aula refino
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 Aula Refino
1/182
API Petróleo
45 Condensado
ºAPI = 141,5 - 131,5d 20/4 ºC
Maior Valor Agregado (US$/barril)
Grau API
-
8/19/2019 Aula Refino
2/182
Contaminantes do PetróleoSubstâncias Problemas
Enxofre Corrosão / toxidez / poluição
Nitrogênio Instabilidade térmicaOxigênio Acidez / corrosividade
Metais Agressão a materiais
-
8/19/2019 Aula Refino
3/182
• Compostos sulfurados
– estabilizam as emulsões (dificultam aseparação da água)
– provocam corrosão – contaminam catalisadores – conferem cor e odor aos produtos finais
– geram poluentes (formação de SO2 e SO3altamente tóxicos)
Efeito de impurezas
-
8/19/2019 Aula Refino
4/182
• Classificações de acordo com o teor de
enxofre: – ATE (alto teor de enxofre): >1,0%
– BTE (baixo teor de enxofre): 2,5%
– Doces:
-
8/19/2019 Aula Refino
5/182
• Compostos nitrogenados
– são termicamente estáveis – estabilizam as emulsões (dificultam a
separação da água) – contaminam catalisadores – tornam instáveis os produtos finais
– geram poluentes (formação de NO2 e NO3)
Efeito de impurezas
-
8/19/2019 Aula Refino
6/182
• Compostos oxigenados: afetam a acidez, a
corrosividade e o odor destas frações• Metais: podem envenenar os catalisadores
• Resinas e Asfaltenos: além da elevada relaçãocarbono/hidrogênio, trazem em suascomposições os enxofre, nitrogênio e oxigênio
• Impurezas Inorgânicas (oleofóbicas): águas,sais, argilas, areias e sedimentos
Efeito de impurezas
-
8/19/2019 Aula Refino
7/182
Produtos de uma refinaria
(derivados)Classificação:
• De acordo com o ponto de ebulição:Leves
MédiosPesados• De acordo com a finalidade:
EnergéticosNão-energéticos
-
8/19/2019 Aula Refino
8/182
DerivadosLeves:Gás combustível
GLP
NaftaGasolina
Médios: QueroseneÓleo diesel
Pesados: Óleo combustívelAsfaltoCoque
-
8/19/2019 Aula Refino
9/182
Derivados Energéticos• Combustíveis
• Geram energia térmica (calor ou luz);
• Usados em acionamento de motores;• Aquecimento (doméstico e industrial);
• Na iluminação.
-
8/19/2019 Aula Refino
10/182
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
-
8/19/2019 Aula Refino
11/182
Derivados Produzidos pela Petrobrás
Produto UtilizaçãoGás ácido Produção de enxofreEteno Petroquímica
Dióxido de carbono Fluído refrigerantePropanos especiais Fluído refrigerantePropeno PetroquímicaButanos especiais Propelentes
Gás liquefeito de petróleo Combustível domésticoGasolinas Combustível automotivoNaftas SolventesNaftas para petroquímica PetroquímicaAguarrás mineral Solventes
Solventes de borracha SolventesHexano comercial Petroquímica, extração de óleosSolventes diversos SolventesTolueno Petroquímica, solventes
-
8/19/2019 Aula Refino
12/182
Produto UtilizaçãoQuerosene de iluminação Iluminação e combustível domésticoQuerosene de aviação Combustível para aviõesÓleo diesel Combustível para ônibus, caminhõesLubrificantes básicos Lubrificantes de máquinas e motoresParafinas Fabricação de velas, indústria de
alimentosÓleos combustíveis Combustíveis industriais
Resíduo aromático Produção de negro de fumoExtrato aromático Óleo extensor de borracha eplastificante
Óleos especiais Usos variadosAsfaltos PavimentaçãoCoque Indústria de produção de alumínioEnxofre Produção de ácido sulfúricoN-Parafinas Prod. de detergentes biodegradáveisBenzeno Petroquímica
Xilenos Petroquímica, solventes
Derivados Produzidos pela Petrobrás
-
8/19/2019 Aula Refino
13/182
Gás de Petróleo• Alcanos com cadeias curtas (de 1 a 4
átomos de carbono).• Normalmente conhecidos pelos nomes de
metano, etano, propano, butano.
• Faixa de ebulição: menos de 40°C.• Usado para aquecer, cozinhar, fabricar
plásticos.• São liquefeitos sob pressão para criar oGLP (gás liquefeito de petróleo).
-
8/19/2019 Aula Refino
14/182
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 utilizadoprincipalmente como matéria-prima da indústriapetroquímica.
• Nafta petroquímica ou nafta não-energética na produçãode 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 éutilizado na produção do gás canalizado doméstico.
-
8/19/2019 Aula Refino
15/182
Gasolina• Combustível de motores.
• Mistura de alcanos e cicloalcanos (de 5 a12 átomos de carbono).
• Faixa de ebulição: de 40 a 205°C
-
8/19/2019 Aula Refino
16/182
Querosene• Combustível para motores de jatos e
tratores, além de ser material inicial para afabricação de outros produtos.
• Líquido.• Mistura de alcanos (de 10 a 18 carbonos)e aromáticos.
• Faixa de ebulição: de 175 a 325°C.
-
8/19/2019 Aula Refino
17/182
Gasóleo• Gasóleo ou diesel destilado:
usado como diesel e óleo combustível,além de ser um intermediário parafabricação de outros produtos.
• Líquido.• Alcanos contendo 12 ou mais átomos de
carbono.• Faixa de ebulição: de 250 a 350°C.
-
8/19/2019 Aula Refino
18/182
Óleo Lubrificante• Óleo lubrificante: usado para óleo de
motor, graxa e outros lubrificantes.• Líquido.
• Alcanos, cicloalcanos e aromáticosde cadeias longas (de 20 a 50 átomos decarbono).
• Faixa de ebulição: de 300 a 370°C
-
8/19/2019 Aula Refino
19/182
Óleo Combustível• Petróleo pesado ou óleo combustível:
usado como combustível industrial,também serve como intermediário nafabricação de outros produtos.
• Líquido.• Alcanos, cicloalcanos e aromáticos de
cadeia longa (de 20 a 70 átomos decarbono).
• Faixa de ebulição: de 370 a 600°C
-
8/19/2019 Aula Refino
20/182
Resíduos• Resíduos: coque, asfalto ceras, além de
ser material inicial para fabricação deoutros produtos
• Sólido.• Compostos com vários anéis com 70
átomos de carbono ou mais
• Faixa de ebulição: mais de 600°C
-
8/19/2019 Aula Refino
21/182
Coque• O coque de petróleo é um produto sólido, obtido
a partir do craqueamento de óleos residuaispesados em unidades de conversão de resíduosdenominadas unidades de coqueamento
retardado.• Coque de petróleo pode ser usado em váriasoutras formas possíveis, tais como: Pastilha de
freio automotivo, Sapatas Ferroviárias,Alimentação de fornos refratários e Colorizaçãode vidros.
