Refino do Petróleo (Aula 7)

Vamos lá meus querido? Vamos a mais uma aula?



Então, vamos nessa!



Coqueamento Retardado



O que é coqueamento retardado?

• É um processo de conversão cujo objetivo é craquear termicamente as moléculas de cadeia aberta e coquear moléculas aromáticas polinucleadas, resinas e asfalto.

• O coqueamento retardado é um processo térmico não catalítico de craqueamento usado para reduzir a produção de óleos combustíveis (Fundo de barril) das refinarias.

• Produtos gerados no Processo: gás combustível, GLP, gasolina, Gasóleo leve e gasóleo pesado e coque.

No coqueamento retardado a maior parte do coque se torna Diesel.


Qual é o emprego do Coque?

• É um produto comercial cujo emprego pode ser energético ou não energético.

• O Coque Esponja pode ser empregado como combustível para a geração térmica e para a geração de calor, além de ser usado na fabricação de anodos para a indústria de alumínio.

• O Coque Agulha é de alta qualidade, sendo empregado na produção de eletrodos de grafite para fornos da indústria siderúrgica e na produção de fósforo, de titânio e de carbeto de cálcio.

Quais são as cargas que alimentam o sistema?


As cargas que alimentam a unidade são: RAV (Resíduo de Vácuo), óleo decantado e outros resíduos oleosos.


25% Fundo de barril. (RAV, Óleo decantado/classificado e resíduo oleoso).



Como é composta a unidade de coqueamento retardado?

• Essa unidade é composta por uma fracionadora, uma fornalha e tambores de coque.

a) Fracionadora: a carga sofre um flash, as frações leves sobem e as pesadas saem juntamente com o reciclo pelo fundo da mesma. Em seguida, a mistura reciclo/frações pesadas é bombeada para a fornalha.

b) Fornalha: a mistura reciclo/frações pesadas é rapidamente aquecida em torno de 490ºC.


No entanto, para se evitar a formação de coque na fornalha, em função do emprego dessa temperatura, injeta-se vapor que provoca aumento da turbulência nessa região, aumentando assim a velocidade linear do óleo na serpentina.

a) Tambores de Coque: forma-se o coque e a temperatura no seu interior é normalmente entre 438 e 466ºC.

Os tambores trabalham somente em pares – Tempo de Formação de coque nos tambores 24h. Por causa de uma Reação de polimerização.



Os vapores quentes, oriundos dos tambores, contendo hidrocarbonetos leves, gás sulfídrico e amônia, são enviados de volta para a fracionadora, onde poderão ser tratados nos sistemas de tratamento de gases ácidos ou retirados como produtos intermediários. 



Pode-se maximizar a produção de gasolina ou a de gasóleo pesado?



Para maximizar a produção de gasolina, elevam-se as pressões ou temperaturas de trabalho, ou ainda o reciclo, podendo também combinar ainda todas essas variáveis.



Quanto à maximização do gasóleo, emprega-se baixas pressões e baixos reciclos.

Tratamento DEA

O tratamento DEA é um processo especifico 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 nna capacidades de soluções de etanolaminas, como a dietilamina (DEA), de solubilizar seletivamente a H2S e CO2.

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.

A DEA apresenta grande capacidade de regeneração, e pode ser substituída por MEA (monoetanolamina) em unidades cujas correntes não contenham sulfeto de carbonila (SCO).

Fórmula molecular do DEA (dietilamina): C4H11O2N 

O GLP proveniente do craqueamento catalítico, por possuir elevado teor de H2S, é submetido a um processo de extração com DEA (dietilamina).




Tratamento Cáustico

Consiste na utilização de solução aquosa de NaOH para lavar uma determinada fração de petróleo. Dessa forma, é possível eliminar compostos ácidos de enxofre, tais como H2S e mercaptans (R-SH) de baixos pesos moleculares.

Como carga, trabalha-se apenas com frações leves: gás combustível, GLP e naftas.

