Refinaria de Petroleo - Unidades e Processos de Refino - Destilacao Atmosferica

INDÚSTRIA PETROQUÍMICA AULA 04 A Refinaria de Petróleo UNIDADES DE REFINO 1 Refinaria Topping 2 Processamento Downstream TIPOS DE PROCESSOS Processos de separação os componentes são separados de acordo com alguma característica físicoquímica Ponto de ebulição destilação Solubilidade desaromatização desasfaltação Ponto de fusão desparafinação TIPOS DE PROCESSOS Processos de conversão Os hidrocarbonetos presentes no petróleo são transformados em outros hidrocarbonetos através de processos químicos Na sequência normalmente ocorre uma separação por destilação para separar os produtos obtidos TIPOS DE PROCESSOS Processos de tratamento Processos para remoção ou transformação dos contaminantes através de processos físicos ou químicos Normalmente são processos aplicados após os processos de separação e conversão 1 REFINARIA TOPPING 11 Destilação atmosférica DD A destilação é um processo de separação dos componentes de uma mistura carga do processo cujo princípio é a diferença dos pontos de ebulição dos seus componentes individuais obtendose como resultado duas outras misturas de composições diferentes Uma rica nos componentes mais leves chamada de produto de topo ou destilado A outra rica nos mais pesados chamada de produto de fundo ou resíduo Para se conseguir o objetivo desejado são necessários o fornecimento de calor no refervedor e a remoção de calor no condensador 1 REFINARIA TOPPING 11 Destilação atmosférica DD 1 REFINARIA TOPPING 11 Destilação atmosférica DD 1 REFINARIA TOPPING 11 Destilação atmosférica DD Aquecimento do óleo cru a 300400 C Coluna composta de 3050 estágios cada um com uma diferente temperatura de condensação As frações mais leves se vaporizam e as mais pesadas são coletadas no fundo da coluna e encaminhadas para a destilação à vácuo Normalmente ocorrem quatro retiradas laterais na coluna que são encaminhadas para torres de stripping colunas de retificação com 4 a 10 estágios 1 REFINARIA TOPPING 11 Destilação atmosférica DD Os produtos da DD já podem ser considerados como produtos acabados ou misturados a outras correntes mais frequente exceção o resíduo de fundo As condições de operação da coluna dependem das propriedades do óleo e da qualidade que se deseja obter com o produto final 1 REFINARIA TOPPING 12 Destilação a vácuo O resíduo da destilação atmosférica é destilado a pressões reduzidas 02 a 07 psia ou 40 a 100 mbar A aplicação de vácuo é necessária para reduzir o ponto de ebulição das frações pesadas Temperaturas acima de 400 C levam a decomposição de HC e formação de coque A temperatura na base da coluna é mantida aproximadamente a 355 C 1 REFINARIA TOPPING 12 Destilação a vácuo 1 REFINARIA TOPPING 12 Destilação a vácuo Os produtos da destilação à vácuo são enviados para unidades de craqueamento ou coqueamento Produtos da destilação à vácuo Gasóleo leve de vácuo Gasóleo pesado de vácuo Resíduo de vácuo 1 REFINARIA TOPPING Esquema básico das unidades de destilação GLP Combustíveis doméstico e industrial Matériaprima petroquimica Naftas Matériaprima petroquimica Gasolina Solventes Querosene Querosene iluminação Querosene aviação Óleo diesel Gasóleo atmosférico Óleo diesel Gasóleos de vácuo Matériaprima para produção de gasolina e GLP Óleos básicos lubrificantes e parafinas Resíduo de vácuo Asfalto Óleos básicos lubrificantes e parafinas Óleo combustível Aplicações comerciais das frações de destilação do petróleo Fração Faixa de destilação PEV ºC Principais aplicações comerciais Gás combustível Abaixo de 42 Gás combustível petroquímica Gás liquefeito do petróleo 42 a 0 Combustível doméstico e industrial petroquímica Nafta leve 30 a 90 Gasolina petroquímica solventes Nafta pesada 90 a 170 Gasolina petroquímica obtenção de aromáticos Querosene 170 a 270 QI QAV óleo diesel detergentes Gasóleo leve atmosférico 270 a 320 Óleo diesel óleo de aquecimento Gasóleo pesado atmosférico 320 a 390 Óleo diesel óleo de aquecimento Gasóleo leve de vácuo 390 a 420 Carga de FCC óleos básicos lubrificantes óleo diesel Gasóleo pesado de vácuo 420 a 550 Carga de FCC óleos básicos lubrificantes Resíduo de vácuo Acima de 550 Óleos combustíveis óleos básicos lubrificantes asfaltos 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM O processamento downstream consiste em alterar a estrutura molecular de HC para Quebra em moléculas menores Combinação em moléculas maiores Produção de moléculas de maior qualidade 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 21 Coqueamento retardado UCR Processo utilizado para a redução da produção de produtos pesados no qual se converte resíduo de vácuo RV em frações leves e coque por craqueamento térmico Não há limitação de tipo de carga podem ser alimentados compostos poliaromáticos resinas e asfaltenos além da presença de contaminantes não ser um fator restritivo como nos processos catalíticos FCC ou HCC 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 21 Coqueamento retardado UCR 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 21 Coqueamento retardado UCR 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 