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Processos de Refino

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CURSODEFORMAODEOPERADORESDEREFINARIAPROCESSOSDEREFINO


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Processos de Refino


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Processos de Refino

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CURITIBA2002

PROCESSOSDEREFINOADAPTADODOMATERIALORIGINAL

DEELIEABADIE

Equipe Petrobras

Petrobras / Abastecimento

UNs: Repar, Regap, Replan, Refap, RPBC, Recap, SIX, Revap


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Processos de Refino

MduloA Indstria de Petrleo e Energia

Ficha Tcnica

UnicenP Centro Universitrio PositivoOriovisto Guimares

(Reitor)Jos Pio Martins

(Vice Reitor)Aldir Amadori

(Pr-Reitor Administrativo)Elisa Dalla-Bona

(Pr-Reitora Acadmica)

Maria Helena da Silveira Maciel(Pr-Reitora de Planejamento e AvaliaoInstitucional)

Luiz Hamilton Berton(Pr-Reitor de Ps-Graduao e Pesquisa)

Fani Schiffer Dures(Pr-Reitora de Extenso)

Euclides Marchi(Diretor do Ncleo de Cincias Humanas e

Sociais Aplicadas)Helena Leomir de Souza Bartnik

(Coordenadora do Curso de Pedagogia)Marcos Jos Tozzi(Diretor do Ncleo de Cincias Exatas e

Tecnologias)

Antonio Razera Neto(Coordenador do Curso de Desenho Industrial)

Maurcio Dziedzic(Coordenador do Curso de Engenharia Civil)

Jlio Csar Nitsch(Coordenador do Curso de Eletrnica)

Marcos Roberto Rodacoscki(Coordenador do Curso de Engenharia

Mecnica)Adaptado do Material Original de

Elie Abadie

(Autor)Marcos Cordiolli

(Coordenador Geral do Projeto)Iran Gaio Junior

(Coordenao Ilustrao, Fotografia eDiagramao)

Carina Brbara R. de OliveiraJuliana Claciane dos Santos

(Coordenao de Elaborao dos MdulosInstrucionais)

rica Vanessa Martins

Iran Gaio JuniorJosilena Pires da Silveira(Coordenao dos Planos de Aula)

Luana Priscila Wnsch(Coordenao Kit Aula)

Carina Brbara R. de OliveiraJuliana Claciane dos Santos(Coordenao Administrativa)

Claudio Roberto PaitraMarline Meurer Paitra

(Diagramao)

Cludio Roberto PaitraHamilton Santos da Silva(Ilustrao)

Cntia Mara R. Oliveira(Reviso Tcnica e Ortogrfica)

Contatos com a equipe do UnicenP:Centro Universitrio do Positivo UnicenP

Pr-Reitoria de ExtensoRua Prof. Pedro Viriato Parigot de Souza 5300

81280-320 Curitiba PRTel.: (41) 317 3093

Fax: (41) 317 3982Home Page: www.unicenp.bre-mail: [email protected]: [email protected]

Contatos com a Equipe da Repar:Refinaria Presidente Getlio Vargas Repar

Rodovia do Xisto (BR 476) Km1683700-970 Araucria ParanMario Newton Coelho Reis

(Coordenador Geral)Tel.: (41) 641 2846 Fax: (41) 643 2717

e-mail: [email protected] Alves

(Coordenador Tcnico)Tel.: (41) 641 2301

e-mail: [email protected] Luiz RogalTel.: (41) 641 2295

e-mail: [email protected] Aparecida Carvalho Stegg da Silva

Tel.: (41) 641 2433e-mail: [email protected]

Adair MartinsTel.: (41) 641 2433

e-mail: [email protected] Henrique Falkiewicz

Tel.: (41) 641 2737e-mail: [email protected]


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Processos de Refino

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Apresentao

com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe voc.Para continuarmos buscando excelncia em resultados, dife-renciao em servios e competncia tecnolgica, precisamos devoc e de seu perfil empreendedor.

Este projeto foi realizado pela parceria estabelecida entre oCentro Universitrio Positivo (UnicenP) e a Petrobras, representadapela UN-Repar, buscando a construo dos materiais pedaggicosque auxiliaro os Cursos de Formao de Operadores de Refinaria.Estes materiais mdulos didticos, slides de apresentao, planos

de aula, gabaritos de atividades procuram integrar os saberes tc-nico-prticos dos operadores com as teorias; desta forma no podemser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como um processocontnuo e permanente de aprimoramento, caracterizado pelaflexibilidade exigida pelo porte e diversidade das unidades daPetrobras.

Contamos, portanto, com a sua disposio para buscar outrasfontes, colocar questes aos instrutores e turma, enfim, aprofundarseu conhecimento, capacitando-se para sua nova profisso na

Petrobras.

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Escreva uma frase para acompanh-lo durante todo o mdulo.


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Processos de Refino

Sumrio

1. ESQUEMAS DE REFINO ............................................ 71.1 Introduo .............................................................. 71.2 Objetivos do Refino ............................................... 71.3 Tipos de Processos ................................................ 8

1.3.1 Processos de Separao ................................ 81.3.2 Processos de Converso ............................. 101.3.3 Processos de Tratamento ........................... 141.3.4 Processos Auxiliares .................................. 15

2. PROCESSOS DE REFINO PARA OBTENODE COMBUSTVEIS UMA ABORDAGEMMAIS DETALHADA .................................................. 162.1 Destilao ............................................................. 16

2.1.1 Introduo .................................................. 162.1.2 Pr-Aquecimento e Dessalinizao ............ 182.1 .3 Destilao Atmosfrica .............................. 182.1.4 Destilao a Vcuo ..................................... 202.1.5 Tipos de Unidades de Destilao .............. 21

2.2 Craqueamento Cataltico ..................................... 212.2.1 . Introduo .................................................. 212.2.2 Seo de Reao ou Converso

(Conversor) ................................................. 222.2.3 Seo de Fracionamento ............................ 232.2.4 Seo de Recuperao de Gases ................. 232.2.5 Caractersticas da Carga para

Craqueamento ............................................. 242.2.6 Produtos de Craqueamento Cataltico ....... 242.2.7 Caractersticas do Catalisador

de Craqueamento ........................................ 252.2.8 Atividade de um Catalisador ..................... 252.2.9 Converso ................................................... 262.2.10 Regenerao do Catalisador ..................... 26

2.3 Reformao Cataltica .......................................... 272.3. l Introduo .................................................. 272.3.2 Catalisadores de Reformao ..................... 31

2.4 Alquilao Cataltica ........................................... 322.4 .1 Introduo .................................................. 322.4.2 Principais Variveis de Operao .............. 332.4.3 Caractersticas da Gasolina de alquilao . 34

2.5 Processos Trmicos de Converso ...................... 352.5.1 Introduo .................................................. 352.5 .2 Craqueamento Trmico .............................. 362.5.3 Viscorreduo ............................................. 372.5.4 Coqueamento Retardado ............................38

2.6 Hidrocraqueamento............................................... 392.6.1 Introduo .................................................. 392.6.2 Catalisadores Empregados ......................... 402.6.3 Reaes do Processo .................................. 40

2.7 Processos de Tratamento de Derivados ............... 422.7. l Introduo .................................................. 422.7.2 Tratamento Bender ..................................... 432.7.3 Lavagem Custica ...................................... 442.7 .4 Tratamento Merox ...................................... 442.7.5 Tratamento com Dea .................................. 46

3. PROCESSOS DE REFINO PARA PRODUODE LUBRIFICANTES ............................................... 46

3.1 Introduo ............................................................ 473.2 Destilao Atmosfrica e a Vcuo ....................... 47

3.2.1 Introduo .................................................. 473.2.2 Destilao Atmosfrica .............................. 483.2.3 Destilao a Vcuo ................................... 48

3.3 Desasfaltao a Propano ....................................... 503.3.1 Introduo .................................................. 503.3.2 Seo de Extrao ...................................... 513.3.3 Seo de Recuperao de Solvente

do Extrato .................................................. 523.3.4 Seo de Recuperao de Solvente

do Rafinado ................................................ 52

3.4 Desaromatizao a Furfural .................................. 523.4.1 Introduo .................................................. 523.4.2 Seo de Extrao ...................................... 543.4.3 Recuperao de Solvente do Rafinado ....... 553.4.4 Recuperao de Solvente do Extrato ......... 553.4.5 Seo de Purificao do Furfural ............... 55

3.5 Desparafinao a MEK-Tolueno ........................... 563.5.1 Introduo .................................................. 563.5.2 Seo de Resfriamento e Filtrao ............ 573.5.3 Recuperao de Solvente do Filtrado ........ 583.5.4 Desoleificao de Parafnas........................ 58

3.6 Hidrotratamento de Lubrificantes e Parafinas ..... 59

3.6.1 Introduo .................................................. 593.6.2 Catalisadores Empregados ......................... 603.6.3 Reaes do Processo .................................. 603.6.4 Hidrotratamento de Lubrifcantes .............. 61

3.7 Gerao de Hidrognio ......................................... 623.7.1 Introduo .................................................. 623.7.2 Seo de Pr-Tratamento ........................... 633.7.3 Seo de Reformao .................................. 643.7.4 Seo de Absoro do CO

2........................ 65

3.8 Introduo ............................................................ 66

4. PROCESSOS ESPECIAIS ......................................... 69

4.1 Extrao e Industrializao do Xisto tirando leo de Pedra ....................................... 69

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................... 73


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1Esquemas de

RefinoO petrleo, no estado em que extrado do

solo, tem pouqussimas aplicaes. uma com-plexa mistura de molculas, compostas princi-palmente de carbono e hidrognio os hidro-carbonetos, alm de algumas impurezas. Para queo aproveitamento energtico adequado do pe-trleo, deve-se submet-lo a processos de se-

parao, converso e tratamentos.A presente apostila tem por objetivo forne-cer algumas informaes bsicas sobre o pro-cessamento de petrleo de uma refinaria.

1.1 IntroduoO petrleo uma complexa mistura de com-

postos orgnicos e inorgnicos, em que predo-minam os hidrocarbonetos. Para que ele tenhaseu potencial energtico plenamente aproveita-do, bem como sua utilizao como fonte de ma-

trias-primas, importante que seja realizado seudesmembramento em cortes, com padres pr-estabelecidos para determinados objetivos, quedenominamos fraes.

Alm da complexidade de sua composio,no existem dois petrleos idnticos. Suas dife-renas vo influenciar, de forma decisiva, tantonos rendimentos quanto na qualidade das fraes.

Dessa forma, o petrleo deve ser processa-do e transformado de maneira conveniente, como propsito de obter-se a maior quantidade pos-

svel de produtos de maior qualidade e valor co-mercial. Atingir este objetivo, com o menor cus-to operacional, a diretriz bsica da refinao.

As caractersticas dos petrleos tmpondervel influncia sobre a tcnica adotadapara a refinao e, freqentemente, determinamos produtos que melhor podem ser obtidos. As-sim, bvio que nem todos os derivados podemser produzidos a partir de qualquer tipo de pe-trleo. Da mesma forma, no existe uma tcnicade refino adaptvel a todos os tipos de petrleo.