Sua característica marcante é o elevado consumo de soda cáustica, causando um elevado custo operacional.

As reações do processo cáustico, apresentadas abaixo, geram sais solúveis na solução de soda, que são retirados da fase hidrocarboneto em vasos decantadores.

2 Na OH + H2S --> Na2S + H2O

NaOH + R-SH --> NaSR + H2O

NaOH + R-COOH --> R-COONa + H2O

Principais produtos que são submetidos ao tratamento através do DEA e do Tratamento Cáustico são: Gás combustível, GLP e a Nafta.




Tratamento Merox

O processo conhecido como MEROX é aquele adotado para que se obtenha uma regeneração da soda cáustica que retira o H2S. Dessa maneira o MEROX é um processo de visa a economia do NaOH utilizado no tratamento cáustico.

O tratamento MEROX pode ser aplicado a frações leves (GLP e Nafta) e intermediárias (Querosene e diesel). Utiliza um catalisador organometálico (Ftalocianina de colbalto) em leito fixo ou dissolvido na solução cáustica, de forma a extrair as mercaptans dos derivados e oxidá-las a dissulfetos.



Tratamento Bender

O tratamento BENDER É essencialmente um processo de adoçamento para edução de corrosividade. Desenvolvido com o objetivo de melhorar a qualidade do querosene de aviação e aplicável a frações intermediarias do petróleo.

Consiste na transformação de mercaptans corrosivas em dissulfetos menos agressivos. Através de oxidação catalítica em leito fixo em meio alcalino, com catalisado à base de óxido de chumbo convertido a sulfeto (PbS) na própria unidade.

Não é eficiente para compostos nitrogenados, e atualmente é pouco utilizado.

As reações do tratamento BENDER são as seguintes:

2 R-SH + ½ O2 ---> RSSR +H2O

2 R-SH + S + 2 NaOH ---> RSSR + Na2S + 2 H2O.

Fonte: UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 33 - 32 (Unidade 3 :Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.).

Livro 3 (Gás natural, refino e inglês offshore) Winners - Capacitação Profissional - Unidade 2 - Refino do petróleo. Págs. 71-73. 

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Geo Aula - Refino do Petróleo (Aula 6)

Fala ai meus Descobridores!

Vamos dar continuidade as nossas aulas?

Nessa postagem vamos falar de mais um processo de refino seguindo essa serie de aulas. Nessa postagem iremos estudar o Craqueamento Catalítico Fluido (FCC).




Craqueamento Catalítico Fluido (FCC)

O craqueamento catalítico fluido (fluid catalytic cracking - FCC) é um processo responsável pela quebra de moléculas dos gasóleos para a obtenção de outras de menor massa molecular. A principal finalidade do processo é a produção de GLP e/ou gasolina e paralelamente produtos mais pesados que estes e o coque.

A carga entra em contato com o catalisador fluidizado a uma temperatura elevada promovendo a ruptura das cadeias moleculares, originando uma mistura de hidrocarbonetos fracionada. O craqueamento ocorre a 500-540ºC e 1,5-2,0 bar.

O FCC é composto elas seguintes seções:

1. SEÇÃO DE REAÇÃO OU CONVERSÃO: local onde ocorre a reção do processo, composta pelo riser, reator e o regenerador.

2. SEÇÃO DE FRACIONAMENTO: recebe o efluente do reator e neste ocorre o fracionamento em vários produtos. Nessa seção há a recuperação de parte dos gasóleos não convertidos, redirecionando para o reator.

3. SEÇÃO DE RECUPERAÇÃO DE GASES: recebe as frações leves convertidas e as formas fracionam em nafta de craqueamento (gasolina), GLP e gás combustível. Apresenta uma torre que pode desmembrar o GLP em duas correntes: C3 (propano e propeno) e C4 (butanos e butenos).