-
8/19/2019 Aula Refino
22/182
Coque
-
8/19/2019 Aula Refino
23/182
AGUARRÁS• É uma mistura de hidrocarbonetos
alifáticos, com faixa de destilaçãocompreendida entre 151 e 240ºC.• É utilizada principalmente como solvente e
também na fabricação de ceras, graxas etintas.• Durante algum tempo foi preterida pela
benzina, um derivado do petróleo, maisbarato, mas mais tóxico
-
8/19/2019 Aula Refino
24/182
AGUARRÁSPrincipais Aplicações
• Lavanderias (ou lavandarias): utilizada no processo de lavagem a seco, sendo maisescolhida em função de apresentar vantagens sobre os solventes sintéticos como opercloroetileno: – -menor custo por litro e por peso de roupa lavada; – -vapores com menor toxicidade e que não agridem a camada de ozônio; – -maior estabilidade e menor corrosividade;
– -facilidade de recuperação maior.
• Tintas e vernizes: utilizada na formulação de tintas e como diluente de resinas ouvernizes.
• Artigos de limpeza: como matéria-prima na fabricação de ceras para assoalhos, na
formulação de produtos para limpeza e polidores.
• Outras aplicações: usado como desengordurante de couros, na limpeza industrial demáquinas, ferramentas e peças metálicas produzidas.
-
8/19/2019 Aula Refino
25/182
O QUE FAZ UMA REFINARIA ?• Numa industria petrolífera, são as refinarias
que geram os produtos finais a partir dopetróleo recebido dos campos deprodução.
• Esses produtos comercializáveis sãochamados de Derivados do Petróleo.• Eles são obtidos a partir de um conjunto de
atividades chamados de Processos deRefino ou Refinação.
-
8/19/2019 Aula Refino
26/182
• O Refino do petróleo constitui-se de várias
etapas operacionais, para obtenção deprodutos determinados.
• Refinar petróleo é, portanto, separar asfrações desejadas, processá-las eindustrializá-las, transformando-as em
produtos vendáveis
O QUE FAZ UMA REFINARIA ?
-
8/19/2019 Aula Refino
27/182
Processamento Primário• Durante o processo de produção de petróleo é
comum o aparecimento de gás e águaassociados. A separação dessas fases faz-senecessária, pois o gás apresenta relevanteinteresse econômico para a indústria, e a água,
por apresentar elevado teor de sal em suacomposição e formar emulsões comviscosidades superiores à do petróleo
desidratado, deve ser removida, pois afeta odimensionamento do sistema de bombeio etransferência.
-
8/19/2019 Aula Refino
28/182
Processamento PrimárioO Processamento Primário permite então que o
óleo atenda as especificações exigidas pelasrefinarias:• Um mínimo de componentes leves;
• Quantidades de sais abaixo de 550mg/l deNaCl;
• Quantidade de água e sedimentos abaixo de
1% ( do volume de óleo). Essa quantidade éconhecida como BS&W (Sediments and Water).
-
8/19/2019 Aula Refino
29/182
DESIDRATAÇÃO• Durante o processo de produção, parte da água
do reservatório se mistura com o óleo na formade gotículas dispersas, gerando uma emulsãoágua-óleo.
• A desidratação é realizada para remover ao
máximo essa água emulsionada do óleo.• Para romper a emulsão, são injetadassubstâncias químicas chamadasdesemulsificantes.
• As gotículas de água se juntam e são separadasdo óleo.
-
8/19/2019 Aula Refino
30/182
Esquema de Refino• Cada refinaria é constituída de conjunto
(arranjo) próprio das unidades de modo acompatibilizar o tipo de petróleo e anecessidade dos derivados.
• Esse arranjo é chamado de: Esquema deRefino.
• Um esquema de refino define e limita o tipo e aquantidade de derivados. Por isso alguns
derivados só podem ser produzidos emdeterminadas refinarias.
-
8/19/2019 Aula Refino
31/182
Esquema de Refino• Durante a vida de uma refinaria,pode
mudar o tipo de petróleo que ela recebe,como também podem mudar asespecificações (qualidade) ou a demanda
(quantidade) dos derivados por elaproduzidos.
• Toda refinaria tem um certo grau deflexibilidade.
-
8/19/2019 Aula Refino
32/182
Processos• Físicos:
Destilação do petróleo;Desasfaltação;Desaromatização;Desparafinação;Desoleificação;
Extração de Aromáticos;Adsorção.
-
8/19/2019 Aula Refino
33/182
Processos• Químicos:
Craqueamento;Hidrocraqueamento catalítico;
Reformação;Alquilação Catalítica;Viscorredução;Coqueamento retardado.
-
8/19/2019 Aula Refino
34/182
Processos• Tratamento:
Dessalgação;Cáustico;
Cáustico Regenerativo;Tratamento Bender;Tratamento DEA/MEA;Hidrotratamento.
-
8/19/2019 Aula Refino
35/182
Processos• Auxiliares:
Geração de Hidrogênio;Tratamento de água;
Geração de vapor e energia;Tratamento de Efluentes;Recuperação de enxofre
-
8/19/2019 Aula Refino
36/182
Dessalgadoras• 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 deaparência 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 cru na dessalgadora.
-
8/19/2019 Aula Refino
37/182
Dessalgadoras• A aplicação do calor tem efeito de reduzir
a viscosidade do petróleo e aumentar adiferença de densidade entre o óleo e aágua, condições essas que facilitam a
decantação e, consequentemente, aseparação da água salgada.
-
8/19/2019 Aula Refino
38/182
Dessalgadoras• O teor salino máximo aceito pelas
refinarias é de 285mg/l• Algumas refinarias possuem duplo estágio
reduzindo o teor de sal para valoresmenores que 3mg/l
-
8/19/2019 Aula Refino
39/182
• A destilação não pretende obter produtos puros e diferentes entre si. Os
produtos da Unidade de Destilação são frações, misturas ainda complexas dehidrocarbonetos e contaminantes, as quais são diferenciadas por suas faixasde ebulição.
DESTILAÇÃO
-
8/19/2019 Aula Refino
40/182
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 maisricos nos componentes mais voláteis do que olíquido, o que possibilita a separação de fraçõesenriquecidas nos componentes desejados.
• O líquido e o vapor contêm, em geral, osmesmos componentes, mas em quantidadesrelativas diferentes.
-
8/19/2019 Aula Refino
41/182
Fração TEB (ºC) Composição
(aprox.)
