11 aula refino do petróleo

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11 aula refino do petróleo

  1. 1. REFINO DO PETRÓLEO
  2. 2. REFINARIAS DA PETROBRÁS 1. RLAM -Ref Landulpho Alves (Mataripe, Bahia) 2. RPBC -Ref Presidente Bernardes (Cubatão, São Paulo) 3. REDUC -Ref Duque de Caxias (Campos Elíseos, R J) 4. REGAP -Ref Gabriel Passos (Betim, Minas Gerais) 5. REFAP -Ref Alberto Pasqualini (Canoas, Rio Grande do Sul 6. REPLAN -Ref de Paulínia (Paulínia, São Paulo) 7. REMAN -Ref de Manaus (Manaus, Amazonas) 8. RECAP -Ref de Capuava (Mauá, São Paulo) 9. REPAR -Ref Presidente Getúlio Vargas (Araucária, Paraná) 10. REVAP -Ref Henrique Lage (São José dos Campos, SP) 11. LUBNOR- Fábrica de Asfalto de Fortaleza (Fortaleza, Ceará) 12. Refinaria Ipiranga- Rio Grande do Sul
  3. 3. REPLAN- Refinaria do Planalto Paulista • Está localizada em Paulínia, no estado de São Paulo. • Possui capacidade instalada para 365 mil barris/dia. • Seus principais produtos são: aguarrás, asfalto, coque, diesel, gasolina, GLP, nafta e querosene. • Foi inaugurada em 1971. • É a maior refinaria de petróleo da petrobras.
  4. 4. Refinaria de Grupo Privado • Refinaria Manguinhos- Rio de Janeiro
  5. 5. REDUC – Refinaria Duque de Caxias • Está localizada no Campos Elísios, no estado do Rio de Janeiro. • Possui capacidade instalada para 242 mil barris/dia. • Seus principais produtos são: óleos básicos para lubrificantes, diesel, gasolina, GLP, nafta, querosene de aviação, parafinas, óleo combustível e aguarrás. • Foi inaugurada em 1960. • É considerada uma unidade de fundo de barril.
  6. 6. RLAM - Refinaria Landulpho Alves • Está localizada no município de São Francisco do Conde, no estado da Bahia. • Possui capacidade instalada para 323 mil barris/dia. • Seus principais produtos são: propano, propeno, iso- butano, gás de cozinha, gasolina, nafta petroquímica, querosene, querosene de aviação, parafinas, óleos combustíveis e asfaltos. • A Refinaria de Mataripe começou a ser construída em 1949 e está diretamente ligada à descoberta dos primeiros poços de petróleo no País. • Com a criação da Petrobras, em 1953, a refinaria foi incorporada ao patrimônio da companhia, passando a chamar-se Refinaria Landulpho Alves, em homenagem ao engenheiro e político baiano, que muito lutou pela causa do petróleo no País
  7. 7. REPAR- Refinaria Pres. Getúlio Vargas barris/dia. • Seus principais produtos são: , GLP, gasolina, petroquímica,óleos combustíveis, nafta asfalto e óleo diesel. • Foi inaugurada em 1977. • Está localizada em Paraná. Araucária, no estado de • Possui capacidade instalada para 189 mil
  8. 8. RPBC– Refinaria Presidente Bernardes • Está localizada em Cubatão, no estado de São Paulo. • Possui capacidade instalada para 170 mil barris/dia. • Seus principais produtos são: gasolina podium, componentes da gasolina da fórmula 1, gasolina de aviação, solventes, diesel ecológico, coque para exportação e hexano (maior produtora nacional). • Foi inaugurada em 1954, abastecia 55% do país. • Primeira grande refinaria construída pela Petrobras.
  9. 9. REGAP- Refinaria Gabriel Passos • Está localizada em Betim, no estado de Minas Gerais. • Possui capacidade instalada para 170 mil barris/dia. • Seus principais produtos são: aguarrás, asfaltos, coque, enxofre, gasolina, GLP, óleo diesel e querosene de aviação. • Foi inaugurada em 1970. • Tem o nome do engenheiro Gabriel Resende Passos que, ao ocupar o cargo de Ministro das Minas e Energia, lutou pela instalação da unidade em Minas Gerais. • Em 1982 foi ampliada em mais de 100% sua capacidade de produção.
  10. 10. REFAP- Refinaria Alberto Pasqualini • Está localizada em Canoas, no estado de Rio Grande do Sul. • Possui capacidade instalada para 30.000 m3 por dia. • Seus principais produtos são: óleo diesel, gasolina, querosene de aviação, óleo combustível, gás liquefeito de petróleo, asfalto, nafta petroquímica e propeno. • Foi inaugurada em 1970. • Seu nome é uma homenagem ao político gaúcho Alberto Pasqualini,senador que foi relator do projeto de criação da Petrobrás na Comissão de Economia do Senado e defensor do monopólio do petróleo pela estatal brasileira. • É uma sociedade anônima composta por: 70% da Petrobrás e 30%da firma REPSOL/YPF
  11. 11. RECAP- Refinaria de Capuava • Está localizada em Mauá, no estado de São Paulo. • Possui capacidade instalada para 53 mil barris/dia. • Seus principais produtos são: propeno, GLP, gasolina, solventes especiais e óleo diesel metropolitano (com baixo teor de enxofre). • Foi inaugurada em 1955, abastecia 55% do país. • Menor refinaria de São Paulo.
  12. 12. Refino do petróleo  Tipos de petróleo diferentes podem apresentar cores diferentes (De claros a negros)  Características dos hidrocarbonetos  Contém muita energia  Formas diferentes • Metano CH4 menor cadeia de hidrocarbonetos, gás mais leve que o ar. • Se possuem 5 ou mais carbonos, possuem forma líquida ou até sólida (ceras), podemos obter vários produtos que vão das borrachas sintéticas, nailon, plásticos, remédios, etc.  A separação destas cadeias de diferentes tamanhos são definidos como refino.  São separados pelo processo de destilação com vários níveis de temperatura de evaporação.
  13. 13. Refino do petróleo - Processo  Seguem-se algumas etapas:  Uso de diferentes temperaturas de ebulição (Fracionamento ou destilação fracionada)  O petróleo evapora, condensando depois este vapor  Atualmente também usam-se processos químicos, térmicos ou catalíticos, pois algumas das frações podem criar outras (processo de conversão)  Um tipo de conversão é transforma o óleo diesel em gasolina (dependendo da demanda por gasolina)  As frações são tratadas pelas refinarias para remover impurezas  Combinação de várias frações (processadas ou não) em misturas para produzir novos produtos. (Diferentes tipos de gasolina – Blend)  Produtos armazenados no local até serem entregues (distribuidoras, postos, aeroportos, etc.)  Preocupação com o meio ambiente, tratando os dejetos finais
  14. 14. Refino do petróleo – Destilação Fracionada  Componentes do petróleo com tamanhos, pesos e temperaturas de ebulição diferentes, para tanto o 1º.passo é a separação destes, este processo com diferentes temperaturas chama-se destilação fracionada.  Sendo assim o seu processo é:  Aquecer a mistura de duas ou mais substâncias (líquidos) •Diferentes pontos de ebulição a alta temperatura (vapor de alta pressão, cerca de 600oC  Mistura entra em ebulição formando vapores (gases), isso ocorre com a maior parte das substâncias  Vapor entra no fundo da coluna de destilação fracionada •Passa por bandejas com orifícios ou proteção para bolhas permitindo o vapor “migrar” • Maior tempo de contato nas placas, faz-se a coleta do material •Existe uma diferença de temperatura ao longo da coluna (mais quente embaixo) •O produto quando chega ao seu ponto de ebulição (vapor) ele condensa-se tornando-se liquido e é coletado
  15. 15. Refino do petróleo – Destilação Fracionada Torre de destilação Coluna de destilação
  16. 16. Refino do petróleo – Processamento Químico  Usam-se 3 métodos:  Craqueamento, dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em cadeias menores  Reforma, combinação de hidrocarbonetos menores para fazer outros maiores  Alquilação, Rearranjo de moléculas de uma fração para produção de outra.
