BRPI0605000B1 - Device and system for processing high temperature and pressure loads in the presence of microwaves - Google Patents

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Elizabeth Marques Moreira
Mauri José Baldini Cardoso
Sumair Gouveia De Araújo
Jiro Takahashi
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Petroleo Brasileiro Sa
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DISPOSITIVO E SISTEMA PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS A ALTAS TEMPERATURA E PRESSÃO EM PRESENÇA DEDEVICE AND SYSTEM FOR HIGH-TEMPERATURE LOAD PROCESSING AND PRESSURE IN THE PRESENCE OF

MICROONDASMICROWAVE

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um dispositivo para processar cargas e/ou misturas de hidrocarbonetos, o qual opera sob elevados valores de temperatura e pressão, inclusive de hidrogênio, e em regime de batelada. Mais especificamente dito dispositivo para processar ou hidroprocessar cargas e/ou misturas de hidrocarbonetos é provido de uma fonte de emissão de radiação eletromagnética na faixa das microondas. Adicionalmente, a presente invenção refere-se a um sistema de processamento de cargas e/ou misturas de hidrocarbonetos utilizando dito dispositivo. Dito sistema tem a possibilidade de operar na presença de um catalisador ou não, o qual, juntamente com a carga, é submetido à irradiação das ditas microondas. Dito sistema opera em alta temperatura e pressão, inclusive de hidrogênio, juntamente com irradiação de microondas.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for processing hydrocarbon fillers and / or mixtures, which operates under high temperature and pressure, including hydrogen, and in batch mode. More specifically said device for processing or hydroprocessing hydrocarbon charges and / or mixtures is provided with a source of emission of electromagnetic radiation in the microwave range. Additionally, the present invention relates to a charge processing and / or hydrocarbon mixing system using said device. Said system has the possibility to operate in the presence of a catalyst or not, which, along with the load, is subjected to the irradiation of said microwaves. Said system operates at high temperature and pressure, including hydrogen, along with microwave irradiation.

TÉCNICAS RELACIONADAS O aquecimento por meio da radiação eletromagnética na faixa das microondas não é somente um procedimento bem estabelecido para uso doméstico, mas também é amplamente usado industrialmente para o processamento de diversos materiais.RELATED TECHNIQUES Heating by electromagnetic radiation in the microwave range is not only a well-established procedure for domestic use, but is also widely used industrially for the processing of various materials.

Os dispositivos que permitem esse tipo de aquecimento têm sido projetados para serem empregados em: reticulação e dereticulação de borrachas; tratamento de materiais descartados após o consumo; secagem de alimentos, de materiais poliméricos, de madeiras e produtos industrializados (moldes cerâmicos - indústria automotiva); produção de artefatos cerâmicos e refratários; aceleração do processo de cura do concreto; sínteses químicas; polimerização de plásticos; esterilização de materiais; soldagem de plásticos; reciclagem e recuperação de materiais; destruição de rejeitos poliméricos, fraturamento ou moagem de rochas, etc. A técnica de aquecimento por meio da incidência de radiação na faixa das microondas em um material absorvedor oferece a vantagem de otimizar os efeitos térmicos nestes tipos de materiais em virtude do seu aquecimento rápido, direto e localizado nas espécies absorvedoras.The devices that allow this type of heating have been designed to be used in: crosslinking and rubber crosslinking; treatment of discarded materials after consumption; drying of food, polymeric materials, wood and processed products (ceramic molds - automotive industry); production of ceramic and refractory artifacts; acceleration of the concrete curing process; chemical syntheses; polymerization of plastics; sterilization of materials; welding of plastics; recycling and recovery of materials; destruction of polymeric waste, fracturing or grinding of rocks, etc. The technique of heating through the incidence of microwave radiation in an absorbing material offers the advantage of optimizing the thermal effects on these types of materials by virtue of their rapid, direct and localized heating in the absorbing species.

Do mesmo modo, o efeito da dita radiação sobre o material absorvedor cessa ao se remover a fonte de radiação de microondas. Outras vantagens relacionadas ao uso de radiação eletromagnética na faixa das microondas para o aquecimento podem ser destacadas como: economia de energia em relação ao aquecimento convencionai em determinados processos onde se deseja aquecimento pontuai e seletivo em materiais que possuem diferentes coeficientes de absorção das microondas; menor tempo de processamento; interações específicas entre as microondas, os reagentes e sítios ativos absorvedores de microondas; aquecimento rápido, seletivo e mais uniforme com efeitos de parede minimizados.Likewise, the effect of said radiation on the absorbing material ceases upon removal of the microwave radiation source. Other advantages related to the use of electromagnetic radiation in the microwave range for heating can be highlighted as: energy savings over conventional heating in certain processes where punctual and selective heating is desired in materials having different microwave absorption coefficients; shorter processing time; specific interactions between microwaves, microwave absorbing reagents and active sites; Fast, selective and more even heating with minimized wall effects.

Atualmente, as microondas industriais podem ser geradas por uma variedade de dispositivos, como por exemplo, “magnetrons”, “power grid tubes”, “klystrons”, “klystrodes”, “crossed-field amplifier”, “travelllng wave tubes” (TWT) e “gyrotrons”.Currently, industrial microwaves can be generated by a variety of devices such as magnetrons, power grid tubes, klystrons, klystrodes, crossed-field amplifier, travelllng wave tubes (TWT). ) and "gyrotrons".

As radiações eletromagnéticas na faixa das microondas podem ser conduzidas entre a fonte emissora e a carga ou mistura a ser irradiada através de guias de ondas eletromagnéticas. Ditos guias podem se estender por vários metros fazer traçados sinuosos com baixa atenuação das microondas. Além disso, o dispositivo gerador de microondas pode ser remoto da sua fonte de alimentação. O núcleo de um dispositivo provido de uma fonte de emissão de energia eletromagnética na faixa das microondas como, por exemplo, um reator de microondas é uma válvula específica capaz de gerar este tipo de radiação eletromagnética. Dito emissor de radiação eletromagnética consiste, por exemplo, de um dispositivo sob vácuo, o qual converte a energia elétrica de baixa freqüência em um campo eletromagnético que oscila em uma alta freqüência (microondas).Electromagnetic radiation in the microwave range may be conducted between the emitting source and the charge or mixture to be radiated through electromagnetic waveguides. These guides can extend for several meters making meandering traces with low microwave attenuation. In addition, the microwave generator device may be remote from its power source. The core of a device provided with a source of electromagnetic energy emission in the microwave range such as a microwave reactor is a specific valve capable of generating this type of electromagnetic radiation. Said emitter of electromagnetic radiation consists, for example, of a device under vacuum, which converts the low frequency electrical energy into an electromagnetic field that oscillates in a high frequency (microwave).

No caso de um dispositivo do tipo magnetron, uma diferença de potencial constante é aplicada entre os pólos: ânodo, que é um cilindro circular oco, com cavidades características em sua periferia, e cátodo. Os elétrons são acelerados do cátodo para o ânodo, mas a presença de um forte campo magnético entre os dois pólos (produzido por um eletroímã) faz com que os elétrons descrevam uma trajetória curva e sigam um caminho em espiral, produzindo uma radiofreqüência (RF). Uma antena conduz a radiação eletromagnética presente nas cavidades ao redor do ânodo para o exterior do magnetron. As ondas produzidas são guiadas por um guia de onda até a cavidade na qual está contido o material a ser processado. As paredes metálicas do interior do dispositivo absorvem pouca energia, sendo a maior parte da energia refletida até que seja absorvida pelo material irradiado.In the case of a magnetron device, a constant potential difference is applied between the poles: anode, which is a hollow circular cylinder with characteristic cavities in its periphery, and cathode. Electrons are accelerated from cathode to anode, but the presence of a strong magnetic field between the two poles (produced by an electromagnet) causes the electrons to describe a curved path and follow a spiral path, producing a radiofrequency (RF). . An antenna conducts electromagnetic radiation present in the cavities around the anode to the outside of the magnetron. The produced waves are guided by a waveguide to the cavity in which the material to be processed is contained. The metal walls inside the device absorb little energy, most of the energy being reflected until absorbed by the irradiated material.

Um dos aspectos mais importantes relacionados com o dispositivo objeto da presente invenção é o aquecimento seletivo de materiais, uma vez que a interação com as microondas varia com as propriedades do material. Esse aspecto é de particular relevância na utilização de materiais com atividade catalítica, visto que é desejado combinar esta característica com o aquecimento preferencial, promovido pelas microondas. A ação das microondas sobre o meio reacional pode ocorrer pela sua interação com os dipolos de moléculas polares de líquidos e gases reagentes bem como por sua interação com materiais sólidos, ou mesmo especificamente com seus sítios ativos, acrescentados ao meio reacional.One of the most important aspects related to the device object of the present invention is the selective heating of materials, since interaction with microwaves varies with the properties of the material. This aspect is of particular relevance in the use of materials with catalytic activity, since it is desired to combine this feature with the preferential microwave heating. The action of microwaves on the reaction medium may occur by their interaction with polar molecule dipoles of reactant liquids and gases as well as by their interaction with solid materials, or even specifically with their active sites, added to the reaction medium.

Os materiais condutores de eletricidade (metais, por exemplo) refletem quase totalmente as microondas, apresentando aquecimento principalmente por perdas ôhmicas, sendo superficial e tão menos intenso quanto maior sua condutividade. Por outro lado, os materiais isotantes, também denominados dielétricos, podem ser transparentes ou opacos às microondas de acordo com seu fator de perda dielétrica, também denominado parte imaginária da permissividade elétrica, daqui por diante i referido apenas como fator de perda, grandeza esta que é função da freqüência da radiação eletromagnética e da temperatura do material.The conductive materials of electricity (metals, for example) almost completely reflect the microwaves, heating mainly by ohmic losses, being superficial and less intense the higher their conductivity. On the other hand, isotant materials, also called dielectrics, may be transparent or opaque to microwaves according to their dielectric loss factor, also referred to as the imaginary part of electrical permittivity, hereinafter referred to only as loss factor. It is a function of the frequency of electromagnetic radiation and the temperature of the material.

Dielétricos com baixo fator de perda são transparentes às microondas e pouco susceptíveis a aquecimento pelas mesmas, ao passo que aqueles com alto fator de perda convertem a energia eletromagnética i em energia térmica, aquecendo-se com a absorção e concomitante atenuação das microondas conforme estas se propagam em seu interior. Este processo é denominado aquecimento dielétrico, e, diferentemente do aquecimento por condução ou convecção (usados em processos convencionais com combustão ou resistências elétricas como fontes de i calor), pode atuar diferentemente sobre as cargas, reagentes e catalisadores mesmo estando estes em contato direto entre si e misturados homogeneamente. A descrição do processo de aquecimento por microondas envolve diversos conceitos físico-químicos, como: temperatura, capacidade calorífica, ligação química, estrutura molecular, i momento de dipolo, polarização induzida, constante dielétrica ou permissividade relativa, permissividade complexa (real e imaginária), condutividade, efeito Joule, perdas ôhmicas, etc. O aquecimento dielétrico por microondas é uma maneira conveniente e eficaz de realizar reações químicas em meios mais i apropriados (geralmente polares). A necessidade crescente de se processar petróleos cada vez mais pesados, contendo altos teores de contaminantes, elevada viscosidade, acidez naftênica, e capazes de formar emulsões óleo-água de difícil separação, representa um grande desafio para o parque de refino i nacional. Várias abordagens buscando facilitar o processamento desse tipo de petróleo e obter produtos derivados de maior valor agregado têm sido sugeridas. A irradiação de materiais por energia eletromagnética na faixa das microondas é utilizada em várias aplicações industriais como forma > alternativa de aquecimento de sistemas específicos. Artigos e patentes reivindicam o uso, com sucesso, de tecnologias de microondas para acelerar processos químicos que demandam aquecimento, e algumas outras aplicações no processamento de petróleos. No entanto, não existem sistemas adequados para processamento assistido por i microondas, de cargas em elevadas temperaturas e altas pressões de hidrogênio.Low loss factor dielectrics are microwave-transparent and unlikely to heat up, while those with high loss factor convert electromagnetic energy i to thermal energy, heating with microwave absorption and concomitant attenuation as they occur. propagate within. This process is called dielectric heating, and unlike conduction or convection heating (used in conventional combustion or electrical resistances as heat sources), it can act differently on charges, reagents and catalysts even though they are in direct contact with each other. themselves and mixed homogeneously. The description of the microwave heating process involves several physicochemical concepts such as temperature, heat capacity, chemical bonding, molecular structure, dipole moment, induced polarization, dielectric constant or relative permittivity, complex permittivity (real and imaginary), conductivity, joule effect, ohmic losses, etc. Microwave dielectric heating is a convenient and effective way to perform chemical reactions in more appropriate (usually polar) media. The growing need to process increasingly heavy oils, containing high contaminant levels, high viscosity, naphthenic acidity, and capable of forming difficult-to-separate oil-water emulsions, is a major challenge for the national refinery park. Several approaches aimed at facilitating the processing of this type of oil and obtaining products with higher added value have been suggested. Radiation of materials by electromagnetic energy in the microwave range is used in various industrial applications as an alternative way of heating specific systems. Articles and patents claim the successful use of microwave technologies to accelerate heat-demanding chemical processes and some other applications in oil processing. However, there are no suitable systems for microwave assisted processing of high temperature loads and high hydrogen pressures.

