BRPI1101425B1 - Equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos - Google Patents
Equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI1101425B1 BRPI1101425B1 BRPI1101425-3A BRPI1101425A BRPI1101425B1 BR PI1101425 B1 BRPI1101425 B1 BR PI1101425B1 BR PI1101425 A BRPI1101425 A BR PI1101425A BR PI1101425 B1 BRPI1101425 B1 BR PI1101425B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- equipment
- hydrocarbons
- cracking
- microwave
- thermal cracking
- Prior art date
Links
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 54
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KYYSIVCCYWZZLR-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);dioxido(dioxo)molybdenum Chemical compound [Co+2].[O-][Mo]([O-])(=O)=O KYYSIVCCYWZZLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 claims 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N cycloheptane Chemical compound C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 1-Heptene Chemical compound CCCCCC=C ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CRSBERNSMYQZNG-UHFFFAOYSA-N 1-dodecene Chemical compound CCCCCCCCCCC=C CRSBERNSMYQZNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HFDVRLIODXPAHB-UHFFFAOYSA-N 1-tetradecene Chemical compound CCCCCCCCCCCCC=C HFDVRLIODXPAHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DCTOHCCUXLBQMS-UHFFFAOYSA-N 1-undecene Chemical compound CCCCCCCCCC=C DCTOHCCUXLBQMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LVZWSLJZHVFIQJ-UHFFFAOYSA-N Cyclopropane Chemical compound C1CC1 LVZWSLJZHVFIQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical compound CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- VJHGSLHHMIELQD-UHFFFAOYSA-N nona-1,8-diene Chemical compound C=CCCCCCC=C VJHGSLHHMIELQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 2
- -1 1-Ethyl Chemical group 0.000 description 1
- NZLCAHVLJPDRBL-VSAQMIDASA-N 2,4-Octadiene Chemical compound CCC\C=C\C=C\C NZLCAHVLJPDRBL-VSAQMIDASA-N 0.000 description 1
- OTTZHAVKAVGASB-HYXAFXHYSA-N 2-Heptene Chemical compound CCCC\C=C/C OTTZHAVKAVGASB-HYXAFXHYSA-N 0.000 description 1
- OTTZHAVKAVGASB-UHFFFAOYSA-N 2-heptene Natural products CCCCC=CC OTTZHAVKAVGASB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000550081 Renata Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- LMGZGXSXHCMSAA-UHFFFAOYSA-N cyclodecane Chemical compound C1CCCCCCCCC1 LMGZGXSXHCMSAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 229940069096 dodecene Drugs 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos. equipamento este que realiza o craqueamento térmico de hidrocarbonetos incentivado por micro-ondas; baseado na técnica de aquecimento no guia de microondas, este equipamento permite localizar o máximo do campo elétrico sobre a carga em processamento, através de um curto móvel (6); permite também controlar e medir a potência de micro-ondas irradiada e monitorar a potência refletida de micro-ondas; a carga de hidrocarbonetos (5) é irradiada por micro-ondas, que a aquecem por meio de um susceptor apropriado (10), promovendo o craqueamento incentivado por micro-ondas; a câmara de reação/irradiação (7) do equipamento é isolada termicamente com refratário transparente a micro-ondas, para minimizar a perda de energia do equipamento.
Description
(54) Título: EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS (51) Int.CI.: C10G 9/00 (52) CPC: C10G 9/00 (73) Titular(es): INSTITUTO MAUÁ DE TECNOLOGIA - IMT (72) Inventor(es): LUIZ ALBERTO JERMOLOVICIUS; JOSE THOMAZ SENISE; EDMILSON RENATO DE CASTRO; LAURO FERREIRA; MARINA MUCEDOLA CINQUINI; RENATA BORGES DO NASCINENTO
EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS.