  17. 17. Refino do petróleo – Craqueamento ou Cracking O processo de craqueamento quebra as moléculas de hidrocarbonetos pesados convertendo-as em gasolina e uma série de destilados com maior valor comercial. Os dois tipos principais de craqueamento são o térmico e o catalítico. O craqueamento térmico usa calor e altas pressões para efetuar a conversão de grandes moléculas em outras menores. O craqueamento catalítico faz uso de um catalisador, substância que realiza a conversão em condições de pressão mais reduzidas. O catalisador facilita o quebramento das moléculas. Catalisadores mais usados: platina, alumina, bentanina ou sílica. O uso de temperaturas relativamente altas é essencial em ambos os tipos de craqueamento.
  18. 18. Refino do petróleo – Reforma  O principal processo é a reforma catalítica, que utiliza um catalisador (platina, misturas de platina e rênio), transformando Nafta em compostos aromáticos, usados na fabricação de produtos químicos e para misturar na gasolina.
  19. 19. Definição do Elemento Rênio  O Rênio é um elemento químico, símbolo Re, atômico 75 ( 75 prótons e 75 elétrons ), com número massa atômica 186,2 u situado no grupo 7 da classificação periódica dos elementos.  É um metal de transição branco prateado, pesado, sólido na temperatura ambiente, raramente encontrado na natureza. É obtido como subproduto do processamento de minerais de molibdênio. É empregado principalmente em catalisadores.
  20. 20. Refino do petróleo – Alquilação  O processo converte moléculas pequenas em moléculas mais longas, como as que compõem a gasolina. Difere da polimerização, pois neste processo podem ser combinadas moléculas diferentes entre si. A gasolina obtida usualmente apresenta um alto teor de octano, sendo de grande importância na produção de gasolina para aviação.
  21. 21. Refino do petróleo • Compostos de enxofre, nitrogênio, oxigênio, água, metais dissolvidos, sais inorgânicos  Etapas de tratamento (fracionamento)  Uso de agentes secantes (Remoção de água)  Remoção de enxofre e seu compostos  Coluna de ácido sulfúrico para remoção de hidrocarbonetos insaturados (ligações duplas C-C), compostos de nitrogênio, oxigênio e sólidos residuais (alcatrão, asfalto)  Após o tratamento destas frações, ocorre o resfriamento e a mistura, formando vários produtos tais como:  Gasolina (vários tipos), com ou sem aditivos  Óleos lubrificantes de diferentes tipos (SAE)  Querosenes e combustíveis de aviação  Óleo diesel, óleos combustíveis  Vários outros produtos (produção de plásticos e outros polímeros) Tratando e misturando as frações obtidas na indústria do petróleo  Frações destiladas e processadas quimicamente  Tratadas para a remoção de impurezas
  22. 22. Gás Natural  É encontrado em poços onde existe somente Gás, sem nenhum petróleo.  O gás Natural é o gás que abastece veiculo (GNV), Industrias e em alguns locais residências com gás encanado  No Brasil não existe muito gás natural.  Por isso não temos gás natural encanado nas ruas. Na Europa a Rússia é o grande fornecedor de gás para todo o continente.  O Gasoduto Brasil-Bolivia começou fornecendo 24 milhões de m3/dia. Hoje por causa do aumento de aumento de preço provocado por quebra de contrato do Governo Morales, o consumo diário não passa de 10 milhões de m3/dia.  Atualmente a Petrobras importa gás através de navios tanque, gaseifica nos terminais e distribui através de sua vasta rede de gasodutos.
  23. 23. Gás Natural Com as descobertas de gás no pré sal, todo o gás explorado será trazido até o Continente para os terminais em São Sebastião e Santos onde será conduzido através de Gasodutos até os centros de distribuição. As reservas de gás Natural encontradas no Pré Sal são enormes e suficientes para o Brasil ser auto- suficiente.
  24. 24. Gás Liquefeito de petróleo • É o gás que esta dissolvido no petróleo. Quando a Petrobras extrai petróleo, junto vem um gás. • Esse gás que está dissolvido não é visível, mas para fazer uma analogia, é como uma garrafa de Coca Cola fechada que sabemos que contem gás embora não conseguimos ver assim que agitamos a garrafa e a abrimos o gás sai, no petróleo é a mesma coisa. • É constituído de duas moléculas, Propano e Butano :
  25. 25. Moléculas do Petróleo • As moléculas do Petróleo são todas iguais, somente diferem pelo numero de átomos de carbono. • Assim temos moléculas com até 50 átomos de carbono • Quanto maior o numero de átomos na moléculas mais viscosa ela fica. • Com 1 átomo é gás • Com 5 átomos já é liquida • Com 20 átomos já é óleo • Com 25 átomos já é graxa • Acima de 30 já é piche
  26. 26. Frações do Petróleo • Nafta : Mistura de hidrocarbonetos de C5 até C7. Contém uma enorme variedade de compostos, todos possíveis a partir de 5 carbonos ate 7 carbonos • São importantes compostos usados na industria moderna para a fabricação de solventes industriais e plásticos
  27. 27. Isômeros São Moléculas com o mesmo peso molecular e portanto formulas iguais. São como montar um quebra cabeças com as peças carbono e Hidrogênio Como o Pentano C5H12 e o Metil-Butano C5H12 Como são Parecidos eles saem juntos na destilação da Nafta
  28. 28. A nafta petroquímica é um líquido incolor, com faixa de destilação próxima à da gasolina. Este derivado é de extrema importância para o mundo moderno, sem a Nafta não seria possível produzir solventes e uma serie de produtos. É produzido nas três Centrais Petroquímicas do Brasil : Braskem (Camaçari - BA), Copesul (Rio Grande - RGS) Petroquímica União (Capuava - SP) Que o processam obtendo : Etileno Solventes Industriais. .
  29. 29. PETRÓLEO
  30. 30. apenasHidrocarboneto: composto químico constituído por átomos de carbono e hidrogênio. • Parafínicos - cadeia aberta • Naftênicos - cadeia fechada • Aromáticos - aquele que possui, em sua molécula, pelo menos um anel de benzeno ( C6H6 ).
  31. 31. Hidrocarbonetos Parafínicos • Fórmula geral: CnH2n+2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20). • As moléculas são cadeias ramificadas ou não. • Em temperatura ambiente podem ser gases ou líquidos, dependendo da molécula. • Exemplos: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano, hexano
  32. 32. Hidrocarbonetos Aromáticos • Fórmula geral: C6H5-Y (Y é uma molécula mais longa e não ramificada que se conecta a anéis benzênicos). • Estruturas em anel, com um ou mais anéis. • Os anéis contêm seis átomos de carbono, com ligações duplas e simples alternando-se entre os carbonos. • Geralmente são líquidos. • Exemplos: benzeno, naftaleno
  33. 33. Hidrocarbonetos Naftênicos • Fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20). • Estruturas em anel, com um ou mais anéis. • Os anéis contêm apenas ligações simples entre os átomos de carbono. • Em temperatura ambiente, geralmente são líquidos. • Exemplos: ciclohexano, metilciclopentano
  34. 34. VOLATILIDADE • Em ciências como a química e física, o termo volatilidade se refere a uma grandeza que está relacionada à facilidade de uma substância passar da fase líquida à fase vapor. Essa facilidade depende do referencial; por isso, a volatilidade é sempre relativa. Leva em conta duas substâncias, sendo uma delas a substância, digamos, "referencial".
  35. 35. VISCOSIDADE • Nem todos os líquidos são iguais. Alguns são finos e escoam mais facilmente. Outros são espessos e pegajosos. Mel e xarope escorrem mais lentamente que a água. • A resistência ao escoamento apresentada por um líquido é chamada de viscosidade. • Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor a velocidade em que o fluido se movimenta. • A viscosidade é uma propriedade importante dos fluidos de perfuração. Quando mais viscoso for o fluido, mais facilmente ele suspenderá as aparas do corte e as levará para a superfície. Por outro lado, é necessária mais pressão para bombear fluidos muito viscosos, além de ser mais difícil retirar os resíduos da perfuração. • Uma maneira de testar a viscosidade de um líquido é jogar alguma coisa dentro dele e ver quanto tempo demora para afundar.
  36. 36. • O tamanho das moléculas dos hidrocarbonetos a sua volatilidade quanto suainfluencia tanto viscosidade. a volatilidade e• Moléculas menores aumentam reduzem a viscosidade. a volatilidade e• Moléculas maiores reduzem aumentam a viscosidade. são as principais• A viscosidade e a volatilidade características de um combustível.
  37. 37. DENSIDADE • Densidade é a massa por unidade de volume de uma substância. O cálculo da densidade é feito pela divisão da massa do objeto por seu volume. Densidade=massa volume • A densidade existe para determinar a quantidade de matéria que está presente em uma determinada unidade de volume.
