Refino de Petróleo - Processos de Separação e Destilação Fracionada

Refino de petróleo Quando o petróleo é extraído ele vem cheio de impurezas que são então separadas por meio de processos físicos Por exemplo a decantação é utilizada para separar o petróleo da água salgada Visto que a água é mais densa que o petróleo ela fica na parte de baixo e o petróleo fica na parte de cima podendo ser separados Utiliza se também da filtração para remover impurezas maiores tais como areia argila e pedaços de rochas O petróleo é composto por uma mistura complexa de hidrocarbonetos por isso ele é enviado para as refinarias a fim de que seus componentes sejam separados e tenham um melhor aproveitamento No entanto não se conhece até o momento nenhum método que consiga separar cada um desses hidrocarbonetos Por isso essa separação ocorre em frações de substâncias ou seja separase a mistura complexa do petróleo em misturas bem mais simples Refinaria de Petróleo O primeiro método utilizado para isso é a destilação fracionada que se baseia na diferença das faixas das temperaturas de ebulição das frações do petróleo 84 Para tal utilizase uma torre de destilação com uma fornalha na parte inferior onde o combustível é aquecido A torre possui até 50 pratos ou bandejas sendo que cada uma apresenta uma temperatura diferente que vai diminuindo à medida que a altura aumenta Quando o petróleo é aquecido na fornalha seus componentes vão passando para o estado gasoso sendo que os mais pesados de maior massa molar não sobem mas ficam líquidos na parte inferior e são separados As demais frações no estado gasoso sobem pela torre e quando uma dessas frações atinge uma bandeja com uma temperatura menor que seu ponto de ebulição ela liquefazse e é coletada nesta altura da torre As demais frações que ainda permanecem no estado gasoso passam para a próxima bandeja e esse processo vai se repetindo Desse modo cada uma das frações liquefazse em um dos pratos e são coletadas separadamente Algumas frações obtidas nesse processo incluem a gasolina o óleo diesel o querosene o óleo lubrificante o piche usado em pavimentação asfáltica parafinas como as usadas nas velas a nafta e o gasóleo Esquema de algumas frações do petróleo obtidas pela destilação fracionada primeira etapa do seu refino 85 O próximo processo de refino do petróleo é a destilação a vácuo A diferença que ocorre dessa destilação para a anterior é somente que as frações obtidas são submetidas a uma pressão inferior à da atmosfera em uma torre de fracionamento Isso faz com que frações mais pesadas entrem em ebulição em temperaturas mais baixas que o seu ponto de ebulição e desse modo evitase que suas moléculas de cadeias mais longas quebremse Torre de destilação para refino do petróleo A terceira etapa é o craqueamento térmico ou craqueamento catalítico do petróleo Os processos anteriores foram físicos mas agora se usa um processo químico Esse termo craqueamento vem do inglês to crack que significa quebrar pois é exatamente isso que é feito quebramse moléculas mais longas em moléculas menores Desse modo transformando determinadas frações de menor interesse comercial em frações de maior interesse Por exemplo o craqueamento permite transformar uma fração de querosene em uma fração de gasolina 86 O craqueamento térmico é feito através de temperaturas e pressões elevadas Por exemplo para transformar moléculas de querosene óleo diesel ou óleo lubrificante em gasolina são usadas temperaturas entre 450ºC e 700ºC Já o craqueamento catalítico usa apenas os catalisadores tornando o processo mais econômico e seguro O craqueamento é muito importante para aumentar o aproveitamento do petróleo e para obter subprodutos que são usados como matériasprimas na produção de plásticos e borrachas A última etapa do refino do petróleo tratase da reforma catalítica reforming em que como o próprio nome indica o objetivo é reformar ou reestruturar as moléculas transformando cadeias normais de hidrocarbonetos em cadeias ramificadas cíclicas e aromáticas Isso é feito principalmente para aumentar a octanagem da gasolina O petróleo é enviado para as refinarias onde ele passa por processos físicos e químicos que separam os seus constituintes em frações 87 Processos de Refino Prof M Sc Nelson Antônio Sá Santos Esquema Geral de uma Refinaria Típica Processamento Primário Um reservatório de petróleo não apresenta apenas óleo bruto mas impurezas associadas Sedimentos Gases Sais As impurezas prejudicam o transporte até as refinarias além de serem nocivas aos equipamentos do processo sendo necessário um tratamento in loco logo após a extração Somente após o processamento primário o petróleo pode ser enviado à refinaria dentro das especificações exigidas máximo de 1 de água e sedimentos BSW Basic Sediments and water e mínimo teor de gases e sais 300 mgL O gás associado contém substâncias corrosivas e sendo altamente