Tecnologias Comercialmente Aplicadas

As empresas que já possuem processos comerciais são: Sasol, com capacidade de 6 milhões de t/ano e a Mossgas/Petro S.A., com 1,0 milhão t/ano, ambas

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

______________________________________________________________________________ localizadas na África do Sul, além da Shell, com 500 mil t/ano, instalada em Bintulu, na Malásia, conforme Tabela 2.1.

No passado, as três plantas da Sasol produziam o gás de síntese a partir de carvão, consumindo aproximadamente 40 milhões de toneladas processadas em forma de “pellets” por ano, mas, desde 2004, as plantas de Sasolburg vêm utilizando metano proveniente de Moçambique.

Tabela 2.1: Plantas comerciais em operação (adaptado de Gas Net, 2006, e Petrobras, 2007).

Local Processo Produtos Produção

(bbl/dia) Início

Sasol I Sasolburg - África Sasol / Carvão Olefinas 5,6 mil 1995

Sasol II/III Secunda - África Sasol / Carvão Gasolina / Olefinas 124 mil 1982

Petro S.A. Mossel Bay - África Sasol / GN Gasolina / Diesel 22,5 mil 1992

Shell Bintulu - Malásia MDS / GN Parafina / Diesel 14 mil 1993

Chevron NNPC Nigéria - África Sasol / SPD Combustíveis 34 mil 2007

Sasol Chevron e

Qatar Petroleum “Oryx” - Qatar Sasol / GN

Combustíveis e

produtos especiais 66 mil 2011*

Shell e Qatar

Petroleum Ras Laffan – Qatar Shell / SMDS

Combustíveis e

produtos especiais 140 mil 2011*

* Previsão para início.

Atualmente, a planta de Sasolburg é suprida pelo gás de síntese operando com reatores de processo “Low Temperature Fischer Tropsch” (LTFT). Existem cinco reatores multitubulares de leito fixo e um de leito de lama. Esses reatores estão operando em condições para maximizar os alcanos/alcenos lineares e ceras. A Sasol é a maior produtora do mundo de ceras lineares de parafinas. Estes produtos são hidroprocessados para converter todos os alcenos e compostos oxigenados em alcanos. Após a recuperação de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) do gás FT residual, parte do hidrogênio é extraído e usado, principalmente, na síntese da amônia. O restante é vendido como gás combustível.

Na planta de Secunda localizada na África do Sul, o gás de síntese alimenta o processo “High Temperature Fischer Tropsch” (HTFT) de reatores de leito fluidizado. As

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______________________________________________________________________________ condições operacionais são ajustadas para a produção de 1-alceno e gasolina com catalisador de ferro. Sabendo que as reações FT produzem um amplo espectro de produtos, desde o metano até os óleos de alta massa molar, a separação e o refino desses compostos tornam-se muito complexos. Na saída dos reatores FT, os produtos são condensados formando gás, óleos e fase aquosa. A fase aquosa contém álcool, aldeídos, cetonas e ácidos solúveis em água. Os compostos de baixa acidez são recuperados pela destilação, os cortes de álcoois e cetonas são hidroprocessados, e os ácidos acético e propílico são extraídos pelo processo líquido-líquido com solvente leve através de um leito de recheio. O efluente é biologicamente tratado para remover os compostos orgânicos remanescentes e a água clarificada usada na reposição das torres de resfriamento.

