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http://www.mhg114.com/forum.php?mod=viewthread&tid=106584 O carvão contém substâncias voláteis como alcatrão e gás. O uso seletivo do carvão consiste em separar, por meio da pirólise, os diferentes componentes presentes no carvão, como metano, hidrogênio, alcatrão e semi-carvão. A hidrogenação do alcatrão também pode ser usada para produzir gasolina e diesel. A utilização seletiva do carvão tem dois benefícios práticos: primeiro, permite um uso mais eficiente dos recursos; segundo, o semicarvão é purificado por meio da pirólise, tornando-se um combustível limpo com baixo teor de volatilidade e enxofre. Ao substituir o carvão tradicional pelo semicarvão, é possível reduzir a poluição do ar. Portanto, o uso diferenciado do carvão é considerado por muitos especialistas como um meio eficaz para seu uso limpo e eficiente. É a solução ideal para o processamento e utilização do carvão, além de ser uma das principais direções de desenvolvimento na indústria química baseada em carvão durante o período “13º Plano Quinquenal”. A imagem mostra o projeto da Honghui Energy Chemical Company para o uso seletivo de 10 milhões de toneladas de carvão. (Foto de Wang Hong) No entanto, na era dos preços baixos do petróleo, embora as empresas que utilizam o carvão de maneira seletiva tenham obtido reconhecimento pelo bom desempenho nos últimos anos, os produtos derivados do carvão, como diesel e nafta, sofreram grandes reduções de preço ； Por outro lado, o semicarvão, que é um produto importante resultante do uso diferenciado do carvão, enfrenta tanto um excesso de produção quanto a falta de soluções econômicas para seu uso. Portanto, a viabilidade econômica da cadeia de produtos obtidos a partir do uso diferenciado do carvão está sendo posta à prova. Em entrevistas, especialistas do setor acreditam que, num momento em que há um aumento gradual no uso seletivo do carvão, para que a indústria progrida ainda mais, é necessário refletir cuidadosamente sobre as rotas de utilização dos produtos derivados do carvão. Diesel: É viável produzir diesel que atenda às normas nacionais. Um dos pontos fortes do uso seletivo do carvão é a produção de diesel. Após a pirólise do carvão, é produzido o alcatrão de carvão. O diesel pode ser obtido por hidrogenação desse alcatrão de carvão. Isso resulta em um investimento menor em comparação com a produção direta de óleo a partir do carvão ou com métodos indiretos de produção de óleo a partir do carvão. No entanto, o diesel produzido apresenta algumas diferenças em relação aos padrões nacionais. Embora tenha ponto de congelamento baixo, baixo teor de enxofre e baixo teor de nitrogênio, seus valores de cetano e de aromáticos policíclicos são baixos. “O desempenho geral do diesel produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão não atinge os padrões do diesel para veículos de categoria III. ”Zhang Jianqiang, vice-presidente da Gansu Honghui Energy Chemical Co., Ltd., disse que o óleo diesel produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão tem um índice de cetano inferior a 40. Já o padrão nacional III exige que o óleo diesel utilizado em veículos tenha um índice de cetano igual ou superior a 49. Portanto, esse óleo só pode ser usado como componente na composição do óleo diesel, e não pode ser utilizado diretamente como combustível em veículos. No futuro, o carvão continuará a desempenhar um papel dominante no consumo de energia do nosso país. Portanto, sua utilização deve seguir um caminho de conversão limpa e eficiente. A imagem mostra o projeto de conversão integrada de recursos de carvão, petróleo e gás da Yanchang Petroleum. (Foto: Guohua) Zhang Jianqiang afirmou que, em uma época de preços elevados do petróleo, o diesel produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão não enfrenta dificuldades para ser vendido. As empresas que investiram nessa área obtiveram bons resultados econômicos. Devido à forte queda nos preços internacionais do petróleo bruto e à contínua redução dos preços dos combustíveis refinados no mercado interno, o preço do diesel produzido por hidrogenação do cativo de carvão caiu para cerca de 4.000 yuan por tonelada. Isso representa metade do preço registrado em seu ponto mais alto. Se somarmos ainda o imposto sobre o consumo