  38. 38. ºAPI ºAPI – American Petroleum Institute (quantidade de elementos leves) ºAPI = (141,5/ dens. amostra ) – 131,5 • Forma de expressar a densidade relativa de um óleo ou derivado. A escala API, medida em graus, varia inversamente à densidade relativa, • Quanto maior o grau API do óleo, menor é a sua densidade relativa. O que equivale a dizer que o óleo é mais leve, portanto mais rico em voláteis (partes leves), ou seja, tem maior valor comercial.
  39. 39. Classificação do Petróleo em relação ao ºAPI Densidade(ºAPI) Classificação 40 ou maior 33 a 40 27 a 33 19 a 27 15 a 19 15 ou menor Extra leve Leve Médio Pesado Extra-pesado Asfáltico
  40. 40. Derivados do Petróleo • Para entender a diversidade contida no petróleo bruto e o motivo pelo qual o seu refino é tão importante, veja uma lista de produtos que obtemos a partir do petróleo bruto.
  41. 41. Derivados Produzidos pela PETROBRAS Produto Utilização Gás ácido Eteno Dióxido de carbono Propanos especiais Propeno Butanos especiais Produção de enxofre Petroquímica Fluído refrigerante Fluído refrigerante Petroquímica Propelentes Gás liquefeito de petróleo Combustível doméstico Gasolinas Naftas Combustível automotivo Solventes Naftas para petroquímica Petroquímica Aguarrás mineral Solventes de borracha Hexano comercial Solventes diversos Tolueno Solventes Solventes Petroquímica, extração de óleos Solventes Petroquímica, solventes
  42. 42. Derivados Produzidos pela PETROBRAS UtilizaçãoProduto Querosene de iluminação doméstico Querosene de aviação Óleo diesel Lubrificantes básicos Parafinas Óleos combustíveis Resíduo aromático Extrato aromático Óleos especiais Asfaltos Coque Enxofre N-Parafinas Benzeno Xilenos Iluminação e combustível Combustível para aviões Combustível para ônibus, caminhões Lubrificantes de máquinas e motores Fabricação de velas, indústria de alimentos Combustíveis industriais Produção de negro de fumo Óleo extensor de borracha e plastificante Usos variados Pavimentação Indústria de produção de alumínio Produção de ácido sulfúrico Prod. de detergentes biodegradáveis Petroquímica Petroquímica, solventes
  43. 43. Nafta • Mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono. • Faixa de ebulição: de 60 a 100°C. • A nafta é um derivado de petróleo utilizado principalmente como matéria-prima da indústria petroquímica. • Nafta petroquímica ou nafta não-energética na produção de eteno e propeno, além de outras frações líquidas, como benzeno, tolueno e xilenos. • Nafta energética é utilizada para geração de gás de síntese através de um processo industrial. Este gás é utilizado na produção do gás canalizado doméstico.
  44. 44. Nafta
  45. 45. Gasóleo • Gasóleo ou diesel destilado: usado como diesel e óleo combustível, além de ser um para fabricação de outrosintermediário produtos. • Líquido. átomos de• Alcanos contendo 12 ou mais carbono. • Faixa de ebulição: de 250 a 350°C.
  46. 46. Coque • O coque de petróleo é um produto sólido, obtido a partir do craqueamento de óleos residuais pesados em unidades de conversão de resíduos denominadas unidades de coqueamento retardado. • Coque de petróleo pode ser usado em várias outras formas possíveis, tais como: Pastilha de freio automotivo, Sapatas Ferroviárias, Alimentação de fornos refratários e Colorização de vidros.
  47. 47. Coque
  48. 48. Produtos de uma refinaria (derivados) Classificação: • De acordo com o ponto de ebulição: Leves Médios Pesados • De acordo com a finalidade: Energéticos Não-energéticos
  49. 49. Derivados Leves: Gás combustível GLP Nafta Gasolina Médios: Querosene Óleo diesel Pesados: Óleo combustível Asfalto Coque
  50. 50. Derivados Energéticos • Combustíveis • Geram energia térmica (calor ou luz); • Usados em acionamento de motores; • Aquecimento (doméstico e industrial); • Na iluminação.
  51. 51. Derivados Não-Energéticos • Nafta e Gasóleos petroquímicos • Solventes domésticos e industriais – Aguarrás – Querosene • Parafinas – Industria alimentícia – Fabricação de velas, ceras e cosméticos. • Lubrificantes básicos • Asfalto
  52. 52. O QUE FAZ UMA REFINARIA ? • Numa industria petrolífera, são as refinarias que geram os produtos finais a partir do petróleo recebido dos campos de produção. • Esses produtos comercializáveis são chamados de Derivados do Petróleo. • Eles são obtidos a partir de um conjunto de atividades chamados de Processos de Refino ou Refinação.
  53. 53. • O Refino do petróleo constitui-se de várias etapas operacionais, para obtenção de produtos determinados. • Refinar petróleo é, portanto, separar as frações desejadas, processá-las e industrializá- las, transformando-as em produtos vendáveis
  54. 54. Processamento Primário • Durante o processo de produção de petróleo é comum o aparecimento de gás e água associados. A separação dessas fases faz-se necessária, pois o gás apresenta relevante interesse econômico para a indústria, e a água, por apresentar elevado teor de sal em sua composição e formar emulsões com viscosidades superiores à do petróleo desidratado, deve ser removida, pois afeta o dimensionamento do sistema de bombeio e transferência.
  55. 55. Processamento Primário O Processamento Primário permite então que o óleo atenda as especificações exigidas pelas refinarias: • Um mínimo de componentes leves; • Quantidades de sais abaixo de 550mg/l de NaCl; • Quantidade de água e sedimentos abaixo de 1% (do volume de óleo).
  56. 56. DESIDRATAÇÃO • Durante o processo de produção, parte da água do reservatório se mistura com o óleo na forma de gotículas dispersas, gerando uma emulsão água-óleo. • A desidratação é realizada para remover ao máximo essa água emulsionada do óleo. • Para romper a emulsão, são injetadas substâncias químicas chamadas desemulsificantes. • As gotículas de água se juntam e são separadas do óleo.
  57. 57. Separador trifásico
  58. 58. Separador trifásico
  59. 59. Separador trifásico
  60. 60. Separador trifásico
  61. 61. Unidades de Processo • Também chamadas de Unidades de Refino ou Processamento. • Diferentes locais na refinaria onde ocorrem os processos de refino. • São compostas por um conjunto de equipamentos responsáveis por uma etapa do refino. processamento de várias unidades. • Alguns derivados são produzidos na saída da primeira unidade enquanto outros só após
  62. 62. Esquema de Refino • Cada refinaria é constituída de conjunto (arranjo) próprio das unidades de modo a compatibilizar o tipo de petróleo e a necessidade dos derivados. • Esse arranjo é chamado de: Esquema de Refino. • Um esquema de refino define e limita o tipo e a quantidade de derivados. Por isso alguns derivados só podem ser produzidos em determinadas refinarias.
  63. 63. Esquema de Refino • Durante a vida de uma refinaria,pode mudar o tipo de também petróleo podem que mudar ela recebe, como as especificações (qualidade) ou a demanda (quantidade) dos derivados por ela produzidos. • Toda refinaria tem um certo grau de flexibilidade.
  64. 64. Esquema de Refino • Mesmo diferentes, nos Esquemas de Refino e no grau de flexibilidade, TODAS as refinarias da Petrobrás têm pelo menos algumas Unidades (processos) em comum: DESTILAÇÃO CRAQUEAMENTO CATALÍTICO TRATAMENTOS .
  65. 65. Processos • Físicos: Destilação do petróleo; Desasfaltação; Desaromatização; Desparafinação; Desoleificação; Extração de Aromáticos; Adsorção.
  66. 66. Processos • Químicos: Craqueamento; Hidrocraqueamento catalítico; Reformação; Alquilação Catalítica; Viscorredução; Coqueamento retardado.
  67. 67. Processos • Tratamento: Dessalgação; Cáustico; Cáustico Regenerativo; Tratamento Bender; Tratamento DEA/MEA; Hidrotratamento.
