Reformação Catalítica e Alquilação Catalítica

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Reformação catalítica
Maxwell Maia
Rosali Marques
Helder Souza
Wanessa Costa
Diego Carvalho
Introdução 
Quando surgiu?
Inicio da 2° guerra, desenvolveu-se muito nos anos 50;
Do que se trata?
Processo que rearranja a estrutura molecular dos hidrocarbonetos, afim de valorizá-los.
Objetivo
Pode ser dois: as frações do nafta utilizado e que vai dar essa precisão.
Transformar nafta da destilação direta: rica em hidrocarbonetos parafínicos, em outra rica em aromáticos. 
Ex: “benzeno”.
Obter produtos de alta octanagem.
Ex: “gasolina.”
Como o processo e desenvolvido??
Consiste em passar sobre o catalizador “platina associada a outro metal nobre” uma mistura de hidrocarbonetos e hidrogênio a altas temperaturas e pressão, produzindo uma reação, que gera os aromáticos.
Produtos e processos
O produto pode ser benzeno, tolueno, xileno etc... Depende da temperatura.
Esse processo e desenvolvido em 3 seções:
Pré –tratamento;
Reformação; e
Estabilização.
A carga recebe um reciclo de gás hidrogênio e é aquecida com trocadores de calor e pela fornalha.
Entra no reator com temperatura entre 260°C e 340°C e pressão entre 300 e 500 psi.
Ocorrem reações com sulfurados, nitrogenados, oxigenados, algumas olefinas serão hidrogenadas e os 
Metais ficam retidos na superfície do catalizador.
No tambor separador é obtido: 
Uma fase gasosa (gás hidrogênio) usado na própria fabrica
E fase liquida segue para o STRIPPER.
No STRIPPER ocorre a remoção do ácido sulfídrico, da amônia, da água e de 
Impurezas voláteis junto com hidrocarbonetos leves.
Seção de pré-tratamento
Protege o catalisador da seção seguinte de impurezas; 
Catalisadores da seção:
MoO2, MoO3 e CoO, Co2O3 juntos com Al2O3
Principais reações:
R-SH + H2 → R-H + H2S
R-NH2 + H2 → R-H + NH3
R-OH + H2 → R-H + H2O
CnH2n + H2 → CnH2n+2
Condições de temperatura e pressão: 
260 a 340º C
300 a 500 psi
A nafta pré-tratada do fundo do STRIPPER recebe nova adição de gás hidrogênio e segue uma rota de 
Aquecimento.
Desidrogenação de hidrocarbonetos naftênicos: são reações endotérmicas e muito rápidas. São responsáveis
Pela rápida queda de temperatura no leito.
Isomerização de hidrocarboneto naftênicos: são menos rápidos e ligeiramente exotérmicos;
Desidrociclização de hidrocarbonetos parafínicos: reações lentas e fortemente endotérmicas.
Isomerização de hidrocarbonetos parafínicos: são reações levemente exotérmicas, rápidas e 
Ocorrem nos dois primeiros reatores.
Hidrocraqueamento de naftênicos e de parafínicos : reações muito lentas e fortemente exotérmicas.
Essas reações juntas são prejudiciais ao processo.
O processo continuará com temperaturas elevadas.
O efluente do ultimo reator troca calor com a carga que entra na seção.
Passa pelo tambor separador (Flash) onde saem duas correntes.
Uma corrente gasosa (com 80-90% de gás Hidrogênio) que vai para o compressor e será o gás de reciclo do
processo de pré-tratamento;
E outra corrente liquida, que vai pra torre estabilizadora.
Reações que levam à formação do Coque
 São as reações de coqueamento, originando a presença de carbono na forma elementar, que se deposita sobre o catalisador.
 
São favorecidas pela presença de olefinas e policíclicos na carga e a pela diminuição da pressão parcial de H2. 
A deposição de coque sobre o catalisador provoca a desativação deste, que poderá ser temporária, desde que haja uma posterior regeneração do catalisador no próprio local, com injeção de gás inerte, queima do coque com ar e depois com O2 puro + gás inerte (N2), reativação com H2 do gás de reciclo e/ou com hidrogênio puro.
Catalizadores de reformação
Função: 
 Formação de hidrocarboneto aromático e diminuir a possibilidade de reação depósito de coque , sendo necessário a utilização de um catalisador.
Catalizadores de reformação
As reações de Desidrogenação (formação aromático) são favorecidas pela presença de platina , que possui uma alta resistência a temperaturas elevadas. 
