Transcript
E importante frisar que estas frações obtidas ainda não estão dentro das especificações exigidas.
Algumas, dependendo do tipo do petróleo e teor de contaminantes, podem ser consideradas como produto final (naftas, gás combustível, GLP, querosene), mas, a rigor, a maioria das frações tem que passar por outras etapas do processo.
A destilação atmosférica visa a um fracionamento do petróleo, obtendo-se faixas de hidrocarbonetos que servirão como carga em outras unidades ou misturadas com produtos resultantes de outros processos.
A maior parte da água de refrigeração é reciclada indefinidamente, ou então é enviada para uma unidade de tratamento de efluentes, a fim de que se controle a concentração de contaminantes e o teor de sólidos.
As torres de refrigeração são equipamentos que resfriam a água usando o próprio ar do ambiente.
Após o resfriamento, a água é, usualmente, reciclada de volta para o processo.
Em alguns casos, entretanto, a água de refrigeração passa apenas uma vez pela unidade de processo e é, então, descarregada diretamente e sem tratamento, na unidade de tratamento de efluentes.
As refinarias de petróleo normalmente utilizam tratamento primário e secundário de seus efluentes.
O TRATAMENTO PRIMÁRIO consiste na separação do óleo, água e sólidos em dois estágios.
No primeiro estágio, utiliza-se um separador água e óleo.
O segundo estágio utiliza métodos químicos ou físicos para promover a separação dos óleos emulsionados no efluente.
Os métodos físicos podem incluir o uso de uma série de tanques de decantação, de grande tempo de retenção, ou mesmo o uso de flotadores a ar induzido.
No TRATAMENTO SECUNDÁRIO, o óleo dissolvido e outros poluentes orgânicos são biologicamente consumidos por micro-organismos.
O tratamento biológico normalmente requer a adição de oxigênio, que pode ocorrer a partir de diversas técnicas, incluindo o uso de unidades de lodo ativado, filtros e outros.
TRATAMENTO DE GÁS E RECUPERAÇÃO DE ENXOFRE
O enxofre é removido de um grande número das correntes gasosas provenientes das unidades de processo das refinarias.
Essa remoção é necessária para que a legislação ambiental seja
obedecida, no que diz respeito às emissões de SOX.
Também é desejável que se recupere o enxofre elementar, que pode ser vendido.
As correntes de gás, que são geradas nas unidades de coqueamento, craqueamento catalítico, hidrotratamento e hidroprocessamento, podem conter elevadas concentrações de gás sulfídrico, misturado com gás combustível leve.
PRODUÇÃO DE ADITIVOS
Muitos compostos químicos (principalmente éteres e álcoois) são atualmente adicionados aos combustíveis para motores, não só com a finalidade de melhorar a sua performance, mas também com o objetivo de enquadrar os mesmos nas exigências ambientais dos governos.
Desde a década de 70, álcoois (principalmente metanol e etanol) e éteres têm sido adicionados à gasolina com o fim de aumentar a octanagem e de reduzir as emissões de monóxido de carbono, o CO.
Tais substâncias substituíram os aditivos mais antigos, com base em chumbo, que foram proibidos em muitos países devido a questões ambientais.
Os éteres mais comuns usados atualmente como aditivos são o metil-terci-butil éter (MTBE) e o terciamil-metil éter (TAME).
Muitas das grandes refinarias produzem os seus próprios suprimentos desses aditivos, através da reação entre o isobutileno e/ou isoamileno com o metanol.
As menores refinarias normalmente os compram de empresas de reagentes ou das maiores refinarias.
COMPOSIÇÃO
A etapa de composição é a operação final do refino de petróleo.
Essa etapa consiste na mistura dos diversos produtos derivados do petróleo que foram obtidos durante todo o processamento, em várias proporções, a fim de que se alcancem as diversas especificações necessárias, tais como:
- pressão de vapor, peso específico, conteúdo de enxofre, viscosidade, índice de octanagem, ponto de ebulição inicial, entre outras.
A composição pode ser executada de forma contínua ou em bateladas, em tanques apropriados para tal fim.
TRATAMENTO DE EFLUENTES
Volumes relativamente grandes de água são usados pela indústria de refino de petróleo.
Basicamente, quatro tipos de efluentes são produzidos em uma refinaria: águas contaminadas coletadas a céu aberto, águas de refrigeração, águas de processo, e efluentes sanitários.
Grande parte da água utilizada no refino de petróleo é usada para resfriamento. A princípio, a água de refrigeração não entra em contato direto com as correntes de óleo, e, portanto, contém menos contaminantes do que a água de processo.
Tratamento de Efluentes
Tratamento de gás e recuperação de enxofre
Produção de aditivos
Composição
Tanques de estocagem
Torres de resfriamento
D) PROCESSOS AUXILIARES
Geração de Hidrogênio;
Recuperação de Enxofre;
Utilidades - Off Sites (Energia Elétrica, Geração de vapor d'água, Condicionamento de água, Ar Comprimido, Tratamento de Efluentes e estocagem).