inflamável deve ser removido por problemas de segurança corrosão ou explosão e poluição ambiental Água sais e sedimentos também devem ser retirados para reduziremse os gastos com bombeamento e transporte bem como para evitarse corrosão ou acumulação de sólidos nas tubulações e equipamentos por onde o óleo passa Etapas do Processamento Primário 1ª Separação gásóleoágua livre é realizada em equipamentos conhecidos como separadores onde essas três substâncias com diferentes densidades são separadas por ação da gravidade decantação httpwwwyoutubecomwatchvlNwvqW6Ul7Q Exemplos de processos de separação Destilação atmosférica e a vácuo Desasfaltação a Propano Desaromatização a Furfural DesparafinaçãoDesoleificação a solvente MIBC Extração de Aromáticos Adsorção de nparafinas Estabilização de Naftas 28032014 5 25 26 Processos de Fracionamento 27 Processo Ação Método Objetivo Matéria prima Produtos Destilação atmosférica Separação Térmico Separar frações Óleo cru dessalgado Gás gasóleo destilados resíduo Destilação à vácuo Separação Térmico Separar frações com ou sem craqueamento Resíduo da torre atmosférica Gasóleo fração para óleo lubrificante resíduo 28 Desasfaltação a Propano Objetivo é extrair por ação de um solvente propano líquido em alta pressão um gasóleo que seria impossível obter por meio da destilação Como subproduto da extração obtémse o resíduo asfáltico que conforme o tipo de resíduo de vácuo processado e a severidade operacional pode ser enquadrado como asfalto ou como óleo combustível ultraviscoso 29 O óleo desasfaltado principal produto do processo pode ter dois destinos de acordo com o objetivo do esquema de refino Caso este seja a obtenção de combustíveis o óleo desasfaltado deverá incorporarse ao gasóleo pesado GOP e ambos seguirão para a unidade de craqueamento catalítico para sua conversão em nafta e GLP 30 28032014 6 Se o objetivo for a produção de lubrificantes então o óleo desasfaltado irá gerar em função de sua viscosidade o óleo básico Brightstock ou o óleo de cilindro Em ambos os casos estes lubrificantes inacabados irão passar por outros processos para melhoria de qualidade 31 32 Desaromatização a Furfural Processo típico da produção de lubrificantes Consiste na extração de compostos aromáticos polinucleados de altas massas molares por meio de um solvente específico no caso o furfural 33 A desaromatização a furfural tem então por objetivo aumentar o índice de viscosidade de óleos lubrificantes O subproduto desse processo é o extrato aromático um óleo pesado e viscoso que pode ser utilizado como óleo extensor de borracha sintética ou pode ser adicionado ao pool de óleo combustível da refinaria 34 O produto principal o óleo desaromatizado é estocado para seu posterior processamento na unidade de desparafinação a MetilIsobutilCetona MIBC A desaromatização de lubrificantes era realizada no passado usandose o fenol como solvente a RLAM possui uma unidade 35 Desparafinação a MIBC Processo típico da produção de lubrificantes Este processo trata da remoção das parafinas do óleo desaromatizado produto do processo de desaromatização a furfural A remoção das nparafinas é feita com o auxílio de um solvente MetilIsobutilCetona que em baixas temperaturas solubiliza toda a fração oleosa exceto as parafinas que permanecem em fase sólida 36 28032014 7 Em face da baixa viscosidade no meio em função da grande quantidade de solvente presente é possível fazerse uma filtração separandose as nparafinas O óleo desparafinado é enviado à estocagem intermediária de onde seguirá para o processo de hidroacabamento enquanto a parafina oleosa será também estocada podendo ter dois destinos 37 Caso exista no conjunto de lubrificantes uma unidade de desoleificação de parafinas ela deve ser aí processada com o propósito de produzirse parafinas comerciais Se essa opção não existir o destino será sua adição ao gasóleo que será processado no craqueamento catalítico A desparafinação é certamente a mais cara das unidades de conjunto de lubrificantes em função principalmente do grande número de equipamentos existentes no processo 38 Desoleificação a MIBC Processo típico da produção de lubrificantes Processo idêntico à desparafinação apenas realizada em condições mais severas visando remover o óleo contido na parafina de forma a enquadrála como produto comercial o que seria impossível sem essa unidade 39 Tem como carga a parafina proveniente da filtração do processo de desparafinação A parafina oleosa carga do processo é desmembrada em duas correntes A fração oleosa removida pela ação do solvente e da filtração é denominada parafina mole e por tratarse de um gasóleo normalmente é enviada ao craqueamento depois de ter a MIBC removida 40 A parafina mole pode ser também aproveitada para a produção de geléias óleos vaselinas e outros produtos farmacêuticos embora seu mercado seja bem restrito O produto comercial conhecido