4. SEÇÃO DE TRATAMENTO: trata a gasolina, GLP e gás combustível tornando-os produtos comercializáveis ou aptos para sofrer, em etapas posteriores, transformações em outros produtos. O teor de enxofre dos produtos nessa etapa é sensivelmente reduzido.



Característica do Processo

• Nome do Processo: Craqueamento Catalítico Fluido;

• Natureza do Processo: Química;

• Tipo de Processo: Conversão;

• Catalisador da Seção de Conversão: é um pó granular, finíssimo, de alta área superficial, a base de sílica (SiO2) e alumina (Al2O3);

O catalisador de craqueamento tem as seguintes funções:


1. Promover as reações do craqueamento;

2. Transportar o coque depositado na sua superfície para o regenerador;

3. Atuar como agente de transferência de calor, retirando-o da zona de combustão e utilizando-o para aquecer e vaporizar a carga, elevando a sua temperatura para possibilitar e manter as reações de craqueamento.

• Carga do Processo: gasóleo da destilação a vácuo;

• Seções do Processo: Reação, Fracionamento, Recuperação de Gases e Tratamento.

• Produtos Finais: gás combustível, GLP e gasolina;

Característica da Carga

• A carga que alimenta o FCC é o gasóleo pesado cuja temperatura final de ebulição varia entre 550-564ºC, oriundo da destilação a vácuo. As características fundamentais do gasóleo que alimenta o processo são:

1. FAIXA DE DESTILAÇÃO DO GASÓLEO: temperatura inicial de ebulição entre 315-345ºC e temperatura final de ebulição entre 510-565ºC. Os compostos que destilam abaixo desse valor são difíceis de serem craqueados, sendo assim necessária condições mais severas de processamento. Em geral, a faia empregada varia entre 340-570ºC.

2. RESIDO DE CARBONO CONRADSON: este parâmetro está relacionado com a formação de coque durante o processo. Quanto maior for esse valor maior será a formção de coque durante o processo. Quanto maior for esse valor maior será a tendência informar coque. Esse valor deve ser inferior a 1,5% em massa.

3. FATOR DE CARACTERIZAÇÃO OU FATOR DE WATSON (kuop): este valor deve ser maior que 11,5, visto que os compostos aromáticos são difíceis de serem craqueados.

4. TEOR DE METAIS: a presença de metais é prejudicial para o catalisador, em função da redução da atividade, podendo conduzir a rápida desativação, e, por conseguinte, tornando o catalizador mais seletivo.

[Fe] + [V] + 10* ([Ni]+[Cu]) < 5ppm

Característica da Seção de Reação

• A seção de reação é formada por 3 equipamentos: riser, reator e regenerador (Figura 3.9)

Figura3.9: Representação Esquemática da Seção de Conversão do FCC.
(Fonte: Adaptado de Mariano)

• O riser é uma tubulação vertical de grande diâmetro onde a maior parte das reações de craqueamento.

• A carga quando entra em contato com o catalizador quente, aproximadamente 700ºC, se vaporiza imediatamente no riser.

• Nas zonas de reação e regeneração o catalizador é mantido em suspensão pela passagem de gases através de massa de catalisador.

• O reator propicia um espaço para a separação inicial do catalizador, pois diminui a velocidade dos vapores em ascensão.

• Após a carga passar pelo reator, os vapores de óleo tendem a saturar os poros do catalisador e ele deve ser retificado com vapor d’água.

• No regenerador, o coque que se depositou na superfície do catalisador é queimado com ar gerando grande quantidade de calor – sendo a maior fonte de calor para a carga.

• A corrente gasosa que sai da seção de conversão é direcionada para a seção de fracionamento.

• As principais reações que ocorrem no FCC:

1. Craqueamento de Parafinas

Parafinas --> Catalisador --> Aromatico + Olefina

2. Craqueamento de Naftênicos

Naftênicos --> Catalisador --> Olefinas +Olefinas

3. Craqueamento de Aromáticos Ramificados

Alquilaromáticos --> Catalisador --> Aromático+Olefina



Característica da Seção de Fracionamento

• Na seção de fracionamento, os fluidos oriundos da seção de conversão são separados por suas faixas de ebulição em uma torre de fracionamento (Figura 3.10).

