O metanol bruto contém benzeno?

Se for sintetizado a partir de metanol, é quase impossível que apareça tolueno. A aromatização do metanol requer catalisadores seletivos, e a temperatura da reação também difere da temperatura utilizada na síntese do metanol. Recomenda-se verificar se houve alguma mistura em etapas posteriores

O equipamento de síntese de metanol dessa empresa foi projetado para operar a uma pressão de 6,0 MPa. Existem dois reatores utilizados como catalisadores, com um volume total de 73 metros cúbicos. A concentração de metano no gás fresco é de 11%. Em março de 2013, o sistema entrou em operação. Devido à área de troca de calor do trocador de calor localizado na entrada da torre de síntese ser pequena, a temperatura da matéria-prima que entra na torre era baixa. Atualmente, a temperatura de saída da torre é de 235°C, enquanto as temperaturas de entrada na torre são de 188°C e 191°C. No início da operação do motor, a temperatura na saída da torre é de 215°C, enquanto a temperatura na entrada é ainda menor. Os trocadores de calor a ar costumam sofrer com o acúmulo de cera, e até mesmo com a formação de substâncias gelatinosas. Durante as paradas de operação, é necessário utilizar vapor a alta pressão para limpar esses acúmulos.

A capacidade de produção de metanol dessa empresa foi projetada para 200 mil toneladas por ano; atualmente, a produção não apresenta problemas. Atualmente, a pressão de operação é de 5,9 MPa. A composição do gás que entra na torre é a seguinte: hidrogênio 43,29%, monóxido de carbono 17,22%, dióxido de carbono 2,74%, metano 34,11% e nitrogênio 2,63%. Em outra condição, a composição é: hidrogênio 55,59%, monóxido de carbono 29,54% e dióxido de carbono 2%. 17%, metano 10,02%, nitrogênio 2,57%