21 Coqueamento retardado UCR 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 21 Coqueamento retardado UCR Os produtos do coqueamento retardado Naftas e gasóleos leves seguem para unidades de hidrotratamento para posterior tratamento Gasóleos pesados seguem para unidades de FCC ou HCC para conversão em HC mais leves 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 22 Craqueamento catalítico FCC Principais cargas normalmente gasóleo de vácuo ou resíduo atmosférico Catalisador zeólitos sílicaalumina cristalina eou amorfa Processo de muito destaque pois proporciona a obtenção de frações leves a partir de frações pesadas com altos rendimentos O processo de craqueamento catalítico pode ser orientado para duas linhas de produção Combustíveis gasolina de alta qualidade e frações C3 e C4 Olefinas que podem ser enviadas para as unidades de alquilação ou para centrais petroquímicas 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 22 Craqueamento catalítico FCC 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 22 Craqueamento catalítico FCC A unidade de FCC é composta pelas seguintes seções Reação ou conversão local de craqueamento da carga Fracionamento separação das correntes formadas pelo craqueamento Recuperação de gases separação de gás combustível GLP e nafta Seção de tratamentos remoção dos contaminantes das correntes de gás combustível GLP e nafta 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 22 Craqueamento catalítico FCC As principais frações do FCC são HC parafínicos normais e ramificados Naftênicos Olefínicos e aromáticos maior quantidade Apresentam elevada qualidade antidetonante devido à presença de HC parafínicos ramificados e aromáticos 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 22 Craqueamento catalítico FCC 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 23 Hidrocraqueamento catalítico HCC Processo que ocorre a pressões elevadas 33190 atm temperaturas entre 280475 C e na presença de hidrogênio Antes do processo a carga deve passar pela remoção de H2S NH3 e H2O pois caso estes contaminantes estejam presentes durante o processo de HCC podem se formar subprodutos como compostos sulfurados oxigenados e nitrogenados 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 23 Hidrocraqueamento catalítico HCC O HCC é um dos processos mais versáteis na refinaria podendo converter de gasóleos a resíduos em produtos leves Normalmente a carga do HCC é composta por frações cuja quebra no processo FCC é muito complicada Exemplos resíduos de destilação à vácuo derivado de óleo cru com alto teor de aromáticos 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 23 Hidrocraqueamento catalítico HCC O HCC produz destilados médios de alta qualidade como diesel com alto número de cetano assim como lubrificantes e permitem o uso de diferentes tipos de óleos crus 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 23 Hidrocraqueamento catalítico HCC O processo de craqueamento é endotérmico portanto é favorecido por altas temperaturas e o de hidrogenação é exotérmico favorecido por baixas temperaturas As reações do HCC ocorrem em temperaturas menores do que o FCC mas em pressões mais elevadas 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 23 Hidrocraqueamento catalítico HCC 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT Processo empregado na remoção de impurezas dos derivados de petróleo como compostos sulfurados oxigenados nitrogenados e organometálicos que podem desativar os catalisadores dos processos FCC e HCC O HDT brando é empregado para remoção de enxofre e olefinas catalisador cobaltomolibdênio O HDT severo remove compostos nitrogenados maiores teores de compostos sulfurados e anéis aromáticos catalisador níquelmolibdênio 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT A principal impureza a ser removida dos derivados de petróleo para que as especificações dos produtos finais é o enxofre Existem compostos de enxofre muito reativos facilmente extraídos das correntes de petróleo como as mercaptanas e compostos menos reativos presentes nas frações mais pesadas como tiofenos e benzotiofenos 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT Os fatores que influenciam o HDT da carga são Tipo de catalisador Qualidade da carga Reatividade dos compostos de enxofre Inibição da dessulfurização causada por H2S e por compostos nitrogenados 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT O processo consiste em um reator de um ou mais estágios com leito fixo de catalisador operando sob alta pressão e com adição de hidrogênio Os produtos básicos do HDT são HC leves H2S NH3 e carga hidrotratada É um processo de grande destaque atualmente devido às crescentes necessidades de redução do teor de enxofre e aumento dos requisitos de estabilidade química e térmica da gasolina do QAV e do óleo diesel 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT O HDT pode ser dividido conforme as reações hidrodessulfurização HDS saturação de olefinas saturação de aromáticos HDA hidrodesnitrogenação HDN e hidrodesoxigenação HDO 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 