• A corrente que sai do top da fracionadora contém as frações mais leves produzidas (nafta de craqueamento, GLP e gás combustível), que após serem resfriadas, são coletadas no tambor de acúmulo.

• Nesse tambor de coexistem 3 fases:

1. Fase gasosa: Constituida de hidrocarbonetos de C1-C4 e impurezas gasos;

2. Fase liquida de hidrocarbonetos: denominada de nafta não estabilizada, esta mistura é formada por nafta e GLP;

3. Fase liquida aquosa.

• As duas correntes de hidrocarbonetos (gasos e liquida) são encaminhadas á seção de recuperação de gases para uma posterior separação.

• As correntes que saem na lateral da tore fracionadora são denominadas de óleos de reciclo (leve e pesado) que são constituídos de moléculas médias e pesadas, que foram parcialmente craqueadas.

O óleo pesado é reciclado compondo a carga combinada que alimenta a seção de conversão, visando o aproveitamento máximo das moléculas que não foram craqueadas.

• A corrente de fundo da torre fracionada é constituída de frações pesadas e de partículas de catalisador que são arrastadas pela corrente gasosa que deixou o reator.

• Em um vaso de decantação, no resíduo de fundo se obtém o óleo decantado (Clarificado) e uma borra oleosa que contém partículas finas de catalisador.

• Essa borra oleosa retorna para o reator de craqueamento em função dos finos de catalisador que não foram retidos pelos ciclones.

Figura 3.10: Representação Esquemática da Seção de Reforma. 

(Fonte: adaptado de Mariano)

Característica da Seção de Recuperação de Gases

• Esta unidade é formada por torres absorvedoras e uma torre retificadora.

• A nafta não estabilizada que sai da torre de fracionamento é direcionada para uma torre absorvedora primária.

• Na torre absorvedora primária, duas correntes são obtidas: liquida (gasolina não estabilizada) e gasosa (gás combustível).

• A gasolina não estabilizada que deicou o fundo da absorvedora primária, junta-se com a descarga do compressor, é resfriada e é direcionada ao tambor de acúmulo de alta pressão.

• Em função de o gás combustível arrastar algumas frações mais pesadas (acima de C3), esse gás é enviado para uma torre absorvedora secundária de onde se obtém duas correntes (gás combustível e óleo leve de reciclo).

• A gasolina não estabilizada que deixa o fundo do tambor de alta pressão é direcionada para a torre retificadora (deetanizadora), onde recebe um ligeiro aquecimento, permitindo a vaporização das frações C1 e C2 que estavam absorvidos.

• A gasolina após sua saída da torre retificadora é enviada para a debutanização, em condições mais severas, para obter uma gasolina estabilizada.

• Na debutanização, obtém-se o GLP no topo que após o resfriamento é liquefeito e posteriormente sendo enviado para seção de tratamento para eliminar compostos de enxofre.

Catalizador

• O catalizador empregado nas reações de craqueamento em um pó granular, finíssimo, de alta área superficial, a base de sílica (SiO2) e alumina (Al2O3).

• Existem três formas distintas de catalisador que são empregados no FCC:

1. Baixa alumina (11-13% Al2O3);

2. Alta alumina (25% Al2O3);

3. Tipo zeolítico: é um composto de silica-alumina cristalina (Figura 3.11).


As propriedades importantes das zeolitas que a destacam no FCC são: alta estabilidade (acima 870ºC), estrutura tridimensional, elevada acidez e poros grandes.

Figuras 3.11: Representação Esquemática da Estrutura de uma Zeólíta.

(Fonte: Jones e Pujadó, 2006)

• O catalizador quando é atravessado por uma corrente gasosa, comporta-se de modo semelhante a um fluido. A esse fenômeno denominemos fluidização.