O Instituto de Química do Carvão da Academia Chinesa de Ciências, em parceria com a empresa Sai Ding Engineering, desenvolveu uma tecnologia para a produção de aromáticos a partir de metanol em leitos fixos. Nessa técnica, o metanol é utilizado como matéria-prima, e um peneir molecular ZSM-5 modificado atua como catalisador. A conversão ocorre sob pressões operacionais de 0,1 a 5,0 MPa e temperaturas de 300 a 460 °C. A velocidade de fluxo do líquido de matéria-prima varia entre 0,1 e 6,0 h⁻¹. O resultado dessa reação são produtos compostos principalmente por aromáticos； Os hidrocarbonetos de baixo carbono, que são produtos da fase gasosa, são separados dos hidrocarbonetos C5+, que são produtos da fase líquida, por meio de resfriamento e separação ； Os produtos da fase líquida, C5+ hidrocarbonetos, são separados por extração, resultando em aromáticos e não aromáticos. Esta invenção possui a vantagem de uma alta seletividade geral em relação aos aromáticos, além de um processo operacional flexível. Essa tecnologia pertence às técnicas de conversão em larga escala do metanol, sendo o produto desejado os aromáticos, com BTX como principal componente. Com o zeólito molecular MoHZSM-5 (troca iônica) como catalisador, e o metanol como matéria-prima, em condições de temperatura T = 380–420°C, pressão atmosférica e LHSV = 1 h⁻¹, a taxa de conversão do metanol é superior a 99%. A seletividade dos produtos líquidos é superior a 33% (em termos de massa de metanol), enquanto a seletividade dos produtos gasosos é inferior a 10%. O teor de aromáticos no produto em fase líquida é superior a 60%. Foram concluídas as avaliações de seleção de catalisadores em laboratório, bem como os testes de regeneração repetida. A vida útil do catalisador em uma única operação é superior a 20 dias, e sua vida útil total deve ser superior a 8000 horas. O desenvolvimento colaborativo dessa tecnologia entrou na fase de demonstração industrial; o projeto de engenharia e a construção das instalações para testes industriais (capacidade de 10 a 100 mil toneladas/ano de metanol) já foram concluídos. No final de fevereiro de 2012, a unidade de produção de aromáticos a partir de metanol, com capacidade de 100 mil toneladas por ano, desenvolvida pela empresa Saiding, foi testada com sucesso pela primeira vez. Assim, o projeto entrou em operação sem problemas. Trata-se do primeiro complexo industrial na China para a produção de aromáticos a partir de metanol, desenvolvido pela Saiding em parceria com o Instituto de Química do Carvão da Academia Chinesa de Ciências, utilizando a tecnologia patenteada de “processo de produção de produtos hidrocarbonetados a partir de metanol em uma única etapa”. Em 5 de julho de 2012, começaram as obras do segundo fase do projeto da Qinghua Group: a transformação de 500 mil toneladas de alcatrão de carvão em produtos leves, a produção de aromáticos a partir de 100 mil toneladas de metanol, além de serviços logísticos para 10 milhões de toneladas. As obras foram iniciadas na área de desenvolvimento de Alxa League, em Inner Mongolia. O projeto da Qinghua Group para a produção anual de 500 mil toneladas de querosene de carvão leve tem um investimento total de 4,28 bilhões de yuans. As instalações a serem construídas incluem equipamentos de pré-distilação dos materiais brutos, dispositivos de desidratação e corte dos resíduos, unidades de reação e de destilação. Além disso, haverá também equipamentos para a produção de hidrogênio a partir do gás gerado pelos fornos de coque, sistemas de armazenamento e transporte, 2 caldeiras de leito fluidizado com capacidade de 75 toneladas/hora, além de infraestruturas para fornecimento de energia, água e medidas de proteção ambiental. Após sua conclusão, o complexo poderá produzir anualmente 122,2 mil toneladas de alcatrão de carvão leve tipo 1, 285 mil toneladas de alcatrão de carvão leve tipo 2 e 80,38 mil toneladas de asfalto de carvão. Após a entrada em operação do projeto de produção anual de 100 mil toneladas de metanol para a fabricação de aromáticos, será possível produzir 75 mil toneladas de aromáticos, 22,5 mil toneladas de gás liquefeito e 0,34 mil toneladas de gás seco por ano. Esse projeto possui vantagens como fontes abundantes de matéria-prima, tecnologia madura, possibilidade de ajuste da proporção de etileno e propileno no produto, além de baixas emissões de resíduos.