No presente relatório, entende-se por carga: óleo cru, misturas de hidrocarbonetos, frações provenientes do processamento de petróleo, óleos de origem vegetal, produtos orgânicos como álcoois e ésteres, : produtos inorgânicos como catalisadores, e misturas destes produtos, entre outros. A técnica de processamento assistido por irradiação de energia eletromagnética na faixa das microondas (doravante denominada simplesmente microondas) que vem sendo estudada baseia-se na i capacidade de se provocar uma interação ou um aquecimento rápido nos materiais de acordo com as suas características dielétricas, permitindo iniciar reações químicas devido à aceleração de sua cinétíca, e, conseqüentemente, modificando as propriedades desses materiais irradiados em tempos reduzidos. > A maior parte dos avanços tecnológicos na área de engenharia de refino de petróleo começou em 1913 com a introdução da técnica de craqueamento térmico e a seguir com o advento da técnica do craqueamento catalítico em 1936. A introdução de sistemas catalíticos permitiu a obtenção de reações mais rápidas e seletivas, enquanto que os processos de hidrogenação possibilitaram a remoção de agentes contaminantes e a adequação das frações de petróleo às especificações exigidas pelos processos industriais.In this report, cargo is defined as: crude oil, hydrocarbon mixtures, petroleum processing fractions, vegetable oils, organic products such as alcohols and esters, inorganic products as catalysts, and mixtures of these products, among others. The microwave-assisted radiation-assisted processing technique in the microwave range (hereinafter simply referred to as microwave) has been studied based on the ability to cause interaction or rapid heating of materials according to their dielectric characteristics, allowing initiating chemical reactions due to the acceleration of their kinetics, and consequently modifying the properties of these irradiated materials in short times. > Most technological advances in the field of petroleum refining engineering began in 1913 with the introduction of the thermal cracking technique and then with the advent of the catalytic cracking technique in 1936. The introduction of catalytic systems has allowed for reactions to be obtained. faster and more selective, while the hydrogenation processes allowed the removal of contaminants and the adaptation of petroleum fractions to the specifications required by industrial processes.

Paralelamente, avanços na área de engenharia de exploração de petróleo (óleo bruto) e gás natural, perfuração e tecnologias de transporte 5 permitiram o crescimento na demanda por petróleo e produtos baseados em petróleo. Este fato permitiu um aumento na produção mundial de petróleo bruto de 150 milhões de barris por ano em 1900, para aproximadamente 22 bilhões de barris por ano em 2000. Os impactos na economia mundial e o significado político internacional relacionado ao Cl petróleo tiveram impactos enormes no panorama social do século XX.At the same time, advancements in the field of oil exploration (crude oil) and natural gas engineering, drilling and transportation technologies 5 have allowed growth in demand for oil and petroleum based products. This allowed an increase in world crude oil production from 150 million barrels per year in 1900 to approximately 22 billion barrels per year in 2000. The impacts on the world economy and the international political significance related to Cl oil had huge impacts on the world. social panorama of the twentieth century.

Ao mesmo tempo, tem crescido a pressão sobre as indústrias químicas, tanto pela sociedade civil, como pelas autoridades governamentais, no sentido de aprimorar o desenvolvimento de processos, que sejam cada vez menos prejudiciais ao meio ambiente. Dentro deste 5 cenário industriai, um dos principais problemas que devem ser destacados é o grande volume de agentes contaminantes como, por exemplo, os efluentes tóxicos produzidos por vários processos químicos.At the same time, there has been increasing pressure on the chemical industries by both civil society and government officials to improve the development of processes that are less and less environmentally harmful. Within this industrial scenario, one of the main problems that should be highlighted is the large volume of contaminants such as toxic effluents produced by various chemical processes.

Tem-se procurado minimizar a emissão de agentes contaminantes por meio de diversos medidas, tais como o uso de reagentes alternativos ) apropriados, processos que apresentem maiores conversões e seletividade aos produtos desejados, a utilização de catalisadores específicos, bem como a reciclagem de reagentes e catalisadores empregados nesses processos.Efforts have been made to minimize the emission of contaminants by various measures, such as the use of appropriate alternative reagents, processes that exhibit greater conversions and selectivity to desired products, the use of specific catalysts, and the recycling of reagents and reagents. catalysts employed in these processes.

Neste intuito, catalisadores sólidos têm sido desenvolvidos com o 5 propósito da remoção dos ditos agentes contaminantes dispersos em efluentes, bem como na aceleração e seletividade de reações químicas, com o objetivo de reduzir a formação de subprodutos indesejáveis e melhorar a eficiência do processo reacional.For this purpose, solid catalysts have been developed for the purpose of removing said contaminant dispersing agents in effluents, as well as in the acceleration and selectivity of chemical reactions, in order to reduce the formation of undesirable byproducts and improve the efficiency of the reaction process.

Reações com petróleos pesados têm sido conduzidas em condições ) brandas usando-se catalisadores sólidos ácidos e básicos juntamente com a irradiação por microondas, ou com a utilização de fluidos supercríticos, com o objetivo de desenvolver processos na ausência de solventes orgânicos. O princípio destas reações é a irradiação dos reagentes por microondas, em conjunto com catalisadores sólidos, conforme apresentado por BANDGAR, B.P.; UPPALLA, L.S.; KURULE, D.S. ”Solvent-free one-pot rapid synthesls of 3 carboxycoumaríns using focused microwaves”. Green Chem. 1, p.243,1999e PIPUS, G.; PLAZL, I.; KOLOINI, T. “Esterification of Benzolc Acld wlth 2-Ethylhexanol In a Microwave Stirred-Tank Reactor”, Ind. Eng. Chem. Res., 41(5), p.1129 -1134,2002. A utilização da água em condições extremas como, por exemplo, a temperaturas acima de 200°C, forma um fluido supercrítico o qual permite a solubilização de moléculas apoiares e de compostos orgânicos. Esta solubilização permite a realização das reações orgânicas, na ausência total de solventes orgânicos indesejáveis ao meio ambiente. A energia de microondas é preferencialmente absorvida pelos sítios ativos dos catalisadores, mas não pela carga de hidrocarbonetos como por exemplo o petróleo pesado, ou pelo recipiente do reservatório. A aplicação desta tecnologia permite o aquecimento indireto dos hidrocarbonetos da carga, como por exemplo petróleo, frações e derivados, através de aquecimentos pontuais pela presença dos catalisadores, que transmitem a energia (calor) por condução (CUNDY, C. “Microwave Technlques In the Synthesis and Modlficatlon of Zeolite Catalysts. A Review Collect”, Czech. Chem. Commun. 63: p.1699-1723,1998).Heavy oil reactions have been conducted under mild conditions using acidic and basic solid catalysts in conjunction with microwave irradiation or the use of supercritical fluids to develop processes in the absence of organic solvents. The principle of these reactions is microwave irradiation of the reagents together with solid catalysts as presented by BANDGAR, B.P .; UPPALLA, L.S .; KURULE, D.S. "Solvent-free one-pot rapid synthesys of 3 carboxycoumarins using focused microwaves". Green Chem. 1, p.243,1999e PIPUS, G .; PLAZL, I .; KOLOINI, T. "Esterification of Benzolc Acld wth 2-Ethylhexanol In a Microwave Stirred-Tank Reactor", Ind. Eng. Chem. Res. 41 (5), p.1129-1134,2002. The use of water in extreme conditions, such as at temperatures above 200 ° C, forms a supercritical fluid which allows the solubilization of support molecules and organic compounds. This solubilization allows the organic reactions to be carried out in the total absence of environmentally undesirable organic solvents. Microwave energy is preferably absorbed by the catalyst active sites, but not by the hydrocarbon charge such as heavy oil, or the reservoir container. The application of this technology allows indirect heating of the hydrocarbons of the cargo, such as petroleum, fractions and derivatives, by occasional heating by the presence of catalysts, which transmit the energy (heat) by conduction (CUNDY, C. “Microwave Technlques In the Synthesis and Modifficlon of Zeolite Catalysts. A Review Collect ", Czech. Chem. Commun. 63: p.1699-1723,1998).

As reações orgânicas com catálise heterogênea têm sido muito aplicadas no contexto industrial. Estas reações são realizadas com sucesso, porque os catalisadores suportados em compostos porosos apresentam uma ótima dispersão dos sítios reativos, aumentando a seletividade e a eficiência das reações tradicionais.Organic reactions with heterogeneous catalysis have been widely applied in the industrial context. These reactions are successful because the catalysts supported on porous compounds have an optimal dispersion of reactive sites, increasing the selectivity and efficiency of traditional reactions.

Os experimentos iniciais com técnica de aceleração de reação por microondas foram realizados com solventes de altos coeficientes dielétricos, tais como dimetilsulfóxido e dimetilformamida, causando um superaquecimento durante as reações. Porém, a aplicação desta técnica se destacou recentemente com os estudos de reações sobre suportes sólidos, em condições livres de solventes. (VARMA, R.S. “Solvent-free accelerated organic syntheses using microwaves”, Pure Appl. Chem., Vol. 73(1), p. 193-198,2001).Initial experiments with microwave reaction acceleration technique were performed with solvents of high dielectric coefficients such as dimethyl sulfoxide and dimethylformamide, causing overheating during the reactions. However, the application of this technique has recently stood out with reaction studies on solid supports under solvent free conditions. (VARMA, R.S. "Solvent-free accelerated organic syntheses using microwaves", Pure Appl. Chem., Vol. 73 (1), p. 193-198,2001).

