Catalisadores de hidrocraqueamento explicados — Precision-v2

Catalisadores de hidrocraqueamento explicados: como a química da zeólita influencia o desempenho das refinarias

Como funciona um catalisador de hidrocraqueamento — O motor bifuncional

Todos os hidrocrack O catalisador é, na sua essência, um mecanismo composto por duas partes. A função ácida — proporcionada por um suporte de zeólito ou de sílica-alumina amorfa — decompõe moléculas de hidrocarbonetos de grande dimensão em moléculas mais pequenas e reorganiza a sua estrutura esquelética através da isomerização. A função metálica — tipicamente níquel, molibdénio, tungsténio, platina ou paládio impregnados no suporte — lida com a hidrogenação e a desidrogenação. Estas duas funções devem operar num equilíbrio preciso. Se a acidez for excessiva, o catalisador craqueia em demasia, produzindo gás leve e coque em excesso. Se a atividade do metal for excessiva, o catalisador hidrogena em demasia, suprimindo as reações de craqueamento necessárias para a conversão.

Em condições de operação comercial, este equilíbrio é alcançado a pressões de 10–20 MPa, temperaturas de 350–430 °C e relações hidrogénio/óleo de 800–2 000 Nm³/m³. A densidade de sítios ácidos num catalisador típico de hidrocraqueamento situa-se entre 0,2 e 0,5 mmol/g — uma janela estreita. Os formuladores de catalisadores atingem essa janela escolhendo tipos específicos de zeólitos e ajustando as suas razões silício/alumínio. Se algum destes parâmetros estiver errado, a unidade terá de lidar com as consequências durante todo o ciclo de 2 a 5 anos.

10–20 MPa
Pressão de funcionamento
350–430 °C
Temperatura do reator
800–2 000
H₂:Petróleo · Nm³/m³

Pense nisso como uma tesoura. Os sítios ácidos são uma lâmina, os sítios metálicos a outra. Nenhuma das lâminas corta bem sozinha. Juntas, cortam ligações carbono-carbono com precisão cirúrgica — a zeólita determina onde o corte ocorre, o metal fornece a força motriz. O resto deste artigo é sobre como escolher o par certo de lâminas para a sua matéria-prima e os seus objetivos de produto.

Diagrama do mecanismo bifuncional do catalisador de hidrocraqueamento

Tipos de zeólitos na hidrocraqueamento — A arquitetura molecular por trás do desempenho do catalisador

Antes de nos debruçarmos sobre cada zeólito em particular, é útil dispor de um quadro de referência para a avaliação. Três parâmetros definem o que cada zeólito contribui para um catalisador de hidrocraqueamento: tamanho dos poros (quais as moléculas que podem atingir os sítios ativos), a relação silício-alumínio ou Si/Al (que controla a força ácida e a densidade dos sítios ácidos) e o Índice de Restrição ou CI (que quantifica a seletividade de forma — a intensidade com que a estrutura dos poros discrimina entre moléculas de formas diferentes). Tenha estas três dimensões em mente enquanto analisamos cada tipo.

USY e Y desaluminizado — O cavalo de batalha da indústria para o hidrocraqueamento de destilados

A zeólita Y ultraestável, baseada na topologia FAU, domina o processo comercial de hidrocraqueamento. Os seus poros de anel de 12 membros medem aproximadamente 7,4 Å de diâmetro e formam um sistema tridimensional de canais que se cruzam — o que significa que as moléculas reagentes têm sempre múltiplos caminhos para chegar a um sítio ativo, tal como um supermercado com três corredores transversais em vez de um. Mais de 70% das unidades de hidrocraqueamento do mundo funcionam com catalisadores à base de Y.

A variável determinante para o USY é a sua relação Si/Al na estrutura. O material de partida, o NaY, apresenta uma relação Si/Al de cerca de 3–6 e uma densidade de sítios ácidos demasiado elevada para permitir um hidrocraqueamento controlado — isso levaria a uma craqueação excessiva, transformando tudo em gás. Através da desaluminação a vapor, o alumínio da estrutura é removido seletivamente, elevando a relação Si/Al para valores que variam entre 20 e mais de 50 nos graus mais fortemente desaluminizados. Isto é importante porque cada átomo de alumínio cria um sítio ácido. Uma relação Si/Al mais elevada significa menos sítios ácidos por unidade de massa — alterando o comportamento do catalisador de «cracker indiscriminado» para «divisor seletivo» ao reduzir a craqueamento secundário, enquanto os sítios restantes, por estarem mais isolados, apresentam uma seletividade alterada em vez de uma acidez intrínseca uniformemente mais forte. Para a maximização do destilado médio, são preferíveis rácios Si/Al superiores a 20, uma vez que um menor número de sítios ácidos reduz a craqueamento secundário das moléculas da gama do gasóleo.