A tecnologia de produção de aromáticos a partir de metanol em leitos fluidizados circulantes da Universidade de Tsinghua (FMTA). A Datang International está construindo um complexo para a produção de ácido p-tereftálico (PTA) com capacidade de 1 milhão de toneladas por ano em Dolon, na região de Inner Mongolia. A tecnologia central deste projeto é a tecnologia FMTA da Universidade de Tsinghua, que consiste na produção de aromáticos a partir de metanol. É utilizado um reator de leito fluidizado, e a capacidade do equipamento de teste é de 10 mil toneladas por ano de aromáticos (xileno). Os materiais de partida, ou seja, o metanol, são produzidos pela primeira fase do projeto de indústria química a base de carvão de Toronto. A Universidade de Tsinghua também se uniu à empresa Hualu para construir um equipamento experimental em escala industrial para a produção de aromáticos a partir de metanol, com capacidade de 30 mil toneladas por ano. O grupo chinês China Huadian planeja construir, na área industrial de química do carvão de Yuheng, na região de energia e química do norte de Shaanxi, o primeiro conjunto de equipamentos para a produção de aromáticos a partir de carvão. Isso permitirá o desenvolvimento de uma nova tecnologia para a produção de aromáticos. De acordo com o plano de construção do projeto, a China Huadian iniciará primeiro a construção de uma unidade piloto para a produção de aromáticos a partir de carvão, com capacidade de 10 mil toneladas por ano. Ao mesmo tempo, será iniciado também um projeto de demonstração em escala industrial, com capacidade de 3 milhões de toneladas por ano de metanol produzido a partir de carvão e 1 milhão de toneladas por ano de aromáticos. A tecnologia FMTA, desenvolvida pela Universidade de Tsinghua e que possui direitos de propriedade intelectual próprios, permite a produção de aromáticos a partir de carvão, utilizando metanol como matéria-prima. O equipamento experimental, com capacidade de 100 toneladas por ano, já funcionou de forma estável por milhares de horas, o que indica que estão reunidas as condições necessárias para sua implementação em escala industrial. 　 No final de março de 2011, o projeto-piloto de produção de aromáticos a partir de carvão da Huadian Yuheng foi iniciado em Yulin, na província de Shaanxi. O investimento total neste projeto é de aproximadamente 38,1 bilhões de yuans. É utilizada a tecnologia de produção de aromáticos a partir de metanol em leito fluidizado, desenvolvida pela Universidade de Tsinghua e que possui direitos de propriedade intelectual próprios. O plano é construir instalações capazes de produzir milhões de toneladas de aromáticos a partir de metanol obtido a partir de carvão. Em 2011, foi feito um investimento inicial de 100 milhões de yuans em um projeto de teste industrial com capacidade de produção de 10 mil toneladas. Em meados de janeiro de 2013, a Donghua Technology Company divulgou um comunicado afirmando que o primeiro conjunto mundial de equipamentos piloto para produção de aromáticos a partir do carvão, construído pela Shaanxi Huadian Yuheng Coal Chemical Co., Ltd. na Base de Energia e Química do Norte de Shaanxi e totalmente contratado pela empresa, produziu aromáticos com sucesso na primeira tentativa de operação, completando assim todo o processo produtivo. Segundo consta, o projeto da Huadian prevê a construção de uma unidade para a produção de aromáticos a partir de metanol derivado de carvão, com capacidade de produção de um milhão de toneladas por ano. Essa unidade de teste faz parte do projeto piloto de industrialização da produção de aromáticos a partir de metanol, com capacidade inicial de produção de dez mil toneladas por ano. No início de fevereiro de 2013, o projeto experimental industrial para a produção de aromáticos a partir de metanol em leitos fluidizados, com capacidade de produção de dez mil toneladas por ano, foi desenvolvido em parceria pela Huadian Coal Industry Group e pela Universidade de Tsinghua. O projeto teve sucesso no Parque Industrial de Química de Carvão de Yulin-Yuheng, na província de Shaanxi. Na primeira etapa de processamento, a taxa de conversão do metanol em matéria-prima foi superior a 99,99%. Além disso, a concentração dos produtos lipídicos** (principalmente tolueno, xilenos e trimetilbenzeno) foi superior a 90%. Até 15 de janeiro, foram introduzidas aproximadamente 100 toneladas de metanol como matéria-prima. O equipamento funcionou de forma estável por 54 horas. O dispositivo de teste industrial conseguiu realizar uma ignição bem-sucedida, além de um teste de funcionamento com sucesso, o que permitiu a conclusão do processo crucial.

O projeto de desenvolvimento de tecnologia para a produção de aromáticos a partir de metanol derivado do carvão, desenvolvido em parceria pelo Instituto de Pesquisa da Henan Coal Chemical Group e pela Universidade Química de Pequim, passou por uma avaliação intermediária no final de agosto de 2011. Esse projeto permite que o processo de produção de aromáticos seja transformado, saindo da rota tradicional baseada em petróleo, para uma rota baseada em carvão. Desde sua implantação, em junho de 2010, o Instituto de Pesquisa do Grupo Henan Coal Chemical e a Universidade Química de Pequim realizaram numerosas pesquisas relacionadas a esse projeto. Essas pesquisas abrangeram melhorias no desempenho dos catalisadores utilizados na aromatização do metanol, desenvolvimento de processos de isomerização do xileno, alquilação do benzeno e tolueno, além do projeto de processos para a produção de aromáticos a partir de metanol derivado de carvão. Foram alcançados resultados significativos nesses esforços. Esse projeto identificou os melhores catalisadores e as condições de processo adequadas para a reação. Foram definidas as dimensões do equipamento, o projeto preliminar do reator e os parâmetros dos equipamentos essenciais. Dessa forma, foi possível desenvolver uma tecnologia relativamente completa para a produção de aromáticos a partir de metanol derivado de carvão. Todos os indicadores técnicos atingiram as metas esperadas; parâmetros como a vida útil do catalisador e a taxa de conversão da alquilação do benzeno superaram as expectativas, alcançando níveis elevados. Em seguida, os pesquisadores acelerarão o design dos pacotes de processo com capacidade de dez mil toneladas, a fim de criar as bases necessárias para as próximas etapas de produção de aromáticos a partir de metanol. Além disso, a China Five Rings Engineering Co., Ltd. também realizou um projeto de teste para a conversão catalítica de metanol em aromáticos.