A arte de compatibilizar as caractersticasdos vrios petrleos que devam ser processa-dos numa dada refinaria, com a necessidade desuprir-se de derivados, em quantidade e qualidade,

que atendam uma certa regio de influncia des-sa indstria, faz com que surjam arranjos de vriasunidades de processamento, para que tal objeti-vo seja alcanado da forma mais racional e eco-nmica possvel. O encadeamento das vrias uni-dades de processo dentro de uma refinaria oque denominamos de Esquema de Refino.

Os esquemas de refino variam de uma refi-naria para outra, no s pelos pontos acima ex-postos, como tambm pelo fato do mercado deuma dada regio modificar-se com o tempo. Aconstante evoluo na tecnologia dos processosfaz com que surjam alguns de alta eficincia e ren-tabilidade, enquanto outros, de menor eficinciaou com maiores custos operacionais, entram emobsolescncia. Os processos de refino no soestticos e definitivos, e sim dinmicos num hori-zonte de mdio e longo prazo.

1. 2 Objetivos do RefinoUma refinaria de petrleo, ao ser planejada

e construda, pode destinar-se a dois objetivosbsicos:

produo de combustveis e matrias-pri-mas petroqumicas;

produo de lubrificantes bsicos e pa-rafinas.

O primeiro objetivo constitui a maioria doscasos, uma vez que a demanda por combustveis

muitssimo maior que a de outros produtos.Aqui, fundamental a produo em larga escalade fraes destinadas obteno de GLP, gaso-lina, diesel, querosene e leo combustvel, dentreoutros. Todas as refinarias brasileiras encontram-se neste grupo.

O segundo grupo, de menor expresso,constitui-se num grupo minoritrio, cujo objetivo a maximizao de fraes bsicas lubrificantese parafinas. Estes produtos tm valores agrega-dos cerca de duas a trs vezes muito maiores que

os combustveis e conferem alta rentabilidade aosrefinadores, embora os investimentos sejam tam-bm maiores. No Brasil, no temos nenhumarefinaria dedicada exclusivamente produo de


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lubrificantes e parafinas, existem, no entanto, con-juntos dentro de alguns de nossos parques de refi-no que tm esse objetivo e funcionam quase comorefinarias independentes. Nesta situao, podemoscitar as refinarias: Reduc (Refinaria Duque deCaxias RJ, RLAM (Refinaria Landulpho Alves BA) e Lubnor (Lubrificantes do Nordeste CE)onde existem os conjuntos acima citados.

1.3 Tipos de ProcessosOs processos em uma refinaria podem ser

classificados em quatro grandes grupos: Processos de Separao; Processos de Converso; Processos de Tratamento; Processos Auxiliares.

1.3.1 Processos de SeparaoSo sempre de natureza fsica e tm por ob-

jetivo desdobrar o petrleo em suas fraes b-sicas, ou processar uma frao previamente pro-duzida, no sentido de retirar dela um grupo espe-cfico de compostos.

Os agentes responsveis por estas operaesso fsicos, por ao de energia (na forma demodificaes de temperatura e/ou presso) ou demassa (na forma de relaes de solubilidade asolventes) sobre o petrleo ou suas fraes.

Uma importante caracterstica nos proces-sos de separao o fato dos produtos obtidospoderem, exceto em situaes de eventuais per-das ou contaminaes, quando novamente mis-turados, reconstituir a carga original, uma vez quea natureza das molculas no alterada.

Como exemplos deste grupo de processos,podem ser citadas: Destilao (em suas vriasformas), Desasfaltao a Propano, Desaromati-zao a Furfural, Desparafinao/Desoleificaoa solvente (MIBC), Extrao de Aromticos e

Adsoro de N-parafinas.

Destilao um processo de separao dos componentes

de uma mistura de lquidos miscveis, baseado na di-ferena das temperaturas de ebulio de seus com-ponentes individuais. Muito importante para uma re-finaria, utiliza-se destilao quase que na totalidadedos processos de refino do petrleo e derivados.

As primeiras refinarias eram, na realidade,destilarias, porque as diferentes propriedades do

petrleo no eram conhecidas. O processo eradescontnuo, feito em bateladas e toda a cargaera aquecida, sendo dividada em parte vaporiza-da (topo) e parte lquida (fundo) independente

das composies intermedirias ou absorvidas naseparao.

Extremamente verstil, usada em larga es-cala no refino. Outros processos de separao,converso e tratamento utilizam-na como etapaintermediria ou final de suas operaes.

A destilao pode ser feita em vrias etapase em diferentes nveis de presso, conforme oobjetivo que se deseje. Assim, quando se tratade uma unidade de destilao de petrleo bruto,pode-se ter a destilao a vcuo, o pr-fracio-namento e a debutanizao. Nesse caso, o obje-tivo o seu desmembramento nas fraes bsi-cas do refino, a saber: gs combustvel, gsliqefeito, nafta, querosene, gasleo atmosfrico(leo diesel), gasleo de vcuo e resduo de v-cuo. Seus rendimentos so variveis, em funodo leo processado.

A unidade de destilao de petrleo existesempre, independente de qual seja o esquemade refino. o principal processo, a partir do qualos demais so alimentados.

Desasfaltao a propanoEste processo tem por objetivo extrair, por

ao de um solvente (propano lquido em altapresso), um gasleo, que seria impossvel obterpor meio da destilao.

Como subproduto de extrao, obtm-se oresduo asfltico, que, conforme o tipo de res-duo de vcuo processado e a severidadeoperacional, pode ser enquadrado como asfaltoou como leo combustvel ultraviscoso.

O leo desasfaltado, principal produto doprocesso, pode ter dois destinos, de acordo como objetivo do esquema de refino. Caso este sejaa obteno de combustveis, o leo desasfaltadodever incorporar-se ao gasleo pesado (GOP)e ambos seguiro para a unidade de craquea-mento cataltico, para sua converso em nafta e

GLP.Se o objetivo for a produo de lubrifican-

tes, ento o leo desasfaltado ir gerar, em fun-o de sua viscosidade, o leo bsico Brightstockou o leo de cilindro. Em ambos os casos, esteslubrificantes inacabados iro passar por outrosprocessos para melhoria de qualidade.

Desaromatizao a furfuralProcesso tpico da produo de lubrifican-

tes, a desaromatizao a furfural, como o pr-

prio nome sugere, consiste na extrao de com-postos aromticos polinucleados de altas mas-sas molares por meio de um solvente especfico,no caso o furfural.


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Um leo lubrificante pode trabalhar em con-dies de alta e baixa temperatura, esperando-se dele um comportamento o mais uniforme pos-svel em relao viscosidade. Sabe-se que oscompostos causadores das maiores flutuaes deviscosidade so justamente os aromticos.

Assim sendo, quando os aromticos so re-tirados de um corte lubrificante, assegura-se umamenor variao da viscosidade com a tempera-tura. A propriedade que mede o inverso da variaoda viscosidade com a variao da temperatura chamada de ndice de viscosidade (IV). Quantomaior o IV, menor a variao da viscosidade coma temperatura.

A desaromatizao a furfural tem, ento, porobjetivo aumentar o ndice de viscosidade de le-os lubrificantes. O subproduto desse processo o extrato aromtico, um leo pesado e viscoso,

que pode ser utilizado como leo extensor deborracha sinttica, ou pode ser adicionado aopool de leo combustvel da refinaria. O pro-duto principal, o leo desaromatizado, estoca-do para seu posterior processamento, na unida-de de desparafinao a Metil-Isobutil-Cetona(MIBC).

A desaromatizao de lubrificantes era rea-lizada, no passado, usando-se o fenol como sol-vente. Com o advento da utilizao do furfural, oprocesso que usava fenol entrou em

obsolescncia. Apesar disto, a RLAM, por terum conjunto de lubrificantes antigo, possui umaunidade que usa esse solvente.

O investimento inicial para a construo deuma unidade de desaromatizao bastante pr-ximo ao valor estimado para a de desasfaltao,sendo ligeiramente superior devido ao sistema depurificao do solvente.

Desparafinao a MIBCUm lubrificante colocado num equipamento,

inicialmente opera em condies ambientais detemperatura, ou em alguns casos em baixas tem-peraturas, uma vez que a mquina, em geral, no aquecida. O leo deve ter, ento, em tais con-dies, possibilidades de escoamento adequadopara que a lubrificao no fique comprometida,necessitando, em funo disto, apresentar baixoponto de fluidez. Para que esta caracterstica sejaalcanada, deve-se remover as cadeias parafnicaslineares, uma vez que estas so responsveis pelabaixa fluidez do leo.

A remoo das n-parafinas feita com oauxlio de um solvente que, em baixas temperatu-ras, solubiliza toda a frao oleosa, exceto asparafinas, que permanecem em fase slida. Em

face da baixa viscosidade reinante no meio, emfuno da grande quantidade de solvente presen-te, possvel fazer-se uma filtrao, separando-se as n-parafinas.

O leo desparafinado enviado estocagemintermediria, de onde seguir para o processode hidroacabamento, enquanto a parafina oleosaser tambm estocada, podendo ter dois desti-nos. Caso exista no conjunto de lubrificantes umaunidade de desoleificao de parafinas, ela deveser a processada, com o propsito de produzir-se parafinas comerciais. Se essa opo no exis-tir, o destino ser sua adio ao gasleo, que serprocessado no craqueamento cataltico.

O solvente utilizado, atualmente, a Metil-Isobutil-Cetona (MIBC). J foram usados, nopassado, a mistura de Metil-Etil-Cetona (MEC)e tolueno, e, mais remotamente, o propano lqui-

do. A MIBC apresenta vantagens significativasem relao aos demais solventes, sendo por issoempregada atualmente.

A desparafinao , certamente, a mais caradas unidades de conjunto de lubrificantes, em fun-o, principalmente, do grande nmero de equi-pamentos existentes no processo.

Desoleificao a MIBCA desoleificao a MIBC um processo

idntico desparafinao, apenas realizada em

condies mais severas, visando remover o leocontido na parafina, de forma a enquadr-la comoproduto comercial, o que seria impossvel semessa unidade.

A parafina oleosa, carga do processo, desmembrada em duas correntes. A frao ole-osa, removida pela ao do solvente e da filtra-o, denominada parafina mole, e, por tratar-se de um gasleo, normalmente enviada ao cra-queamento, depois de ter a MIBC removida. Aparafina mole pode ser tambm aproveitada paraa produo de gelias, leos, vaselinas e outrosprodutos farmacuticos, embora seu mercadoseja bem restrito.

O produto comercial, conhecido como pa-rafina dura, depois desta operao, estocadopara posterior processamento na unidade de hi-drotratamento onde finalmente especificada.

Devido desoleificao ser quase sempreintegrada desparafinao e tambm por ter umporte menor, o capital investido nessa unidade bem menor, situando-se na faixa de US$ 6090.000.000,00.

Extrao de aromticosA extrao de aromticos, tambm conhe-

cida como recuperao de aromticos (URA),


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uma unidade que tem um objetivo semelhante Desaromatizao a Furfural, embora carga, sol-vente, produtos e condies operacionais sejambem distintas. Em ambas as unidades, o objetivo extrair os aromticos da carga por meio de umsolvente.

