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RefinoRefino

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PetróleoPetróleo

1. INTRODUÇÃO:

PETRÓLEO - do latim Petra (pedra) e Oleum (óleo)

⇒⇒⇒⇒ O petróleo é mistura complexa de compostos orgânicos e inorgânicos onde predominam hidrocarbonetos;

⇒Para aproveitar seu potencial energético e sua utilização como matéria-prima , é necessário desmembrá-lo em cortes, denominados frações;

⇒Suas principais famílias de hidrocarbonetos são: paraníficos , naftênicos e aromáticos ;

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2. OBJETIVOS DO REFINO:

A) Produção de combustíveis e matérias-primas petroquímicas:

⇒ a maioria dos casos, uma vez que a demanda por comb ustíveis é muitíssimo maior que a de outros produtos. Produção em larga escala de frações destinadas à obtenção de GLP, gasolina, d iesel, querosene e óleo combustível, dentre outros. Todas as refinaria s brasileiras, sem exceção, encontram-se neste grupo.

B) Produção de lubrificantes básicos e parafinas

⇒ grupo minoritário onde o objetivo é a maximização d e frações básicas lubrificantes e parafinas. Estes produtos, de valor es agregados muito maiores que os combustíveis, cerca de duas a três v ezes mais, conferem alta rentabilidade aos refinadores, embora os investimentos sejam também de muito maior porte. (REDUC-RJ e RLAM- BA)

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3. DERIVADOS:

�São muitas as aplicações dos derivados do petróleo. Alguns já saem da refinaria prontos para serem “ consumidos ”, sendo comercializados diretamente para distribuidores e consumidores;

�Outros derivados servirão ainda como matérias-prima s de várias indústrias, para a produção de outros art igos (os produtos finais ).

Além dos derivados combustíveis, existem outros derivados, com aplicações não-energéticas . São eles:

�Nafta e Gasóleos petroquímicos além de matérias-primas específicas para a indústria;

�Solventes domésticos e industriais, como querosene, etc;

�Parafinas , utilizadas na indústria alimentícia, na fabricaçã o de velas, ceras, cosméticos etc;

�Lubrificantes básicos, matérias-primas para indústrias fabricantes de óleos para veículos e máquinas indus triais;

�Asfalto , usado na pavimentação de ruas e estradas;

�Coque , utilizadas por indústrias metalúrgicas para a fabricação de alumínio e titânio, por exemplo.

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Normalmente, os derivados Combustíveis são classificados em Leves , Médios ou Pesados , conforme o comprimento, a complexidade das cadeias carbônicas existentes nas suas moléculas:

⇒⇒⇒⇒ Assim, por apresentarem as menores cadeias carbônicas, são considerados Leves os seguintes derivados combustíveis;

* A Nafta, mesmo não sendo combustível, é considerad a leve

Nos demais derivados combustíveis, há muitas mistur as de hidrocarbonetos, ficando difícil classificá-los por faixas de comprimento e complexidade das cadeias carbônica s:

⇒⇒⇒⇒ Apesar disso, por apresentarem cadeias de comprimentos “intermediários”, os seguintes derivad os são considerados Médios : Querosene e Óleo Diesel ;

⇒⇒⇒⇒ Finalmente, por serem constituídos pelas cadeias carbônicas maiores ou mais complexas, os seguintes derivados são considerados Pesados : Óleo Combustível , Asfalto e Coque ;

⇒⇒⇒⇒ Embora os Contaminantes do petróleo possam estar presentes em todos os derivados, é justamente nos Pesados que eles mais se concentram.

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Principais Derivados de Petróleo e seus Usos:

Produção de Derivados de Petróleo nas Refinarias Nacionais:

1- gasolina aviação, querosene iluminação,óleos lubr ificantes, solventes, parafinas e asfaltos.