de combustível, as empresas que produzem diesel por meio da hidrogenação do cativo de carvão praticamente não têm lucro algum, podendo até mesmo enfrentar prejuízos. Ao mesmo tempo, o processo de atualização dos combustíveis refinados em nosso país está acelerando. A partir de 1º de janeiro de 2016, as cidades importantes na região leste passaram a receber diesel com teor de enxofre igual ao exigido pelo padrão Nacional IV. Em 1º de julho de 2017, o diesel que atende ao padrão Nacional IV passou a ser fornecido em todo o país, enquanto a venda de diesel que não atende a esse padrão foi interrompida. No contexto da queda contínua dos preços internacionais do petróleo e da modernização dos produtos petrolíferos, o país elevou três vezes seguidas a taxa de imposto sobre o consumo de produtos petrolíferos nos últimos dois anos. Portanto, o gerente-geral de uma empresa que está desenvolvendo projetos de uso seletivo do carvão teve a ideia de ajustar as rotas de produção dos produtos obtidos a partir da hidrogenação do alcatrão de carvão. Ele propôs duas alternativas para esse ajuste: primeiro, transformar o diesel produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão em diesel comum que atenda aos padrões do tipo National IV, para ser vendido diretamente no mercado final ； Em segundo lugar, o diesel ou o alcatrão de carvão são utilizados para a produção de produtos químicos, permitindo assim evitar o pagamento do imposto sobre consumo. Liu Huan Tian, engenheiro sênior da Qilu Petrochemical, acredita que é viável obter diesel produzido a partir de alcatrão de carvão que atenda aos padrões do diesel comum do tipo National IV e aos padrões do diesel para uso em veículos do tipo National IV, por meio de mistura. O óleo diesel produzido pela síntese de Fertro tem um índice de octano de 65. Além disso, não contém enxofre, nitrogênio, fósforo ou íons de metais pesados. O teor de hidrocarbonetos aromáticos também é baixo. No entanto, sua desvantagem é que o ponto de congelamento é relativamente alto, e sua densidade é menor do que a do diesel comum: cerca de 0,7 quilogramas por decímetro cúbico. O índice de cetano do polimetoxidimetiléter atinge, em média, mais de 76. Quando adicionado ao diesel, ele permite que o ponto de congelamento do diesel seja reduzido. Além disso, com um teor de oxigênio superior a 40%, o diesel queima de maneira mais eficiente, reduzindo significativamente as emissões de poluentes como fuligem e partículas. O diesel produzido pela hidrogenação do alcatrão de carvão, quando misturado com diesel FTO e polimetileno óxido dimetílico, pode atender aos padrões de diesel para veículos dos níveis Nacional IV e Nacional V, podendo assim ser comercializado diretamente no mercado final. Atualmente, cerca de 2/3 do consumo de diesel em nosso país está concentrado em áreas como máquinas não rodoviárias e veículos aquáticos; há uma grande demanda no mercado. Li Baoming, vice-engenheiro-chefe da Shanxi Danfeng Chemical Co., Ltd., afirmou que o uso de diesel produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão, combinado com diesel FTO e polimetileno óxido dimetílico, para atender aos padrões exigidos antes de ser vendido no mercado final, é de fato uma solução viável. No entanto, ainda é preciso determinar como exatamente essa mistura deve ser feita e qual será a proporção correta, o que ainda precisa ser verificado. O diesel obtido por hidrogenação do alcatrão de carvão possui um índice de cetano baixo, o que indica que há poucos alcanos nos seus componentes, enquanto há uma maior quantidade de naftenos e aromáticos. Portanto, algumas empresas sugeriram se seria possível extrair produtos químicos deles, o que permitiria aumentar o valor dos produtos e, ao mesmo tempo, evitar o imposto sobre consumo. Mas, de acordo com o que os jornalistas souberam, ainda não existe um suporte técnico sólido para a extração de produtos químicos a partir do diesel obtido por hidrogenação do alcatrão de carvão. Segundo especialistas de institutos de design consultados pela reportagem, o diesel obtido por hidrogenação do alcatrão de carvão contém aproximadamente 54,67% de cicloalcanos. Teoricamente, é possível obter aromáticos por meio da craqueamento do diesel. No entanto, a estrutura dos cicloalcanos presentes no diesel é complexa e difícil