produção de Óxido de etileno
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Produção de Óxido de Etileno
Eduardo MinettoExpedito B. JuniorFabrício FernandesFernanda TavaresFernando I. B. AlvesFranciny AmaralGiovana Maria Genevro
Sumário• História ;
• Introdução ;
• Processo de produção ;
• Catalisadores utilizados ;
• Reatores utilizados ;
• Condições de operação ;
• Etapas elementares ;
• Empresas produtoras ;
• Aplicações ;
• Modelagem .
História
•1931 ;
▫Theodore Lefort;
▫Etileno + O2 ;
▫Catalisador Ag ;
▫Principal produção ;
História• 1859 ;
▫ Charles-Adolphe Wurtz;
▫ 2-Cloroetanol + Base
▫ Primeira Guerra Mundial ;
▫ Precursor :
Etilenoglicol ;
Gás “Mostarda”;
Introdução
•C2H4O ;
•Epóxido ;
•Nomes:
▫Óxido de etileno , Óxido de eteno ,
Epoxietano , Oxirano , Óxido de dimetileno ;
Introdução
•Massa molecular: 44,05 g/mol ;
•Densidade: 0,882 kg/m³
•Ponto de fusão: -111,3 °C;
•Ponto de ebulição: 10,7 °C
Introdução
•Gás inflamável incolor ;
•Líquido com leve odor doce ;
•Intermediário na produção de etileno
glicol;
•Esterilizante.
Processo de produção
•Theodore Lefort ;
•Processo composto por 3 etapas:
▫Etapa de reação;
▫Etapa de absorção;
▫Etapa de purificação.
Processo de produção
Processo de produção•Etapa 1
▫Produção de compostos ;
▫Alimentação : Etileno + Oxigênio ( Pureza);
▫Oxidação catalítica do etileno;
▫Catalisador de prata suportada em alumina;
▫Leito fixo
Processo de produção
•Etapa 1
Processo de produção
•Etapa 1
▫Reator multitubular;
▫Reator encamisado;
▫Trocadores de calor
Processo de produção
Processo de produção•Etapa 2
▫Separação de compostos
▫Alimentação : Óxido de etileno,
subprodutos(CO2 e H2O) ;
▫Torre de absorção ;
Processo de produção
•Etapa 2
Processo de produção
• Etapa 2
▫Uso de água para absorver ;
▫2 Correntes:
Óxido de etileno + H2O Coluna de destilação ;
Compostos não reagidos Reciclo para os processo
.
Processo de produção
•Etapa 2
Processo de produção
•Etapa 3
▫Purificação;
▫2 Colunas de destilação;
Processo de produção
•Etapa 3
▫1ª Coluna:
Separar água do óxido de etileno + gases ;
▫2ª Coluna:
Separar óxido de etileno dos gases ;
Obtenção de produto com 99,5% pureza
Processo de produção
•Etapa 3
Processo de produção
•Etapa 3
Catalisadores
•Catalisador é toda e qualquer substância
que acelera uma reação, diminuindo a
energia de ativação, diminuindo a energia
do complexo ativado, sem ser consumido,
durante o processo
Catalisadores
Catalisadores
•Produção de óxido de etileno:
▫Catalise heterogênea;
•Principal catalisador: Ag
▫15% em massa de Ag;
▫Suportada por α-Alumina
Catalisadores
•Interação O2 com a Prata
▫Absorção de O2
▫Formação de oxigênio atômico isolado
Catalisadores
•Reações
▫Oxidação total: Termodinamicamente
favorecida;
▫Oxidação parcial: Utilização de Prata;
Reatores•Reator leito fixo•Reator de leito empacotado•PBR (Packed Bed Reactor)
Reatores
•Empacotado com Ag suportado em Alumina
Reatores
•Uso:
▫Reações em fase gasosa;
▫Reações de catálise heterogênea;
Reatores
•Vantagens:
▫Alta conversão por unidade de massa;
▫Baixo custo de operação;
▫Operação contínua.
Reatores
•Desvantagens
▫Dificuldade no controle de temperatura;
▫Dificuldade na limpeza;
▫Gradientes de temperatura indesejado;
▫Ocorrência de canais preferenciais (by
pass)
Reatores
•Equações:▫Balanço de massa:
▫Ergun:
Condições de operação
•Etapa de produção
Condições de operação
•Trocador de calor 1 (TC1)▫Casco / Tubo;
▫Escoamento contracorrente;
▫Fluido A : Etileno + O2
Temperatura : 30 °C Pressão : 17,76 atm
▫Fluido B : Óxido de etileno + Subprodutos Temperatura : 250 °C Pressão : 16,40 atm
Condições de operação
Condições de operação
•Trocador de calor 2 (TC2)▫Casco / Tubo;
▫Escoamento contracorrente;
▫Fluido A : Etileno + O2
Temperatura : 120°C; Pressão : 17,76 atm;
▫Fluido B : Água Temperatura : - Pressão : -
Condições de operação
Condições de operação
•Reator de leito fixo (PBR 1)
▫Catálise com Ag;
▫Multitubular;
▫Reação exotérmica
▫Alimentação estequiométrica (1:0,5) ;
Condições de operação
▫Fluido A : Etileno + O2
Temperatura : 210°C;
Pressão : 17,76 atm;
▫Fluido B : Óxido de etileno + Subprodutos
Temperatura : 250 °C
Pressão : 16,40 atm
Condições de Operação
Condições de operação
http://www.portalabpg.org.br/PDPetro/4/resumos/4PDPETRO_4_1_0367-1.pdf
Condições de operação•Dados de operação
Condições de operação•Dados de operação
Etapas elementares
Empresas produtoras
•Cenário mundial
▫Shell
▫Japan Catalytic
▫Dow Química
Empresas produtoras
•Cenário nacional
▫Oxiteno
Camaçari – BA
Tremembé – SP
www.oxiteno.com.br
Empresas produtoras
•Cenário nacional
▫Air Products
Camaçari – BA
www.airproducts.com.br
Aplicações
•Maior parte na fabricação de etileno glicol
Aplicações
•Intermediário de outras substâncias
▫Produção de etileno glicol
Polímeros de poliésteres;
Fluído refrigerante;
Anticongelante
Aplicações
•Esterilização▫Esterilização de vidrarias;▫Esterilização de alimentos;▫Esterilização de equipamentos.▫Eficaz contra:
Bactérias; Mofo; Fungos
Aplicações
•Surfactantes;
•Solventes;
•Plásticos;
•Fibra de vidro;
•Fluídos automotivos
Referências
• http://www.hospvirt.org.br/enfermagem/port/oxetil.html
• http://www.dow.com/ethyleneoxide/about/index.htm
• http://www.oehha.ca.gov/air/chronic_rels/pdf/75218.pdf
• http://en.wikipedia.org/wiki/Ethylene_oxide
• http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/ethylene.html
• http://www.portalabpg.org.br/PDPetro/4/resumos/4PDPETRO_4_1_0367-
1.pdf
• http://teses.ufrj.br/COPPE_D/MartaCristinaNunesAmorimDeCarvalho.pdf