【Pergunta e Resposta – Pergunta 009】29/04/2016

Um colega mais experiente da área disse que, na presença de hidrogênio, o monóxido de carbono pode sofrer uma reação de metanização em locais ativos na superfície do catalisador. A reação de metanização causa competição por catalisadores com outras reações normais. Portanto, se permitirmos que o monóxido de carbono se acumule, será necessário aumentar a temperatura do catalisador. Em situações extremas, a entrada de grandes quantidades de monóxido de carbono no dispositivo pode causar uma reação exotérmica intensa, podendo até levar a um aumento extremo da temperatura. Outro colega mais experiente disse que o monóxido de carbono e o dióxido de carbono têm os seguintes efeitos no sistema: ① O dióxido de carbono é convertido em monóxido de carbono por meio da adição de hidrogênio. Essa reação é endotérmica; sob condições de hidrogenação, ela prossegue no sentido desejado, o que faz com que a concentração de monóxido de carbono no hidrogênio em ciclo seja maior do que a concentração de dióxido de carbono. ②Sob a ação de catalisadores que contêm níquel ou cobre, o monóxido de carbono e o dióxido de carbono reagem com hidrogênio, em temperaturas entre 200°C e 350°C, para formar metano, liberando grande quantidade de calor no processo. O calor gerado pela reação de metanização faz com que a temperatura do leito catalítico no reator aumente demais, resultando em uma distribuição irregular da temperatura e piorando o funcionamento do equipamento. ③O monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o hidrogênio competem pela adsorção nos centros ativos do catalisador, o que afeta a utilização desses centros na reação de hidrogenação. O monóxido de carbono pode formar compostos carbônicos tóxicos e voláteis com os componentes metálicos do catalisador, causando sua corrosão e reduzindo sua atividade. Para ser honesto, não sou um especialista em processos; realmente não entendo muito sobre isso. Só posso responder procurando pelas respostas dadas por colegas anteriores. Espero poder resolver o seu problema.

Para evitar a ocorrência da reação de metanização.

Isso ocorre porque o CO e o CO2 reagem com o hidrogênio, em condições de temperatura entre 200°C e 350°C, para formar metano, liberando grande quantidade de calor no processo. O calor gerado pela reação de metanização faz com que a temperatura do leito catalítico dentro do reator aumente demais, causando uma distribuição irregular da temperatura. Isso piora o funcionamento do equipamento. Além disso, o monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o hidrogênio competem entre si pelos centros ativos do catalisador, o que afeta a eficiência dos mesmos. O monóxido de carbono pode formar, com os componentes metálicos presentes no catalisador, compostos carbônicos tóxicos e voláteis, o que causa a corrosão do catalisador e reduz sua atividade

Reação de metanização e formação de **níquel carbonílico**

Controle da reação de alquilação e da intoxicação do catalisador

CO e CO2, na presença de hidrogênio, podem ser transformados em metano e água nas posições ativas da superfície do catalisador. Isso é chamado de reação de metanização. A reação de metanização do CO e do CO2 com os reagentes hidrocarbonetos comuns gera competição pelo catalisador. Portanto, se se permitir o acúmulo de CO e CO2, será necessário elevar a temperatura do catalisador. Em situações extremas, se uma grande quantidade de CO e CO2 entrar no dispositivo de hidrocraqueamento em um curto período de tempo, como a reação de metanização é uma reação exotérmica intensa, teoricamente pode ocorrer um aumento brusco da temperatura. Na prática, exige-se que, se a concentração de CO + CO2 ultrapassar o valor máximo permitido pelo projeto, a temperatura do catalisador não deve ser aumentada para compensar a redução na taxa de conversão causada por isso. A temperatura do catalisador deve ser mantida ou reduzida, até que o problema do aumento dos níveis de CO + CO2 seja resolvido. Só assim é que a atividade do catalisador não será prejudicada pelo aumento da temperatura, e também podem ser evitados acidentes de superaquecimento causados pela reação de metanização.

Efeito do monóxido de carbono e do dióxido de carbono nas reações de hidrogenação: 1. O dióxido de carbono é convertido em monóxido de carbono por meio da hidrogenação. Essa reação é endotérmica; portanto, as condições de hidrogenação favorecem o andamento da reação na direção desejada. Isso faz com que a concentração de monóxido de carbono no hidrogênio circulante seja maior do que a concentração de dióxido de carbono； 2. Sob a ação de catalisadores que contêm níquel ou cobre, o monóxido de carbono e o dióxido de carbono reagem com hidrogênio, em temperaturas entre 200 e 350°C, para formar metano. Ao mesmo tempo, é liberada uma grande quantidade de calor. O calor gerado pela reação de metanização faz com que a temperatura do leito catalítico no reator aumente demais, causando uma distribuição desigual da temperatura e piorando assim o funcionamento do equipamento ； 3. O monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o hidrogênio competem pela adsorção nos centros ativos do catalisador, o que afeta a utilização desses centros na reação de hidrogenação. O monóxido de carbono forma compostos carbonílicos tóxicos e voláteis com os componentes metálicos do catalisador, o que causa a corrosão do catalisador e reduz sua atividade. Em baixas temperaturas, o monóxido de carbono reage com o níquel presente no catalisador, formando nicelocarbonila. Quando a temperatura aumenta, a nicelocarbonila evapora e sublima, deixando a superfície do catalisador exposta ao níquel metálico. O níquel metálico possui alta atividade de hidrólise, o que pode causar a inativação do catalisador devido à formação de carbonização.

