TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
➘ OBTENÇÃO DO HIDROGÊNIO
______________________________
1. REFORMA CATALÍTICA
______________________________
2. MÉTODO ELETROLÍTICO ➨ HIDROGÊNIO DE ALTA PUREZA
______________________________
3. OXIDAÇÃO PARCIAL
______________________________
4. GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
______________________________
5. CRAQUEAMENTO DO NH3
______________________________
6. REAÇÃO DE ÁCIDOS COM METAIS
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
MÉTODO ELETROLÍTICO
______________________________
______________________________
➨ OBTENÇÃO DE HIDROGÊNIO DE ELEVADA PUREZA
______________________________
➨ ELETRÓLISE DE SOLUÇÕES AQUOSAS ALCALINAS
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
REFORMA CATALÍTICA
MISTURA REACIONAL: - HIDROCARBONETOS (USUALMENTE
DE BAIXO PESO MOLECULAR)
- VAPOR D’ÁGUA
______________________________
______________________________
______________________________
REAÇÕES:
______________________________
• C2H6 + H2O ↔ 2 CO + 5H2 ; ∆H > 0
______________________________
ENDOTÉRMICA; FAVORECIDA POR: + ºC ↑, PATM ↓ E EXCESSO DE
VAPOR
RELAÇÃO MOLAR USUAL: 5 VAPOR / 1 CARBONO
• CO + H2O ↔ CO2 + H2 ; ∆H < 0
EXOTÉRMICA; FAVORECIDA POR: + ºC ↓ E EXCESSO DE VAPOR
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
1º ETAPA: PURIFICAÇÃO
GÁS NATURAL + H2
(CONTAMINADO COM
MERCAPTANS)
______________________________
∆
LEITO DE
ALUMINA
∆
LEITO DE
Co E Mb
DECLORINAÇÃO
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO
DAS MERCAPTAS
______________________________
______________________________
______________________________
∆
LEITO DE ZnO
______________________________
DESSULFURIZAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
2º ETAPA: REAÇÃO DE REFORMA
GÁS NATURAL (COMBUSTÍVEL)
AR
______________________________
______________________________
TEMP. 900 - 1000 ºC
______________________________
______________________________
GÁS NATURAL
FORNO DE REFORMA
VAPOR D’ÁGUA
______________________________
CAT: NiO
REAÇÃO MOLAR
5 VAPOR / 1 CARBONO
PRODUTOS:
H2
CO
H2O
CO2
CH4
N2
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
OPÇÃO A: REATOR DE SCHIFFT + PSA
______________________________
______________________________
• SCHIFFT - REAÇÃO CATALÍTICA
CO + H2O → CO2 + H2
➘ MELHORA O RENDIMENTO EM RELAÇÃO AO H2
______________________________
______________________________
______________________________
• PSA - SISTEMA CATALÍTICO DE ADSORÇÃO
______________________________
➘ SEPARA O H2 DOS OUTROS GASES
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
OPÇÃO B: VSA + PSA
______________________________
______________________________
• VSA - SISTEMA CATALÍTICO DE ADSORÇÃO
______________________________
➘ SEPARA O CO DOS DEMAIS COMPONENTES
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______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
VAPOR D’ÁGUA
GÁS NATURAL
VAPOR D’ÁGUA
REFORMA
H2
CO
CO2
H2O
CH4
N2
OA
OPÇÃ
H2
ÃO
PÇ
O
B
CO
VSA
OPÇÃO A: PRODUTO: H2
OPÇÃO B: PRODUTOS: H2 E CO
H2
CO2
H2O
CH4
N2
REATOR
SCHIFFT
H2
CO2
H2O
CH4
N2
PSA
CO2
H2O
CH4
N2
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
H2
______________________________
PSA
______________________________
CO2
H2O
CH4
N2
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
CICLOS DE OPERAÇÃO
______________________________
______________________________
PSA ➔ ADSORÇÃO (A); DESPRESSURIZAÇÃO (D); PURGA (P) E
REPRESSURIZAÇÃO (R)
______________________________
______________________________
1º MOMENTO
2º MOMENTO
3º MOMENTO
A
D
P
D
P
R
P
R
A
R
A
D
...
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
3
______________________________
______________________________
5
______________________________
______________________________
2
P
S
A
______________________________
1
______________________________
4
______________________________
ESTÁGIO
1
2
3
4
5
A
A
A
F
F
F
D
F
F
A
F
F
P
F
F
F
A
F
R
F
F
F
F
A
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
CICLOS DE OPERAÇÃO
______________________________
VSA ➔ ADSORÇÃO (A); DESPRESSURIZAÇÃO (D); PURGA (P),
EVACUAÇÃO (E) E REPRESSURIZAÇÃO (R)
______________________________
______________________________
1º MOMENTO
A
D
P
E
2º MOMENTO
R
D
P
E
R
...
