ETILAMINAS
Processo Contínuo (Fase Vapor)
Matéria-prima
- Álcool etílico e amônia (nova e reciclada), são vaporizados e a seguir, adicionado hidrogênio;
Etanol: Tentrada= 410 – 420ºC
NH3: P = 5 a 20 atm (variação devido ao volume de dietil ou trietilamina colocada no processo. A
amônia é substituída pela dietil e trietilamina)
Catalisador: Ni, Pt e Pd (+ usados)
*reator de leito fluidizado
- Produto bruto é resfriado e enviado a 1 ª coluna: separador gasoso – recupera H2 e para 2ª coluna:
separador gasoso – recupera NH3
- Aminas: colunas de separação diferentes: TEtilamina = 16,6ºC
TDietilamina = 56,3ºC
T trietilamina = 89,3 ºC
1ª Coluna: topo = etilamina e dietilamina
Fundo – trietilamina + etanol + H2o
2ª Coluna: topo = etilamina
fundo = dietilamina
Separador orgânico: separa a trietilamina da mistura de etanol+água
3ª Coluna: topo: etanol + água
Fundo: trietilamina
Processo com NH3 – 20% etilamina
20 % dietilamina
60% trietilamina
pureza > 99%
rendimento: 90%
ANILINA
Processo Contínuo (Fase Vapor)
Matéria-prima
Nitrobenzeno (novo e recuperado)
H2 (excesso)
Catalisador: CuO suportado em sílica
1. Reator: leito fluidizado
T = 250 – 300ºC (acima de 300ºC, hidrogena-se o benzeno); P = 40 – 100 atm
2. Separador gás-líquido: recupera o H2 e retorna ao processo; filtro para reter partículas do
catalisador
3. Separador orgânico: superficial: elimina água pelo topo
saída = anilina bruta (5% de água)
4. 1ª coluna: recuperação do nitrobenzeno: ~ 185ºC – topo: anilina bruta
~ 53ºC - fundo: nitrobenzeno não reagido (reciclado)
5. Refervedor : retira resíduo
6. 2ª coluna: desidratação da anilina - topo: água - T ~ 100ºC
fundo: anilina (Te anilina = 184,6ºC)
Pureza = 99%
TOLUENODIAMINA (TODA)
Processo contínuo (fase líquida)
Matéria-prima
2,4 dinitrotolueno
Metanol
H2
Catalisador: Pd/alumina
1. Reator: lama com sistema de reciclo – H = 6m ; φ = 50 cm
T ~100ºC / P = 150 a 200 atm
2. 2º e 3º reatores: efluente do 1º dividido – operam em paralelo
3. Separador gás-líquido: recupera H2 retornando-o ao processo
4. Filtro prensa: recupera caralisador
5. 1º coluna: retificação do metanol: topo – metanol
6. 2ª coluna: desidratação: topo – água + aminas voláteis dissolvidas e subprodutos
(descartada ou tratada)
7. 3ª coluna: topo – TODA
fundo - resíduo
Pureza = 99%
PROCESSO OXO – INSTALAÇÃO GENÉRICA (obtenção de alcoóis especiais)
Processo contínuo
Produz aldeído – transforma em álcool
Matéria-prima
Oleifina
Catalisador: ródio
Gás de síntese (CO + H2)
FASE OXO
1. Pré-aquecedor: olefina + catalisador: T ~150
CO + H2 = 120 m3/h: T ~150 – 190ºC
2. 1º reator (coluna vazia, pratos, gomos, etc): olefina + catalisador contracorrente gás de
síntese
H = 8 m ; φ = 20 - 50 cm ; encamisado ; 70% de conversão a aldeído (~20% álcool)
3. 2ª coluna (diferente em nº pratos ou enchimento-aumento do tempo de residência): entrada
pelo fundo contracorrente com gás de síntese topo. Conversão de toda olefina em aldeído.