Esquema básico do FCC
Unidade de craqueamento catalítico
Processos de tratamento
A finalidade do tratamento é retirar dos derivados obtidos as substâncias consideradas impróprias, como os compostos sulfurados, os nitrogenados e os oxigenados que promovem o
aumento no índice de poluição, corrosão etc., ou seja, colocar os produtos dentro dos padrões de qualidade exigidos para sua comercialização.
Consequentemente, o tratamento também tem por finalidade rentabilizar o máximo possível as frações destiladas.
De modo geral, um processo de tratamento busca atingir um ou mais dos seguintes objetivos:
Eliminação de compostos de enxofre
Eliminação de compostos de nitrogênio
Separação e eliminação de materiais asfálticos
Correção do odor do produto
Correção da coloração do produto
Estabilidade do produto
A eliminação do enxofre e a melhoria da estabilidade do produto são fatores que normalmente determinam o tipo de tratamento a ser empregado.
Removendo-se compostos de enxofre e nitrogênio, obtêm-se melhoras significativas no odor, coloração e estabilidade dos produtos, porque estas são substâncias ativas no processo de degradação dos derivados.
Alguns exemplos: tratamento cáustico, merox, bender (Figura 4.12), DEA (Figura 4.13), hidrotatamento etc.
Diagrama esquemático do Tratamento Bender
TANQUES DE ESTOCAGEM
Os tanques de estocagem são utilizados em toda a refinaria, para armazenar o petróleo cru e as correntes de alimentação intermediárias, que esfriam nos mesmos e aguardam o posterior processamento.
Os derivados finais são também mantidos em tanques de estocagem, antes de serem retirados da refinaria.
TORRES DE RESFRIAMENTO
As torres de resfriamento têm como função reduzir a temperatura da água de refrigeração que deixa as diversas unidades de processo.
A água aquecida circula por uma torre juntamente com um
fluxo predeterminado de ar do ambiente, que é impelido por grandes ventiladores.
Uma certa quantidade de água sai do sistema ao evaporar. Deste modo, torna-se necessário repor tais perdas, que são, usualmente, cerca de 5% da taxa de circulação.
TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM
Tanques atmosféricos
São equipamentos destinados ao armazenamento de combustíveis líquidos e gasosos, sendo construídos em dimensões e formas variadas, dependendo do tipo de produto e da quantidade a ser estocada. Um exemplo é mostrado na Figura 5.6.
Tanque atmosférico
Material mais empregado na fabricação dos tanques é o aço carbono
Tendo em vista a corrosão atmosférica, costuma-se revesti-los com películas protetoras, como zarcão, tintas especiais, galvanização com zinco, etc., e internamente com tinta de silicato inorgânico de zinco ou outros materiais específicos.
A construção de um tanque de armazenamento representa um elevado investimento de capital, devendo, portanto, seguir rígidos padrões de segurança, afinal armazenam muitas vezes
produtos perigosos e/ou com alto valor comercial.
Normalmente são construídos no próprio canteiro de obras por profissionais qualificados para a realização dos processos de soldagem, radiografia, montagem etc., sendo submetidos a rigorosos ensaios não destrutivos, tais como ultra-som, partículas magnéticas e gamagrafia, no intuito de assegurar a máxima segurança operacional quando for colocado em uso.
Armazenamento sob pressão
Alguns hidrocarbonetos não são líquidos à pressão atmosférica e necessitam serarmazenados a pressões superiores, para continuarem líquidos.
Neste caso, os produtos são armazenados em vasos de pressão, que podem ser de 2 tipos:
Cilíndricos: são cilindros com calotas de vários formatos: elipsoidal, hemisférico, cônico, torocônico e torosférico. Normalmente são usados para volumes relativamente pequenos (100 a 200 m3).
Esféricos: são usados para volumes maiores (2.000 a 3.000 m3).
A Figura 5.7 apresenta um vaso de pressão esférico.
Há também as instalações refrigeradas, onde o próprio produto é usado na refrigeração.
Neste caso, a pressão de armazenamento é baixa, com economia no material do reservatório
(todavia, o custo operacional é maior).
Vaso de pressão esférico
Deve-se notar que estes tanques de armazenamento sob pressão não devem ficar completamente cheios com o produto, pois com a expansão causada pelo aumento da temperatura, teremos grande aumento de pressão no vaso, abrindo-se a válvula de segurança ou rompendo-se o vaso, no caso de haver falha na válvula.
Relativamente às operações nestes tanques, só diferem dos demais no que tange à pressão,
que deve ser controlada com bastante atenção, não devendo nunca alcançar a abertura das válvulas de segurança, devendo ser mantida sempre abaixo desse limite.
Quando a pressão do tanque começar a subir muito, o mesmo deverá ser despressurizado (para outro tanque de pressão mais baixa, para a tocha, ou mesmo, em último caso, para a atmosfera) ou resfriado.
ARMAZENAMENTO DE PETRÓLEO E DERIVADOS
Transporte ferroviário
Os combustíveis líquidos derivados de petróleo, bem como o álcool, são transportados em vagões-tanque de aço (Figura 5.5), cuja capacidade é, em média, 60 m3. Tais vagões também sofrem aferição pelo órgão metrológico oficial (INMETRO), Infelizmente no Brasil não se investiu muito na malha ferroviária.
O transporte de derivados de petróleo por este modal é feito em caminhões-tanque.