24 Hidrotratamento HDT 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 25 Reforma catalítica Empregada para transformar correntes com baixo teor de octanas em gasolina com alto índice de octanagem As reações são catalisadas com Pt temperaturas de 470530 C e 1040 kgfcm2 Cargas de processo naftas de destilação direta ou de coqueamento após hidrotratamento 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 25 Reforma catalítica 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 25 Reforma catalítica 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 26 Alquilação Processo utilizado na produção de gasolina de alta octanagem a partir do isobutano e olefinas formadas no FCC ou coqueamento retardado Consiste na combinação de olefinas leves C3C5 com isoparafinas via catálise ácida H2SO4 ou HF Os produtos são alcanos inclusive propano e butano líquidos 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 27 Isomerização Rearranjo molecular sem adição ou remoção de átomos da molécula original Conversão de parafinas em isoparafinas Reação a 100120 C Pt como catalisador atmosfera rica em H2 para minimizar depósito de coque O índice de octanas pode chegar a 92 dependendo da carga do catalisador e condições de operação 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 28 Polimerização Conversão de propeno ou de buteno em gasolina de alta octanagem As reações ocorrem em alta pressão catalisada por H3PO4 e isenta de enxofre 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 29 Desasfaltação A desasfaltação separa as frações oleosas da parte asfáltica contida no resíduo de vácuo Gera cargas para produção das seguintes correntes Correntes para lubrificantes básicos Cimento asfáltico asfaltos Cargas para FCC É um processo físico de separação por extração com HC parafínicos C3C5 como solventes nos quais os asfaltenos são insolúveis e as resinas pouco solúveis dessa maneira separase a fase oleosa solúvel dessas outras duas fases 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 29 Desasfaltação 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 29 Desasfaltação De acordo com o objetivo da desasfaltação ou seja gerar correntes para FCC asfaltos ou lubrificantes básicos os seguintes parâmetros operacionais são selecionados Temperatura Tipo de solvente Relação solventecarga 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes básicos O processo de produção de lubrificantes pode seguir duas rotas básicas Solvente Hidrorrefino A primeira apresenta menor custo operacional porém obtêmse menores rendimentos e qualidade dos óleos básicos obtidos além da carga a ser processada ter que apresentar alto teor de HC parafínicos pesados 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes Rota Solvente As etapas para a produção de lubrificantes são as seguintes Destilação a vácuo Desasfaltação processo análogo ao item 27 Desaromatização Desparafinação Hidrotratamento 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes Rota Solvente 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes Destilação a vácuo 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes Desaromatização 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes Desparafinação 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 210 Produção de lubrificantes Desparafinação A corrente de óleo após ter as suas propriedades de índice viscosidade IV e ponto de fluidez PF ajustadas é enviada ao hidrotratamento para remoção de hidrossulfurados e outros contaminantes responsáveis por instabilidade e coloração que favorecem a degradação do óleo Na rota de hidrorrefino ocorre Conversão química de HC aromáticos em saturados por hidrogenação em meio catalítico e conversão de nparafinas em isoparafinas também em meio catalítico 2 PROCESSAMENTO DOWNSTREAM 211 Processos convencionais de tratamento Tratamento com aminas remoção de gás sulfídrico e de gás carbônico do gás combustível e do GLP Tratamento cáustico remoção de compostos sulfurados do gás combustível do GLP e de naftas Tratamento cáustico regenerativo remoção de mercaptanos de GLP e de compostos oxigenados e mercaptanos de naftas e de QAV Tratamento bender remoção de compostos oxigenados e mercaptanos de naftas e de QAV ESQUEMAS DE REFINO TABELA 31 Esquemas típicos de refino CONFIGURAÇÃO UNIDADES Hydroskimming Destilação atmosférica unidade de isomerização reforma catalítica unidades de tratamento Cracking Configuração Hydroskimming destilação a vácuo FCC alquilação unidade de produção de MTBE viscorredução CokingHydrocracking Configuração Hydroskimming destilação a vácuo hidrocraqueamento coqueamento retardado geração de hidrogênio Hycon Configuração Cracking HCC hidroconversão de resíduos produção de petroquímicos gaseificação IGCC ESQUEMAS DE REFINO Configuração Hydroskimming ESQUEMAS DE REFINO Configuração Cracking ESQUEMAS DE REFINO Configuração Coking Hydrocracking ESQUEMAS DE REFINO Configuração Hycon ESQUEMAS DE REFINO Produção de combustíveis Tipo I ESQUEMAS DE REFINO Produção de combustíveis Tipo I ESQUEMAS DE REFINO Produção de combustíveis Tipo II ESQUEMAS DE REFINO Produção de combustíveis Tipo II