Análise da rota tecnológica dos aromáticos (Parte 1)

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Análise da rota tecnológica para aromáticos (Parte 1) Autor/Fonte: China Chemical Industry News Data: 25/08/2016 Número de visualizações: 16 —— Rota baseada no petróleo: A tecnologia de separação do PX é o elemento central. Atualmente, na China, os aromáticos são produzidos principalmente por meio da rota baseada no petróleo. As pesquisas relacionadas aos processos de produção de aromáticos nessa rota concentram-se principalmente na separação do xilenodietílico (PX), que é a unidade de produção fundamental. O PX é um produto fundamental na cadeia produtiva dos aromáticos, servindo como elo de conexão entre os diferentes estágios dessa cadeia. Seus materiais de partida provêm principalmente das frações do nafta; o xileno misto é separado do nafta, e posteriormente submetido a um processo de isomerização, sendo assim purificado para se obter o PX. Essas são as informações obtidas por um repórter do jornal China Chemical Industry News durante a Conferência sobre o Desenvolvimento da Indústria de Aromáticos na China, que terminou em 11 de agosto de 2016. Separação por adsorção: o processo principal na indústria do petróleo. No processo de produção de PX a partir de nafta, existem muitas dificuldades técnicas, como o desenvolvimento de novos catalisadores para a dissociação e isomerização, bem como métodos eficazes para a separação e purificação do PX. No processo completo de aromáticos da rota petroquímica, a separação do PX é a tecnologia fundamental. Geralmente, utiliza-se o método de separação por adsorção. Devido à alta integração do sistema e às dificuldades de desenvolvimento, essa também é a última tecnologia do conjunto de processos relacionados aos aromáticos a ser desenvolvida localmente. 　　A responsabilidade pelo desenvolvimento tecnológico dessa unidade cabe ao Instituto de Ciências Petroquímicas da Sinopec (Shi Ke Yuan). Wang Dehua, engenheiro sênior do instituto, explicou que, para cumprir essa tarefa, eles desenvolveram várias gerações de adsorventes. O desenvolvimento da primeira geração de adsorventes teve início em 1996. Por meio da síntese de peneiras moleculares, do desenvolvimento de fórmulas para os adsorventes e dos processos de moldagem, além de técnicas de pós-tratamento, em 2004 foi possível a aplicação industrial do primeiro adsorvente da geração, o RAX-2000A. Nesse período, houve uma melhoria significativa na pureza do produto, na taxa de obtenção e na capacidade de produção. Posteriormente, por meio da otimização adicional das condições de síntese do peneira molecular e do tratamento com álcalis, eles desenvolveram o segundo tipo de adsorvente, o RAX-3000, que foi colocado em uso industrial em 2011. 　　Em 2011, a Sinopec utilizou o adsorvente nacional do tipo RAX-3000, juntamente com processos adequados, para construir a primeira unidade industrial de produção, com capacidade de 30 mil toneladas por ano, em Yangzi Petrochemical. Isso marcou o sucesso da Sinopec em superar a última barreira na tecnologia de produção de aromáticos: a tecnologia de separação por adsorção. Com isso, a empresa conseguiu dominar toda a tecnologia necessária para a produção de aromáticos. “Antes do surgimento das tecnologias autônomas, apenas duas empresas na Europa e nos EUA possuíam as tecnologias relacionadas aos aromáticos. As barreiras tecnológicas eram muito altas, e a capacidade de produção no país dependia quase inteiramente das tecnologias fornecidas por essas empresas estrangeiras. Atualmente, a tecnologia autônoma de processamento de aromáticos que desenvolvemos já foi aplicada no projeto de produção de PX da Hainan Refining & Chemical, com capacidade de 600 mil toneladas por ano. Os dispositivos de separação por adsorção operam de forma contínua e estável há mais de 30 meses. A pureza do produto pode ser mantida em níveis estáveis de 99,7% ou 99,8%, conforme necessário. ” Foi o que disse Wu Wei, vice-engenheiro-chefe da Academia de Ciências de Pedras. 　　