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As diretivas da União Europeia para Engenharia Química apontam para o desenvolvimento de um conjunto de tecnologias inovadoras que garantam a convergência sustentável a nível europeu, promovendo assim a competitividade económica. É nosso objetivo contribuir para este desenvolvimento tecnológico sustentável, focando na Linha de Investigação de Excelência "Novos Processos Cíclicos de Adsorção/Reação".
O projeto, planejado para um período de 5 anos, será desenvolvido em dois Laboratórios Associados LSRE/LCM e Requimte, reconhecidos internacionalmente pelas suas contribuições nesta área científica. Com base na nossa vasta experiência em processos de adsorção cíclicos, como Adsorção com Modulação de Pressão (PSA) e Leito Móvel Simulando (SMB), bem como na intensificação de processos com combinação de reação e separação numa única unidade (PSAR e SMBR), iremos desenvolver três aplicações distintas:
(i) Separação de etano/etileno por SMB e PSA (C2Sep);
(ii) Produção de acrilato de butilo por SMBR (AcrylSMBR);
(iii) Ajuste da composição de gás de síntese por SMB/PSA e PSAR (SynSep).
A separação de olefinas/parafinas, atualmente realizada por destilação, é uma das separações com maior consumo energético da indústria química. Estes elevados requisitos energéticos têm levado a uma intensa pesquisa de novas tecnologias e materiais. Descrições de diferentes processos e materiais são facilmente encontradas na literatura, mas nenhum provou ser melhor do que a destilação.
As separações de propano/propileno e etano/etileno são as de maior importância comercial. A nossa equipa tem uma vasta experiência em separação de propano/propileno por PSA e SMB. É nosso objetivo aplicar esse conhecimento para a separação de etano/etileno. Vamos explorar novos materiais, como Materiais Cristalinos Orgâno-Metálicos e adsorventes convencionais recentemente melhorados, como o zeólito 13X sem ligante. Esperamos conseguir avanços importantes sobre este tema e propor um processo que substitu  |
Summary
As diretivas da União Europeia para Engenharia Química apontam para o desenvolvimento de um conjunto de tecnologias inovadoras que garantam a convergência sustentável a nível europeu, promovendo assim a competitividade económica. É nosso objetivo contribuir para este desenvolvimento tecnológico sustentável, focando na Linha de Investigação de Excelência "Novos Processos Cíclicos de Adsorção/Reação".
O projeto, planejado para um período de 5 anos, será desenvolvido em dois Laboratórios Associados LSRE/LCM e Requimte, reconhecidos internacionalmente pelas suas contribuições nesta área científica. Com base na nossa vasta experiência em processos de adsorção cíclicos, como Adsorção com Modulação de Pressão (PSA) e Leito Móvel Simulando (SMB), bem como na intensificação de processos com combinação de reação e separação numa única unidade (PSAR e SMBR), iremos desenvolver três aplicações distintas:
(i) Separação de etano/etileno por SMB e PSA (C2Sep);
(ii) Produção de acrilato de butilo por SMBR (AcrylSMBR);
(iii) Ajuste da composição de gás de síntese por SMB/PSA e PSAR (SynSep).
A separação de olefinas/parafinas, atualmente realizada por destilação, é uma das separações com maior consumo energético da indústria química. Estes elevados requisitos energéticos têm levado a uma intensa pesquisa de novas tecnologias e materiais. Descrições de diferentes processos e materiais são facilmente encontradas na literatura, mas nenhum provou ser melhor do que a destilação.
As separações de propano/propileno e etano/etileno são as de maior importância comercial. A nossa equipa tem uma vasta experiência em separação de propano/propileno por PSA e SMB. É nosso objetivo aplicar esse conhecimento para a separação de etano/etileno. Vamos explorar novos materiais, como Materiais Cristalinos Orgâno-Metálicos e adsorventes convencionais recentemente melhorados, como o zeólito 13X sem ligante. Esperamos conseguir avanços importantes sobre este tema e propor um processo que substitua a tecnologia atual.
O Acrilato de butilo (BA) tem uma ampla aplicação na vida diária e em muitas indústrias, sendo utilizado, por exemplo, na produção de revestimentos, adesivos e plásticos. A sua síntese envolve uma reação limitada pelo equilíbrio. Portanto, a utilização de processos integrados de reação/separação, será a solução de engenharia mais eficiente para a produção de BA, uma vez que, pelo menos, um dos produtos é continuamente removido aumentando o rendimento da reação. A destilação reativa tem desvantagens relacionadas com incrustações e polimerização devido às altas temperaturas. Pela nossa experiência, o SMBR é uma opção viável para a produção sustentável BA, onde os produtos são separados por adsorção. Nós já implementamos o SMBR para a produção de acetais e de um éster, com quase 100% de conversão e com elevada pureza do produto (base sem dessorvente). Agora vamos aplicar esta mesma solução competitiva para a síntese de BA e demonstrá-la/ validá-la em escala piloto.
O gás de síntese (GS) é composto por H2, CO, CO2, CH4, N2, e vestígios de outros contaminantes, podendo ser transformado em produtos de elevado valor, tais como metanol ou combustível sintético por Fischer-Tropsch (FT). Propusemos a substituição dos processos de solvente por PSA, e mostramos que esta é uma alternativa viável e competitiva. O presente projeto irá continuar a explorar o desenvolvimento de tecnologias inovadoras de adsorção para o ajuste da composição de correntes de GS, a fim de melhorar a sua qualidade como reagentes iniciais em processos de FT/metanol. Dois aspetos serão considerados: (i) intensificação de processo por reação (WGS) com adsorção e (ii) SMB com modulação de pressão. Adsorventes e catalisadores comerciais serão testados e ciclos adequados serão desenhados. Melhorias significativas no consumo de energia são esperadas.
Para as três aplicações vamos (i) medir dados termodinâmicos fundamentais e dados de reação (equilíbrio e cinética), (ii) desenvolver modelos detalhados e determinísticos baseados nos dados experimentais de forma a determinar as condições de operação adequadas para a demonstração da tecnologia e otimização de processos, (iii) demonstrar a viabilidade experimental das tecnologias propostas e validar os modelos matemáticos e, finalmente, (iv) fazer a avaliação económica de cada processo. A modelização será complementada com estudos de simulação molecular nos casos de C2Sep e SynSep.
O sucesso do projeto é garantido pela nossa equipa de investigação multi-disciplinar que provou ser capaz de desenvolver estudos simultâneos em áreas tão distintas como processos de separação avançados, termodinâmica de adsorção, modelização e otimização de processos. A presente proposta reforça a nossa estratégia de excelência continuada nesta área científica, onde temos sido muito ativos e pretendemos continuar no futuro, contribuindo decisivamente para o avanço da Engenharia Química como uma disciplina bem sucedida num mundo sustentável. |