como parafina dura depois desta operação é estocado para posterior processamento na unidade de hidrotratamento onde finalmente é especificada 41 Extração de Aromáticos Também conhecida como recuperação de aromáticos URA é uma unidade que tem um objetivo semelhante à Desaromatização a Furfural embora carga solvente produtos e condições operacionais sejam bem distintas Em ambas as unidades o objetivo é extrair os aromáticos da carga por meio de um solvente 42 28032014 8 A carga é uma nafta proveniente de uma unidade de reforma catalítica bastante rica em aromáticos leves BTXs Estes hidrocarbonetos têm um alto valor no mercado uma vez que são importantes matériasprimas para a indústria petroquímica podendo atingir preços duas a três vezes superiores à nafta 43 A extração é feita com um solvente podendo ser o TetraEtilenoGlicol TEG a N MetilPirrolidona NMP associada ao Mono EtilenoGlicol MEG ou o Sulfolane O uso de um deles é feito em função das condições do processo escolhido 44 Os aromáticos extraídos depois da remoção do solvente são fracionados e destinados à estocagem para futura comercialização os não aromáticos depois também da remoção do solvente são enviados ao pool da gasolina 45 Adsorção de nparafinas A unidade de adsorção de nparafinas é própria para a remoção de cadeias parafínicas lineares contidas na fração querosene Tais hidrocarbonetos embora confiram excelente qualidade ao querosene de iluminação são extremamente prejudiciais em se tratando do querosene de aviação por elevarem seu ponto de congelamento quando presentes em concentrações razoáveis 46 As nparafinas removidas por outro lado são valiosas matériasprimas para a indústria petroquímica especificamente para a produção de detergentes sintéticos biodegradáveis Assim sendo a adsorção de nparafinas do querosene é um processo bastante interessante porque não só consegue especificar adequadamente o querosene de aviação QAV como também produz n parafinas 47 Isto é conseguido por meio de uma adsorção das cadeias lineares presentes no querosene através de sua passagem em fase gasosa num leito de peneiras moleculares O leito captura as nparafinas permitindo a passagem dos demais compostos presentes no querosene 48 28032014 9 Mais tarde numa outra etapa os hidrocarbonetos absorvidos são removidos do leito com auxílio de um diluente separados deste fracionados e estocados para o futuro envio à indústria petroquímica 49 Processos de Conversão São processos de natureza química que têm por objetivo modificar a composição molecular de uma fração com o intuito de valorizála economicamente Através de reações de quebra reagrupamento ou reestruturação molecular essa fração pode ou não ser transformada em outras de natureza química distinta 50 51 Ocorrem com ação conjugada de temperatura e pressão nas reações podendo haver ainda a presença de catalisadores caracterizando processos catalíticos ou não catalíticos térmicos Sua rentabilidade é elevada principalmente devido ao fato que frações de baixo valor comercial gasóleos e resíduos são transformadas em outras de maior valor GLP naftas querosene e diesel 52 Craqueamento Térmico É o mais antigo dos processos de conversão surgindo logo após o advento da destilação Seu aparecimento data do início do século vinte tendo uma importância relevante até o início dos anos cinquenta quando entrou em obsolescência deslocado pelo craqueamento catalítico 53 O craqueamento térmico tem por finalidade quebrar moléculas presentes no gasóleo produto da destilação por meio de elevadas temperaturas e pressões visando obterse principalmente gasolina e GLP Produz também como subproduto gás combustível óleo leve diesel de craqueamento que precisa de tratamento posterior além de uma formação de coque 54 28032014 10 As cargas de alimentação para as unidades de craqueamento a vapor são principalmente a nafta pretoquímica gasóleos e condensados 55 Viscorredução Se caracteriza por um tipo de craqueamento realizado a temperaturas mais baixas que os demais processos de craqueamento térmico A finalidade é a diminuição da viscosidade dos óleos combustíveis o que permite diminuir o volume de óleo diluente para acerto de viscosidade do óleo combustível bem como maior rendimento de gasóleo 56 A carga é constituída de óleos residuais pesados que seriam adicionados aos óleos combustíveis gerando produtos de baixa viscosidade e também frações leves como GLP e gasolina Atualmente é um processo que se encontra em desuso 57 Coqueamento Retardado Também é um processo de Craqueamento Térmico Sua carga é resíduo de vácuo proveniente da destilação que submetido a condições bastante severas quebra as moléculas de cadeia aberta e coqueia as moléculas aromáticas polinucleadas resinas e asfaltenos produzindo gás ácido gás combustível GLP nafta diesel gasóleos e principalmente coque de petróleo 58 59 É um processo que surgiu logo após a