Processos Químicos Industriais II: Indústrias do Nitrogênio

Processos Químicos Industriais II Aula 6 Indústrias do Nitrogênio O principal objetivo da indústria do nitrogênio é a sua fixação ou seja a sua extração do ar atmosférico para produzir produtos líquidos ou sólidos Principais aplicações Fabricação de amônia e ácido nítrico Sais derivados de HNO3 KNO3 pólvora e NH4NO3 fertilizantes Compostos orgânicos nitrogenados e TNT explosivos e hidrazina N2H4 e derivados combustível para foguetes Inertizador de atmosferas Criogenia Enchimento de pneus de alto desempenho Principais aplicações Fertilizantes 8090 Ureia Nitrato de amônio cálcio e de sódio Superfosfatos amoniacais Refrigeração Náilon e plásticos Corantes Papel Borracha Explosivos Propelentes Uso farmacêutico complexo B Metalurgia extração de zinco e níquel MATÉRIASPRIMAS Madeira Linhito Carvão Hidrogênio eletrolítico Gás de coqueria Gás natural GLP Gás de refinaría Nafta Óleo combustível Óleo bunker C Petróleo cru Amoníaco NH₃ 82 em N₂ FERTILIZANTES NITROGENADOS Teor máximo de nitrogênio Amoníaco 82 N₂ Uréia 46 N₂ Nitrato de amônio 33 Sulfato de amônio 21 Cloreto de amônio 26 Sulfonitrato de amônio 26 Nitrato de amônio e cálcio 21 Fosfato de monoamônio 11480 11 Fosfato de diamônio 16480 16 Nitroforfato 202020 20 Amônia Custos de produção Custo de investimento Gás natural 10 Óleo pesado 15 Carvão 25 Consumo de energia Gás natural 10 Óleo pesado 13 Carvão 17 Custo de produção Gás natural 10 Óleo pesado 12 Carvão 17 Início 30 td 1913 Alemanha Produção atual das plantas de amônia 2000 td Produção mundial 130000000 tano Brasil 1200000 tano 75 para fertilizantes Indústria moderna da amônia desenvolvida por Fritz Haber e Bosch na Alemanha no inicio do século XX Uso de nitrogênio do ar liquefeito e hidrogênio do gás de água mistura de H2 e CO por passagem de vapor por coque incandescente Condições operacionais 500 C e 200300 atm Catalisador Fe promovido com K Al e Ca Grau de conversão 80 Processos de produção 1 Reforma a vapor de gás natural ou HC leves 𝐶𝑛𝐻2𝑛 𝑛𝐻2𝑂 𝑛𝐶𝑂 2𝑛 1 𝐻2 2 Oxidação parcial de óleos pesados ou resíduos asfálticos 𝐶𝑛𝐻2𝑛 𝑛 2𝑂2 𝑛𝐶𝑂 𝑛 1 𝐻2 A reforma a vapor produz mais hidrogênio por carbono alimentado requerendo equipamentos menores A oxidação parcial somente é utilizada para carvão e HC pesados que não podem ser processados por reforma a vapor Reforma a vapor do gás natural O processo é dividido em quatro grandes partes Dessulfurização do gás natural Geração do gás de síntese mistura de H2 e CO nos reformadores Purificação de hidrogênio etapas de shift remoção de CO2 e metanação Síntese da amônia Reação global do processo 7𝐶𝐻4 10𝐻2𝑂 8𝑁2 2𝑂2 16𝑁𝐻3 7𝐶𝑂2 𝐻 460 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Amônia Reforma a vapor do gás natural ZnO H₂O combustível Ar energia Gás Natural Dessulfurização Reformador primário Reformador secundário Conversor de shift Calor ZnS Gases de combustão Energia Sintese de amônia Compressão Metanção Remoção de CO₂ condensado Calor gás de purga CO₂ Reforma a vapor do gás natural Etapa 1 Dessulfurização Compostos de enxofre causam o envenenamento dos catalisadores das etapas de reforma e de síntese H2S e mercaptanas podem ser adsorvidos em um leito de ZnO a 240400 C e carvão ativado ou peneiras moleculares também podem ser utilizados COS e tiofenos devem ser removidos por hidrodessulfurização HDS redução desses compostos a H2S e olefinas 𝑅 𝑆𝐻 𝐻2 𝐻2𝑆 𝑅𝐻 