Os recentes avanços no USY mesoporoso introduzem um segundo nível de porosidade — mesoporos de 2–50 nm esculpidos no cristal microporoso — que melhora drasticamente a difusão de moléculas aromáticas polinucleares volumosas. Em comparações diretas, o USY mesoporoso proporciona um rendimento de destilados médios 3–5 % em peso superior, uma produção de gás 2–3 % em peso inferior e um consumo de hidrogénio 5–8 % em peso inferior, em comparação com o USY convencional nas mesmas condições (Revisão da ScienceDirect, 2020).

+3–5 wt%
Maior rendimento de destilados médios
−2–3 wt%
Menos consumo de combustível
−5–8%
Menor consumo de H₂

Uma ressalva importante: as zeólitas Y com troca de terras raras (REY) — nas quais os catiões RE³⁺ ocupam os locais da estrutura da sodalita para aumentar a estabilidade da estrutura — funcionam bem com catalisadores de metais nobres (Pt, Pd), mas podem ser ativamente prejudiciais quando combinadas com metais não nobres (Ni-Mo, Ni-W). Os catiões de terras raras interferem na formação da fase ativa Ni-Mo-S ou Ni-W-S, reduzindo a atividade global. Se a sua carga requer catalisadores de metais comuns, evite REY.

Estrutura dos poros da zeólita Y USY e da zeólita Y desaluminizada

ZSM-5 e zeólitos de poros médios — Craqueamento seletivo por forma para maximizar a produção de produtos leves

O ZSM-5, construído com base na topologia MFI, funciona segundo um princípio totalmente diferente. Os seus poros de anel de 10 membros medem cerca de 5,5 Å — estreitos o suficiente para admitir parafinas normais e isoparafinas ligeiramente ramificadas, mas demasiado estreitos para isómeros multirramificados e aromáticos policíclicos. Isto confere ao ZSM-5 um Índice de Restrição de 3–8, muito superior ao do USY (CI < 1). Na prática, este material craqueia seletivamente as parafinas normais de baixo octanagem na faixa de ebulição da gasolina, preservando em grande parte os isómeros multirramificados e as moléculas aromáticas volumosas que não conseguem aceder aos seus estreitos canais de poros.

O ZSM-5 quase nunca é utilizado isoladamente no hidrocraqueamento. Em vez disso, funciona como aditivo numa proporção de 5–15 % em peso, misturado com um catalisador principal à base de USY. Com uma adição de 10 % em peso, aumenta o rendimento de olefinas leves (C₃–C₄) em cerca de 3 a 5 pontos percentuais — mas cada 5 % em peso de ZSM-5 adicionado também custa cerca de 3 a 4 pontos percentuais de rendimento de gasóleo. O cálculo da refinaria é simples: se as olefinas leves tiverem um preço superior ao do gasóleo no seu mercado, o ZSM-5 compensa o investimento.

Compromisso entre rendimento e adição de 10 % em peso de ZSM-5
Olefinas leves
+3–5 pp
Rendimento de gasóleo
−3–4 pp

O ZSM-5 industrial típico utilizado na hidrocraqueamento apresenta uma relação Si/Al de 30 a mais de 300 — muito superior à das zeólitas Y, produzindo um número consideravelmente menor de sítios ácidos. Em valores moderados de Si/Al (30–80), os sítios ácidos remanescentes estão relativamente isolados e apresentam alta frequência de renovação para o craqueamento seletivo; em valores muito altos de Si/Al (>150), a atividade passa a ser limitada pela difusão, em vez de ser limitada pela força ácida. É por isso que o ZSM-5 craqueia seletivamente em vez de indiscriminadamente: apenas as moléculas que conseguem entrar fisicamente no poro e que encontram um dos escassos sítios ácidos fortes são convertidas.