de ser analisada. É difícil separar o diesel em produtos químicos com pureza superior a 99,5%. Além disso, é difícil quantificar a seleção dos produtos químicos obtidos. Para garantir que todos sejam aromáticos monocíclicos, é preciso lidar com desafios relacionados aos processos e aos catalisadores utilizados. Além disso, não há garantia de que todos os produtos resultantes sejam realmente aromáticos monocíclicos eficazes. De acordo com investigações realizadas por jornalistas, atualmente a Sinopec ainda não conseguiu desenvolver uma tecnologia para produzir aromáticos a partir de diesel. Atualmente, o diesel é apenas submetido a processo de hidrogenação para gerar componentes de gasolina com alto índice de octano, em vez de se extrair aromáticos diretamente do diesel. Naphtha: A produção de aromáticos ainda precisa ser validada em escala industrial. Além do diesel, os produtos obtidos pela hidrogenação do alcatrão de carvão incluem também a naphtha. Ao ajustar o catalisador e as condições de operação, é possível obter uma proporção de naphtha que pode chegar a 35% a 40%. De acordo com o que os jornalistas souberam, atualmente o preço do nafta obtido a partir da hidrogenação do alcatrão de carvão é de aproximadamente 3.800 yuan por tonelada. Trata-se de um preço muito baixo, e se for cobrado um imposto sobre consumo de 2.300 a 2.400 yuan por tonelada, as empresas acabarão tendo prejuízos. O nafta é um material importante para a produção de etileno e aromáticos. Então, será que o nafta produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão também pode ser utilizado na produção de etileno e aromáticos? Ou seria possível produzir aromáticos diretamente a partir do alcatrão de carvão? Isso também se tornou uma questão de interesse para os profissionais do setor atualmente. Alguns especialistas do setor acreditam que a rota de produção de aromáticos a partir do alcatrão de carvão é inviável. Zhu Fangming, vice-presidente executivo da Hunan Changling Petrochemical Technology Development Co., Ltd., disse aos jornalistas que o teor de aromáticos no alcatrão de carvão é alto. Teoricamente, é possível obter aromáticos por meio da hidrocraqueação, mas os aromáticos resultantes são uma mistura, com composição muito complexa e variada. É difícil determinar a proporção de benzeno, tolueno, xilenos e p-xileno. Os processos de separação e purificação são complexos e problemáticos. É significativo produzir benzeno, tolueno e xilenos a partir de alcatrão de carvão, com alta seletividade para o p-xileno, que é o mais valioso do ponto de vista comercial. A pureza deve atingir 99,95% para que isso seja viável. Zhu Fangming apontou que, se esses padrões não forem atingidos, a produção de aromáticos a partir de alcatrão de carvão será apenas um conceito teórico. Wan Xuebing, gerente-geral da Shandong Zibo Taitong Catalytic Technology Co., Ltd., também acredita que o teor de aromáticos no alcatrão de carvão é alto, e sua composição é muito complexa. Portanto, a separação e purificação desses aromáticos, com o objetivo de obter benzeno, tolueno, xilenos e p-xileno, não possui valor econômico significativo. Quanto maior for o teor de alcanos no nafta, maior será a taxa de obtenção de etileno, propileno e butadieno por meio da sua craqueação. De acordo com os padrões da Sinopec e da CNPC para o nafta utilizada como matéria-prima na produção de etileno, o teor mínimo de alcanos é de 55%. Segundo pesquisas realizadas por jornalistas, o teor de alcanos no nafta refinada obtida por hidrogenação do cativo de carvão é de aproximadamente 38%, enquanto no nafta resultante da craqueação esse valor é de 50%. Isso torna difícil atender aos requisitos necessários para a utilização dessa nafta como matéria-prima na produção de etileno. O teor de aromáticos no nafta determina diretamente a quantidade de aromáticos produzidos, além de influenciar a rentabilidade da unidade industrial. O teor de aromáticos refere-se à quantidade de aromáticos presentes no naphtha, sendo a soma do teor de alcanos C6–C10 e do teor de aromáticos C6–C10. Por meio da reação de reforma catalítica, os nuanos C6 são transformados em aromáticos C6 (benzeno), enquanto os nuanos C7 são convertidos em aromáticos C7 (tolueno). Da mesma forma, os aromáticos C7, C9 e C10 são transformados, por meio de