Nas reações sobre suporte sólido em condições livres de solvente, os compostos orgânicos adsorvidos nas superfícies de óxidos inorgânicos, tais como alumina, sílica gel, argilas ou suportes modificados, absorvem esta radiação, enquanto que os suportes sólidos não a absorvem. A temperatura na estrutura inorgânica durante a reação é relativamente baixa, porém, durante o processo, as temperaturas junto aos reagentes na superfície do suporte são extremamente altas. As reações assistidas pela irradiação com microondas, na ausência de quaisquer solventes, também proporcionam a oportunidade de se trabalhar com frascos abertos, em função da carga processada, evitando riscos de altas pressões (VARMA, R.S. “Solvent-free accelerated organic syntheses using microwaves”, Pure Appl. Chem., Vol. 73(1), p. 193-198, 2001). A aplicação da metodologia, e a associação dos dispositivos de emissão de energia eletromagnética para o processamento de misturas de hidrocarbonetos, são usualmente apresentadas na literatura especializada, conforme mostrado a seguir: EBERHARD e colaboradores (“Mlcrowave-enhanced Hydrogenations at Médium Pressure Using a Newly Construct Reactor”- Tetrahedron Letters, 46, p. 1247-1249, 2005) ensinam sobre a construção de um reator de hidrogenação assistida por microondas, o qual permite que a operação seja realizada em um valor de pressão de até 2500 kPa (25 bar), a partir da modificação de um forno de microondas modelo comercial. COUTINHO e colaboradores (“Avaliação da Aplicação da Tecnologia de Microondas no Aquecimento de Diferentes Emulsões Água-Óleo” - apresentado no 3o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás, Salvador/Ba, Brasil, outubro de 2005) mostram o processamento de emulsões petróleo cru-água em um reator de microondas de modelo comercial adaptado para operar com pressões até 3500 kPa (35 bar)”. PIPUS e colaboradores (“Esterification of Benzoic Acid with 2-Ethylhexanol In a Microwave Stirred-Tank Reactor”, Ind. Eng. Chem. Res., 41(5), p.1129 -1134, 2002) estudaram reações catalíticas de esterificação de ácido benzóico. Para tal desenvolveram um sistema de aplicação de microondas, as quais eram geradas por uma válvula Magnetron de 2,45 GHz que provia cerca de 460 W de potência, acoplada a um guia de ondas e finalmente a um tanque de reação agitado, no qual as microondas penetravam através de uma janela lateral confeccionada com um polímero específico. O volume do vaso de reação era de 500mL e as condições máximas de temperatura e de pressão testadas foram de 256 °C e de 1200 kPa (12 bar), respectivamente.In reactions on solid support under solvent free conditions, organic compounds adsorbed on the surfaces of inorganic oxides such as alumina, silica gel, clays or modified supports absorb this radiation, while solid supports do not absorb it. The temperature in the inorganic structure during the reaction is relatively low, but during the process, the temperatures near the reagents on the support surface are extremely high. Microwave irradiation-assisted reactions, in the absence of any solvents, also provide the opportunity to work with open flasks as a function of the processed load, avoiding risks of high pressures (VARMA, RS “Solvent-free accelerated organic syntheses using microwaves”). , Pure Appl. Chem., Vol. 73 (1), pp. 193-198, 2001). The application of the methodology and the association of electromagnetic energy emission devices for the processing of hydrocarbon mixtures are usually presented in the specialized literature, as shown below: EBERHARD et al. (“Microwave-enhanced Hydrogenations at Medium Pressure Using a Newly”) Construct Reactor ”- Tetrahedron Letters, 46, pp. 1247-1249, 2005) teach about the construction of a microwave assisted hydrogenation reactor which allows the operation to be performed at a pressure value of up to 2500 kPa (25 bar ), by modifying a commercial model microwave oven. COUTINHO et al. (“Evaluation of the Application of Microwave Technology in Heating Different Water-Oil Emulsions” - presented at the 3rd Brazilian Oil and Gas R&D Congress, Salvador / Ba, Brazil, October 2005) show the processing of petroleum emulsions raw water in a commercial model microwave reactor adapted to operate at pressures up to 3500 kPa (35 bar) ”. PIPUS and collaborators (“Esterification of Benzoic Acid with 2-Ethylhexanol in a Microwave Stirred-Tank Reactor”, Ind. Eng. Chem. Res., 41 (5), p.1129 -1134, 2002) studied catalytic esterification reactions of benzoic acid. To this end they developed a microwave application system, which were generated by a 2.45 GHz Magnetron valve that provided about 460 W of power coupled to a waveguide and finally to a stirred reaction tank in which the microwaves penetrated through a side window made of a specific polymer. The reaction vessel volume was 500mL and the maximum temperature and pressure conditions tested were 256 ° C and 1200 kPa (12 bar), respectively.

Estudos referentes à deshidrogenação foram feitos por KIM e colaboradores (“Dieletric catalysts for Microwave- Induced Dehydrogenation os Ethane into ethylene” Paper 467, 9* Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress). Nestes estudos os autores tratam um processo de deshidrogenação do etano em um reator de quartzo, no qual se utilizava um sistema de microondas que compreende um gerador, um guia de ondas e dispositivos de medição de potência ajustáveis, de modo a manterem a potência na faixa de variação de 0,25 a 2,5 kW.Studies on dehydrogenation have been done by KIM and colleagues (“Dielectric catalysts for Microwave- Induced Dehydrogenation or Ethane into ethylene” Paper 467, 9 * Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress). In these studies the authors treat an ethane dehydrogenation process in a quartz reactor using a microwave system comprising a generator, a waveguide and adjustable power metering devices to maintain power in the range. ranging from 0.25 to 2.5 kW.

Encontra-se descrito no documento de patente US 2005133498, um método e um instrumento a ele associado para a realização de reações químicas em regime contínuo assistidas por microondas, com monitoração de pressão e resfriamento simultâneo. No entanto, o equipamento descrito não pode ser empregado em reações de hidrogenação em condições severas de temperatura e pressão.It is described in US Patent Document 2005133498, a method and associated instrument for performing microwave-assisted continuous chemical reactions with pressure monitoring and simultaneous cooling. However, the equipment described cannot be employed in hydrogenation reactions under severe temperature and pressure conditions.

No documento de patente US 2004069776, descreve-se um dispositivo para aquecimento de uma amostra, como por exemplo, uma mistura química. Mais especificamente trata-se de um dispositivo de aquecimento por microondas compreendendo um gerador de microondas, um guia de onda para guiar as microondas geradas e um defietor. No dito dispositivo as condições de ressonância e o fator de acoplamento da radiação a partir do guia de onda para a cavidade ressonante são facilmente ajustáveis por meio da rotação do defietor. As condições de ressonância e o fator de acoplamento podem ser ajustados em resposta às propriedades dielétricas da amostra para otimizar a quantidade da potência absorvida e desse modo obter o controle o processo de aquecimento da amostra. O dispositivo proposto, porém, não opera sob condições severas de temperatura e pressão.US 2004069776 describes a device for heating a sample, such as a chemical mixture. More specifically it is a microwave heating device comprising a microwave generator, a waveguide to guide the generated microwaves and a deflector. In said device the resonance conditions and the coupling factor of radiation from the waveguide to the resonant cavity are easily adjustable by rotating the deflector. Resonance conditions and coupling factor can be adjusted in response to the dielectric properties of the sample to optimize the amount of power absorbed and thereby control the heating process of the sample. The proposed device, however, does not operate under severe temperature and pressure conditions.

No documento de patente JP 2002113350, é proposto um vaso para reações químicas que opera sob elevados valores de temperatura e pressão. Dito vaso é provido de um dispositivo que serve como uma fonte de microondas para promover o início da reação química. O vaso de reação possui cavidades no guia de onda ou uma linha coaxial instalada numa primeira janela, a qual serve como divisória entre o vaso de reação e o guia de onda. Os materiais que podem ser aquecidos neste vaso de reação são absorvedores de microondas e/ou absorvedores de onda catalíticos. O vaso para reações químicas proposto no documento JP 2002113350 é igualmente provido de sistemas adicionais de fluidos de alta temperatura e alta pressão em um estado supercrítico e/ou sistema de reação eletrônico, sistema de reação fotoquímica, sistema de reação usando ondas ultrassônicas, e um sistema de reação usando um método externo de aquecimento. Dito documento JP 2002113350 mostra um sistema complexo para processamento de cargas em condições críticas, de modo a utilizar diversos sistemas adicionais para manter a estabilidade do sistema. O documento de patente EP 0501285 descreve um dispositivo para iniciar e/ou promover reações químicas e/ou físicas sob pressão em amostras pela ação das microondas, tendo as inserções do recipiente que recebem as amostras ao menos parcialmente permeáveis às microondas, e que possuem um arranjo especial, de maneira a conectar-se por meio de ao menos um orifício acoplando a um gerador das microondas impermeável às mesmas. Para permitir a elevada pressão das reações e um modo econômico, propõe-se de acordo com a invenção que o arranjo do dispositivo compreenda um ou mais vasos de pressão de material resistente a elevados valores de pressão, cujos orifícios do acoplamento são selados de modo que sejam permeáveis às microondas e também resistentes à aita pressão.In patent document JP 2002113350, a chemical reaction vessel operating at high temperature and pressure values is proposed. Said vessel is provided with a device that serves as a microwave source to promote the onset of the chemical reaction. The reaction vessel has cavities in the waveguide or a coaxial line installed in a first window which serves as a partition between the reaction vessel and the waveguide. Materials that can be heated in this reaction vessel are microwave absorbers and / or catalytic wave absorbers. The chemical reaction vessel proposed in JP 2002113350 is also provided with additional high temperature and high pressure fluid systems in a supercritical state and / or electronic reaction system, photochemical reaction system, reaction system using ultrasonic waves, and a reaction system using an external heating method. Said document JP 2002113350 shows a complex system for processing loads under critical conditions, so as to utilize various additional systems to maintain system stability. EP 0501285 describes a device for initiating and / or promoting chemical and / or physical reactions under pressure in microwaveable samples, having vessel inserts receiving at least partially microwave permeable samples having a special arrangement so as to be connected by means of at least one hole coupling to a microwave generator impermeable thereto. In order to enable high reaction pressure and an economical mode, it is proposed according to the invention that the arrangement of the device comprises one or more pressure vessels of material resistant to high pressure whose coupling holes are sealed such that microwave permeable and also resistant to high pressure.

Encontra-se descrito no documento de patente US 6120741 um dispositivo para realizar reações químicas em grande escala. Dito dispositivo compreende um gerador de microondas e um vaso para aplicação das microondas, o qual contém um reator de alta capacidade e uma cobertura. Dito vaso tem a forma de um cilindro e possui uma entrada para as microondas na parede inferior do vaso, posicionada na direção de seu eixo longitudinal X, e uma extremidade superior aberta, por meio da qual o gerador fornece as microondas em módulo único ao longo do eixo “X" do vaso. O tamanho do vaso é ideal para combinar com o comprimento de onda na modalidade ressonante das microondas ao longo do eixo X. A cobertura deve selar a abertura superior do vaso. Dita cobertura tem uma canalização a qual conecta o interior do vaso ao ambiente externo de modo que vaso esteja sob a pressão atmosférica.A device for carrying out large-scale chemical reactions is described in US 6120741. Said device comprises a microwave generator and a microwave application vessel which contains a high capacity reactor and a cover. Said vessel is shaped like a cylinder and has a microwave inlet in the lower wall of the vessel, positioned towards its longitudinal axis X, and an open upper end, whereby the generator supplies the single-module microwaves along “V” axis of the vessel. The vessel size is ideal to match the resonant microwave wavelength along the X axis. The cover must seal the top opening of the vessel. This cover has a conduit which connects the interior of the vessel to the external environment so that vessel is under atmospheric pressure.

Apesar de a literatura estar amplamente provida de tecnologias referentes ao processamento de cargas de hidrocarbonetos por meio microondas, nenhum modelo comercial de reator, empregando radiação na faixa das microondas destinado ao uso em laboratório e também ao uso industrial, é apropriado para operar simultaneamente a elevados valores de temperatura e pressão e em presença de hidrogênio.Although the literature is largely provided with technologies for microwave hydrocarbon charge processing, no commercial reactor model employing microwave radiation intended for laboratory and industrial use is suitable for simultaneous operation at high levels. temperature and pressure values and in the presence of hydrogen.

No intuito de solucionar os problemas mencionados, a presente invenção apresenta um dispositivo desenvolvido para processar hídrocarbonetos, em particular correntes de hidrocarbonetos pesados de petróleo, o qual é provido de uma fonte de emissão de energia eletromagnética na faixa das microondas. Dito dispositivo compreende um vaso reaciona) especialmente projetado para a utilização de microondas e capaz de operar sob condições severas de temperatura e pressão, e, também, na presença de hidrogênio. Dependendo das aplicações, inclusive da necessidade de economizar energia, o referido dispositivo pode combinar o uso de fontes convencionais de energia com o uso de microondas, de forma separada ou simultaneamente.In order to solve the aforementioned problems, the present invention features a device designed to process hydrocarbons, in particular petroleum heavy hydrocarbon streams, which is provided with a source of electromagnetic energy emission in the microwave range. Said device comprises a reaction vessel specially designed for microwave use and capable of operating under severe temperature and pressure conditions, and also in the presence of hydrogen. Depending on applications, including the need to save energy, said device may combine the use of conventional sources of energy with the use of microwaves separately or simultaneously.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um dispositivo para processar cargas, preferencialmente cargas de hidrocarbonetos, o qual compreende basicamente três módulos. Um primeiro módulo compreendendo uma fonte de alimentação elétrica e uma fonte de emissão de energia eletromagnética na faixa das microondas; um segundo módulo, o qual compreende um vaso reacional; e ainda, um terceiro módulo, que compreende um guia de onda instrumentado e seus acessórios.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a device for processing fillers, preferably hydrocarbon fillers, which basically comprises three modules. A first module comprising an electrical power supply and an electromagnetic energy emission source in the microwave range; a second module which comprises a reaction vessel; and further, a third module comprising an instrumented waveguide and its accessories.