Topo – produto resfriado
4. Separador gás-líquido: recupera gás de síntese (~40 – 50 m3/h)
5. Coletor: leva para 2ª fase
FASE HIDRO
1. Pré-aquecedor: aldeído + H2 + metano (ativador, obtido no metanizador) - T ~170 – 180ºC
2. 1ª coluna: igual a 1ª coluna OXO – transferência para outra coluna pelo topo
3. 2ª coluna: contracorrente; funciona como separador gás-líquido a alta pressão
topo – H2 não reagido
fundo – álcool + catalisador
4. Separador gás-líquido: escape de gases dissolvidos
5. Filtro: placa de porcelana ; injeção de N2 ; pressão faz com que o álcool passe e retenha o
catalisador na placa; placa sobre e é lavada com olefina e são levados ao início do processo.
Rendimento: 75 – 80%
Pureza álcool: 95 – 99%
Aldeído – 20% álcool
ETILBENZENO
(Processo contínuo)
Matéria-prima
Benzano; cloreto de alumínio; cloreto de etila
1. Torre de secagem do benzeno: topo – AlCl3 + benzeno = suspensão
fundo – etileno (gás) / cloreto de etila (ativador)
2. Coluna (torre) de alquilação: encamisada (água) – T~95ºC
Reação contra-corrente: Superior = produto bruto + polialquiados + AlCl3
3. 1º tanque: sedimentação do catalisador (AlCl3); usado para desalquilação
4. 2º tanque: decantação (tanque pulmão)
5. 3º tanque: lavador alcalino (NaOH 50%): elimina cloreto de etila
6. 4º tanque: separador orgânico = produto bruto
7. 1ª coluna (pratos): retificação – produto + benzeno / polialquilados
- topo: T=130ºC - produto bruto + benzeno
- fundo: T=200ºC – polialquilados de alto peso molecular (enviados p/ desalquilador)
8. 2ª coluna (pratos): retificação do benzeno
- topo: T=81ºC (temp. vaporização do benzeno)
- fundo; T=148ºC – etilbenzeno bruto / polialquilados de baixo peso molecular
9. 3ª coluna (pratos): retificação do etilbenzeno (produto líquido)
- topo: T=138ºC - etilbenzeno
- fundo: T=192ºC (usado na coluna de absorção de gases)
10. Lavador alcalino: T=ambiente, NaOH 20%
11. Desalquilador: polialquilados + AlCl3 = benzeno + etilbenzeno + dietilbenzeno
T= 135ºC; P=50 mmHg
- topo: retorna ao processo
- fundo: resíduo (descarte)
Rendimento: benzeno – 95%
Etilbenzeno 99%
MERC-TERC-BUTIL ÉTER
(Processo Contínuo)
Matéria-prima: metanol / isobuteno + isobutano (recuperado) = (fração C4)
1. 1º Reator:
- tubular; trocador de calor externo
- catalisador = resina catiônica
- entrada = metanol (excesso) + fração C4
- T =50–90ºC (variável pela fração de isobuteno na mistura: ↑isobuteno, ↓T)
- 1 e 1,5 MPa – fase líquida
- fundo: produto + reagentes (reação parcial)
2. 2º Reator:
- recheio; adiabático;
- termina as reações
3. 1ª coluna:
- topo: metanol + C4 (retorna ao 2º reator)
- fundo: MTBÉter (98%)
4. 2ª coluna:
- topo: metanol + C4 (enviado para 3ª coluna)
- fundo: pequena conc. MTBÉter (retorna ao 1º reator)
5. 3ª coluna: metanol + C4 (exceto isobuteno)
6. 4ª coluna: metanol não reagido
Rendimento = 85 e 95%
FENOL