reações de dissociação, em aromáticos C8 de alto valor agregado (como o xileno misto) e benzeno. Atualmente, o teor de aromáticos no nafta produzido por hidrogenação do alcatrão de carvão está entre 45% e 60%, o que é maior do que o teor de aromáticos nos materiais utilizados na reprocessagem convencional. A reprocessagem da nafta permite a produção de benzeno, tolueno e xilenos, além de aromáticos mais pesados com cadeia molecular acima de C9. Os demais componentes podem ser utilizados como ingredientes para a produção de gasolina de alto octanagem. Esses ingredientes podem ser vendidos diretamente ou utilizados pelas empresas para a fabricação de gasolina de padrão Nacional V. Ao combinar esses ingredientes com gasolina catalítica, gasolina destilada diretamente ou gasolina alquilada, é possível atingir os padrões de qualidade exigidos para a gasolina de padrão Nacional V. Portanto, alguns detentores de patentes tecnológicas e institutos de design propuseram várias rotas para a produção dos produtos finais: uma delas é a utilização de nafta para a produção de benzeno, tolueno, xilenos e outros produtos aromáticos ； O segundo é o caminho para a produção de aromáticos e produtos de gasolina com alto índice de octano. Os produtos são ajustados de acordo com as variações nos preços dos aromáticos e da gasolina no mercado. Em instalações de grande porte, pode-se adquirir também querosene com baixo teor de aromáticos ； Terceiro, após a extração de produtos químicos como o ciclopentano a partir do nafta, realiza-se sua isomerização para aumentar seu índice de octano. Em seguida, esses produtos são utilizados como componentes na composição da gasolina de padrão Nacional V ； Quarto, o nafta segue o caminho da química fina; após a destilação, obtêm-se isopentano, pentano, ciclopentano, hexano e ciclohexano. O pentano pode ser usado como agente espumante, enquanto o ciclopentano pode ser utilizado como refrigerante. O hexano e o ciclohexano, por sua vez, são usados como solventes de alta precisão. “No entanto, atualmente costuma ser assim: um especialista chega e propõe uma linha de produtos, outro especialista chega e propõe outra linha de produtos. Tudo isso ainda não passou por validação em nível industrial. ”Disse Cao Xianyong, engenheiro sênior da Gansu Honghui Energy Chemical Co., Ltd. Na opinião de Cao Xianyong, a produção de aromáticos por reprocessamento de nafta ainda precisa ser testada em escala industrial. Os especialistas acreditam que a produção de aromáticos geralmente é feita com base na teoria dos monômeros hidrocarbonetados, considerando o valor PONA (que representa a composição de alcanos, olefinas, cicloalcanos e aromáticos). Qual é a dificuldade de catálise após a reestruturação do nafta? O gás seco e o gás liquefeito vão aumentar. Quanto deles se transformará em estado líquido? É difícil determinar todas essas questões; elas precisam ser verificadas. Além disso, qual é a economicidade após a verificação? Qual é a periodicidade do projeto? Por enquanto, também ainda é desconhecido. Semicarvão: As soluções para seu uso ainda estão em fase de investigação. No processo de utilização seletiva do carvão, a pirólise de 1 tonelada de carvão permite a produção de aproximadamente 0,5 toneladas de semicarvão. O uso do semicarvão é fundamental para a utilização seletiva do carvão. Além disso, em tempos de preços baixos do petróleo, isso também afeta a eficiência da utilização seletiva do carvão. Atualmente, o mercado de semicarvão está em situação de excesso. Por isso, os especialistas do setor sugerem que a utilização seletiva do carvão exige que o problema do uso do semicarvão seja resolvido adequadamente. Desde o ano passado, a região de Yulin tem utilizado a marca de “combustível limpo” para ampliar os canais de venda do semicarvão. Incentiva-se o uso de semicarvão como substituto para carvão utilizado em pequenas caldeiras, para aquecimento residencial e na indústria alimentícia. Isso ajuda a reduzir os vários precursores da poluição causada pelo carvão, melhorando assim a qualidade do ar nas cidades e regiões afetadas. Além disso, há uma tendência clara de diminuição nas emissões de grandes quantidades de aromáticos policíclicos tóxicos nos ambientes internos das residências. No entanto, devido à baixa resistência do semi-carvão, o