Com o objetivo de facilitar a compreensão da presente invenção, no presente relatório entende-se por “guia de onda instrumentado”, um sistema de acoplamento, o qual permite que a radiação de energia eletromagnética na faixa das microondas seja conduzida de forma orientada a um vaso reacional, ou seja, interliga a fonte de microondas com o vaso reacional. O guia de onda instrumentado consiste em uma porção longitudinal, o qual compreende basicamente um módulo isolador, guias de ondas de seções retangulares e circulares, um conjunto de interfaces, o qual é provido de sensores de onda e pelo menos uma janela transparente às microondas. O guia de ondas instrumentado é conectado ao vaso reacional através de uma janela específica, transparente às microondas, mas capaz de suportar as altas temperatura e pressão, até de hidrogênio, presentes no interior do vaso reacional. O dispositivo da presente invenção foi elaborado para operar sob elevados valores de temperatura e pressão, em regime de batelada, com ou sem recirculação de gás, em especial o hidrogênio, com ou sem adição de materiais absorvedores de microondas, além do fato de não estar limitado a operar somente por meio do uso da incidência de radiação eletromagnética, ou seja, dito dispositivo é capaz de operar com o uso de outras fontes de energia.For the purpose of facilitating the understanding of the present invention, in this report "instrumented waveguide" means a coupling system which allows the radiation of electromagnetic energy in the microwave range to be conducted in a orientated manner. reaction vessel, i.e. interconnects the microwave source with the reaction vessel. The instrumented waveguide consists of a longitudinal portion which basically comprises an isolating module, rectangular and circular section waveguides, an interface set which is provided with wave sensors and at least one microwave transparent window. The instrumented waveguide is connected to the reaction vessel through a specific microwave-transparent window, but capable of withstanding the high temperatures and even hydrogen pressure present within the reaction vessel. The device of the present invention is designed to operate at high temperature and pressure values in batch mode, with or without gas recirculation, especially hydrogen, with or without the addition of microwave absorbing materials, in addition to the fact that it is not limited to operating only through the use of the incidence of electromagnetic radiation, ie, this device is capable of operating using other sources of energy.

Reações exotérmicas e endotérmicas heterofásicas são também promovidas por meio do uso do dito dispositivo. Dito dispositivo ainda promove o tratamento de cargas e/ou misturas de hidrocarbonetos pesados, de forma a hidrogenar, hidrocraquear e hidrotratar os hidrocarbonetos, como por exemplo, frações pesadas de petróleo. O dispositivo da presente invenção possui características únicas, as quais o permite operar sob uma temperatura de até aproximadamente 500°C e a um valor de pressão de até aproximadamente 20MPa (200 bar / 2900 psi). Mais especificamente, o material a ser tratado é preferencialmente submetido à incidência de radiações eletromagnéticas na faixa das microondas em uma freqüência preferencial de 2,45 GMz e sob uma potência máxima de 3 kW. A fonte de microondas pode ser escolhida em função do processo e do volume da carga a ser tratada. A escolha de diferentes freqüências da radiação de microondas, em função do processo e da carga, permite maximizar sua interação com os sítios ativos e sua profundidade de penetração no meio reacional. A escolha da potência da fonte de microondas, contínua ou de pico, também é função do processo e do volume do vaso do reator. A potência total de microondas pode ser obtida utilizando-se uma única fonte de microondas de alta potência ou um conjunto de fontes de microondas de menor potência, todas elas acopladas ao vaso do reator por meio de guias de ondas instrumentados.Heterophasic exothermic and endothermic reactions are also promoted through the use of said device. Said device further promotes the treatment of fillers and / or mixtures of heavy hydrocarbons in order to hydrogenate, hydrocrack and hydrotreate hydrocarbons such as heavy petroleum fractions. The device of the present invention has unique features which allow it to operate at a temperature of up to approximately 500 ° C and a pressure value of up to approximately 20MPa (200 bar / 2900 psi). More specifically, the material to be treated is preferably subjected to the incidence of electromagnetic radiation in the microwave range at a preferred frequency of 2.45 GMz and under a maximum power of 3 kW. The microwave source can be chosen depending on the process and the volume of the load to be treated. The choice of different microwave radiation frequencies, depending on the process and load, allows to maximize their interaction with the active sites and their penetration depth in the reaction medium. The choice of continuous or peak microwave source power is also a function of the process and reactor vessel volume. Total microwave power can be obtained using a single high power microwave source or a set of lower power microwave sources, all of which are coupled to the reactor vessel through instrumented waveguides.

Adicionalmente, a presente invenção refere-se ainda, a um sistema de processamento de cargas, o qual compreende o dispositivo da presente invenção, para processar cargas em geral, associado a uma unidade eletrônica para controle automático do sistema e com interface para supervisão por operador.Additionally, the present invention further relates to a load processing system comprising the device of the present invention for processing loads in general associated with an electronic unit for automatic system control and with interface for operator supervision. .

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 mostra uma representação esquemática de uma vista frontal do sistema para processar cargas e/ou misturas de hidrocarbonetos objeto da presente invenção. A Figura 2 mostra uma representação esquemática de uma vista frontal do dispositivo para processar cargas e/ou misturas de hidrocarbonetos. A Figura 3 mostra uma representação esquemática da janela transparente às microondas utilizada no sistema da invenção.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a schematic representation of a front view of the system for processing hydrocarbon fillers and / or mixtures object of the present invention. Figure 2 shows a schematic representation of a front view of the device for processing hydrocarbon fillers and / or mixtures. Figure 3 shows a schematic representation of the microwave transparent window used in the system of the invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um dispositivo a um sistema utilizado para processar, reagir, sintetizar e tratar cargas, preferencialmente misturas de hidrocarbonetos, na presença ou não de um catalisador, por meio da exposição das ditas cargas à incidência de radiação de microondas, sob condições severas de temperatura e pressão, em regime de batelada, com ou sem recirculação de gás, podendo ser utilizado inclusive hidrogênio. Dito dispositivo é associado a uma unidade de controle e supervisão eletrônica que permite ao usuário uma forma mais clara e fácil de visualização e controle do processo e que monitora variáveis críticas à integridade do sistema, podendo acionar medidas de segurança caso necessário.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for a system used to process, react, synthesize and treat fillers, preferably hydrocarbon mixtures, in the presence or absence of a catalyst, by exposing said charges to radiation incidence. microwaves under severe temperature and pressure conditions, in batch mode, with or without gas recirculation, including hydrogen. This device is associated with an electronic control and supervision unit that allows the user a clearer and easier process visualization and control and that monitors critical variables to the system integrity and can trigger safety measures if necessary.

No dispositivo objeto deste invento, o uso de energia eletromagnética na faixa das microondas, oferece aos sistemas reacionais uma forma alternativa de excitação e aquecimento seletivo da carga e/ou mistura, possibilitando um aumento na cinética das reações e efetividade das reações. O dispositivo da presente invenção garante ainda uma boa transferência de energia para os materiais processados de modo a permitir que os processos a serem realizados seqüencialmente possuam uma maior eficiência, um maior rendimento, uma melhor atividade e seletividade, reduzindo a viscosidade do óleo tratado, bem como gerando produtos com menor grau de agressividade ao meio ambiente e com maior valor agregado. Além disso, fornece informações que permitem entender os mecanismos físico-químicos envolvidos no processo de aquecimento por microondas e comparar os resultados obtidos com os aqueles resultados obtidos por meio do aquecimento convencional. O aquecimento dielétrico por microondas é uma maneira conveniente e eficaz de realizar reações químicas em meios mais apropriados (geralmente polares). O dispositivo para processamento de cargas, objeto da presente invenção, é formado basicamente por três módulos. Um primeiro módulo compreendendo uma fonte de alimentação de carga e uma fonte de emissão de energia eletromagnética; um segundo módulo, o qual compreende um vaso reacional; e ainda, um terceiro módulo, que compreende um guia de onda instrumentado e seus acessórios.In the device object of this invention, the use of electromagnetic energy in the microwave range offers reaction systems an alternative form of excitation and selective heating of charge and / or mixture, enabling an increase in reaction kinetics and reaction effectiveness. The device of the present invention further ensures good energy transfer to the processed materials in order to allow the processes to be performed sequentially to have higher efficiency, higher yield, better activity and selectivity, reducing the viscosity of the treated oil as well. as generating products with less aggressiveness to the environment and with higher added value. Furthermore, it provides information that allows us to understand the physicochemical mechanisms involved in the microwave heating process and to compare the results obtained with those obtained through conventional heating. Microwave dielectric heating is a convenient and effective way to perform chemical reactions in more appropriate (usually polar) media. The load processing device, object of the present invention, consists basically of three modules. A first module comprising a charge power supply and an electromagnetic energy emission source; a second module which comprises a reaction vessel; and further, a third module comprising an instrumented waveguide and its accessories.

Dito guia de onda instrumentado é um sistema de acoplamento, o qual permite que a radiação de energia eletromagnética na faixa das microondas seja conduzida de forma orientada ao vaso reacional. A fonte de emissão de energia está acoplada ao guia de onda instrumentado, que conduz de forma orientada a radiação de microondas ao vaso reacional. Dito guia de onda instrumentado, no presente exempfo, consiste em uma porção longitudinal, a qual compreende basicamente um módulo isolador, guias de ondas de seções retangulares e circulares, um conjunto de interfaces, o qual é provido de sensores de onda e pelo menos uma janela transparente às microondas. O dispositivo para processamento de cargas da presente invenção não é limitado a operar somente com o uso de energia eletromagnética, dito dispositivo permite que os processos, como por exemplo, o processo de tratamento de cargas de hidrocarbonetos ocorra também com o uso das fontes de energia convencionais, como descrito na literatura, ou ainda, com o uso simultâneo de ambas as fontes de energia.Said instrumented waveguide is a coupling system which allows radiation of electromagnetic energy in the microwave range to be conducted in a oriented manner to the reaction vessel. The source of energy emission is coupled to the instrumented waveguide, which orientates microwave radiation to the reaction vessel. Said instrumented waveguide, in the present example, consists of a longitudinal portion, which basically comprises an isolating module, rectangular and circular section waveguides, an interface set, which is provided with wave sensors and at least one Microwave transparent window. The charge processing device of the present invention is not limited to operating solely with the use of electromagnetic energy, said device allows processes such as the hydrocarbon charge handling process to take place also with the use of energy sources. conventional, as described in the literature, or with the simultaneous use of both energy sources.

No vaso reacional se faz incidir a irradiação de microondas sobre o material a ser processado na presença ou não de um catalisador, de modo a proporcionar um aquecimento seletivo, o qual varia conforme as propriedades dielétricas do material a ser processado. Na concretização preferida da invenção a carga processada é uma corrente de hidrocarbonetos pesados.Microwave irradiation is applied to the reaction vessel on the material to be processed in the presence or absence of a catalyst to provide selective heating which varies according to the dielectric properties of the material to be processed. In the preferred embodiment of the invention the processed charge is a heavy hydrocarbon stream.

Os volumes aplicados ao dispositivo objeto da presente invenção durante os processos solicitados, assim como os valores de potência de energia aplicados ao dispositivo para processamento de cargas podem ser escalonados de maneira a adequar as condições operacionais ao tipo de demanda a ser processada. O dispositivo da presente invenção possui uma característica única, a qual o permite operar em condições elevadas de temperatura e pressão. A pressão aplicada ao dito dispositivo pode variar desde valores no entorno da pressão atmosférica até 20 MPa (200 bar/2900 psi). Entretanto, no exemplo apresentado mais adiante, deve ser aplicado ao dispositivo um valor de pressão na faixa de aproximadamente 13,8 a cerca de 17,2 MPa (138 a 172 bar/2000-2500 psi), sendo ainda mais preferencial um valor aproximado de 17,2 MPa.The volumes applied to the device object of the present invention during the requested processes, as well as the energy power values applied to the load processing device may be scaled to suit the operating conditions to the type of demand to be processed. The device of the present invention has a unique feature which enables it to operate under elevated temperature and pressure conditions. The pressure applied to said device may range from values around atmospheric pressure to 20 MPa (200 bar / 2900 psi). However, in the example below, a pressure value in the range of approximately 13.8 to about 17.2 MPa (138 to 172 bar / 2000-2500 psi) should be applied to the device, with an approximate value even more preferred. of 17.2 MPa.

Em relação à temperatura, o dispositivo da invenção opera preferencialmente a 400°C, embora esse valor de temperatura possa variar da temperatura ambiente a 500°C.With respect to temperature, the device of the invention preferably operates at 400 ° C, although this temperature value may vary from room temperature to 500 ° C.

