Simulação de uma reação de desoxigenação catalítica de ácidos graxos para produção de bio-hidrocarbonetos e avaliação da influência de parâmetros de reação na conversão e na seletividade dos produtos

Abstract

Atualmente, nota-se uma urgência na busca de fontes renováveis de energia, como as derivadas de biomassa. Tal busca não se limita apenas à minimização das emissões dos gases de efeito estufa, mas também está relacionada à escassez de combustíveis fósseis. O propósito deste estudo é investigar e analisar a produção de bio-hidrocarbonetos a partir de ácidos graxos, através da simulação da reação de desoxigenação no simulador de processos químicos DWSim. Nesta simulação, selecionou-se um reator de desoxigenação catalítica contínuo do tipo tanque agitado com leito fluidizado, buscando compreender a influência dos parâmetros de operação nessa reação. Os parâmetros avaliados foram temperatura, pressão, alimentação de hidrogênio e razão de catalisador/ácido graxo. Para esta simulação, adotou-se a alimentação de hidrogênio e ácido esteárico como matérias-primas, com foco na produção de heptadecano e octadecano. A lei de velocidade foi escolhida a partir de extensa revisão da literatura, bem como as condições de reação. O modelo cinético utilizado como referência foi desenvolvido a partir de reações do ácido esteárico e hidrogênio, na presença de NiMo/Al₂O₃ como catalisador. Utilizou-se como base uma alimentação de ácido esteárico de 2,4 x 10⁴ m³ ano^-1, valor médio de alimentação de matéria-prima graxa praticado em plantas de biodiesel no estado de Minas Gerais, Brasil. A partir da variação destes parâmetros para uma análise de sensibilidade, tendo a conversão como resposta-chave, definiram-se as seguintes condições ótimas de operação: temperatura de 650 K, pressão de 50 bar, alimentação de hidrogênio molecular de 4,1 x 10^-3 m³ s^-1 e massa de catalisador de 8 kg. Sob essas novas circunstâncias, a conversão de ácido esteárico atingiu um valor de 99,23 %. A simulação desta reação nos permitiu entender o efeito dos principais parâmetros reacional nos produtos da reação, se mostrando uma ferramenta importante e robusta, a ser utilizada em projetos e análises de viabilidade de plantas e biorrefinarias.