Em um dos processos de produção de óleo sintético de uma empresa, o metanol puro proveniente do tanque de armazenamento é pressurizado por meio de uma bomba até 2,0 Mpa, com um fluxo de 38,8 m3/h. Em seguida, o metanol entra no tubo de aquecimento prévio, onde troca calor com o gás reativo presente nos tubos adjacentes, atingindo uma temperatura de 160°C e uma pressão de 1,95 Mpa. Depois, o metanol passa pelo evaporador, onde também troca calor com o gás reativo, atingindo uma temperatura de aproximadamente 162°C e uma pressão de 1,9 Mpa. Por fim, o metanol passa pelo superaquecedor, onde ainda troca calor com o gás reativo, atingindo uma temperatura de 340°C. Nesse ponto, o metanol se mistura com o gás em circulação e entra no reator de produção de óleo sintético. Sob a ação do catalisador, ocorre a síntese de uma mistura de água, hidrocarbonetos e hidrogênio. Após sair da coluna, a mistura reacional é direcionada para dois caminhos no sistema posterior: o primeiro caminho leva a mistura ao superaquecedor de metanol, onde ocorre a troca de calor (uma pequena parte vai para o gerador de vapor, para produzir vapor adicional) ； O segundo fluxo vai para o lado dos tubos do trocador de calor de ar de circulação, a fim de realizar a troca de calor (parte dele entra no sistema de amostragem para análise de dados) ； O mais importante é garantir que a temperatura do gás que sai do lado de saída dos tubos do superaquecedor de metanol, bem como do gás resultante do troca térmica no trocador de calor de circulação, fique acima de 320°C antes de entrar no reator de síntese de óleo. O gás restante é direcionado para o gerador de vapor, a fim de produzir vapor como subproduto. O gás resultante da combinação dos gases provenientes da saída do pré-aquecedor de metanol, da saída do superaquecedor de metanol e da saída do reator de óleo sintético, tem uma temperatura de aproximadamente 110°C. Esse gás entra no resfriador a ar do gás sintético, onde sua temperatura é reduzida para 80°C. Em seguida, ele passa pelo resfriador do gás sintético, onde sua temperatura é ainda mais reduzida, para 40°C. Por fim, ocorre a separação entre gás, líquido e água no separador de óleo e água. O gasolina bruta é bombeada, por meio de uma bomba de alimentação da torre de remoção de gases, para o processo de separação dos óleos, onde ocorre a destilação para se obter o produto final. A maior parte do gás é pressurizada a 2,0 Mpa por meio de um compressor de ar de circulação. Em seguida, esse gás passa pelo trocador de calor do sistema de circulação, onde sua temperatura é elevada acima de 320°C. Depois disso, ele se mistura com o metanol superaquecido e entra no reator de síntese de óleo. Uma parte é enviada como gás de alívio para o tanque de alimentação da torre de absorção, no processo de separação de óleos, a fim de absorver os hidrocarbonetos. Isso mantém um certo teor de gás inerte no sistema, o que é benéfico para as reações de síntese. A água de processo é enviada para o tratamento biológico por meio de bombas de processo.

Após a análise acima, não deveria haver produção de benzeno no processo de síntese de metanol. No entanto, o trocador de calor entre gases do reator de síntese de metanol da empresa ficou obstruído por substâncias gelatinosas; para resolver esse problema, é necessário usar vapor de alta pressão durante as paradas do equipamento. Vale a pena estudar mais a fundo.

O que importa é o teor de benzeno. O CO2 removido do gás sintético contém pequenas quantidades de benzeno