Beta e Mordenite — Ferramentas especializadas para rações específicas

A zeólita beta ocupa uma posição intermédia. Os seus poros com anéis de 12 membros (aproximadamente 6,6–7,0 Å) criam um sistema de canais tridimensional ligeiramente mais estreito do que o da USY, com um Índice de Restrição de 0,6–2. Isto torna a beta inerentemente mais seletiva em relação à parafina e menos agressiva em relação aos aromáticos — um perfil ideal para a produção de óleo base lubrificante, onde o objetivo é quebrar a cera (parafinas normais) enquanto se preserva a estrutura isoparafinica que confere ao óleo base o seu elevado índice de viscosidade. A gama de Si/Al do Beta é extraordinariamente ampla — de 5 a quase o infinito na forma de sílica pura —, proporcionando aos projetistas de catalisadores uma enorme flexibilidade no ajuste da acidez para matérias-primas específicas.

A mordenita, por outro lado, é especializada em condições de serviço adversas. Os seus poros de anel de 12 membros estão dispostos num sistema de canais unidimensional — uma via única, em vez da rede de autoestradas da USY —, o que a torna propensa ao entupimento das aberturas dos poros por coque. No entanto, a mordenita compensa esta desvantagem com uma resistência excecional aos ácidos. Em cargas contendo mais de 5.000 ppm de enxofre, os catalisadores à base de mordenita demonstram uma estabilidade estrutural substancialmente melhor do que o USY em proporções equivalentes de Si/Al. Isto torna-a valiosa na hidrocraqueamento de primeira fase de gasóleo pesado de vácuo, onde a secção de pré-tratamento pode não conseguir a remoção completa do enxofre.

Zeólito Beta — Ferramenta de Precisão
Craqueamento seletivo de parafina com poros tridimensionais (6,6–7,0 Å). Ideal para a produção de óleos base para lubrificantes — preserva a estrutura isoparafínica, garantindo um elevado índice de viscosidade.
Ferramenta de precisão
Mordenite — Para serviços pesados
Resistência excecional à acidez para matérias-primas com elevado teor de enxofre (mais de 5 000 ppm de S). Sistema de poros unidimensional, propenso à formação de coque, mas estruturalmente superior em ambientes adversos.
Para uso intensivo

O lado dos metais — A adequação dos metais de hidrogenação às matérias-primas e aos objetivos

Se a zeólita determina o que é craqueado e de que forma, o componente metálico determina o grau de saturação das olefinas intermédias antes de estas se recombinarem para formar coque. Quatro combinações de metais dominam a prática comercial:

Sistema metálico Melhor produto para o público-alvo Adequação da ração Limitação da chave
Ni-Mo Maximização da produção de gasolina/nafta VGO, matérias-primas ácidas (com elevado teor de enxofre) Hidrogenação moderada; pode ocorrer uma quebra excessiva, resultando em fraccionamentos leves
Ni-W Maximização do diesel / destilados médios VGO, rações com elevado teor de azoto Maior capacidade de hidrogenação; menor atividade de craqueamento do que o Ni-Mo
Pt / Pd Gasolina de alta octanagem, óleos lubrificantes de base Apenas matérias-primas limpas pré-hidrotratadas Sensível ao enxofre: >10 ppm de S provoca uma desativação rápida
Co-Mo Hidrotratamento / pré-tratamento Alimentos com elevado teor de enxofre Baixa atividade de craqueamento; utilizado principalmente como catalisador de dessulfuração
Apresentação do sistema de fase ativa metálica para hidrogenação

Os catalisadores mais utilizados na indústria são os de Ni-Mo e Ni-W. Um catalisador Ni-Mo típico contém 3–5 % em peso de NiO e 15–25 % em peso de MoO₃ no suporte; uma formulação Ni-W contém 4–6 % em peso de NiO e 20–28 % em peso de WO₃. A maior carga de tungsténio reflete o peso atómico mais elevado do tungsténio e o facto de os catalisadores Ni-W exigirem mais metal para atingir a mesma densidade de sítios ativos.

A diferença na seletividade do produto entre estes dois sistemas está bem estabelecida: a função de hidrogenação mais forte do Ni-W satura os anéis aromáticos de forma mais completa, preservando as moléculas da gama dos destilados médios da craqueamento secundário. A hidrogenação mais fraca do Ni-Mo deixa mais intermediários olefínicos, que se craqueiam novamente em produtos mais leves — o que é desejável quando o alvo é a nafta, mas indesejável quando o alvo é o gasóleo.