A presente Patente de Invenção refere-se a um novo equipamento para o processo químico de craqueamento de hidrocarbonetos, em especial, de hidrocarbonetos de elevada massa molar, equipamento este que utiliza energia de microondas, e que proporciona a obtenção de uma mistura resultante de hidrocarbonetos com massa molar inferior à inicial.
Conforme é do conhecimento da técnica, o processo de craqueamento térmico é uma operação endotérmica na qual hidrocarbonetos são submetidos a uma fissão molecular, originando hidrocarbonetos com massa molar inferior à dos hidrocarbonetos da carga original.
Normalmente, para a realização desse usual processo de craqueamento térmico, são empregados os chamados fornos de craqueamento, constituídos por tubos de aço por onde flui o material a ser craqueado. Esses tubos são montados em estantes dispostas dentro de um forno, e são expostos à chama direta de queimadores de combustível. A energia liberada por essa combustão, além de constituir a fonte de energia utilizada para a reação de craqueamento propriamente dita, também é empregada para aquecer a estrutura do forno e suprir suas perdas de calor para o meio ambiente.
Nesses usuais fornos de craqueamento tentam aproveitar ao máximo a energia liberada pela combustão processada no seu interior, de modo a reduzir ao mínimo possível as perdas de energia; porém, na prática, essas perdas de energia são inevitáveis, e representam um valor fortemente sensível no computo geral do custo operacional do reator.
Visando solucionar esse grande inconveniente dos fornos de craqueamento convencionais conhecidos do estado da técnica, o Depositante procedeu a uma série de estudos e pesquisas a respeito do assunto, visando o desenvolvimento de um equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos que permitisse diminuir as perdas de energia aplicada ao processo, bem como eliminar qualquer geração de gases estufa, o que, no processo convencional de aquecimento, é liberado no ambiente.
Assim sendo, o Depositante chegou à concepção deste novo EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, objeto da presente patente de Invenção, o qual passou a empregar energia de micro-ondas para a realização da reação de craqueamento propriamente dita. Em linhas gerais, tal equipamento consiste em um reator contínuo para craqueamento de hidrocarbonetos, que apresenta, entre seus componentes, uma câmara única na qual são realizadas tanto a irradiação da carga com micro-ondas, como o seu aquecimento até alcançar as elevadas temperaturas de craqueamento, o que é obtido por meio de um susceptor com alta permissividade elétrica, que absorve fortemente as micro-ondas e as transforma em energia térmica (calor); preferivelmente, o referido susceptor é configurado em material cerâmico.
Mais especificamente, dito equipamento consiste em um reator químico contínuo constituído por uma câmara de reação/irradiação por micro-ondas termicamente isolada, para tanto sendo internamente provida de isolante térmico sílicoaluminoso transparente às micro-ondas; no interior dessa câmara, a energia de micro-ondas é utilizada para promover a quebra de moléculas (fissão molecular) dos hidrocarbonetos.
Em uma primeira opção de realização, no interior da referida câmara de reação, é previsto um corpo cilíndrico transparente a micro-ondas, no interior do qual flui a carga a ser craqueada, a qual é irradiada com micro-ondas.
Em uma outra opção de realização, pode ser prevista uma multiplicidade de corpos cilíndricos transparentes a micro-ondas no interior da câmara de reação, de forma a aumentar a capacidade de processamento do equipamento.
| No | interior de | cada | um dos referidos | corpos | |
| cilíndricos, | encerra-se | um ou mais susceptores | de | micro- | |
| ondas, que transformam a | energia | eletromagnética | em | energia | |
| térmica, promovendo, | assim, | o aquecimento | a | altas | |
| temperaturas | da referida carga | previamente irradiada por | |||
| micro-ondas. | |||||
| Com | este aquecimento, | ocorre a | reação de | ||
| craqueamento | de hidrocarbonetos; porém, como | estes |
hidrocarbonetos estão submetidos a um campo eletromagnético (proporcionado pelas micro-ondas), esta reação de craqueamento ocorre de maneira mais fácil e à pressão ambiente. Desta forma, este equipamento permite o craqueamento incentivado por micro-ondas, produzindo hidrocarbonetos com massa molar inferior à da alimentação do reator, e com consumo de energia restrito ao aquecimento do(s) susceptor (es) .