  68. 68. Processos • Auxiliares: Geração de Hidrogênio; Tratamento de água; Geração de vapor e energia; Tratamento de Efluentes; Recuperação de enxofre
  69. 69. Há dois grupos de derivados que orientam o projeto dos esquemas de refino: • combustíveis e petroquímicos • lubrificantes e parafinas
  70. 70. essalgadorasD • Tem como objetivo a remoção da água, dos sais e sedimentos. • O tratamento da água por filtração, carvão ativo, luz UV e outros pode produzir uma água de aparência cristalina, até isenta de germes, mas nada poderá retirar os sais nela dissolvidos, exceto a osmose reversa. • Para conseguir a dessalgação é necessário adicionar água aquecida e desemulsificante ao óleo antes da introdução do óleo cru na dessalgadora. Os desemulsificantes incluem um glicol de poli(tetrametileno) e um copolímero de glicol de alquileno ligado ao glicol de poli(tetrametileno) por um agente de acoplamento difuncional.
  71. 71. Osmose é um processo físico em que a água se movimenta entre dois meios com concentrações diferentes de soluto, separados por uma membrana semipermeável (permite somente a passagem das moléculas de água). processo, a concentração água passa de um meio hipotônico de soluto) para um hipertônico Neste (menor (maior concentração de soluto). Na osmose, o processo se finaliza quando os dois meios ficam com a mesma concentração de soluto (isotônico).
  72. 72. Dessalgadoras • A aplicação do calor tem efeito de reduzir a viscosidade do petróleo e aumentar a diferença de densidade entre o óleo e a água, condições essas que facilitam a decantação e, conseqüentemente, a separação da água salgada.
  73. 73. Dessalgadoras
  74. 74. Dessalgadoras
  75. 75. Dessalgadora nuclear
  76. 76. Trocadores de Calor • Trocador de calor é um equipamento onde ocorre uma troca térmica entre dois fluidos, normalmente separados por uma parede. • As temperaturas de entrada e saída de um fluido num trocador de calor, chamadas de temperaturas terminais (nos extremos do trocador), dependem das exigências do processo. • A velocidade de escoamento influi em quatro aspectos fundamentais: a eficiência de troca térmica, a perda de carga, a erosão e o depósito de sujeira.
  77. 77. Trocadores de Calor Há diversos tipos construtivos: • Casco – É um dos mais usados industrialmente. Constituído por um conjunto de tubos, feixe tubular, envolto por um casco. Um dos fluidos circula no interior dos tubos e o outro fluido escoa no lado externo. • Placas – Neste tipo de trocador de calor cada um dos líquidos escoa por lados opostos de cada uma das placas sem se misturarem entre si.
  78. 78. Trocadores de Calor – Casco e Tubo
  79. 79. Trocadores de Calor – Casco e Tubo
  80. 80. Trocadores de Calor – Casco e Tubo
  81. 81. Trocadores de Calor – Casco e Tubo
  82. 82. Trocadores de Calor – Casco e Tubo em paralelo
  83. 83. Trocador de calor casco-tubo de passagem única
  84. 84. Trocador de calor casco-tubo de duas passagens pelos tubos e duas passagens pelo casco – fluxo em contra-corrente
  85. 85. Trocador de calor casco-tubo de duas passagens pelos tubos – fluxo em contra-corrente
  86. 86. Trocadores de Calor de Placa
  87. 87. DESTILAÇÃO
  88. 88. DESTILAÇÃO • Destilação é uma operação unitária que visa separar os componentes de uma fase líquida através de sua vaporização parcial. • A separação dos constituintes está baseada nas diferenças de volatilidade. • Os vapores produzidos são normalmente mais ricos nos componentes mais voláteis do que o líquido, o que possibilita a separação de frações enriquecidas nos componentes desejados. • O líquido e o vapor contêm, em geral, os mesmos componentes, mas em quantidades relativas diferentes.
  89. 89. DESTILAÇÃO • Destilação é um processo de separação dos componentes de uma mistura de líquidos miscíveis. Baseado na diferença de pontos de ebulição dos seus componentes individuais. • A destilação não pretende obter produtos puros e diferentes entre si. Os produtos da Unidade de Destilação são frações, misturas ainda complexas de hidrocarbonetos e contaminantes, diferenciadas por suas faixas de ebulição.
  90. 90. DESTILAÇÃO • É o primeiro processo do refino. • Único que tem como entrada o petróleo • Todos os processos da refinaria dependem, direta ou indiretamente, de alguma saída da Destilação.
  91. 91. COLUNA DE DESTILAÇÃO
  92. 92. Coluna de Destilação • Geralmente faz-se uso de bandejas ou pratos que propiciam o enriquecimento do vapor produzido. Os pratos são empilhados em sequência e distribuídos num casco cilíndrico, formando uma coluna.
  93. 93. Coluna de Destilação • Bandejas ou Pratos são equivalentes em se tratando da denominação das partes internas de uma coluna de destilação. • Existem muitos tipos de pratos, mas os mais comuns são os apresentados a seguir:
  94. 94. Pratos Pratos com borbulhadores • Esse prato tem orifícios onde se erguem pequenas "chaminés" cobertas, cada uma, com um "capacete". • O capacete é montado de tal modo que existe um espaço entre a chaminé e o capacete de modo a permitir a passagem do vapor. O vapor ascende na chaminé e é dirigido para baixo, escapando pelos orifícios verticais do capacete. esse movimento faz com que o vapor entre em contato com o líquido que está represado no prato.
  95. 95. Prato com Borbulhador
  96. 96. Borbulhador expandido
  97. 97. Borbulhador montado
  98. 98. Pratos Pratos com Válvulas • Nos pratos com válvulas os orifícios são cobertos com válvulas que são capacetes presos ao pratos por uma presilha dando-lhes, assim, mobilidade. • O fluxo de vapor levanta o capacete fazendo com que exista o contato vapor-líquido.
  99. 99. Prato com válvulas
  100. 100. Válvula
  101. 101. Pratos • Projeto dos Pratos- Cada prato atua, essencialmente, como uma pequena coluna, cada um deles realiza uma parcela da tarefa total que é a separação dos componentes da mistura líquida inicial (alimentação). • Desse modo pode-se deduzir que quanto mais pratos existirem em uma coluna, melhor será a separação a qual dependerá significantemente do projeto dos pratos. • Esse projeto visa maximizar o contato líquido-vapor e esse contato é influenciado pelas distribuições do líquido e do vapor em cada prato (tipo de escoamento e caminhos que o líquido e o vapor percorrem nos pratos). • Resumindo: melhor contato em cada prato significa melhor separação neles e, em termos globais, melhor desempenho da coluna e, assim, menor número de pratos. Menor número de pratos significa coluna menor e, principalmente, menores custos de energia e material (carcaça, pratos, componentes internos, etc.).
  102. 102. Torre ou Coluna de Destilação
  103. 103. Coluna de Destilação • Cada coluna tem dois condutores, um de cada lado, chamado de canal de descida. • O líquido cai por gravidade, de um prato para o outro, localizado imediatamente abaixo dele. • É assegurada no prato uma altura adequada de líquido para permitir que o vapor que passa pelos borbulhadores ou válvulas entre em contato íntimo com o líquido. • A área disponível para a passagem do vapor em cada prato é chamada de área ativa do prato. • O vapor (mais quente) transfere calor ao líquido (mais frio) e, com isso, parte do vapor condensa - justamente os componentes com pontos de ebulição maiores e é incorporado ao líquido - e parte do líquido evapora - aquela formada dos componentes com pontos de ebulição menores a qual passa para a fase vapor que sobe. Este contato contínuo líquido- vapor ocorre em cada prato e promove a separação entre os componentes menos voláteis dos mais voláteis que é, em suma, o objetivo da destilação.
  104. 104. Coluna com Recheio • Neste tipo de coluna não se usa bandeja nem calota. É usado um recheio. • Este recheio pode ser de vários materiais e formatos. • A finalidade do recheio é de provocar um contato íntimo entre as duas fases na coluna, ou seja, liquido e vapor.
  105. 105. Coluna com Recheio • Os recheios são peças sólidas. • O número de seções recheadas é função da eficiência do equipamento.
  106. 106. Coluna com Recheio Os dois parâmetros principais para um bom recheio são: maior será o • Grande superfície especifica. – quanto maior for a superfície do recheio, contato entre liquido e vapor. • Grande área aberta – quanto maior for a área aberta, menor será a perda de carga do vapor e portanto menor será a pressão de vapor necessário.
