Gás para metanol

Gás natural é a matéria-prima utilizada na maior parte da produção mundial de metanol. O metanol é uma petroquímica líquida primária feita a partir de combustíveis fósseis renováveis e não renováveis contendo carbono e hidrogénio. Contendo um átomo de carbono, o metanol é o álcool mais simples. É um líquido incolor, sem sabor e é comumente conhecido como “álcool de madeira”

Gás em suspensão pode ser monetizado produzindo metanol químico (ou de grau combustível) e transportando-o para o mercado. Desde os anos 80, houve uma mudança significativa na forma como o mercado do metanol tem funcionado. Os produtores remotos de metanol começaram a ganhar quota de mercado em locais de produção há muito estabelecidos perto dos clientes. A economia do gás tem sido a força motriz por trás dessas mudanças. Com o aumento da demanda de gás, os produtores de metanol na América do Norte e na Europa têm sido espremidos. Como o metanol pode ser transportado facilmente, a produção de metanol se deslocou para locais remotos onde o gás é mais barato.

Uso de metanol

Metanol é um bloco químico utilizado para produzir formaldeído, ácido acético e uma variedade de outros intermediários químicos. A figura 1 mostra a gama de produtos derivados do metanol. Uma quantidade significativa de metanol é usada para fazer o éter metil terciário butílico, um aditivo usado em gasolina de queima mais limpa. O metanol é um dos vários combustíveis que poderiam substituir a gasolina ou o combustível diesel em carros de passageiros, caminhões leves e caminhões e ônibus pesados. Devido ao seu excelente desempenho e características de segurança contra incêndios, o metanol é o único combustível utilizado em carros de corrida do tipo Indianapolis. O metanol é também amplamente considerado um candidato líder como o combustível de escolha para aplicações de células combustíveis veiculares.

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  Fig. 1-Indirecto rotas GTL para monetização de gás.

História

Metanol foi produzido pela primeira vez por destilação destrutiva da madeira. Com o crescimento da demanda, processos sintéticos foram desenvolvidos para produzir metanol economicamente. Baden Aniline and Soda Factory/Badische Anilin- und Soda-Fabrik (BASF), que realizou a maior parte do trabalho pioneiro na química dos syngas, recebeu a primeira patente sobre a produção de metanol em 1913. A primeira fábrica de metanol sintético em escala comercial foi iniciada em 1923 na fábrica da BASF em Leuna. O processo de fabricação do metanol era baseado em um catalisador de zinco/crómio que convertia óxidos de carbono e hidrogénio em metanol a pressões de 300 bar e temperaturas superiores a 300°C. A alta pressão não só impôs limitações ao tamanho máximo do equipamento, como também resultou em um alto consumo de energia por tonelada de produto. No início dos anos 70 foi comercializada a síntese de metanol a baixa pressão desenvolvida pela Imperial Chemical Industries (ICI), que se baseava num catalisador de cobre operando a pressões e temperaturas mais baixas (< 100 bar) e a temperaturas (200 a 300°C). O processo foi chamado de processo de metanol de baixa pressão da ICI.

Processo de metanol

Produção de metanol normalmente requer três etapas:

• Preparação de singas
• Síntese de metanol
• Purificação/destilação de metanol

Preparação de singas

Preparação de singas é muito semelhante ao processo Fisher-Tropsch (FT) gás para líquidos (GTL), mas uma grande diferença é a escala na qual a singas é produzida. O syngas para a síntese de metanol pode ser preparado tanto com oxidação parcial (POX) quanto com reforma a vapor da matéria-prima do gás natural. Para uma matéria-prima de gás natural com pouca impureza de hidrocarbonetos pesados e enxofre, uma planta baseada na reforma a vapor é considerada mais rentável, com melhor confiabilidade e maior eficiência energética. As unidades baseadas em POX são geralmente mais adequadas para a geração de gás de síntese a partir de matérias-primas de hidrocarbonetos pesados (por exemplo, óleo combustível). Uma unidade baseada em POX para alimentação de gás natural requer uma planta de separação de ar maior e normalmente produz syngas substoichiométricos, que requer processamento adicional para a síntese de metanol.

