Refino de petroleo

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO - UNICAP

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT

CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

REFINO DO PETRÓLEO

Junho de 2011



UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO - UNICAP

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT

CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

REFINO DO PETRÓLEO

Isabela Maria de Oliveira Alves

ORIENTADOR: Prof. Benigno José dos

Santos Neto

Trabalho desenvolvido na disciplina de

tópicos em engenharia química V durante o

primeiro período de 2011, como parte dos

trabalhos para o segundo GQ.

RECIFE / PE

Junho de 2011.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO1.1 Os caminhos percorridos2. O PROCESSAMENTO DO PETRÓLEO2.1 O petróleo2.2 Perfuração2.3 Exploração 3. Esquema do refino3.1 Visão geral da refiaria 4. Gestão Ambiental de uma Refinaria de Petróleo

4.1 Biorremediação do petróleo5. Conclusão6. Bibliografia

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1. INTRODUÇÃO

O petróleo é um líquido oleoso, cuja cor varia segundo a origem. É encontrado

no subsolo, em profundidades variáveis (pode haver acumulações tanto a poucos

metros da superfície terrestre, quanto a mais de 3 mil metros de profundidade) e é

muito rico em hidrocarbonetos (HC).

No novo contexto de “sociedade ambientalmente responsável” é importante

questionar a origem da diversidade dos meios que nos possibilitam entender a vida

cotidiana e o cosmos das substâncias e materiais de que ela é formada. Muitos destes,

utilizados atualmente, também são resultados da tecnologia que a humanidade

procurou desenvolver com fins exclusivos de sobrevivência própria, deixando de lado,

ao longo dos anos questões de caráter ambiental que, por acaso, viessem a ser

empecilho em suas empreitadas.

O petróleo é um desses casos.

Durante 10000 anos, desde o início da civilização, a humanidade se contentou

em viver consumindo, em média, 20 watts de energia por pessoa – o equivalente, hoje,a manter acesas 24 horas por dia uma lampadinha de árvore de Natal. Esse estado de

contrição só se alterou em 1859 com a perfuração do primeiro poço de petróleo pelo

aventureiro americano Edwin Drake, na cidade de Titusville, Pensilvânia, Estados

Unidos. De lá para cá, o mundo passou a esbanjar energia e o consumo per capita

cresceu de maneira explosiva. Em poucas décadas, havia alcançado um patamar

dezenas de vezes maiores que o dos séculos anteriores até atingir a marca atual, de

2000 watts por pessoa.

Esses quase 150 anos de exploração e consumo excessivos desta fonte de

energia não renovável, de origem fóssil, nos trouxeram benefícios e progresso em

demasia, no entanto, deixaram marcas profundas no meio ambiente, desde o primeiro

impacto do estudo sísmico, onde são abertas trilhas e clareiras imensas no meio da

vegetação a ser preservada para a colocação dos equipamentos que permitam coletar

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dados sísmicos, passando pelos produtos químicos que são injetados no subsolo a fim

de impedir a precipitação de sais nos poros das rochas e pelo grande impacto gerado

pela perfuração de poços até o vazamento propriamente dito. Estes fenômenos de

derrames em massa de petróleo na natureza é um artefato exclusivamente humano,que piorou muito com o surgimento dos oleodutos de grande capacidade, que

atravessam reservas ecológicas (vítimas constantes desses derramamentos) e dos

fantásticos navios petroleiros, com milhões de litros de capacidade.

Porém, com o crescimento exponencial da preocupação global com o meio

ambiente, em especial, com estes impactos decorrentes de derrames de petróleo, vem

surgindo alternativas na ciência para conter a propagação, coletar e até mesmo

degradar o resíduo por completo. Para tal, o processo utilizado é chamado

biorremediação e consta em fazer uso de microorganismos capazes de degradar

compostos tóxicos de solos contaminados com hidrocarbonetos, facilitando assim a

sua recuperação. (Bento et al ., 2005).

Desta forma, propõe-se como objetivo do presente trabalho conhecer a atividade

de biodegradação do petróleo e suas aplicações e viabilidades, a fim de que seu

conhecimento possa contribuir definitivamente para a construção de engenheirosambientais capazes de construir uma nova sociedade totalmente alicerçada na

preservação, conscientização e desenvolvimento sustentável.