  107. 107. Coluna com Recheio Tipos de recheio: • Randômicos – São aqueles colocados dentro da seção sem a preocupação no arranjo que eles formarão, ou seja, eles são lançados ao acaso dentro da torre. • Estruturados – São aqueles que podem ser colocados na torre de uma forma ordenada ou arrumada
  108. 108. Coluna com Recheio • As colunas de recheio são carcaças contendo um número muito grande dessas peças. • O recheio ocasiona um bom contato líquido-vapor mas, por outro lado, a seção da coluna preenchida com as peças experimenta perda de carga considerável pois dificulta a passagem dos fluídos. • No projeto desse tipo de coluna é desejável que esse fator seja minimizado pois grandes perdas de cargas significam altos custos de energia para fazer com que o vapor flua ascendentemente na coluna.
  109. 109. Recheio X Pratos • Colunas de pratos são chamadas de "colunas com contatos em estágios" e as de recheio "colunas com contato contínuo" devido ao tipo de contato líquido-vapor que acontece nessas duas diferentes colunas. Algumas vantagens entre colunas de recheio frente as de pratos são as seguintes: • o recheio tem contato líquido-vapor mais eficiente do que os pratos; • a eficiência da separação é maior para mesma altura de coluna; • colunas de recheio são mais baixas do que as de pratos. • Em compensação as perdas de carga nas colunas de recheio são maiores do que as observadas em colunas de pratos
  110. 110. Coluna de Destilação No esquema de uma coluna de destilação os seguintesconvencional encontramos equipamentos acessórios: – Condensador – Tambor de refluxo – Refervedor
  111. 111. Coluna de Destilação
  112. 112. Refervedor
  113. 113. Condensador • O vapor ascende a coluna e, na medida em que chega ao topo introduz-se no condensador, onde é resfriado e condensa. • O líquido condensado flui para o vaso (ou tambor) de refluxo. • Parte do líquido é reciclado, voltando ao topo da coluna e esse fluxo chama-se refluxo. • O líquido retirado do sistema, pelo tambor de refluxo, é o produto de topo.
  114. 114. Coluna de Destilação
  115. 115. TORRES DE DESTILAÇÃO
  116. 116. Tipos usuais de Torres de Destilação de Petróleo • Torre de pré-fracionamento. • Torre de destilação atmosférica. • Torre de retificação ou torre retificadora. • Torre de destilação a vácuo. • Torre debutanizadora de nafta. • Torre de fracionamento de nafta.
  117. 117. Torre de Pré-fracionamento
  118. 118. Torre de Pré-fracionamento • Também conhecida como Coluna Pré-Flash. • A instalação deste tipo de torre é prevista quando se deseja projetar unidade de grande capacidade, em geral acima de 20.000m3/dia. • Esta torre retira, pelo topo e no estado líquido, os cortes mais leves: GLP e Nafta leve.
  119. 119. Torre de Destilação Atmosférica
  120. 120. Torre de Destilação Atmosférica • É a principal torre da unidade. • É retirada a maior parte dos produtos • Opera com pressão próxima da atmosfera. Em torno de 118Kpa no topo da torre e 178Kpa na zona flash.
  121. 121. DESCRIÇÃO DO FLUXO
  122. 122. Destilação Etapas do processo: 1º aquecimento 120º a 160º Dessalgadora 2º aquecimento até 370º
  123. 123. Destilação Atmosférica • Os vários componentes do petróleo bruto têm tamanhos, pesos e temperaturas de ebulição diferentes. Por isso, o primeiro passo é separar esses componentes. • Devido à diferença de suas temperaturas de ebulição, separados eles podem ser facilmente por um processo chamado de destilação fracionada.
  124. 124. Destilação Atmosférica • 1- Aquecer a mistura de duas ou mais substâncias (líquidos) de diferentes pontos de ebulição a alta temperatura. O aquecimento costuma ser feito com vapor de alta pressão. • 2- A mistura entra em ebulição formando vapor (gases). A maior parte das substâncias passa para a fase de vapor. • 3- O vapor entra no fundo de uma coluna longa (coluna de destilação fracionada) cheia de bandejas ou placas.
  125. 125. Destilação Atmosférica • 3.1- Elas possuem muitos orifícios ou proteções para bolhas a fim de permitir a passagem do vapor • 3.2- As placas aumentam o tempo de contato entre o vapor e os líquidos na coluna • 3.3- Elas ajudam a coletar os líquidos que se formam nos diferentes pontos da coluna • 3.4- Há uma diferença de temperatura pela coluna (mais quente embaixo, mais frio em cima)
  126. 126. Destilação Atmosférica • 4- O vapor sobe pela coluna. • 5- Conforme o vapor sobe pelas placas da coluna, ele esfria. • 6- Quando uma substância na forma de vapor atinge uma altura em que a temperatura da coluna é igual ao ponto de ebulição da substância, ela condensa e forma um líquido. A substância com o menor ponto de ebulição irá se condensar no ponto mais alto da coluna. Já as substâncias com pontos de ebulição maiores condensarão em partes inferiores da coluna.
  127. 127. Destilação Atmosférica • 7- As placas recolhem as diferentes frações líquidas. • 8- As frações líquidas recolhidas podem: • 8.1- passar por condensadores, onde serão resfriadas ainda mais, e depois ir para tanques de armazenamento; catalíticos. • 8.2- ir para outras áreas para passar por outros processos químicos, térmicos ou
  128. 128. Destilação Atmosférica • A destilação fracionada é útil para separar uma mistura de substâncias com diferenças pequenas em seus pontos de ebulição sendo uma etapa muito importante no processo de refino. • Poucos compostos já saem da coluna de destilação prontos para serem comercializados. Muitos deles devem ser processados quimicamente para criar outras frações. Por exemplo, apenas 40% do petróleo bruto destilado é gasolina. • No entanto, a gasolina é um dos principais produtos fabricados pelas empresas de petróleo. Em vez de destilar continuamente grandes quantidades de petróleo bruto, essas empresas utilizam processos químicos para produzir gasolina a partir de outras frações que saem da coluna de destilação. É este processo que garante uma porção maior de gasolina em cada barril de petróleo bruto.
  129. 129. Coluna de Destilação • O ponto de introdução da carga, conhecido com zona de flash, divide a coluna em duas seções: • A seção superior da torre é conhecida pelos nomes: seção de enriquecimento, de absorção ou de retificação. • Possui em geral 30 a 46 bandejas. • Nesta seção, a fase vapor ( a mais leve) está sendo enriquecida no componente mais volátil.
  130. 130. Coluna de Destilação • A seção inferior da coluna é conhecida pelo nome de seção de esgotamento e serve para remover os componentes leve do líquido. • Possui em torno de 4 a 5 bandejas.
  131. 131. Coluna de Destilação
  132. 132. Coluna de Destilação • O topo da torre é o ponto temperatura, menor pressão de menor e maior concentração de componentes mais voláteis. • O fundo da temperatura, torre é o ponto maior pressão de maior e maior concentração dos componentes mais pesados.
  133. 133. Torre de Retificação
  134. 134. Torre de Retificação ou Torre Retificadora • São pequenas torres com cerca de quatro pratos. • Recebem os produtos laterais da torre atmosférica. • Esses produtos não são direcionados diretamente para os trocadores de calor para serem resfriados, vão direto para coluna de retificação. • A finalidade dessas colunas é remover os hidrocarbonetos mais leves.
  135. 135. Torre de Retificação ou Torre Retificadora • É injetado vapor d água. • Os hidrocarbonetos são vaporizados com ajuda do vapor d água e devolvidos a torre principal. • É devolvido à torre em geral um ou dois pratos acima.
  136. 136. Torre de Destilação A Vácuo
  137. 137. Torre de Destilação a Vácuo • É usada para retirar do petróleo as frações mais pesadas, conseguindo fracionar o resíduo atmosférico. realizada a do ponto pressão de • Destilação diminuição substância destilada significa que reduzida. A ebulição da a temperatura é baixa, o que pode impedir a substância de se decompor. •
  138. 138. Torre de Destilação a Vácuo • A operação da unidade baseia-se no fato de que quando se trabalha em vácuo, um hidrocarboneto irá destilar a uma temperatura menor que aquela da unidade de destilação atmosférica, ou seja, aquilo que não destilou nessa última, agora destilará.
  139. 139. Torre de Destilação a Vácuo • A carga é primeiramente aquecida com os derivados que saem em alta temperatura da coluna, após tem um aquecimento final no forno, chegando a média de 395ºc nessa condição, entra na parte inferior da coluna. • Os hidrocarbonetos mais pesados que a carga depositam-se no fundo (resíduo de vácuo), usado para produzir óleo combustível que é queimado nos fornos e caldeiras ou asfalto que também é vendido.