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Esquema de Refino e Tipos de Processos

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4. TIPOS DE PROCESSOS:

- Processos de Separação (Destilação, em suas várias formas, Desasfaltação a Propano, Desaromatização a Furíural e Desparafínação/Desoleificação a solvente);

- Processos de Conversão (Craqueamento, Hidrocraqueamento, Alcoilação, Reformação e Isomerização, todos estes catalíticos. Dentre os não catalíticos podemos citar o Craqueame nto Térmico, a Viscorredução, o Coqueamento Retardado ou Fluido);

- Processos de Tratamento (Tratamento cáustico simples e o regenerativo (Merox), Tratamento com Etanol-Aminas ( MEA/DEA), e o Tratamento Bender);

- Processos Auxiliares (Geração de Hidrogénio, Recuperação de Enxofre e as Utilidades).

4.1 PROCESSOS DE SEPARAÇÃO:

� São sempre de natureza física e desdobram o petróleo em suas frações básicas;

� Os agentes responsáveis por estas operações são físicos pela ação de energia (na forma de modificações de temperatura e/ou pressão) ou de massa (na forma de relações de solubilidade a solventes) sobre o petró leo ou suas frações;

� São processos normalmente de alto investimento e ne m sempre de baixo tempo de retomo sobre o capital investido, podendo em muitos casos ser superior a c inco anos.

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4.2 PROCESSOS DE CONVERSÃO:

� São sempre de natureza química e visam transformar uma fração em outra(s) ou alterar profundamente a constituição molecular de uma dada fração;

� As reações específicas são conseguidas por ação conjugada de temperatura e pressão sobre os cortes, sendo bastante freqüente também a presença de um agente promotor reacional, que denominamos catalisador.

� Processos de conversão normalmente são de elevada rentabilidade , principalmente quando transformam frações de baixo valor comercial (gasóleos, resíduo s) em outras de maiores valores (GLP, naftas, querosene e diesel).

4.3 PROCESSOS DE TRATAMENTO:

� Processos de acabamento , de natureza química, porém seus objetivos não são de provocar profundas modificações nas frações e sim causar a melhoria de qualidade de cortes semi-acabados, eliminando ou reduzindo impurezas presentes em suas constituições .

� São bastante utilizados em frações leves (gases, GL P e naftas), não requerendo condições operacionais seve ras nem de grandes investimentos para suas implantações .

� Devido à baixa complexidade desses processos e à ba ixa severidade operacional, normalmente são baixíssimos os investimentos necessários para a implantação dos mesmos.

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4.3 PROCESSOS DE TRATAMENTO:

� Quando temos entretanto, que adequarmos a qualidade de frações médias (querosene, diesel) ou pesadas(gasóleos, lubrificantes, resíduos), os processos d e tratamento mostram-se ineficazes e somos obrigados a lançar mão de outros de maior eficiência, porém com o operam em condições bem mais severas , são também de maiores custos operacionais e de maiores investimen tos.

� O agente responsável pela remoção de impurezas é o hidrogênio , atuando na presença de um catalisador. Este subgrupo é conhecido como processos de hidrotratamento ou de hidroacabamento, causando uma acentuada melhoria na qualidade dos produtos tratad os.

4.4 PROCESSOS AUXILIARES:

� São aqueles que se destinam a fornecer insumos à operação dos outros anteriormente citados ou tratar rejeitos desses mesmos processos.

� Incluem-se neste grupo a Geração de Hidrogênio (fornecimento deste gás às unidades de hidroprocessamento); a Recuperação de Enxofre (produção desse elemento à partir da queima do gás ácido rico em H 2S) e as utilidades (vapor, água, energia elétrica, ar comprimido, distribuição de gás e óleo combustível, tratamento de efluentes e tocha), que embora não sejam de fato unidades de processo, são imprescindíveis à eles.

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5.DESTILAÇÃO:

� A destilação é um processo físico de separação, baseado na diferença de pontos de ebulição entre compostos coexistentes numa mistura líquida;

� Um outro fator importante no processo de destilação , além da temperatura de aquecimento do óleo, é a pressão a que ele está sendo submetido. Sabe-se que o ponto de ebulição de um determinado líquido é funçã o da pressão que sobre ele está exercendo o ambiente. Quanto maior for a pressão exercida, maior será a temperatura de ebulição do líquido. Logicamente, baixando-se a pressão, baixamos também a temperatur a de ebulição do líquido em questão.