Gás natural pode ser reformado a vapor com qualquer um dos seguintes esquemas:

• Formação cubular com forno reformador queimado
• Formação combinada com forno reformador queimado seguido de reforma autotérmica a oxigênio (ATR)
• Formação de troca de calor sem forno reformador tubular, mas com ATR

Síntese de metanol

Todas as usinas comerciais de metanol utilizam atualmente a tecnologia de síntese em fase gasosa. A pressão do laço de síntese, o tipo de reator utilizado e o método de recuperação de calor residual diferenciam amplamente os esquemas de síntese de metanol em fase gasosa. Todos os processos modernos de metanol de grande capacidade utilizam malhas de síntese de baixa pressão com catalisadores à base de cobre. Reatores do tipo quench-type, intercooled, ou isotérmicos são usados para minimizar o tamanho do reator e maximizar a recuperação do calor residual do processo.

Purificação/destilação do metanol

Crude methanol, recebido de um reator de síntese gás-fase que usa syngas com um número estequiométrico de 2 ou superior, terá água em excesso (25 a 35%). Além de remover os componentes mais leves em uma coluna de topo, essa água e outros pesados são removidos em uma coluna de refino. O serviço de calor do reboque é normalmente obtido através do resfriamento do syngas na parte frontal da planta. Um esquema de destilação de duas ou três colunas é tipicamente utilizado.

Os esquemas de destilação do metanol utilizados por diferentes licenciadores são semelhantes. O esquema de destilação em duas colunas oferece baixos gastos de capital, e o esquema de destilação em três colunas oferece características de baixo consumo de energia. O esquema que se integra melhor com a seção de preparação e síntese do syngas é normalmente selecionado. Vários fornecedores de tecnologia licenciam a tecnologia de processo para o metanol:

• Synetix
• Lurgi
• Haldor Topsoe
• Mitsubishi Chemicals
• KBR

Critérios de filtragem

Até alguns anos atrás, o tamanho de uma usina de metanol de um trem de grande escala era considerado de 2000 a 2500 toneladas métricas por dia. Entretanto, as economias de escala e as condições de mercado estão impulsionando a tendência de construção de usinas de maior porte com capacidades superiores a 3.000 mil toneladas por dia. Duas usinas com capacidade de 5.000 toneladas métricas por dia estão atualmente em construção, e várias grandes usinas de metanol estão em discussão. O consumo típico de gás para uma usina de metanol em escala mundial varia de 28 a 31 milhões de Btu por tonelada métrica de produto com base no LHV da ração; portanto, uma usina de metanol de 5000 toneladas métricas por dia utilizará aproximadamente 157 MMscf/D de gás. Para uma vida útil do projeto de 20 anos, é necessário um campo de gás de pelo menos 1,15 Tcf para suportar uma usina deste tamanho.

A economia do metanol depende muito do custo de produção e do preço de venda do metanol. O mercado do metanol é volátil e competitivo, com grandes oscilações no preço. Os principais componentes do custo de produção do metanol são o preço do gás e o custo de investimento da fábrica. Diversas fontes de literatura apresentam os custos de investimento para usinas de metanol com base na reforma do vapor. Os custos de investimento para usinas de metanol de grande escala baseadas em tecnologias avançadas de geração de gás de síntese devem ser menores. Um produtor em um local remoto também deve considerar os custos de transporte do produto metanol para o mercado.

Procura de metanol

Fassificação do éter butílico terciário (MTBE) nos Estados Unidos terá um efeito sobre a demanda mundial de metanol; no entanto, espera-se que a extinção gradual seja lenta e prolongada. O mercado do metanol está actualmente saturado com uma capacidade disponível adequada. Espera-se que novas usinas de grande capacidade estejam em operação em 2004-2005.

O mercado de metanol está saturado; entretanto, espera-se que novas usinas sejam construídas. No futuro, novas produções de baixo custo irão deslocar os produtores de alto custo existentes, a menos que sejam estabelecidas novas aplicações para o metanol. Além dos mercados tradicionais, o metanol tem potencial para ser utilizado em diversas aplicações: geração de energia por células de combustível, como combustível de transporte diretamente ou por células de combustível, e como matéria-prima para a produção de olefinas. Estas novas aplicações, se estabelecidas, poderiam levar a um aumento da demanda por plantas de metanol.

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Veja também

Opções de utilização de gás

Gás para líquidos (GTL)

Gás para energia

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Gás encalhado de mononização

Gás encalhado

Gás encalhado de transporte como hidratos

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