segunda guerra mundial e tinha inicialmente por objetivo quebrar resíduos no intuito de produzir uma quantidade maior de gasóleo para o processo de craqueamento térmico ou catalítico O coque gerado era considerado como subproduto e era vendido a preço de carvão mineral 60 28032014 11 A crise do petróleo trouxe consigo uma crescente importância para o coqueamento uma vez que é um processo que transforma uma fração bastante depreciada como é o resíduo de vácuo em outras de muito maior valor comercial como o são o GLP a nafta e o diesel 61 62 Craqueamento Catalítico O processo consiste na quebra cracking de moléculas pesadas presentes nos gasóleos e resíduos por ação de um catalisador à base de aluminosilicatos em altas temperaturas A ruptura das ligações possibilita o aparecimento de moléculas leves principalmente compostos de 3 a 12 átomos de carbono propeno GLP e gasolina devido à seletividade do catalisador usado 63 As reações provocam também a formação em menor escala de gases leves C1 e C2 gasóleos leve e pesado e coque o qual depositase na superfície do catalisador A deposição de coque provoca a desativação do catalisador devido à considerável redução da área disponível aos reagentes hidrocarbonetos 64 Com o objetivo de restaurarse a atividade o catalisador inativado pelo coque é continuamente retirado do vaso de reação e enviado a um vaso de regeneração onde por intermédio de uma injeção de ar e por ação da alta temperatura o coque é queimado restabelecendo a atividade catalítica 65 Os gases de craqueamento são encaminhados à seção de fracionamento onde por intermédio de uma torre de destilação se obtem uma separação primária dos cortes produzidos Pelo fundo da torre produzse um óleo pesado bastante denso denominado Resíduo de Craqueamento Óleo Decantado ou Óleo Clarificado 66 28032014 12 É um processo destinado à produção de gasolina de alta octanagem sendo este o derivado que aparece em maior quantidade da ordem de 50 a 65 volume em relação à carga processada O segundo derivado que aparece em maior proporção é o GLP com carga de 25 a 40 volume em relação à carga 67 O craqueamento catalítico também conhecido como FCC Fluid Catalytic Cracking é um processo de grande versatilidade e de elevada rentabilidade para o refino de petróleo embora seja também uma unidade que requeira alto investimento para sua implantação 68 69 70 Hidrocraqueamento Catalítico O HCC Hydrocatalytic Cracking é um processo que consiste na quebra de moléculas existentes na carga de gasóleo por ação conjugada de um catalisador altas temperaturas e pressões na presença de grandes volumes de hidrogênio Ao mesmo tempo em que ocorrem as quebras acontecem também reações de hidrogenação do material produzido 71 O Hidrocraqueamento Catalítico é um processo que concorre com o Craqueamento Catalítico Fluido A grande vantagem do Hidrocraqueamento é sua extrema versatilidade Ele pode operar com cargas que podem variar desde uma nafta até gasóleos pesados ou mesmo resíduos leves maximizando a fração que o refinador desejar desde gasolina até gasóleo para craqueamento 72 28032014 13 A grande desvantagem do processo consiste nas drásticas condições operacionais do processo Elevadíssimas pressões e temperaturas são usadas o que obriga a terse equipamentos caríssimos e de grande porte 73 Assim sendo o investimento necessário à implantação da unidade de Hidrocraqueamento Catalítico é elevadíssimo não só pelo exposto mas também pela necessidade de implantarse em paralelo uma grande unidade de geração de hidrogênio uma vez que seu consumo no processo é extremamente alto Uma Unidade de Geração de Hidrogênio e de uma Unidade de Recuperação de Enxofre completam o Hidrocraqueamento Catalítico 74 Hidrocraqueamento Catalítico Brando Também conhecido como MHC Mild Hydrocraking é uma variante do Hidrocraqueamento Catalítico porém opera em condições mais brandas principalmente em termos de pressão Sua grande vantagem é que a partir de uma carga de gasóleo convencional podemos produzir grandes volumes de óleo diesel de excelente qualidade sem gerar paralelamente grandes quantidades de gasolina 75 Alcoilação ou Alquilação Catalítica Consiste na junção de duas moléculas leves para a formação de uma terceira de maior peso molecular reação esta catalisada por um agente de forte caráter ácido Na indústria do petróleo esta rota é usada para produção de gasolina de alta octanagem a partir de componentes do gás liquefeito de petróleo GLP utilizandose como catalisador o HF ou o H2SO4 76 No que se refere à produção de gasolina de alta octanagem podemos dizer que este é um processo largamente utilizado em países onde a demanda por gasolina é elevada e é claro haja disponibilidade do GLP matéria prima essencial ao processo 77 Reforma Reformação Catalítica Tem por objetivo principal transformar uma nafta de destilação direta rica em hidrocarbonetos parafínicos em