Otimização das Condições Operacionais para

Otimização das Condições Operacionais para
Hidrodesnitrogenação da Quinolina Utilizando
Simulador Comercial
G. A. Vasconcelos1 , H. A. Oliveira1 , R.C. Colman∗1
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Universidade Federal Fluminense, Departamento de Engenharia Química e de Petróleo.
Resumo
O hidroprocessamento catalítico para remoção de heteroátomos tais como enxofre, nitrogênio e oxigênio de cortes de petróleo é uma etapa muito importante do refino. Razões
econômicas e ambientais tornam cada vez maior a necessidade de remoção do nitrogênio de
cargas oriundas de petróleo, pois sua presença numa carga ou efluente é altamente indesejável, principalmente no que diz respeito à estabilidade e qualidade dos produtos finais. Os
catalisadores usualmente empregados são, de modo geral, os de Co-Mo, Ni-Mo ou Ni-W na
forma sulfetada, suportados em alumina. Tais catalisadores, otimizados para a reação de
HDS, apresentam baixa atividade em HDN no caso de cortes médios e pesados, por isso a
necessidade de condições operacionais severas nesta reação. Estudos realizados por Colman
e colaboradores (2010) mostraram que é possível alcançar alta seletividades para produtos da
hidrodesnitrogenação da quinolina utilizando catalisadores bimetálicos de Pt e Mo suportados em zeólitas No entanto, a reação em questão segue a rota de maior consumo de hidrogênio.
Neste contexto, avaliar a otimização das reações de hidrodesnitrogenação, através do estudo
da molécula modelo quinolina, se apresenta necessário. A HDN da quinolina apresenta
como produtos principais Propilcicloexeno (PCHE), Propilbenzeno (PBZ) e Propilcicloexano (PCH), sendo mais seletiva em relação último, o que está diretamente relacionado a um
maior consumo de hidrogênio. Desta forma, a identificação de melhores condições de temperatura, pressão, bem como vazão de alimentação de hidrogênio que tornem o processo mais
seletivo para propilbenzeno seria interessante do ponto de vista operacional e econômico.
R Design Suite R400 da
Através de estudos de simulação, conduzidos no Software UniSim
empresa Honeywell, foi avaliada a seletividade das reações apresentadas na rota de HDN
da quinolina por Satterfiel e Cocchetto (1981), em busca da possibilidade de operação com
mais de um reator em diferentes condições operacionais. Para o estudo da seletividade entre
1,2,3,4-tetrahidroquinolina e 5,6,7,8-tetrahidroquinolina, foi verificado que as condições de
vazão e temperatura capazes de atender a maior seletividade para o primeiro composto, não
são favoráveis a reação de hidrogenação, não sendo, portanto, viável o controle da seletividade nessa reação. O estudo seguinte comparou a seletividade entre propilciclohexilamina
(PCHA), orto-propilanilina(OPA) e decahidroquinolina, mas apontou baixa seletividade para
o primeiro composto em qualquer das condições estudadas, inviabilizando a ideia de se obter
PCHA para produzir PCHE e a partir deste controlar a seletividade a PBZ. Assim, restou
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apenas o estudo da seletividade final entre PBZ, PCH e PCHE, que demostrou que o aumento da temperatura, propicia a produção de hidrocarboneto menos hidrogenado, porém,
reduz a extensão da HDN. Utilizando as vazões de alimentação propostas no experimento
de Colman (2010), obtiveram-se condições ótimas de temperatura de trabalho entre 460o e
500o C, quando se desconsidera a possibilidade de inibição da reação de hidrogenólise de OPA
a PBZ, apontada por Perot (1991), e em torno de 440o C quando a inibição total é considerada. Alternativamente, foi estudada a possibilidade de executar todo o processo em um
reator buscando apenas a conversão máxima, e posteriormente, após um flash para remoção
do solvente, H2 em excesso e NH3 produzido, conduzir uma nova reação de equilíbrio apenas
entre os hidrocarbonetos resultantes. Esse estudo indicou a possibilidade de operação com
temperaturas mais baixas, porém com vazões significativas e alta seletividade.
Referências
Colman, R.C., Baldanza, M.A.S., Schmal, M., J. Phys. Chem. C., 2010, 114, 18501 –
18508
Perot, G., Catalysis Today, 1991, 10, 447 – 472.
Satterfield, C.N., Cocchetto, J.F., Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1981, 20, 53 – 62.
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