  140. 140. Torre de Destilação a Vácuo • Os mais leves ascendem à coluna, sendo retirados lateralmente. • Os gases são ejetados no topo através de ejetores de vapor d'água, criando vácuo. • A pressão absoluta é em torno de: – 400Pa a 3Kpa ( 3mmHg a 25mmHg) no topo – 3Kpa a 5,4Kpa (20mmHg a 40mmHg) na zona de flash.
  141. 141. Torre de fracionamento de nafta • Usada quando se deseja produzir uma nafta com menor faixa de destilação. • A nafta leve é fracionada em duas outras naftas, sendo que a mais pesada fica sendo chamada de nafta intermediária.
  142. 142. CRAQUEAMENTO
  143. 143. CRAQUEAMENTO • Derivado do verbo em inglês to crack: quebrar, dividir. • O objetivo é aumentar a produção de Gasolina e GLP • As reações de craqueamento envolvem a ruptura apenas da ligação C-C das moléculas dos hidrocarbonetos. • As reações são endotérmicas, ou seja, necessitam de calor para que ocorram. • Em ambos os tipos de craqueamento a utilização de temperaturas relativamente altas é essencial.
  144. 144. CRAQUEAMENTO • Craqueamento pode ser: – Térmico – Catalítico catalítico- é realizado com umCraqueamento catalisador. Craqueamento térmico- exige pressões e temperaturas altíssimas para a quebra da molécula.
  145. 145. Craqueamento Térmico • Os primeiros registros de craqueamento térmico foram no início do século XIX. • O primeiro processo comercial de craqueamento térmico começou a operar em 1915. • O problema desse processo era a formação de coque. • O uso do craqueamento térmico predominou até 1943 quando ficou obsoleto.
  146. 146. Craqueamento Térmico • Grandes cadeias de hidrocarbonetos são aquecidas a altas temperaturas (e algumas vezes a altas pressões também) até que elas se quebrem (craqueiem). • Opera com pressões na faixa de 2.000 Kpa a 6.000 Kpa. • E temperaturas de 500º a 600ºC
  147. 147. Craqueamento Catalítico • Usa um catalisador para aumentar a velocidade da reação de craqueamento. • Opera com pressões em torno de 102 KPa. • E temperaturas na faixa de 490º a 586ºC
  148. 148. Craqueamento Catalítico • O craqueamento ocorre através do mecanismo de troca iônica. • Onde um par de elétrons fica com um dos átomos de carbono, ficando o outro átomo de carbono com a carga positiva. • As reações de formação de íons carbônium são importantes, pois são através delas que ocorrem as alterações químicas, produzindo os compostos desejados.
  149. 149. Exemplo de Craqueamento C36H74 (gasóleo parafínico) → C8H18 (iso-octano) + C3H8 (propano) + C4H10 (butano)
  150. 150. Craqueamento Catalítico O processo de craqueamento consiste em: • Um riser • Um reator • Um regenerador
  151. 151. Craqueamento Catalítico • Nas unidades de destilação atmosférica e a vácuo ocorrem uma separação física em colunas de destilação. • Nas unidades de craqueamento ocorrem reações químicas. • A carga da unidade é o gasóleo pesado, o qual entra em contato com minúsculos grãos chamados "catalisador", à uma temperatura de cerca de 500ºc, • Ocorre a quebra dos hidrocarbonetos longos, gerando uma mistura de hidrocarbonetos menores, que são a seguir separados em uma coluna de destilação.
  152. 152. Craqueamento Catalítico • Carga: gasóleo e resíduo da coluna de destilação atmosférica. • A carga é aquecida passando por trocadores de calor. • Entra no ¨Riser¨ onde ocorre a reação. • Produtos gerados: gás combustível, GLP, nafta e óleos
  153. 153. Craqueamento Catalítico • As taxas de craqueamento dos hidrocarbonetos dependem do tipo e tamanho da molécula. • Quanto mais alto o peso molecular (dentro de cada classe) mais fácil é o craqueamento.
  154. 154. Craqueamento Catalítico As percentagens de produtos obtidos com o craqueamento em função das diferentes classes de hidrocarbonetos são: – Parafinicos (cadeia aberta) são transformadas quase que totalmente em produtos, gerando pouco coque. – Naftênicos (cadeia fechada) considera-se que 80 a 100% são transformadas em produtos e o resto em coque. – Aromáticos ( anel benzeno) são difíceis de craquear e no máximo uns 30% são convertidos em produtos e o resto em coque.
  155. 155. Vantagens do Processo Catalítico X Processo térmico • Aumentou o tempo de campanha das unidades devido à queima do coque ser continua; • Condições menos severas de operação deixando o craqueamento mais seletivo, diminuindo os rendimentos de gás combustível e coque e aumentando os rendimentos de nafta e GLP; • Aumentou a conversão e consequentemente, os rendimentos de nafta e GLP; • Aumentou a octanagem de nafta devido ao incremento na conversão e ao maior teor de hidrocarbonetos isoparafínicos, naftênicos e aromáticos, em função do mecanismo de formação dos íons carbônium.
  156. 156. Regeneração do Catalisador • As partículas do catalisador são reativadas pela queima do coque depositado sobre sua superfície. • Através da queima do coque a atividade do catalisador é restabelecida. Pode ser: – Combustão parcial – Combustão total
  157. 157. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE DERIVADOS
  158. 158. Tratamento de Derivados • O objetivo dos tratamentos é retirar compostos que trazem aos derivados efeitos indesejáveis. • Impurezas: – Compostos de enxofre – Nitrogênio – Oxigênio
  159. 159. Tratamento de Derivados Os processos de tratamento de derivados são divididos em dois grupos: • Dessulfurização: Lavagem com DEA Lavagem cáustica de GLP e nafta • Adoçamento: Tratamento MEROX para nafta
  160. 160. Dessulfurização • Usado quando ocorre a remoção dos compostos sulfurados.
  161. 161. Adoçamento • Quando há a transformação dos compostos de enxofre, sem que ocorra sua remoção.
  162. 162. Lavagem com DEA • O tratamento DEA é um processo específico para remoção de H2S de frações gasosas do petróleo, especialmente aquelas provenientes de unidades de craqueamento. Ele também remove CO2 eventualmente encontrado na corrente gasosa. • O processo é baseado na capacidade de soluções de etanolaminas, como a dietanolamina (DEA), de solubilizar seletivamente o H2S e o CO2
  163. 163. Lavagem com DEA • O tratamento é obrigatório em unidades de craqueamento catalítico em função do alto teor de H2S presente no gás combustível gerado. • A operação é realizada sob condições suaves de temperatura e pressão.
  164. 164. Lavagem com DEA • DEA- dietanolamina • O tratamento com DEA tem como objetivo remover o ácido sulfidrico, do gás combustível e do GLP, afim de que tais frações possam atender às especificações relacionadas à corrosividade e ao teor de enxofre.
  165. 165. Lavagem com DEA • A dietanolamina é a mais utilizada para este tratamento, é um líquido claro e viscoso. • Tem forte odor de amoníaco, solúvel em água e quase insolúvel em hidrocarbonetos. • No tratamento, é usada em solução aquosa, com concentração próxima de 20% em massa. • Neste tratamento, faz-se passar o GLP em contracorrente por uma torre extratora de H2S e CO2 e o gás combustível por uma torre absorvedora.
  166. 166. Lavagem com DEA • A torre extratora e a torre absorvedora podem ser constituída de pratos perfurados de aço-carbono ou de anéis de polipropileno.
  167. 167. Lavagem do GLP com DEA • O GLP a ser tratado é enviado à torre extratora onde entra em contato em contracorrente com a solução de DEA, que entra pelo topo. • Na saída da torre pelo topo tem o produto tratado e na base, a solução de DEA rica em compostos de enxofre. • Esta solução de DEA é dirigida para o regenerador, onde é aquecida, liberando parte dos compostos de enxofre que são posteriormente processados em unidades de recuração de enxofre.
  168. 168. Lavagem do GLP com DEA • Soluções de etanolamina (mono, di e tri) têm a propriedade de se combinar com o H2S formando produtos estáveis em temperaturas próximas a do ambiente. • Os produtos ao serem submetidos ao aquecimento, se decompõe, regenerando a solução original e liberando o gás H2S
  169. 169. Lavagem do Gás Combustível com DEA • O gás combustível é enviado à torre absorvedora onde é borbulhado em contra corrente na solução de DEA, que entra pelo topo. • Na saída da torre pelo topo tem o produto tratado e na outra, na base, a solução de DEA que vai ser regenerada.