A regra da linha única
Ni-W para motores a diesel: Uma hidrogenação mais intensa protege as moléculas da gama de destilados médios contra o craqueamento secundário. Ni-Mo para gasolina: Uma hidrogenação mais fraca deixa intermediários olefínicos que se decompõem novamente em produtos mais leves da gama da nafta.

Os catalisadores de metais nobres (Pt, Pd) atingem uma atividade extraordinariamente elevada com concentrações de apenas 0,3–1,0 % em peso — um teor de metal cerca de 20 a 50 vezes inferior ao dos sistemas de metais comuns. Mas esta eficiência tem um preço: o enxofre é letal. O enxofre na alimentação acima de 10 ppm desativa permanentemente os sítios de Pt, e mesmo 50 ppm é catastrófico. Os catalisadores de metais nobres estão, portanto, restritos à segunda fase das unidades de hidrocraqueamento de duas fases, onde o catalisador de pré-tratamento da primeira fase já removeu o enxofre e o azoto para níveis vestigiais.

A adequação do catalisador à matéria-prima e aos objetivos do produto — Um quadro de decisão

A seleção de um catalisador de hidrocraqueamento é, em última análise, um problema com três variáveis de entrada e uma variável de saída. As entradas são as propriedades da matéria-prima (teor de enxofre e azoto, intervalo de destilação, aromaticidade, metais), a gama de produtos alvo (gasolina, combustível para aviões, gasóleo ou óleos de base lubrificantes) e as restrições da unidade (pressão parcial máxima de hidrogénio, velocidade espacial mínima, capacidade de arrefecimento disponível). O resultado é um tipo de zeólito recomendado, uma combinação de metais e um intervalo de Si/Al. Eis como funciona a lógica para os três produtos-alvo mais comuns.

Propriedades da matéria-prima Enxofre, N₂, destilação, compostos aromáticos
Objetivos do produto Gasolina, querosene, gasóleo ou lubrificante
Restrições da unidade Pressão de H₂, velocidade espacial, resfriamento rápido
Zeólito + Metal + Si/Al Formulação recomendada do catalisador

Maximização da produção de gasolina e olefinas leves

Esta configuração favorece uma maior densidade de sítios ácidos e uma boa atividade de craqueamento secundário. A recomendação padrão é USY ou REY com Si/Al na faixa de 6–12, combinado com Ni-Mo, complementado por 5–15 % em peso de ZSM-5 como aditivo. As condições de operação tendem para a extremidade mais quente da janela (400–430 °C), com a pressão parcial de hidrogénio mantida a um nível suficiente para impedir a coqueificação rápida — tipicamente 8–12 MPa de pressão total —, onde a temperatura elevada impulsiona a craqueamento secundário que converte os destilados médios em moléculas da gama da nafta.

Nestas condições, um hidrocraqueador em modo gasolina bem otimizado pode produzir um rendimento de nafta de 50–65 % em peso e 10–18 % em peso de olefinas leves C₃–C₄. O aditivo ZSM-5 é o fator-chave: cada aumento de 5% no teor de ZSM-5 acrescenta aproximadamente 1,5–2 pontos percentuais de rendimento de olefinas leves, ao custo de 3–4 pontos percentuais de diesel. A otimização económica da refinaria reside em determinar se o diferencial de preço entre as olefinas e o gasóleo justifica a adição de ZSM-5.

O valor-alvo da densidade de sítios ácidos para o modo de gasolina é superior a 0,3 mmol/g — aproximadamente o dobro do valor-alvo para o modo de destilados. Isto é conseguido mantendo a relação Si/Al baixa e, opcionalmente, utilizando REY, cujos catiões de terras raras estabilizam a estrutura rica em alumínio.

Maximizar os destilados médios — Combustível para aviões e querosene

É aqui que o USY mesoporoso mostra o seu valor acrescentado. Recomenda-se o uso de USY com elevado teor de Si/Al ou de Y desaluminizado (Si/Al > 20) com Ni-W, processado a temperatura moderada (380–410 °C) e sob elevada pressão parcial de hidrogénio (>12 MPa). Cada aumento de 1 MPa na pressão parcial de hidrogénio melhora a seletividade do destilado médio em cerca de 2–3 pontos percentuais — o hidrogénio adicional satura os aromáticos de forma mais completa, impedindo-os de se condensarem em precursores de coque e libertando sítios ativos para a continuação da operação.

