Biomethanol

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Production of biomethanol from cellulose process residue

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Biomethanol

  1. 1. Síntese de metanol via gasificação do licor negro Mestrado Profissional em Biocombustíveis e Petroquímica Rio de Janeiro - 2011 Curso: Biorrefinerias Aluno: Carlos Alejos Altamirano.
  2. 2. INDUSTRIA DA CELULOSE E PAPEL NA SUECIA SUÉCIA PRODUҪÃO MUNDIAL DE CELULOSE E PAPEL EM 2008
  3. 3. PROCESSO KRAFT PROCESSO PATENTADO EM 1884, É A MODIFICAҪÃO DO PROCESSO DE POLPAҪÃO QUIMICA COM SODA. UTILIZADO COMERCIALMENTE PELA PRIMEIRA VEZ EM 1885 NA SUECIA , TOMANDO IMPULSO A PARTIR DE 1930 PREDOMINANDO NO MERCADO ATE HOJE
  4. 4. PROCESSO KRAFT PROCESSO KRAFT: CONSISTE EM ATUAR SOBRE A MADEIRA NA FORMA DE CAVACOS COM A COMBINAҪÃO DE HIDROXIDO DE SODIO (NaOH) E SULFETO DE SODIO (NA2S) CHAMADO DE LICOR BRANCO, OBTENDO COMO RESULTADO A DISOLUҪÃO DA LIGNINA E A LIBERAҪÃO DAS FIBRAS . ESSAS FIBRAS LIBERADAS CONSTITUEM A “CELULOSE”, UMA MASSA MARROM. REAҪÃO DO PROCESSO KRAFT:
  5. 5. LICOR NEGRO O LICOR NEGRO É UM SUB PRODUTO OBTIDO NA FABRICAҪÃO DE CELULOSA E PAPEL PELO METODO DE KRAFT (PALAVRA SUECA: FORҪA). COMPOSTO PRINCIPALMENTE DE LIGNINA E IMPURESAS DO PROCESSO. O LICOR NEGRO É UTILIZADO COMO COMBUSTÍVEL NAS CALDEIRAS DE RECUPERACAO QUIMICA COM DOIS PROPOSITOS QUE SÃO: • RECUPERAR OS COMPOSTOS QUÍMICOS UTILIZADOS NO COZIMENTO DA MADEIRA (EUCALIPTO OU PINUS) • GERAR VAPOR EM SUA COMBUSTÃO PROPORCIONA UM PREҪO DE VAPOR MAIS BAIXO , E COM ISSO UM PREҪO DO PRODUTO FINAL ALTAMENTE COMPETITIVO
  6. 6. PROCESSAMENTO DA MADEIRA
  7. 7. CARACTERISTICAS DO LICOR NEGRO
  8. 8. GASIFICAҪÃO DO LICOR NEGRO GASIFICADOR LICOR NEGRO GÁS DE SÍNTESE AR CO, CO2, H2, N2,CH4,H2O,H2S ESTE GAS DE SÍNTESE CONTEM PEQUENAS QUANTIDADES DE HIDROCARBONETOS PRINCIPALMENTE BENZENO (ate 200ppm) E OUTRAS PARTICULAS EM MENORES QUANTIDADES COMO: C, Na, Si, S, Cl, K e Ca. MOLECULA DA LIGNINA
  9. 9. SÍNTESE DO METANOL O GÁS DE SÍNTESE FOI TOMADO ON-LINE DA UNIDADE DE GASIFICAҪÃO PILOTO DE LICOR NEGRO UBICADO EM PITEA- SUECIA COLOCADA EM OPERAҪÃO NO ANO 2005. O GASIFICADOR É OPERADO TIPICAMENTE A 28bar E 1000°C. O GÁS DE SÍNTESE PRODUZIDO TEM UMA COMPOSIҪÃO PROMEDIO DE: 34,8% H2, 28,5%CO, 33,6%CO2,1,4% CH4 E 1,7% H2S COM NE=0,02
  10. 10. SÍNTESE DE METANOL A.REATOR 1: REATOR CILINDRICO DE AҪO INOXIDAVEL. CONTEM UM LEITO DE 25gr DE CARVÃO ATIVADO. FOI OPERADO A TEMPERATURA AMBIENTE. O OBJETIVO DO REATOR É REMOVER OS HIDROCARBONETOS E “METAL CARBONILS” DO GÁS DE SÍNTESE. B. REATOR 2: REATOR CILINDRICO DE AҪO INOXIDAVEL. CONTEM UM LEITO DE 5Kg de ABSORBENTE COMERCIAL DE ZnO FOI OPERADO A 160°C. O OBJETIVO DO REATOR É REMOVER OS COMPOSTOS DE ENXOFRE DO GÁS DE SÍNTESE