• A atividade de um catalisador é uma medida direta da capacidade do catalizador em promover as reações de craqueamento.

• Com o uso, o catalisador vai perdendo sua atividade(mais fortemente no inicio, reagindo progressivamente com o tempo) devido às contaminações que vai sofrendo com o processo (coque e metais).

• A desativação pode ser notada por um aumento anormal da quantidade de hidrogênio e metano produzidos.

• Um catalisador de craqueamento pode apresentar-se de três formas distintas:

1. Catalizador virgem – branco e com a atividade máxima especificada;

2. Catalisador gasto – teor de carbono é de 1,0 a 1,2% peso e cor preta;

3. Catalizador regenerado – teor de coque é de 0,3 a 0,6% peso e cor cinza clara.


Ufa! "Sinistro" né? Esse é o "cão chupando manga"! rs

Enfim meus amigos... 

No próximo post estaremos finalizando as nossas aulas de Refino do Petróleo com Coqueamento retardado e alguns processos de tratamento.



Abraços!!

Fonte: UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 34 - 38 (Unidade 3 :Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.).

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Geo Aula - Refino do Petróleo (Aula 5)

E ai descobridores, tudo tranquilo? Espero que sim!

Vamos continuar nossa aula de refino?

Então, "simbora"! rs


Reforma Catalítica


A reforma catalítica, também denominada de reformação catalítica, é processo que consiste no rearranjo de moléculas da nafta direta da destilação atmosférica para se obter um produto de elevada qualidade – o reformado.

A reforma catalítica pode ser orientada para a obtenção de uma gasolina de alto índice de octanagem (rica em hidrocarbonetos aromáticos) ou para a formação de um produto rico em hidrocarbonetos aromáticos nobres (benzeno, tolueno e xilenos - BTX) que são insumos da indústria petroquímica. A obtenção do produto final dependera da natureza da nafta e dos processos aos quais ela tenha sido anteriormente submetida. Além da formação de aromáticos, a reforma catalítica proporciona, como subproduto, grande quantidade de hidrogênio.


Durante a reforma de nafta, são reformados principalmente alcanos de cadeias lineares.


O processo de reformação consiste em passar sobre um catalizador (Platina ou platina/rênio ou platina/gêrmanio) uma mistura de hidrocarbonetos e hidrogênio mantidos a uma temperatura compreendida entre 470-530ºC e a uma pressão entre 10-40kgf/cm². Ocorre então um conjunto complexo de reações que levam á formação de um reformado rico em hidrocarbonetos aromáticos e isoparafínicos, produtos leves (GLP), hidrogênio e coque.


A faixa de destilação da nafta, quando se deseja produzir um reformado para gasolina com elevado índice de octanagem, situa-se entre 60-200ºC. Enquanto para obtenção de aromáticos, a faixa especial de destilação da nafta é dependente do tipo de aromático desejado: a) benzeno (65-88ºC) b) benzeno+ tolueno (65-110ºC) e c) benzeno + tolueno + xilenos (65-150ºC).




Característica do Processo

• Nome do processo: Reforma Catalítica ou Reformação Catalítica; 
• Natureza do processo: Química; 
• Tipo de processo: Conversão; 
• Catalizador da Seleção de Reforma: Platina, Platina/Rênio ou Platina/Germânio; 

Dentre os catalizadores empregados nesse processo, a zeólita L vem ganhando destaque devido ao seu sistema de poros que facilita o acesso de moléculas orgânicas aos sítios ativos. Além disso, a utilização de zeólita contendo platina como catalizadores na reforma catalítica de nafta tem se mostrado eficiente, em função de ser mais resistente a desativação.