outra rica em hidrocarbonetos aromáticos 78 É portanto um processo de aromatização de compostos parafínicos e naftênicos visando um de dois objetivos a produção de gasolina de alta octanagem ou produção de aromáticos leves Benzeno Tolueno e Xilenos Para posterior geração de compostos petroquímicos Unidade de Reforma Catalítica da REDUC Petrobras São bastante utilizados em frações leves gases GLP e naftas não requerendo condições operacionais severas nem de grandes investimentos para suas implantações Para adequar a qualidade de frações médias querosene diesel ou pesadas gasóleos lubrificantes resíduos os processos de tratamento mostramse ineficazes e é necessário utilizar outros de maior eficiência porém como operam em condições bem mais severas são também de maiores custos operacionais e de maiores investimentos Exemplos de processos de tratamento Tratamento Cáustico Tratamento Merox Tratamento Bender Hidrotratamento HDT Tratamento DEAMEA Dessalgação Eletrostática 28032014 16 Em função dessa regeneração produzse dissulfetos que conforme a opção adotada pode ou não ser retirado da fração tratada Afora isso suas limitações e aplicações são idênticas àquelas vistas no tratamento cáustico e da mesma maneira trabalha também em baixas condições de temperatura e pressões 91 É utilizado em larga escala em quase todas as refinarias O Tratamento Merox tem como vantagem poder ser concebido para operar como dessulfurização ou como adoçamento Na dessulfurização fazse o tratamento do GLP proveniente do leito catalítico fluidizado FCC Fluid Catalytic Cracking e no adoçamento é comum o tratamento da nafta de craqueamento 92 Várias unidades que operavam como Tratamento Cáustico sofreram pequenas adaptações e operam hoje como unidades Merox principalmente aquelas localizadas dentro de unidades de Craqueamento Catalítico 93 94 Tratamento Bender Processo de adoçamento redução de corrosividade desenvolvido com o objetivo de melhorar a qualidade do querosene de aviação Ele não tem por objetivo a redução do teor de enxofre e sim transformar compostos sulfurados corrosivos mercaptanas em outras formas pouco agressivas dissulfetos 95 O Tratamento Bender é um processo onde conjugamse lavagens cáusticas e reações com enxofre com ações de campos elétricos de alta voltagem Não é um processo eficiente quando o problema é proveniente dos compostos nitrogenados como é que acontece no caso com as frações de faixa do querosene provenientes dos petróleos da Bacia de Campos Nessa situação o Tratamento Bender mostrase ineficiente devendose optar por outro tipo de processo o Hidrotratamento 96 O Tratamento Bender é um processo pouco usado e tendendo para a obsolescência uma vez que os modernos rumos no refino é caminhar cada vez mais no sentido dos processos de hidrogenação O investimento necessário ao Bender é semelhante ao do Tratamento Merox 28032014 18 O agente responsável pela remoção de impurezas é o hidrogênio atuando na presença de um catalisador logo esse tipo de tratamento se dá por meio de reações químicas 103 O processo de hidrotratamento ou de hidroacabamento causa uma acentuada melhoria na qualidade dos produtos tratados São de investimentos substancialmente mais elevados que os processos convencionais porém ambos ficam bem abaixo daqueles necessários as unidades de separação ou de conversão 104 Apesar de todos os custos envolvidos insumos e energia o processo de hidrotratamento vem cada vez mais ganhado força sobretudo em função das novas exigências ambientais 105 106 Tratamento DEA dietanolamina MEA monoetanolamina O Tratamento DEA é um processo específico para remoção do H2S de frações gasosas do petróleo gás natural gás combustível e gás liquefeito Serve também para remoção do CO2 que eventualmente possa estar presente na corrente gasosa 107 A grande vantagem deste tratamento consiste na capacidade de regenerarse a DEA que removeu o H2S eou CO2 produzindo paralelamente uma corrente de gás ácido bastante rica em enxofre que pode ser aproveitada para a recuperação desse elemento na unidade denominada Unidade de Recuperação de Enxofre URE 108 A DEA dietanolamina apresenta grande capacidade de regeneração e pode ser substituída por MEA monoetanolamina em unidades cujas correntes não contenham sulfeto de carbonila Processos Auxiliares São aqueles que se destinam a fornecer insumos à operação dos processos de separação conversão e tratamento ou tratar rejeitos desses mesmos processos Exemplos de processos auxiliares Geração de Hidrogênio fornecimento deste gás às unidades de hidroprocessamento Recuperação de Enxofre produção desse elemento à partir da queima do gás ácido rico em H2S Utilidades Off Sites Tratamento de Águas Oleosas Tratamento de Águas Fluviais Geração de Energia Elétrica Geração de Vapor DÁgua Condicionamento de Água Ar Comprimido Tratamento de Efluentes Estocagem de Efluentes Distribuição de Gás e Óleo