𝐻2S ZnO 𝑍𝑛𝑆 𝐻2𝑂 Reforma a vapor do gás natural Etapa 2 Reforma primária A reação é conduzida a 750900 C e 1530 bar Catalisada por Ni 1520 suportado em alumina contendo promotores como metais alcalinos ou alcalinos terrosos que inibem a formação de depósitos de coque na superfície do catalisador 7𝐶𝐻4 𝐻2𝑂 𝐶𝑂 3𝐻2 𝐻 2062 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 𝐶𝐻4 30 minimizar a formação de coque e aumentar a conversão de metano Reforma a vapor do gás natural Etapa 2 Reforma primária A conversão obtida é de 60 Os reatores de reforma utilizados são do tipo tubular em que o catalisador fica dentro dos tubos e o calor necessário para a reação endotérmica é fornecida pela queima de gás natural nos queimadores externos aos tubos Os gases quentes da combustão também são utilizados para pré aquecer os gases de entrada do reator de reforma e para gerar vapor Reforma a vapor do gás natural Etapa 3 Reforma secundária Ocorre oxidação parcial do metano residual da reforma primária a 9001200 C Nessa etapa também é captado o nitrogênio do ar para a etapa de síntese de amônia Os catalisadores são os mesmos da etapa anterior 𝐶𝐻4 1 2𝑂2 2𝑁2 𝐶𝑂 2𝐻2 2𝑁2 𝐻 656 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Reforma a vapor do gás natural Etapa 3 Reforma secundária A quantidade de ar fornecida deve ser tal que 𝐻2 𝑁2 30 O grau de conversão é de 99 Os gases de saída do reformador são enviados para uma caldeira de recuperação de calor produzindo vapor de alta pressão que será utilizado para acionar os compressores centrífugos Reforma a vapor do gás natural Etapa 4 Conversão de shift Na saída do reformador secundário existe cerca de 1215 de CO base seca que deve passar pela reação de deslocamento gáságua a 200450 C 𝐶𝑂 𝐻2𝑂 𝐶𝑂2 𝐻2 𝐻 410 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Na saída dessa etapa a concentração de CO é inferior a 03 base seca Reforma a vapor do gás natural Etapa 5 Remoção de CO2 Os gases efluentes do reator de shift contêm cerca de 8 de CO2 que podem ser removidos por absorção física ou química Absorção química soluções aquosas de aminas MEA ou DEA ou soluções de carbonato de potássio a quente Absorção física dimetil éter de polietilenoglicol ou metanol Essas operações seguem padrões operacionais semelhantes aos utilizados para absorção de H2S Reforma a vapor do gás natural Etapa 6 Metanação Após a etapa de remoção de CO2 os gases possuem teores de cerca de 03 de CO e 02 de CO2 que devem ser removidos pois causam a diminuição da atividade catalítica e depósitos de carbonato de amônio na etapa de síntese de amônia A reação é conduzida a 300400 C com os mesmos catalisadores utilizados nas etapas de reforma 𝐶𝑂 3𝐻2 𝐶𝐻4 𝐻2𝑂 𝐻 2062 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 4𝐻2 𝐶𝐻4 2𝐻2𝑂 𝐻 1650 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Reforma a vapor do gás natural Etapa 7 Compressão As plantas de grande porte 600 td utilizam compressores centrífugos acionados por turbinas a vapor O vapor de alta pressão necessário 100250 atm é gerado na caldeira de recuperação na saída do reformador secundário Plantas menores utilizam compressores alternativos acionados por motores elétricos Nessa etapa quase todo o vapor de água residual é condensado Reforma a vapor do gás natural Etapa 8 Síntese de amônia A reação de síntese é exotérmica e com decréscimo do volume molar 3𝐻2 𝑁2 2𝑁𝐻3 𝐻 924 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 