  170. 170. Lavagem do Gás Combustível com DEA • O contato entre as fases afeta diretamente a absorção, por isso as torre recheadas promovem melhor contato. • As reações de absorção são exotérmicas e ocorrem na fase líquida.
  171. 171. Filtração do DEA • Antes de ser regenerada a DEA é filtrada para retirar os produtos de corrosão (sulfeto de ferro).
  172. 172. Regeneração do DEA • A torre regeneradora de DEA é constituída por pratos de aço-carbono. • Na torre a solução de DEA rica sofre um processo de esgotamento, mediante a geração de vapor d’água da própria solução. • Os gases liberados constituem a corrente chamada de gás ácido, que contem H2S e CO2 .
  173. 173. H2S- Gás Sulfídrico • Um dos mais temidos agentes de riscos encontrados em alguns campos de petróleo é o H2S. • Também conhecido por Gás Sulfídrico, Gás de Ovo Podre, Gás de Pântano etc. • Ele pode originar-se de várias fontes e muitas vezes é resultante de processos de biodegradação. Por exemplo, a decomposição de matéria orgânica vegetal e animal. • Este gás já foi o responsável por diversos acidentes, sendo alguns deles fatais, pois é extremamente tóxico e inflamável, exigindo vigilância permanente e um plano de controle de emergência específico. • Em algumas plataformas os empregados mantêm máscaras de fuga, presas a sua cintura durante as 24 horas do dia e disponíveis para uso a qualquer momento .
  174. 174. H2S- Gás Sulfídrico • Características: – Muito tóxico – Incolor – Mais pesado que o ar – Tem odor de ovo podre a baixas concentrações. – Inibe o sentido do olfato em concentrações elevadas – Forma misturas explosivas com o ar – Ataca o aço e selos de borracha rapidamente – Também conhecido como gás sulfídrico e sulfeto de hidrogênio
  175. 175. H2S- Gás Sulfidrico • Apesar do termo “gás” o H2S, que é solúvel em água, poderá estar na forma dissolvida e que, sob certas condições, é liberado para a atmosfera, sob a forma de gás. • Este se for inalado, poderá causar danos à saúde dos seres vivos. • Portanto, se o H2S está em contato com água, esta também o conterá, liberando-o para a atmosfera. • Por ter densidade maior que a do ar, são esperadas concentrações mais elevadas nos pontos mais baixos. • Exposição prolongada ao H2S poderá acarretar perda da sensibilidade ao odor, de intensidade variável de acordo com a concentração do mesmo. Então, uma pessoa exposta ao H2S pode pensar que a concentração do gás está diminuindo, quando na realidade poderá estar aumentando. A susceptibilidade ao envenenamento pelo H2S varia de acordo com a concentração e o tempo das exposições a este gás. •
  176. 176. H2S- Gás Sulfidrico • Os efeitos de uma intoxicação com este gás são sérios, similar aos do monóxido de carbono porém, mais intensos, e podem permanecer por um longo período de tempo podendo causar danos permanentes. • Este gás tóxico paralisa o sistema nervoso que controla a respiração, incapacitando os pulmões de funcionar, provocando a asfixia.
  177. 177. Lavagem Cáustica de GLP e Nafta • O processo de lavagem cáustica tem com objetivo remover o ácido sulfídrico e mercaptans( SH) do GLP, nafta leve e nafta pesada, através da extração com uma solução aquosa de soda cáustica. • Onde o produto tratado é submetido à lavagem cáustica (solução de NaOH 15% a 20%) para a remoção dos ácidos naftênicos e ácido sulfídrico (H2S). • O tratamento cáustico é usado como pré-tratamento em outros processos, como o MEROX
  178. 178. Mercaptans • Os mercaptanos, mercaptans ou mercaptanas são os tióis. • Em química orgânica, são compostos que possuem um grupo funcional formado por enxofre e hidrogênio (-SH). • Este grupo funcional é chamado de grupo tiol ou grupo sulfidrila. • É encontrado naturalmente no petróleo cru. • O processo pelo qual sua atividade é reduzida ou eliminada é chamado adoçamento, realizada em produtos finais, como nafta de craqueamento. • Os de menor massa molar, voláteis, também são conhecidos pelo cheiro extremamente desagradável, como se fosse algo podre. • São corrosivos.
  179. 179. Lavagem Caustica de GLP e Nafta • Reações: 2NaOH + H2S Na2S + 2H2O NaOH + RSH NaSR + H2O
  180. 180. Tratamento MEROX • Também conhecido como tratamento cáustico regenerativo, tem a vantagem de possibilitar a regeneração da soda cáustica consumida no processo, reduzindo consideravelmente seu custo operacional.
  181. 181. Tratamento MEROX O processo ocorre em duas etapas: • Extração de mercaptans • Regeneração da soda
  182. 182. Reações do Tratamento MEROX NaSR + H2O • Extração de mercaptans: RSH + NaOH • Regeneração da soda: 2NaSR + ½ O2 2 NaOH + RSSR
  183. 183. Tratamento MEROX • Permite a produção de dissulfetos, operado como processo de dessulfurização podendo ser ou adoçamento. • Pode ser aplicado a frações leves (GLP e nafta) e intermediárias (querosene e diesel). • O processo se baseia na capacidade de certos catalisadores do tipo complexo quelante metálico, acelerarem a oxidação de mercaptans a dissulfetos. •
  184. 184. Tratamento MEROX • Este processo de tratamento, designado Merox, tem como objetivo remover os mercaptans presentes nas correntes de GPL e nafta leve, através da extração com uma solução aquosa de soda cáustica. • Onde o produto tratado é submetido à lavagem cáustica (solução de NaOH 15% a 20%) para a remoção dos ácidos naftênicos e ácido sulfídrico (H2S).
  185. 185. Tratamento MEROX • Os mercaptitos de sódio formados são depois removidos da solução de soda cáustica (regeneração da soda) por oxidação com ar na presença de um catalisador. dissulfuretos orgânicos aquosa, separando-se por • Convertendo-se em insolúveis na solução decantação. • O GLP tratado é enviado para a Unidade de Recuperação de Gases. • A gasolina leve tratada, segue para a armazenagem.
  186. 186. COQUEAMENTO
  187. 187. COQUEAMENTO É um processo para obtenção de coque. Produto sólido, negro e brilhante, obtido por craqueamento de resíduos pesados, essencialmente constituído por carbono (90 a 95%), e que queima sem deixar cinzas. Bom combustível para metalurgia e indústria de cerâmica.
  188. 188. COQUEAMENTO Os resíduos da torre de destilação são aquecidos a temperaturas acima de 482°C até que se quebrem em óleo pesado, gasolina e nafta. Ao final do processo, sobra um resíduo pesado, quase puro, de carbono (coque). O coque é limpo e vendido.
  189. 189. COQUEAMENTO • Craqueamento térmico severo. • “ Fundo do Barril”
  190. 190. Tipos de Coque • Há vários tipos de coque,dependendo do: – Processo utilizado – Condições operacionais – Carga usada • Tipos: – Esponja – Favo-de-mel ou shot – agulha
  191. 191. Coque Esponja • É o coque que possui mais baixa qualidade • Apresenta poros pequenos e paredes espessas • Não são úteis para fabricação de eletrodos • Provém de cargas com elevado percentual de resinas e asfaltenos.
  192. 192. Coque Favo-de-mel • É o coque de qualidade intermediária • Apresenta poros em forma elipsoidal • Tem tendência a aglomeração • Provém de cargas com baixo percentual de resinas e asfaltenos.
  193. 193. Coque Agulha • É o coque que possui maior qualidade • Apresenta poros finos elípticos e unidirecionais • É o mais indicado para fabricação de eletrodos • Provém de cargas muito aromáticas.
  194. 194. COQUE Principais usos do petróleo de coque: • Combustível; • Anodo eletrolítico para redução da alumina; • Uso direto como fonte de carbono; • Eletrodos para redução em fornos do dióxido de titânio, fósforo elementar; • Grafite.