Na extremidade superior externa do vaso reacional do dispositivo objeto da invenção, ou seja, no topo do vaso reacional, fica localizada a instrumentação operacional e de segurança, a saber, válvulas de operação rápida, como por exemplo, válvulas reguladoras de pressão, válvulas de alívio de pressão, válvulas de alimentação e coleta de carga e produtos, discos de segurança, e sensores de pressão e de temperatura. O dispositivo para processar hidrocarbonetos possui um revestimento externo para isolamento térmico e para contenção em eventuais casos de vazamento. Para as finalidades da invenção, o termo “vazamento” refere-se tanto ao vazamento da carga quanto ao vazamento da radiação das microondas.At the outer upper end of the reaction vessel of the device object of the invention, ie at the top of the reaction vessel, are operating and safety instrumentation, namely quick-acting valves, such as pressure regulating valves, pressure relief valves. pressure relief, supply and cargo collection valves and products, safety discs, and pressure and temperature sensors. The hydrocarbon processing device has an external coating for thermal insulation and containment in case of leakage. For purposes of the invention, the term "leakage" refers to both charge leakage and microwave radiation leakage.

Devido às condições operacionais, o sistema de vedação bem como o revestimento externo do dito dispositivo precisa ser seguro, desta forma pode-se utilizar “grafoit", solda e prensagem metal-cerâmica, e metais especiais como o aço inoxidável 304, aço inoxidável 316, e “kovar"’. A emissão da radiação das microondas sobre a carga é realizada de forma contínua ou em pequenos intervalos de emissão (pulsos). No exemplo apresentado adiante, preferencialmente a radiação das microondas deve ser realizada de forma contínua com uma potência preferencial de 2 kW, entretanto a dita potência pode variar na faixa de 2 a 3 kW. No caso de emissão de energia por pulsos, a potência máxima, neste exemplo, é preferencialmente próxima de 8 kW. O guia de onda instrumentado do dispositivo da presente invenção consiste em uma porção longitudinal, o qual compreende pelo menos uma janela transparente às microondas, acoplada ao vaso reacional; dita janela permite a incidência da energia eletromagnética de microondas diretamente sobre a carga, com o mínimo de perdas possíveis. Na forma preferida da presente invenção o vaso reacional do dispositivo para processamento de carga é provido somente de uma janela.Due to the operating conditions, the sealing system as well as the outer casing of said device needs to be secure, so it can be used grafoit, welding and pressing metal-ceramic, and special metals like 304 stainless steel, 316 stainless steel , and "kovar" '. The microwave radiation emission on the charge is performed continuously or in small emission intervals (pulses). In the example below, microwave radiation should preferably be carried out continuously with a preferred power of 2 kW, however said power may vary in the range of 2 to 3 kW. In the case of pulse energy emission, the maximum power in this example is preferably close to 8 kW. The instrumented waveguide of the device of the present invention consists of a longitudinal portion which comprises at least one microwave transparent window coupled to the reaction vessel; This window allows the incidence of microwave electromagnetic energy directly on the load, with the least possible losses. In the preferred form of the present invention the reaction vessel of the charge processing device is provided with only one window.

Para processar volumes maiores de carga o vaso reacional pode contar com múltiplos sistemas de fontes de microondas, cada um deles acoplados à sua janela no vaso reacional através de um guia de ondas instrumentado.To process larger volumes of charge the reaction vessel may rely on multiple microwave source systems, each coupled to its reaction vessel window via an instrumented waveguide.

Visando minimizar as perdas quando da incidência da radiação, o grau de incidência da radiação sobre a carga pode ser simulado e calculado por meio do uso de um programa de computador (software) comercial específico. A janela transparente pode ser projetada em diversos tipos de materiais como, por exemplo, safira, quartzo, vidro, cerâmica, etc. Esses materiais apresentam perdas dielétricas muito pequenas na freqüência das microondas e suportam altos valores de temperatura e pressão. As medidas da espessura da dita janela são adequadas para que suportem as variações de temperatura e pressão que estão sendo empregadas durante o processo.In order to minimize the losses on radiation incidence, the degree of radiation incidence on the load can be simulated and calculated using a specific commercial computer program. The transparent window can be designed in various types of materials such as sapphire, quartz, glass, ceramics, etc. These materials have very small dielectric losses in the microwave frequency and withstand high temperature and pressure values. The thickness measurements of said window are suitable to withstand the variations in temperature and pressure that are being employed during the process.

Uma outra característica desta invenção é a escolha feita dos componentes na montagem, de modo que haja o mínimo de perturbação do campo eletromagnético, evitando ao máximo as perdas de potência dentro do sistema. Para tanto, são feitos orifícios (devidamente selados contra vazamentos de hidrogênio e microondas) para medidas de temperatura, para injeção e coleta de carga (material), projetados especialmente para que não haja interferência no meio reacional.Another feature of this invention is the choice made of the components in the assembly, so that there is minimal disturbance of the electromagnetic field, while avoiding power losses within the system. For this purpose, holes (properly sealed against hydrogen and microwave leaks) are drilled for temperature measurements, for injection and load collection (material), specially designed so that there is no interference in the reaction medium.

No dispositivo objeto da invenção a cavidade de microondas e o próprio dispositivo foram projetados para garantir uma boa transferência de energia para os materiais (cargas e catalisadores), possibilitando melhorar o rendimento e a qualidade da carga processada, entender os mecanismos físico-químicos envolvidos neste processo e comparar os resultados obtidos com aqueles do aquecimento convencional. O sistema de processamento de cargas da presente invenção compreende basicamente o dispositivo objeto da invenção e uma unidade eletrônica para controle e supervisão, o qual possui meios para retorno da informação por intermédio de sensores de onda e transdutores, os quais estão localizados na porção longitudinal do dispositivo, e diretamente conectados à unidade de controle eletrônico. A unidade de controle e supervisão eletrônica permite que a informação seja codificada por controladores lógicos programáveis (CLP) e por um sistema supervisório, o qual gerencia o funcionamento do sistema de processamento de cargas, e permite sua interação com o operador.In the device object of the invention the microwave cavity and the device itself were designed to ensure a good energy transfer to the materials (loads and catalysts), allowing to improve the yield and the quality of the processed charge, to understand the physicochemical mechanisms involved in this. process and compare the results obtained with those of conventional heating. The load processing system of the present invention basically comprises the device object of the invention and an electronic control and supervision unit which has means for feedback of information via wave sensors and transducers which are located in the longitudinal portion of the device. device, and directly connected to the electronic control unit. The electronic control and supervision unit allows the information to be encoded by programmable logic controllers (PLCs) and a supervisory system, which manages the operation of the load processing system, and allows its interaction with the operator.

Para que o dispositivo e o sistema de processamento de cargas, objeto da presente invenção seja mais bem compreendido, será detalhado a seguir, assim como cada um dos elementos que os compõem, com base nas Figuras que acompanham este relatório.In order to better understand the load handling device and system object of the present invention, it will be detailed below, as well as each of its component elements, based on the accompanying Figures.

Conforme mostrado na Figura 1, o sistema de processamento de cargas compreende um dispositivo (A) para processamento da carga, e uma unidade eletrônica (B) para controle automático do sistema e com interface para supervisão por operador. A Figura 2 mostra especificamente o dispositivo (A) para processar cargas, preferencialmente de hidrocarbonetos, tendo sido especialmente desenvolvido para este sistema, o qual é formado por três partes distintas: um primeiro módulo compreendendo uma fonte de alimentação de carga (1) e uma fonte de emissão de energia (2) eletromagnética; um segundo módulo, o qual compreende um vaso reacional (3); e ainda, um terceiro módulo, que compreende um guia de onda instrumentado (5) e seus acessórios.As shown in Figure 1, the load processing system comprises a load processing device (A), and an electronic unit (B) for automatic system control and interface for operator supervision. Figure 2 shows specifically the device (A) for processing charges, preferably hydrocarbons, having been specially developed for this system, which is formed by three distinct parts: a first module comprising a charge power supply (1) and a (2) electromagnetic energy emission source; a second module which comprises a reaction vessel (3); and further, a third module comprising an instrumented waveguide (5) and its accessories.

No primeiro módulo, a fonte de alimentação de carga (1) está direta mente conectada à fonte de emissão de energia (2) de radiação das microondas por meio de cabos (4) que suportam altas tensões. A fonte de emissão de energia (2) esta acoplada ao guia de onda instrumentado (5), o qual conduz de forma orientada a radiação das microondas ao vaso > reacional (3). A fonte de emissão de energia (2) de radiação das microondas utilizada na presente invenção é uma válvula termoiônica, como por exemplo, uma válvula magnetron, a qual é responsável pela geração da radiação eletromagnética na frequência de microondas, i O valor típico da freqüência eletromagnética utilizada na presente invenção, porém não limitante, é de 2,45 GHz. Este valor de freqüência eletromagnética tem mostrado uma grande influência na cinética de reações de diversas sínteses e reações orgânicas. Entretanto, outros valores de freqüências podem ser utilizados explorando a absorção e i profundidade de penetração de uma dada freqüência de microondas aplicada a uma carga e catalisador específicos, maximizando a interação entre as microondas e os sítios ativos do catalisador. Uma forma de aferir a capacidade de absorção da radiação eletromagnética na faixa das microondas por um material é verificar as suas propriedades dielétricas. i Desta forma, para determinar a freqüência eletromagnética a ser aplicada durante o processo de tratamento, deve-se verificar o fator de perda dielétrica (loss factor ou loss tangent) do material a ser processado, pois dito fator fornece uma boa indicação da distância que a radiação eletromagnética é capaz de penetrar em um determinado material e > quanto que este material pode dissipar desta energia para o meio sob a forma de calor ou outras interações. O guia de onda instrumentado (5) consiste em uma porção longitudinal, a qual aloca os demais acessórios do terceiro módulo do dispositivo (A) objeto da invenção e opera sob a pressão atmosférica. A i porção longitudinal é provida de um módulo isolador (6), o qual protege a fonte de emissão de energia (2) de possíveis ondas refletidas, de modo a evitar os efeitos danosos que podem ser provocados pela energia refletida. Dito módulo isolador (6) compreende um circulador de três portas e uma carga fictícia, os quais não estão mostrados nas Figuras. A porção longitudinal é ainda provida de um gula de onda de seção retangular (7), um segmento de transição (8) de seção retangular para circular e um segmento de seção circular de acoplamento (9) à janela (11) do vaso reacional (3). Dita configuração, entretanto, não é limitante do invento. Na porção longitudinal do guia de onda podem-se acoplar segmentos curvos que alteram a sua inclinação permitindo outros arranjos físicos dos componentes.In the first module, the load power supply (1) is directly connected to the microwave radiation power source (2) by means of cables (4) that support high voltages. The energy source (2) is coupled to the instrumented waveguide (5), which orientates the microwave radiation to the reaction vessel (3). The microwave radiation energy emission source (2) used in the present invention is a thermionic valve, such as a magnetron valve, which is responsible for generating electromagnetic radiation at the microwave frequency. The electromagnetic frequency used in the present invention, but not limiting, is 2.45 GHz. This electromagnetic frequency value has shown a great influence on the reaction kinetics of various syntheses and organic reactions. However, other frequency values can be used by exploring the absorption and penetration depth of a given microwave frequency applied to a specific load and catalyst, maximizing the interaction between microwaves and catalyst active sites. One way to measure the absorption capacity of electromagnetic radiation in the microwave range by a material is to check its dielectric properties. Thus, to determine the electromagnetic frequency to be applied during the treatment process, the dielectric loss factor (loss factor or loss tangent) of the material to be processed should be verified, as this factor gives a good indication of the distance that Electromagnetic radiation is capable of penetrating a particular material and how much that material can dissipate from this energy to the medium in the form of heat or other interactions. The instrumented waveguide (5) consists of a longitudinal portion which allocates the other fittings of the third module of the device (A) object of the invention and operates under atmospheric pressure. The longitudinal portion is provided with an isolating module (6) which protects the source of energy emission (2) from possible reflected waves so as to avoid the harmful effects that may be caused by the reflected energy. Said isolating module (6) comprises a three-door circulator and a dummy load, which are not shown in the Figures. The longitudinal portion is further provided with a rectangular section wave glutton (7), a rectangular to circular transition segment (8) and a coupling circular section segment (9) to the reaction vessel window (11) ( 3). Said configuration, however, is not limiting of the invention. In the longitudinal portion of the waveguide can be attached curved segments that change their inclination allowing other physical arrangements of the components.

De modo a controlar a potência real de energia eletromagnética incidente sob a carga ou mistura de hidrocarbonetos, a porção longitudinal é provida de sensores de ondas (10) transmitidas e refletidas, acoplada a um segmento específico do guia de onda instrumentado com sensores apropriados. A potência real de energia eletromagnética é monitorada por wattímetros, os quais estão diretamente ligados aos sensores de onda (10).In order to control the actual power of electromagnetic energy incident under the hydrocarbon charge or mixture, the longitudinal portion is provided with transmitted and reflected wave sensors (10) coupled to a specific segment of the waveguide instrumented with appropriate sensors. The actual power of electromagnetic energy is monitored by wattmeters, which are directly connected to the wave sensors (10).