Gás residual< 40
C1 – C
2
GLP C3 – C
4
Gasolina 40 – 175 C5 – C
10
Querosene 175 – 235 C11 – C12
Gasóleo Leve 235 – 305 C13
– C17
Gasóleo Pesado 305 – 400 C18
– C25
Lubrificantes 400 – 510 C26
– C38
Resíduos > 510 C38+
Fonte: Alexandre S. Szklo, 2005
Faixas típicas de corte
-
8/19/2019 Aula Refino
42/182
COLUNADE
DESTILAÇÃO
-
8/19/2019 Aula Refino
43/182
DIAGRAMA DE BLOCOS
GOPFORNOA VÁCUO
DESTILAÇÃOA VÁCUO
GOL
RV
PETRÓLEO DESSALINAÇÃO EPRÉ-AQUECIMENTO
PRÉ-FLASH
ESTABILIZAÇÃOFRACIONAMENTO
DE NAFTA
GLP
Nafta Leve
(Petroquímica)
Nafta Média
Nafta Pesada
DESTILAÇÃOATMOSFÉRICA
RETIFICAÇÃO
FORNOATMOSFÉRICO
RETIFICAÇÃO
RETIFICAÇÃO
Querosene
Diesel
GC
Unidade de Destilaçãocom 3 estágios
-
8/19/2019 Aula Refino
44/182
Coluna de Destilação• Geralmente faz-se uso de bandejas ou
pratos que propiciam o enriquecimento dovapor produzido. Os pratos sãoempilhados em seqüência e distribuídos
num casco cilíndrico, formando umacoluna.
-
8/19/2019 Aula Refino
45/182
-
8/19/2019 Aula Refino
46/182
PratosPratos com borbulhadores• Esse prato tem orifícios onde se erguem
pequenas "chaminés" cobertas, cada uma, comum "capacete".
• O capacete é montado de tal modo que existe
um espaço entre a chaminé e o capacete demodo a permitir a passagem do vapor. O vaporascende na chaminé e é dirigido para baixo,escapando pelos orifícios verticais do capacete.
esse movimento faz com que o vapor entre emcontato com o líquido que está represado noprato.
P t B b lh d
-
8/19/2019 Aula Refino
47/182
Prato com Borbulhador
-
8/19/2019 Aula Refino
48/182
Coluna de Destilação• Cada coluna tem dois condutores, um de cada lado, chamado de
canal de descida.
• É assegurada no prato uma altura adequada de líquido para permitirque o vapor que passa pelos borbulhadores ou válvulas entre emcontato íntimo com o líquido.
• A área disponível para a passagem do vapor em cada prato échamada de área ativa do prato.
• O vapor (mais quente) transfere calor ao líquido (mais frio) e, comisso, parte do vapor condensa - justamente os componentes com
pontos de ebulição maiores e é incorporado ao líquido - e parte dolíquido evapora - aquela formada dos componentes com pontos deebulição menores a qual passa para a fase vapor que sobe. Estecontato contínuo líquido-vapor ocorre em cada prato e promove aseparação entre os componentes menos voláteis dos mais voláteisque é, em suma, o objetivo da destilação.
-
8/19/2019 Aula Refino
49/182
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.
-
8/19/2019 Aula Refino
50/182
Coluna com RecheioOs dois parâmetros principais para um bom
recheio são:
• Grande superfície especifica. – quanto maior for a superfície do recheio, maior será
o contato entre liquido e vapor.
• Grande área aberta
– quanto maior for a área aberta, menor será a perdade carga do vapor e portanto menor será a pressãode vapor necessário.
-
8/19/2019 Aula Refino
51/182
Coluna com RecheioTipos 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 deuma forma ordenada ou arrumada
-
8/19/2019 Aula Refino
52/182
Recheio Randômico• Exemplos:
– Anel de Rasching – Sela de Berl – Sela Intalox
– Anel de Pall – IMTP
-
8/19/2019 Aula Refino
53/182
Anel de Raschig• É o recheio mais comum.
• Este é um anel que tem seu diâmetroigual a seu comprimento.
• O material usado no anel pode serqualquer um desde que não seja reativocom os produtos da destilação e que
suporte a temperatura.
-
8/19/2019 Aula Refino
54/182
Anel de RacshigDimensões
1/4"
3/8"
1/2"
3/4"
1"
1 1/2"
2"
3"
4"
-
8/19/2019 Aula Refino
55/182
Sela de Berl• Peças simétricas, cujo formato lembra uma sela.
• Esta forma não permite que duas peças seencaixem ou se cubram, evitando que qualquerparte da superfície do enchimento sofra o efeitode bloqueamento entre as peças.
• Asseguram uma maior distribuição de líquidocom o mínimo de canalização.
• As Selas Berl oferecem ótima estabilidade
mecânica à coluna pela sua acomodaçãoperfeita.
-
8/19/2019 Aula Refino
56/182
Sela de Berl
-
8/19/2019 Aula Refino
57/182
Sela de Berl e Sela Intalox1- Sela de Berl
2- Sela Intalox- é considerada a nova versão dasela de Berl
-
8/19/2019 Aula Refino
58/182
Anel de Pall• São os recheios mais usados em destilação.
• É um dos anéis mais eficientes.• O anel Pall tem uma superfície e área abertamaior que o anel raschig.
• Pode ser de material plástico ou metálico.Usando material plástico [polipropileno] emcolunas para produzir bebidas deve ser evitadodevido a possível alteração de sabor e odor.
-
8/19/2019 Aula Refino
59/182
Anel de Pall
-
8/19/2019 Aula Refino
60/182
Anel de Pall
-
8/19/2019 Aula Refino
61/182
IMTP• São mais eficientes que os anéis de Pall.• O IMTP preenche uma importante necessidade é o
primeiro recheio especialmente projetado para utilizaçãoem operações de destilação, apresentando vantagensem processos como destilação a vácuo de petróleo,sistemas espumantes, fracionamentos criogênicos e
outros.• O IMTP, por não ser exatamente nem sela nem anel,
apresenta as vantagens de ambos em seu formato,criando benefícios exclusivos a este moderno recheio.Sua alta capacidade e eficiência resultam em reduçãode custos, tanto de operação como de investimento.
IMTP
-
8/19/2019 Aula Refino
62/182
IMTP
-
8/19/2019 Aula Refino
63/182
Coluna com Recheio
-
8/19/2019 Aula Refino
64/182
Coluna com Recheio
• As colunas de recheio são carcaças contendoum número muito grande dessas peças.
• O recheio ocasiona um bom contato líquido-vapor mas, por outro lado, a seção da colunapreenchida com as peças experimenta perda decarga considerável pois dificulta a passagemdos fluídos.
• No projeto desse tipo de coluna é desejável queesse fator seja minimizado pois grandes perdas
de cargas significam altos custos de energiapara fazer com que o vapor fluaascendentemente na coluna.
Recheio X Pratos
-
8/19/2019 Aula Refino
65/182
Recheio X Pratos
• Colunas de pratos são chamadas de "colunas comcontatos 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 asde pratos são as seguintes:
• o recheio tem contato líquido-vapor mais eficiente doque os pratos;
• a eficiência da separação é maior para mesma altura decoluna;
• colunas de recheio são mais baixas do que as de pratos.
• Em compensação as perdas de carga nas colunas derecheio são maiores do que as observadas em colunasde pratos
Coluna de Destilação
-
8/19/2019 Aula Refino
66/182
Coluna de Destilação
No esquema de uma coluna de destilação
convencional encontramos os seguintesequipamentos acessórios:
– Condensador – Tambor de refluxo
– Refervedor
Coluna de Destilação
-
8/19/2019 Aula Refino
67/182
Coluna de Destilação
-
8/19/2019 Aula Refino
68/182
TORRES
DE
DESTILAÇÃO
Tipos usuais de Torres de Destilação de
-
8/19/2019 Aula Refino
69/182
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.