Alguns apresentam apenas um único tanque, outros já apresentam tanques segmentados, possibilitando o transporte de mais de um tipo de produto.
As capacidades dos tanques também variam, e são estabelecidas por ocasião da aferição pelo INMETRO.
Ao lado das atividades de exploração e produção estão, em igualdade de importância, as operações de transferências e estocagem. Afinal, o petróleo resultante da prospecção, seja em terra, seja no mar, precisa ser transportado para as refinarias, onde é processado e transformado em produtos de maior utilidade e valor agregado, como gasolina, nafta, querosene, diesel, etc.
As operações de transferência e estocagem iniciam-se após a prospecção, quando se necessita transportar o petróleo, seja por oleodutos ou por navios.
Também acontecem entre navios e terminais, terminais e refinarias, terminais e terminais, ou seja, sempre que se deseje movimentar volumes de petróleo ou derivados.
Transporte por oleodutos
Consiste no meio mais econômico e seguro de movimentação de cargas líquidas derivadas de petróleo, através de um sistema que interliga as fontes produtoras, refinarias, terminais de armazenagem, bases distribuidoras e centros consumidores.
Os condutos são constituídos de tubos de aço devidamente soldados e dispostos em montagens na superfície do solo, em trajetos subterrâneos ou, ainda, instalados sob a água no fundo do mar. A Figura 5.1 ilustra um oleoduto.
Transporte hidroviário
Compreende os transportes que utilizam o meio aquático, quer seja marítimo ou fluvial.
O tipo da carga, o percurso, as condições do porto de origem e destino e outros aspectos irão influenciar a escolha do tipo apropriado da embarcação. As Figuras 5.2 e 5.3 mostram navios petroleiros.
É comum para o transporte de petróleo e derivados a utilização de navios de grande capacidade, de 35 mil, 45 mil, 60 mil e 90 mil t.
Transporte rodoviário
O transporte de cargas, de um modo geral, no Brasil, é feito preponderantemente pelo meio rodoviário. Em algumas regiões o índice de utilização ultrapassa 90%.
Isso se explica porque, desde o início, o país investiu na construção de estradas para interligar as unidades federativas, bem como para escoar a produção agroindustrial.
Desta forma, o transporte rodoviário foi privilegiado, enquanto os demais modais foram relegados a segundo plano.
Hoje, o craqueamento catalítico fluido é imprescindível às refinarias modernas, sendo largamente difundido, devido à economia que propicia e à sua flexibilidade operacional.
Catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas, promovendo a quebra e o rearranjo das mesmas, de modo a gerar novas frações de produto.
As Figuras 4.10 e 4.11 mostram esquemas de unidades de craqueamento catalítico.
O craqueamento catalítico substituiu amplamente o craqueamento térmico, pois é possível, através dele, produzir mais gasolina de alta octanagem, assim como menores quantidades de óleos combustíveis pesados e de gases leves, em condições operacionais consideravelmente brandas.
Craqueamento catalítico
Inicialmente, os processos de craqueamento eram térmicos, mas com o crescente avanço na área de catálise, passaram a ser catalíticos, primeiro em leito fixo, depois em leito móvel ou fluidizado, sendo esta última forma (craqueamento catalítico fluido - FCC) a mais moderna a ser utilizada pelas
refinarias.
O craqueamento catalítico usa calor, pressão e um catalisador para efetuar a quebra das moléculas de hidrocarbonetos em moléculas menores e mais leves.
O líquido que transborda prato a prato é conhecido como refluxo interno, sendo essencial a um bom fracionamento.
Em determinados pontos da coluna, os produtos são retirados da torre, segundo as temperaturas limites de destilação das frações desejadas.
Os componentes mais leves da carga, que não se condensaram em nenhum prato, saem pelo topo, sendo condensados em trocadores de calor fora da torre.
O líquido, depois de resfriado, é recolhido em um tambor de acúmulo.
Deste, uma parte retoma a torre como refluxo de topo e a outra parte é enviada para armazenamento ou alimentação de outro sistema.
As finalidades principais do refluxo de topo são o controle da temperatura de saída de vapor da torre e a geração do refluxo interno.
As frações intermediárias, que saem lateralmente na torre, possuem componentes mais leves que são retidos no líquido, quando o vapor atravessa o prato de retirada.
Esses compostos baixam o ponto inicial de ebulição e o ponto de fulgor dos cortes, sendo necessária a sua eliminação.
Isto é feito em pequenas torres conhecidas como retificadoras laterais ou "strippers".
Nesses equipamentos, injeta-se vapor d'água, que baixa a pressão parcial dos hidrocarbonetos.
Embora a pressão total mantenha-se constante, o abaixamento da pressão parcial dos hidrocarbonetos equivale a uma diminuição da pressão total.
E dessa maneira, sem que haja variação na temperatura, as frações mais leves são vaporizadas e levadas juntamente com o vapor d'água de volta à torre principal.
Na torre de destilação, usa-se o vapor d'água para retificar o produto de fundo, recuperando frações arrastadas que pertencem à retirada imediatamente superior à "zona de flash".
As correntes de vapor d'água que entram na coluna, saem pelo topo juntamente com os hidrocarbonetos leves, sendo condensados ambos em conjunto.