Com este novo equipamento, o calor é gerado no centro do reator, e não fora dele, como ocorre no estado da técnica. Este conceito de geração interna de calor permite economizar a energia que seria perdida ao sistema no processo convencional de aquecimento.
Essa vantagem sobre o estado da técnica é atingida pelo equipamento ora inovado, uma vez que este propicia que as moléculas de hidrocarboneto sejam expostas, simultaneamente, ao susceptor aquecido a altas temperaturas e ao campo eletromagnético.
Para maior eficiência do referido susceptor, procura-se localizar sobre ele a maior concentração possível de micro-ondas, por meio da atuação de um curto móvel. A irradiação por micro-ondas de uma forma inusitada altera o mecanismo de reação, tornando-a mais rápida. Este fenômeno permite que as moléculas de hidrocarboneto apresentem rotas alternativas mais rápidas para a reação de craqueamento usual. Por outro lado, a geração interna de calor elimina a formação de gradientes térmicos entre uma fonte quente externa e o casco do reator, pois a energia térmica é colocada exatamente onde ocorre a reação, evitando-se os tradicionais mecanismos de transporte de energia e suas inerentes perdas.
Com todas essas inovações, o equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos ora inovado constitui um produto diferenciado, construtiva e funcionalmente vantajoso em relação aos equipamentos convencionais, e que merece, portanto, a proteção de uma patente de Invenção.
Para efeito de ilustração, seguem anexos desenhos do presente invento, através dos quais o mesmo será melhor visualizado:
a figura 1 apresenta o conceito de funcionamento do equipamento para craqueamento ora inovado;
a figura 2 é uma vista esquemática do referido equipamento, mostrando seus componentes; e
- a figura 3 é um detalhe ampliado e em corte do reator que compõe o equipamento em questão.
O objeto da presente Patente de Invenção é um
EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, o qual emprega energia de micro-ondas para a realização da reação de craqueamento propriamente dita.
Conforme ilustra o esquema (a) da figura 1 anexa, o equipamento ora inovado baseia-se no conceito de aquecimento por micro-ondas, segundo o qual é prevista uma cavidade paralelepipédica R, a qual apresenta uma de suas paredes móvel (ou seja, passível de ser longitudinalmente deslocada, de modo a aumentar ou diminuir as dimensões da cavidade), dita parede móvel configurando um curto móvel CM; na extremidade oposta da referida cavidade R, é previsto um gerador de micro-ondas G, sendo que a carga C a ser irradiada é um cilindro de diâmetro tão pequeno que se pode considerar como desprezível em relação às dimensões da referida cavidade R.
Nesta idealização, o campo elétrico das micro-ondas assume a forma representada no esquema (b) da figura 1, onde a intensidade do campo elétrico E é nula no curto móvel CM e possui um valor qualquer sobre a carga C. Esta disposição de campo pode ser alterada movendo-se a parede ou curto móvel CM ao longo do corpo da cavidade, e, assim, torna-se possível localizar, sobre a carga C, uma região de campo elétrico E máximo, conforme ilustra o esquema (c) da figura 1.
