Hidrogenação
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___________________________________ 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) ∆ DECLORINAÇÃO LEITO DE ALUMINA ___________________________________ ___________________________________ ∆ HIDROGENAÇÃO DAS MERCAPTAS LEITO DE Co E Mb ___________________________________ ___________________________________ ∆ LEITO DE ZnO TECNOLOGIA DE PROCESSOS QUÍMICOS II DESSULFURIZAÇÃO 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 TECNOLOGIA DE PROCESSOS QUÍMICOS II PRODUTOS: H2 CO H2O CO2 CH4 N2 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 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ TECNOLOGIA DE PROCESSOS QUÍMICOS II HIDROGENAÇÃO ___________________________________ VAPOR D’ÁGUA H2 CO CO2 H2O CH4 N2 GÁS NATURAL VAPOR D’ÁGUA REFORMA OA OPÇÃ H2 H2 CO2 H2O CH4 N2 REATOR SCHIFFT PSA O CO2 H2O CH4 N2 ÃO PÇ B CO H2 CO2 H2O CH4 N2 VSA OPÇÃO A: PRODUTO: H2 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ H2 ___________________________________ PSA ___________________________________ CO2 H2O CH4 N2 OPÇÃO B: PRODUTOS: H2 E CO ___________________________________ 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 R ÉTER 1 ATM H2 ___________________________________ ___________________________________ T ºC AMB 30 MIN ___________________________________ 10 % Pd / S ___________________________________ ETANOL 5 ATM H2 100 ºC 300 MIN ___________________________________ 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 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 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