Devido à diferença de densidade entre a água e os hidrocarbonetos líquidos condensados, a primeira é facilmente eliminada no tambor de acúmulo do produto de topo.
Uma torre de destilação de petróleo que trabalhe em condições próximas da atmosférica tem como produtos laterais o óleo diesel, o querosene, e a nafta pesada.
Pelo topo saem vapores de nafta leve e GLP, que são condensados fora da torre, para, posteriormente, serem separados.
O resíduo da destilação atmosférica que deixa o fundo da coluna é conhecido como resíduo atmosférico (RAT).
Dele ainda podem ser retiradas frações importantes, através da destilação a vácuo, que será estudada mais tarde.
Além destes equipamentos a planta inclui uma complexa rede de tubulações, instrumentação e controle.
São necessários também as utilidades industriais, tais como:
água de resfriamento,
vapor d'água,
ar comprimido e
energia elétrica, bem como o sistema de proteção contra incêndio.
À proporção que as frações condensam-se, o nível em cada bandeja vai aumentando, e o excesso é derramado ao prato inferior.
Ao atingir este prato, que se encontra a uma temperatura mais alta, as frações leves, pertencentes ao prato superior são revaporizadas.
Os hidrocarbonetos cujos pontos de ebulição são maiores ou iguais à temperatura de uma determinada bandeja, aí ficam retidos.
Enquanto a parte restante do vapor prossegue em direção ao topo até encontrar outra bandeja, mais fria, onde o fenômeno repete-se.
Como o líquido existente em cada prato está em seu ponto de ebulição e existe sempre uma diferença de temperatura entre dois pratos vizinhos, sua composição varia de prato a prato, o
que torna o líquido mais pesado à medida que se aproxima do fundo da torre, e o vapor mais leve à medida que se aproxima do topo.
Esquema do funcionamento dos pratos numa coluna de destilação
Na Figura abaixo é mostrado um fluxograma do processo de destilação atmosférica, desde o tanque de armazenamento até ser transformado nas frações desejadas.
O petróleo é pré-aquecido em uma série de trocadores de calor, aproveitando o calor das correntes que deixam a torre de destilação, e desta forma, economizando energia para seu aquecimento. Os principais equipamentos da instalação são:
Torre atmosférica
Forno atmosférico
Dessalgadora
Vasos separadores
Trocadores de calor
Bombas
Processo de destilação atmosférica
Para que se consiga vaporizar todos os produtos que serão retirados na torre de destilação atmosférica, a carga deverá ser aquecida até o valor estipulado, porém não deve ser ultrapassada uma temperatura limite, a partir da qual tem início a decomposição das frações pesadas presentes no óleo bruto.
Nesta etapa o craqueamento térmico é uma ocorrência altamente indesejável em unidades de destilação, porque provoca a deposição de coque nos tubos dos fornos e nas regiões das torres, causando diversos problemas operacionais.
A máxima temperatura a que se pode aquecer o petróleo, em que se inicia a decomposição térmica, corresponde 400 oC.
À saída dos fornos, com a temperatura próxima de 400 oC, boa parte do petróleo já se encontra vaporizado, e, nessas condições, a carga é introduzida na torre.
O ponto de entrada é conhecido como zona de vaporização ou "zona de flash", e é o local onde ocorre a separação do petróleo em duas correntes:
uma constituída de frações vaporizadas que sobem em direção ao topo da torre, e a
outra, líquida, que desce em direção ao fundo.
As torres possuem em seu interior bandejas e/ou pratos e recheios, que permitem a separação do cru em cortes pelos seus pontos de ebulição, porque, à medida que os pratos estão mais próximos ao topo, suas temperaturas vão decrescendo.
Assim, o vapor ascendente, ao entrar em contato com cada bandeja, tem uma parte de seus componentes condensada.
À medida que os vapores seguem em direção ao topo, trocam calor e massa com o líquido existente em cada prato.
Destilação a vácuo
O resíduo da destilação atmosférica serve de carga para a unidade de destilação a vácuo, mostrada esquematicamente na Figura abaixo.
Semelhante à atmosférica, na destilação a vácuo a torre é submetida a uma pressão negativa, e o objetivo deste processo é produzir, a partir do resíduo, frações de diesel e gasóleo.
O gasóleo é uma fração do petróleo destinado à produção de lubrificantes, podendo ser direcionado para processos mais complexos, como o craqueamento catalítico, onde é transformado em óleo diesel, gasolina e GLP.
Esquema da torre de destilação a vácuo
Já o produto residual da destilação a vácuo pode ser utilizado como asfalto ou utilizado para a produção de óleo combustível.
Na Figura abaixo mostra um fluxograma do processo de destilação a vácuo, onde são mostrados os equipamentos integrantes da planta.
O conhecimento do fluxograma do processo é fundamental para o planejamento de um projeto de construção de uma unidade de destilação.
Os processos de conversão normalmente possuem alta rentabilidade, porque transformam produtos de baixo valor comercial, como gasóleos e resíduos de destilação, em outras frações de maiores valores de mercado.
O processamento de conversão na refinaria implica na alteração da estrutura molecular dos hidrocarbonetos, seja por quebra em moléculas menores, seja por combinação em moléculas maiores, seja na produção de moléculas de maior qualidade, como por exemplo, para obter gasolina com maior índice de octanas, através de rearranjo molecular.