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2. TRABALHO

2.1 O petróleo

O petróleo (do latim petroleum, petrus, pedra e oleum, óleo), é uma substânciaoleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico

desagradável e coloração que pode variar desde o castanho claro até o preto,

passando por verde e marrom (castanho). É uma combinação complexa de

hidrocarbonetos, composta na sua maioria de hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e

aromáticos. Também pode conter quantidades pequenas de nitrogênio (N), oxigênio

(O), compostos de enxofre (S) e metais, principalmente níquel (Ni) e vanádio (V). A

natureza complexa do Petróleo é resultado de mais de 1200 combinações diferentes de

hidrocarbonetos.

Figura 1 Hidrocarbonetos

O petróleo possui certas características especiais: por ser fluido pode migrar

para a além de sua fonte geradora e acumular-se em estruturas sedimentares, sendo

encontrados tanto em terra quanto no mar, principalmente nas bacias sedimentares

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(onde se encontram meios mais porosos - reservatórios), mas também em rochas do

embasamento cristalino. Os hidrocarbonetos, portanto, ocupam espaços porosos nas

rochas, sejam eles entre grãos ou fraturas.

São controvertidas as teorias sobre a origem do petróleo. Entre as principais

figuram a da origem estritamente inorgânica, defendida por Dmitri I. Mendeleiev,

Marcellin Berthelot e Henri Moissan, e a teoria orgânica, que postula a participação

animal e vegetal que, atualmente á a mais aceita. Esta teoria delibera que a origem

deste combustível fóssil está relacionada com a deposição de restos de matéria

orgânica, acumulados no fundo de oceanos primitivos e cobertos por sedimentos

ocasionando transformações químicas complexas, cujas características foram sendo

determinadas pelo tempo (cerca de centenas de milhões de anos da história geológica

da Terra) e a pressão do sedimento sobre o material depositado no fundo do mar,

transformando-o em massas homogêneas viscosas de coloração escura, denominadas

jazidas.

Como já explicitado, em sua grande maioria os pesquisadores modernos tendem

a reconhecer como válida apenas a teoria orgânica, pois destacam o papel

representado pelos microorganismos animais e vegetais que, sob a ação de bactérias,

formariam uma pasta orgânica no fundo dos mares. Misturada à argila e à areia, essa

pasta constituiria os sedimentos marinhos que, cobertos por novas e sucessivas

camadas de lama e areia, se transformariam em rochas consolidadas, nas quais o gás

e o petróleo seriam gerados e acumulados.

Como o petróleo é uma mistura de compostos, as refinarias de petróleo

separaram os componentes do petróleo em diversas frações, aproveitando o fato de

que cada componente apresenta ponto de ebulição diferente. Este processo se chama

destilação fracionada e se utiliza uma coluna de fracionamento na qual é possível

realizar a separação de diferentes componentes presentes em uma mistura, podendo

encontrar os seguintes:

o De 20 a 60 graus Celsius -> éter de petróleo

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o De 60 a 90 graus Celsius -> benzina

o De 90 a 120 graus Celsius -> nafta

o De 40 a 200 graus Celsius -> gasolina

o De 150 a 300 graus Celsius -> querosene

o De 250 a 350 graus Celsius -> gasóleo

o De 300 a 400 graus Celsius -> óleos lubrificantes

o Resíduos -> asfalto, piche e coque

o Subprodutos -> parafina e vaselina

Figura 02 Frações do petróleo

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2.2 Perfuração:

O primeiro método de perfuração consistia em escavar a terra. Para alcançar maiores profundidades, o método mais rápido de perfuração é o rotativo.

Em geral um poço é perfurado verticalmente. Pelo método rotativo, a coluna de

perfuração, tendo na ponta uma broca, vai penetrando no solo. Em determinados

intervalos retiram-se amostras que vão sendo analisadas no decorrer da operação.

Algumas vezes a perfuração é feita de maneira direcional para debelar um incêndio ou

controle de jorro de petróleo.