As condições operacionais são 400500 C e 150250 atm Além de favorecer a conversão de equilíbrio a alta pressão permite que a amônia seja condensada em temperaturas mais altas o que reduz os custos com a refrigeração da corrente reacional Reforma a vapor do gás natural Etapa 8 Síntese de amônia A reação de síntese é exotérmica e com decréscimo do volume molar 3𝐻2 𝑁2 2𝑁𝐻3 𝐻 924 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 As condições operacionais são 400500 C e 150250 atm Além de favorecer a conversão de equilíbrio a alta pressão permite que a amônia seja condensada em temperaturas mais altas o que reduz os custos com a refrigeração da corrente reacional Reforma a vapor do gás natural Etapa 8 Síntese de amônia A taxa de conversão é de 2035 portanto a reciclagem da corrente de saída do reator de síntese é essencial para viabilidade do processo A taxa de reciclo é de 810 mols de corrente gasosa na saída do reator por mol de NH3 convertido 25 gás novo75 gás de reciclo Como a corrente reacional que alimenta o reator contém cerca de 1014 de gases inertes como Ar e CH4 além de 20 de NH3 é necessário realizar uma purga para evitar que esses gases inertes concentremse dentro do reator Reforma a vapor do gás natural Etapa 8 Síntese de amônia A corrente gasosa que sai do conversor tem entre 15 e 20 de NH3 A recuperação da amônia acontece por refrigeração e essa refrigeração é realizada por uma corrente de amônia também A refrigeração ocorre por expansão e vaporização da amônia líquida até a pressão atmosférica sendo que essa mesma amônia é novamente comprimida e liquefeita para um novo ciclo de refrigeração Reação e equilíbrio O aumento da pressão aumenta a quantidade de amônia no equilíbrio Reação e equilíbrio O aumento da temperatura diminui a produção de amônia Reação e equilíbrio É necessário encontrar uma temperatura ótima a uma dada pressão de operação que otimize a conversão dos reagentes para a produção de amônia mas que não diminua a velocidade de reação a ponto de tornála inviável economicamente Reforma a vapor do gás natural Cinética da reação de síntese de amônia Mecanismo da reação s sítio ativo vago na superfície do catalisador 1 𝑁2 𝑠 𝑁2 𝑠 2 𝑁2 𝑠 𝑠 2𝑁 𝑠 3 𝐻2 2𝑠 2𝐻 𝑠 4 𝑁 𝑠 𝐻 𝑠 𝑁𝐻 𝑠 𝑠 5 𝑁𝐻 𝑠 𝐻 𝑠 𝑁𝐻2 𝑠 𝑠 6 𝑁𝐻2 𝑠 𝐻 𝑠 𝑁𝐻3 𝑠 𝑠 7 𝑁𝐻3 𝑠 𝑁𝐻3 𝑠 Reforma a vapor do gás natural Cinética da reação de síntese de amônia As etapas 1 e 2 são as controladoras do processo e que fazem a ativação do N2 O catalisador deve atuar na diminuição da energia de ativação para a adsorção e dissociação do N2 O catalisador utilizado é o Fe promovido por óxidos anfóteros Al Zr ou Si e óxidos alcalinos O tempo de vida útil desses catalisadores é de 10 a 14 anos Reforma a vapor do gás natural Cinética da reação de síntese de amônia Al2O3 aumenta a porosidade e a área superficial dos catalisadores 1 de Al2O3 aumenta a área superficial de 1 m2g para 10 m2g K2O ou CaO doadores de elétrons aumentam o número de sítios ativos na superfície do catalisador e diminui a energia de ativação necessária para a dissociação do N2 Os catalisadores industriais possuem em média Al2O3 2540 K2O 0512 CaO 2035 Amônia Reforma a vapor do gás natural Taxa de reação do promotor CaO Al₂O₃ K₂O Reforma a vapor do gás natural Cinética da reação de síntese de amônia Venenos do catalisador S Cl As P Cu HC pesados afetam a estrutura eletrônica do ferro CO adsorção competitiva com o H2 e o N2 Inibidores do catalisador