-
8/19/2019 Aula Refino
70/182
Torre
de
Pré-fracionamento
Torre de Pré-fracionamento
-
8/19/2019 Aula Refino
71/182
Torre de Pré fracionamento
• Também conhecida como Coluna Pré-Flash.
• A instalação deste tipo de torre é previstaquando se deseja projetar unidade de
grande capacidade, em geral acima de20.000m3 /dia.• Esta torre retira, pelo topo e no estado
líquido, os cortes mais leves: GLP e Naftaleve.
-
8/19/2019 Aula Refino
72/182
Torre
de Destilação
Atmosférica
Destilação Atmosférica
-
8/19/2019 Aula Refino
73/182
Destilação Atmosférica
• Os vários componentes do petróleo bruto
têm tamanhos, pesos e temperaturas deebulição diferentes. Por isso, o primeiropasso é separar esses componentes.
• Devido à diferença de suas temperaturasde ebulição, eles podem ser facilmenteseparados por um processo chamado dedestilação fracionada.
Destilação Atmosférica
-
8/19/2019 Aula Refino
74/182
Destilação Atmosférica
• 1- Aquecer a mistura de duas ou maissubstâncias (líquidos) de diferentes pontos de
ebulição a alta temperatura. O aquecimentocostuma ser feito com vapor de alta pressão.
• 2- A mistura entra em ebulição formando vapor
(gases). A maior parte das substâncias passapara a fase de vapor.• 3- O vapor entra no fundo de uma coluna longa
(coluna de destilação fracionada) cheia debandejas ou placas.
Destilação Atmosférica
-
8/19/2019 Aula Refino
75/182
Destilação Atmosférica
• 3.1- Elas possuem muitos orifícios ou proteçõespara 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 seformam nos diferentes pontos da coluna
• 3.4- Há uma diferença de temperatura pela
coluna (mais quente embaixo, mais frio emcima)
Destilação Atmosférica
-
8/19/2019 Aula Refino
76/182
ç
• 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 dasubstância, ela condensa e forma um líquido. Asubstância com o menor ponto de ebulição irá
se condensar no ponto mais alto da coluna. Jáas substâncias com pontos de ebulição maiorescondensarão em partes inferiores da coluna.
Destilação Atmosférica
-
8/19/2019 Aula Refino
77/182
ç
• 7- As placas recolhem as diferentesfrações líquidas.
• 8- As frações líquidas recolhidas podem:• 8.1- passar por condensadores, onde
serão resfriadas ainda mais, e depois irpara tanques de armazenamento;• 8.2- ir para outras áreas para passar por
outros processos químicos, térmicos oucatalíticos.
-
8/19/2019 Aula Refino
78/182
Coluna de Destilação
-
8/19/2019 Aula Refino
79/182
ç
• O ponto de introdução da carga, conhecido comzona de flash, divide a coluna em duas seções:
• A seção superior da torre é conhecida pelosnomes: seção de enriquecimento, deabsorção 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.
Coluna de Destilação
-
8/19/2019 Aula Refino
80/182
ç
• A seção inferior da coluna é conhecida
pelo nome de seção de esgotamento eserve para remover os componentes levedo líquido.
• Possui em torno de 4 a 5 bandejas.
-
8/19/2019 Aula Refino
81/182
-
8/19/2019 Aula Refino
82/182
Torre de Retificação ou Torre
-
8/19/2019 Aula Refino
83/182
Retificadora• São pequenas torres com cerca de quatro
pratos.
• Recebem os produtos laterais da torreatmosférica.
• Esses produtos não são direcionados
diretamente para os trocadores de calor paraserem resfriados, vão direto para coluna deretificação.
• A finalidade dessas colunas é remover oshidrocarbonetos mais leves.
Torre de Retificação ou Torre
-
8/19/2019 Aula Refino
84/182
Retificadora• É injetado vapor d água.
• Os hidrocarbonetos são vaporizados comajuda do vapor d água e devolvidos a torreprincipal.
• É devolvido à torre em geral um ou doispratos acima.
-
8/19/2019 Aula Refino
85/182
Torre
de Destilação
A Vácuo
Torre de Destilação a Vácuo
-
8/19/2019 Aula Refino
86/182
• É usada para retirar do petróleo asfrações mais pesadas, conseguindofracionar o resíduo atmosférico.
• Destilação realizada a pressão reduzida.A diminuição do ponto de ebulição dasubstância destilada significa que a
temperatura é baixa, o que pode impedir asubstância de se decompor.
Torre de Destilação a Vácuo
-
8/19/2019 Aula Refino
87/182
• A operação da unidade baseia-se no fato
de que quando se trabalha em vácuo, umhidrocarboneto irá destilar a umatemperatura menor que aquela da unidade
de destilação atmosférica, ou seja, aquiloque não destilou nessa última, agoradestilará.
Torre de Destilação a Vácuo
-
8/19/2019 Aula Refino
88/182
• A carga é primeiramente aquecida com osderivados que saem a alta temperatura dacoluna, após tem um aquecimento final noforno, chegando a média de 395ºC. Nessacondição, entra na parte inferior da coluna.
• Os hidrocarbonetos mais pesados que a cargadepositam-se no fundo (resíduo de vácuo),usado para produzir óleo combustível que é
queimado nos fornos e caldeiras ou asfalto quetambém é vendido.
Torre de Destilação a Vácuo
-
8/19/2019 Aula Refino
89/182
• Os mais leves ascendem à coluna, sendo
retirados lateralmente.• Os gases são ejetados no topo através deejetores 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) nazona de flash.
Torre de Destilação a Vácuo
-
8/19/2019 Aula Refino
90/182
• O resíduo de fundo da destilação a vácuo
é recolhido na parte inferior da torre e serádestinado à produção de asfalto ou seráusado como óleo combustível pesado.
DESASFALTAÇÃO A PROPANO
-
8/19/2019 Aula Refino
91/182
DESASFALTAÇÃOA PROPANO
Óleo Desasfaltado
Resíduo Asfáltico
DEST.ATM
DEST.VÁCUO
Esquema:
PETRÓLEO
Gás Combustível
GLP
Nafta DD
Querosene
Diesel
RAT
RV
Gasóleo Leve
Gasóleo Pesado
-
8/19/2019 Aula Refino
92/182
Torre
Debutanizadorade Nafta
Torre Debutanizadora de Nafta
-
8/19/2019 Aula Refino
93/182
• Esta torre tem como objetivo retirar da
carga de nafta leve, não estabilizada omáximo de GLP possível.• Também chamada de Torre Estabilizadora
de Nafta.
-
8/19/2019 Aula Refino
94/182
Torre de
Fracionamentode Nafta
Torre de fracionamento de nafta
-
8/19/2019 Aula Refino
95/182
• Usada quando se deseja produzir umanafta com menor faixa de destilação.
• A nafta leve é fracionada em duas outrasnaftas, sendo que a mais pesada fica
sendo chamada de nafta intermediária.