Combustível Tratamento de Efluentes e Tocha etc embora não sejam de fato unidades de processo são imprescindíveis à eles Geração de Hidrogênio A UGH Unidade de Geração de Hidrogênio fornece hidrogênio para a Unidade de Hidrotratamento UHDT Seu trabalho é essencial para a preservação do meio ambiente para o fornecimento de produto de qualidade superior e para maior rentabilidade da refinaria Com o hidrogênio gerado aqui é possível reduzir os teores de enxofre e de componentes instáveis no combustível o que possibilita a refinaria produzir um diesel mais estável e menos poluente Recuperação de Enxofre A URE Unidade de Recuperação de Enxofre processa o H2S contido nos gases ácidos resultantes das Unidades Recuperadoras de Amina UDEAs e das Unidades Recuperadoras de Águas Residuais UARs Sua atuação aliada ao trabalho da Unidade de Tratamento de Gás Residual permite a atingir uma conversão de 995 de carga sulfídrica em enxofre elementar A URE é composta por duas Unidades Recuperadoras de Enxofre uma Unidade de Tratamento de Gás Residual uma Unidade de Solidificação de Enxofre Processos no Refino do Petróleo Processo Ação Método Objetivo Matéria prima Produtos Processos de fracionamento Destilação atmosférica Separação Térmico Separar frações Óleo cru dessalgado Gás gasóleo destilados resíduo Destilação à Vácuo Separação Térmico Separar frações com ou sem craqueamento Resíduo da torre atmosférica Gasóleo fração para óleo lubrificante residuo Processo Ação Método Objetivo Matéria prima Produtos Processos de conversãoalteração ou rearranjo Reforma catalítica Alteração Dehidratação Catalítico Melhoria da nafta de baixa octana Coqueador Nafta para hidrocracqueamento Reformado de alta octanagem aromáticos Isomerização Rearranjo Catalítico Conversão de cadeia reta em arborizada Butano pentano hexano Isobutano Isopentano Isohexano Processo Ação Método Objetivo Matéria prima Produtos Conversão EfetuadaDecomposição Craqueamento catalítico Alteração Catalítico Melhoria da gasolina Gasóleo destilado de coque Gasolina matériaprima para petroquímica Coqueamento Polimerização Térmico Conversão dos resíduos da torre a vácuo Gasóleo destilado de coque Gasolina matériaprima para petroquímica Hidrocraqueamento Hidrogenação Catalítico Conversão para hidrocarbonetos leves Gasóleo óleo craqueado Resíduo Produtos leves de melhor qualidade Visbreaking Decomposição Térmico Redução de viscosidade Resíduo da torre atmosférica Destilados betume refinado 28032014 21 Processo Ação Método Objetivo Matéria prima Produtos Processos de beneficiamento Dessalga Dehidratação Absorção Remover contaminantes Óleo cru Óleo cru dessalgado Secagem e adoçamento Beneficiamento Absorção Térmico Remoção de H2O e compostos de enxofre Hidrocarbonetos líquidos GLP matériaprima de alquilas Hidrocarbonetos secos e doces sem enxofre Hidrodesulfurização Beneficiamento Catalítico Remoção de enxofre Resíduo rico em enxofre gasóleo Olefinas desulfurizadas Hidrotratamento Hidrogenação Catalítico Saturar hidrocarbonetos remover impurezas Hidrocarbonetos craqueados resíduos Alimentação de craqueador destilados e lubrificantes 121 Processo Ação Método Objetivo Matéria prima Produtos Processos de beneficiamento Continuação Eliminação de asfalto por solventes Beneficiamento Absorção Remoção do asfalto Resíduo de torre à vácuo propano Óleo lubrificante pesado asfalto Eliminação de graxas por solventes Beneficiamento Resfriamento filtragem Remoção de graxas de lubrificantes Óleos lubrificantes da torre à vácuo Óleos lubrificantes sem graxas Extração por solventes Extração por solventes Extração precipitação Separação de óleos não saturados Gasóleo reformados destilados Gasolina de alta octanagem Adoçamento Beneficiamento Catalítico Remoção de H2Sconversão de mercaptanas Destilado bruto gasolina Destilado de alta qualidade gasolina 122 RESOLUÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE XXXXXXXXX Centro de XXXXXXXXX Departamento de XXXXXXXXXXX Nome completo do aluno COLOCAR TÍTULO DO TRABALHO AQUI Local Brasil mês2022 RESOLUÇÃO modelo base PROCESSO DE REFINO DO PETRÓLEO Inicialmente o refino do petróleo iniciase com a etapa de processamento primário seguido de tratamento in loco para remoção de sedimentos gases e sais com o objetivo de evitar gastos maiores relacionados a danificação da instrumentação empregada durante o processo de refino Esta etapa é responsável pela separação gásóleoágua por separadores através de um processo físico denominado de decantação Além disso ainda no procedimento primário ocorre a remoção de água resultante do processo de produção com ajuda de desemulsificantes visando separar boa parte dessa água da fase óleo em um equipamento similar ao apresentado na Figura 1 Após tratamento inicial do material bruto o material tratado é então conduzido a etapa de refino propriamente dito Algumas especificações são necessárias para que o