Processo Hock – Oxidação do Cumeno
Matéria-prima: Cumeno puro e recuperado
1. Torre de oxidação: - dispostas em série (2 a 4) p/ otimização do tempo de residência
- T = 90-120ºC; controle da T feito pela retirada do calor gerado;
- gases, vapor d’água, cumeno (e intermediários) = purificador de
gases;
2. Separador orgânico: topo: gases (purificador)
fundo: hidroperóxido de cumeno + cumeno (resfriado)
3. Concentrador: recupera o cumeno (torres de oxidação)
4. Decompositor: - catalisador: H2SO4 45-50%; fenol; acetona (refluxo retira calor)
- T= 50-60ºC
5. Separador catalítico: - NaOH para neutralizar o ácido (sulfato de sódio);
6. 1ª coluna: retificação de acetona
– topo: acetona
- fundo: produto
7. 2ª coluna: retificação do cumeno
- topo: cumeno + metilestireno (reator de hidrogenação)
- fundo: fenol bruto
8. 3ª coluna: retificação do fenol
- topo: fenol puro
- fundo: mistura de compostos
9. Reator de hidrogenação: α-metilestireno é transformado em cumeno e enviado de para o
início do processo;
10. Refervedor: recuperação e descarte de resíduo
FENOL
Processo Dow – Oxidação do tolueno
Matéria-prima: tolueno puro (e recuperado) / catalisador: naftalenato ou benzoato de cobalto
1. Reator de oxidação: - T=220-250ºC
- topo: mistura de gases (separador e purificador)
- fundo: produto + catalisador (recuperado em filtro e retorna ao
processo)
2. Separador:
- topo: gases (purificador – atmosfera)
- fundo: ácido benzóico bruto (retorna ao processo)
3. 1ª coluna: retificação do tolueno
– topo: tolueno
- fundo: ácido benzóico bruto + subprodutos
4. 2ª coluna: retificação do ácido benzóico
- topo: Ac. Benzóico puro
- fundo: resíduos (descarte)
5. Reator de descarboxilação: - catalisador: benzoato de cobre
- descarboxilação com ar do ác. benzóico
- topo: fenol bruto (vapor) removido + subprodutos
- fundo: resíduos
6. Colunas de extração de resíduos: - topo: produtos de interesse
- fundo: resíduos (descarte)
7. 3ª coluna: retificação do fenol/subprodutos – topo: gases inertes (separador/purificador)
- fundo: ác. benzóico (retorna ao descarb.)
8. 4ª coluna: retificação do fenol bruto - lateral superior: fenol
9. 5ª coluna: retificação do fenol
– lateral superior da coluna: fenol puro
- topo: reciclado para coluna de fenol/subprodutos
- fundo: colunas de extração de resíduos
ACETALDEÍDO / ÁCIDO ACÉTICO
(Processo Veba-Chemie – Oxidação do Etanol (Acetaldeído))
Acetaldeído:
Matéria-prima: Etanol 96º / catalisador: CuO, ZnO ou Ag2O
1. Reator:
- tipo autoclave
- T = 500-650ºC (depende da vazão de ar no reator)
- conversão: 50 a 70%
- fundo: acetaldeído bruto + catalisador
2. Filtro Prensa: recuperação do catalisador
3. Lavador de gases:
- lavagem com etanol
- topo: ar (purificador – atmosfera)
- fundo: acetaldeído bruto
4. 1ª coluna: retificação do acetaldeído – topo: acetaldeído 98-99%
- fundo: etanol + água (retorna ao reator)