Isto implica no uso de técnicas mais complexas.
Existem, basicamente, dois processos de craqueamento de hidrocarbonetos pesados:
- o processo térmico (termo-craqueamento, visco-redução, coqueamento) e
- o processo catalítico (FCC, RCC, HCC).
Os últimos normalmente fornecem derivados de maior qualidade do que os primeiros.
Craqueamento térmico / visco-redução
O craqueamento térmico é mais severo do que a visco-redução, pois utiliza temperaturas mais elevadas.
A visco-redução visa à redução da viscosidade de derivados pesados e ao aumento da quantidade de gasóleo destinado à produção de gasolina, particularmente.
Ambos os processos empregam, porém, calor e pressão, como agente de quebra de moléculas pesadas em leves.
Não empregam, portanto, catalisadores.
Ambos foram largamente substituídos pelo craqueamento catalítico.
No craqueamento térmico, gasóleo pesado e resíduo de vácuo são aquecidos a 540°C e introduzidos em um reator, mantido a cerca de 140 psig.
As reações de craqueamento se interrompem após um tempo de permanência adequado, quando a temperatura é de 500°C (o craqueamento excessivo leva a um óleo combustível instável), sendo os produtos levados a um flash, onde os produtos leves vaporizam e são retirados (separados).
O fundo do flash, que contém boa parte da carga, inclui um resíduo pesado que, normalmente, depois de resfriado, é misturado a correntes de óleos residuais.
Comumente, o craqueamento térmico tem rendimento de 10 a 15% de conversão de resíduo de vácuo em leves.
A única vantagem do processo em relação ao craqueamento catalítico (FCC) refere-se à inexistência do problema de contaminação do catalisador (o que ocorre no FCC).
Aqui, a carga pode conter maiores quantidades de contaminantes, metais e compostos sulfurados.
A Figura 4.9 mostra um esquema do processo de visco-redução.
Processo de visco-redução
O craqueamento térmico apresentava algumas desvantagens, entre as quais se destacam:
Altas pressões de operação
Produção de uma grande quantidade de coque e gás combustível
Naftas de qualidade inferior, com altos teores de olefinas
Devido a essas desvantagens e ao avanço crescente na demanda por gasolina, processos catalíticos se desenvolveram.
Processos de conversão
Uma série de unidades de processo, ditas de conversão destina-se a transformar frações pesadas de petróleo em produtos mais leves.
Todos os processos de conversão têm natureza química, cada um objetivando determinado propósito/adequação. Como exemplo podemos citar:
- craqueamento (térmico ou catalítico),
- visco-redução,
- alquilação,
- coqueamento, etc.
PRÓXIMA AULA
Conforme as suas especificações, pode ser vendido como óleo combustível ou asfalto.
Tal como na destilação atmosférica, também pode ser injetado vapor d'água no fundo da torre, visando a retificar-se o resíduo de vácuo (pv), vaporizando as frações mais leves arrastadas.
Processo de destilação a vácuo
A carga aquecida, após deixar os fornos, entra na "zona de flash" da torre de vácuo.
A pressão nessa região da torre é em torno de 100 mmHg (2 psi), o que provoca a vaporização de boa parte da carga.
É importante salientar que quanto mais baixas forem as pressões atingidas, melhores serão as condições de fracionamento.
As torres de vácuo possuem normalmente um grande diâmetro, pois o volume ocupado por uma determinada quantidade de vapor bem maior em pressões reduzidas que em pressões atmosféricas.
Os hidrocarbonetos vaporizados na "zona de flash", como na destilação convencional, atravessam bandejas e/ou recheios de fracionamento e são coletados em duas retiradas laterais:
gasóleo leve (GOL) e
gasóleo pesado (GOP).
O gasóleo leve é um produto ligeiramente mais pesado que o óleo diesel e pode, em certas ocasiões, ser a ele misturado, desde que seu ponto final de ebulição não seja muito elevado.
O gasóleo pesado é um produto bastante importante devido à sua utilização (em conjunto com o gasóleo leve) como carga para unidades de craqueamento catalítico ou pirólise.
Não existe retirada de produto de topo, saindo somente vapor d'água, hidrocarbonetos leves e uma pequena quantidade de ar.
Esses gases são continuamente succionados da torre pelo sistema de produção de vácuo.
O abaixamento de pressão é feito por intermédio de uma série de condensadores e ejetores, que, por intermédio da condensação do vapor d'água e de algum hidrocarboneto, produzem o vácuo.
Após o último estágio de ejetores e condensadores, os gases incondensáveis (ar e hidrocarbonetos leves) podem ser queimados em fornos ou em tocha química.
Quando os cortes laterais são destinados ao craqueamento catalítico, deve-se controlar, principalmente, o ponto final de ebulição.
O resíduo de carbono e o teor de metais do GOP. Isto é feito variando-se a vazão de retirada desse produto da torre.
Entre a "zona de flash" e a retirada de gasóleo pesado existe um conjunto de telas de aço superpostas, conhecido como "Demister pad".