Baseando-se nesse conceito de aquecimento por micro-ondas, o Depositante chegou ao equipamento ora inovado, ilustrado esquematicamente na figura 2, o qual é constituído pelos seguintes componentes: um gerador de micro-ondas (1), do tipo capaz de gerar micro-ondas em uma frequência liberada para uso industrial, preferivelmente de
2,45 ou de 5,8 GHz, com potência regulável até 3 kW; um circulador (2) para proteger o referido gerador (1) contra a reflexão de micro-ondas; dois acopladores direcionais (3) e (4) para conexão de medidores de potência apropriados (não ilustrados); uma carga de dissipação de micro-ondas refletidas (5); uma parede ou curto móvel (6); uma câmara de reação/irradiação (7); e dois trechos de guia de ondas (8), respectivamente interligados à entrada e à saida da referida câmara de reação/irradiação (7).
| A parede ou curto móvel | (6) | possui uma rosca de | |
| posicionamento (não ilustrada) | gue | possibilita | o seu |
| deslocamento longitudinal, e com | isso, | o acerto da | posição |
do máximo de campo elétrico das micro-ondas na referida câmara de reação/irradiação (7); dita rosca de posicionamento é dotada de uma escala cuja finalidade é permitir a marcação da posição escolhida para a parede ou curto móvel (6), e tornar possível a posterior reprodução dessa posição, guando necessário.
A câmara de reação/irradiação (7) é configurada por um corpo central paralelepipédico, fechado em duas laterais opostas por reduções piramidais, gue servem para reduzir as dimensões do referido corpo central às dimensões dos dois guias de micro-ondas (8).
Ainda gue esta seja a configuração preferida da referida câmara de reação/irradiação (7), outras configurações podem ser previstas, podendo ser utilizados outros formatos, desde gue minimizem a perda de carga no reator; entre outros possíveis formatos, citam-se o cilíndrico, o anular, o esférico, e o plano convexo.
No centro geométrico do referido corpo central da câmara (7), perpendicularmente à sua face inferior, é previsto o reator guímico (9) propriamente dito, opcionalmente provido de isolante térmico sílico-aluminoso transparente a micro-ondas. Dito reator (9) transpassa a referida câmara de reação/irradiação (7), e, para evitar o vazamento das micro-ondas, os pontos de interligação entre a câmara (7) e o reator (9) são selados através de filtros de micro-ondas (10) .
Conforme ilustra o detalhe ampliado e em corte da figura 3, o referido químico reator (9) é configurado por um tubo em material transparente às micro-ondas, preferivelmente quartzo, contido nos já mencionados filtros de micro-ondas (10), tubo este fechado em suas extremidades por gaxetas (11), as quais conectam o referido tubo, pelo lado superior, a uma caldeira de alimentação de hidrocarbonetos (12) e a um cilindro de gás inerte de arrasto (13) (ou a uma fonte de vapor de arrasto), e, pelo lado inferior, a um condensador tipo tubo carcaça (14), com saídas (14a) e (14b) para condensado e para incondensáveis, respectivamente.
No interior do tubo de quartzo que configura o reator (9), é posicionada uma peça (15) confeccionada em um material de alta permissividade elétrica, preferivelmente cerâmica, com no mínimo 50% de carbeto de silício ou 50% de carbeto de tungstênio, peça (15) esta suportada por uma placa isolante, preferivelmente confeccionada em isolante refratário silico-aluminoso, transparente às micro-ondas. A função desta peça cerâmica (15) é servir de susceptor às micro-ondas.
Conforme é do conhecimento da técnica, susceptor é uma peça preferivelmente de cerâmica capaz de absorver energia eletromagnética e convertê-la em energia térmica (calor). Desta forma, no equipamento ora inovado, a referida peça cerâmica (15) configura um susceptor destinado a absorver a energia das micro-ondas e a convertê-la em energia térmica, promovendo o aquecimento da carga de hidrocarbonetos no reator (9).
O material cerâmico empregado na confecção da referida peça (15) pode ser formulado com compostos que apresentem capacidade catalítica de craqueamento. Tais compostos podem ser selecionados entre óxido de molibdênio, alumina, molibdato de cobalto, óxido de cromo e metais como platina.
Obviamente, o referido reator (9) pode ser configurado por mais de um tubo do tipo acima descrito, e cada um dos referidos tubos pode receber mais de uma peça cerâmica (15), o equipamento ora inovado apresentando então, neste caso, mais de um susceptor para promover o aquecimento da carga de hidrocarbonetos no reator (9).