A carga uma nafta proveniente de uma uni-dade de reforma cataltica, bastante rica em aro-mticos leves, como benzeno, tolueno e xilenos(BTXs). Estes hidrocarbonetos tm um alto valorno mercado, uma vez que so importantes mat-rias-primas para a indstria petroqumica, poden-do atingir preos duas a trs vezes superiores nafta.

A extrao feita com um solvente, poden-do ser o Tetra-Etileno-Glicol (TEG), a N-Metil-Pirrolidona (NMP) associada ao Mono-Etileno-Glicol (MEG), ou o Sulfolane. O uso de um deles

feito em funo das condies do processo es-colhido.

Os aromticos extrados, depois da remo-o do solvente, so fracionados e destinados estocagem para futura comercializao, os noaromticos, depois tambm da remoo do sol-vente, so enviados ao pool de gasolina.

A URA uma unidade que confere boalucratividade ao parque de refino, devido gran-de distncia entre o preo de carga e dos arom-ticos. O investimento necessrio sua implanta-

o no dos mais elevados, situando-se entreUS$ 40-55.000.000,00.

Adsoro de n-parafinasA unidade de adsoro de n-parafinas pr-

pria para a remoo de cadeias parafnicas linea-res contidas na frao querosene. Tais hidrocar-bonetos, embora confiram excelente qualidade aoquerosene de iluminao, so extremamente pre-

judiciais em se tratando do querosene de avia-o, por elevarem seu ponto de congelamento

quando presentes em concentraes razoveis.As n-parafinas removidas, por outro lado, so

valiosas matrias-primas para a indstria petro-qumica, especificamente para a produo de de-tergentes sintticos biodegradveis. Assim sen-do, a adsoro de n-parafinas do querosene um processo bastante interessante, porque, nos consegue especificar adequadamente o que-rosene de aviao (QAV), como tambm produzn-parafinas. Isto conseguido por meio de umaadsoro das cadeias lineares presentes no que-

rosene, atravs de sua passagem em fase gasosanum leito de peneiras moleculares. O leito captu-ra as n-parafinas, permitindo a passagem dos de-mais compostos presentes no querosene. Mais

tarde, numa outra etapa, os hidrocarbonetos ab-sorvidos so removidos do leito com auxlio deum diluente, separados deste, fracionados e es-tocados para o futuro envio indstria petroqu-mica.

A adsoro de n-parafinas, em face do gran-de nmero de equipamentos e da alta complexi-dade, uma unidade de elevado investimento(US$ 100-150.000.000,00) e longo tempo pararetorno, no sendo de grande atratividade eco-nmica. Apenas quando existem fbricas consu-midoras das n-parafinas produzidas, colocadasa preos aceitveis, tal unidade pode ser econo-micamente vivel.

1.3.2 Processos de ConversoOs processos de converso so sempre de

natureza qumica e visam transformar uma fraoem outra(s), ou alterar profundamente a consti-tuio molecular de uma dada frao, de forma amelhorar sua qualidade, valorizando-a. Isto podeser conseguido atravs de reaes de quebra,reagrupamento ou reestruturao molecular.

As reaes especficas de cada processo soconseguidas por ao conjugada de temperaturae presso sobre os cortes, sendo bastante fre-qente tambm a presena de um agente promo-tor de reao, denominado catalisador. Confor-me a presena ou ausncia deste agente, pode-se classificar os processos de converso em doissubgrupos: catalticos ou no catalticos.

importante ressaltar que, devido s altera-es qumicas processadas, os produtos que saemdesses processos, se misturados, noreconstituem a carga original.

Processos de converso so, em geral, deelevada rentabilidade, principalmente quandotransformam fraes de baixo valor comercial(gasleos, resduos) em outras de maiores valo-res (GLP, naftas, querosenes e diesel).

De forma similar aos processos de separa-o, os de converso apresentam, tambm comocaracterstica, elevado investimento para suasimplantaes, no entanto principalmente os pro-cessos de craqueamento trmico ou catalticoapresentam curto tempo de retorno do capitalinvestido. Em alguns casos, o retorno do capitalpode ocorrer em cerca de um ano apenas. Comoexemplo destes processos, podem ser citados oCraqueamento Cataltico, o Hidrocraqueamento(Cataltico e Cataltico Brando), a Alcoilao, a

Reformao e a Isomerizao, todos catalticos.Dentre os no catalticos, podemos citar proces-sos trmicos tais como: o Craqueamento Trmico,a Viscorreduo, o Coqueamento Retardado ou


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Fluido. Cabe ressaltar que a Alcoilao e a Re-formao so processos de sntese e rearranjomolecular, respectivamente, enquanto os outrosexemplos aqui abordados so de craqueamento.

Cada um dos processos anteriormente cita-dos ser abordado a seguir, primeiramente, deforma resumida e, posteriormente, em seo es-pecfica, com maior riqueza de detalhes.

Craqueamento CatalticoO craqueamento cataltico um processo de

quebra molecular. Sua carga uma mistura degasleo de vcuo e leo desasfaltado, que, sub-metida a condies bastante severas em presen-a do catalisador, transformada em vrias ou-tras fraes mais leves, produzindo gs combus-tvel, gs liqefeito, nafta, gasleo leve (diesel decraqueamento) e gasleo pesado de craqueamen-

to (leo combustvel). As reaes produzem tam-bm coque, que se deposita no catalisador e queimado quando na regenerao desse ltimo,gerando gs de combusto, de alto contedoenergtico, usado na gerao de vapor dguade alta presso.

O processo surgiu um pouco antes da se-gunda guerra mundial, tomando um notvel im-pulso com este conflito, em face grande neces-sidade dos aliados em relao a suprimentos degasolina e material petroqumico para suas tro-

pas. Com o fim da guerra, o craqueamentocataltico firmou-se, devido, principalmente, produo de nafta, em maior quantidade, de me-lhor qualidade e com custos de produo bem infe-riores aos outros processos existentes na poca.

um processo destinado, por excelncia, produo de nafta de alta octanagem, o deriva-do que aparece em maior quantidade, de 50 a65% do volume em relao carga processada.O segundo derivado em maior proporo oGLP, de 25 a 40 % do volume em relao car-ga. Em menores rendimentos, temos tambm oleo diesel de craqueamento (LCO), o leocombustvel de craqueamento (leo decantado/clarificado), o gs combustvel e o gs cido(H2S). O coque gerado depositado no catali-sador e queimado na regenerao.

A grande necessidade nacional de produode GLP e, principalmente, de gasolina at o finaldos anos setenta, fez com que a PETROBRAS ins-talasse este processo em todas as suas refinarias.

O craqueamento cataltico, tambm conhe-cido como FCC (Fluid catalytic cracking), um processo de grande versatilidade e de eleva-da rentabilidade no quadro atual do refino, em-bora seja tambm uma unidade de alto investi-mento para sua implantao.

Hidrocraqueamento CatalticoO hidrocraqueamento cataltico, tambm

conhecido como HCC (Hidrocatalytic cracking), um processo que consiste na quebra de mol-culas existentes na carga de gasleo por aoconjugada do catalisador, altas temperaturas e pres-

ses, e presena de grandes volumes de hidrognio.Ao mesmo tempo em que ocorrem as quebras, si-multaneamente acontecem reaes de hidrogenaodo material produzido. um processo que concorre,portanto, com o craqueamento cataltico fluido.

O HCC surgiu na dcada de cinqenta, atin-gindo seu apogeu no incio dos anos setenta, pou-co antes da crise do petrleo. Com o aumento dopreo do leo, de seus derivados, e do preo dogs natural, principal matria-prima para obtenodo hidrognio, este tambm teve seu preo extre-

mamente elevado, afetando bastante a rentabilida-de do processo. Isto fez com que houvesseretrao na implantao de novas unidades, tantonos Estados Unidos, quanto nos demais pases.

A grande vantagem do hidrocraqueamento sua extrema versatilidade. Pode operar com car-gas que variam, desde nafta, at gasleos pesadosou resduos leves, maximizando a frao que de-sejar o refinador desde gasolina, at gasleo paracraqueamento obviamente em funo da carga.

Outra grande vantagem constatada a qua-lidade das fraes no que diz respeito a contami-nantes. Diante das severssimas condies em queocorrem as reaes, praticamente todas as im-purezas, como compostos de enxofre, nitrog-nio, oxignio e metais, so radicalmente reduzi-das ou eliminadas dos produtos.

A desvantagem do processo consiste nas drs-ticas condies operacionais. Elevadas presses etemperaturas so usadas, o que obriga a utilizaode equipamentos caros e de grande porte, com ele-vado investimento, no s pelo que j foi exposto,mas tambm pela necessidade de implantao de

uma grande unidade de gerao de hidrognio, cujoconsumo no processo extremamente alto.

Nenhuma refinaria no pas dispe de umaunidade HCC, porm existe a perspectiva de ins-talao futura de uma unidade desta na Refap,para o ano 2003, de modo a atender o crescentemercado de diesel na regio sul.

Hidrocraqueamento Cataltico BrandoO hidrocraqueamento cataltico brando, tambm

conhecido como MHC (Mild Hydrocraking), de-

senvolvido durante a dcada de oitenta na Frana enos Estados Unidos, uma variante do HCC, ope-rando porm, em condies bem mais brandas que oanterior, principalmente em termos de presso.


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Sua grande vantagem que, a partir de uma cargade gasleo convencional, possvel produzir gran-des volumes de leos diesel de excelente qualida-de, sem gerar grandes quantidades de gasolina.Devido ao elevado consumo de diesel no Brasil e perspectiva de um aumento em sua demanda no

final do sculo e anos seguintes, esta pode ser umaalternativa interessante para o refino no pas.Embora seja um processo pouco mais bara-

to que o HCC convencional, ainda assim suaconstruo requer volumosos investimentos (US$300400.000.000,00), o que torna sua implan-tao pouco vivel economicamente na atual con-

juntura brasileira de refino. H, porm, a hipte-se de instalao de uma unidade como esta naReplan aps o ano 2000, tambm para o atendi-mento da demanda de diesel da regio sudeste.

Alcoilao CatalticaA alcoilao cataltica ou alquilao, consiste

na juno de duas molculas leves para a forma-o de uma terceira de maior peso molecular, rea-o esta catalisada por um agente de forte cartercido. Na indstria do petrleo, esta rota usadapara produo de gasolina de alta octanagem apartir de componentes de gs liqefeito de petr-leo, utilizando-se como catalisador HF (cidofluordrico) ou H2SO4(cido sulfrico).

Alm da gasolina de alquilao, seu princi-pal produto, a unidade gera em menor quantida-de nafta pesada, propano e n-butano de alta pu-reza. A primeira endereada ao pool de ga-solina comum, enquanto os gases podem ser ven-didos separadamente para usos especiais, ou serincorporados ao pool de GLP da refinaria. Oproduto alquilado vai para a produo de gasoli-na automotiva de alta octanagem ou para a gera-o de gasolina de aviao.

