{"id":47973,"date":"2020-12-03T13:00:00","date_gmt":"2020-12-03T13:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/lnbr.cnpem.br\/?page_id=47973"},"modified":"2021-07-23T18:31:38","modified_gmt":"2021-07-23T18:31:38","slug":"rotas-termoquimicas","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/lnbr.cnpem.br\/biovalue\/rotas-tecnologicas\/rotas-termoquimicas\/","title":{"rendered":"LNBR | BioValue – Rotas Termoqu\u00edmicas"},"content":{"rendered":"

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Rotas Termoqu\u00edmicas para produ\u00e7\u00e3o de biocombust\u00edveis avan\u00e7ados<\/strong><\/p>\n

Os Processos Termoqu\u00edmicos<\/strong> s\u00e3o caracterizados pela convers\u00e3o de uma mol\u00e9cula a outras, atrav\u00e9s da a\u00e7\u00e3o de temperatura e de agentes qu\u00edmicos, proporcionando quebra e forma\u00e7\u00e3o de liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas. H\u00e1 diversos processos termoqu\u00edmicos, dentre eles a pir\u00f3lise, a gaseifica\u00e7\u00e3o e a liquefa\u00e7\u00e3o hidr\u00f3termica.<\/p>\n

A Gaseifica\u00e7\u00e3o<\/strong> \u00e9 um processo de convers\u00e3o de materiais carbon\u00e1ceos, s\u00f3lidos e\/ou l\u00edquidos, atrav\u00e9s da oxida\u00e7\u00e3o parcial a temperaturas elevadas (700-1000 oC), em uma mistura gasosa inflam\u00e1vel contendo como principais constituintes mon\u00f3xido de carbono e hidrog\u00eanio, al\u00e9m de metano, di\u00f3xido de carbono, nitrog\u00eanio e hidrocarbonetos leves. A exata composi\u00e7\u00e3o da mistura gasosa final, chamada de g\u00e1s de s\u00edntese, depender\u00e1 do produto final a ser obtido atrav\u00e9s, por exemplo, da s\u00edntese de Fischer-Tropsch e, consequentemente, do Sistema de Limpeza e Condicionamento usado para a mistura gasosa bruta oriunda da gaseifica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

O Sistema de Limpeza de Gases da Gaseifica\u00e7\u00e3o<\/strong> pode conter ou n\u00e3o o(s) Processo(s) de Reforma Catal\u00edtica do Alcatr\u00e3o e Rea\u00e7\u00e3o de Deslocamento de \u00c1gua \u2013 Water-Gas-Shift (WGS). O Sistema de Limpeza de Gases<\/strong> \u00e9 composto da seguinte sequ\u00eancia de etapas: (i) remo\u00e7\u00e3o de part\u00edculas grossas (filtro de areia); (ii) craqueamento de alcatr\u00f5es (reator de leito fixo com dolomita); (iii) remo\u00e7\u00e3o de alcatr\u00f5es, particulados e metais alcalinos (lavador de Venturi); (iv) remo\u00e7\u00e3o de HCl e NH3 (lavador de nebuliza\u00e7\u00e3o); (v) remo\u00e7\u00e3o de H2S e HCl (reator com carv\u00e3o ativado) e (vi) remo\u00e7\u00e3o de part\u00edculas finas (filtro cer\u00e2mico).<\/p>\n

A Reforma Catal\u00edtica do Alcatr\u00e3o<\/strong> \u00e9 um processo catal\u00edtico em temperaturas elevadas (500-1000oC) na presen\u00e7a de vapor de \u00e1gua e O2 (reforma autot\u00e9rmica) para remo\u00e7\u00e3o do alcatr\u00e3o<\/strong> – fra\u00e7\u00e3o org\u00e2nica condens\u00e1vel do produto da gaseifica\u00e7\u00e3o constitu\u00edda principalmente de hidrocarbonetos arom\u00e1ticos maiores que benzeno. Faz-se necess\u00e1ria para evitar entupimentos e rea\u00e7\u00f5es indesejadas em processos a jusante e para aumentar a forma\u00e7\u00e3o de g\u00e1s de s\u00edntese (CO + H2).<\/p>\n

A Rea\u00e7\u00e3o de Water-Gas-Shift (WGS)<\/strong> \u00e9 um processo catal\u00edtico em temperaturas moderadas (200-400oC) na presen\u00e7a de vapor de \u00e1gua para convers\u00e3o de mon\u00f3xido de carbono em hidrog\u00eanio e di\u00f3xido de carbono (CO + H2O \u21d4 H2 + CO2). Esta opera\u00e7\u00e3o, faz-se necess\u00e1ria para aumentar a quantidade de H2, a fim de ajustar a composi\u00e7\u00e3o do g\u00e1s de s\u00edntese apropriada para a S\u00edntese de Fischer-Tropsch (H2\/CO = 2) e proceder com as rea\u00e7\u00f5es de hidroprocessamento.<\/p>\n