Inicialmente esse metal era usado na presença de um suporte de Aluminia mais devido ao alto custo da platina , o catalisador utilizado era caríssimo .
Atualmente utiliza-se outro tipo de catalisador com porcentagem menores de platina , boa parte dela tendo sido substituída por outro metal mais barato e de boa eficiência.
Perdas de atividade em um catalisador 
Perda temporária que pode ser restaurada sem regeneração: Causada por nitrogênio, pequenas quantidades de enxofre e água .
Perda temporária que pode ser restaurada por regeneração : Causada pela deposição de coque no catalisador . 
Perda permanente , que pode não ser restaurado por nenhum processo conhecido : causado pela alta concentração de enxofre e metais como Arsênio , Chumbo e Cobre .
Alquilação Catalítica
introdução
Alquilação é um processo caracterizado pela reunião de duas moléculas originando uma terceira de massa molar maior.
Ela pode ser sintetizada em duas formas:
Sem catalizador: com elevada temperatura (em torno de 500°C) e altas pressões (200-500 Kg/cm²);
Com catalizador: temperatura (0-50°C) e pressões (1-14kg/cm²), ou seja, em condições mais brandas. 
Catalizadores mais utilizados: ácido fluorídrico, ácido sulfúrico e cloreto de alumínio.
Produtos formados: plásticos; detergentes; fenol e acetona.
Produção de naftas de alta octanagem (desenvolvidos a partir da 2° guerra mundial).
introdução
Com o declínio no consumo da gasolina de aviação a produção de alquilado está dirigindo-se para a fabricação de gasolina de alta octanagem (Premium).
No Brasil esse processo não é tão utilizado pelo fato de ser apresentado um déficit na produção de Nafta.
Os catalizadores empregados na Alquilação alifática são H2SO4 e o HF (sendo esse mais utilizado).
Uma unidade de Alquilação é composta por duas seções: seção de reação e seção de recuperação dos reagentes/purificação do catalizador.
Seção de reação
Tratamento da carga
Proporção de olefinas/isobutano é ajustada
Principais reações:
Principais variáveis de operação
 A)relação isobutano/olefinas
A quantidade de isobutano tem que ser superior a de olefinas.
E necessário para não ocorrer a formação de polímeros.
Obtido reciclando para o reator o excesso recuperado do efluente.
Esse reciclado e devolvido junto com a carga fresca ao processo;
Um reciclo baixo provoca uma diminuição no índice de octanagem do alquilado;
Para a produção de nafta, o índice de isobutano olefinas tem que ser de 5 e 25.
Principais variáveis de operação
 B)temperatura de reação
Vai depender do catalizador utilizado
Quando o catalizador for o H2SO4 a temperatura estara entre 5 a 10 °C;
Quando for o HF sera entre 27 e 38°C;
E porque essa variação?
Uma temperatura muito baixa diminui o rendimento do alquilado;
Uma temperatura muito alta diminui a qualidade do produto final.
Principais variáveis de operação
C) Tempo de reação
o tempo de reação vai depender ao tempo de residência da mistura ao catalisador \hidrocarboneto no interior do reator e a eficiência da mistura.
D) Pressão de trabalho
embora não seja na realidade uma variável do processo , a pressão tem influência na utilização dos catalisadores.
O valor de tempo é controlado na prática , através da velocidade espacial de alimentação definida como VOLUME DE CARGA (que passa por hora e por unidade de volume do reator ). 
Para o ácido sulfúrico , a pressão pode ser de 1 a 3 kg/cm² devido a este não ser volátil .porém quando o HF (háfnio) é utilizado , a pressão de trabalho fica em torno de 14 kg/cm², evitando a redução da concentração de catalisador no reator.
As características do produto final dependerão bastante da carga de olefina introduzida.
Componentes e seus volumes (%)
Pentano e mais leve
8.9
2-3 ,dimetil butano
4.7
2 metil butano
1.1
2-2dimetil pentano
2.2
2-3dimetil pentano
2.3
2-3-3 tri metil pentano
13.3
2-3-4 tri metil pentano
14.0
2-2-4 tri metil pentano
25.8
2-2, 2-4, 2-5dimetilhexano
11.4
Tri metilhexano
8.8
Isoparafinamais pesada (c+10)
7.5
Bibliografia
Curso de Formação de Operadores de Refinaria – Processo de Refino, UNICENP, Curitiba 2002.