HIDRODESSULFURIZAÇÃO

Retirando o Enxofre dos Combustíveis Fósseis.

emissão no caminhão

A figura acima mostra a emissão poluidora que sai do tubo de escapamento de um motor a diesel desregulado. 

Um artigo da revista Chemistry Word, intitulado “Squeezing the last of the sulfur from fuels”, anuncia que: Uma reação simples que remove quase todo o enxofre do diesel ajudaria a cortar as emissões que causam chuva ácida. Segundo o artigo, pesquisadores dos Estados Unidos desenvolveram um método para reduzir drasticamente o teor de enxofre dos combustíveis fósseis. Combustíveis ricos em enxofre produzem dióxido de enxofre quando queimados, estes reagem com a água e formam a chamada “chuva ácida”.

ciclo do enxofre

A figura acima mostra o ciclo natural do enxofre no meio ambiente.

O vídeo abaixo fala sobre a chuva ácida.

 

Segundo o artigo da Chemistry Word, embora existam reações que podem reduzir o teor de enxofre do combustível para 10ppm (padrão americano atual) este processo requer hidrogênio em alta pressão, um catalisador de metal e temperaturas na faixa de 400°C. O óleo diesel de qualidade mais baixa, com maior teor de enxofre, é muitas vezes exportado para países com padrões menos rigorosos. Como exemplo, conforme noticiado no site UNEP, em 2016 cinco países da África Ocidental (Nigéria, Benin, Togo, Gana e Costa do Marfim) concordaram em proibir a importação de combustíveis sujos da Europa, uma medida que reduzirá drasticamente as emissões dos veículos e ajudará mais de 250 milhões de pessoas a respirar ar mais seguro e limpo.

HDS_Flow

A figura acima mostra uma unidade de hidrodessulfurização do óleo diesel numa refinaria de petróleo.

A Hidrodessulfurização (HDS) é um processo químico catalítico pelo qual as impurezas contendo enxofre são removidos nas refinarias, a partir de fluxos de petróleo, usando tipicamente um catalisador heterogêneo, um sulfureto de metal de transição sob injeção a altas pressões e temperaturas de H2.

O vídeo abaixo mostra uma unidade de dessulfirização de gás. “flue gas desulfurization process at great plains synfuels plant”.

 

A finalidade de se remover o enxofre é reduzir as emissões de dióxido de enxofre (SO2) que resultam do uso do óleo diesel e óleo combustível em veículos automotivos, locomotivas, navios e usinas termoelétricas, caldeiras residenciais e industriais e outras.

O vídeo abaixo mostra uma unidade de dessulfurização convencional.

O vídeo abaixo mostra o tratamento do tipo AVS para dessulfurização.

Uma família de compostos que são comuns no petróleo são os compostos aromáticos contendo heterocílcicos de enxofre chamados tiofenos. Muitos tipos de tiofenos ocorrem no petróleo. O tiofeno propriamente dito e seus derivados alquila são mais fáceis de sofrer hidrogenólise, enquanto dibenzotiofeno, especialmente seus derivados di-substituídos nas posições 4 e 6 são considerados os substratos mais desafiadores.

Embora estes tratamentos sejam geralmente  eficazes, um obstáculo importante é o resíduo da dessulfurização de heterociclos contendo enxofre altamente refratários, tais como dimetil dibenzotiofeno 4 e 6 (4,6-di-Me 2 DBT), que estão naturalmente presentes nos combustíveis fósseis.

Dibenzotiofeno

A figura acima mostra a molécula do dibenzotiofeno.

 

A equipe americana desenvolveu uma reação simples e de baixo custo que pode reduzir o teor de enxofre do diesel de 10ppm para apenas 2ppm, bem abaixo de todos os padrões de emissões atuais. A reação quebra os dibenzotiofenos, compostos de enxofre resistentes que outros métodos não conseguem. Dois produtos químicos facilmente disponíveis, o Tert-butilato de potássio, uma base forte e trietilsilano, um agente redutor, promovem a reação à temperatura comparativamente baixa de 165°C.