  195. 195. HIDROPROCESSAMENTO
  196. 196. HIDROPROCESSAMENTO Embora os processos de hidroprocessamento tenham alguma similaridade, existem diferenças principalmente com relação aos objetivos e tipo de carga que processam: Carga + H2 Reação Separação Recuperação
  197. 197. HIDROPROCESSAMENTO Existem dois tipos – Hidrotratamento (HDT) – Hidroconversão (HDC)
  198. 198. HIDROPROCESSAMENTO Ocorrem as seguintes reações no hidroprocessamento: • Hidrodessulfurização – Compostos de S + H2 H2S • Hidrodesnitrogenação – Compostos de N + H2 N2S • Hidrodesoxigenação – Compostos de O + H2 SO2
  199. 199. Reações: • Saturação de olefinas – C=C + H2 CH-CH • Saturação de aromáticos – C6H6 +3H2 C6H12 • Hidrocraqueamento – C-C +H2 CH + CH
  200. 200. Hidrotratamento • As unidades de hidrotratamento têm como finalidade melhorar as propriedades de um produto, ou remover contaminantes, tais como enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais. • O hidrotratamento aplica-se praticamente a qualquer carga: nafta, querosene, óleo diesel e gasóleos.
  201. 201. Hidroconversão • As unidades de hidroconversão têm por objetivo a produção de derivados mais leves. • A hidroconversão aplica-se praticamente ao resíduo de vácuo.
  202. 202. Hidrocraqueamento • Semelhante ao craqueamento catalítico fluído, mas usa um catalisador diferente, temperaturas menores, pressão maior e gás hidrogênio. • Ele craqueia o óleo pesado em gasolina e querosene • Após vários hidrocarbonetos terem sido craqueados em outros menores, os produtos passam por mais uma coluna de destilação fracionada para separá-los.
  203. 203. HIDROPROCESSAMENTO • O hidroprocessamento de óleo pesado consiste basicamente de unidades de hidrocraqueamento catalítico (HCC) e hidrotratamento (HDT). Estes processos ocorrem utilizando hidrogênio atuando sobre catalisadores bifuncionais, ou seja, contendo sítios ácidos e metálicos. • A acidez provoca a quebra da ligação C-C do óleo, enquanto que o metal atual como espécie hidrogenante. • A interação destas duas funções resulta no hidroprocessamento, que aplicando-se a óleos pesados, sob determinadas condições de temperatura, pressão e velocidade, permite a obtenção de hidrocarbonetos leves, com baixos índices de contaminantes sulfurados e nitrogenados, atendendo a legislações ambientais.
  204. 204. REFORMA CATALÍTICA
  205. 205. Reforma Catalítica • A demanda atual por gasolina automotiva de alta octanagem tem estimulado o uso da reforma catalítica. • A reforma gera a partir da nafta direta da destilação uma corrente com alto teor de aromáticos que possuem um alto poder antidetonante.
  206. 206. Reforma Catalítica • A reforma catalítica utiliza um catalisador (platina, mistura baixo platina-rênio) para peso compostos aromáticos, usados na fabricação transformar nafta de molecular em de produtos químicos e para misturar na gasolina. • Um subproduto importante dessa reação é o gás hidrogênio, usado para o hidrocraqueamento ou vendido.
  207. 207. Reforma Catalítica Nafta Benzeno Tolueno Xileno
  208. 208. ALQUILAÇÃO CATALÍTICA
  209. 209. Alquilação Catalítica • A Alquilação é um processo utilizado para produzir gasolina de alta octanagem. • Ocorre em altas temperaturas e altas pressões. • A única unidade instalada no Brasil é na Ref. Presidente Bernardes (RPBC). • Esse processo fornece uma nafta de alta octanagem e com possibilidade de ser isenta de enxofre, ou seja, uma gasolina de alta qualidade.
  210. 210. Alquilação Catalítica • Este processo não é muito usado no Brasil porque a sua carga é o GLP, cujo país é deficitário. • Pode ser usado o GLP proveniente da destilação ou do craqueamento.
  211. 211. Alquilação Catalítica • A Alquilação é um processo que tem como objetivo a reunião de duas moléculas, usualmente uma oleofina e uma isoparafina, a fim de originar uma terceira, de peso molecular mais elevado e mais ramificada. • Essa síntese pode ser feita por uso de energia térmica ou por meio de catalisadores, normalmente ácido sulfúrico ou ácido fluorídrico.
  212. 212. Alquilação Catalítica • Uma unidade de alquilação é constituída de duas seções principais: uma seção de reação e uma de recuperação dos reagentes e purificação do catalisador. • Os produtos da alquilação são hidrocarbonetos ricos em octanas, usados em tipos de gasolina para reduzir o poder de detonação.
  213. 213. • O octano é um dos hidrocarbonetos presentes em qualquer tipo de gasolina e sua importância está relacionada com uma das principais propriedades do combustível: o poder antidetonante. • A octanagem é determinada pela porcentagem de octano existente na gasolina e corresponde a medida do poder antidetonante da gasolina. Quanto maior for a octanagem da gasolina maior será o seu poder antidetonante. •
  214. 214. Alquilação Catalítica GLP Gasolina Premium Gasolina Podium Gasolina Aviação Gasolina Fórmula I
  215. 215. LUBRIFICANTES
  216. 216. LUBRIFICANTES • Os Óleos Lubrificantes são obtidos por misturas de óleos básicos com o intuito de se obter a viscosidade desejada. • A separação dos óleos básicos por faixa de viscosidade é obtida por destilação a vácuo do resíduo atmosférico.
  217. 217. LUBRIFICANTES • São substâncias utilizadas para reduzir o atrito, lubrificando e aumentando a vida útil das máquinas.
  218. 218. LUBRIFICANTES Quanto a origem os lubrificantes líquidos podem ser: • animal ou vegetal (óleos graxos) • derivados de petróleo (óleos minerais) • produzidos em laboratório (óleos sintéticos) • mistura de dois ou mais tipos(óleos compostos)
  219. 219. LUBRIFICANTES Aplicações: • setor automotivo; • setor industrial; • setor marítimo; • setor ferroviário.
  220. 220. Óleos Minerais • Esses óleos são quimicamente constituídos por hidrocarbonetos parafínicos e naftênicos, podendo conter quantidades menores de hidrocarbonetos aromáticos e, raramente, traços de hidrocarbonetos olefínicos. • Sua principal característica é a viscosidade que deve variar o mínimo possível em altas temperaturas. • De acordo com o tipo de hidrocarbonetos que prevalece na sua composição são denominados como: – Óleos lubrificantes básicos naftênicos ou – Óleos lubrificantes básicos parafínicos.
  221. 221. LUBRIFICANTES • A viscosidade mede a dificuldade com que o óleo escorre (escoa); quanto mais viscoso for um lubrificante (mais grosso), mais difícil de escorrer, portanto será maior a sua capacidade de manter-se entre duas peças móveis fazendo a lubrificação das mesmas. • A viscosidade dos lubrificantes não é constante, ela varia com a temperatura. Quando esta aumenta a viscosidade diminui e o óleo escoa com mais facilidade.
  222. 222. Aditivos • São produtos químicos que são adicionados aos óleos lubrificantes, para melhorar as propriedades. • Os principais tipos de aditivos são: – anti-oxidantes; – anti-corrosivos; – anti-ferrugem; – anti-espumantes; – detergente-dispersante.
  223. 223. LUBRIFICANTES • Óleos lubrificantes são obtidos por misturas de óleos básicos com o intuito de se obter a viscosidade desejada, e depois sendo aditivado para melhorar ou adicionar características de desempenho. • Óleos básicos são produzidos através de uma sequência de processos que lhe visam conferir as propriedades desejadas no óleo para uma lubrificação adequada dos componentes do motor.
  224. 224. LUBRIFICANTES • A unidade de destilação voltada para produção de lubrificante é um pouco diferente da unidade convencional que se destina a produção de combustíveis. na seção da• Essa diferença é mais acentuada destilação a vácuo.
  225. 225. LUBRIFICANTES
  226. 226. ESQUEMA DE UMA REFINARIA
  227. 227. Questionário  1- Explique o que quer dizer o processo de refino do petróleo.  2- Porque numa torre de destilação a parte baixa é mais quente?  3- Explique as reações da lavagem Caustica de GLP e Nafta. defina-os. 4- No refino de petróleo são usados três métodos,  5- Explique o que é coqueamento.  6 - Até quantos carbonos tem o Gás Natural?  7 - O que e Nafta ?  8 - Quais são os componentes da nafta?  9 – Qual a diferença entre alquilação catalítica e reforma catalítica?  10 - Qual princípio físico se usa para fazer o refino?  11 – Quais os principais aditivos derivados do petróleo?
  228. 228. FIM

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