O reator (9) disposto no interior da câmara de reação/irradiação (7), pode ser observado através de um visor previsto na lateral desta câmara (não ilustrado), devidamente protegido com um filtro de micro-ondas.
Com este equipamento, para o craqueamento térmico de hidrocarbonetos, utiliza-se apenas energia de microondas para a quebra das cadeias carbônicas. Como os hidrocarbonetos não se aquecem com micro-ondas, o susceptor, no caso, a peça (15) de cerâmica com alto teor de carbeto de silício ou de tungstênio, absorve fortemente as micro-ondas e eleva sua temperatura para promover o aquecimento da mistura reagente no reator (9) aos valores necessários para ocorrer o craqueamento.
Para atingir o melhor desempenho deste susceptor (15), é possível mover a parede do curto móvel (6), para
| posicioná-la | em um ponto | onde a | região | de | máximo | campo |
| elétrico se | sobreponha ao | reator | ( 9) , como | ilustrado no | ||
| esquema (c) | da figura 1. | |||||
| Com | uma vazão constante de | vapor | ou | de gás | inerte |
do cilindro de gás (13), ajusta-se a temperatura do susceptor (15), regulando-se o valor da potência efetiva de micro-ondas aplicada ao reator (9). A potência efetiva é a diferença entre a potência irradiada pelo gerador (1), medida pelo acoplador direcional (3), e a potência refletida pelo sistema câmara/reator, medida pelo acoplador direcional (4) .
A alimentação deste reator pode ser, alternativamente, com hidrocarboneto líquido. Neste caso, não se utiliza gás inerte e a temperatura é ajustada com a carga fluindo pelo reator (9).
Para melhor compreensão do funcionamento deste equipamento, descrevem-se, a seguir, quatro experimentos realizados.
O reator (9) foi irradiado com micro-ondas de 2,45
GHz e, simultaneamente, foi alimentado de nitrogênio, proveniente do cilindro (13), para tornar inerte a atmosfera interna do reator e como gás de arrasto.
Observou-se que a temperatura do susceptor (15) aumentava continuamente.
Quando a temperatura estabilizou, introduziu-se um fluxo de vapor da amostra de hidrocarbonetos na corrente de arrasto. Este fluxo de vapor de hidrocarbonetos foi gerado no vaso aquecido ou caldeira (12). A pressão interna deste vaso foi controlada por um pressostato (16). O hidrocarboneto foi admitido no circuito de gás inerte por meio da válvula (17), como se apresenta na figura 3.
Durante os experimentos, monitorou-se a temperatura do susceptor (15) a fim de garantir que a sua temperatura não diminuísse em demasia devido ao consumo de energia para o craqueamento. Os produtos de craqueamento foram condensados no condensador (14), que foi refrigerado com querosene a -8° C. O condensado foi retirado pela saída (14a) e os incondensáveis pela saída (14b).
EXEMPLO 1: O reator (9) foi alimentado com 4 g de nafta com faixa de destilação 154 - 181°C, na forma de vapor a 2atm, com uma vazão de arrasto por nitrogênio de
1,5 L/min e com potência efetiva de micro-ondas de 143 W. A temperatura do susceptor (15) atingiu os 600°C e a pressão do reator foi a pressão ambiente. Obteve-se um condensado com produtos de ponto de ebulição entre 63,6 e 193°C, apresentados na Tabela I ilustrada na folha seguinte.
EXEMPLO 2: O reator (9) foi alimentado com 12g da mesma nafta do Exemplo 1 e em condições análogas, porém com potência efetiva de micro-ondas de 163 W e temperatura no susceptor de 700°C. Obteve-se um condensado com produtos de ponto de ebulição entre -6,2 e 134,2°C, apresentados na
Tabela I ilustrada abaixo.