material tratado prossiga no processo de refino Neste sentido o material tratado precisa apresentar uma quantidade máxima de 1 de água e sedimentos e mínimo teor de gases dado por 300 mgL 1 Figura 1 RESOLUÇÃO modelo base De forma geral a Figura 2 ilustra todas as etapas descritas anteriormente através de um fluxograma Na refinaria 4 processos básicos que envolvem o processo de refino podem ser categorizados como se segue i Processo de separação ii Processo de conversão iii Processos de tratamento iv Processos auxiliares Aqui neste trabalho cada uma destas etapas será brevemente apresentada e os tipos de processos referentes a cada uma destas 4 etapas será apresentado de forma a ilustrar como estes se encontram em um processo de refino 2 Figura 2 RESOLUÇÃO modelo base 1 Processo de separação Estes processos possuem natureza física e tem como objetivo principal desdobrar o petróleo em suas frações básicas além de processar uma fração correspondente previamente produzida através de ação de energia modificando temperatura ou pressão e massa sobre o petróleo ou suas frações São exemplos de importantes processos de separação destilação desasfaltação a propano desaromatização do furfural desparafinação a solvente extração de aromáticos adsorção de nparafinas e estabilização de naftas O primeiro pode ser realizado à pressão atmosférica ou sob pressão reduzida O processo de destilação consiste na separação física de substâncias cujas temperaturas de ebulição são diferentes Este processo é empregado quase que de forma majoritária no processo de refino do petróleo tanto em etapas intermediárias quanto em etapas finais e normalmente pode ser conduzido em unidades inteiramente construídas com esta finalidade Figura 3 3 Figura 3 RESOLUÇÃO modelo base Com este tipo de processo é possível realizar o desmembramento das frações básicas de refino de acordo como apresentado na Figura 4 Por outro lado a desafaltação do propano tem como objetivo a extração de um gasóleo cuja obtenção por destilação é considerada como inviável O subproduto desta extração corresponde ao resíduo asfáltico um óleo ultra viscoso O produto desejado o óleo desasfaltado pode ser em seguida incorporado GOP para sua posterior conversão em nafta e GLP Alternativamente este pode ser empregado na obtenção de óleo Brigthstock ou óleo de cilindro A desaromatização do furfural corresponde a um processo de extração de compostos aromáticos polinucleados de altas massas molares por meio de solvente específico tradicionalmente o fenol costumava ser empregado para tal finalidade Esta estratégia é empregada na obtenção de lubrificantes e pode ser utilizada como uma forma de aumentar a 4 Figura 4 RESOLUÇÃO modelo base viscosidade destes A desparafinização a MIBC trata da remoção das parafinas do óleo desaromatizado com auxílio de solventes e a baixa temperatura Similarmente a desoleificação a MIBC é realizada a pressões mais severas visando remover o óleo contido na parafina com objetivo de enquadrálo como produto final Tem como carga a parafina que surge da filtração do processo de desparafinização A extração de aromáticos é um processo que tem como objetivo a extração de aromáticos da carga por meio de um solvente como por exemplo TEG NMP e MEG A carga é uma nafta proveniente de uma unidade de reforma catalítica rica em aromáticos leves que são empregados como matérias0primas para a indústria petroquímica Na fração do querosene as cadeias parafínicas lineares constituintes desta fração são removidas através da utilização de unidades de adsorção de parafinas e aproveitadas como importantes matériasprimas para a indústria petroquímica especificamente para a produção de detergentes sintéticos biodegradáveis 2 Processo de conversão São processos de natureza química que têm por objetivo modificar a composição molecular de uma fração com o intuito de valorizála economicamente Através de reações de quebra reagrupamento ou reestruturação molecular esta fração pode ser transformada em outras de natureza distinta São exemplos de importantes processos de conversão craqueamento térmico viscoredução craqueamento retardado craqueamento catalítico hidrocraqueamento catalítico hidrocraqueamento catalítico hidrocraqueamento catalítico brando alcoilação reforma catalítica isomerização catalítica e polimerização catalítica O 5 RESOLUÇÃO modelo base craqueamento térmico é considerado como o processo mais antigo de conversão tendo sido criado no início do século XX após o processo de destilação Atualmente este processo é comumente substituído pelo craqueamento catalítico como será visto adiante O objetivo deste processo consiste na clivagem molecular de constituintes do gasóleo empregando altas temperaturas e pressão produzindo como subproduto gás combustível e óleo leve Já a viscoredução também atualmente em desuso se caracteriza por um tipo de craqueamento realizado a