O2 e o H2O oxidação do catalisador CO2 reage com o K2O e forma com a amônia o carbonato de amônio que bloqueia os poros do catalisador Processos de produção de amônia Quadro 183 Sistemas de produção de amônia sintético ordenados em ordem crescente de pressão de conversão Pressão de Conversão atm Denominação Temp ºC Catalisador Conversão Recirculação dos inertes purgados Fonte de hidrogênio 120160 Mont Cenis 400425 Cianeto de ferro 920 Sim H₂ eletrolítico ou subproduto 150 American grande 500 Ferro com promotor duplo 14 Sim Gás natural 200300 HaberBosch 550 Ferro com promotor 8 Sim Gás de água gás de gerador 200300 FauserMontecatini 500 Ferro com promotor 1222 Sim Cuba eletrolítica ou gás nítrico de descarga 300 American pequeno 500 Ferro com promotor duplo 20 Sim Gás natural hidrocarbonetos 600 Casale 500 Ferro com promotor 1525 Sim Diversas 900 Claude 500650 Ferro com promotor 4085 Não Gás de coqueria 900 Du Pont 500 Ferro com promotor 4085 Sim Gás natural Processo HaberBosch Produção da mistura reacional Processo de HaberBosch produção de amoníaco Processo Sistema Americano Oxidação parcial de óleos pesados Óleos residuais são HC pesados com ponto de ebulição acima de 300400 C que possuem altos teores de cinzas e de enxofre além de altas viscosidades Devido a essas características não podem ser processados nos reatores de reforma pois os seus contaminantes rapidamente envenenariam os catalisadores O processo de oxidação parcial é não catalítico e permite o uso de matériasprimas mais contaminadas Porém a oxidação deve ser feita com oxigênio puro ao invés de ar devido as altas pressões e temperaturas envolvidas Amônia Processo de remoção de fuligem Oxidação parcial de óleos pesados Uma tecnologia utilizada para a obtenção de H2 é da companhia petrolífera Shell Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de separação do ar O ar é resfriado até quase seu ponto de orvalho e a sua umidade é toda condensada e na sequência o CO2 também é condensado O ar purificado é alimentado a uma dupla coluna retificadora em que pelo seu topo será obtido nitrogênio de alta pureza assim como oxigênio de alta pureza pelo fundo da dupla coluna Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de gaseificação Ocorre a oxidação parcial não catalítica à pressão de 7090 atm e 12001500 C É utilizado apenas 2030 do O2 que seria necessário para uma combustão completa também é injetado vapor de água que irá auxiliar na atomização da carga e controle da temperatura 𝐶𝑛𝐻𝑚 𝑛 2 𝑂2 𝑛𝐶𝑂 𝑚 2 𝐻2 Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de gaseificação A composição típica desse processo é 46 de H2 47 de CO 4 de CO2 e resíduos de H2S e N2 O produto bruto está a 1300 C e contém partículas de carbono residual e cinzas Essa mistura é resfriada a 340 C e o calor é recuperado para a produção de vapor saturado de alta pressão 100 atm Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de remoção de fuligem As partículas de carbono e cinzas são removidas por lavagem com água em dois estágios formando uma lama que contém as cinzas e 1 de carbono O gás de síntese após a lavagem está pronto alimentar a unidade de dessulfurização A lama de carbono passa por um tanque flash e depois por filtração em que O filtrado obtido pode ser utilizado como água de lavagem para a remoção de cinzas A torta é enviada para um forno para oxidação controlada do carbono residual e evaporação da umidade