EXEMPLO 3: 0 reator (9) foi alimentado com 1,6 g da mesma nafta do Exemplo 1 e em condições análogas, porém com potência efetiva de micro-ondas de 155 W e temperatura no susceptor (15) de 900°C. Obteve-se um condensado com produtos de ponto de ebulição entre -47,4 e 193°C, apresentados na Tabela I ilustrada abaixo.
EXEMPLO 4: O reator (9) foi alimentado com 120g da mesma nafta do Exemplo 1 e em condições análogas, porém com potência efetiva de micro-ondas de 166 W e temperatura no susceptor de 750°C. Obteve-se um condensado com produtos de ponto de ebulição entre 28,1 e 135,7°C, apresentados na
Tabela I ilustrada abaixo.
Tabela I: Resultados de CG-MS dos testes de craqueamento
| Hidrocarbonetos | PM (u.m.m.) | FM | PE (°C) | Nafta | E 1 | E2 | E3 | E 4 |
| Propeno | 42 | C3H6 | -47,4 | X | ||||
| 1 -Buteno | 56 | C4H8 | -6,2 | X | ||||
| 2-Metil, Butano | 72 | C5H12 | 28,1 | X | X | |||
| 4-Metil, 1-Pentino | 82 | C6H10 | 61,4 | X | ||||
| 4-Metil, 1-Penteno | 84 | C6H12 | 54,3 | X | ||||
| 1,2,3-Trimetil, Ciclopropano | 84 | C6H12 | 53,0 | X | ||||
| 1-Hexeno | 84 | C6H12 | 63,6 | X | X | X | ||
| 1-Propil, Ciclopropano | 84 | C6H12 | 69,3 | X | X | |||
| Hexano | 86 | C6H14 | 68,9 | X | X | |||
| 2,2-Dimetil, Butano | 86 | C6H14 | 49,9 | X | X | |||
| 1-Heptino | 96 | C7H12 | 99,0 | X | ||||
| 1-Hepteno | 98 | C7H14 | 94,0 | X | X | |||
| 5-Metil, 1-Hexeno | 98 | C7H14 | 85,4 | X | X | |||
| Heptano | 100 | C7H16 | 98,5 | X | X |
| 2,3-Dimetil, Pentano | 100 | C7H16 | 89,9 | X | X | X | ||
| 1,7-Octadiino | 106 | C8H10 | 135,7 | X | ||||
| p-Xileno | 106 | C8H10 | 138,4 | X | ||||
| Metil, Cicloheptano | 112 | C8H16 | 134,2 | X | ||||
| 1-Etil,3-Metil, Ciclopentano | 112 | C8H16 | 121,0 | X | ||||
| 1,3,5-Trimetil, Benzeno | 120 | C9H12 | 164,8 | X | ||||
| 1 -Nonino | 124 | C9H16 | 150,0 | X | ||||
| 7-Metil, 2,4-Octadieno | 124 | C9H16 | 149,0 | X | ||||
| 2,6-Dimetil, 2-Hepteno | 126 | C9H18 | 136,0 | X | ||||
| 1,2,4-Trimetil, Ciclohexano | 126 | C9H18 | 144,8 | X | ||||
| 7-Metil, 1-Octeno | 126 | C9H18 | 139,0 | X | X | |||
| 3,4-Dimetil, heptano | 128 | C9H20 | 140,8 | X | ||||
| Nonano | 128 | C9H20 | 150,8 | X | ||||
| 1-Decino | 138 | C10H18 | 174,6 | X | X | |||
| Ciclodecano | 140 | C10H20 | 201,0 | X | ||||
| 1 -Deceno | 140 | C10H20 | 167,0 | X | ||||
| Decano | 142 | C10H22 | 174,2 | X | X | |||
| 2,8-Dimetil, 1,8-Nonadieno | 152 | C11H20 | 188,0 | X | ||||
| 1 -Undeceno | 154 | C11H22 | 193,0 | X | X | X | ||
| 4-Metil, Decano | 156 | C11H24 | 187,1 | X | ||||
| 1 -Dodeceno | 168 | C12H24 | 213,2 | X | ||||
| 1-Tetradeceno | 196 | C14H28 | 251,2 | X | ||||
| 5,8-Dimetil, 1,2,3,4-Tetra Hidro, Naftaleno | 272 | C20H32 | ND | X |
ND: Não Disponível
Claims (14)