A mesoporosidade não é uma alteração insignificante. O USY convencional obriga as moléculas tri- e tetra-aromáticas volumosas a sofrerem craqueamento na superfície cristalina externa ou próximo desta, onde a acessibilidade aos sítios ácidos é limitada. O USY mesoporoso proporciona vias internas — as moléculas de grande dimensão entram nos mesoporos, passam por uma etapa inicial de abertura de anel e os fragmentos resultantes, de menor dimensão, difundem-se então para os microporos para uma craqueamento secundário seletivo. O resultado líquido é um aumento documentado de 3–5 wt% no rendimento de combustível para aviões e gasóleo, em comparação com um catalisador USY convencional que processa a mesma alimentação de VGO.

Rendimentos típicos de um hidrocraqueador de destilados médios bem gerido: 35–45 % em peso de combustível para aviões / querosene, 20–30 % em peso de gasóleo, com um total de destilados médios na faixa de 55–75 % em peso, dependendo da qualidade da matéria-prima e dos pontos de separação.

35–45 % em peso
Combustível para aviões / Querosene
Produto de destilação intermédia primária
20–30 % em peso
Diesel
Fracção de destilado secundário
55–75 % em peso
Total de destilados médios
Intervalo de rendimento combinado

Otimização dos óleos base para gasóleo e lubrificantes

A maximização do diesel segue a mesma lógica dos destilados médios, mas leva-a mais longe: Si/Al superior a 30, metais Ni-W e temperaturas mantidas na faixa de 370–400 °C para suprimir a craqueamento secundário. As propriedades-alvo do gasóleo — índice de cetano acima de 55, ponto de obstrução do filtro a frio abaixo de −10 °C — são alcançadas através de uma combinação de saturação aromática profunda (impulsionada por Ni-W a alta pressão de hidrogénio) e isomerização suave de parafinas normais (impulsionada pela fraca acidez residual da zeólita).

A produção de óleos de base lubrificantes representa um desafio fundamentalmente diferente. O objetivo não é maximizar a craqueamento, mas sim remover seletivamente as moléculas que prejudicam o desempenho a baixas temperaturas (ceras — parafinas normais com pontos de fluidez elevados), preservando simultaneamente as estruturas isoparafinas que conferem ao óleo de base o seu elevado índice de viscosidade. Isto requer zeólito Beta emparelhado com um catalisador de metal nobre Pt ou Pd, a operar a uma pressão de hidrogénio de 12–18 MPa. A função do catalisador é isomerizar as parafinas normais em isómeros ramificados, em vez de as craquear — uma operação muito mais delicada do que o hidrocraqueamento em massa, o que se reflete num custo do catalisador 3 a 5 vezes superior por tonelada em comparação com os catalisadores convencionais de hidrocraqueamento de gasóleo.

Nos três casos, o fio condutor é que os parâmetros da zeólita — relação Si/Al, arquitetura dos poros, tamanho dos cristais — são as variáveis ocultas que, em última análise, determinam se um catalisador atinge as suas metas de rendimento. Uma refinaria que define objetivos de produção sem compreender a química da zeólita subjacente está a avançar às cegas.

Desativação e ciclo de vida do catalisador — O que acontece após a carga

Um catalisador de hidrocraqueamento novo não permanece novo por muito tempo. No momento em que a carga entra em contacto com o leito, três mecanismos de desativação começam a competir pelo controlo da vida útil do catalisador.

A deposição de coque é normalmente o principal fator que contribui para a perda de atividade no hidrocraqueamento de VGO, embora a sua importância relativa varie consoante a qualidade da matéria-prima e a intensidade operacional — a deposição de metais predomina nas unidades de processamento de resíduos, enquanto o coque é o fator determinante no tratamento de VGO em leito fixo. As primeiras 48–72 horas de funcionamento registam normalmente o declínio mais acentuado da atividade — deposição inicial de coque nos locais mais ativos —, após o que a taxa de desativação estabiliza num regime mais lento e quase linear. Os fabricantes de catalisadores projetam tendo isso em conta: a atividade no «início da operação» indicada nas fichas técnicas pressupõe que essa estabilização inicial já tenha ocorrido.

A deposição de metais provenientes de contaminantes da matéria-prima — principalmente níquel, vanádio e ferro — é mais lenta, mas irreversível. Ao contrário do coque, que pode ser eliminado por combustão durante a regeneração, os metais contaminantes acumulam-se de forma permanente nos poros do catalisador e na superfície externa. Uma refinaria que processe gasóleo de vácuo com elevado teor de metais pode perder 10–15% do volume efetivo dos poros do seu catalisador devido a depósitos de metais ao longo de um único ciclo.