Em petroqumica, a alquilao largamenteutilizada para a gerao de intermedirios de gran-

de importncia, tais como o etil-benzeno (produ-o de estireno), o isopropil-benzeno (produode fenol e acetona) e o dodecil-benzeno (produ-o de detergente).

No que se refere produo de gasolina dealta octanagem, este um processo largamenteutilizado em pases onde a demanda por gasolina elevada e, claro, haja disponibilidade do GLP,matria-prima essencial ao processo. Nessa si-tuao, so destacados os Estados Unidos, oCanad e o Mxico. H tambm unidades des-

sas construdas na Europa Ocidental e no Japo,embora em muito menor proporo.No Brasil, apenas uma pequena unidade, lo-

calizada na RPBC (Cubato) e conhecida como

U-GAV, supre as necessidades do pas em rela-o gasolina de aviao.

O investimento para a implantao de unida-des desse tipo situa-se entre US$ 30.000.000,00e US$ 60.000.000,00, em funo do porte e datecnologia utilizada.

Reformao CatalticaA reformao cataltica ou reforma, como

mais conhecida, tem por objetivo principal trans-formar uma nafta de destilao direta, rica em hi-drocarbonetos parafnicos, em uma outra, rica emhidrocarbonetos aromticos. um processo dearomatizao de compostos parafnicos e naft-nicos, visando a produo de gasolina de altaoctanagem ou a produo de aromticos leves(benzeno, tolueno e xilenos) para posterior gera-

o de compostos petroqumicos.O catalisador utilizado constitudo de umsuporte de alumina, impregnado do elemento ati-vo de natureza metlica, geralmente Platina asso-ciada a um ou dois outros elementos de transi-o, Rnio, Rdio ou Germnio. Embora a quan-tidade dos elementos citados na composio docatalisador seja bem baixa (1,0% em massa nomximo), devido ao preo desses metais, o cus-to do catalisador extremamente alto.

O principal produto do processo a naftade reforma, porm, outras fraes so geradasem menores quantidades, tais como gs liqefeito,gs combustvel, gs cido e uma corrente ricaem hidrognio. Esta ltima pode ser usada emunidades de hidrotratamento que no necessitemde grandes vazes e de elevadas purezas de H2.

A reforma surgiu no incio da 2. GuerraMundial, tendo se desenvolvido muito nos anoscinqenta, quando, ao lado do craqueamentocataltico, era a principal geradora de gasolina dealta octanagem. Entretanto, o crescimento da in-dstria petroqumica, tendo a nafta como sua prin-

cipal matria-prima, fez com que o preo dessafrao aumentasse bastante, aproximando-semuito do preo final da gasolina, afetando sobre-maneira a rentabilidade do processo. Hoje esteprocesso no mais considerado como interes-sante economicamente para a produo de ga-solina.

Tal raciocnio no vale, porm, se o objetivofinal a produo de aromticos puros (BTXs).Os preos destes no mercado mundial so emmdia o dobro do preo da nafta petroqumica,

o que torna a reforma cataltica extremamenterentvel nessa situao.Este processo largamente empregado nos

Estados Unidos, Canad e Europa Ocidental,


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constituiu-se nesta ltima durante muito tempocomo a principal rota para a produo de gasoli-na de alta octanagem, superando at mesmo ocraqueamento cataltico. Hoje, com o progressi-vo aumento do uso do gs natural na Europa ecom o conseqente deslocamento do leo com-bustvel, implementa-se o uso do FCC. Boa par-te das unidades de reforma opera atualmente naproduo de aromticos e muito menos produ-o de gasolina.

A restrio ambiental que limita o teor mxi-mo de aromticos presente na gasolina poderfazer com que a nafta reformada seja banida aospoucos da constituio do pool daquele pro-duto, ficando sua operao destinada quase queexclusivamente produo de aromticos. Isto

j ocorre em muitas refinarias norte-americanas.

Temos cinco unidades de Reforma Catalti-ca instaladas no Brasil. Duas delas instaladas nosanos sessenta em refinarias da PETROBRAS(Reduc e RPBC). A primeira opera ainda para aproduo de gasolina, enquanto, a segunda pro-duz aromticos.

Alm dessas, a Petrobras tem duas unida-des de grande porte instaladas em centrais pe-troqumicas (Petroqumica Unio e COPENE)que produzem aromticos. A quinta unidade, depequeno porte, est na Refinaria de Manguinhos,

para a produo de gasolina.O investimento necessrio para a implan-tao de uma reforma pode oscilar entreUS$ 40.000.000,00 e US$ 80.000.000,00.

Craqueamento TrmicoO craqueamento trmico o mais antigo dos

processos de converso, surgindo logo aps oadvento da destilao. Seu aparecimento data doincio do sculo XX, tendo uma importncia rele-vante at o incio dos anos cinqenta, quando

entrou em obsolescncia, deslocado pelo craque-amento cataltico.

Tem por finalidade quebrar molculas pre-sentes no gasleo de vcuo ou no resduo atmos-frico, por meio de elevadas temperaturas e pres-ses, visando obter-se principalmente gasolina eGLP. Gera tambm, como subprodutos, gs com-bustvel, leo leve (diesel de craqueamento) e leoresidual, alm da formao de coque.

Este, por sinal o principal problema do pro-cesso, porque, como o coque no removido

continuamente dos equipamentos, acaba sendoacumulado, o que provoca entupimentos obrigan-do assim a freqentes paradas para descoqueifi-cao, reduzindo em muito o fator operacional.

A PETROBRAS teve uma unidade de cra-queamento trmico instalada na RPBC, quecraqueava, simultaneamente, resduo atmosfri-co e nafta. Sua operao iniciou-se em 1955,sendo paralisada em 1971, quando entrou emoperao o craqueamento cataltico. Suas insta-laes foram aproveitadas, sendo ela transforma-da em unidade de destilao atmosfrica, consti-tuindo-se hoje na U-N.

ViscorreduoA viscorreduo um processo desenvolvi-

do por volta dos anos trinta, seguindo a linha docraqueamento trmico. O objetivo a reduoda viscosidade de um resduo, que ser usadocomo leo combustvel, por meio da quebra desuas molculas mais pesadas, atravs da ao

trmica.Para que isso ocorra sem que haja uma ex-cessiva formao de coque, uma vez que a carga um resduo, as condies operacionais so sen-sivelmente mais brandas que as existentes no cra-queamento trmico convencional.

Em funo da quebra de algumas molculas,ocorre a formao de uma aprecivel quantidadede hidrocarbonetos na faixa do diesel e do gas-leo que, no sendo removidos, entrariam comodiluentes do resduo processado, reduzindo suaviscosidade. Tambm h, de forma semelhanteao craqueamento trmico, formao de gs com-bustvel, GLP e nafta, porm em menor escala,em funo da pouca severidade.

A viscorreduo teve sua fase de importn-cia entre os anos trinta e cinqenta, quando tam-bm foi atingida pelo advento do craqueamentocataltico e da destilao a vcuo. Atualmente, um processo considerado totalmente obsoleto,em face do seu alto custo operacional e de suabaixa rentabilidade.

No h, no pas, nenhuma unidade em ope-

rao, embora uma tenha sido instalada nosprimrdios da RPBC, sendo transformada e adap-tada para operar como destilao atmosfrica,constituindo-se hoje na U-V de Cubato.

Coqueamento RetardadoO coqueamento retardado tambm um pro-

cesso de craqueamento trmico. Sua carga re-sduo de vcuo, que, submetido a condies bas-tante severas, craqueia molculas de cadeia abertae molculas aromticas polinucleadas, resinas e

asfaltenos, produzindo gases, nafta, diesel, gas-leo e, principalmente, coque de petrleo.

um processo que surgiu logo aps a se-gunda guerra mundial, e tinha inicialmente por


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objetivo craquear resduos para produzir umaquantidade maior de gasleo para craqueamen-to. O coque gerado era considerado comosubproduto, sendo vendido a preo de carvomineral.

Com a evoluo da indstria do alumnio, ocoque de petrleo mostrou-se um excelente ma-terial para a produo dos eletrodos necessriospara obteno daquele metal, bem como para usona siderurgia, na obteno de aos especiais. Istofez com que o coque passasse a ter uma maiorimportncia e, por conseqncia, maior preo.

A crise do petrleo trouxe consigo uma cres-cente importncia para o coqueamento, um pro-cesso que transforma uma frao bastante de-preciada, o resduo de vcuo, em outras de mui-to maior valor comercial, como o GLP, a nafta, odiesel e o gasleo, a possibilidade de executar a

transformao de fraes residuais em leves emdias, conferiu ao processo um outro status,que, at ento, no era reconhecido, em face prin-cipalmente de sua grande rentabilidade e flexibili-dade operacional. Isto fez com o coqueamento,que caminhava para a inexorvel obsolescnciativesse sua importncia revigorada, sendo hojeum processo sempre cogitado em qualquer estu-do relativo a ampliaes, modernizaes ou im-plantaes de novas refinarias.

O coqueamento um dos processos com

que contamos futuramente para atender a cres-cente demanda de leo diesel no pas. Existem,atualmente, unidades instaladas na RPBC, umana Regap, e outra na Replan.

O investimento necessrio implantao deuma unidade de coqueamento no alto, em com-parao com outras unidades de quebra trmicaou cataltica. Conforme o porte da unidade, pode-se ter um investimento entre US$ 50.000.000,00e US$ 100.000.000,00, que, em virtude da alta ren-tabilidade, pode ser amortizado em pouco tempo.

1. 3.3 Processos de TratamentoOs processos de tratamento tm por finali-

dade principal eliminar as impurezas que, estan-do presentes nas fraes, possam comprometersuas qualidades finais; garantindo, assim, estabi-lidade qumica ao produto acabado. Dentre asimpurezas, os compostos de enxofre e nitrog-nio, por exemplo, conferem s fraes proprie-dades indesejveis, tais como, corrosividade,acidez, odor desagradvel, formao de compos-

tos poluentes, alterao de cor, etc.As quantidades e os tipos de impurezas pre-sentes nos produtos so extremamente variados,diferindo tambm conforme o tipo de petrleo

processado que gerou as fraes. medida queos cortes vo ficando mais pesados, a quantida-de de impurezas cresce proporcionalmente, o quedificulta a remoo.

Os processos de tratamento podem ser clas-sificados em duas categorias: Processos Conven-cionais e Hidroprocessamento. Os primeiros soaplicados s fraes leves, enquanto o segundogrupo usado, principalmente, para fraes m-dias e pesadas.

Tratamento CusticoO tratamento custico consiste numa lava-

gem da frao de petrleo por uma soluo aquo-sa de NaOH (soda custica) ou de KOH (po-tassa custica). O objetivo deste tratamento aeliminao de compostos cidos de enxofre, tais

como o H2S e mercaptans de baixas massasmolares (RSH). Compostos sulfurados diferen-tes dos mencionados anteriormente no podemser removidos por este tratamento. O processoconsegue remover tambm, porm em menorescala, cianetos e fenis, compostos que normal-mente esto presentes na nafta de craqueamento.

Em funo das limitaes do tratamento cus-tico, utilizado somente para fraes muito le-ves, tais como o gs combustvel, o GLP e naftas.Em casos excepcionais, pode ser empregado parao tratamento de querosene, porm com baixa efi-cincia na remoo de impurezas.