Esse equipamento tem por finalidade evitar o arraste pelo vapor de partículas pesadas do produto de fundo, que iria contaminar os cortes laterais, aumentando o resíduo de carbono e o teor de metais da carga para craqueamento.
O produto residual da destilação é conhecido como resíduo de vácuo.
É constituído de hidrocarbonetos de elevadíssimas massas molares, além de contar com uma razoável concentração de impurezas.
Bacias de contenção
Os tanques de armazenamento devem estar contidos dentro de uma bacia de contenção que possa conter eventuais derrames em caso de sinistros. A NBR 7505, que regulamenta a armazenagem de produtos, prevê a sua necessidade, bem como estabelece os critérios para sua construção, principalmente no que tange à sua capacidade.
Diz a norma que uma bacia de contenção deve conter o volume equivalente ao seu maior tanque, mais 10% do somatório de todos os demais.
Ressalte-se que, em atendimento às normas hoje vigentes, deverão as bacias ser impermeabilizadas, de modo a não permitir a contaminação do solo e de possíveis lençóis freáticos existentes na região.
Classificação na área
De acordo com as finalidades a que se destinam podem se classificar os tanques de várias formas:
Tanques de armazenamento – onde são estocados os derivados (gasolina, querosene, diesel, GLP, etc.) e produtos de alimentação para unidades de processo, quando for o caso.
Tanques de recebimento – onde os produtos saídos de uma unidade são armazenados, podendo ser enviados para outra unidade ou para armazenamento final, se estiverem dentro das
especificações.
Tanques de resíduo – onde os produtos fora de especificação, ou provenientes de operação indevida são armazenados, aguardando reprocessamento.
Tanques de mistura – onde são feitas misturas de produtos ou são adicionados aditivos, para depois serem enviados para armazenamento final, quando dentro das especificações.
Refinar petróleo é, portanto, separar as frações desejadas, processá-las e lhes dar acabamento, de modo a se obterem produtos vendáveis.
Os produtos finais dividem-se em 3 categorias:
Combustíveis (gasolina, diesel, óleo combustível, GLP, QAV (para aviação), querosene, coque de petróleo, óleos residuais) - cerca de 90% dos produtos de refino no mundo.
Produtos acabados não combustíveis (solventes, lubrificantes, graxas, asfalto e coque).
Intermediários da indústria química (nafta, etano, propano, butano, etileno, propileno, butilenos, butadieno, BTX).
O refino do petróleo consiste na série de beneficiamentos pelos quais passa o óleo bruto para a obtenção desses derivados, estes sim, produtos de grande interesse comercial.
Esses beneficiamentos englobam etapas físicas, e químicas de separação, que originam as grandes frações de destilação.
Estas frações são então processadas através de uma outra série de etapas de separação e conversão que fornecem os derivados finais do petróleo.
REFINO
Logicamente, os pratos mais próximos à base da torre são mais quentes, enquanto os do alto são mais frios.
À medida que os vapores se elevam, condensam-se nos pratos correspondentes à temperatura de condensação.
Deste modo, obtêm-se as frações de derivados, ficando depositados:
nas partes mais altas, frações de gás, nafta e gasolina;
nas intermediárias, querosene e óleo diesel; e
no fundo da torre, as frações de ponto de ebulição mais elevado, como óleo combustível ou cru reduzido.
REFINARIAS
Produção de Petróleo no Brasil
Agência Nacional do Petróleo, www.anp.gov.br
Distribuição da produção de petróleo por Estado
Agência Nacional do Petróleo, www.anp.gov.br
Refinarias de petróleo são um complexo sistema de operações múltiplas; as operações que são usadas em uma dada refinaria dependem das propriedades do petróleo que será refinado, assim como dos produtos desejados. Por esta razão, "não existem duas refinarias iguais no mundo".
As etapas do processamento de refino de óleo cru são basicamente três: separação, conversão e tratamento.
O esquema da Figura abaixo mostra de forma simplificada as etapas de processo.
Ranking – janeiro 2014
Agência Nacional do Petróleo, www.anp.gov.br
Agência Nacional do Petróleo, www.anp.gov.br
Somente após este processamento primário o petróleo pode ser enviado à refinaria, dentro das especificações exigidas, isto é, no máximo 1% de água e sedimentos (BSW – basic sediments and water), e mínimo teor de gases e sais.
Nos próprios campos de produção é realizado um tratamento primário que consiste na separação óleo-gás-água, através de decantação e desidratação.
A decantação é simples, ocorrendo a separação de fases de acordo com a diferença de densidades.
A desidratação consiste na adição de uma substância química desemulsificante que agrega as moléculas de água, desta forma permitindo retirar o máximo da água emulsionada no óleo durante a produção.
Esquema de um separador (a) bifásico e (b) trifásico
PROCESSAMENTO PRIMÁRIO
Durante a fase produtiva de um campo de petróleo, além da prospecção de óleo ocorre também a prospecção de água, gás e sedimentos contidos no reservatório.
Tendo em vista que o interesse é relativo apenas à produção de hidrocarbonetos (óleo e gás), e que a presença de outras substâncias pode influir negativamente em diversos aspectos, tais como transporte e segurança operacional, faz-se necessário um processamento primário in loco, isto é, na própria unidade de produção, seja ela terrestre ou marítima.
