Combust

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Combustíveis síntéticosE

• Gás de síntese

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Combustíveis sintéticos, gasosos e líquidos
Materias primas para síntese (gas de
síntese) Principais Matérias Primas de
partida Materiais carbonáceos Carvão
gaseificação Biomassa
Amiláceos (polisacarídeos) - fermentação
álcool Celulose
gaseificação (pirólise)
Resíduos sólidos orgânicos processos
biotecnológicos ou pirólise
Pré/pós- tratamento Objetivo
Remoção de impurezas Cinzas,
enxofre, nitrogênio
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• Combustíveis sintéticos
• Objetivo
• Alternativa para suprir elevada demanda
• Gaseificação de resíduos pesados sólidos e/ou
  carvão para obtenção de
• combustíveis voláteis de maior PC

Principais combustíveis CO e H2 Olefinas e
parafinas

• Melhoramento do Poder Calorífico
• Enriquecimento da relação H/C
• Via Pirólise
• Contato com H2 em pressão elevada
• Contato da materia prima carbonácea com vapor

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Características dos gases CO PE -192º C
Pc 3,43 Mpa Tc -130 ºC
Explosividade 12,5 a 74,0 / volume de ar
Concentração limite 20
mg/m3 Segurança Adsorção mascaras com
(catalisador hopcalite) Mistura de óxidos
de manganês 50, cobre 30 cobalto 14 e 5
prata Absorção solução cuproamoniacal.
H2 PE -252,8º C Explosividade 4,0 a
75,0 / v de ar
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Classificação dos combustíveis sintéticos Função
do poder calorífico Gás de Baixo CV 3,5 a
10 MJ/m3 Médio CV 10 a 20
MJ/m3 (gás de síntese), obtido por gaseificação
do carvão
Composição
normalmente CO e H2
Usos Gás combustível,
Fonte de hidrogênio
p/síntese de metanol
MP fonte de H2 p/ obtenção de
combustíveis líquidos Alto CV
35 a 38 MJ/m3 (mais de 90 de metano)
Obtenção por
hidrogaseificação
? Reação de
hidrogênio com carvão
ou
Processo catalítico ? metanização
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O gás combustivel de médio poder calorífico é
classificado de acordo com o número de
WOBBE Assim definido 4.100 kcal/m3 lt W lt
7.500 kcal/m3 ou 17.165 kj/m3 lt W lt
31.401 kj/m3 Onde p - Poder Calorífico
Superior d - Densidade do gás em
relação ao ar
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Gaseificação do carvão Bergius na
Alemanha-1912 a 1926 Reação
de carvão pulverizado ou óleo com Hidrogênio a
elevada pressão e
temperatura Liquefação indireta CO H2
Catalisador Hidrocarbonetos (Fischer-Tropsch
1920)
Outros exemplos
Produção de gasolina de elevada octanagem
partindo de metanol - Processo da Mobil
Principais Reações presentes nos processos de
gaseficação
Oxigenólise C O2
?H -393,5 kJ/mol
? CO2
C CO2 2CO
?H 172,5 kJ/mol
Hidrogenólise C 2H2 CH4

?H 74,8 kJ/mol
Hidrólise C H2O CO H2
?H 131,3 kJ/mol


C H2O CO2 H2 ?H
90.1 kJ/mol
C H2O ½ CO2 ½ CH4 ?H 7,7
kJ/mol
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Produção de hidrogênio
Atualmente uma das principais fontes de produção
se faz pela reforma a vapor do metano que gera
H2 e CO
CH4 H2O CO 3H2
Remoção do CO Deslocamento com água
CO H2O CO2 H2 Cat (Fe-Cr e Cu-Zn)
CO2 removido por absorção
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Síntese de metanol Por Carvão, hidrogênio e
oxigênio data de 1913 Processo Basf
(Badische Anilin und Soda Fabrik) pressão de 100
a 150 MPa Baixa temperatura 400 C e
elevada pressão Catalisadores
Óxido de zinco e óxido de cromo Processos mais
recentes CO 2H2 ?
CH3OH -128,2 kJ/mol
Hoje, com catalisadores de cobre
260 C e 5 Mpa Obs contaminante enxofre
envenena o catalisador
Processo alternativo CO2 3H2 ? CH3OH -
49,5 kJ/mol
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Produção de gás de sintese
1) CH4 H2O CO 3H2 ?H
-206 kJ/mol A P. atm , Temperatura , de 800
a 900º C , excesso de vapor de 21 A pressão
mais elevada, deve-se elevar excesso para
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Obs. Se o objetivo for MP para síntese é
recomendável empregar no lugar de metano,
hidrocarboneto liquido ou adicionar CO2 a
corrente. Outra alternativa é adicionar oxigênio
à corrente. Nota A custa das diferentes
entalpias de reação a temperatura se eleva até
próximo de 1200 C .
Eliminação do CO2 Por absorção com água sob
pressão ou quimisorção (MEA ou KOH)
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2- Pirolise oxidativa de hidrocarbonetos CH4
O2 CO H2O H2 ..C
Hidrocarboneto liquido O2 ..
Temperatura de 1350 ºC a 1450 ºC
Tempo de reação 0,01s Caracteristicas do
processo ausência de catalisador e pressão de 2
a 14 MPa
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Resumo de alguns processos
Processo Reação Produto de interesse Elemento ativo do catalisador
Metanização CO3H2 CH4 H2O Metano Niquel
Sintese de álcool CO2H2 CH3OH Metanol Óxido de zinco e cobre
Fischer-Tropsch nCO2H2 (CH2)n nH2O Olefinas (gasolina) ferro
Produção de hidrogênio CO2H2 O CO2 H2 hidrogênio óxido de ferro e óxido de cromo
Processo Mobil nCH3OH (CH2)n nH2O Gasolina Zeólita ZSM-5
Reforma metano CH4 H2 O CO3H2 Hidrogênio e monóxido de carbono níquel
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