os metais pesados recuperados V Ni e Fe podem ser destinados para a indústria siderúrgica Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de dessulfurização e remoção de CO2 A operação de dessulfurização e remoção de CO2 ocorre por absorção física através do processo Rectisol via física utilizando metanol como solvente A absorção é favorecida pelo aumento da pressão porque aumenta a solubilidade dos gases ácidos reduzindo o fluxo de solvente necessário O processo Rectisol ocorre em duas etapas Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de dessulfurização e remoção de CO2 Na primeira etapa H2S e COS são absorvidos em metanol a 30 C O gás tratado passa pelo conversor de shift e segue para a segunda etapa Na segunda etapa o CO2 formado é removido em uma segunda torre de absorção com metanol a 60 C A regeneração do solvente ocorre por expansão em tanques flash ou por stripping com nitrogênio de baixa pressão Amônia Oxidação parcial de óleos pesados Gás proveniente da lavagem com H₂O Absorção de H₂S e COS metanol a 30C Shift Absorção de CO₂ metanol a 60C Regeneração do metanol Adsorção em peneiras moleculares Lavagem com N₂ líquido Dessulfurização e remoção de CO2 processo Rectisol Oxidação parcial de óleos pesados Unidade de lavagem com N2 líquido Inicialmente os gases passam por unidades de adsorção em que peneiras moleculares fazem a remoção de traços de H2O CO2 e metanol solvente para que não ocorra congelamento desses componentes na etapa criogênica Operação que remove as impurezas presentes no gás de síntese elimina o CO e reduz a quantidade de CH4 e Ar até valores muito baixos Normalmente é preparado em solução aquosa pois quando está puro tem a tendência de se decompor e liberar óxidos de nitrogênio Forma um azeótropo de máximo com a água com 68 em peso e PE 1218 C Forte oxidante ataca a maioria dos metais sendo utilizado para a gravação em metais decapagem do latão só não ataca a platina e o ouro Fabricação de nitratos e nitroderivados como nitrocelulose e nitroglicerina Seu principal consumidor é a indústria de fertilizantes 75 85 principalmente para produzir nitrato de amônio Produção mundial 60000000 tano Brasil 600000 tano 80 fertilizantes Processo de produção A partir da oxidação catalítica da amônia com duas etapas fundamentais 1 Oxidação da amônia com ar formando óxido nítrico NO 2 Oxidação de NO a NO2 e absorção em água para formar uma solução de HNO3 Equação global 𝑁𝐻3𝑔 2𝑂2𝑔 𝐻𝑁𝑂3𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻 434 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Processo de produção Existem dois tipos de processos Monopressão a pressão das duas etapas é a mesma Pressão dual a pressão da etapa 1 é menor do que a pressão da etapa 2 Plantas monopressão Pressão média 2365 bar Pressão alta 65130 bar Plantas dual pressão Pressão média na etapa 1 e pressão alta na etapa 2 Etapa 1 oxidação da amônia a óxido nítrico 4𝑁𝐻3 5𝑂2 4𝑁𝑂 6𝐻2𝑂 𝐻 226 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Reação extremamente rápida que acontece pela passagem da amônia misturada com ar préaquecido através do catalisador Catalisador tela fina de platina com várias camadas com 5 a 10 de ródio Reações paralelas 4𝑁𝐻3 3𝑂2 2𝑁2 6𝐻2𝑂 𝐻 317 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 2𝑁𝐻3 2𝑂2 𝑁2𝑂 3𝐻2𝑂 𝐻 275 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 4𝑁𝐻3 6𝑁𝑂 5𝑁2 6𝐻2𝑂 𝐻 451 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Etapa 