PROCESSAMENTO PRIMÁRIO
REFINO
Ementa
Combustíveis Fósseis
o Considerações Gerais.
o Composição.
o Classificação e origem.
o Estudo do gás Natural
o Estudo do Petróleo
o Estudo do Carvão Mineral
Aulas 10 e 11: Combustíveis Fósseis- Petróleo
Profª. Dra. Iara Barros Valentim
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL
Curso Técnico em Química - integrado
Disciplina: Tecnologia Química
Maceió, 2014
Este processamento dependerá de critérios de viabilidade técnico-econômicos, que demandará unidades de processamento mais simples.
Baseando-se na decantação, utilização de vasos separadores e outros processos físico-químicos, para separação água/óleo/gás, ou mais complexas, que incluem tratamento do óleo.
A compressão do gás e o tratamento da água para descarte ou reinjeção no poço para facilitar a surgência do petróleo.
Em síntese, o processamento primário se faz necessário, entre outros fatores:
Para promover a retirada de parte das impurezas em suspensão.
Para tratar a água de modo a devolvê-la livre de impurezas (resíduo de óleo, gás carbônico etc.) ao meio ambiente ou utilizá-la para reinjeção.
Para facilitar o transporte para os terminais e refinarias Para diminuir problemas de corrosão e incrustação (em função da presença de óxidos, sulfetos de ferro, carbonato de cálcio e outras substâncias na composição da água).
Para aumentar a vida útil de equipamentos e catalisadores em processos de refino.
Para reduzir os gastos com produtos químicos utilizados para inibir processos corrosivos.
Apesar de todos os cuidados adotados no processamento primário, nem sempre é possível a separação e remoção completas da água e do gás.
Os fluidos passam inicialmente por separadores que podem ser bifásicos ou trifásicos, atuando em série ou em paralelo.
No separador bifásico ocorre a separação gás/líquido, enquanto que no separador trifásico ocorre, também, a separação água/óleo.
Os separadores são fabricados nas formas vertical e horizontal, e estão ilustrados na Figura abaixo.
A transferência se faz por oleodutos ou navios, e sempre haverá alguma água contendo sais nocivos às unidades de processo.
O fluxograma do processamento primário do petróleo é mostrado na Figura abaixo.
Fluxograma do processamento primário de petróleo
No processamento do gás, parte do mesmo pode ser utilizado como combustível na própria unidade, ou para elevação artificial de petróleo.
Se a produção for exceder em muito o consumo, poderá ser transferido para refinarias ou direcionado para queimadores, enquanto que a parte liquefeita poderá ser adicionada ao óleo para transferência e posterior aproveitamento nas unidades de processo.
Quanto à água, considerada o mais indesejável dos contaminantes, deverá ser totalmente removida quando chegar à refinaria, pelos motivos vistos anteriormente.
As etapas do processo de refino podem ser classificadas em:
1- Processos de separação
a. Destilação atmosférica
b. Destilação a vácuo
c. Estabilização de naftas
d. Extração de aromáticos
e. Desasfaltação a propano
f. Desaromatização a furfural
g. Desparafinação a solvente
h. Desoleificação a solvente
i. Adsorção de N-parafinas
REFINO
3- Processos de tratamento
a. Hidrotratamento
b. Tratamento cáustico
c. Tratamento DEA/MEA
d. Tratamento MEROX
e. Tratamento BENDER
f. Dessalgação eletrostática
4– Processos Auxiliares
Antes de ser encaminhado para a torre de destilação (também conhecida como torre de pratos), o petróleo é aquecido em um alto forno.
Por onde passa dentro de serpentinas, para posterior admissão na torre, com temperatura em torno de 400°C.
Na torre de destilação, mantido o sistema de aquecimento, o petróleo bruto começa a desprender vapores, que se elevam para o alto da mesma.
A torre de destilação também é conhecida, no jargão da área, como torre de pratos, porque em seu interior existe uma série de pratos com borbulhadores dispostos horizontalmente em toda a altura, como ilustrado na Figura abaixo.
A água que é usada na dessalinização é frequentemente a água não tratada ou apenas parcialmente tratada proveniente de outras etapas do refino.
Destilação atmosférica
A destilação atmosférica é o primeiro processo de refino em qualquer refinaria.
Consiste na separação do petróleo em frações mais leves, de acordo com os diferentes pontos de ebulição de cada fração, como mostrado de forma esquemática na Figura abaixo.
A água então é separada do petróleo em um vaso de separação através da adição de desemulsificadores.
Que ajudam na quebra da estabilidade da emulsão e/ou, mais habitualmente, pela aplicação de um alto potencial elétrico (de 15 kV a 35 kV) através do vaso para coalescer as gotículas de água salgada, que são polares.
O processo de dessalinização do óleo cru gera uma lama oleosa, bem como uma corrente de água salgada residual, de alta temperatura, que normalmente é adicionada a outras correntes aquosas residuais, indo então para as estações de tratamento de efluentes das refinarias.
a) Borbulhador desmontado; b) fluxo de vapor através de um borbulhador
Referência
Afonso Avelino Dantas Neto, REFINO DE PETRÓLEO E PETROQUÍMICA. Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Química.
