A rota do carvão foca na modernização da produção de aromáticos a partir de metanol — Análise da rota tecnológica para aromáticos (Parte intermediária)

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A rota do carvão foca na modernização da produção de aromáticos a partir de metanol – Análise da tecnologia de produção de aromáticos (Parte 2). Autor/Fonte: China Chemical Industry News. Data: 25/08/2016. Número de visualizações: 9. Fonte: A produção de aromáticos a partir de metanol, obtido a partir do carvão, é considerada pela indústria como uma opção essencial para reduzir a dependência em relação aos aromáticos importados e diversificar as fontes de matéria-prima. Jornalistas do China Chemical Industry News souberam, durante a Conferência de Desenvolvimento da Cadeia Produtiva de Aromáticos na China em 2016, que, na produção de aromáticos por meio do carvão, o processo de conversão do carvão em metanol já está bastante desenvolvido. Por isso, os esforços de pesquisa concentram-se principalmente no processo de conversão do metanol em aromáticos. Nosso país é um dos primeiros a pesquisar a produção de aromáticos a partir de metanol. As tecnologias relacionadas a esse processo estão entre as mais avançadas do mundo. Atualmente, no país, existem tecnologias com direitos de propriedade intelectual próprios, como a tecnologia de produção de aromáticos a partir de metanol em leito fixo, a tecnologia de produção de aromáticos a partir de metanol em leito fluidizado, e a tecnologia de produção de aromáticos por metilação do tolueno com metanol. Processo de leito fixo: possui o mais alto nível de eficiência energética no país. A produção de aromáticos a partir de metanol é um processo no qual o metanol, sob a ação de catalisadores, passa por uma série de reações para ser finalmente transformado em aromáticos. Os produtos principais são benzeno, tolueno e xilenos. A tecnologia de produção de aromáticos a partir de metanol em leito fixo, desenvolvida pelo Instituto de Química do Carvão de Shanxi, da Academia Chinesa de Ciências, é uma técnica de conversão em larga escala do metanol. Nessa tecnologia, o catalisador utilizado é o peneiramento molecular MoHZSM-5 (troca iônica), e o material de partida é o metanol. O produto desejado são os aromáticos. Pela primeira vez no país, foi possível obter aromáticos de alta qualidade através da conversão direta do metanol em condições de leito fixo. Essa tecnologia foi testada com sucesso pela primeira vez em fevereiro de 2012, no complexo de produção de aromáticos a partir de metanol, com capacidade de 100 mil toneladas por ano, pertencente ao grupo Qinghua em Inner Mongolia. O complexo foi projetado pela empresa Saiding. Trata-se do primeiro complexo da China para produção de aromáticos a partir de metanol, utilizando o processo desenvolvido pela Saiding em parceria com o Instituto de Química do Carvão de Shanxi. De acordo com o Dr. Liu Ping, do **Laboratório de Pesquisa em Conversão de Carvão** do Instituto de Química do Carvão de Shanxi, posteriormente essa tecnologia foi implementada também em locais como Yunnan Xianfeng, Tangshan, em Hebei, e Xinye, no Xinjiang. A capacidade total de produção chega a 800 mil toneladas por ano. Em fevereiro deste ano, o novo complexo de produção de aromáticos a partir de metanol, com capacidade de 100 mil toneladas por ano, construído pelo grupo Shaanxi Baonit Chemical Industry, entrou em operação com sucesso. A produção diária de aromáticos é de 300 toneladas, o que está próximo da capacidade projetada. Cada tonelada de produto consome de 2,46 a 2,48 toneladas de metanol, o que representa o melhor nível de eficiência energética entre as instalações semelhantes no país. Técnica de leito fluidizado: o produto é superior ao obtido por meio do processo petrolífero. A tecnologia FMTA, que utiliza leito fluidizado em ciclo para a produção de aromáticos a partir de metanol, é uma técnica desenvolvida pela Universidade de Tsinghua e que tem recebido bastante atenção. Na Conferência de Desenvolvimento da Cadeia Industrial de Aromáticos da China em 2016, o professor Qian Weizhong, da Universidade de Tsinghua, apresentou o