Pode ser encontrado em sees de tratamen-to em unidades de Destilao, Craqueamento eAlquilao.

Uma das desvantagens do processo o ele-vado consumo de soda custica e a gerao degrandes volumes de resduo (soda gasta).

Tratamento Merox de GLPO tratamento Merox consiste numa lavagem

custica semelhante anteriormente citada, mas

que tem como vantagem a regenerao da sodacustica consumida no processo, reduzindo subs-tancialmente o custo operacional. Em funo des-sa regenerao, produzem-se dissulfetos, que, con-forme a opo adotada, podem ou no ser retira-dos da frao tratada. Afora isso, suas limitaese aplicaes so idnticas quelas vistas para otratamento custico, e, da mesma maneira, trabalhaem baixas condies de temperatura e presso.

Tratamento Merox de naftas e queroseneO tratamento Merox um processo de ado-

amento (reduo de corrosividade), cujo obje-tivo principal melhorar a qualidade do querosenede aviao pela transformao de compostos


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corrosivos (mercaptans) em compostos no cor-rosivos (dissulfetos).

Neste tratamento, feita a lavagem custicado querosene, adoamento, transformao dosmercaptans em dissulfetos nos reatores Merox e,aps, polimento.

Tratamento BenderO tratamento Bender um processo de ado-

amento, desenvolvido com o objetivo de me-lhorar a qualidade do querosene de aviao. Notem por objetivo a reduo do teor de enxofre, esim transformar compostos sulfurados corrosivos(mercaptans) em outras formas pouco agressivas(dissulfetos). um processo em que se conju-gam lavagens custicas e reaes com enxofrecom aes de campos eltricos de alta voltagem.

No um processo eficiente quando o pro-blema proveniente dos compostos nitrogena-dos, como acontece no caso das fraes da faixado querosene provenientes dos petrleos da Ba-cia de Campos. Nessa situao, o tratamentoBender mostra-se ineficiente, devendo-se optarpor outro tipo de processo, o hidrotratamento.

O tratamento Bender pouco usado, ten-dendo para a obsolescncia, uma vez que osmodernos rumos no refino so caminhar cada vezmais no sentido dos processos de hidrogenao.O investimento necessrio ao Bender semelhanteao do tratamento Merox das naftas e querosene.

Tratamento DEAO tratamento DEA (Di-Etanol-Amina) um

processo especfico para remoo do H2S de fra-es gasosas do petrleo, ou seja, do gs natu-ral, do gs combustvel e do gs liqefeito. Re-move tambm o dixido de carbono (CO2), queeventualmente possa estar presente na correntegasosa.

A grande vantagem deste tratamento con-siste em sua capacidade de regenerar a DEA queremoveu o H2S e/ou o CO2, produzindo umacorrente de gs cido, bastante rica em enxofre.A recuperao de enxofre feita por meio deuma unidade denominada URE (unidade de re-cuperao de enxofre).

Da mesma maneira que os processos ante-riores, o tratamento DEA opera tambm em con-dies brandas de presses e temperaturas. Noponto de maior temperatura, esta no ultrapassa135C. um tratamento obrigatrio em unida-

des de Craqueamento Cataltico, onde encontra-mos correntes gasosas cujas concentraes deH2S so extremamente altas. Em correntes gaso-sas, desprovidas de Sulfeto de Carbolina (SCO),

a DEA pode ser substituda com vantagens pelaMEA (Mono-Etanol-Amina), entretanto este no o caso de correntes provenientes do craquea-mento.

1.3.4 Processos Auxiliares

So aqueles que se destinam a fornecerinsumos operao dos outros anteriormente ci-tados, ou a tratar rejeitos desses mesmos pro-cessos. Incluem-se, neste grupo, a Gerao deHidrognio (fornecimento deste gs s unidadesde hidroprocessamento), a recuperao de En-xofre (produo desse elemento a partir da quei-ma do gs cido rico em H2S) e as utilidades (va-por, gua, energia eltrica, ar comprimido, distri-buio de gs e leo combustvel, tratamento deefluentes e tocha), que, embora no sejam de fato

unidades de processo, so imprescindveis a eles.

Anotaes


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Processos de Refino

2Processos de Refino para

obteno de combustveis umaabordagem mais detalhada

2.1 Destilao2.1.1 Introduo

O petrleo, para que tenha seu potencialenergtico efetivamente aproveitado, deve serdesdobrado em cortes de faixas de ebulio ca-ractersticas, denominados fraes. Assim, para

que esse objetivo seja alcanado, o leo bruto submetido ao processo de destilao.A destilao um processo fsico de sepa-

rao, baseado na diferena de temperaturas deebulio entre compostos coexistentes numa mis-tura lquida. As temperaturas de ebulio de hi-drocarbonetos aumentam com o crescimento desuas massas molares. Desta forma, variando-seas condies de aquecimento de um petrleo, possvel vaporizar os compostos leves, interme-dirios e pesados, que, ao se condensarem, po-dem ser fracionados. Paralelamente, ocorre aformao de um resduo bastante pesado, cons-titudo principalmente de hidrocarbonetos de ele-vadas massas molares, que, s condies de tem-peratura e presso em que a destilao realiza-da, no se vaporizam.

Por ser a destilao um processo fsico, aspropriedades fsicas dos componentes de cadafrao no so modificadas.

Os principais tipos de destilao so:a) Destilao IntegralA mistura lquida separad em dois produtos:

vapor e lquido. tambm conhecida como desti-lao de equilbrio, auto vaporizao ou flash.

Uma parte do lquido vaporizada sob con-dies tais que todo o vapor produzido fica, du-rante a vaporizao, em contato ntimo com o l-quido residual.

b) Destilao DiferencialD-se pelo aquecimento de um lquido at a

formao da primeira bolha de vapor, retiradado contato com o restante do lquido e conden-sada. O aquecimento continua, ento, retirando-se do restante do lquido e condensando o va-por. A destilao interminente.

O destilador carregado com uma misturalquida cada vez mais rica em componentes pe-sados. A temperatura do lquido no destiladorsobe continuamente durante a destilao, pois olquido vai tornando-se mais pesado. O destila-do (vapor condensado) coletado em poresseparados chamadas de cortes. , normalmenteutilizada em laboratrios, para controle da quali-dade dos produtos de petrleo.

c) Destilao Fracionada a separao dos componentes por suces-

sivas vaporizaes e condensaes proporcio-nando produtos com grau de pureza.

A destilao fracionada uma evoluo dadestilao integral ou por bateladas. O incrementoda destilao fracionada a utilizao de mlti-plos estgios de condenso e vaporizaosimplificadamente,destilando integralmente vras

vezes para a obteno de cortes intermedirios.Na condensao, para tornar o processo

mais compacto (diminuir o nmero de permuta-dores de aquecimento) e melhorar o fracionamento,


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NAFTA LEVE(Petroqumica)

Esquema de destilao a 3 estgios.

FRACION.DE

NAFTA

GLP

NAFTA LEVE(Gasolina)

ESTABILIZAO

PETRLEO

DESSALINAO EPR-AQUEIMENTO

PR-FLASH NAFTA MDIA

NAFTA PESADA

QUEROSENE

DIESEL LEVE

DIESEL PESADO

GASLEO LEVE

GASLEO PESADO

RESDUO DE VCUO(O. Combustvel ou asfalto)

FORNO

DESTILAO VCUO

DESTILA

O

ATMOSFRICA

RETIF.

RETIF.

RETIF.

Destilao atmosfrica e a vcuoUm outro fator importante no processo de

destilao, alm da temperatura de aquecimentodo leo, a presso a que ele est sendo sub-metido. Sabe-se que a temperatura de ebuliode um determinado lquido funo da presso

que sobre ele est exercendo o ambiente. Quan-to maior for a presso exercida, maior ser a tem-peratura de ebulio do lquido. Logicamente, bai-xando-se a presso, reduz-se tambm a tempe-ratura de ebulio do lquido em questo.

A conjugao dos parmetros temperaturae presso permite que o petrleo seja separadoem suas diversas fraes.

De um modo geral, todas as unidades dedestilao de petrleo possuem os seguintes equi-pamentos: torres de fracionamento, retificadores(strippers), fornos, permutadores de calor, tam-bores de acmulo e refluxo, bombas, tubulaese instrumentos de medio e controle.

O arranjo fsico desses equipamentos e seusmtodos de operao so diferentes de refinariapara refinaria, entretanto os princpios bsicos deoperao so os mesmos.

Uma unidade de destilao pode ser dividi-da, para efeito de estudo, em trs sees princi-pais, estudadas a seguir.

incorporou-se destilao de multi-estgios oreflexo resultando em:

uma temperatura final intermediria entreas temperatura do vapor e do lquido,graas troca de calor entre eles;

um vapor e um lquido de composiesdiferentes dos originais devido conden-sao preferencial do produto + pesadopresente no vapor e uma vaporizaopreferencial do produto mais leve presenteno lquido.

O vapor preveniente do estgio sai com tem-peratura menor do que o vapor original e maisenriquecido em produto leve o lquido sai comtemperatura maior e mais enriquecido de produ-

to pesado.Na destilao fracionada, qto. > o nr. de

estgios empregados, > ser o grau de purezados produtos e, quanto mais condensado retorna,o produto melhor ser o grau de separao por-que maior ser o grau de enriqueciment do va-por no componente + voltil o retorno decondesnado chamdo de refluxo.


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Processos de Refino

2.1.2 Pr-Aquecimento e DessalinizaoO processo de destilao tem incio com o

bombeamento contnuo de petrleo frio atravsde vrios trocadores de calor, onde este pro-gressivamente aquecido, ao mesmo tempo em queresfria os produtos acabados que deixam a uni-

dade. O conjunto dos permutadores de calordessa seo conhecido como bateria de pr-aquecimento.

O sistema de pr-aquecimento permite umaeconomia operacional bastante elevada, pois ofe-rece a vantagem de aquecer a carga com fraesque se deseja resfriar, economizando, assim, com-bustvel necessrio para o aquecimento total dacarga, alm de oferecer um menor dimensiona-mento dos fornos.

Antes do petrleo ser enviado seo de

fracionamento, dever passar pela dessalgadora(ou dessalinizadora), para a remoo de sais,gua e partculas slidas suspensas. Esses conta-minantes, quando no removidos do cru, causamsrios danos a unidades de destilao, limitandoo tempo de campanha, e provocando operaoineficiente da unidade. Os principais problemasresultantes da presena desses contaminantes nopetrleo so:

os sais de cloro (principalmente o MgCl2)geram HCl (cido clordrico), o que podecausar corroso acentuada nas torres defracionamento e linhas (principalmente naregio de topo);

os sais e slidos depositam-se em troca-dores de calor e tubos de fornos, cau-sando entupimentos, baixa eficincia detroca trmica e superaquecimentos lo-calizados em tubos de fornos;

sais e sedimentos atuam como catalisa-dores para a formao de coque no inte-rior dos tubos de fornos e linhas de trans-ferncias, provocando tambm entupi-

mentos e diminuio da transferncia decalor nos equipamentos.