ALMEIDA, Jorge. INTRODUÇÃO À INDÚSTRIA DO PETRÓLEO, PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A.. FURG – CTI. Rio Grande, 2006.
2- Processos de conversão
a. Craqueamento térmico
b. Craqueamento catalítico
c. Visco-redução
d. Coqueamento retardado
e. Hidrocraqueamento
f. Reforma catalítica
g. Isomerização catalítica
h. Alquilação catalítica
i. Polimerização catalítica
e os de teto flutuante. Produtos não voláteis, como diesel, óleo combustível e lubrificantes, são armazenados em tanques de teto fixo, sem necessidade do selo flutuante;
já os produtos mais voláteis, tais como gasolina e nafta, reduzem as perdas por evaporação com a utilização do selo flutuante, que consiste num selo muito fino, de material especial (espuma de uretano, neoprene) que não produza
faísca por ocasião de atrito, de tal forma que, flutuando sobre o produto, praticamente elimina o contato da superfície líquida com o oxigênio, o que contribui para a segurança do
armazenamento.
Há também os tanques de teto móvel, muito semelhantes aos de teto flutuante, residindo a diferença numa câmara de vapor, cuja pressão faz com que o teto se desloque no sentido vertical,
orientado por guias. Sua utilização é mais frequente para o armazenamento de gás de rua, propano e amônia.
Já para armazenar gás processado, podem ser utilizados tanques com teto móvel, cujo funcionamento estrutural é telescópico; à medida que o produto vai entrando no tanque, o teto vai subindo, e um sistema de encaixe faz as paredes da estrutura acompanharem o movimento.
A Figura 5.8 ilustra uma base de armazenamento.
Base de armazenamento
depositar-se nas paredes dos trocadores de calor, causando entupimentos e reduzindo a sua eficiência, além de catalisarem a formação de coque nas tubulações;
danificar os catalisadores que serão usados nas posteriores etapas de processamento.
A dessalinização compreende a mistura do petróleo cru aquecido com cerca de 3% a 10% de seu volume em água, e esta, então, dissolve os sais indesejáveis.
Relativamente à posição, podem ser verticais (grande porte e capacidade volumétrica) ou horizontais (baixa capacidade volumétrica, armazena normalmente produtos especiais, solventes, etc.).
É mais comum a classificação quanto aos tipos de tanque levando-se em consideração o teto.
De acordo com o produto será utilizado o tipo de tanque mais adequado, sendo que os de aplicação mais comum são os verticais de teto fixo (cônicos, curvos, esferoidal, etc., com ou sem selo flutuante),
Busca-se, nesta atapa, apresentar sucintamente algumas unidades de refino, em princípio, na ordem do processamento do petróleo:
da entrada do cru na refinaria a saída de produtos finais – salvo para processos concomitantes, complementares ou substitutos, dentro da refinaria.
Os Esquemas de Refino variam significativamente de uma refinaria para outra, não apenas pelas razões acima, mas também pelo fato de que mesmo os mercados de uma dada região estão sempre modificando-se com passar do tempo.
Processos de separação
Fluxograma mostrando vários processos existentes em uma
refinaria, desde o recebimento do petróleo cru até a obtenção de seus derivados.
Possuem também um complexo sistema de tubulações, instrumentação e controle, além do sistema de geração e distribuição de energia elétrica.
Para a realização destes processos as refinarias utilizam diversos equipamentos, tais como:
Vasos
Torres de destilação
Reatores
Fornos
Trocadores de calor
Bombas
Bombas de vácuo
Caldeiras
Torres de resfriamento
Dessalgação
Antes da separação em frações na refinaria, o petróleo cru precisa ser tratado para a remoção de sais corrosivos.
Isto é feito através de um processo denominado dessalinização.
O processo de dessalinização também remove alguns metais e os sólidos em suspensão que podem:
causar danos às unidades de destilação ou reduzirem a sua eficiência;
provocar corrosão nos equipamentos;
O segundo grupo, não tão expressivo, é constituído de um grupo minoritário, onde o principal objetivo é a maximização da produção de frações básicas lubrificantes, parafinas e matérias-primas para a indústria petroquímica.
Estes produtos possuem valores agregados muito superiores ao dos combustíveis, o que confere aos refinadores altas rentabilidades.
Embora os investimentos envolvidos sejam também muito mais altos do que os necessários para o caso anterior.
Frações ou cortes iniciais
De um modo geral, uma refinaria, ao ser planejada e construída, pode se destinar a dois objetivos básicos:
produção de produtos energéticos (combustíveis e gases em geral);
produção de produtos não-energéticos (parafinas, lubrificantes, etc.) e petroquímicos.
O primeiro objetivo constitui a maior parte dos casos, pois a demanda por combustíveis é deveras maior do que a demanda por outros produtos.
Nesse caso, a produção destina-se à obtenção de GLP, gasolina, Diesel, querosene e óleo combustível, entre outros.
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
02/05/2015
nº
20
21
22
23
32
35
36
6
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
Clique para editar o texto mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
02/05/2015
nº
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
Clique para editar o texto mestre
02/05/2015
nº
Clique para editar o título mestre
Clique para editar o texto mestre
02/05/2015
nº
70
34
90
91
118
02/05/2015
Clique para editar o texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
nº