carvão produzido a partir dele não é suficientemente resistente, o que faz com que ele se quebre facilmente durante o transporte por longas distâncias. Além disso, seu preço é maior do que o do carvão bruto comum. Por isso, é difícil para os usuários abandonarem o uso do carvão bruto em favor do semi-carvão. A substituição do carvão utilizado para fins residenciais pelo semi-carvão ainda é muito rara. Gerar eletricidade com semi-carvão também não é mais econômico do que usar carvão mineral. O preço do semicarvão no mercado é sempre 200 yuan por tonelada mais alto do que o do carvão em pedaços. Além disso, o semicarvão, após a carbonização, possui menor teor de voláteis, o que torna difícil sua queima isoladamente. As caldeiras atuais, sejam elas de carvão pulverizado ou de leito fluidizado, são projetadas para funcionar com carvão mineral. Portanto, para utilizar semicarvão, é necessário modificar e ajustar os equipamentos e os programas de controle existentes, o que, sem dúvida, aumentará os custos. O semi-carvão pode ser utilizado como matéria-prima para a gaseificação, em conjunto com projetos de química do carvão como a síntese Fischer-Tropsch, permitindo assim a produção combinada de vários produtos e uma utilização eficiente do carvão. De acordo com pesquisas, a utilização do semicarvão como substituto parcial para o carvão mineral na produção de slurry de carvão para gaseificação já é amplamente utilizada em nível industrial; a proporção máxima de uso desse substituto pode chegar a 50%. Entende-se que, para se obter uma produção em escala de alcatrão e gás a partir do carvão, é necessário que o processamento do carvão seja feito em larga escala. Atualmente, os fornos de pirólise de carvão estão se tornando cada vez maiores. Sem falar no nível de maturidade tecnológica, os novos fornos verticais de destilação a seco, os fornos rotativos e os novos fornos de pirólise em banda que estão sendo construídos permitem que a produção anual de carvão por forno aumente de 100 mil toneladas, nos fornos verticais tradicionais, para 300 mil toneladas ou até 1 milhão de toneladas. Isso também cria as bases para um processamento em larga escala do carvão. Atualmente, na China, a pirólise de cada tonelada de carvão permite a produção de aproximadamente 0,5 toneladas de semicarvão. Portanto, em um projeto de utilização seletiva de 10 milhões de toneladas de carvão por ano, a produção anual de semicarvão seria de 5 milhões de toneladas. “Há muita semicarvão; não dá para usar tudo. ” Foi o que disse Tang Hongqing, consultor da Beijing Zhongke Synthetic Oil Engineering Co., Ltd. Liu Siming, engenheiro sênior do departamento de energia e química da Agência de Planejamento da Indústria Petroquímica, disse aos jornalistas que, se se usar apenas semicarvão para produzir pasta de carvão aquosa e, em seguida, realizá-la gaseificação, como o semicarvão possui muitas porosidades e uma grande área de superfície específica, a concentração da pasta resultante é baixa, e sua qualidade não é boa. Além disso, a proporção de carbono fixo chega a 80% a 85%, o que resulta em um alto consumo de oxigênio. Como o semicarvão já removeu as substâncias voláteis, a baixa concentração dessas substâncias leva a uma redução na atividade reacional, e a taxa de conversão do carbono também é menor. O semicarvão possui um alto teor de cinzas e grande dureza; em alguns casos, o teor de cinzas pode chegar a 35%. Por isso, seja na produção de slurry de carvão aquoso ou na gasificação em pó seco, ele tende a obstruir o forno de gasificação. Além disso, o custo de produção do gás sintético efetivo também é elevado. “Não faltam soluções para o uso do semicarvão; o problema é que não existem soluções muito eficazes. Para utilizar o semicarvão exclusivamente por meio da gaseificação, é necessário passar por um processo que vai desde testes até a escala industrial. ” Disse Tang Hongqing. Além disso, alguns especialistas do setor sugerem que, se a gaseificação do semi-carvão não for econômica e não houver maneiras eficazes de utilizá-lo, o diesel obtido por hidrogenação do alcatrão de carvão produzido pela pirólise não atenderá aos **padrões exigidos**. Nesse caso, seria mais econômico simplesmente gerar gás a partir do carvão e, em seguida, utilizar a síntese Fischer-Tropsch para produzir óleo