DIMETIL DIBENZOTIOFENO

A figura acima mostra a técnica de tratamento para a dessulfurização descoberta.

_____________________________

Se você gostou deste artigo, ajude a Ianalítica a divulgar seu trabalho. Desenvolvemos treinamentos presenciais e EAD.

Curta nossa página no Facebook e COMPARTILHE este artigo na sua timeline, obrigado.
______________________________

As técnicas mais usadas para esta medição são por cromatografia, por espectrometria no UV e por fluorescência no raio-x (XRF). Com os limites de enxofre nos combustíveis cada vez mais baixos devido à regulamentação global, é fundamental procurar as tecnologias de processo mais eficientes e precisas para medir o enxofre nestes níveis ultra-baixos. 

A norma ASTM D7041 padroniza o método de padrão para determinação de enxofre total em hidrocarbonetos líquidos e misturas de hidrocarboneto oxigenado por cromatografia de gás com detecção fotométrica de chama.

ABB-PGC5007B Total sulfur analyzer-cromatografo

A figura acima mostra o cromatógrafo a gás ABB PGC5000 para análise de enxofre total, segundo a norma ASTM D7041.

Segundo o fabricante o analisador acima, ele trabalha com uma fornalha que pode ir até 900oC para oxidação da amostra e um sensor do tipo tubo fotomultiplicador (PMT) com um bloco queimador fotométrico.

Uma outra técnica usada para medição do enxofre total em faixas muito baixas é por fluorescência de raio-x.

 XOS_800w_600h-1  XOS

Acima um analisador do tipo espectrômetro de raio-x, modelo Sindie fabricado pela XOS. 

Segundo o fabricante do instrumento acima, ele usa a  tecnologia de fluorescência de raios X dispersiva monocromática (MWD XRF) patenteada pela XOS que ultrapassa os limites tradicionais da análise de enxofre XRF. Eles afirmam que o Sindie MWD XRF, trabalha com uma Faixa Dinâmica de 0,6ppm a 3000 ppm e uma  técnica de raios-X simplificada e altamente robusta, que fornece detecção de décimos de ppm de enxofre. 

As normas ASTM D5453 e ISO 20846, padronizam a medição por espectrometria de fluorescência no UV, do enxofre total em hidrocarbonetos leves, Combustível de motor de ignição, combustível de motor diesel e óleo de motor. A espectrometria por fluorescência no UV é também utilizada para a medição do enxofre em baixas concentrações. A amostra é oxidada e o SO2 é medido por espectrometria. 

Na fluorescência a amostra é submetida a radiação UV, os átomos que compõem alguns compostos orgânicos, que contêm cloro, enxofre e outros materiais são sensíveis ao UV, os elétrons desses átomos, quando submetidos a radiação UV, são excitados e passam para um nível de energia mais alta e quando voltam para seu nível original emitem uma radiação num efeito conhecido por fluorescência. Essa radiação emitida é medida perpendicularmente ao eixo do feixe de radiação de excitação.

Fluorimeter2

A figura acima mostra o princípio da fluorescência, usada nos espectrômetros UV

O vídeo abaixo mostra um analisador de enxofre, Fabricado pela Thermo Scientific,  usado para essa aplicação, com limite de detecção na faixa de 0,25ppm . “Sola II Sulfur Online Analyzer Operation and Theory”.

 REFERENCIAS

______________________________

Se você gostou deste artigo, ajude a Ianalítica a divulgar seu trabalho. Desenvolvemos treinamentos presenciais e EAD.

Curta nossa página no Facebook e COMPARTILHE este artigo na sua timeline, obrigado.
______________________________

www.ianalitica.com.br

Aprendizagem Conectada

Tags: , , , , , , , , , ,

Redes

Subscribe to our e-mail newsletter to receive updates.

No comments yet.

Deixe uma resposta