  11. 11. SÍNTESE DE METANOL C. REATOR 3: REATOR CILINDRICO DE AҪO INOXIDAVEL. CONTEM UM LEITO DE 90gr DE CATALISADOR DE Cu/ZnO/Al2O3 ATIVADO. FOI OPERADO A 200°C. O OBJETIVO DO REATOR É A SÍNTESE DO METANOL. D. CONDENSADOR: TEM POR OBJETIVO CONDENSAR OS GASES DE SAIDA DO REATOR 3. FOI OPERADO A 20°C.
  12. 12. ANALISE DOS COMPONENTES O EQUIPAMENTO FOI CONETADO ON-LINE A UM SISTEMA DE CROMATOGRAFIA GASOSA “Varian CP3800”. ONDE OS HIDROCARBONETOS FORAM ANALISADOS POR “DETECTOR DE IONIZAҪÃO DE CHAMA”. OS COMPOSTOS DE ENXOFRE A BAIXA CONCENTRAҪÃO FORAM ANALISADOS POR DETECTOR FOTOMÉTRICO DE CHAMA. H2, CO2,N2,CH4,CO E ALTAS CONCENTRAҪÕES DE H2S FORAM ANALISADOS POR “DETECTOR DE CONDUTIVIDADE TERMICA”. O PRODUTO GASOSO DA SAIDA DO REATOR DE SÍNTESE DE METANOL FOI ANALISADA POR UM SISTEMA DE CROMATOGRAFIA GASOSA CADA 30 MINUTOS.
  13. 13. SINTESE DO METANOL GÁS DE SÍNTESE METANOL E IMPURESAS REATOR 3 Cu/ZnO/Al2O3 P = 25bar T inlet = 200°C T outlet = 235°C
  14. 14. PARAMETRO DA REAҪÃO A COMPOSIҪÃO IDEAL DO GÁS PARA A SÍNTESE DE METANOL ESTA REPRESENTADO PELO NUMERO ESTEQUIOMÉTRICO: COMPONENTES NO GÁS DE SÍNTESE
  15. 15. SINTESE DO METANOL
  16. 16. RESULTADOS
  17. 17. RESULTADOS
  18. 18. RESULTADOS CONDENSADOR 630ml de condensado FOI OBTIDO 630ml DE CONDENSADO CADA DIA COM UMA CONCENTRACAO PROMEDIO DE 84% E O RESTO É AGUA. EM OUTROS PROCESSOS CONVENCIONAIS A CONCENTRACAO TIPICA DO CONDENSADO É 80%. APRESENTA IMPURESAS COMO C2, C3, C4, ETANOL E DIMETIL ETER. FOI ENCONTRADO EM CONCENTRACOES MUITO PEQUENAS “ppb” COMPONENTES COMO : Ca, Fe, Mg, Na, Si, Cu e Zn.
  19. 19. RESULTADOS ANALISE DO CATALISADOR REFERENCIA (*) ENTRADA SAIDA Área superficial m2/gr 91 84 87 Volume de mesoporo 0,23 0,20 0,19 PD WD PD WD PD WD B (ppm) 0,2 0,06 0,6 0,05 17 2,5 Ni (ppm) 3 0,009 5 0,4 130 4 Ca (ppm) 22 0,6 59 18 30 6 Na (ppm) 510 380 725 684 467 507 (*) Sem exposição ao gás de síntese
  20. 20. CONCLUSÕES • O USO DE LICOR NEGRO PARA A SINTESE DE METANOL TEVE SUCESSO, E OS RESULTADOS SÃO SIMILARES COM OS PROCESSOS TRADICIONAIS. • O CATALISADOR SOFRE DESATIVAҪÃO PELA ACUMULAҪÃO DE CRISTAIS DE COBRE QUE É ACELERADA PELA FORMAҪÃO DE AGUA. • ANALISES MOSTRAM QUE NO CATALISADOR GASTADO AUMENTOU O TEOR DE BORO, NIQUEL, CALCIO E SODIO. E A ÁREA SUPERFICIAL DIMINUIU. • É NECESSARIO A ADIҪÃO DE H2 EXTRA PARA A REAҪÃO OCORRER. 1,67 VECES A QUANTIDADE DE GÁS DE SÍNTESE, PERDENDO ASSIM O CONCEITO DE RENOVAVEL.
  21. 21. OBRIGADO MUCHAS GRACIAS

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