O processo de dessalinizao consiste basi-camente na lavagem do petrleo da seguinte ma-neira: o leo cru pr-aquecido recebe gua deprocesso para misturar com a gua residual, saise slidos presentes no cru. Uma vlvula mistura-dora provoca o ntimo contato entre a gua inje-tada, os sais e sedimentos. A seguir, a mistura depetrleo, gua e impurezas penetra no vaso dedessalgao, passando atravs de um campo el-

trico de alta voltagem, mantido entre pares de ele-trodos metlicos. As foras eltricas do campoprovocam a coalescncia das gotculas de gua,formando gotas maiores, que, por terem uma

maior densidade, caem atravs do cru para o fun-do da dessalgadora, carregando dissolvidos ossais e sedimentos.

O petrleo dessalgado flui pelo topo do tam-bor e continua seu fluxo dentro da unidade, en-quanto que a salmoura (gua, sais e sedimentos)

, contnua e automaticamente, descartada dovaso de dessalgao. importante o controle do nvel da interface

petrleo/salmoura, porque, caso haja arraste degua na corrente de petrleo, sua sbita vapori-zao, que ocorrer nas torres, poder provocarvariaes de presso, podendo danificar as ban-dejas de fracionamento.

O petrleo, aps ser dessalinizado, passanuma segunda bateria de pr-aquecimento, ondesua temperatura elevada ao mximo valor pos-svel conseguido por troca trmica com as cor-rentes quentes que deixam o processo. Quantomais alta for a temperatura atingida no pr-aque-cimento, menor ser a quantidade de combust-vel gasta nos fornos para o aquecimento final doleo.

2.1.3 Destilao AtmosfricaO petrleo, aps deixar o ltimo trocador

da bateria de pr-aquecimento, est ainda comuma temperatura abaixo da requerida para queocorra um fracionamento eficaz. Com a finalida-de de elevar-se mais a temperatura, possibilitan-do, desta forma, que as condies ideais de fra-cionamento sejam atingidas, a carga introduzidaem fornos tubulares, onde recebe energia trmi-ca produzida pela queima de leo e/ou gs com-bustvel.

Para que se consiga vaporizar todos os pro-dutos que sero retirados na torre de destilaoatmosfrica, a carga dever ser aquecida at ovalor estipulado, porm no deve ser ultrapassa-da uma temperatura limite, a partir da qual tem

incio a decomposio das fraes pesadas pre-sentes no leo bruto. O craqueamento trmico uma ocorrncia altamente indesejvel em unida-des de destilao, porque provoca a deposiode coque nos tubos dos fornos e nas regies dastorres, causando diversos problemas operacio-nais. A mxima temperatura a que se pode aque-cer o petrleo, em que se inicia a decomposiotrmica, corresponde 400oC.

sada dos fornos, com a temperatura pr-xima de 400oF, boa parte do petrleo j se en-

contra vaporizado, e, nessas condies, a carga introduzida na torre.O ponto de entrada conhecido como zona

de vaporizao ou zona de flash, e o local


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onde ocorre a separao do petrleo em duascorrentes: uma constituda de fraes vaporiza-das que sobem em direo ao topo da torre, eoutra, lquida, que desce em direo ao fundo.

As torres possuem em seu interior bandejase/ou pratos e recheios, que permitem a separa-o do cru em cortes pelos seus pontos de ebu-lio, porque, medida que os pratos esto maisprximos ao topo, suas temperaturas vo decres-cendo. Assim, o vapor ascendente, ao entrar emcontato com cada bandeja, tem uma parte de seuscomponentes condensada. medida que os va-pores seguem em direo ao topo, trocam calore massa com o lquido existente em cada prato.Os hidrocarbonetos cujos pontos de ebulio somaiores ou iguais temperatura de uma determi-nada bandeja, a ficam retidos, enquanto a parterestante do vapor prossegue em direo ao topoat encontrar outra bandeja, mais fria, onde o fe-nmeno repete-se.

Como o lquido existente em cada prato estem seu ponto de ebulio e existe sempre umadiferena de temperatura entre dois pratos vizi-nhos, sua composio varia de prato a prato, oque torna o lquido mais pesado medida que seaproxima do fundo da torre, e o vapor mais leve medida que se aproxima do topo.

proporo que as fraes condensam-se,o nvel em cada bandeja vai aumentando, e o ex-

cesso derramado ao prato inferior. Ao atingireste prato, que se encontra a uma temperaturamais alta, as fraes leves, pertencentes ao pratosuperior so revaporizadas. O lquido quetransborda prato a prato conhecido como refluxointerno, sendo essencial a um bom fracionamento.

Em determinados pontos da coluna, os pro-dutos so retirados da torre, segundo as tempera-turas limites de destilao das fraes desejadas.

Os componentes mais leves da carga, queno se condensaram em nenhum prato, saem pelo

topo, sendo condensados em trocadores de ca-lor fora da torre. O lquido, depois de resfriado, recolhido em um tambor de acmulo. Deste,uma parte retoma a torre como refluxo de topo ea outra parte enviada para armazenamento oualimentao de outro sistema. As finalidades prin-cipais do refluxo de topo so o controle da tem-peratura de sada de vapor da torre e a geraodo refluxo interno, que, como j comentado, fundamental a um perfeito fracionamento.

Como complemento ao refluxo de topo,

pode existir um refluxo de produto lateralcirculante. O refluxo circulante ou intermedirio uma corrente que deixa a torre como lquido, resfriada e devolvida coluna alguns pratos acima

da retirada. Sua funo principal retirar calorda torre, gerando mais refluxo interno, porm estacorrente no interfere diretamente no fraciona-mento, uma vez que o mesmo produto que co-letado num determinado prato devolvido inal-terado em sua composio coluna.

As fraes intermedirias, que saem lateral-mente na torre, possuem componentes mais le-ves que so retidos no lquido, quando o vaporatravessa o prato de retirada. Esses compostosbaixam o ponto inicial de ebulio e o ponto defulgor dos cortes, sendo necessria a sua elimi-nao. Isto feito em pequenas torres conheci-das como retificadoras laterais ou strippers.

Nesses equipamentos, injeta-se vapor dgua,que baixa a presso parcial dos hidrocarbone-tos. Embora a presso total mantenha-se cons-tante, o abaixamento da presso parcial dos hi-drocarbonetos equivale a uma diminuio da pres-so total, e, dessa maneira, sem que haja varia-o na temperatura, as fraes mais leves sovaporizadas e levadas juntamente com o vapordgua de volta torre principal.

Na torre de destilao, usa-se o vapor dguapara retificar o produto de fundo, recuperando fra-es arrastadas que pertencem retirada imedia-tamente superior zona de flash. As correntesde vapor dgua que entram na coluna, saem pelotopo juntamente com os hidrocarbonetos leves,

sendo condensados ambos em conjunto.Devido diferena de densidade entre a gua

e os hidrocarbonetos lquidos condensados, aprimeira facilmente eliminada no tambor deacmulo do produto de topo.

Uma torre de destilao de petrleo que tra-balhe em condies prximas da atmosfrica temcomo produtos laterais o leo diesel, o querose-ne, e a nafta pesada.

Pelo topo saem vapores de nafta leve e GLP,que so condensados fora da torre, para, posteri-

ormente, serem separados. O resduo da destilaoatmosfrica que deixa o fundo da coluna conheci-do como resduo atmosfrico (RAT). Dele aindapodem ser retiradas fraes importantes, atravs dadestilao a vcuo, que ser estudada mais tarde.

Quando h a necessidade de se projetar uni-dades de grande capacidade de carga, ou de seampliar a carga de uma unidade de destilao jexistente, utiliza-se uma torre de pr-fracionamen-to (pr-flash).

Essa torre retira do petrleo os cortes mais

leves (GLP e nafta leve), permitindo, desta forma,ampliar a carga total da unidade ou dimensionar osfornos e o sistema de destilao atmosfrica paraum menor tamanho.


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O petrleo pr-vaporizado que deixa a tor-re de pr-flash encaminhado aos fornos e da torre atmosfrica, onde so retirados a nafta pe-sada, o querosene e o diesel, tendo como produ-to de fundo o resduo atmosfrico.

2.1.4 Destilao a VcuoO resduo atmosfrico, subproduto da desti-lao atmosfrica do petrleo, um corte de altamassa molar e de baixo valor comercial. Sua nicautilizao prtica como leo combustvel. Con-tudo, nele esto contidas fraes de elevado po-tencial econmico, tais como os gasleos, que nopodem ser separados por meio da destilao usu-al, pois, devido a suas altas temperaturas ebulio presso atmosfrica, impossvel vaporiz-los,em face do limite de 400C, imposto pela decom-

posio trmica dos hidrocarbonetos pesados.Sabemos que a temperatura de ebulio va-ria diretamente com a presso. Logo, se baixar-mos a presso, as temperaturas de ebulio dasfraes tambm cairo, ou seja, elas sero vapo-rizadas a uma temperatura menor que a necess-ria sua vaporizao quando se trabalha sob pres-so atmosfrica. Assim, trabalhando-se a pres-ses sub-atmosfricas, possvel retirar-se docru reduzido os gasleos, por meio da destila-o a vcuo.

A destilao a vcuo empregada usualmen-te em dois casos: produo de leos lubrificantesou produo de gasleos para carga da unidadede craqueamento cataltico. O primeiro caso serdiscutido quando forem estudados os processosde refino para obteno de lubrificantes e parafi-nas. Por ora, ser dada uma nfase maior ao se-gundo caso.

O resduo atmosfrico que deixa o fundo datorre principal bombeado e enviado aos fornosda seo de vcuo, para que sua temperatura sejaaumentada. Da mesma forma que na destilao

atmosfrica, a temperatura de sada dos fornosno deve ultrapassar a temperatura inicial de cra-queamento trmico. A decomposio dos hidro-carbonetos, alm da formao de depsitos decoque nas tubulaes e na regio abaixo da zonade flash, provoca a gerao de gases leves, fa-zendo com que a presso aumente, devido so-brecarga no sistema de produo de vcuo.

A carga aquecida, aps deixar os fornos,entra na zona de flash da torre de vcuo. Apresso nessa regio da torre em torno de 100

mmHg (2 psi), o que provoca a vaporizao deboa parte da carga. importante salientar quequanto mais baixas forem as presses atingidas,melhores sero as condies de fracionamento.

As torres de vcuo possuem normalmenteum grande dimetro, pois o volume ocupado poruma determinada quantidade de vapor bem maiorem presses reduzidas que em presses atmos-fricas.

Os hidrocarbonetos vaporizados na zona de

flash, como na destilao convencional, atraves-sam bandejas e/ou recheios de fracionamento eso coletados em duas retiradas laterais: gasleoleve (GOL) e gasleo pesado (GOP).

O gasleo leve um produto ligeiramentemais pesado que o leo diesel e pode, em certasocasies, ser a ele misturado, desde que seu pontofinal de ebulio no seja muito elevado.

O gasleo pesado um produto bastanteimportante devido sua utilizao (em conjuntocom o gasleo leve) como carga para unidadesde craqueamento cataltico ou pirlise.