progresso no desenvolvimento dessa tecnologia e as últimas novidades. Entre uma série de desafios técnicos que eles resolveram, está o fato de que os catalisadores se desativavam rapidamente; por isso, foi necessário utilizar a tecnologia de regeneração contínua em leito fluidizado ； Na conversão unidirecional do metanol, é necessário um reator separado para realizar a conversão em aromáticos de forma contínua ； Devido à complexidade do processo de regeneração da reação sob condições de pressão, foram desenvolvidos, primeiro a nível internacional, catalisadores para a produção de aromáticos a partir de metanol, bem como tecnologias de regeneração contínua em leito fluidizado, que permitem a produção industrial em larga escala. Em janeiro de 2013, o primeiro dispositivo industrial do mundo capaz de produzir milhares de toneladas de aromáticos a partir de metanol, utilizando essa tecnologia, foi testado com sucesso na base de processamento de carvão da Huadian Coal Industry em Yulin, Shaanxi. A taxa de conversão do metanol por essa tecnologia é superior a 99,99%. São necessárias 3,07 toneladas de metanol para produzir 1 tonelada de aromáticos. O processo inteiro é breve, e o produto obtido é de melhor qualidade em comparação com o método baseado no petróleo. A Huadian Coal Industry Group revelou recentemente que os trabalhos iniciais do projeto-piloto de produção industrial de aromáticos a partir de metanol, utilizando essa tecnologia, estão progredindo bem. O pacote tecnológico necessário para a produção de aromáticos a partir de metanol já foi desenvolvido em conjunto pela Huadian Coal Industry, pela Universidade de Tsinghua e pelo Instituto de Projeto da PetroChina no leste da China. O relatório de avaliação ambiental do projeto será submetido em breve ao Ministério do Meio Ambiente para aprovação, e o relatório de análise dos recursos hídricos já foi enviado para análise. Em instalações de produção de aromáticos a partir de metanol com capacidade de dez mil toneladas, são necessárias menos de 3 toneladas de metanol para produzir 1 tonelada de aromáticos. Nas instalações com capacidade de um milhão de toneladas, espera-se que a quantidade de metanol necessária por tonelada de aromáticos caia para entre 2,5 e 2,8 toneladas. Além disso, essas instalações também podem produzir produtos de alto valor agregado, como gás liquefeito e hidrogênio. Dentre eles, o hidrogênio produzido como subproduto, ao ser devolvido à unidade de produção de metanol, permite um aumento de 12% na produção de metanol, o que reduz significativamente o custo total dos aromáticos. Nesse momento, os aromáticos produzidos a partir do carvão terão não apenas uma vantagem de custo significativa em comparação com o método baseado no petróleo, mas também serão mais vantajosos em relação ao DMTO, já que os preços dos aromáticos costumam ser mais altos do que os dos olefinos. Além disso, o consumo de metanol como matéria-prima é semelhante ao do DMTO. Processo de metilação: Uma nova rota de produção do p-xileno (PX), que consiste na combinação orgânica da indústria do carvão com a indústria petrolífera, por meio da metilação de tolueno e metanol. Atualmente, o preço do metanol no mercado é inferior a 2.000 yuan por tonelada, enquanto o tolueno custa cerca de 5.000 yuan por tonelada. Portanto, a maior vantagem dessa tecnologia é o uso de tolueno e metanol de baixo custo como matérias-primas para a produção de PX em alta concentração. Durante a reunião, alguns representantes argumentaram que a disseminação dessa tecnologia pode ajudar a resolver efetivamente o problema do excesso de capacidade de produção de metanol no país. Além disso, ela oferece um suporte técnico importante para o aumento da produção nas instalações de produção de aromáticos, bem como para a reestruturação dos materiais de entrada e dos produtos no processo de produção de aromáticos, visando diversificar as fontes de matéria-prima utilizadas nessa indústria. 　 