CRAQUEAMENTO
-
8/19/2019 Aula Refino
96/182
• O objetivo é aumentar a produção de Gasolina eGLP
• As reações de craqueamento envolvem a rupturaapenas da ligação C-C das moléculas doshidrocarbonetos.
• As reações são endotérmicas, ou seja, necessitamde calor para que ocorram.
CRAQUEAMENTO
-
8/19/2019 Aula Refino
97/182
• Craqueamento pode ser:
– Térmico – Catalítico
Craqueamento térmico: exige pressões etemperaturas altíssimas para a quebra damolécula.
Craqueamento catalítico: é realizado com umcatalisador.
Craqueamento Térmico
-
8/19/2019 Aula Refino
98/182
• Os primeiros registros de craqueamento térmicoforam no início do século XIX.
• O primeiro processo comercial decraqueamento térmico começou a operar em1915.
• O problema desse processo era a formação decoque.
• O uso do craqueamento térmico predominou até1943 quando ficou obsoleto.
Craqueamento Térmico
-
8/19/2019 Aula Refino
99/182
• Grandes cadeias de hidrocarbonetos sãoaquecidas a altas temperaturas (ealgumas vezes a altas pressões também)até que elas se quebrem (craqueiem).
• Opera com pressões na faixa de 2.000Kpa a 6.000 Kpa.
• E temperaturas de 500º a 600ºC
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
100/182
• Usa um catalisador para aumentara velocidade da reação de craqueamento.
• Opera com pressões em torno de 102KPa.
• E temperaturas na faixa de 490º a 586ºC
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
101/182
• O craqueamento ocorre através do mecanismode troca iônica.
• Um par de elétrons fica com um dos átomos decarbono, ficando o outro átomo de carbono coma carga positiva.
• As reações de formação de íons carbônio sãoimportantes, pois são através delas queocorrem as alterações químicas, produzindo oscompostos desejados.
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
102/182
O processo de craqueamento consiste em:
• Um riser• Um reator• Um regenerador
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
103/182
• Nas unidades de destilação atmosférica e a vácuoocorrem uma separação física em colunas dedestilação.
• Nas unidades de craqueamento ocorrem reaçõesquímicas.
• 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.
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
104/182
• Carga: gasóleo e resíduo da coluna dedestilação atmosférica.
• A carga é aquecida passando portrocadores de calor.
• Entra no ¨Riser¨ onde ocorre a reação.• Produtos gerados: gás combustível, GLP,
nafta e óleos
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
105/182
• As taxas de craqueamento doshidrocarbonetos dependem do tipo etamanho da molécula.
• Quanto mais alto o peso molecular (dentro
de cada classe) mais fácil é ocraqueamento.
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
106/182
As percentagens de produtos obtidos com ocraqueamento 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 a100% são transformadas em produtos e o resto emcoque.
– Aromáticos ( anel benzeno) são difíceis de craqueare no máximo uns 30% são convertidos em produtos eo resto em coque.
Craqueamento Catalítico
-
8/19/2019 Aula Refino
107/182
As reações que ocorrem no riser sãoclassificadas em:
• primarias.• secundárias.
Reações Primárias
-
8/19/2019 Aula Refino
108/182
São as reações de craqueamentopropriamente ditas, ou seja, ruptura dascadeias.
• Craqueamento de Parafinas
• Craqueamento de Olefinas• Craqueamento de Naftênicos
• Desalquilação de Aromáticos
Craqueamento de Parafinas
-
8/19/2019 Aula Refino
109/182
• O Craqueamento de parafinas geraparafinas e olefinas menores.
• A velocidade do craqueamento aumentacom o peso molecular.
• Parafinas de baixo peso molecularnecessitam de maior severidade paracraquear.
Craqueamento de Olefinas
-
8/19/2019 Aula Refino
110/182
• O craqueamento de olefinas gera outrasolefinas de menor peso molecular.
• A velocidade de reação é maior secomparadas às parafinas, devido à
facilidade que estas possuem para formaríons carbônio.
Craqueamento de Naftênicos• O Craqueamento de naftênicos também produz olefinas
-
8/19/2019 Aula Refino
111/182
• O Craqueamento de naftênicos também produz olefinas.
• A velocidade de reação dos naftênicos é maior que a velocidade
das parafinas devido ao número mais elevado de carbonossecundários.
• Nos anéis conjugados o craqueamento é mais fácil em função dapresença do carbono terciário.
• Os isonaftênicos com mais de dois átomos de carbono naramificação rompe mais facilmente junto ao anel.
• Anéis com 5 a 6 átomos de carbono são mais difíceis de craqueardevido sua maior estabilidade.
Desalquilação de Aromáticos
O l b ê i di õ
-
8/19/2019 Aula Refino
112/182
• O anel benzênico, nas condições em queocorre o craqueamento, não sofre rupturadevido à sua alta estabilidade.
• Apenas as cadeias laterais são rompidase quanto maior mais fácil é a ruptura juntoao anel.
Reações Secundárias
As reações secundárias ocorrem após as de
-
8/19/2019 Aula Refino
113/182
As reações secundárias ocorrem após as decraqueamento.
São importantes para diminuição de olefinas.São elas que determinam a composição final dos
produtos
Possuem menor velocidade que as reaçõesprimarias.As reações secundárias são: Isomerização;
Ciclização; Transferência de hidrogênio eCondensação
Vantagens do Processo
Catalítico X Processo térmico
-
8/19/2019 Aula Refino
114/182
Catalítico X Processo térmico• Aumenta o tempo de campanha das unidades devido à queima do
coque ser continua;
• Condições menos severas de operação deixando o craqueamentomais seletivo, diminuindo os rendimentos de gás combustível e coquee aumentando os rendimentos de nafta e GLP;
• Aumenta a conversão e consequentemente, os rendimentos de naftae GLP;
• Aumenta a octanagem de nafta devido ao incremento na conversão eao maior teor de hidrocarbonetos isoparafínicos, naftênicos earomáticos, em função do mecanismo de formação dos íons carbônio.
CATALISADOR
Catalisador é uma substância que afeta a
-
8/19/2019 Aula Refino
115/182
• Catalisador é uma substância que afeta avelocidade de uma reação, mas emerge do
processo inalterada.• Um catalisador normalmente muda a velocidade
de reação, promovendo um caminho molecular
diferente (mecanismo) para a reação.• O catalisador pode diminuir a energia de
ativação, aumentando assim a velocidade da
reação.
Catalisador
O catalisador é sólido
-
8/19/2019 Aula Refino
116/182
• O catalisador é sólido.
• São partículas finamente divididas, quepossuem a função de auxiliar na reaçãode craqueamento, aumentando sua
eficiência sem interferir na reação.
TIPOS DE CATALISADORES
Catalisadores Naturais
-
8/19/2019 Aula Refino
117/182
Catalisadores Naturais
Catalisadores Sintéticos e AmorfosCatalisadores Zeolíticos
Catalisadores Naturais
• Constituídos de argilas
-
8/19/2019 Aula Refino
118/182
• Constituídos de argilas
• Desvantagens: – Presença de ferro gerando grandequantidade de coque e gás combustível.
– Baixa resistência à desativação hidrotérmicanas condições de temperatura doregenerador.