1 oxidação da amônia a óxido nítrico Aumentando a velocidade espacial e dispondo o catalisador em camadas sucessivas as reações paralelas podem ser minimizadas O tempo de contato é de cerca de 0001 s Etapa 2 oxidação do óxido nítrico a dióxido de nitrogênio e absorção em água 2𝑁𝑂 𝑂2 2𝑁𝑂2 𝐻 57 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 A reação é lenta ocorre em fase homogênea tendo o seu equilíbrio favorecido por baixas temperaturas e alta pressão Reação paralela 2𝑁𝑂2 𝑁2𝑂4 𝐻 286 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Para evitar a ocorrência da reação paralela a temperatura deve ser mantida entre 100 e 150 C pois acima de 100 C ela não acontece Etapa 2 oxidação do óxido nítrico a dióxido de nitrogênio e absorção em água Absorção do dióxido de nitrogênio em água 3𝑁𝑂2𝑔 𝐻2𝑂𝑙 2𝐻𝑁𝑂3𝑎𝑞 𝑁𝑂𝑔 𝐻 46 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙 Essa reação é a controladora do processo e sua velocidade pode ser elevada utilizandose uma coluna de absorção pressurizada com resfriamento Baixa pressão colunas de recheio enchimento com resfriamento externo Médiaalta pressão colunas de pratos perfurados e resfriamento através de serpentinas internas em cada prato Etapa 2 oxidação do óxido nítrico a dióxido de nitrogênio e absorção em água Plantas que produzem 1800 td de HNO3 3050 pratos com cerca de 80 m de altura Possibilidade de redução do tamanho da coluna de absorção mantendo a quantidade e concentração de ácido nítrico ou do aumento do aumento da concentração de ácido nítrico mantendo o tamanho da coluna de absorção Redução da temperatura pois aumenta a solubilidade do NO2 e diminui a decomposição do HNO3 Aumento da pressão pois favorece a oxidação de NO e absorção de NO2 Aumento da razão NONO2 no gás de alimentação Aumento do volume de reação após o contato líquidogás para favorecer a reoxidação do NO liberado Processo de monopressão diagrama de blocos Processo de pressão dual Deve ser acrescentado um compressor após o condensador antes da torre de absorção Na saída do compressor existe outro estágio de recuperação de calor e condensação Compressão e filtração de ar O ar é comprimido em dois compressores Compressor de recuperação de calor acionado pelo expansor do gás residual Compressor de vapor acionado pela turbina a vapor Aquecido até 250 C após passar pelo trocador de calor O ar passa por filtração para remover partículas sólidas poeira e gotículas de óleo Evaporação e filtração da amônia A amônia líquida é vaporizada e superaquecida pois gotículas de amônia líquida podem entupir os poros do catalisador no reator A amônia gasosa passa por filtração para evitar que partículas de ferrugem residuais de equipamentos de aço carbono sejam arrastadas para dentro do reator Mistura aramônia A proporção entre ar e amônia deve ser ajustada para proporcionar o máximo de conversão e evitar o perigo de explosões O limite de explosão de concentração de amônia no ar é de 12 molar portanto a mistura é mantida a 10 Alvejamento O ácido que deixa a torre de absorção tem óxidos de nitrogênio nele dissolvidos que fazem com que adquira uma coloração amarelada Portanto o ácido é enviado para uma torre de stripping dessorção em que ar é injetado em contracorrente para dessorver os óxidos de nitrogênio Remoção de NOx O gás residual da torre de absorção é inicialmente aquecido no trocador de calor de recuperação de calor aproveitando o calor dos