A S\u00edntese de Fischer-Tropsch (SFT)<\/strong> \u00e9 a rea\u00e7\u00e3o de produ\u00e7\u00e3o de hidrocarbonetos de cadeia longa a partir de CO e H2 (g\u00e1s de s\u00edntese) a temperaturas baixas 200 a 300oC e press\u00f5es moderadas 10 a 50 bar. Permite formar hidrocarbonetos l\u00edquidos com alto valor agregado, tais como olefinas, gasolina, querosene e diesel, diretamente ou acoplada ao hidroprocessamento catal\u00edtico.<\/p>\n

A Pir\u00f3lise R\u00e1pida<\/strong> \u00e9 um processo endot\u00e9rmico de convers\u00e3o de materiais carbon\u00e1ceos s\u00f3lidos, na aus\u00eancia de oxig\u00eanio, a temperaturas moderadas (400-600oC), num tempo de resid\u00eancia em torno de 2 segundos. Liga\u00e7\u00f5es da estrutura carbon\u00e1cea da biomassa s\u00e3o destru\u00eddas pela a\u00e7\u00e3o do calor e recombinadas rapidamente resultando, ap\u00f3s condensa\u00e7\u00e3o r\u00e1pida, na forma\u00e7\u00e3o predominante de uma mistura l\u00edquida, bio-\u00f3leo, contendo diversos compostos oxigenados.<\/p>\n

A Pir\u00f3lise Autot\u00e9rmica ou Oxidativa R\u00e1pida<\/strong> ocorre na presen\u00e7a de uma pequena quantidade de oxig\u00eanio para fornecer o calor necess\u00e1rio para a Pir\u00f3lise. O bio-\u00f3leo<\/strong> formado na pir\u00f3lise pode ser submetido \u00e0 Gaseifica\u00e7\u00e3o (puro ou misturado ao biocarv\u00e3o da pir\u00f3lise), \u00e0 Hidrodesoxigena\u00e7\u00e3o (Hydrodesoxygenation – HDO)<\/strong> ou ao Coprocessamento em Unidades FCC para a produ\u00e7\u00e3o de biocombust\u00edveis avan\u00e7ados<\/strong>.<\/p>\n

A Liquefa\u00e7\u00e3o Hidrot\u00e9rmica (Hydrothermal Liquefaction – HTL)<\/strong> \u00e9 um processo de convers\u00e3o de materiais carbon\u00e1ceos s\u00f3lidos, na aus\u00eancia de oxig\u00eanio, a temperaturas (105-400oC) e press\u00f5es (2 a 20 MPa) moderadas, realizado, comumente, num reator batelada. Liga\u00e7\u00f5es da estrutura carbon\u00e1cea da biomassa s\u00e3o destru\u00eddas e recombinadas resultando na forma\u00e7\u00e3o predominante de uma mistura l\u00edquida contendo duas fases, aquosa e org\u00e2nica (bio-\u00f3leo) contendo diversos compostos oxigenados. O bio-\u00f3leo formado pode ser posteriormente, gaseificado, coprocessado ou refinado (HDO) para produ\u00e7\u00e3o de biocombust\u00edveis avan\u00e7ados.<\/p>\n

A Hidrodesoxigena\u00e7\u00e3o (HDO)<\/strong> \u00e9 um dos processos de refino de bio-\u00f3leos de pir\u00f3lise e HTL que proporciona a remo\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio das mol\u00e9culas org\u00e2nicas nestes, com a forma\u00e7\u00e3o de H2O. Este processo \u00e9 usado para estabilizar as propriedades f\u00edsico-qu\u00edmicas do bio-\u00f3leo e\/ou para obter mol\u00e9culas com maior poder calor\u00edfico e\/ou combust\u00edveis \u201cdrop-in\u201d. \u00c9 um processo catal\u00edtico realizado a temperaturas moderadas (200 a 400oC) e press\u00f5es que podem variar da atmosf\u00e9rica a altas (em torno de 200 bar). Os catalisadores utilizados s\u00e3o baseados nos tradicionais empregados nos processos de HDT (hidrotratamento), ou seja, NiMoS e NiWS, ou aqueles a base de Ni, Fe ou metais nobres como Pt.<\/p>\n

Coprocessamento<\/strong> \u00e9 o processo de refino do petr\u00f3leo, onde bio-\u00f3leo ou outras mat\u00e9rias-primas renov\u00e1veis, ap\u00f3s serem adicionadas (normalmente pequenas quantidades) ao res\u00edduo de v\u00e1cuo e a outras correntes do processamento do petr\u00f3leo s\u00e3o convertidas (craqueamento catal\u00edtico) a combust\u00edveis \u201cdrop-in\u201d, tais como gasolina, querosene e diesel.<\/p>\n

Refer\u00eancias Bibliogr\u00e1ficas Fundamentais<\/strong><\/p>\n

Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power, Second Edition<\/a><\/p>\n

Biomass Gasification and Pyrolysis: Practical Design and Theory 2nd Edition (2013)<\/a><\/p>\n

Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading<\/a><\/p>\n

A comparative techno\u2010economic assessment of three bio\u2010oil upgrading routes for aviation biofuel production<\/a>[\/vc_column_text][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_row_inner disable_element=”yes”][vc_column_inner width=”1\/4″]