De acordo com Wang Dehua, a mais nova geração de adsorventes RAX-4000, desenvolvida pelo Instituto de Ciências de Pedras, já passou pela avaliação técnica. Esse adsorvente permite que a capacidade de processamento dos equipamentos aumente em mais de 20%. Vários grandes complexos tecnológicos para a produção de aromáticos pela Sinopec estão em fase de projeto, com capacidade máxima de 1 milhão de toneladas por ano. Separação por cristalização: a melhor opção para matérias-primas de alta concentração. Na unidade de separação do PX, a separação por adsorção não é a única método utilizada; a separação por cristalização também é um método muito importante. Pesquisadores nacionais e internacionais realizaram muitas pesquisas nessa área, desenvolvendo processos de separação por cristalização do PX com características próprias. 　　A tecnologia de separação por cristalização se baseia nas diferenças de ponto de fusão dos vários componentes dos aromáticos C8, permitindo a separação do PX por meio de cristalização em estado fundido. A tecnologia de separação por cristalização PX possui vantagens como a não utilização de “três reagentes”, a ausência de “três tipos de resíduos”, alta pureza do produto, requisitos baixos em relação às matérias-primas e um processo simples e fácil de controlar. No entanto, ela também apresenta desvantagens, como alto consumo de energia e exigências elevadas em termos de estabilidade dos equipamentos e do processo. 　　A tecnologia de separação por cristalização de PX, desenvolvida pelo Instituto de Pesquisa em Petróleo e Químicos de Xangai, é muito especial. O Dr. Chen Liang, daquela instituição, explicou que o novo processo de cristalização do PX desenvolvido por eles reduz o número de etapas de cristalização. O produto utilizado como matéria-prima para a cristalização é o derivado da diferença estrutural do tolueno. A qualidade do produto é estável, com pureza do PX superior a 99,8%. Além disso, o equipamento funciona de maneira estável e confiável, sendo fácil de iniciar e parar seu funcionamento. 　　Com base nisso, o Instituto de Pesquisa em Petróleo e Química de Xangai desenvolveu ainda mais uma técnica que combina diferença seletiva de forma com separação por cristalização. Nessa técnica, não é necessário utilizar torres de xileno para a separação dos materiais utilizados na cristalização. Além disso, a unidade de cristalização elimina a necessidade do processo de cristalização a baixas temperaturas, que consome muita energia. Assim, as vantagens dessa técnica tornam-se ainda mais evidentes. Atualmente, o instituto já concluiu o desenvolvimento do pacote tecnológico com capacidade de 100 mil toneladas por ano. Ao mesmo tempo, o instituto combinou a técnica tradicional de adsorção e concentração com a separação por cristalização, criando assim uma tecnologia híbrida. Essa tecnologia utiliza um processo simplificado de separação por adsorção em uma única torre, além de um processo de separação por cristalização que não requer condições extremamente frias. A vantagem dessa abordagem é que, para novos equipamentos, é possível utilizar adsorventes e agentes de desadsorção de baixo custo. Já para equipamentos existentes, é possível reutilizar as torres de adsorção e os adsorventes já existentes. Isso permite dobrar a capacidade de produção de PX. Atualmente, essa tecnologia híbrida já permitiu o desenvolvimento de um processo capaz de produzir 600 mil toneladas por ano. 　　Além disso, o instituto também elaborou dois planos de estudo de viabilidade: o primeiro plano tem como objetivo economizar energia e reduzir os investimentos. Com a capacidade de produção de PX de 100 mil toneladas por ano antes da reforma (usando o processo de separação por adsorção), após a reforma, com o uso combinado de adsorção e cristalização, a capacidade de produção permanece a mesma, mas o consumo de energia diminui de 440 quilogramas de óleo padrão por tonelada de PX para 166–244 quilogramas de óleo padrão por tonelada de PX ； O segundo plano tem como objetivo equilibrar a economia de energia com o aumento da capacidade de produção. Antes da reforma, a capacidade de produção de PX era de 100 mil toneladas por ano (usando o processo de separação por adsorção). Após a reforma, com a utilização combinada de técnicas de adsorção e cristalização, a capacidade de produção aumentou para 240 mil toneladas por ano. Além disso, graças à utilização de calor em baixas temperaturas, o consumo de energia diminuiu de 440 quilos de óleo padrão por tonelada de PX para 281 quilos de óleo padrão por tonelada de PX. 　　