Catalisadores Sintéticos
Amorfos• Sílica e alumina
-
8/19/2019 Aula Refino
119/182
• Sílica e alumina
• São preparados separadamente, edurante a formulação do catalisador édosada a quantidade de cada
componente.• Este catalisador predominou no Brasil até
1974
Catalisadores Zeolíticos
• Constituídos de Zeolitas
-
8/19/2019 Aula Refino
120/182
• Constituídos de Zeolitas.
• O nome zeolita é de origem grega esignifica pedra fervente.• O catalisador zeolítico não é preparado
apenas com zeolita, devido a: – Custo do produto muito caro; – Baixa estabilidade térmica e – Atividade muito alta.
Catalisadores Zeolíticos
O uso do catalisador zeolítico trouxe para a
-
8/19/2019 Aula Refino
121/182
O uso do catalisador zeolítico trouxe para arefinaria maiores lucros devido as vantagens:
• Aumento de carga para a unidade• Possibilitou o craqueamento de carga mais
pesada.• Reduziu os custos de construção e manutenção.
Perdas do Catalisador
• Uma grande quantidade de catalisador é
-
8/19/2019 Aula Refino
122/182
• Uma grande quantidade de catalisador éarrastada pelos gases.
• Uma parte é recuperada nos vasos emfunção da sua baixa velocidade aliada ao
peso das partículas.• Outra parte é recuperada nos ciclones.• Normalmente, a perda de catalisador é em
torno de 1% ao dia.
Regeneração do Catalisador
• As partículas do catalisador são
-
8/19/2019 Aula Refino
123/182
As partículas do catalisador sãoreativadas 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
Regeneração do Catalisador
• Combustão Parcial
-
8/19/2019 Aula Refino
124/182
Combustão Parcial – A regeneração do catalisador é limitada pelo
projeto do regenerador e/ou capacidade dosoprador.
– É utilizado por regeneradores mais antigos. – Catalisadores amorfo de baixa ou alta
alumina.
– Catalisadores que apresentavam menorresistência térmica.
Regeneração do Catalisador
• Combustão Total
-
8/19/2019 Aula Refino
125/182
– Recuperação maior do catalisador.
– Eliminação do gás CO nos gases decombustão,reduzindo a poluição ambiental.
– Usado para catalisadores zeolíticos.
– Redução da circulação de catalisador para amesma vazão de carga.
Vantagens da Combustão Total
sobre a Combustão Parcial• Regeneração mais efetiva do catalisador,
-
8/19/2019 Aula Refino
126/182
g ç ,aumentando sua atividade, seletividade e
conversão.• Reduziu a poluição ambiental devido à
queima do gás.• Diminuiu o tempo de regeneração do
catalisador de 8 a 10min para 3 a 5min.
• Reduziu a circulação de catalisador para amesma vazão de carga.
PROCESSOS DE
-
8/19/2019 Aula Refino
127/182
PROCESSOS DE
TRATAMENTO
DE DERIVADOS
Tratamento de Derivados
• O objetivo dos tratamentos é retirar
-
8/19/2019 Aula Refino
128/182
jcompostos que trazem aos derivadosefeitos indesejáveis.
• Impurezas: – Compostos de enxofre – Nitrogênio – Oxigênio
Tratamento de Derivados
Os processos de tratamento de derivados
-
8/19/2019 Aula Refino
129/182
psão divididos em dois grupos:
• Dessulfurização:Lavagem com DEALavagem cáustica de GLP e nafta
• Adoçamento:Tratamento MEROX para nafta
Dessulfurização
• Usado quando ocorre a remoção dos
-
8/19/2019 Aula Refino
130/182
q çcompostos sulfurados.
• Quando há a transformação doscompostos de enxofre, sem que ocorrasua remoção.
Adoçamento
Lavagem com DEA
• O tratamento DEA é um processo específico
-
8/19/2019 Aula Refino
131/182
para remoção de H2S de frações gasosas do
petróleo, especialmente aquelas provenientesde unidades de craqueamento. Ele tambémremove CO2 eventualmente encontrado na
corrente gasosa.• O processo é baseado na capacidade de
soluções de etanolaminas, como a
dietanolamina (DEA), de solubilizarseletivamente o H2S e o CO2
Lavagem com DEA
• O tratamento é obrigatório em unidades
-
8/19/2019 Aula Refino
132/182
de craqueamento catalítico em função do
alto teor de H2S presente no gáscombustível gerado.
• A operação é realizada sob condiçõessuaves de temperatura e pressão.
Lavagem com DEA
• A dietanolamina é a mais utilizada para estetratamento é um líquido claro e viscoso
-
8/19/2019 Aula Refino
133/182
tratamento, é um líquido claro e viscoso.
• Tem forte odor de amoníaco, solúvel em água equase insolúvel em hidrocarbonetos.• No tratamento, é usada em solução aquosa,
com concentração próxima de 20% em massa.• Neste tratamento, faz-se passar o GLP emcontracorrente por uma torre extratora de H2S eCO
2 e o gás combustível por uma torre
absorvedora.
Lavagem do GLP com DEA
• O GLP a ser tratado é enviado à torre extratora
-
8/19/2019 Aula Refino
134/182
• O GLP a ser tratado é enviado à torre extratora
onde entra em contato em contracorrente com asolução 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 oregenerador, onde é aquecida, liberando partedos compostos de enxofre que sãoposteriormente processados em unidades derecuração de enxofre.
Lavagem do GLP com DEA
• Soluções de etanolamina (mono, di e tri)
-
8/19/2019 Aula Refino
135/182
têm a propriedade de se combinar com o
H2S formando produtos estáveis emtemperaturas próximas a do ambiente.
• Os produtos ao serem submetidos aoaquecimento, se decompõe, regenerando
a solução original e liberando o gás H2S
Regeneração do DEA
• A torre regeneradora de DEA é constituídapor pratos de aço carbono
-
8/19/2019 Aula Refino
136/182
por pratos de aço-carbono.
• Na torre a solução de DEA rica sofre umprocesso de esgotamento, mediante ageração de vapor dágua da própria
solução.• Os gases liberados constituem a corrente
chamada de gás ácido, que contem H2
S eCO2 .
H2S- Gás Sulfidrico
• Um dos mais temidos agentes de riscos encontrados emalguns campos de petróleo é o H2S.
-
8/19/2019 Aula Refino
137/182
2• Também conhecido por Gás Sulfidrico, Gás de Ovo
Podre, Gás de Pântano etc.• Ele pode originar-se de várias fontes e muitas vezes éresultante de processos de biodegradação. Porexemplo, 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 einflamável, exigindo vigilância permanente e um planode controle de emergência específico.
• Em algumas plataformas os empregados mantêmmáscaras de fuga, presas a sua cintura durante as 24horas do dia e disponíveis para uso a qualquer momento.
H2S- Gás Sulfidrico
• Características:Muito tóxico
-
8/19/2019 Aula Refino
138/182
– 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
H2S- Gás Sulfidrico
• Os efeitos de uma intoxicação com este gás sãosérios similar aos do monóxido de carbono
-
8/19/2019 Aula Refino
139/182
sérios, similar aos do monóxido de carbono
porém, mais intensos, e podem permanecer porum longo período de tempo podendo causardanos permanentes.
