Contribuição ao desenvolvimento de reatores irradiados por micro-ondas para craqueamento térmico de hidrocarbonetos

Abstract

Este trabalho desenvolveu um reator contínuo para o craqueamento térmico de hidrocarbonetos utilizando radiação de micro-ondas como fonte de energia. A fração de hidrocarbonetos escolhida para os testes possui uma faixa de destilação entre 154 e 181°C, correspondente ao decano. Basicamente o reator é um tubo de quartzo, um material transparente às micro-ondas, disposto no centro de uma câmara de alumínio paralelepipédica, isolada termicamente com um isolante térmico sílico-aluminoso também transparente às micro-ondas. Na extremidade desta câmara há uma parede móvel e na outra um gerador de micro-ondas de 2,45 GHz e 3 kW de potência. No interior do reator há um susceptor de micro-ondas que é uma peça de cerâmica com alta perda dielétrica que absorve muito bem as micro-ondas e consegue atingir altas temperaturas causando um intenso aquecimento. Verificou-se pela equação de Gibbs que é possível craquear o decano em temperaturas a partir de 300°C na pressão ambiente. O carbeto de silício atingiu a temperatura de craqueamento em apenas alguns minutos de exposição à irradiação de micro-ondas. Otimizou-se a ação do susceptor quando se ajustou uma região de máximo campo elétrico com a parede móvel, aumentando desta forma o máximo rendimento de energia absorvida pelo susceptor. A temperatura atingida pelo carbeto de silício por sua vez é função da potência de micro-ondas aplicada. O produto craqueado foi condensado e caracterizado pelo cálculo da massa molecular média e pelos resultados de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa. As análises indicaram que a fração craqueada é mais leve que a amostra inicial, mostrando uma redução do ponto médio de ebulição das frações craqueadas comparadas com o ponto médio inicial. Conclui-se que o reator contínuo desenvolvido no trabalho, por meio de ação sinérgica do carbeto de silício e das micro-ondas, promoveu o craqueamento térmico do decano. Os testes conduziram a um resultado qualitativo devido à perda dos compostos leves que não condensaram.