No guia de onda de seção retangular (7) existe um sistema de ajuste (não mostrado nas Figuras), o qual possibilita que a impedância do segmento de seção circular de acoplamento (9) acoplado ao reator seja casada com a impedância do segmento acoplado à fonte de microondas, a fim de se conseguir uma absorção máxima da energia eletromagnética na faixa das microondas transmitida para a carga.In the rectangular section waveguide (7) there is an adjustment system (not shown in the Figures) which enables the impedance of the coupling circular section segment (9) coupled to the reactor to be matched to the impedance of the segment coupled to the reactor. microwave source in order to achieve maximum absorption of electromagnetic energy in the microwave range transmitted to the charge.

Na extremidade inferior do vaso reacional (3) do dispositivo está localizada uma janela (11) transparente às microondas. A presente invenção ainda possibilita que o vaso reacional (3) seja provido de múltiplas janelas, distribuídas adequadamente por suas superfícies externas, e acopladas cada uma a uma fonte de microondas, que podem operar em diferentes freqüências, em faixas de operação pré- regulamentadas ou não, por guias de onda instrumentados, a fim de que se possa alcançar a potência total necessária adequada ao material que se deseja processar.At the lower end of the reaction vessel (3) of the device is a microwave transparent window (11). The present invention further enables the reaction vessel (3) to be provided with multiple windows, adequately distributed over their outer surfaces, and coupled to a microwave source, which may operate at different frequencies, in pre-regulated operating ranges or no, by instrumented waveguides, so that the necessary total power appropriate to the material to be processed can be achieved.

Devido ao fato do segmento de seção circular de acoplamento (9) estar acoplado à base do vaso reacional (3), dito segmento deve ser capaz de operar sob elevados valores de temperatura e pressão.Because the coupling circular section segment (9) is coupled to the base of the reaction vessel (3), this segment must be capable of operating under elevated temperature and pressure values.

Na extremidade superior externa do vaso reacional (3), fica localizada a instrumentação operacional e de segurança (12), relativa à parte ligada à temperatura e pressão, que garante a segurança do sistema de processamento de cargas. Dita instrumentação operacional e de segurança (12) compreende um sistema adicional de carga e coleta de material, conexões para termopares para monitoramento da temperatura e sensores de pressão, válvulas de segurança e alívio e, ainda uma entrada de gás.At the outer upper end of the reaction vessel (3) is located the safety and operational instrumentation (12) relative to the temperature and pressure portion which ensures the safety of the load handling system. Said operational and safety instrumentation (12) comprises an additional material loading and collection system, thermocouple connections for temperature monitoring and pressure sensors, safety and relief valves, and a gas inlet.

Uma outra característica do dispositivo (A) consiste no fato de que no interior do vaso reacional (3) existe um pequeno aparato bombeador ou agitador, da carga, por exemplo, de óleo (não mostrado nas Figuras). Dito aparato bombeador permite manter a carga em constante agitação de modo a garantir a sua completa homogeneidade. O aparato bombeador é confeccionado de um material transparente às microondas.Another feature of device (A) is that within the reaction vessel (3) there is a small pumping or stirring apparatus, for example of the oil charge (not shown in the Figures). This pumping apparatus allows to keep the load in constant agitation in order to guarantee its complete homogeneity. The pumping apparatus is made of a transparent microwave material.

Ao se operar em condições severas de temperatura e pressão, o sistema operacional deve estar protegido de falhas. De modo a garantir a estanqueidade e a vedação do sistema operacional caso ocorra uma falha, a janela (11), assim como o vaso reacional (3), o guia de onda instrumentado (5) e demais acessórios, são vedados por meio de gaxetas feitas de material especial, como por exemplo, “grafoil”.When operating in severe temperature and pressure conditions, the operating system must be protected from failure. In order to ensure tightness and sealing of the operating system in the event of a failure, the window (11) as well as the reaction vessel (3), instrumented waveguide (5) and other accessories are sealed by means of gaskets. made of special material such as “grafoil”.

Caso a janela (11) transparente seja fabricada em cerâmica, altemativamente ao uso das gaxetas para vedação, pode-se fabricar a janela (11) transparente com uma configuração especial, na qual seu segmento cônico seja fixado permanentemente, como por exemplo, por meio de soldas, a um flange de metal especial. O metal com que é feito o flange deve possuir o mesmo valor de dílataçâo que a cerâmica. A Figura 3 mostra esquematicamente uma possível configuração da janela (11) da presente invenção, Retornando à Figura 1, vimos que o sistema de processamento de cargas é provido do dispositivo (A) objeto da presente invenção e uma unidade de controle eletrônica (B), na qual controla-se o retorno da informação por meio dos sensores de onda (10), localizados na porção longitudinal do guia de onda instrumentado (5), os quais estão diretamente conectados â unidade de controle e supervisão eletrônica (B).If the transparent window (11) is made of ceramic, in addition to the use of sealing gaskets, the transparent window (11) can be manufactured with a special configuration in which its conical segment is permanently fixed, for example by means of welds, to a special metal flange. The metal with which the flange is made must have the same dilation value as ceramic. Figure 3 schematically shows a possible configuration of the window (11) of the present invention. Returning to Figure 1, we have seen that the load handling system is provided with the device (A) object of the present invention and an electronic control unit (B). , in which the feedback is controlled by means of the wave sensors (10) located on the longitudinal portion of the instrumented waveguide (5), which are directly connected to the electronic control and supervision unit (B).

Dita unidade de controle e supervisão eletrônica (B) compreende controlador lógico programável - CLP (13), o qual contêm os módulos de entradas e saídas analógicas e digitais de todos os sinais dos elementos de campo necessários para o controle do sistema de processamento. Dito CLP (13) digitaliza e processa, por meio de um programa de computador (software), o sinal da potência da radiação de microondas (transmitida e refletida) identificada pelos sensores de onda (10). A unidade de controle e supervisão eletrônica (B) compreende ainda uma unidade central de processamento (14), dotada de um monitor (15) para Interface com o operador, a qual possui módulos adicionais integrados de tratamento e armazenamento de sinais. A unidade de controle e supervisão eletrônica (B) proporciona uma interface gráfica para os dados processados e o acompanhamento do processo pelo operador de uma forma mais clara e de fácil visualização. Um módulo de aquisição (16) de dados da unidade de controle eletrônica (B) realiza a interface entre os elementos de campo e o controle do processo. O dispositivo (A) para processamento de cargas, desenvolvido para operar o presente sistema de processamento de cargas, permite realizar processos de hidrogenaçâo para a redução ou eliminação dos teores de enxofre (HDS), de nitrogênio (HDN), de oxigênio (HDO), de aromáticos (HDA), e de metais (HDM), bem como processos de hidrocraqueamento (HCC), assim como a realização de reações exotérmicas e endotérmicas heterofásicas de hidrocarbonetos pesados e suas frações. O presente invento possibilita ainda, a redução ou eliminação dos teores de enxofre e de nitrogênio, bem como a desaromatização e o craqueamento de moléculas pesadas presentes na carga de hidrocarbonetos.Said electronic control and supervision unit (B) comprises programmable logic controller - PLC (13), which contains the analog and digital input and output modules of all field element signals required for control of the processing system. Said PLC (13) digitizes and processes, through a computer program (software), the signal of the microwave radiation power (transmitted and reflected) identified by the wave sensors (10). The electronic control and supervision unit (B) further comprises a central processing unit (14), provided with an operator interface monitor (15), which has additional integrated signal handling and storage modules. The electronic control and supervision unit (B) provides a graphical interface to the processed data and the process monitoring by the operator in a clearer and easier view. An electronic control unit (B) data acquisition module (16) interfaces the field elements with process control. The charge processing device (A), developed to operate the present charge processing system, enables hydrogenation processes to be carried out to reduce or eliminate sulfur (HDS), nitrogen (HDN), oxygen (HDO) content. , aromatics (HDA), and metals (HDM), as well as hydrocracking processes (HCC), as well as the carrying out of exothermic and endothermic reactions of heavy hydrocarbons and their fractions. The present invention further enables the reduction or elimination of sulfur and nitrogen contents as well as the disaromatization and cracking of heavy molecules present in the hydrocarbon filler.

As reações aceleradas pela irradiação com microondas envolvem a absorção seletiva pelas moléculas polares, já que as moléculas apoiares são inertes à perda dielétrica nesta região de freqüência (300 MHz a 300 GHz). O processo utilizado na presente invenção baseia-se na ação da radiação das microondas sobre os sítios ativos do material adsorvente ou catalisador, incidentes sobre a carga. Na presente invenção podem ser utilizados diferentes tipos de materiais absorvedores de radiação das microondas, como por exemplo, materiais líquidos ou sólidos, em pó ou extrudados. O dispositivo permite o processamento com o uso de radiação de microondas de cargas de hidrocarbonetos com catalisadores suportados, zeolíticos ou outros leitos de catalisador.Reactions accelerated by microwave irradiation involve selective absorption by polar molecules, since the supporting molecules are inert to the dielectric loss in this frequency region (300 MHz to 300 GHz). The process used in the present invention is based on the action of microwave radiation on the active sites of the adsorbent material or catalyst incident on the charge. Different types of microwave radiation absorbing materials, such as liquid or solid, powdered or extruded materials may be used in the present invention. The device permits microwave radiation processing of hydrocarbon charges with supported catalysts, zeolitic or other catalyst beds.

Os materiais absorvedores de microondas compreendem rejeitos de finos de coque; catalisadores ou mistura de catalisadores descartados de unidades de craqueamento catalítico fluído, como por exemplo, os catalisadores zeolíticos; catalisadores ou mistura de catalisadores descartados de unidades de hidrotratamento, constituídos à base de metais de transição (Co-Mo, NI-Mo, etc.), suportados em óxidos refratários escolhidos dentre: alumina, sílica, titânio, zircônio e/ou misturas, entre outros, onde o material que suporta a fase ativa do material absorvedor pode ser, preferencialmente transparente ás microondas. A relação mássica de material absorvedor de microondas/mistura de hidrocarbonetos está compreendida em uma faixa de valores entre 0,05 e 1, preferencialmente em uma faixa de valores compreendida entre 0,1 e 0,5. Entretanto, ditos valores não são limitantes à presente invenção. 5 Uma outra modalidade da presente invenção consiste na possibilidade da utilização da radiação das microondas, aplicada em óleos ou em suas frações, em misturas multifásicas de óleos e absorvedores de radiação das microondas, como catalisadores, sob a forma de emulsões ou de lamas de óleo pesado e água. D A radiação das microondas penetra profundamente nas emulsões e lamas de óleo pesado/água, podem executar ações separadamente, que funcionam para romper as estruturas de óleo /água, água /óleo e água/ sólido, além de reduzir a acidez naftênica da carga de hidrocarbonetos. A radiação de microondas interage com a água muito mais fortemente do 5 que com o óleo.Microwave absorbent materials comprise coke fines tailings; catalysts or mixture of catalysts disposed of fluid catalytic cracking units, such as zeolitic catalysts; catalysts or mixture of discarded hydrotreating unit catalysts consisting of transition metals (Co-Mo, NI-Mo, etc.) supported on refractory oxides chosen from: alumina, silica, titanium, zirconium and / or mixtures, among others, where the material supporting the active phase of the absorbent material may preferably be transparent to microwaves. The mass ratio of microwave absorbing material / hydrocarbon mixture is in the range 0.05 to 1, preferably in the range 0.1 to 0.5. However, said values are not limiting to the present invention. Another embodiment of the present invention is the use of microwave radiation applied to oils or their fractions, multiphase oil mixtures and microwave radiation absorbers as catalysts in the form of emulsions or oil sludges. Heavy and water. Microwave radiation penetrates deep into heavy oil / water emulsions and sludge, can perform separate actions that work to break down oil / water, water / oil and water / solid structures, and reduce naphthenic acidity of the hydrocarbon filler. . Microwave radiation interacts with water much more strongly than with oil.

As emulsões de água em óleo pesado absorvem microondas. A energia é depositada, preferencialmente, na água. Este diferencial de aquecimento causa um gradiente de temperatura e uma redução subseqüente na estabilidade da tensão de superfície que estabiliza a 3 emulsão. Quanto maior for o diferencial de aquecimento, maior será o rompimento da emulsão.Heavy oil water emulsions absorb microwaves. The energy is preferably deposited in water. This heating differential causes a temperature gradient and a subsequent reduction in surface tension stability that stabilizes the emulsion. The larger the heating differential, the greater the breakdown of the emulsion.