• Este gás tóxico paralisa o sistema nervoso quecontrola a respiração, incapacitando os pulmõesde funcionar, provocando a asfixia.
Lavagem Cáustica de GLP e Nafta
• O processo de lavagem cáustica tem com objetivoremover o ácido sulfidrico e mercaptans( SH) do GLP,
-
8/19/2019 Aula Refino
140/182
p ( )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 dosácidos naftênicos e ácido sulfidrico (H2S).
• O tratamento cáustico é usado como pré-tratamento emoutros processos, como o MEROX
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)
-
8/19/2019 Aula Refino
141/182
funcional formado por enxofre e hidrogênio (-SH).
• Este grupo funcional é chamado de grupo tiol ou gruposulfidrila.• É encontrado naturalmente no petróleo cru.• O processo pelo qual sua atividade é reduzida ou eliminada é
chamado adoçamento, realizada em produtos finais, comonafta de craqueamento.
• Os de menor massa molar, voláteis, também são conhecidospelo cheiro extremamente desagradável, como se fosse algopodre.
• São corrosivos.
Lavagem Caustica de GLP e Nafta
• Reações:
-
8/19/2019 Aula Refino
142/182
2NaOH + H2S Na2S + 2H2O
NaOH + RSH NaSR + H2O
Tratamento MEROX
• Também conhecido como tratamento
-
8/19/2019 Aula Refino
143/182
• Também conhecido como tratamento
cáustico regenerativo, tem a vantagem depossibilitar a regeneração da sodacáustica consumida no processo,reduzindo consideravelmente seu custooperacional.
Tratamento MEROX
O processo ocorre em duas etapas:E t ã d t
-
8/19/2019 Aula Refino
144/182
• Extração de mercaptans• Regeneração da soda
Reações do Tratamento MEROX
• Extração de mercaptans:
-
8/19/2019 Aula Refino
145/182
RSH + NaOH NaSR + H2O
• Regeneração da soda:
2NaSR + ½ O2 2 NaOH + RSSR
Tratamento MEROX
• Permite a produção de dissulfetos, podendo seroperado como processo de dessulfurização ou
-
8/19/2019 Aula Refino
146/182
p p ç
adoçamento.• Pode ser aplicado a frações leves (GLP e nafta)e intermediárias (querose e diesel).
• O processo se baseia na capacidade de certoscatalisadores do tipo complexo quelantemetálico, acelerarem a oxidação demercaptans a dissulfetos.
Tratamento MEROX
• Os mercaptitos de sódio formados são depoisremovidos da solução de soda cáustica(regeneração da soda) por oxidação com ar na
-
8/19/2019 Aula Refino
147/182
(regeneração da soda) por oxidação com ar na
presença de um catalisador.• Convertendo-se em dissulfuretos orgânicos
insolúveis na solução aquosa, separando-se pordecantação.
• O GLP tratado é enviado para a Unidade deRecuperação de Gases.
• A gasolina leve tratada, segue para a
armazenagem.
-
8/19/2019 Aula Refino
148/182
COQUEAMENTO
COQUEAMENTO
É um processo para obtenção decoque Produto sólido negro e brilhante
-
8/19/2019 Aula Refino
149/182
coque. Produto sólido, negro e brilhante,
obtido por craqueamento de resíduospesados, essencialmente constituído porcarbono (90 a 95%), e que queima semdeixar cinzas. Bom combustível parametalurgia e indústria de cerâmica.
Tipos de Coque
• Há vários tipos de coque,dependendo do: – Processo utilizado
-
8/19/2019 Aula Refino
150/182
ss a
– Condições operacionais – Carga usada
• Tipos: – Esponja – Favo-de-mel ou shot – agulha
Coque Esponja
• É o coque que possui mais baixaqualidade
-
8/19/2019 Aula Refino
151/182
qualidade
• Apresenta poros pequenos e paredesespessas
• Não são úteis para fabricação deeletrodos• Provém de cargas com elevado
percentual de resinas e asfaltenos.
Coque Favo-de-mel
• É o coque de qualidade intermediária• Apresenta poros em forma elipsoidal
-
8/19/2019 Aula Refino
152/182
• Apresenta poros em forma elipsoidal• Tem tendência a aglomeração• Provém de cargas com baixo percentual
de resinas e asfaltenos.
Coque Agulha
• É o coque que possui maior qualidade• Apresenta poros finos elípticos e
-
8/19/2019 Aula Refino
153/182
Apresenta poros finos elípticos eunidirecionais
• É o mais indicado para fabricação de
eletrodos• Provém de cargas muito aromáticas.
COQUE
-
8/19/2019 Aula Refino
154/182
Coque verde
Anodos de coque
Coque siderúrgico
Coque calcinado
-
8/19/2019 Aula Refino
155/182
HIDROPROCESSAMENTO
HIDROPROCESSAMENTO
Embora os processos de hidroprocessamentotenham alguma similaridade, existem
-
8/19/2019 Aula Refino
156/182
g
diferenças principalmente com relação aosobjetivos e tipo de carga que processam
HIDROPROCESSAMENTOOcorrem as seguintes reações nohidroprocessamento:
-
8/19/2019 Aula Refino
157/182
• Hidrodessulfurização
• Hidrodesnitrogenação
• Hidrodesoxigenação
Hidrotratamento
• As unidades de hidrotratamento têm comofinalidade melhorar as propriedades de
-
8/19/2019 Aula Refino
158/182
um produto, ou remover contaminantes,tais como enxofre, nitrogênio, oxigênio emetais.
• O hidrotratamento aplica-se praticamentea qualquer carga: nafta, querosene, óleo
diesel e gasóleos.
HIDROTRATAMENTO
• Aspectos ambientais: – Necessidade de reduzir-se, cada vez mais, os
-
8/19/2019 Aula Refino
159/182
, ,
teores de enxofre dos derivados
• Aspectos econômicos: – Novas tecnologias permitiram a produção de
hidrogênio a preços razoavelmente baixos
REAÇÕES
• Dessulfirização
-
8/19/2019 Aula Refino
160/182
RSH + H2 RH + H2S
RSR + 2 H2 2 RH + H2S
RSSR + 3 H2 2 RH + 2 H2S
Mercaptans
Sulfetos
Dissulfetos
Compostos Cíclicos HC CH
S
HC CH
+ 4 H2 C4H10 + H2S
REAÇÕES
• DenitrificaçãoHC CH
-
8/19/2019 Aula Refino
161/182
Compostos Cíclicos
N
H
HC CH + 4 H2 C4H10 + NH3
Piridina e Derivados
HC CH
N
HC CH
+ 5 H2 C5H12 + NH3
CH
REAÇÕES
• Desoxigenação
CH CH
-
8/19/2019 Aula Refino
162/182
Fenol e Derivados
Dehalogenação
+ H2 + H2OHC CH
C
HC CH
C
HC CH
CH
HC CH
OH
RCl + H2 RH + HCl
REFORMA
-
8/19/2019 Aula Refino
163/182
CATALÍTICA
Reforma Catalítica
• A demanda atual por gasolina automotivade alta octanagem tem estimulado o uso
-
8/19/2019 Aula Refino
164/182
da reforma catalítica.• A reforma gera a partir da nafta direta da
destilação uma corrente com alto teor dearomáticos que possuem um alto poderantidetonante.