A sinterização hidrotérmica — o colapso gradual da estrutura da zeólita sob o efeito combinado da alta temperatura e do vapor — é o mecanismo mais lento, mas, em última análise, o mais destrutivo. Sempre que o catalisador é submetido a temperaturas superiores a 450 °C na presença de vapor de água (que está sempre presente devido à hidrogenação de compostos oxigenados e ao vapor de resfriamento), mais alguns átomos de alumínio da estrutura se desprendem e mais alguns sítios ácidos são perdidos. Este processo é cumulativo e irreversível.

A contramedida padrão é a regeneração: a queima controlada do coque acumulado numa mistura de ar ou de ar e vapor a uma temperatura entre 450 e 520 °C. A janela de temperatura é estreita — abaixo de 450 °C, o coque mole queima de forma incompleta; acima de 520 °C, a própria estrutura da zeólita começa a degradar-se. Uma regeneração bem executada recupera 90–95 % da atividade original do catalisador na primeira vez, 80–90 % na segunda e 70–80 % na terceira. Para além de três regenerações, os danos na estrutura e a acumulação de metais tornam normalmente os ciclos adicionais antieconómicos. Como afirma Jeff Johns, um antigo bolseiro de hidroprocessamento da Chevron com mais de 35 anos de experiência na área: «Nunca carregue o mesmo catalisador mais de duas vezes sem um processo de reavaliação robusto» (Blog Becht, 2023).

Regeneração, Recuperação, Declínio — Três Vidas, Cada Uma Mais Curta
1.ª Regeneração
90–95%
2.ª Regeneração
80–90%
3.ª Regeneração
70–80%
Nunca utilize o mesmo catalisador mais de duas vezes sem um processo de reavaliação rigoroso.
Jeff Johns, antigo bolseiro da Chevron na área do hidroprocessamento (mais de 35 anos)

O momento em que se deve proceder à substituição varia consoante a unidade, mas uma regra geral é a seguinte: quando a manutenção da conversão pretendida exige o funcionamento à temperatura máxima admissível do reator (normalmente 425–440 °C), ou quando a queda de pressão no leito excede os limites de projeto devido à acumulação de coque e partículas finas, é necessário substituir o catalisador.

Como avaliar e selecionar um fornecedor de catalisadores

A escolha de um catalisador de hidrocraqueamento é uma decisão que envolve milhões de dólares e cujas consequências se fazem sentir ao longo de um ciclo operacional de 2 a 5 anos. No entanto, de acordo com um inquérito publicado na revista PTQ, mais de 50% das escolhas de catalisadores baseiam-se principalmente nas previsões dos fornecedores — a abordagem mais arriscada possível (Refinação digital(2019). Um quadro de avaliação mais rigoroso inclui cinco dimensões.

Testes em instalação piloto com a sua própria matéria-prima. O primeiro princípio de Jeff Johns na seleção de catalisadores: «Em Deus confiamos, todos os outros apresentem dados.» Qualquer fornecedor de catalisadores credível deve ser capaz de testar a sua matéria-prima na sua unidade piloto ou microrreator e fornecer dados comparativos de desempenho em relação ao seu catalisador atual. Sem isso, está a comprar uma previsão, não um produto.

Verificação da estrutura de rendimentos. Os rendimentos do produto representam cerca de 90 % do valor económico de uma decisão relativa a um catalisador. Um novo catalisador que custa 20 % mais, mas proporciona um rendimento adicional de 4 % em peso de destilados médios — tal como documentado na mudança de uma refinaria europeia para um catalisador seletivo para gasóleo (Refinação digital(2016) — pode recuperar o seu investimento em poucos meses. O requisito económico mínimo: um rácio de retorno de 3:1 — cada dólar de custo adicional com o catalisador deve gerar, pelo menos, três dólares de melhoria na margem.

Integração do sistema Catalyst. Os catalisadores de pré-tratamento e de craqueamento devem ser selecionados como um sistema integrado, e não como escolhas independentes. O catalisador de pré-tratamento determina o grau de limpeza da carga que entra no leito de craqueamento; o desempenho do catalisador de craqueamento depende inteiramente dessa limpeza a montante. Um catalisador de craqueamento de classe mundial, combinado com uma secção de pré-tratamento subdimensionada, representa um desperdício de capital.