A 4000 metros de profundidade, em camadas de rochas sedimentares, o poçosofre uma pressão de mais de 400 atmosferas (400 kg por cm2). Para equilibrar a

pressão interna com a externa é injetada no poço uma mistura especial de lama - argila

e água - que vai sendo despejada à medida que a sonda se aprofunda.

A imagem de um poço jorrando explosivamente já é retrato do passado.

Para os trabalhos de perfuração exploratória no mar, são empregadas unidades

perfuradoras que podem ser do tipo submersível, auto-eleváveis (ambas com apoio no

fundo do mar), semi-submersíveis e flutuantes.

Figura 03 Campos de Petróleo e Gás Natural

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2.3 Exploração:

O ponto de partida na busca do petróleo é a exploração que realiza os estudos

preliminares para a localização de uma jazida. Para identificar o petróleo nos poros dasrochas e decidir a melhor forma de extraí-lo das grandes profundidades na terra e no

mar, o homem utiliza os conhecimentos de duas ciências: a Geologia e a Geofísica.

A Geologia realiza estudos na superfície que permitem um exame detalhado das

camadas de rochas onde possa haver acumulação de petróleo. A Geofísica, mediante

o emprego de certos princípios da física, faz uma verdadeira radiografia do subsolo.

Um dos métodos mais utilizados por essa ciência é o da sísmica, quem

compreende verdadeiros terremotos artificiais, provocados, quase sempre, por meio deexplosivos, produzindo ondas que se chocam contra a crosta terrestre e voltam a

superfície, sendo captadas por instrumentos que registram determinadas informações

sobre o subsolo.

3 ESQUEMA DE REFINO

3.1 Visão Geral da Refinaria

Na refinaria, o petróleo é recolhido aos tanques de armazenamento após ser

transportado por via marítima ou terrestre e depois de ter percorrido, às vezes, milhares

de quilômetros. Assim, muitas vezes, acentuada variação de viscosidade ou maior ou

menor teor de parafínicos (que possuem uma grande facilidade de cristalização) pode

acarretar distúrbios no funcionamento dessas unidades e mesmo posterior paralisação.

O refino do petróleo constitui-se da série de etapas operacionais para obtenção

de produtos determinados. Refinar petróleo é, portanto, separar as frações desejadas,

processá-las e industrializá-las, transformando-as em produtos vendáveis.

Em tese é possível obter de qualquer petróleo todos os derivados, no entanto a

quantidade de unidades operacionais impediria tal proposição devido à inviabilidade

econômica da refinaria. Há petróleos que necessitam poucas etapas operacionais para

obtenção dos derivados na qualidade requerida devido às características intrínsecas do

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petróleo e conseqüentemente são mais valiosos. Há outros, no entanto, outros que

necessitam de várias etapas operacionais e por isso são mais caros.

Dessa forma, uma vez que não existe apenas um tipo de petróleo, ascaracterísticas dos diferentes tipos de petróleo, como também as necessidades do

mercado, vão determinar quais derivados e em que quantidades podem ser obtidos e,

daí, como uma refinaria deve operar. Assim, nem todos os derivados podem ser

obtidos na qualidade requerida direta e economicamente a partir de qualquer petróleo e

também por isso as refinarias não são sempre iguais. Dessa forma, nem todos os

derivados são gerados de uma só vez em um mesmo local na refinaria.

Quase sempre, eles são obtidos após a seqüência de vários processos quetransformam um ou mais fluidos (gás ou líquido), que servem de entradas do processo,

em outros fluidos, chamados saídas do processo. Os fluidos em uma refinaria, sejam

entrada ou saída de algum processo, são conhecidos com correntes (Figura 3-1).

Nas refinarias, o petróleo é submetido a diversos processos (também chamados

unidades de refino) que são um conjunto de equipamentos responsáveis por uma etapa

do refino. Alguns derivados são produzidos na saída da primeira unidade enquanto

outros só após o processamento de várias unidades. Assim toda unidade realiza algum

processamento sobre uma ou mais entradas gerando uma ou mais saídas.