5. Depósito de acetaldeído: resfriado a 0-5ºC.
Rendimento: 97-99%
Ácido acético
1. Reator: acetaldeído misturado com catalisador tipo autoclave
- T = 27ºC 1ª hora (água ou vazão de ar)
- T = 28-30ºC depois de 2 horas
- T = 60ºC após 4 horas
- tempo: 12 a 14 horas, P = 5 atm
- final da reação: substitui ar por N2
- topo: acetaldeído não reagido (lavador de gases – coluna de refiticação)
- fundo: ácido acético bruto + catalisador
2. Filtro Prensa: recuperação do catalisador
3. 2ª coluna: retificação do ácido acético – pureza 99%
resíduo = descartado
Rendimento = 90-95%
CLORETO DE ALILO
Processo Contínuo (Cloração do propileno)
1. Secagem do propileno: depósitos de propileno: mantidos sob pressão para liquefaz; com
↓T e ↑P, água liquefaz e é retirada por uma purga
2. Dessecadores de alumina: absorvem a água residual do propileno (1 ativo; outro regenera)
3. Reatores:
- tubulares com sistema de aquecimento
- T = 510ºC; P = 4 atm; reação rápida
4. Trocadores de calor: T = 50ºC
5. 1ª coluna: separador gás/líquido
- topo: Cl2, HCl e propileno
- fundo: cloreto de alilo bruto + compostos orgânicos
clorados
6. Absorvedor de HCl - propileno absorve o calor da reação (propileno úmido)
- lavagem com água = HCl 32% (co-produto)
7. Lavador alcalino: propileno úmido é lavado com NaOH 30-35% (retorna ao processo)
8. 2ª coluna: separação de traços de propileno e vapores leves
9. 3ª coluna: - parte superior: cloreto de alilo 95-99%
- fundo: resíduo (1,3 e 1,2 dicloropropano) + traços de benzeno
2 propileno = benzeno (processo de condensação)
ÁCIDO CLOROACÉTICO
(Processo Contínuo – Cloração/Hidrogenação)
1. Reator de cloração: - ácido acético, anidrido acético e Cl2
- T = 90 – 140ºC
- subprodutos: DCA (dicloroac.), TCA (tricloroac.) e cloreto de acetila
- topo: mistura MCA, subprodutos e reagentes (retornam para
clorador)
- HCl descartado é purificado e convertido em solução aquosa
2. Evaporador: concentração a vácuo – topo: MCA, DCA e TCA
- fundo: resíduo descartado
3. Hidrogenador: - coluna de recheio
- DCA e TCA são desclorados formando MCA
- catalisador: paládio / excesso de H2
- T = 120-150 ºC.
- topo: gases são condensados e retornam ao reator
- fundo: MCA
4. Coluna de destilação: - topo: ácido acético Te = 118ºC (enviado ao clorador)
- fundo: ácido cloroacético, Te=61ºC, 95%
DICLOROFLÚORMETANO
Processo batelada
1. Reator: - autoclave; tipo lama; T = 100ºC; P = 3 atm; t = 2 h
- HCl + prod. Fluorados + ác. Fluorídirco removidos
- gases e produtos com alto PE são reciclados ao processo
2. Lavador: com água em colunas empacotada com grafite.
3. Lavador alcalino: enchimento de anéis de rachig de porcelana; NaOH;
4. Lavador de gases: seca com H2SO4
5. Depósito: comprimido e liquefeito
6. Coluna de fracionamento: - baixa pressão (6 a 8 atm);
- baixo PE separados: diclorofluormetano (90%) e clorofluorm.
- alto PE: triclorofluormetano reciclado no processo (5-10%)
7. Filtro: KOH para retirar resíduo de ácido.
CICLOHEXANO
Processo em fase vapor com reatores em série – hidrogenação catalítica do benzeno
- Benzeno é introduzido nos dois primeiros reatores, (parte do cicloexano é reciclada para o
primeiro reator para retirar o calor gerado).
- Catalisador: Ni;
- As cargas dos reatores são resfriadas e enviadas para um separador gás/líquido (parte do
hidrogênio é reciclada para o primeiro reator e restante é purgado).
- O líquido, cicloexano, é enviado para uma coluna estabilizadora onde o cicloexano purificado é
retirado. Conversão ~ 100%
A utilização de um ou do outro processo está vinculada às patentes (grandes royalties)
CICLOHEXANO
Processo em fase líquida e vapor– hidrogenação catalítica do benzeno
- Benzeno e hidrogênio são colocados no primeiro reator (fase líquida) que contém catalisador de
níquel finamente dividido, este reator é do tipo “lama”.
- A temperatura é mantida entre 180-190ºC. Conversão ~ 90%. Catalisador: Ni
- 2º reator é do tipo “empacotado”
- O vapor contendo cicloexano e benzeno não convertido é enviado ao segundo reator (fase vapor),
do tipo empacotado, onde a conversão do benzeno é completada.
- A carga do segundo reator é resfriada e enviada para um separador gás/líquido (parte do
hidrogênio é reciclada para o primeiro reator e restante é purgado).
- O líquido, cicloexano, é enviado para uma coluna estabilizadora onde o cicloexano purificado é
retirado.