No existe retirada de produto de topo,saindo somente vapor dgua, hidrocarbonetosleves e uma pequena quantidade de ar. Esses ga-ses so continuamente succionados da torre pelosistema de produo de vcuo.

O abaixamento de presso feito por inter-mdio de uma srie de condensadores e ejetores,que, por intermdio da condensao do vapordgua e de algum hidrocarboneto, produzem ovcuo. Aps o ltimo estgio de ejetores e con-densadores, os gases incondensveis (ar e hidro-

carbonetos leves) podem ser queimados em for-nos ou em tocha qumica.

Quando os cortes laterais so destinados aocraqueamento cataltico, deve-se controlar, prin-cipalmente, o ponto final de ebulio, o resduode carbono e o teor de metais do GOP. Isto feito variando-se a vazo de retirada desse pro-duto da torre.

Entre a zona de flash e a retirada de gas-leo pesado existe um conjunto de telas de aosuperpostas, conhecido como Demister pad.

Esse equipamento tem por finalidade evitar o ar-raste pelo vapor de partculas pesadas do pro-duto de fundo, que iria contaminar os cortes late-rais, aumentando o resduo de carbono e o teorde metais da carga para craqueamento.

O produto residual da destilao conhecidocomo resduo de vcuo. constitudo de hidro-carbonetos de elevadssimas massas molares, almde contar com uma razovel concentrao de im-purezas. Conforme as suas especificaes, podeser vendido como leo combustvel ou asfalto.

Tal como na destilao atmosfrica, tambmpode ser injetado vapor dgua no fundo da tor-re, visando a retificar-se o resduo de vcuo (pv),vaporizando as fraes mais leves arrastadas.


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2.1.5 Tipos de Unidades de DestilaoConforme o nmero de estgios de destila-

o a que o petrleo submetido, possvel terunidades de um, dois, ou trs estgios.

Unidades de um estgio

Consistem em uma torre de destilao ni-ca, que trabalha a presses prximas da atmos-frica.

A torre de destilao atmosfrica produzdestilados desde gases at leo diesel, alm doproduto residual (resduo atmosfrico), que ven-dido como leo combustvel.

Normalmente, so encontradas quando acapacidade de refino bastante pequena e noh unidades adicionais de craqueamento.

Unidades de dois estgiosPodem ser de dois subtipos:

1. Torres de Pr-Flash e Destilao Atmos-frica

As torres de pr-flash so utilizadas pararetirar do petrleo as fraes mais leves (GLP enafta leve), permitindo, desta forma, que o siste-ma de destilao atmosfrica no seja de grandeporte.

O petrleo pr-vaporizado tem retirados, na

destilao atmosfrica, a nafta pesada, o quero-sene e o leo diesel, tendo como produto de fun-do o resduo atmosfrico.

2. Destilao Atmosfrica e Destilao a VcuoA torre de destilao atmosfrica produz

destilados desde gases at leo diesel, e, comoproduto de fundo, tem-se o resduo atmosfrico.

A torre de vcuo retira do resduo atmosf-rico o gasleo leve e o gasleo pesado, tendocomo produto de fundo o resduo de vcuo, ven-

dido como leo combustvel ou asfalto, confor-me sua especificao.

Unidades de trs estgiosEste tipo possui torre de pr-flash, torre

de destilao atmosfrica e torre de vcuo.Alm destas torres, encontrada tambm nas

unidades de destilao de petrleo, a torreestabilizadora de nafta leve. Nesta torre, a carga(nafta leve no estabilizada) separada em duascorrentes: GLP (mistura de C3e C4) e nafta leve

estabilizada. Este produto sai pelo fundo da torrecom sua Presso de Vapor Reid (PVR)especificada, podendo ser adicionado ao poolde gasolina da refinaria.

De modo a permitir que os gases de toposejam liqefeitos aps a condensao, aestabilizadora opera a presses elevadas (em tor-no de 10 kg/cm2). Este mtodo empregadoquando se trabalha com hidrocarbonetos leves,de alta volatilidade, que devido alta presso seliqefazem, sendo possvel seu fracionamento.Quanto mais leves forem os hidrocarbonetos aserem fracionados, maior dever ser a pressode trabalho da torre.

Pode-se tambm encontrar em unidades dedestilao, uma torre de fracionamento de nafta,cuja finalidade produzir outra nafta mais levepara ser vendida como solvente ou como cargapara unidades petroqumicas.

2.2 Craqueamento Cataltico

2.2.1. IntroduoNo processo de craqueamento cataltico,

conhecido tambm como FCC (Fluid catalyticcracking), a carga, (gasleo proveniente da des-tilao a vcuo, e que seria utilizado como leocombustvel) entra em contato com um catalisa-dor a uma temperatura elevada, ocorrendo a rup-tura (cracking) das cadeias moleculares, dan-do origem a uma mistura de hidrocarbonetos queso posteriormente fracionados.

Este processo tem como finalidade principal

a produo de GLP e/ou nafta. Paralelamente,so formados produtos mais pesados que a nafta,alm de um resduo de alto teor de carbono, cha-mado coque, que se deposita na superfcie docatalisador.

Para que a ao cataltica no seja prejudi-cada, torna-se necessria a remoo do coqueformado, o que feito por combusto, retiran-do-se o catalisador do vaso onde ocorrem asreaes (Reator) e enviando-o a outro vaso (Re-generador), onde se processa a queima. O cata-

lisador regenerado retorna, ento, ao reator, fi-cando assim estabelecida uma contnua circula-o, que se torna possvel devido diferena depresso entre o regenerador e o reator. A quei-ma do coque fornece a energia para o processode craqueamento.

O FCC surgiu na dcada de 40 e baseia-sena fluidizao de slidos.

O catalisador, na forma de um p muito fino, levado ao reator pela carga, que imediatamentevaporiza em contato com o catalisador quente

vindo do regenerador. Nas zonas de reao eregenerao, o catalisador mantido em suspen-so pela passagem de gases atravs da massa decatalisador.


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Existem diversos tipos de unidades de cra-queamento cataltico fluido, diferindo uma dasoutras pelo arranjo relativo entre o reator e o re-generador.

As grandes firmas projetistas de FCC so:

KELLOGGOrthoflow modelo B RlamOrthoflow modelo C RPBC, Replan,Orthoflow modelo F Repar, Revap e Replan(II)

UOPSide by side ReducStacked Regap, Refap e RemamSide by side HTR - Regap (II)

ESSO Modelos I, II, III e IV (no h noBrasil)

Uma unidade de FCC composta das se-guintes sees:

seo de reao ou converso: local ondese passam as reaes do processo, sen-do composta de equipamentos de reaoe regenerao do catalisador;

seo de fracionamento: recebe o efluentedo reator, fracionando-o em vrios pro-dutos. Recupera tambm uma parte dosgasleos no convertidos, reciclando-osao conversor;

seo de recuperao de gases: recebeas fraes leves convertidas, fracionando-as em nafta de craqueamento (gasolina),GLP e gs combustvel; possui tambmuma torre que possibilita o desmembra-mento do GLP em duas correntes, C3(propano e propeno) e C4 (butanos ebutenos);

seo de tratamentos: trata nafta, GLP egs combustvel de modo a torn-los pro-dutos comercializveis ou aptos para so-frer, em etapas posteriores, transforma-o em outros produtos. Nela, o teor deenxofre dos produtos acima citados sen-sivelmente reduzido.

De todas as sees mencionadas acima, ade maior importncia a de reao ou conver-so, sendo, por isso, examinada a seguir, maisdetalhadamente em relao s outras.

2.2.2 Seo de Reao ou Converso (Conversor)O gasleo proveniente da destilao a v-

cuo e desasfaltao, aps penetrar na unidade, aquecido com os produtos quentes que saem eencaminhado base do RISER, uma tubula-o vertical de grande dimetro, por onde sobe

a mistura de catalisador e vapores de hidrocar-bonetos e ocorre a maior parte das reaes decraqueamento. Neste ponto, o gasleo mistu-rado a uma grande quantidade de catalisador alta temperatura (700C), o que provoca suainstantnea vaporizao, fluidizando o catalisador.

NoREATOR, colocado imediatamente apso RISER, completam-se as reaes do cra-queamento. Por diminuir a velocidade dos vapo-res, o REATOR propicia a separao inicial docatalisador.

Partculas finas de catalisador que sobem jun-to com a corrente gasosa (vapores de hidrocar-bonetos, gases inertes e vapor dgua) so retidaspelos CICLONES no topo do reator e devolvi-das ao leito de catalisador.

O efluente gasoso do reator, constitudo dehidrocarbonetos craqueados e no craqueados,gases inertes e vapor dgua), enviado ento seo de fracionamento.

Os vapores de leo tendem a saturar os po-ros do catalisador e, portanto, ele deve ser reti-ficado com vapor dgua antes de ir ao regenera-dor. Esta operao ocorre no STRIPPER ou RE-TIFICADOR.

No REGENERADOR, o coque que sedepositou na superfcie do catalisador queima-do com ar, gerando uma grande quantidade decalor que, devido circulao do catalisador, amaior fonte de calor para a carga, suprindo nos a energia necessria s reaes do craquea-mento, como tambm o calor necessrio para oaquecimento e vaporizao da carga.

O ar para a combusto do coque fornecido

por um soprador de ar (BLOWER) e injetadono regenerador atravs de um distribuidor (PIPE-GRID), localizado na base do regenerador.

O catalisador fluidizado, no regenerador,pela corrente de ar e gases de combusto.

Estes gases passam pelo leito de catalisadorfluidizado (fase densa), e atingem uma zona ondeocorre a separao slido-gs (fase diluda).

Partculas finas de catalisador, arrastadas pelacorrente gasosa, so recuperadas pelo conjunto deciclones de dois estgios. Os gases de combusto,

inertes e finos de catalisador no recuperados dei-xam o segundo estgio dos ciclones e alcanam acmara plena do topo do regenerador, que tambmserve como ponto de sustentao dos ciclones.


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A composio volumtrica destes gases cor-responde aproximadamente a 80% de N2; 10%de CO2e 10% de CO. possvel transformar oCO em CO2, liberando-se mais energia, que aproveitada para a gerao de vapor dgua dealta presso. Este processo realizado na cal-

deira de CO.Os gases de combusto provenientes doregenerador caminham para a cmara de orifcio(ou cmara de expanso), onde a presso re-duzida ao nvel necessrio operao da caldei-ra de CO. Antes de chegar cmara de expan-so, os gases passam por duas SLIDEVALVES, que se abrem ou fecham sob a aodo controlador do diferencial de presso entre oreator e o regenerador.

Um aquecedor de ar, que parte integrante

da linha de injeo de ar para o distribuidor, usado durante a partida para aquecer o conversor,e fornecer o calor necessrio para elevar a tem-peratura do leito do regenerador ao ponto emque possa iniciar a combusto do coque.

2.2.3 Seo de FracionamentoOs gases de craqueamento, efluentes do

reator, so enviados seo de fracionamento,onde os produtos so separados pelas suas fai-xas de ebulio, em uma torre de destilao.

