sexta-feira, 24 de outubro de 2014

APLICAÇÃO DA CATÁLISE HETEROGÊNEA NA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA

(Texto enviado pelo Representante Beta EQ e estudante da FURG, Matheus Alves Lopes)

Denomina-se por Catálise o aumento na velocidade de uma reação por influência de um catalisador. Os catalisadores atuam promovendo um caminho reacional diferente, no qual tem-se uma menor energia de ativação. Apesar de sua notável capacidade de acelerar reações, este tipo de processo ganha ainda mais importância tendo em vista a seletividade dos catalisadores. Em âmbito industrial, de nada adianta se acelerar uma reação de interesse se também acelera-se, concomitantemente, outras reações que podem inviabilizar o produto final. Pode-se dividir a catálise em dois grandes grupos:


Catálise Homogênea: Onde o catalisador está na mesma fase que os reagentes; esta forma um composto intermediário em relação a reação principal;

Catálise Heterogênea: Onde o catalisador e os reagentes se encontram em fases diferentes; Se dá pela adsorção dos reagentes à superfície do catalisador.

A catálise heterogênea é caracterizada pelo emprego de sólidos de grandes áreas superficiais. Como a catálise heterogênea está baseada em fenômenos de superfície, quanto maior a área superficial do catalisador, maior o número de sítios ativos. Os catalisadores podem ser porosos, peneiras moleculares, monolíticos, suportados, não-suportados. Setores diversos empregam catalisadores em processos industriais, como a Indústria Farmacêutica, a Industria Biotecnológica, a Indústria de Base e Produção de Polímeros, dentre outros.

Uma área em Franco desenvolvimento e que se utiliza da tecnologia da Catálise Heterogênea é a Indústria Petroquímica. Da extração até os produtos finais, uma infinidade de processos é utilizada afim de se obter melhores produtos e reduzir custos. Dentre estes, como exemplo de processos catalíticos, podemos citar o Craqueamento Catalítico, o Hidrocraqueamento Catalítico, o Hidrocraqueamento Catalítico Brando, a Alquilação Catalítica, a Reforma Catalítica e o Hidrotratamento.

O Craqueamento Catalítico, que surgiu um pouco antes da segunda guerra mundial, é um processo onde a carga proveniente do processo de destilação é submetida a altas pressões e temperaturas em presença de um catalisador. O Petróleo então é transformado em várias frações mais leves, como gás combustível, gás liquefeito de petróleo (GLP) e gasolina de alta octanagem, entre outros. O Catalisador empregado no Craqueamento Catalítico é um pó fluidizado de alta granulometria, a base de SiO2 e Al2O3.

O Hidrocraqueamento Catalítico é um Craqueamento Catalítico em presença de Hidrogênio. A presença deste gás reduz a deposição de coque no catalisador, facilita a decomposição de compostos aromáticos polinucleados por hidrogenação, elimina impurezas como o enxofre e o nitrogênio e aumenta a estabilidade do produto final pela hidrogenação de olefinas. A grande desvantagem desta técnica consiste nas rígidas condições operacionais do processo. Altas pressões e temperaturas são usadas, o que exige equipamentos de grande porte, além da necessidade de implantar-se em paralelo uma unidade de geração de hidrogênio, tendo em vista o seu alto consumo no processo.

Já o Hidrocraqueamento Catalítico Brando é uma variação do Hidrocraqueamento Catalítico, porém em condições mais brandas, como o próprio nome sugere. A grande vantagem deste é que, a partir de uma carga convencional, pode-se produzir grandes volumes de óleo diesel de excelente qualidade, sem gerar simultaneamente quantidades significativas de gasolina.

A Alquilação Catalítica é uma síntese molecular que pode ser realizada mediante energia térmica ou catalisadores. No caso do uso de energia térmico, para que as condições de reação possam ser atingidas, são necessárias pressões da ordem de 200 a 500 kg/cm2 e temperaturas em torno de 500ºC. Com o uso de catalisadores, as condições reacionais podem ser reduzidas a pressões de 1 a 14 kg/cm2 e temperaturas de 0º a 50ºC. Estes catalisadores devem possuir caráter ácido, sendo que os mais usados são o HF, H2SO4 e o AlCl3.

A Reforma Catalítica é um processo químico utilizado no refino do petróleo. Seu objetivo é aumentar a octanagem da nafta pesada oriunda da destilação atmosférica do petróleo cru. Além deste, outro objetivo é a produção de aromáticos leves (Benzeno, Tolueno e Xileno) para posterior geração de compostos petroquímicos. Estas reações produzem também hidrogênio, que pode ser aproveitado em outras etapas do refino. Para tal operação, utiliza-se catalisadores bimetálicos, como Platina/Rênio ou Platina/Germânio, em suporte de alumina.

O Hidrotratamento tem por finalidade aprimorar as propriedades da carga a ser hidrogenada e proteger os catalisadores dos processos seguintes. O produto deste processo tem essencialmente a mesma faixa de destilação da carga, embora possa existir a produção secundaria de produtos mais leves devido a reações de hidrocraqueamento, que podem ocorrer concomitantemente, porém de forma diminuta. As condições operacionais das unidades de hidrotratamento variam muito em relação ao tipo de carga e do grau de hidrotratamento desejado. A temperatura do reator principal pode variar desde 250°C até 400°C e os níveis de pressão podem variar de 15 a até 100 vezes a pressão atmosférica.

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