Cada refinaria é construída de acordo com o tipo de petróleo e necessidades do

mercado. Assim, as refinarias são constituídas de conjunto (arranjo) próprio das

unidades de modo a compatibilizar o tipo de petróleo e a necessidade dos derivados.

Esse arranjo é chamado de Esquema de Refino (Figura 3-2).

Um esquema de refino define e limita o tipo e a quantidade de derivados. Por isso, alguns derivados só podem ser produzidos em determinadas refinarias. Além

disso, as quantidades dos derivados produzidos em determinada refinaria variam de

acordo com o tipo de petróleo processado.

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4. Gestão Ambiental de uma Refinaria de Petróleo

A maioria das refinarias de petróleo tem, na etapa final de seu processo produtivo,

unidades de craqueamento catalítico que são importantes fontes geradoras de

poluentes atmosféricos, entre eles, o catalisador descartado para o ambiente. Ocatalisador descartado é caracterizado como Perigoso (Classe I) pela Norma ABNT

NBR 10004:2004 e pode representar sérios riscos à saúde dos trabalhadores, à saúde

pública e ao meio ambiente.

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4.1 Biodegradação do Petróleo

A capacidade de certos microrganismos serem capazes de utilizar

hidrocarbonetos como fonte de carbono foi apresentada por Zobell em 1946. Eletambém verificou que esses microorganismos eram amplamente distribuídos na

natureza, e a utilização de hidrocarbonetos era altamente dependente da natureza

química dos compostos existentes na mistura do petróleo e das condições ambientais.

A biodegradação do petróleo por populações naturais de microrganismos

representa um dos mecanismos primários, pelos quais os compostos poluentes são

eliminados do meio ambiente. Alguns compostos do petróleo são facilmente

evaporados ou biodegradados, enquanto outros persistem recalcitrantes na natureza.

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5. CONCLUSÕES

Uma vez armazenado, o petróleo segue para o refino, que consiste em separar a complexa mistura de hidrocarbonetos em frações desejadas, processá-las e

industrializá-las em produtos comerciáveis.

Inicialmente, o petróleo bruto sofre dessalinização, removendo os sais minerais.

Na seqüência, o petróleo passa para a etapa de fracionamento, na qual ocorre o

processo de destilação para separar as frações. Essa separação envolve a

vaporização de um líquido por aquecimento, seguida da condensação de seu vapor.

Existem diferentes tipos de destilação: simples, fracionada etc.

No caso do petróleo, é empregada a destilação fracionada, que é executada

com a utilização de uma coluna de fracionamento. Nas refinarias, essas colunas são

substituídas por enormes torres, chamadas de torres de fracionamento.

Em um último momento, os produtos sofrem ainda tratamentos

complementares, de forma a melhorar sua qualidade: reforma catalítica,

hidrodessulfuração (onde há geração de enxofre em pó).É obtida finalmente toda uma

série de produto dos que respondem as necessidades dos consumidores:

carburantes, solventes, gasolinas especiais, combustíveis e produtos diversos.

Durante o processo de refino ocorrem ainda outras inúmeras operações

unitárias de maneira a minimizar as perdas do processo.

.

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5. BIBLIOGRAFIA

• Wikipédia, a enciclopédia livre. Acesso em: 02 jun 2011. Disponível em<http://pt.wikipedia.org/wiki/Refinaria >

• O processo de refino de petróleo. Acesso em: 02 jun 2011. Disponível em<http://wiki.advfn.com/pt/O_processo_de_refino_de_petr%C3%B3leo >

• Petrobrás. Acesso em: 02 jun 2011. Disponíve em<lhttp://www.petrobras.com.br/pt/quem-somos/perfil/atividades/refino/ >

15

http://pt.wikipedia.org/wiki/Refinaria

http://wiki.advfn.com/pt/O_processo_de_refino_de_petr%C3%B3leo

http://www.petrobras.com.br/pt/quem-somos/perfil/atividades/refino/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Refinaria

http://wiki.advfn.com/pt/O_processo_de_refino_de_petr%C3%B3leo

http://www.petrobras.com.br/pt/quem-somos/perfil/atividades/refino/

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