Garantir a pureza do hidrogênio, assegurando uma pressão parcial de hidrogênio adequada

O monóxido de carbono e o dióxido de carbono têm os seguintes efeitos no sistema: ① O dióxido de carbono é convertido em monóxido de carbono por meio da hidrogenação. Essa reação é endotérmica; sob condições de hidrogenação, ela prossegue no sentido desejado, o que faz com que a concentração de monóxido de carbono no hidrogênio em ciclo seja maior do que a concentração de dióxido de carbono. ②Sob a ação de catalisadores que contêm níquel ou cobre, o monóxido de carbono e o dióxido de carbono reagem com hidrogênio, em temperaturas entre 200°C e 350°C, para formar metano, liberando grande quantidade de calor no processo. O calor gerado pela reação de metanização faz com que a temperatura do leito catalítico no reator aumente demais, resultando em uma distribuição irregular da temperatura e piorando o funcionamento do equipamento. ③O monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o hidrogênio competem pela adsorção nos centros ativos do catalisador, o que afeta a utilização desses centros na reação de hidrogenação. O monóxido de carbono pode formar compostos carbônicos tóxicos e voláteis com os componentes metálicos do catalisador, causando sua corrosão e reduzindo sua atividade.

Efeito do monóxido de carbono e do dióxido de carbono nas reações de hidrogenação: 1. O dióxido de carbono é convertido em monóxido de carbono por meio da hidrogenação. Essa reação é endotérmica; portanto, as condições de hidrogenação favorecem o andamento da reação na direção desejada. Isso faz com que a concentração de monóxido de carbono no hidrogênio circulante seja maior do que a concentração de dióxido de carbono； 2. Sob a ação de catalisadores que contêm níquel ou cobre, o monóxido de carbono e o dióxido de carbono reagem com hidrogênio, em temperaturas entre 200 e 350°C, para formar metano. Ao mesmo tempo, é liberada uma grande quantidade de calor. O calor gerado pela reação de metanização faz com que a temperatura do leito catalítico no reator aumente demais, causando uma distribuição desigual da temperatura e piorando assim o funcionamento do equipamento ； 3. O monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o hidrogênio competem pela adsorção nos centros ativos do catalisador, o que afeta a utilização desses centros na reação de hidrogenação. O monóxido de carbono forma compostos carbonílicos tóxicos e voláteis com os componentes metálicos do catalisador, o que causa a corrosão do catalisador e reduz sua atividade. Em baixas temperaturas, o monóxido de carbono reage com o níquel presente no catalisador, formando níquel carbônilo. Quando a temperatura aumenta, o níquel carbônilo evapora e sublima, deixando a superfície do catalisador exposta ao níquel metálico. O níquel metálico possui alta atividade de hidrólise, o que pode causar a inativação do catalisador devido à formação de carbonização.

Para adicionar hidrogênio, é preciso controlar os níveis de monóxido de carbono e dióxido de carbono

Por que é necessário controlar os níveis de monóxido de carbono e dióxido de carbono ao adicionar hidrogênio? Resposta: A reação de metanização é altamente exotérmica, o que pode causar a formação de pontos quentes no catalisador do reator. Em casos graves, isso pode levar a acidentes de superaquecimento. Portanto, é necessário controlar os níveis de monóxido de carbono e dióxido de carbono

O monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o hidrogênio competem pela adsorção nos centros ativos do catalisador, o que afeta a utilização desses centros na reação de hidrogenação. O monóxido de carbono pode formar compostos carbônicos tóxicos e voláteis com os componentes metálicos do catalisador, causando sua corrosão e reduzindo sua atividade.

O CO e o CO2, na presença de hidrogênio e em posições ativas na superfície do catalisador, podem ser convertidos em metano e água. Essa reação é exotérmica; se a quantidade de CO e CO2 ultrapassar os limites estabelecidos, isso pode causar um aumento excessivo da temperatura

O monóxido de carbono presente no hidrogênio, juntamente com o dióxido de carbono, entra no reator, onde sofre uma reação de metanização na superfície do catalisador. Isso gera uma grande quantidade de calor, o que afeta o contato entre o petróleo e os centros ativos do catalisador, influenciando assim a profundidade da reação

Os catalisadores de hidrogenação utilizados na produção de hidrogênio são, em geral, catalisadores do tipo cobalto ou molibdênio. É necessário controlar rigorosamente os níveis de CO e CO2 nos materiais de entrada, caso contrário, ocorrerá uma reação de metanização, o que fará com que a temperatura do leito do catalisador aumente rapidamente. Além disso, é difícil reduzir essa temperatura

Este tópico foi editado pela última vez por wangld em 30/04/2016, às 08:02, com o objetivo de evitar reações de metanização. A forte liberação de calor pode causar a formação de pontos quentes no catalisador do reator, o que, em casos graves, pode levar a acidentes.

Controlar a ocorrência da reação de metanização, protegendo o catalisador e os equipamentos.