O produto de topo contm as fraes maisleves produzidas (nafta de craqueamento, GLPe gs combustvel), que aps serem resfriadas,so coletadas no tambor de acmulo. Nesse tam-bor, coexistem 3 fases: uma gasosa, constitudade hidrocarbonetos de 1, 2, 3 e 4 tomos decarbono e impurezas gasosas (H2S, CH3SH,etc); uma lquida, composta de nafta contendouma razovel quantidade de GLP dissolvido, sen-do conhecida como gasolina no estabilizada; ea terceira fase constituda de gua, proveniente

das injees de vapor feitas no reator. As duascorrentes de hidrocarbonetos so encaminhadas seo de recuperao de gases para uma pos-terior separao.

Os leos de reciclo (leve e pesado) so osprodutos laterais da fracionadora. Esses doiscortes so constitudos de molculas mdias epesadas que foram parcialmente craqueadas.Parte dessas correntes eram retiradas da unida-de e o restante era reciclada ao encontro da car-ga, para que houvesse uma nova oportunidade

das molculas serem craqueadas. Atualmente, porrazes econmicos, todo o leo pesado reciclado, enquanto que para o leo leve isto s feito eventualmente.

O produto de fundo da fracionadora cons-titudo de fraes pesadas residuais de craquea-mento e de partculas de catalisador que foramarrastadas pela corrente gasosa que deixou o re-ator. Este resduo enviado a um vaso de decan-tao, onde pelo topo sai o leo decantado ouclarificado, isento de partculas slidas.

No vaso decantador, alm do leo clarificado,obtm-se uma lama de leo e catalisador, que to-talmente reciclada ao reator. Este reciclo oleoso, quecontm os finos de catalisador que no foram reti-dos pelos ciclones, conhecido como Borra.

A mistura de galeo de vcuo (carga fresca)e reciclos (LCO, HCO e Borra), que a cargaque efetivamente penetra no riser, conhecidacomo carga combinada. A relao entre a car-ga combinada e a carga fresca conhecida comoRazo de Carga Combinada (RCC).

2.2.4 Seo de Recuperao de GasesO gs proveniente do tambor de acmulo da

fracionadora, succionado por um compressor,e tem sua presso bastante elevada. Em seguida,passa por resfriadores e vai a um tambor deacmulo de alta presso. Devido compresso eao resfriamento, os hidrocarbonetos mais pesa-dos da corrente gasosa (C3e C4) se liqefazem,e os mais leves, (C1e C2), permanecem gasosos.Essa corrente vai ter ao fundo da torre absorve-dora primria, onde, pelo topo, injetada naftano estabilizada. Caso haja na corrente gasosaalgum C3ou C4, estes sero absorvidos pela nafta.

O gs combustvel do topo da absorvedoraprimria pode arrastar consigo um pouco de naftade absoro. Com o intuito de se recuperar al-gum hidrocarboneto arrastado (C3, ou mais pe-sados), o gs combustvel vai absorvedora se-cundria. Nessa torre, o fluido absorvedor orefluxo circulante frio de leo leve de reciclo, que,aps a absoro, retoma torre fracionadora. O

gs combustvel, depois desta operao, vai seo de tratamento (DEA), onde o H2S reti-rado da mistura.

A nafta no estabilizada que deixou o fundoda absorvedora primria, junta-se com a descar-ga do compressor, resfriada e vai ao tambor deacmulo de alta presso. possvel que, no con-tato com os gases do compressor, algum hidro-carboneto leve (C1e C2) seja tambm absorvi-do. Para que estes compostos sejam eliminados,a nafta que deixa o fundo do tambor de alta pres-

so, vai torre retificadora, onde recebe um li-geiro aquecimento. Os gases leves (C1e C2)sovaporizados, e, pelo fundo desta torre sai naftaem condies de ser enviada debutanizao.


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A operao de debutanizao semelhante estabilizao, porm em condies mais seve-ras. A finalidade do processo , no s especifi-car a presso de vapor da nafta, como tambmenquadrar o intemperismo do GLP. Pelo fundoda debutanizadora sai nafta estabilizada, prontapara ser submetida aos tratamentos de reduodo enxofre. No topo, saem vapores de GLP, queaps o resfriamento, so liqefeitos.

O GLP contm uma razovel concentraode compostos de enxofre, sendo, por isso, en-viado seo de tratamento, para eliminao des-sas molculas.

Aps o tratamento, dependendo do interes-se da refinaria e do mercado local, o GLP podeser decomposto, numa torre separadora, em duascorrentes: C3(propano e propeno), como pro-duto de topo e C4(butanos e butenos) como pro-

duto de fundo. Normalmente, esta operao feita quando h petroqumicas prximas interes-sadas em um das duas correntes.

A seo de tratamento da unidade de cra-queamento cataltico ser abordada, quando fo-rem comentados os processos de tratamento dederivados.

2.2.5 Caractersticas da Carga para CraqueamentoA carga normalmente usada em FCC um

gasleo obtido por destilao a vcuo, e o leodesasfltico, com faixa de destilao intermedi-ria entre o leo diesel e o resduo de vcuo.

Embora as unidades de craqueamento se-jam bastante flexveis para processarem grandesvariedades de cargas, existem algumas limitaes.

As propriedades da carga que podem exer-cer maior influncia no processo so:

faixa de destilao o limite inferior si-tua-se em torno de 320C. Os compos-tos presentes na carga de ponto de ebuli-o menor que este valor, so refratrios

ao craqueamento, obrigando para a suadecomposio, condies mais severas.Por outro lado, fraes muito pesadas nocraqueiam bem, produzindo to somentecoque e gs combustvel.A faixa de destilao usualmente empre-gada varia de 340C a 570C;

resduo de carbono est relacionadocom a formao de coque, embora o ren-dimento deste produto seja funo deoutros parmetros. O resduo de carbo-

no deve ser baixo, para minimizar-se aformao de coque. De um modo geral oresduo de carbono deve ser menor que1,5% em massa;

fator de caracterizao (KUOP) quan-to mais parafnica for a carga, maisfcilmente ser craqueada. Assim, quan-to maior for o fator de caracterizao, me-nos severas sero as condies decraqueamento.As firmas projetistas recomendam que oKUOPda carga no seja menor que 11,5,uma vez que os anis aromticos no sorompidos pelo catalisador;

teor de metais os metais presentes nacarga afetam a atividade e a seletividadedo catalisador, desativando-o rapidamen-te. Para que o contedo de metais pre-sente na carga no provoque o envene-namento do catalisador, a seguinte con-dio deve ser obedecida:

Fe + V + 10 (Ni + Cu) < 5 ppm.

2.2.6 Produtos de Craqueamento CatalticoGs combustvel

composto de hidrognio, metano, etano eeteno. Antes de sair da unidade, esta mistura gasosa tratada com DEA (Di-Etanol-Amina), que removeo H2S, utilizado como matria-prima na fabricaode enxofre.

O FCC o principal produtor de gs com-bustvel em uma refinaria, gs este normalmente

consumido em fornos e caldeiras das diversas uni-dades.

GLP e Correntes propano e butanoA unidade de craqueamento cataltico tam-

bm a principal responsvel pela gerao de GLP.O gs liqefeito pode ser decomposto em

duas correntes (C3e C4), para utilizao espec-fica nas indstrias petroqumicas.

Na Reduc, a corrente de C4 enviada PETROFLEX para a produo de butadieno,matria-prima para a obteno de borracha sin-ttica SBR. Na RLAM, o propeno C3=da cor-rente de C3, utilizado para a produo de fibrasacrlicas e polipropileno.

Nos EUA, a corrente de gs liqefeito uti-lizada no processo de alcoilao, para produode nafta de alta octanagem (I.O. ~ 100).

NaftaPossui um alto teor de olefinas, isoparafinas

e aromticos que lhes conferem um alto ndice deoctana (I.O.~ 80).

GasleosSo oriundos das molculas no convertidas

da carga original da unidade (gasleo de vcuo).


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Possuem um teor razovel de cadeias aro-mticas de alta massa molar, devido impossibi-lidade do catalisador em romper os anisbenznicos.

So separados em trs fraes, conformesuas faixas de destilao.

A frao mais leve conhecida como leoLeve de Reciclo ou Light Cycle Oil (LCO).Sua faixa de destilao compatvel com a

do leo diesel e a ele adicionado, desde queseu teor de enxofre o permita. Quando isto noocorre, o LCO utilizado para o acerto da vis-cosidade de leos combustveis.

Nos primrdios das unidades de FCC, estafrao, bem como a seguinte, eram recicladas,em parte, para o reator, a fim de aumentar o ren-dimento dos produtos nobres. Atualmente, por

razes econmicas, o LCO raramente reciclado.A frao intermediria conhecida comoleo Pesado de Reciclo ou Heavy Cycle Oil(HCO).

Sua faixa de destilao enquadra-se comoum leo combustvel de baixa viscosidade, e partedele era antigamente adicionada a esse leo.

Em unidades modernas, o HCO no mais retirado da unidade, sendo toda sua vazoreciclada ao conversor. Assim, uma nova opor-tunidade fornecida s suas molculas, de

craquearem.Finalmente, a frao mais pesada, residual,

conhecida como leo Clarificado ou leoDecantado (CLO). Seu nome provm de modoque dele so eliminadas as partculas de catalisa-dor que, sendo arrastadas pelos gases efluentesdo reator, alojam-se, preferencialmente, nas fra-es mais pesadas.

O leo clarificado, devido sua alta con-centrao de ncleos aromticos policondensa-dos, pode ser utilizado como matria-prima para

obteno de negro de fumo (carga para borra-cha) ou coque de petrleo (produo de eletro-dos de grafite). Quando o CLO no usado paraas finalidades anteriormente descritas, adicio-nado corrente de leo combustvel.

CoqueSo cadeias polimricas de altas massas

molares e elevadas percentagens de carbono, quese depositam na superfcie do catalisador, redu-zindo sua eficincia.

Para que a atividade do mesmo seja resta-belecida, o coque queimado no regenerador, edesta combusto, gerado todo o calor neces-srio ao processo.

2.2.7 Caractersticas do Catalisador deCraqueamento

O catalisador empregado nas reaes decracking um p granular, finssimo, de alta reasuperficial, base de slica (SiO2) e alumina(Al2O3). Este p, quando atravessado por uma

corrente gasosa, comporta-se de modo semelhan-te a um fluido. A esse fenmeno denominamosfluidizao quanto composio:

Existem trs formas diferentes de catalisa-dor: baixa alumina (11-13% Al2O3), alta alumina(25% Al2O3) e do tipo zeoltico (cristalino).

O catalisador de craqueamento tem as se-guintes funes:

promover as reaes do craqueamentoem condies de presso e temperaturamuito mais baixas do que as requeridas

no craqueamento trmico; transportar o coque depositado na sua su-perfcie para o regenerador, onde serqueimado, gerando calor;

atuar como agente de transferncia de ca-lor, retirando-o da zona de combusto eutilizando-o para aquecer e vaporizar acarga, elevando sua temperatura parapossibilitar e manter as reaes de cra-queamento.

A preferncia que o processo de craquea-

mento apresenta pela produo de nafta

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