Chen Liang acredita que a separação por cristalização é especialmente adequada para a separação de matérias-primas de PX em altas concentrações. Os novos processos e equipamentos de cristalização de PX desenvolvidos pelo Instituto de Pesquisa em Química e Petróleo de Xangai, quando utilizados na expansão e modernização das instalações existentes de produção de PX por adsorção, permitem reduzir o consumo energético na produção de PX, trazendo assim bons benefícios econômicos. Empresas estrangeiras: atualização de processos para economia de energia e redução do consumo. Como pioneiras nos processos relacionados aos aromáticos, as empresas detentoras de patentes estrangeiras – a americana UOP e a francesa Axens – estão sempre na vanguarda em termos de tecnologias de separação por adsorção. Com as constantes melhorias nos adsorventes, nos processos, nos equipamentos especializados e nos sistemas de controle, foi possível aumentar a pureza do produto de 99,2% para 99,8%. Além disso, a taxa de obtenção do produto em cada ciclo aumentou de 90% para 98%. 　　Um gerente sênior da Honeywell UOP apresentou as novas conquistas da empresa no campo da separação por adsorção de aromáticos. Com base em anos de experiência na fabricação de adsorventes e em tecnologias relacionadas, a UOP desenvolveu, em 2015, o processo de separação por adsorção de PX com o uso do adsorvente LD Parex. Esse processo consiste em fazer pequenas alterações no adsorvente ADS-47, de modo a adaptá-lo a sistemas com desorbitantes leves (tolueno) ； Ao mesmo tempo, sem a utilização de desmatadores pesados, são reduzidos os requisitos de precisão na separação. A otimização do processo de destilação permite a redução de 20% nos equipamentos e nas placas de destilação. Isso resulta em uma redução de 15% a 17% no investimento necessário para a instalação, mantendo ao mesmo tempo as vantagens de baixo consumo energético do sistema de aromáticos de alta eficiência da UOP. Atualmente, todos os componentes do LD ParexParex foram industrializados com sucesso, e seu funcionamento é confiável. Isso permitiu avanços significativos nos aspectos relacionados ao investimento e ao consumo de energia nas instalações de produção de aromáticos. 　　A tecnologia de separação por cristalização PX, desenvolvida pela União Tecnológica Sibie BP, também possui características avançadas de economia de energia. Wang Jianguo, engenheiro sênior da empresa CB&I Lummus, explicou que a tecnologia de separação por cristalização de PX, fornecida pela BP e para a qual a CB&I possui autorização exclusiva em nível mundial, já está sendo utilizada na maior unidade de produção de aromáticos do mundo, pertencente à empresa Reliance Industries na Índia, bem como na fábrica de PX de maior porte do mundo, operada pela GS Caltex na Coreia do Sul. De certa forma, pode-se dizer que a tecnologia de cristalização da BP oferece vantagens em termos de menor consumo de energia e custos de produção em comparação com a tecnologia de separação por adsorção seletiva. 　　Além disso, na Conferência de Desenvolvimento da Indústria de Aromáticos da China em 2016, a empresa AXENS também apresentou os mais recentes avanços alcançados no desenvolvimento e promoção da tecnologia para instalações integradas de produção de aromáticos – o AXENS ParamaX. Esse processo utiliza tecnologias avançadas de reformatão contínua, isomerização de xilenos e separação por adsorção em leitos de zeólitas. Graças às inovações contínuas nas tecnologias centrais, bem como nos catalisadores e adsorventes, é possível reduzir significativamente os custos de investimento e operação das instalações de processamento de aromáticos. Nos últimos anos, devido ao fato de que as instalações de produção de olefinas no Oriente Médio passaram a utilizar etano e propano, gases abundantes e de baixo custo na região, mais naphtha passou a estar disponível para exportação ； A África e a América Central e do Sul também são as principais regiões exportadoras de nafta no mundo. As empresas nacionais que produzem aromáticos podem considerar importar nafta dessas regiões para fins de produção de aromáticos. Além disso, também é possível expandir ativamente o uso de outros materiais, como o óleo condensado. Em resumo, é necessário ampliar as fontes de matéria-prima para garantir a produção de aromáticos.