Reforma Catalítica
• A reforma catalítica utiliza um catalisador(platina, mistura platina-rênio) para transformar
-
8/19/2019 Aula Refino
165/182
nafta de baixo peso molecular emcompostos aromáticos, usados na fabricação deprodutos químicos e para misturar na gasolina.
• Um subproduto importante dessa reação é ogás hidrogênio, usado para ohidrocraqueamento ou vendido.
ALQUILAÇÃO
-
8/19/2019 Aula Refino
166/182
CATALÍTICA
Alquilação Catalítica
• A Alquilação é um processo utilizado paraproduzir gasolina de alta octanagem.
-
8/19/2019 Aula Refino
167/182
• Ocorre em altas temperaturas e altas pressões.• A única unidade instalada no Brasil é na
Refinaria Presidente Bernardes (RPBC).
• Esse processo fornece uma nafta de altaoctanagem e com possibilidade de ser isenta deenxofre, ou seja, uma gasolina de alta
qualidade.
Alquilação Catalítica
• Este processo não é muito usado noBrasil porque a sua carga é o GLP, cujo
-
8/19/2019 Aula Refino
168/182
país é deficitário.• Pode ser usado o GLP proveniente da
destilação ou do craqueamento.
Alquilação Catalítica
• A Alquilação é um processo que tem comoobjetivo a reunião de duas moléculas,
-
8/19/2019 Aula Refino
169/182
usualmente uma olefina e uma isoparafina, a fimde originar uma terceira,de peso molecular maiselevado e mais ramificada.
• Essa síntese pode ser feita por uso de energiatérmica ou por meio de catalisadores,normalmente ácido sulfúrico ou ácido fluorídrico.
Alquilação Catalítica
• Uma unidade de alquilação é constituídade duas seções principais: uma seção de
-
8/19/2019 Aula Refino
170/182
reação e uma de recuperação dosreagentes e purificação do catalisador.
• Os produtos da alquilação sãohidrocarbonetos ricos em octanas, usadosem tipos de gasolina para reduzir o poder
de detonação.
• O octano é um dos hidrocarbonetos presentesem qualquer tipo de gasolina e sua importânciaestá relacionada com uma das principais
Alquilação Catalítica
-
8/19/2019 Aula Refino
171/182
propriedades do combustível: o poderantidetonante.
• A octanagem é determinada pela porcentagemde octano existente na gasolina e corresponde amedida do poder antidetonante da gasolina.Quanto maior for a octanagem da gasolina
maior será o seu poder antidetonante.
-
8/19/2019 Aula Refino
172/182
LUBRIFICANTES
LUBRIFICANTES
• Os Óleos Lubrificantes são obtidos pormisturas de óleos básicos com o intuito de
-
8/19/2019 Aula Refino
173/182
se obter a viscosidade desejada.
• A separação dos óleos básicos por faixade viscosidade é obtida por destilação avácuo do resíduo atmosférico.
LUBRIFICANTES
Quanto a origem os lubrificantes líquidospodem ser:
-
8/19/2019 Aula Refino
174/182
• animal ou vegetal (óleos graxos)• derivados de petróleo (óleos minerais)
• produzidos em laboratório (óleos sintéticos)• mistura de dois ou mais tipos(óleos compostos)
LUBRIFICANTES
• A viscosidade mede a dificuldade com que oóleo escorre (escoa); quanto mais viscoso forum lubrificante (mais grosso), mais difícil de
á i id d
-
8/19/2019 Aula Refino
175/182
escorrer, portanto será maior a sua capacidadede manter-se entre duas peças móveis fazendoa lubrificação das mesmas.
• A viscosidade dos lubrificantes não é constante,ela varia com a temperatura. Quando esta
aumenta a viscosidade diminui e o óleo escoacom mais facilidade.
LUBRIFICANTES
• Óleos lubrificantes são obtidos por misturas deóleos básicos com o intuito de se obter a
i id d d j d d i d di i d
-
8/19/2019 Aula Refino
176/182
viscosidade desejada, e depois sendo aditivadopara melhorar ou adicionar características dedesempenho.
• Óleos básicos são produzidos através de umaseqüência de processos que lhe visam conferiras propriedades desejadas no óleo para uma
lubrificação adequada dos componentes domotor.
Aditivos
• São produtos químicos que sãoadicionados aos óleos lubrificantes, para
lh i d d
-
8/19/2019 Aula Refino
177/182
melhorar as propriedades.
• Os principais tipos de aditivos são:
– anti-oxidantes; – anti-corrosivos; – anti-ferrugem;
– anti-espumantes; – detergente-dispersante.
Produção de lubrificantes(Desaromatização a furfural)
• Tem por objetivo a extração de aromáticos nosóleos básicos a fim de aumentar o índice de
i id d
-
8/19/2019 Aula Refino
178/182
viscosidade;
• O índice de viscosidade traduz o quanto a
viscosidade do óleo se mantém estável àvariações de temperatura;
• Compostos aromáticos possuem baixo índicede viscosidade.
Produção de lubrificantes(Desparafinação a Mek-tolueno)
• Tem por objetivo a extração das n-parafinaspois estas acarretam dificuldade no
t d l b ifi t b i
-
8/19/2019 Aula Refino
179/182
escoamento dos lubrificantes a baixastemperaturas.
• As n-parafinas tem alto índice de viscosidade.• O solvente ideal deve diluir todo o óleo, ao
mesmo tempo que precipitaria toda a parafina.
Produção de lubrificantes(Desparafinação a Mek-tolueno)
• O benzeno e o tolueno dissolvem bem o óleo,no entanto também dissolve boa parte dasparafinas o que tornaria inconveniente o seuuso (“solvente”)
-
8/19/2019 Aula Refino
180/182
uso (“solvente”).
• As acetonas e cetonas superiores provocam
bastante precipitação de tolueno, no entanto,não diluem o óleo muito bem (“anti-solvente”).
• Uma mistura balanceada do solvente com oanti-solvente pode proporcionar o resultadodesejado.
Produção de lubrificantes(Desparafinação a Mek-tolueno)
• A Meti-Etil-Cetona e o tolueno são os doiscompostos que melhor se adaptam aoprocesso sendo os solventes consagradospara este uso atualmente
-
8/19/2019 Aula Refino
181/182
para este uso atualmente.
Produção de lubrificantes(Hidroacabamento)
• Tem por objetivo a remoção de compostos queatribuam ao lubrificante instabilidade química efísica
-
8/19/2019 Aula Refino
182/182
física.
• A presença de compostos de nitrogênio, enxofre e
oxigênio, bem como duplas ligações, causa umarápida deterioração do óleo, com conseqüentealteração de suas propriedades. Além disto,
compostos de enxofre tornam o óleo corrosivo.