Transparência na origem da zeólita. Uma pergunta que raramente é feita — mas que deveria ser — é: onde é que o fabricante de catalisadores adquire as suas zeólitas? Muitas empresas de catalisadores compram zeólita em pó a produtores terceiros, formulam-na com ligantes e impregnam-na com metais. Outras controlam toda a cadeia, desde a síntese da zeólita até à moldagem, impregnação com metais e calcinação final. As empresas com capacidade de fabrico interna e sistemas de gestão da qualidade certificados — por exemplo, operações com certificações ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 e ISO 50001, a par do registo DUNS — apresentam um perfil de risco diferente daquelas que dependem de cadeias de abastecimento externas de zeólitos. A diferença manifesta-se na consistência entre lotes ao longo de contratos de fornecimento plurianuais, em que mesmo pequenas variações na relação Si/Al da zeólita ou no tamanho dos cristais podem alterar os rendimentos do produto em um ponto percentual inteiro.

Gestão de catalisadores usados. A decisão relativa ao catalisador não termina com o fim do ciclo. O fornecedor oferece serviços de gestão de catalisadores usados, recuperação de metais ou regeneração? Estas capacidades pós-venda afetam o custo total de propriedade ao longo de vários ciclos pelo menos tanto quanto o preço inicial do catalisador.

Antes de assinar a ordem de compra — 5 aspetos a ter em conta
Testes em instalações-piloto
Teste a sua matéria-prima na unidade piloto ou no microrreator da empresa e solicite dados comparativos de desempenho em relação ao seu catalisador atual.
Verificação da estrutura de rendimentos
Uma relação de retorno mínima de 3:1 — cada dólar de custo adicional com catalisadores deve gerar, pelo menos, três dólares de melhoria na margem.
Integração do Sistema Catalyst
Os catalisadores de pré-tratamento e de craqueamento devem ser selecionados como um sistema integrado — o catalisador de craqueamento depende inteiramente da limpeza a montante.
Transparência no abastecimento de zeólito
Verifique se o fabricante controla toda a cadeia, desde a síntese da zeólita até à calcinação final, para garantir a uniformidade entre lotes.
Gestão de catalisadores usados
O fornecedor oferece serviços de tratamento de catalisadores usados, recuperação de metais ou regeneração? Custo total de propriedade ao longo de vários ciclos.

O objetivo da avaliação estruturada de fornecedores não é encontrar o catalisador mais barato. Trata-se de encontrar o catalisador cuja estrutura de rendimento, vida útil e fiabilidade de abastecimento proporcionem o menor custo total por barril de produto alvo ao longo de todo o horizonte operacional — um valor que depende muito mais da química da zeólita e da qualidade de fabrico do que do preço por tonelada indicado na nota de encomenda.


Referências

  1. Alasseel, A. et al. «Síntese e avaliação do desempenho de catalisadores de hidrocraqueamento: uma revisão.» Revista de Química Industrial e de Engenharia, 2020. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1226086X2030280X
  2. Johns, J. «Princípios da seleção de catalisadores.» Blog Becht, fevereiro de 2023. https://becht.com/becht-blog/entry/under-pressure-ii/
  3. «Testes de catalisadores de refinaria.» PTQ / Refinação Digital, 2019. https://www.digitalrefining.com/article/1002336/refinery-catalyst-testing
  4. «Maximizar o rendimento de gasóleo através do hidrocraqueamento.» Refinação digital, 2016. https://www.digitalrefining.com/article/1001340/maximising-the-diesel-yield-from-hydrocracking-ti
  5. JALON Zeolite — Gestão da Qualidade. https://www.jalonzeolite.com/quality/
  6. Zeólito JALON — Capacidade de produção. https://www.jalonzeolite.com/capability/
  7. JALON Zeolite — Página inicial. https://www.jalonzeolite.com/
  8. Zeólito JALON — Sobre. https://www.jalonzeolite.com/about/

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Yuntianhua United Commerce Co., Ltd. 52000 Nm3/Projeto de unidade de separação de ar criogénico

Luoyang Jalon Micro-nano New Materials Co., Ltd. As peneiras moleculares da série JLPM são utilizadas principalmente para a secagem criogénica de gases industriais gerais. O sistema de purificação na unidade de separação de ar remove H2O e CO2, bem como a dessulfuração de gás natural e outros hidrocarbonetos (remoção de H2S e mercaptanos) e CO2.