5.DESTILAÇÃO:

� A conjugação desses dois parâmetros —temperatura e pressão —permite que o petróleo seja separado em su as diversas frações.

� De um modo geral, todas as unidades de destilação d e petróleo possuem os seguintes equipamentos: torres de fracionamento, retificadores ("strippers"), fornos, permutadores de calor, tambores de acúmulo e reflux o, bombas, tubulações e instrumentos de medição e controle.

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5.DESTILAÇÃO:

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·

Óleo Cru≈ 400oC

Torre de Destilação

Atmosférica

GLP

Gasolina - 40 oC a 205oC

Querosene - 180 oC a 290oC

Diesel, Óleo Combustível - 180 oC a 370oCGasóleo Pesado - 370 oC a 400oC

Óleo Residual Atmosférico - 370 oC +

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� Coluna , 1.5m diâmetro x 30m altura� Pratos perfurados permitem que o óleo quente suba ao longo da coluna

(≈≈≈≈50% de Óleo Cru)

frio

quente

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5.1 Destilação Atmosférica

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Condensador Fonte de Vácuo

Gasóleo Leve de Vácuo (370/480 oC)

Gasóleo Residual de Vácuo (480/565 oC)

Resíduo de Vácuo paraViscorredução (>565 oC )

Óleo Residual Atmosférico 370 oC Para

CraqueamentoCatalítico

(≈≈≈≈21% de Óleo Cru )

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Torre de Destilação à

Vácuo

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+

Óleo Cru

� Similar a Destilação Atmosférica� Destilação acima de 360 oC sob vácuo� Fornece cargas para o craqueamento catalítico e coqueame nto

+

5.2 Destilação à Vácuo

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17

18

17.

Regenerador

Reator

Ar Quente(595OC)

paraqueima do carbono

GasóleoPesado

GLP/Gasolina

Top Pumparound

Óleo Combustível

“Óleo Sujo”misturado com

óleo combustívelresidual contendo

Al/Si� Catalisador de Alumínio-Silício ≈≈≈≈ 50 microns� Calor gerado (510 oC) pela queima do carbono� As partículas quentes de catalisador aquecem o óleo no r eator.� As partículas de catalisador caem com o aumento do seu p eso.

‘

Catalisador gasto

Catalisador regenerado(quente)

CO/CO2

Tor

rede

D

estil

ação Mid Pumparound

Craqueamento Catalítico em Leito Fluidizado17.2

19

18.

Viscorredução

ÓleoCombustível

Nafta

GLP

Óleo Residual (CombustívelMarítimo ou

Asfalto”

Forno≈ 540oC

Resíduode Vácuo

� Resíduo Aquecido à 540 oC de 1 - 2 minutes� Quebras moleculares no Reactor� Produtos Leves separados no Flash� Produtos Leves enviados para destilação� Converte 10 - 25% do resíduo de vácuo em produtos aprovei tavéis

(≈≈≈≈16%de Óleo Cru)

Rea

tor

Flash

Óleo frio

10 bar

Resíduo

Tor

rede

D

estil

ação

18.2

20

Gasolina

Curva de Destilação

%Volume de Óleo Cru Destilado0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1200 (649)

0

1100 (593)

Tem

pera

tura 700 (371)

600 (316)

500 (260)

400 (204)

300 (149)

200 (93)

100 (38)

1000 (538)

900 (482)

800 (427)

235 0C

485 0C

370 0C

290 0C

DestilaçãoAtmosférica

Destilação àVácuo

Diesel

Querosene

GLP

Lubrificantes

ÓleoResidual

FCC e Viscorredução

oF (oC)

..

.

.

“Restos daRefinaria”

% Cortes por barril de Óleo Cru

1975 1985 1995 2005

GLP 32 37 38 38

Destilados 33 38 41 42

Óleo Residual 35 25 21 20

Tendência dos destilados vs Demanda Mundial

% C

orte

s po

rba

rril

de Ó

leo

Cru

45

40

35

30

25

20

1975 20051985 1995

Destilados

GLP

Óleo Residual