- REIVINDICAÇÕESIa) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, caracterizado por empregar energia de micro-ondas para a realização da reação de craqueamento propriamente dita, e por se constituir de reator continuo formado por gerador de micro-ondas (1), circulador (2), acopladores direcionais (3) e (4), carga de dissipação (5), câmara de reação/irradiação (7) conectada, de um lado, ao gerador (1), e do outro, a curto móvel (6), e trechos de guia de ondas (8), respectivamente interligados à entrada e à saida da referida câmara de reação/irradiação (7); dita câmara de reação/irradiação (7) é configurada por corpo central paralelepipédico, fechado em duas laterais opostas por reduções piramidais, que reduzem as dimensões do corpo central para as dimensões dos guias de micro-ondas (8); no centro geométrico do referido corpo central da câmara de reação/irradiação (7), perpendicularmente à sua face inferior, é previsto reator químico (9) que transpassa a referida câmara (7), sendo previstos filtros de microondas (10) para selar as ligações entre o referido reator (9) e a câmara (7); dito reator químico (9) é configurado por pelo menos um tubo em material transparente às microondas, contido nos referidos filtros de micro-ondas (10), e fechado em suas extremidades por gaxetas (11), as quais conectam o referido pelo menos um tubo, pelo lado superior, a caldeira de alimentação de hidrocarbonetos (12) e a cilindro de gás inerte de arrasto (13) ou a fonte de vapor de arrasto, e, pelo lado inferior, a condensador (14), com saídas (14a) e (14b) para condensado e incondensáveis, respectivamente; no interior do referido pelo menos um tubo que configura o reator (9), é posicionada pelo menos uma peça (15) confeccionada em material de alta permissividade elétrica, suportada por placa isolante transparente às micro-ondas, peça (15) esta que configura susceptor para absorver a energia das micro-ondas e convertê-la em energia térmica, promovendo o aquecimento da carga de hidrocarbonetos no reator (9).
- 2a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido gerador (1) gerar micro-ondas de 2,45 GHz.
- 3a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido gerador (1) gerar micro-ondas de 5,8 GHz.
- 4a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido curto móvel (6) possuir rosca de posicionamento que possibilita o seu deslocamento longitudinal, para obtenção da posição do máximo de campo elétrico das micro-ondas na referida câmara de reação/irradiação (7).
- 5a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por a referida rosca de posicionamento ser dotada de escala para permitir marcação da posição escolhida para a parede ou curto móvel (6), e a posterior reprodução dessa posição, quando necessário.
- 6a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara de reação/irradiação (7) apresentar qualquer formato conveniente que minimize a perda de carga no reator, entre eles, os formatos cilíndrico, anular, esférico, e plano convexo.
- 7a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara de reação/irradiação (7) ser opcionalmente provida de isolante térmico sílicoaluminoso transparente a micro-ondas.
- 8a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido pelo menos um tubo que configura o reator químico (9) ser preferivelmente confeccionado em quartzo.
- 9a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida pelo menos uma peça ou susceptor (15) ser preferivelmente confeccionada em cerâmica, com no mínimo, 50% de carbeto de silício.