 

Vale a pena referir que a Yuntianhua United Commerce Co., Ltd. Company 52000 Nm3/Projeto de unidade de separação de ar criogénico. O método de projeto e fabricação da unidade de separação de ar por ar, adsorvedor adota projeto de fluxo radial vertical, capacidade de processamento de 311352 nm3 / h, pressão de adsorção de 5,13 Bar (A), tipo de carregamento minha empresa JLPM3 peneira molecular eficiente 92 toneladas, 107 toneladas de alumina ativada, pode garantir que o conteúdo de CO2 no ar significa 1000 partes por milhão (2000 PPM) equipamento instantâneo e operação estável, exportação de peneira molecular de CO2 <0,1 PPM.

A peneira molecular de alto desempenho de quinta geração JLPM1 é uma peneira molecular avançada utilizada na unidade de pré-purificação (APPU) do equipamento de separação de ar. Em comparação com as gerações anteriores, a peneira molecular de alto desempenho JLPM1 de quinta geração melhorou significativamente a capacidade de adsorção de CO2; a peneira molecular de alto desempenho JLPM1 de quinta geração trará múltiplos benefícios para os projectistas e operadores de separação de ar. Para o projeto da nova instalação de separação de ar, a aplicação da peneira molecular de alto desempenho de quinta geração JLPM1 pode fazer com que a separação de ar ocupe uma área mais pequena, reduzindo assim o investimento em equipamento e os custos operacionais. A peneira molecular de alto desempenho de quinta geração JLPM1 também pode ser usada para a transformação de equipamentos antigos, o que pode reduzir o consumo de energia ou melhorar a capacidade de processamento da separação de ar.

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Zhuhai Yueyufeng Iron and Steel Co., Ltd. Projeto de produção de oxigénio por adsorção de oscilação de pressão (VPSA) de 30000Nm3/h

A peneira molecular de oxigénio é um material importante para garantir o funcionamento do equipamento de produção de oxigénio VPSA. Este projeto é mais um caso de sucesso da nossa peneira molecular de oxigénio de alta eficiência do tipo lítio JLOX-103.

 

O projeto de produção de oxigénio de 30000Nm3/h de adsorção por oscilação de pressão (VPSA) da Zhuhai Yueyufeng Iron and Steel Co., Ltd., concebido e construído pela CSSC Huanggang Precious Metals Co., Ltd., foi iniciado com êxito em 27 de junho de 2019. Em 29 de maio de 2020, o dispositivo estava a funcionar de forma estável há 11 meses, e todos os indicadores são melhores do que os indicadores de conceção. Foi altamente reconhecido e elogiado pelos clientes e criou um efeito cumulativo de 150 milhões de yuans por ano para a empresa. Ao mesmo tempo, o projeto concretizou a produção inteligente de oxigénio, o controlo móvel e a monitorização remota para orientar a produção, ajudando a concretizar a promoção ecológica e inteligente da indústria.

 

O projeto utiliza 4 conjuntos de geradores de oxigénio de adsorção por oscilação de pressão (VPSA) em paralelo. O conjunto único de dispositivos foi concebido para produzir 7500Nm3/h de oxigénio e 80% de pureza de oxigénio. A nossa empresa (Luoyang Jalon Micro Nano New Materials Co., Ltd.) utiliza a peneira molecular de oxigénio de alta eficiência do tipo lítio JLOX-103, com 68 toneladas, a produção real de oxigénio atinge 7650Nm3/h e a concentração de oxigénio é superior a 82,3%. Os 4 conjuntos de equipamento neste projeto são preenchidos com 272 toneladas da nossa peneira molecular de oxigénio JLOX-103, com uma produção total de oxigénio de mais de 30000Nm3/h.

 

A peneira molecular de oxigénio é um material importante para garantir o funcionamento do equipamento de produção de oxigénio VPSA. Este projeto é mais um caso de sucesso da peneira molecular de oxigénio de alta eficiência do tipo lítio JLOX-103 da nossa empresa.

Luoyang Jalon Micro-nano New Materials Co., Ltd. A peneira molecular de geração de oxigénio de alta eficiência da série JLOX-100 é um cristal de aluminossilicato de lítio do tipo X, que é uma peneira molecular de geração de oxigénio com nível avançado internacional. Amplamente utilizado em: ferro e aço, metalurgia não ferrosa, indústria química, transformação de poupança de energia de fornos, proteção ambiental, fabrico de papel, aquacultura, cuidados médicos e outras indústrias.

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