Em 23 de outubro de 2012, a tecnologia desenvolvida pelo Instituto de Química de Dalian, pertencente à Academia Chinesa de Ciências, para a produção de PX a partir de tolueno e metanol, além de óleos insaturados de baixo carbono, foi aprovada. Essa tecnologia utiliza o processo de leito fluidizado em ciclo, permitindo a produção, com alta seletividade, de PX e de olefinas de baixo carbono, como etileno e propileno, em um mesmo sistema de reação e com o uso de um único catalisador. Essa tecnologia pode ser utilizada como uma solução para melhorar as instalações existentes de produção de aromáticos, aumentando a produção de PX e reduzindo o consumo energético dessas instalações ； Também pode ser aplicado em novas instalações de produção de aromáticos. Em comparação com a tecnologia tradicional de produção de PX, reduz os custos de investimento e operação das unidades de dissociação e isomerização ； Se for construído um novo equipamento para a produção de PX a partir de tolueno e metanol, com geração simultânea de óleos insaturados de baixo carbono, é possível substituir as caras unidades de separação por adsorção por unidades simples de separação por cristalização, **reduzindo assim os custos de produção do PX. De acordo com informações obtidas pelos jornalistas, a Sinopec também é uma das empresas que adota ativamente o processo de produção de PX por meio da metilação do tolueno metanol. Em março de 2015, o único complexo industrial do mundo capaz de produzir 200 mil toneladas por ano de xilenos metilados, utilizando a tecnologia da Sinopec, começou a operar com sucesso na Yangzi Petrochemical. Esse complexo não só produziu PX em alta concentração, como também gerou apenas pequenas quantidades de benzeno e C9 como subprodutos. No novo processo, a adição de metanol aumenta a eficiência no uso do tolueno. Teoricamente, para produzir 1 tonelada de PX, é necessário utilizar apenas 1 tonelada de tolueno. Já no processo tradicional de dissociação do tolueno, são necessárias cerca de 2,5 toneladas de tolueno para produzir 1 tonelada de PX, além disso, há uma grande quantidade de benzeno como subproduto. Portanto, o novo processo apresenta alta taxa de rendimento e baixos custos, conectando a indústria petroquímica à indústria de carvão. Outras tecnologias: aperfeiçoamento dos detalhes para a industrialização. Além das tecnologias mencionadas, o Instituto de Pesquisa da Henan Coal Chemical Group e a Universidade Química de Pequim também estão colaborando no desenvolvimento de tecnologias para a produção de aromáticos a partir de metanol derivado do carvão. Já foi desenvolvida uma tecnologia relativamente completa nessa área ； O Instituto de Pesquisa em Petróleo e Química de Xangai, da Sinopec, utiliza catalisadores feitos de zeólitas carregadas com óxidos de hidrogênio (ZSM-5). Atualmente, já foram concluídos os testes de laboratório com esses catalisadores; a taxa de conversão dos aromáticos é superior a 50%, e a seletividade chega a mais de 80%. No momento, eles estão trabalhando em parceria com outras instituições para desenvolver tecnologias que permitam a produção de aromáticos a partir de metanol. Embora haja avanços contínuos no desenvolvimento tecnológico para a produção de aromáticos a partir do carvão, sua industrialização atual ainda não é satisfatória. Durante a reunião, representantes disseram aos jornalistas que isso se deve principalmente aos baixos preços atuais do petróleo, o que aumenta a competitividade das rotas baseadas em petróleo para a produção de aromáticos. Já o desenvolvimento de rotas baseadas em carvão sofre restrições. No entanto, há especialistas que acreditam que as condições dos recursos do nosso país, bem como a dependência externa em relação ao PX, que chega a 57%, determinam a importância estratégica da produção de aromáticos a partir do carvão. Além disso, em comparação com a produção de aromáticos por meio do petróleo, o método de produção de aromáticos a partir de metanol permite reduzir os custos em cerca de 20%. Além disso, o aroma obtido possui uma alta proporção de xilenos mistos, sem elementos impuros como enxofre e nitrogênio, o que o torna mais adequado para a produção de PX. Portanto, a tarefa mais urgente para os pesquisadores é aperfeiçoar o máximo possível os detalhes dos processos envolvidos, de modo a se prepararem completamente para a industrialização.