gases quentes que saem do reator catalítico Na sequência alimenta o sistema de tratamento de gás residual para fazer a remoção de NOx Finalmente a corrente gasosa passa pelo expansor para recuperação de energia que é usada para acionar o compressor de ar Processo de monopressão fluxograma de processo Concentração do ácido nítrico O ácido nítrico obtido a partir da oxidação da amônia tem concentração em torno de 5070 de HNO3 e é adequado para a produção de fertilizantes Porém para as reações orgânicas de nitração é necessário um ácido mais concentrado Uma possível rota para a concentração do ácido nítrico é a destilação extrativa com H2SO4 que quebra o azeótropo que o HNO3 forma com H2O produzindo HNO3 9899 Ácido Nítrico Concentração do ácido nítrico H₂SO₄ concentrado HNO₃ 5070 HNO₃ vapor NO₂ e O₂ Água de refrigeração Gases não reagidos Ar Condensador e alvejador Coluna de desidratação H₂SO₄ diluído HNO₃ concentrado 9899 Coluna de absorção HNO₃ diluído Tratamento do gás residual As emissões de NOx NO NO2 em plantas sem controle de poluição são Absorção a média pressão 10002000 ppm Absorção a alta pressão 100200 ppm Emissões de N2O 300350 ppm O N2O é um dos gases causadores do efeito estufa Tratamento do gás residual Técnicas de controle Absorção estendida Adsorção em peneiras moleculares Lavagem química Redução catalítica nãoseletiva NSCR Redução catalítica seletiva SCR Tratamento do gás residual Absorção estendida Pode ser adicionada uma segunda torre absorção aumentar a altura da torre ou reduzindo a temperatura dos dois últimos estágios da torre Podem ser obtidos níveis de NOx abaixo de 100 ppm mas ainda não atendem às exigências das legislações ambientais Adsorção em peneiras moleculares Inicialmente é necessário a eliminação do vapor de água residual Processo descontínuo que exige a regeneração das peneiras por passagem de ar quente Custos muito elevados Tratamento do gás residual Lavagem química Diversos líquidos de lavagem alcalinos podem ser utilizados por exemplo soda cáustica 2 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑁𝑂 𝑁𝑂2 𝑁𝑎𝑁𝑂2 𝐻2𝑂 Os nitratos formados podem ser aproveitados para fertilizantes Processo de alto custo operacional e que gera problemas com a disposição de resíduos Tratamento do gás residual Redução catalítica nãoseletiva NSCR Processo de alto consumo de energia e alta temperatura operacional Um combustível é utilizado para consumir o oxigênio livre no gás residual e converter o NOx a N2 através de um catalisador de platina paládio ou ródio Quando o combustível é gás natural 𝐶𝐻4 2𝑂2 𝐶𝑂2 2𝐻2𝑂 𝐶𝐻4 4𝑁𝑂2 𝐶𝑂2 2𝐻2𝑂 4𝑁𝑂 𝐶𝐻4 4𝑁𝑂 𝐶𝑂2 2𝐻2𝑂 2𝑁2 𝐶𝐻4 4𝑁2𝑂 𝐶𝑂2 2𝐻2𝑂 4𝑁2 Tratamento do gás residual Redução catalítica nãoseletiva NSCR Tem como vantagem a redução dos teores de N2O Desvantagens emissões de HCN CO CO2 e compostos orgânicos voláteis VOCs e gases com temperaturas entre 550650 C exigindo materiais de construção mais caros e maiores custos de manutenção Tratamento do gás residual Redução catalítica seletiva SCR O combustível utilizado é a amônia que reage seletivamente com NOx e forma N2 4𝑁𝑂 4𝑁𝐻3 𝑂2 4𝑁2 6𝐻2𝑂 6𝑁𝑂 4𝑁𝐻3 5𝑁2 6𝐻2𝑂 6𝑁𝑂2 8𝑁𝐻3 7𝑁2 12𝐻2𝑂 Tratamento do gás residual Redução catalítica seletiva SCR Vantagens a amônia está disponível para uso na própria planta alta eficiência de remoção de NOx Desvantagens não reduz a emissão de N2O e existe a necessidade de controle de temperatura para evitar a precipitação de sais de amônio