- 10 a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE
HIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida pelo menos uma peça ou susceptor (15) ser preferivelmente confeccionada em cerâmica, com no i mínimo, 50% de carbeto de tungstênio. 11a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, de acordo com as reivindicações 1, 9 e 10, caracterizado por a cerâmica empregada na confecção da referida pelo menos uma peça (15) ser formulada com compostos que apresentem capacidade catalítica de craqueamento. 12a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE HIDROCARBONETOS, de acordo com as reivindicações 1 e 11, caracterizado por os referidos compostos com capacidade catalítica de craqueamento serem selecionados entre óxido de molibdênio, alumina, molibdato de cobalto, óxido de cromo e metais como platina. - 13a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida placa suporte da referida pelo menos uma peça ou susceptor (15) ser preferivelmente confeccionada em material isolante sílico-aluminoso.
- 14 a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o referido reator (9) ser observado através de visor previsto na lateral da câmara de reação/irradiação (7), protegido por filtro de micro-ondas.
- 15a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DE5 HIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processamento de cargas líquidas de hidrocarboneto.
- 16a) EQUIPAMENTO PARA CRAQUEAMENTO TÉRMICO DEHIDROCARBONETOS, de acordo com a reivindicação 1,10 caracterizado pelo processamento de cargas de hidrocarboneto no estado de vapor.1/3
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI1101425-3A BRPI1101425B1 (pt) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI1101425-3A BRPI1101425B1 (pt) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI1101425A2 BRPI1101425A2 (pt) | 2014-01-21 |
| BRPI1101425B1 true BRPI1101425B1 (pt) | 2018-06-12 |
Family
ID=49921013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI1101425-3A BRPI1101425B1 (pt) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | Equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI1101425B1 (pt) |
-
2011
- 2011-03-04 BR BRPI1101425-3A patent/BRPI1101425B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI1101425A2 (pt) | 2014-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2021534552A (ja) | パイプライン内の流体を加熱するための装置と方法 | |
| ES2751112T3 (es) | Sistema de conversión de gas | |
| JP6021881B2 (ja) | 化学反応装置、及び化学反応方法 | |
| WO2015105080A1 (ja) | 化学反応装置、及び化学反応方法 | |
| ES3042285T3 (en) | Efficient indirect electrical heating | |
| ES2951414T3 (es) | Reactor para realizar una reacción química | |
| CN112533693B (zh) | 用于在烃提质过程中使用熔融盐传递热量的系统和工艺 | |
| JPH02192687A (ja) | 流体相に使用される、誘導的に加熱できる反応器、および、流体を透過できる、誘導的に加熱できる反応器要素 | |
| JP5945373B1 (ja) | マイクロ波を利用したマグネシウム製錬装置及び製錬方法 | |
| CN118020386A (zh) | 多重筒 | |
| BR9810275A (pt) | Aparelho para condução contìnua de uma reação de fase gasosa catalisada | |
| BRPI1101425B1 (pt) | Equipamento para craqueamento térmico de hidrocarbonetos | |
| KR20200110765A (ko) | 마이크로파 처리장치 및 탄소 섬유의 제조방법 | |
| KR20230159307A (ko) | 유체 가열 장치 | |
| KR20240145498A (ko) | 에너지의 회수 | |
| US9164049B2 (en) | Temperature-control device for thermoanalytical analyses | |
| WO2017081886A1 (ja) | マイクロ波を利用したマグネシウム製錬装置及び製錬方法 | |
| KR20250117367A (ko) | 관형 반응기를 이용하는 화학물질의 처리 방법 및 반응기 시스템 | |
| US20210316262A1 (en) | Systems and processes for improving hydrocarbon upgrading | |
| ES3048790T3 (en) | Method for generating a plasma flame and plasma-generating device | |
| Kuznetsov et al. | Direct Electric Heating in Chemical Processes (A Review) | |
| RU2173213C1 (ru) | Устройство прямой термической конверсии метана | |
| Merlo et al. | Comparing catalyst powders and pellets for microwave assisted biogas reforming | |
| US11505751B2 (en) | Systems and processes for improving hydrocarbon upgrading | |
| JPH06104076A (ja) | 高周波誘導による超高温加熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
| B09A | Decision: intention to grant | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |