Processo de Alquilação Catalítica

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CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS 
FATEC – CAMPINAS 
 
 
RELATÓRIO DE PROCESSAMENTO DE PETRÓLEO E GÁS NATURAL
	
ALQUILAÇÃO CATALÍTICA
NOME DOS ALUNOS: Ariane, Carina, Danilo, Eliton e Sérgio.
					
CAMPINAS, 2019
	
Introdução
O processo de alquilação foi descoberto no inicio da década de 30 com o estudo de Ipatieff e Grosse que reportaram que as parafinas não são inertes, ao contrário do que se pensava na época e que, em certas condições sofriam reações de alquilação e seu alquilado apresentava uma alta octanagem, suas propriedades eram excelentes para o uso na gasolina de aviação.
O processo de alquilação ganhou força no período da segunda guerra mundial onde diversas unidades comerciais de alquilação foram construídas afim de abastecer o exército Aliado com combustível de alta qualidade. Desde então dois processos distintos são largamente utilizados para a produção do alquilado, por meio da utilização do ácido sulfúrico ou do ácido fluorídrico.
A seleção de qual catalisador utilizar depende de diversos fatores como as necessidades da refinaria, investimento e custo operacional, composição da carga, etc.
As indústrias de automóvais estão sempre em busca da melhor tecnologia para seus veículos; a legislação ambiental intensifica suas fiscalizações sobre as emissões de poluentes dos motores dos veículos e com isso, a indústria constantemente inova nos motores dos veículos. Em conjunto com a indústria e a legislação ambiental, temos a indústria do petróleo, que também trabalham com novas tecnologias para os combustíveis atenderem a essas normas. O processo de alquilação está presente nas refinarias com a intensão de diminuir os teores de enxofre, hidrocarbonetos aromáticos e olefínicos da gasolina, com isso aumentam o número de octano do combustível, proporcionando naftas que atendem os requisitos impostos pela legislação.
Diferenças no processo
O processo via HF utiliza temperatura na ordem de 30 a 40ºC, enquanto o processo via H2SO4 utiliza valores na ordem de 5 a 10ºC, essa diferença faz com que o custo para remoção do calor no primeiro caso seja significantemente menor, pois pode-se aplicar água como fluido refrigerante. No segundo caso se faz necessário um ciclo de refrigeração.
A cinética da reação no processo com HF é muito mais rápida que no processo com H2SO4. Com isso os reatores que utilizam a primeira tecnologia tem tempo de residência na ordem de 10 segundos, enquanto que o outro processo exige tempos na ordem de 20 a 30 minutos. Isso faz com que o tamanho e o custo do reator da alquilação por HF sejam muito menores.
O Consumo de catalisador na alquilação por HF é da ordem de 1kg de HF por tonelada de alquilado, enquanto a alquilação por H2SO4 é da ordem de 100kg de ácido por tonelada de alquilado. Além disso a recuperação do catalisador no primeiro caso pode ser ralizada na própria unidade com um simples processo de destilação, enquanto no segundo caso o ácido normalmente é recuperado por outra empresa, normalmente próxima a refinaria.
Em compensação, a qualidade do produto obtido pela alquilação com H2SO4 tem uma melhor octanagem devido ao menor teor de di-metil-hexanos formados na reação. Outra vantagem deste processo é o uso de um menor ecesso de isso-butano, olefina para controle da reação, reduzindo custos com a separação do iC4 não reagido.
Ambos os processos utilizam ácidos altamente corrosivos e tóxicos e tem a necessidade de manter um grande inventário de ácido que, ao longo dos anos se tornou uma grande preocupação com a segurança do processo e da região em torno da refinaria. Essa preocupação vem movendo a busca por novos catalisadores para o processo de alquilação.
ALQUILAÇÃO CATALÍTICA
Também conhecida como Alcoilação, esse processo consiste na junção de duas moléculas leves para a formação de uma nova com maior peso molecular, ou seja, inicialmente são formadas de 3 a 5 átomos de carbono e passam a ter até 12 átomos de carbono. Para que isso ocorra, a reação é catalisada por um ácido forte.
Com a utilização do processo destacado, são formados combustíveis com composições interessantes para o mercado automotivo, onde a gasolina obtida possui alta octanagem, teores de enxofre praticamente isentos, apresenta grande estabilidade e possuem uma queima limpa.
Para implantação de um processo de alquilação, o investimento gira entre US$30.000.000,00 e US$60.000.000,00 em função da grande tecnologia que será utilizada.
PROCESSO DE ALQUILAÇÃO
Para produção da gasolina com alta octanagem necessita-se partir do GLP, utilizando como catalisador o HF ou H2SO4. A reação ocorre quando o isobutano com olefina é catalisado com o agente forte de caráter ácido, onde a temperatura e pressões são controladas, buscando sempre baixa temperatura e alta pressão, mantendo os reagentes em sua fase líquida, com isso, são formados carbocátions. Durante o processo ocorrem reações de isomeração, polimerização e craqueamento. 
Algumas características encontradas nos produtos alquilados são:
Baixos teores de componentes leves;
Elevado número de octano (NO);
Baixa sensitividade;
Alta estabilidade à oxidação;
Queima limpa com baixa geração de poluentes.
Curiosidade
Em 1987, um vazamento em uma unidade de alquilação por HF de uma refinaria no Texas fez com que aproximadamente 4000 pessoas fossem evacuadas da região. Esse vazamento fez com que fossem levantadas diversos questionamentos quanto aos riscos de exposição enfrentado por trabalhadores e residentes de regiões onde existem essas unidades de alquilação.
Na ocasião houve a ruptura de um oleoduto, enviando uma nuvem de gás por toda a região.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Os processos de refinação do petróleo. Disponível em <https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/11898/11898_11.PDF>. Acesso em 09 de novembro de 2019.
https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-07062013-112915/publico/DissertacaoFioreIK.pdf