Uma outra modalidade da presente invenção é a realização de uma modelagem da emissão de energia, por meio do uso de um programa de computador (software) comercial de simulação de campo eletromagnético. 5 Dita modelagem permite simular a distribuição de energia e o ângulo de incidência adequado através do guia de ondas de uma maneira eficaz para que se obtenha uma maior transferência e/ou uma otimização da energia incidente sob a carga.Another embodiment of the present invention is to perform an energy emission modeling by using a commercial electromagnetic field simulation computer program. Said modeling allows to simulate the energy distribution and the appropriate angle of incidence through the waveguide in an effective way to achieve greater transfer and / or optimization of the incident energy under load.

Para que a invenção possa ser mais bem compreendida, a seguir a 3 invenção será detalhada sob a forma de exemplos. Entretanto, os exemplos aqui descritos possuem caráter puramente ilustrativo, não se tomando formas limitativas da invenção. EXEMPL01: Confecção do dispositivo para processamento de cama A seleção dos materiais para confecção do dispositivo foi realizada de forma que houvesse o mínimo de perturbação do campo eletromagnético, evitando ao máximo as perdas de potência dentro do sistema. O primeiro módulo do dispositivo compreende uma fonte de alimentação e uma fonte de emissão de energia. A fonte de alimentação da fonte de emissão de energia apresenta baixo ruído e foi selecionada por fornecer grande estabilidade e confiabilidade para o processamento de cargas de hidrocarbonetos pesados, em sistema de batelada. Dita fonte é compatível com as necessidades exigidas para a alimentação da fonte de emissão de microondas. Para a realização destes experimentos foi utilizada uma válvula do tipo magnetron. O segundo módulo do dispositivo compreende o vaso reacional. Dito vaso reacional foi confeccionado em material metálico, preferencialmente em aço inoxidável 304, ou 316. O vaso reacional usado nos experimentos de laboratório possui dimensões aproximadas de 100 mm de diâmetro externo e altura de 150 mm, valores esses não limitantes da presente invenção, visto que esses valores podem ser facilmente dimensionados e adequados para uso em escala industrial. O terceiro módulo do dispositivo compreende um guia de onda instrumentado e seus acessórios, como anteriormente discutido. Dito guia de onda instrumentado também foi confeccionado em material metálico, como por exemplo, aço inoxidável. O guia de onda instrumentado atua devidamente acoplado à fonte de emissão de energia. O vaso reacional assim como o guia de onda instrumentado foi devidamente vedado contra vazamentos, utilizando-se matérias adequados disponíveis comercialmente, como grafoil e solda metal- cerâmica. A janela do guia de onda instrumentado foi confeccionada em cerâmica EXEMPLO 2: Condições operacionais do dispositivo. 5 O dispositivo operou em regime de batelada com temperatura de 450°C e pressão de hidrogênio de 150 bar.In order that the invention may be better understood, the invention will now be detailed in the form of examples. However, the examples described herein are purely illustrative and not limiting forms of the invention. EXEMPL01: Fabrication of the bed processing device The selection of materials for fabrication of the device was made in such a way that there was minimal disturbance of the electromagnetic field, avoiding the power losses within the system as much as possible. The first module of the device comprises a power supply and a power emission source. The power supply of the power supply has low noise and has been selected for providing great stability and reliability for the processing of heavy hydrocarbon batch loads. This source is compatible with the requirements required for the power supply of the microwave emission source. For these experiments a magnetron valve was used. The second module of the device comprises the reaction vessel. Said reaction vessel was made of metallic material, preferably stainless steel 304, or 316. The reaction vessel used in laboratory experiments has approximate dimensions of 100 mm in external diameter and height of 150 mm, which values are not limiting of the present invention, since These values can easily be scaled and suitable for use on an industrial scale. The third module of the device comprises an instrumented waveguide and its accessories as discussed above. Said instrumented waveguide was also made of metallic material, such as stainless steel. The instrumented waveguide acts properly coupled to the power source. The reaction vessel as well as the instrumented waveguide has been properly sealed against leakage using suitable commercially available materials such as grafoil and metal ceramic welding. The instrumented waveguide window was made of ceramic. EXAMPLE 2: Operating conditions of the device. 5 The device operated in batch mode at 450 ° C and 150 bar hydrogen pressure.

No vaso reacional se fez incidir a radiação de microondas sobre o material a ser processado.In the reaction vessel microwave radiation was focused on the material to be processed.

Na presente concretização o material processado foi uma carga de ) hidrocarbonetos pesados na presença de um catalisador suportado como catalisador e absorvedor de microondas.In the present embodiment the processed material was a heavy hydrocarbon charge in the presence of a supported catalyst as a catalyst and microwave absorber.

Os catalisadores suportados e as zeólitas são os catalisadores heterogêneos dos mais importantes usados na indústria do petróleo. Convém salientar que a maior parte da gasolina mundial é produzida pelo > processo de craqueamento catalítico fluído (PCC) do petróleo, usando catalisadores zeoiíticos tratadas antes ou depois deste processo em unidades de hidrotratamento com catalisadores suportados.Supported catalysts and zeolites are the most important heterogeneous catalysts used in the petroleum industry. It should be noted that most of the world's gasoline is produced by petroleum fluid catalytic cracking (PCC) process, using zeolitic catalysts treated before or after this process in hydrotreating units with supported catalysts.

Antes da carga de hidrocarboneto ser introduzida no vaso reacional, dito vaso já estava parcialmente preenchido com o catalisador e a carga ) pré-aquecida. A carga processada no dispositivo foi submetida em um primeiro momento a uma radiação pulsada com potência de 8 kW e em um segundo momento a radiação das microondas de maneira contínua com a aplicação de uma potência de 2 kW. > EXEMPLO 3: Resultados observados.Before the hydrocarbon filler was introduced into the reaction vessel, said vessel was already partially filled with the catalyst and the preheated filler. The charge processed in the device was initially subjected to a pulsed radiation of 8 kW power and in a second moment to continuous microwave radiation with the application of a power of 2 kW. > EXAMPLE 3: Results observed.

Na comparação realizada para avaliação das formas de aquecimento, notou-se que havia diferenças entre o aquecimento convencional e o aquecimento promovido com radiação de microondas durante o processamento de petróleo pesado na presença de ) catalisadores.In the comparison performed to evaluate the heating forms, it was noted that there were differences between conventional heating and the heating promoted with microwave radiation during the processing of heavy oil in the presence of catalysts.

Os resultados demonstraram que as transformações de compostos orgânicos sobre catalisadores podem ser induzidas pelas irradiações com microondas. Os dados catalíticos confirmaram que os catalisadores podem ser catalisadores eficazes, que proporcionam seletividade elevada, particularmente sob condições de alta temperatura e pressão. Os resultados mostraram ainda rendimento e seletividade ligeiramente mais elevados que os para aquecimento convencional.The results showed that transformations of organic compounds on catalysts can be induced by microwave irradiations. Catalytic data confirmed that catalysts can be effective catalysts, which provide high selectivity, particularly under conditions of high temperature and pressure. The results also showed slightly higher yield and selectivity than those for conventional heating.

Comparando-se as atividades dos catalisadores, nos modos de aquecimento por microondas e convencional, demonstrou-se que o aquecimento com microondas podería reduzir muito a temperatura ou a pressão de reação e podería claramente expandir ou reduzir o intervalo de temperatura ou pressão de operação com estes catalisadores. Com isto abre-se a possibilidade de se trabalhar em condições de reação menos severas, o que pode representar, em termos globais, uma grande economia de energia envolvida no processo.By comparing catalyst activities in microwave and conventional heating modes, it was shown that microwave heating could greatly reduce the reaction temperature or pressure and could clearly expand or reduce the operating temperature or pressure range with these catalysts. This opens the possibility of working in less severe reaction conditions, which can represent, overall, a great energy saving involved in the process.

Verificou-se, também ser possível utilizar diferentes materiais absorvedores de microondas, líquidos ou sólidos, em pó ou extrudados, catalisadores de uma forma geral, adequados a processos específicos. O dispositivo objeto da invenção permite o processamento com o uso de microondas de cargas de hidrocarbonetos com catalisadores suportados, zeolíticos ou outros leitos de catalisador.It has also been found to be possible to use different liquid or solid microwave absorber materials, powdered or extruded, catalysts generally suitable for specific processes. The device object of the invention allows microwave processing of hydrocarbon fillers with supported catalysts, zeolitic or other catalyst beds.

Verificou-se igualmente ser possível a aplicação de microondas para processar óleo cru, misturas de hidrocarbonetos, frações provenientes do processamento de petróleo, óleos de origem vegetal, produtos orgânicos como álcoois e ésteres, produtos inorgânicos como catalisadores, e misturas destes produtos, entre outros, tanto sob a forma de emulsões como sob a forma de lamas de óleo pesado e água.It has also been found possible to apply microwaves to process crude oil, hydrocarbon mixtures, fractions from petroleum processing, vegetable oils, organic products such as alcohols and esters, inorganic products as catalysts, and mixtures thereof, among others. , either in the form of emulsions or in the form of heavy oil sludge and water.

Uma vantagem do uso do dispositivo da invenção é a possibilidade de ajustar cargas cujas composições estejam inadequadas, de modo que possam ser utilizadas como cargas para um processamento posterior.An advantage of using the device of the invention is the ability to adjust fillers whose compositions are inadequate so that they can be used as fillers for further processing.

Vale dizer, adequar a carga às especificações exigidas pelo processo seguinte. A vantagem do uso do dispositivo objeto da invenção é a garantia de uma boa transferência de energia para os materiais processados de modo a permitir que os processos a serem realizados seqüencialmente possuam uma maior eficiência, um maior rendimento, uma melhor atividade e seletividade. Por conseqüência, torna-se possível reduzir a viscosidade do óleo tratado, bem como gerar produtos com menor grau de agressividade aos equipamentos e ao meio ambiente e com maior valor agregado. A invenção aqui descrita, assim como os aspectos alternativos abordados devem ser considerados como uma possível concretização. Deve, entretanto, ficar claro que a invenção não está limitada a essas concretizações e, aqueles com habilidade na técnica irão perceber que, qualquer característica particular nela introduzida, deve ser entendida apenas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão e não podem ser feitas sem se afastar do conceito inventivo descrito. As características limitantes do objeto da presente invenção estão relacionadas às reivindicações que fazem parte do presente relatório.That is, adjusting the load to the specifications required by the following process. The advantage of using the device object of the invention is the guarantee of a good energy transfer to the processed materials in order to allow the processes to be performed sequentially to have higher efficiency, higher yield, better activity and selectivity. As a result, it becomes possible to reduce the viscosity of the treated oil, as well as to generate products with lower aggressiveness to equipment and the environment and with higher added value. The invention described herein as well as the alternative aspects discussed should be considered as a possible embodiment. It should, however, be clear that the invention is not limited to these embodiments and those skilled in the art will appreciate that any particular feature introduced therein must be understood solely as something that has been described for ease of understanding and cannot be made without departing from the inventive concept described. The limiting features of the object of the present invention are related to the claims that are part of this report.