Após a condensação do óleo e da fase aquosa, o gás residual contém gás de síntese não convertido e hidrocarboneto gasoso, que são separados por criogenia em hidrogênio rico, metano rico e três correntes de hidrocarbonetos leves. Os hidrocarbonetos leves são fracionados e purificados para produzir 1-alceno de alto valor agregado. Uma parte do gás rico em H2 é utilizado para alimentar a válvula de contra pressão (PSA) e produzir H2 requerido nas várias operações de hidrotratamento e reciclo de reatores FT. A maior parte do gás rico em CH4 alimenta a reforma catalítica autotérmica e produz o gás de síntese a ser reciclado no reator FT. A diferença é vendida como gás combustível. Em Sasolburg, o etileno é escoado para produção de polietileno, o propeno é transformado em polipropileno, a acrilonitrila e acrílicos como matéria prima de acrilatos na planta de ácidos. As cadeias longas de olefinas lineares são hidroformuladas para produzir aproximadamente 120 mil toneladas de detergentes de álcoois por ano. A nafta leve FT é hidrotratada e reformada com processo catalítico para produzir gasolina com octanagem especificada. O corte de diesel corretamente processado tem a mesma qualidade do diesel obtido pela oligorimerização, que é hidrotratado para converter alcenos e produtos oxigenados em alcanos. Atualmente, a Sasol detém aproximadamente 30% do mercado de combustíveis da África do Sul e possui junto com Shell e Qatar Petroleum um complexo industrial em fase final de construção, localizado em Ras Laffan, Qatar, com previsão de operação em 2011, conforme ilustrado na Figura 2.2.

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______________________________________________________________________________ Figura 2.2: Unidade industrial Shell e Qatar Petroleum, em construção, com capacidade de

140 mil bbl/dia, localizada em Ras Laffan, Qatar.

A planta de Mossgas/Petro S.A. em Mossel Bay, África do Sul, produz, principalmente, gasolina e diesel, além do gás de síntese, que é produzido a partir do gás natural retirado próximo à costa. Após condensar todos os hidrocarbonetos leves presentes, o metano é reformado por catálise num reator multitubular contra corrente, seguido por reforma autotérmica. O gás de síntese alimenta o reator FT de leito fluidizado com catalisador de ferro fundido.

Os álcoois, cetonas e aldeídos dissolvidos na fase líquida da água FT condensada são extraídos, as cetonas e os aldeídos são hidrogenados para álcoois. O C3 e os hidrocarbonetos pesados do gás residual são recuperados com unidade refrigerante. O gás residual remanescente contendo o gás de síntese não convertido, CO2, CH4, C2H4 e C2H6 são recuperados numa reforma secundária. O butano do gás natural é isomerizado para isobutano, o qual é alquilado com corrente C3, C4 e alcenos para produzir gasolina de alta octanagem. A diferença do C3+ do gás residual é oligorimerizada sobre uma forma seletiva de zeólita para produzir diesel e gasolina. Todos os cortes de diesel são também hidrotratados. O total de combustível produzido é de, aproximadamente, 1 milhão t/ano.

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______________________________________________________________________________ A planta Shell Middle Distillate Synthesis (SMDS) localizada em Bintulu, Malásia, ilustrada na Figura 2.3, opera com metano importado. O gás de síntese é obtido por um processo de oxidação parcial não catalítica (Processo de Oxidação Parcial Homogêneo (POX)) a alta temperatura, em torno de 1400 °C. A eficiência da reforma de carbono é maior que 95% com fuga de aproximadamente 1% de metano. A relação H2/CO deste gás de síntese é 1,7 e por ser menor que 2,1, usada para catalisadores de cobalto, às vezes é requerido um enriquecimento de hidrogênio. O gás hidrogênio é suprido por uma reforma catalítica contra corrente do gás residual FT. Isto significa um processo de baixa eficiência e alto custo operacional. Esta planta também alimenta o hidrogênio para as operações de desenvolvimento dos produtos de hidrotratamento e hidrocraqueamento. As condições operacionais giram em torno de 3 Mpa de pressão e temperatura entre 200 e 230°C, conversão de 80% e seletividade para C5+ de 85% também são esperados. O principal produto é o óleo lubrificante.

Figura 2.3: Unidade Industrial da Shell, em operação desde 1993, com capacidade de 12,5 mil

bbl/dia, localizada em Bintulu, Malásia.

Após a condensação total da água, do óleo e da cera do gás residual, tem-se hidrocarbonetos de C1 a C4 e também alguns C5+ como produtos que alimentam em contra corrente a reforma catalítica para gerar gás de síntese reciclado no reator FT. Há duas rotas de desenvolvimento, uma é o hidrorefino da cera para eliminar os alcenos,

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______________________________________________________________________________ compostos oxigenados e fracionados para obter diferentes classes de lubrificantes, e outra é a hidromerização e hidrocraqueamento da cera para obter o diesel e o querosene de alta qualidade.