3º MOMENTO
A
P
E
R
A
D
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
3
______________________________
______________________________
5
______________________________
______________________________
2
V
S
A
______________________________
1
______________________________
4
4B
______________________________
ESTÁGIO
1
2
3
4A
4B
5
A
A
A
F
F
F
F
D
F
F
A
F
F
F
P
F
F
F
A
F
F
V
F
F
F
A
A
F
R
F
F
F
F
F
A
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
➘ CONTÍNUA
______________________________
______________________________
➘DESCONTÍNUA
S/ RECIRCULAÇÃO
______________________________
C/ RECIRCULAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
TRÊS SITUAÇÕES ILUSTRATIVAS
R
5 % Pd / S
ÉTER 1 ATM H2
T ºC AMB 30 MIN
10 % Pd / S
ETANOL 5 ATM H2
100 ºC 300 MIN
______________________________
R
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
Rh / Al2O3
H.AC 50 ATM H2
100 ºC 720 MIN
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO x HIDROGENÓLISE
______________________________
HIDROGENAÇÃO: REDUÇÃO QUÍMICA
______________________________
HIDROGENÓLISE: “QUEBRA”PREFERENCIALMENTE
______________________________
______________________________
C-O; C-N; C-S BENZÍLICOS
______________________________
______________________________
CH2 - OR
H2
CAT
CH3 + HO-R
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
CONTROLES DE HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
1.
CATALISADOR – Ni < Pt (HÁ METAIS MAIS REATIVOS)
2.
“VENENOS” - QUINOLINAS, SULFATO DE BÁRIO, PIRIDINA
______________________________
3.
SOLVENTES – POLARES ➜ + ATIVOS
______________________________
AÇÃO DE “LIMPAR” A SUPERFÍCIE DO METAL
______________________________
______________________________
4.
TEMPERATURA
5.
TEMPO DE REAÇÃO
6.
PRESSÃO DE HIDROGÊNIO
______________________________
7.
EXOTERMIA DO PROCESSO
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
HIDROGENAÇÃO
C = C
+
H2
CAT
______________________________
______________________________
______________________________
- C - C -
MECANISMO RADICALAR
______________________________
______________________________
CATALISADORES:
METAIS NOBRES – NÃO SE OXIDAM PRESERVANDO A SUPERFÍCIE
METÁLICA DISPONÍVEL – Pt, Ni, Pd, Rh
______________________________
______________________________
OS METAIS PODEM ESTAR SUPORTADOS EM SULFATO DE BÁRIO OU
CARVÃO ATIVO
______________________________
SUBSTRATOS:
______________________________
QUANDO MAIOR O IMPEDIMENTO ESTÉRICO, MAIS DIFÍCIL A REAÇÃO.
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
HIDROGENAÇÃO DE ÓLEOS
➘ OBTER UM PRODUTO DE MENOR ÍNDICE DE IODO (MAIS
SATURADO)
➘OBTER PRODUTOS COM MAIOR PONTO DE FUSÃO
➘PARÂMETROS PRÁTICOS:
- 1 m³H2 / 1 TON. ÓLEO / ABAIXO DE 1 UNIDADE DE ÍNDICE DE IODO
➘ DIFERENTES VELOCIDADES CONFORME O SUBSTRATO
> INSATURAÇÕES
➘ PRINCIPAIS VARIÁVEIS:
- T ºC 120 - 150
- PATM 3 - 17
> VELOCIDADES
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______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
ELABORE
UM
FLUXOGRAMA
QUE
CONTEMPLE
A
HIDROGENAÇÃO CONTÍNUA DE UM ÓLEO, SOLUBILIZADO EM UM
SOLVENTE ORGÂNICO, EM UM REATOR COM CATALISADOR EM
LEITO FIXO.
APÓS A REAÇÃO, O ÓLEO HIDROGENADO É SEPARADO DO
SOLVENTE TAMBÉM DE FORMA CONTÍNUA COM A UTILIZAÇÃO DE
UM EVAPORADOR.
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
DADOS:
______________________________
TEMP.: 250 - 260 ºC
PRESSÃO: 1,1 - 1,3 ATM
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
OBTENÇÃO DO CICLOHEXANO
______________________________
______________________________
1)
; ∆H = -51 KCAL/MOL
+ 3 H2
CAT
______________________________
______________________________
2) DESTILAÇÃO DO PETRÓLEO
QUANTIDADES INSUFICIENTES
(NYLON 6 E NYLON 6,6)
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO DO BENZENO
______________________________
FASE LÍQUIDA:
______________________________
CATALISADORES: Ni OU Pt - Li / Al2O3
______________________________
BENZENO EXTREMAMENTE PURO < 1 ppm S
CONDIÇÕES: 20 - 50 BAR; 170 - 230 ºC
______________________________
DOIS ESTÁGIOS DE HIDROGENAÇÃO:
______________________________
1º FASE LÍQUIDA: 200 - 225 ºC; 50 BAR
(R
CIRCULAÇÃO DA SUSPENSÃO DO CATALISADOR
2º FASE GASOSA: REATOR DE LEITO FIXO
W)
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO DO BENZENO
______________________________
______________________________
______________________________
FASE GASOSA:
CATALISADOR: METAL NOBRE
______________________________
CONDIÇÕES: 400 ºC ; 25 - 30 BAR
______________________________
______________________________
MAIOR SELETIVIDADE
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
______________________________
HIDROGENAÇÃO DA ANILINA
______________________________
➘
______________________________
FASE GASOSA
➘ CATÁLISE EM LEITO FIXO
______________________________
➘ TROCA TÉRMICA PARA CONTROLE DE TEMPERATURA (EXOTERMIA)
______________________________
➘ TEMP.
______________________________
400 ºC
P. 1 - 1,5 ATM
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
TECNOLOGIA DE
PROCESSOS QUÍMICOS II
______________________________
HIDROGENAÇÃO
______________________________
______________________________
NH2 + ÁGUA
______________________________
______________________________
______________________________
(RESFRIAMENTO)
NO2
H2
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
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