temperaturas mais brandas quando comparado ao processo anterior O objetivo da viscoredução como o próprio nome sugere é reduzir a viscosidade dos óleos combustíveis o que permite diminuir o volume do óleo diluente para acerto de viscosidade do óleo combustível bem como maior rendimento do gasóleo Mais moderno o craqueamento catalítico emprega espécies químicas capazes de promover a clivagem de moléculas grandes presentes no processo de forma que estas se regenerem no meio de tratamento possibilitando assim sua utilização em pequenas quantidades bem como sua reutilização contribuindo assim para processos de clivagem mais viáveis do ponto de vista de custos Figura 5 6 Figura 5 RESOLUÇÃO modelo base Este processo muitas vezes emprega catalisadores a base de aluminossilicato sob altas temperaturas produzindo os produtos nos mais variados tamanhos gás gasóleo leve e pesado e coque com auxílio de alimentação catalítica uma vez que o coque desativa o catalisador do processo Figura 5a Este tipo de processo pode ser empregado na preparação de gasolina de alta octanagem e GLP através de processos com grande versatilidade rentabilidade e seletividade em estruturas próprias para este tipo de procedimento Figura 5b Outros processos de tratamento baseado na utilização de catalisadores podem ser destacados A alcoilação por exemplo consiste na junção de duas moléculas leves com objetivo de formar uma substância de estrutura molecular mais pesada através de catálise empregando um ácido forte Geralmente empregase esta alternativa na produção de gasolina com alta octanagem e GLP utilizando HF ou ácido sulfúrico como catalisador do processo Já a reforma catalítica transforma a nafta rica em parafinas na nafta rica em hidrocarbonetos aromáticos caracterizandose como um processo de cunho aromático com objetivo de também produzir gasolina de alta octanagem e aromáticos leves Por último a isomerização catalítica é empregada no reforço da matériaprima usada nas unidades onde se dá a alquilação ou aumento das frações de maior octanagem para mistura de gasolina através do uso de diferentes catalisadores a depender das condições empregadas variação de temperatura pressão e constituintes moleculares de partida 7 RESOLUÇÃO modelo base 3 Processo de tratamento Esta etapa é necessária para remoção de potenciais impurezas resultantes do próprio processo como por exemplo a presença de compostos sulfurados e nitrogenados indesejáveis conferindo ao material tratado propriedades indesejadas como corrosividade acidez odor desagradável alteração de cor e formação de poluentes Comisso permitese então o melhoramento da qualidade de produtos através da eliminação ou redução dessas impurezas sem causar profundas modificações nas frações correspondentes Para cada uma das frações leves médias ou pesadas um respectivo tratamento é dado visando adequar o método a ser empregado ao tipo de composição dada impactando assim em importantes parâmetros da produção como custo e eficiência Exemplos importantes de processos de tratamento estão ilustrados em detalhes na Tabela 1 Tabela 1 Exemplos importantes de processos de tratamento e suas características Entrada Tratamento Função Objetivo Características 1 Cáustico Lavagem básica Eliminação de sulfurados Processo obsoleto que emprega altíssimas quantidades de base 2 Merox Permitem a recuperação da base empregada 3 Bender Redução da corrosividad e Melhorar qualidade do querosena Processo pouco utilizado que hibridiza tratamento básico com ações de campos elétricos de alta voltagem 8 RESOLUÇÃO modelo base 4 4 HDT HDT Proteção catalítica Melhorar propriedades da carga i melhor aproveitamento de cargas pesadas ii melhoria da qualidade do produto iii Proteção ambiental 5 DEAMEA Remoção de H2SCO2 Remoção gasosa indesejada O DEA é regenerado no processo e pode ainda ser substituído por MEA 4 Processos auxiliares São aqueles que se destinam a fornecer insumos à operação dos processos de separação conversão e tratamento ou tratar rejeitos desses mesmos processos sendo a geração de hidrogênio e recuperação de enxofre dois destes processos que merecem destaque O primeiro consiste no fornecimento de hidrogênio para UHDT sendo essencial para a preservação do meio ambiente para o fornecimento de produto de qualidade superior e para maior rentabilidade da refinaria No que se refere a produção de diesel este processo reduz os níveis de enxofre e de componentes instáveis no combustível possibilitando a produção de um diesel mais estável e menos poluente Por outro lado a URE processa H2S contido nos ácidos resultantes e nas URAS permitindo o alcance de 995 de carga sulfúrica em enxofre elementar 9 RESOLUÇÃO modelo base Assim fica apresentado de forma breve os processos envolvidos no refino do petróleo bem como alguns de seus processos mais importantes relacionados a cada uma das categorias apresentadas anteriormente 10