TRABALHO GERAÇÃO DE HIDROGENIO-MAX MAERTY

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
DISCIPLINA: REFINO E PETROQUÍMICA 
DISCENTE: MAX MAERTY MACIEL OLEGÁRIO 
 
 
GERAÇÃO DE HIDROGÊNIO 
 
 
O hidrogênio é uma matéria-prima importante na indústria petroquímica, sendo 
usado por exemplo na síntese de amônia e metanol. 
Considerada a rota mais econômica para a produção de hidrogênio, o processo de 
reforma a vapor do gás natural é avaliado pela aplicação da metodologia de análise 
energética e termoeconômica, a fim de determinar a eficiência energética do processo e 
o custo de produção do hidrogênio. Este custo de produção é muito sensível ao custo do 
gás natural, fato que pode prejudicar a competitividade desta rota de produção e, 
consequentemente, abrir a possibilidade de investir na produção de hidrogênio através de 
tecnologias alternativas. 
Os processos de hidrotratamento e hidrocraqueamento das refinarias também 
empregam hidrogênio em abundância, e algumas o produzem nas unidades de reforma 
catalítica. No entanto, não sendo possível a síntese de H2 em quantidades suficientes ao 
consumo, pode-se instalar uma unidade de geração de hidrogênio, operando segundo 
reações de oxidação parcial das frações pesadas ou de reforma das frações leves com 
vapor d’água. 
Uma unidade de geração de hidrogêno (UGH) produz hidrogênio através do 
processo de reforma catalítica a vapor, sendo composta principalmente por dois reatores, 
um onde ocorre a reforma e o outro onde ocorre reação de deslocamento, além de uma 
etapa de purificação do produto final, sendo a PSA (pressure swing adsorption) a mais 
utilizada hoje em dia. 
A reforma com vapor (Steam reforming), em particular, é a rota escolhida pela 
Petrobrás. Nela, hidrocarbonetos são rearranjados na presença de vapor e catalisadores, 
produzindo o gás de síntese (CO e H2). Mais hidrogênio é posteriormente gerado através 
da reação do CO com excesso de vapor, após a absorção do CO2 produzido em 
monoetanolamina (MEA). 
 
 
 
 
As reações para geração de H2 são: 
 
Fonte: Borges, 2009. 
 
 
Reforma a vapor: 
A reação de reforma, que se dá a altas temperaturas e pressões ( em torno de 30 
atm), ocorre em reatores tubulares com a presença de catalisadores de níquel suportado e 
pode fornecer produtos com alta concentração de hidrogênio. 
As principais reações que ocorrem na reforma a vapor são a reação de reforma 
propriamente dita e a reação de deslocamento da água. Apesar de esta última ser 
exotérmica, a reação global é altamente endotérmica, e precisa então de uma fonte de 
calor externa, por isso a reação é conduzida nos fornos reformadores. Embora a 
estequiometria da reação seja de 1:1, é recomendado que se utilize vapor de água em 
excesso para evitar desativação do catalisador por formação de depósitos de carbono no 
catalisador. 
O processo de reforma pode utilizar como matéria-prima o gás natural, o GLP, a 
nafta, o gás de refinaria entre outras opções conforme a configuração da planta 
operacional. O gás natural é um combustível fóssil e é a carga mais utilizada e mais barata 
no processo de reforma. Tipicamente, contém 81% v/v de metano, 10% de etano, além 
de hidrocarbonetos mais pesados como propano. Geralmente apresenta baixos teores de 
contaminantes como nitrogênio, dióxido de carbono e compostos de enxofre. 
 
 
 
 
 
Vantagens e desvantagens do processo de reforma a vapor em relação a oxidação 
parcial ou reforma autotérmica: 
 
Fonte: Riis et al. (2006) 
Purificação de Hidrogênio: 
Diversos métodos podem ser utilizados para a purificação do hidrogênio. Tais 
rotas, apesar de distintas, baseiam-se em três passos básicos para a eficiência do processo. 
O primeiro é o pré-tratamento do hidrogênio, no qual são removidos contaminantes 
específicos, prejudiciais às etapas subsequentes do processo. Para este propósito, existem 
três métodos populares: absorção, absorção física e reações químicas. 
Na segunda etapa de purificação, é feita a remoção de impurezas majoritárias, com 
a finalidade de atingir um alto grau de pureza. A rota usada majoritariamente nesta etapa 
é a absorção por variação de pressão, ou PSA, que apresenta diversas vantagens frente a 
outros métodos. A destilação criogênica e separação por membranas são outras rotas 
utilizadas nesta etapa. A terceira fase, por sua vez, é a purificação do hidrogênio a um 
nível específico. O típico método utilizado nesta fase é a absorção criogênica. 
 
Fluxograma simplificado de uma unidade de geração de Hidrogênio (UGH): 
 
Fonte: Silva, 2017. 
 
 
Descrição do processo: 
Início- Alimentação da carga aquecida. 
1º Etapa- Seção de pré-tratamento – adequação da carga na unidade para atender as 
limitações de contaminantes (S, Cl e olefinas – diminuem o desempenho dos catalisadores 
e podem causar corrosão nos equipamentos e produzir coque envenenando os 
catalisadores). 
2ª Etapa- Vapor superaquecido misturado à carga numa razão molar típica controlada 
alimentando o reformador. O produto gerado no reformador é resfriado e conduzido para 
outro reator onde ocorre a reação de deslocamento (water gas shift reaction). Neste reator 
de leito fixo, o CO reage com o vapor d’água produzindo CO2 e H2. Esses gases são 
resfriados a temperatura ambiente e alimentados no PSA (Pressure Swing Adsorption). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
BORGES, J. L. (2009). Diagrama de fontes de hidrogênio. Dissertação – (Mestrado em 
Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Federal do Rio de 
Janeiro, Escola de Química. 
UEHARA, I. Energy Carriers and Conversion Systems - Separation and Purification of 
Hydrogen, 2012. 
BRASIL, N. I. Do; ARAÚJO, M. A. S.; SOUSA, E. C. M. De. Processamento de Petróleo 
e Gás. [S.l.]: [s.n.], 2012. 
DANTAS NETO, A. A.; GURGEL, A. Refino de petróleo e petroquímica. Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte. Disponível em: 4 Acesso em: 01 jun. 2022.