A utilização de um ou do outro processo está vinculada às patentes (grandes royalties)
ESTIRENO
Desidrogenação do etil benzeno – Processo Adiabático
- A carga é pré-aquecida, a 650ºC sob vácuo
- Após o pré-aquecimento, a carga é introduzida no primeiro de uma série de dois reatores do tipo
leito catalítico com óxidos metálicos (Cr, Fe, Zn, Al, Va, etc.).
- O primeiro trabalha sob vácuo (~35%) e o segundo com pressão positiva (~65%). O efluente do
reator sai a 580ºC.
- Fases de separação e purificação usando inibidores de polimerização.
- A conversão do etil benzeno é de próximo de 35% no primeiro reator e 65% no segundo reator
Processo Isotérmico
- É realizada em reator multitubular, a carga é pré-aquecida a 750ºC;
- O efluente sai do reator a 660ºC;
- Fases de separação e purificação usando inibidores de polimerização.
- Os catalisadores são também a base de óxidos metálicos
- Benzeno e tolueno são inicialmente retirados com muita facilidade;
- Estireno e etil benzeno apresentam pontos de ebulição semelhantes, requerem colunas que
possuem entre 70 e 100 pratos para uma separação eficiente.
- Algumas instalações utilizam colunas com recheio para aumentar a eficiência na separação.
- São utilizados fenil diamina, dinitro fenol, dinitro cresol como inibidores de polimerização na
coluna de retificação do estireno.
- Na saída da coluna é colocado t-butil catecol (TBC) para inibição do estireno durante o
armazenamento e transporte.
FENOL
Hidrólise – Processo contínuo
1. Reatores em paralelo: preparação do ácido benzeno sulfônico continuamente;
2. Neutralizador: alimentado com solução de sulfito de sódio e vapor;
3. Caldeira de concentração: mantida fracamente ácida a solução do neutralizador;
- anidrido sulforoso se desprende – enviado para torre – acidifica o fenóxido de sódio no
reator
4. Filtro: - pasta de benzeno sulfonato de sódio e sulfito de sódio recebe vapor para eliminar
SO2
- centrifugação: separa sulfito de sódio da solução de sulfonato de sódio
5. Evaporador: - solução de benzeno sulfonato de sódio para concentração
- enviada ao depósito
6. 1º Reator: - fusão alcalina
- solução de NaOH pré aquecida; mantida sob agitação; T=300ºC
- bombeia-se solução de benzeno sulfonato de sódio por debaixo da superfície de
soda fundida;
- mantida T=305-310ºC por 6 horas; T=330ºC por 1 hora
7. Coletor: - transferência da solução de soda concentrada e lavada com água.
8. 2º Reator: lavado com água com SO2 – neutralização do fenóxido de sódio a fenol bruto;
9. Coluna: purificação por destilação a vácuo para retirada da parte aquosa (reprocessada)
Reações
1) C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O
2) 2C6 H5SO3H + Na2SO3 → 2C6 H5SO3Na + H2SO3
3) 2C6 H5SO3Na + 2NaOH → C6 H5ONa + Na2SO3 + H2O
4) 2C6 H5ONa + H2SO3 → 2C6 H5OH + Na2SO3
HIDRÓLISE CONTÍNUA EM CONTRACORRENTE
Processo Colgate
1. Desmineralização: retirada de íons metálicos da água (dureza)
2. Desaeirador: retirada do oxigênio livre da água e do éster (evita oxidação)
3. Reatores: reagentes entram em contracorrente; recheado com anéis de rachig;
- ENTRADA: topo: água T=44ºC; fundo: éster T=60ºC (gotículas)
- injeta-se vapor a T=230ºC e P=50 atm em intervalos pré-determinados para
completar a reação (análise da quantidade de glicerina produzida);
- SAÍDA- topo: ácido graxo; fundo: glicerina
4. Decantador: ácido graxo – elimina traços de glicerina (enviada ao depósito)
SABÃO
Hidrólise contínua
- Hidrolisar a gordura,
- Separar a glicerina
- Neutralizar os ácidos graxos com solução de soda cáustica (NaOH) ou separá-los utilizando
processo de destilação fracionada a vácuo.