Claims (27)

1. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS A ALTAS TEMPERATURA E PRESSÃO EM PRESENÇA DE MICROONDAS, caracterizado por compreender: - um primeiro módulo que compreende uma fonte de alimentação de carga (1) conectada a uma fonte de emissão de energia (2) por meio de cabos (4) que suportam altas tensões; - um segundo módulo que compreende um vaso reacional (3) com pelo menos uma janela específica, transparente às microondas, mas capaz de suportar altas temperatura e pressão, até de hidrogênio, e - um terceiro módulo que compreende o guia de onda instrumentado (5) e seus acessórios.1. DEVICE FOR HIGH-TEMPERATURE LOAD PROCESSING AND MICROWAVE PRESSURE, characterized in that it comprises: - a first module comprising a load power supply (1) connected to a power source (2) by means of cables (4) that withstand high voltages; - a second module comprising a reaction vessel (3) with at least one specific microwave-transparent window but capable of withstanding high temperatures and even hydrogen pressure, and - a third module comprising the instrumented waveguide (5). ) and its accessories. 2. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por estar acoplado a um sistema que permite processar, reagir, sintetizar, tratar hidrocarbonetos sob altas temperaturas e pressão, em regime de batelada, por meio da exposição dos hidrocarbonetos preferencialmente à incidência de radiações eletromagnéticas na faixa das microondas, através de pelo menos uma janela transparente às microondas, e sob condições severas de temperatura e pressão, em regime de batelada com ou sem recirculação de gás hidrogênio.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that it is coupled to a system which allows processing, reacting, synthesizing, treating hydrocarbons at high temperatures and batch pressure by exposing the hydrocarbons rather than the incidence. electromagnetic radiation in the microwave range through at least one transparent microwave window and under severe temperature and pressure conditions in batch mode with or without hydrogen gas recirculation. 3. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1. caracterizado por o guia de onda instrumentado (5) ser um sistema de acoplamento, o qual permite que a radiação de microondas seja conduzida de forma orientada ao vaso reacional (3).LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that the instrumented waveguide (5) is a coupling system which allows microwave radiation to be conducted in a oriented manner to the reaction vessel (3). 4. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizado por o guia de onda instrumentado (5) ser confeccionado em material metálico, preferencialmente em aço inoxidável e consistir em uma porção longitudinal a qual compreende basicamente: - um módulo isolador (6) que compreende um circulador de três portas e uma carga fictícia e serve para proteger a fonte de emissão de energia (2) de possíveis ondas refletidas; - um guia de onda de seção retangular (7), um segmento de transição (8) de seção retangular para circular e um segmento de seção circular de acoplamento (9) à janela (11) do vaso reacional (3), ao qual podem-se acoplar segmentos longitudinais ou curvos que alteram a sua inclinação permitindo outros arranjos físicos dos componentes descrevendo curvas com ângulos variáveis; - um conjunto de interfaces, o qual é provido de sensores de onda (10) transmitidas e refletidas para controlar a potência real de energia eletromagnética absorvida pela carga ou mistura de hidrocarbonetos; - pelo menos uma janela (11) transparente às microondas, a qual permite a incidência da energia eletromagnética na faixa de microondas diretamente sobre a carga ou sobre a mistura de hidrocarbonetos com o mínimo de perdas possíveis.LOAD PROCESSING DEVICE according to Claims 1 and 3, characterized in that the instrumented waveguide (5) is made of metallic material, preferably of stainless steel and consists of a longitudinal portion which basically comprises: - a module isolator (6) comprising a three-port circulator and a dummy load and is intended to protect the source of energy emission (2) from possible reflected waves; - a rectangular section waveguide (7), a rectangular to circular transition segment (8) and a coupling circular section segment (9) to the reaction vessel window (11), to which coupling longitudinal or curved segments that alter their inclination allowing other physical arrangements of the components describing curves with varying angles; a set of interfaces which is provided with transmitted and reflected wave sensors (10) to control the actual power of electromagnetic energy absorbed by the hydrocarbon charge or mixture; - at least one microwave transparent window (11), which allows the incidence of electromagnetic energy in the microwave range to be directly on the charge or the hydrocarbon mixture with the least possible losses. 5. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito dispositivo operar adicionalmente com o uso de fontes de energia convencionais.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that said device operates additionally with the use of conventional energy sources. 6. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito dispositivo operar adicionalmente com o uso simultâneo de uma fonte de energia convencional e uma fonte de energia de microondas.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that said device operates additionally with the simultaneous use of a conventional power source and a microwave power source. 7. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 5 e 6, caracterizado por a emissão de energia eletromagnética sobre a carga total poder ser realizada tanto na forma contínua como na forma pulsada.LOAD PROCESSING DEVICE according to claims 5 and 6, characterized in that the emission of electromagnetic energy on the total charge can be carried out either in continuous or pulsed form. 8. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o vaso reacional (3) ser provido de pequeno aparato bombeador de óleo que serve para manter a carga em constante agitação de modo a garantir a sua completa homogeneidadeLOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that the reaction vessel (3) is provided with a small oil pumping apparatus which serves to keep the load in constant agitation to ensure its complete homogeneity. 9. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 4,6 e 7, caracterizado por a potência aplicada de forma contínua variar na faixa de 0 a 3 kW.LOAD PROCESSING DEVICE according to claims 4,6 and 7, characterized in that the continuously applied power ranges from 0 to 3 kW. 10. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 4 e 7, caracterizado por no caso de emissão de energia por pulsos, a potência máxima ser preferencialmente próxima de 8 kW.LOAD PROCESSING DEVICE according to claims 4 and 7, characterized in that in the case of pulse energy emission, the maximum power is preferably close to 8 kW. 11. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o valor da pressão aplicada ao dito dispositivo variar desde valores no entorno da pressão atmosférica até 20 MPa, porém variar mais preferencialmente na faixa de 13,8 a aproximadamente 17,2 MPa.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that the pressure value applied to said device ranges from values around atmospheric pressure to 20 MPa, but more preferably ranges from 13.8 to approximately 17 ° C; 2 MPa. 12. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o valor da temperatura aplicada ao dito dispositivo variar na faixa de 20 a 500 °C.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that the temperature value applied to said device ranges from 20 to 500 ° C. 13. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por o segmento de transição (8) permitir a transição entre o guia de onda de seção retangular (7) e o segmento de seção circular de acoplamento (9) e ajustar adequadamente a incidência das ondas.LOAD PROCESSING DEVICE according to Claims 1 and 4, characterized in that the transition segment (8) allows the transition between the rectangular section waveguide (7) and the coupling circular section segment (9). and adjust the wave incidence accordingly. 14. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por a potência real de energia eletromagnética ser monitorada por controladores diretamente ligados aos sensores de onda (10).LOAD PROCESSING DEVICE according to claims 1 and 4, characterized in that the actual power of electromagnetic energy is monitored by controllers directly connected to the wave sensors (10). 15. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por no guia de onda de seção retangular (7) existir um sistema adicional de ajuste para possibilitar que a impedância da carga total do processo seja casada com a impedância do guia de onda de seção retangular.LOAD PROCESSING DEVICE according to claims 1 and 4, characterized in that the rectangular section waveguide (7) has an additional adjustment system to enable the impedance of the total process load to be matched to the impedance of the Rectangular section waveguide. 16. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por as medidas de espessuras da janela (11) transparente às microondas ser adequada para suportar as variações de temperatura e pressão e serem projetadas em diversos tipos de materiais tais como safira, quartzo, vidro, cerâmica, entre outros.LOAD PROCESSING DEVICE according to claims 1 and 4, characterized in that the thickness measurements of the microwave-transparent window (11) are suitable to withstand temperature and pressure variations and are designed in various types of materials such as sapphire, quartz, glass, ceramics, among others. 17. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a janela (11) transparente às microondas poder adicionalmente possuir uma configuração especial, na qual seu segmento cônico está fixado permanentemente a uma flange de metal especial caso sejam fabricadas em cerâmica.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 4, characterized in that the microwave-transparent window (11) may additionally have a special configuration in which its conical segment is permanently attached to a special metal flange if made of ceramic. . 18. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a janela (11) transparente às microondas que serve como janela de transição da carga total do guia de onda de seção retangular (7) para o segmento de seção circular de acoplamento (9) estar localizada na extremidade inferior do vaso reacional (3).LOAD PROCESSING DEVICE according to Claim 4, characterized in that the microwave-transparent window (11) serves as the full load transition window from the rectangular section waveguide (7) to the circular section segment of The coupling (9) is located at the lower end of the reaction vessel (3). 19. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 4, caracterizado oor um segmento de seção circular de acoplamento (9) estar localizado na extremidade inferior da janela (11) de transição e operar sob a pressão atmosférica.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 4, characterized in that a coupling circular section segment (9) is located at the lower end of the transition window (11) and operates under atmospheric pressure. 20. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por um guia de onda de seção circular estar preferencialmente acoplado à base do vaso reacional (3) por meio da janela (11) transparente â radiação de microondas e operar sob elevados valores de temperatura e pressão.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 4, characterized in that a circular section waveguide is preferably coupled to the base of the reaction vessel (3) by means of the microwave radiation transparent window (11) and operating under elevated conditions. temperature and pressure values. 21. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 4, caracterizado oor na extremidade superior externa do vaso reacional (3) estar localizada a instrumentação operacional e de garante a segurança do sistema de processamento de cargas.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 4, characterized in that the external upper end of the reaction vessel (3) is provided with operational instrumentation and ensures the safety of the load processing system. 22. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por permitir realizar processos para a redução ou eliminação dos teores de enxofre (HDS), de nitrogênio (HDN), de oxigênio (HDO), de aromáticos (HDA), e de metais (HDM), bem como processo de hidrocraqueamento (HCC) e a realização de reações exotérmicas e endotérmicas heterofásicas de hidrocarbonetos pesados e suas frações.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that it enables processes for reducing or eliminating the sulfur (HDS), nitrogen (HDN), oxygen (HDO), aromatic (HDA) content, and metal (HDM), as well as hydrocracking process (HCC) and the carrying out of exothermic and heterothermal heavy hydrocarbon endothermic reactions and their fractions. 23. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por possibilitar a redução da acidez e redução ou eliminação dos teores de enxofre e de nitrogênio, bem como a desaromatização e o craqueamento de moléculas pesadas presentes em cargas de hidrocarbonetos.LOAD PROCESSING DEVICE according to claim 1, characterized in that it enables the reduction of acidity and the reduction or elimination of sulfur and nitrogen contents, as well as the de-aromatization and cracking of heavy molecules present in hydrocarbon fillers. 24. DISPOSITIVO PARA PROCESSAMENTO DE CARGAS de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por possibilitar a aplicação de microondas para processar óleo cru, misturas de hidrocarbonetos, frações provenientes do processamento de petróleo, óleos de origem vegetal, produtos orgânicos como álcoois e ésteres, produtos inorgânicos como catalisadores, e misturas destes produtos, entre outros, tanto sob a forma de emulsões como sob a forma de lamas de óleo pesado e água.Cargo processing device according to claim 1, characterized in that it enables the application of microwaves to process crude oil, hydrocarbon mixtures, fractions from petroleum processing, vegetable oils, organic products such as alcohols and esters, inorganic catalysts, and mixtures of these products, inter alia, in the form of emulsions and in the form of heavy oil sludge and water. 25. SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE CARGAS A ALTAS TEMPERATURA E PRESSÃO EM PRESENÇA DE MICROONDAS caracterizado por compreender o dispositivo para processar cargas conforme reivindicado nas reivindicações de 1 a 24 e uma unidade eletrônica (B) para controle automático do sistema e com interface para supervisão por operador.HIGH TEMPERATURE AND MICROWAVE PRESSURE LOAD PROCESSING SYSTEM characterized by comprising the load handling device as claimed in claims 1 to 24 and an electronic unit (B) for automatic system control and with interface for supervising operator. 26. SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE HIDROCARBONETOS de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por dito sistema ser provido de uma unidade de controle e supervisão eletrônica (B), na qual controla-se o retorno da informação por intermédio dos sensores de onda (10) e transdutores e proporciona a interface gráfica para apresentação dos dados processados e o acompanhamento do processo pelo operador.HYDROCARBON PROCESSING SYSTEM according to claim 25, characterized in that said system is provided with an electronic control and supervision unit (B), in which the information feedback is controlled by means of the wave sensors (10) and transducers and provides the graphical interface for the presentation of the processed data and the process monitoring by the operator. 27. SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE HIDROCARBONETOS de acordo com as reivindicações 25 e 26, caracterizado por a unidade de controle e supervisão eletrônica (B) compreender: - um controlador lógico programável - CLP (13), o qual contêm os módulos de entradas e saídas analógicas e digitais de todos os sinais dos elementos de campo necessários para o controle do sistema de processamento; dito CLP (13) digitaliza e processa, por meio de um programa de computador, o sinal da potência da radiação de microondas (transmitida e refletida) identificada pelos sensores de onda (10); - uma unidade central de processamento (14), dotada de um monitor (15) para interface com o operador, a quai possui módulos adicionais integrados de tratamento e armazenamento de sinais; - um módulo de aquisição (16) de dados que realiza a interface entre os elementos de campo e o controle do processo.Hydrocarbon processing system according to Claims 25 and 26, characterized in that the electronic control and supervision unit (B) comprises: - a programmable logic controller - PLC (13), which contains the input and output modules analogue and digital signals of all field element signals required for processing system control; said PLC (13) digitizes and processes, by means of a computer program, the microwave radiation power signal (transmitted and reflected) identified by the wave sensors (10); - a central processing unit (14), provided with a monitor (15) for interface with the operator, which has additional integrated signal processing and storage modules; - a data acquisition module (16) which interfaces the field elements with process control.
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