• Carga do Processo: Nafta Pesada (Direta da Destilação); 
• Seções do Processo: Pré-Tratamento (Em Azul), Reforma (Em Vermelho) e Estabilização (Em Verde) (Figura 3.3). 
• Produtos Obtidos: GLP e Reformado (Gasolina ou BTX); 

Uma unidade de reformação catalítica – URC (Figura 3.6) é constituída de três seções fundamentais: seção pré-tratamento, seção de reforma e seção de estabilização.

Figura 3.6: Representação Esquemática da Reforma Catalítica.

Característica da Seção de Pré-Tratamento

• A finalidade da seção de pré-tratamento é a de proteger o catalizador da seção de reforma de impurezas presentes na carga da unidade tais como enxofre, nitrogênio, oxigênio, e metais. 

• Essas impurezas reduzem a atividade do catalisador de reforma e desta forma, diminui o rendimento do reformado. 

• Os equipamentos empregados nessa seção são: fornalha, reator, tambor de separação, torre retificadora, vaso horizontal e trocadores de calor (Figura 3.7).

                Figura 3.7: Representação Esquemática da Seção de Pré-Tratamento. 

(Fonte: Adaptado de Mariano)

• O catalisador de pré- tratamento (óxidos de cobalto e molibdênio suportado em y-AL2O3) é muito mais barato que o catalisador de reforma.

• No reator de pré-tratamento cuja faixa de temperatura se encontra entre 260 a 340ºC, ingeta-se uma corrente de gás rico em hidrogênio para este entre em contato com a nafta pesada e ocorram as reações de hidrogenação.

• Após o pré-tratamento da nafta, do efluente do reator se obtém uma fase gasosa rica em h2 e uma fase líquida.

• A fase líquida proveniente do tambor separador segue para uma torre de retificação para separar as impurezas voláteis da corrente de nafta pré-tratada obtida na base da torre.

Características da Seção de Reforma

• A seção de reforma é formada basicamente por reatores de leito fixo e fornos, em geral, variando de 3 a 4 unidades (Figura 3.8).

• A nafta pré-tratada recebe uma nova adição de gás rico em hidrogênio e segue uma rota de aquecimento em fornos e passagens através dos leitos catalíticos dos reatores, onde se desenvolvem as reações características do processo.

• As reações que ocorreram se passam em velocidades distintas e algumas são endotérmicas e outras exotérmicas.

• A elevação do índice de octano das naftas pela reforma catalítica é causada, principalmente, por reações de isomerização e pela formação de hidrocarbonetos aromáticos.

Figura 3.8: Representação Esquemática da Seção de Reforma. 

(Fonte: Adaptado de Mariano)

• Nessa seção podem ocorrer as seguintes reações: 

a) Desidrogenação de hidrocarbonetos Naftênicos – Reações endotérmicas e muito rápidas, ocorrem predominante no primeiro reator e são responsáveis pela rápida queda de temperatura.


Naftênicos <=> Aromáticos + H2


b) Isomerização de Hidrocarbonetos Naftênicos – Reações exotérmicas e mais lentas que a desidrogenação de hidrocarbonetos naftênicos. Ocorrem principalmente no segundo reator, podendo se processar no primeiro.


Naftênicos <=> Naftênicos


c) Desidrociclização de Hidrocarbonetos Parafínicos – Reações lentas, fortemente endotérmicas e ocorrem predominantemente no segundo reator, podendo ocorrer no último reator.


Parafinas <=> Naftênicos +H2


d) Isomerização de Hidrocarbonetos Parafínicos - Reações levemente exotérmicas, rápidas que ocorrem quase sempre nos dois primeiros reatores.


Parafinas (lineares) <=> Parafinas (Ramificadas)


e) Hidrocraqueamento de Naftênicos – Reações muito lentas, fortemente exotérmicas, ocorrendo predominantemente no terceiro reator, mas reações indesejáveis, visto que reduzem o teor de octanas.


Naftênicos <=> Parafinas


f) Hidrocraqueamento de Parafinas – Reações lentas e altamente exotérmicas também sendo indesejáveis.


Parafinas <=> parafinas (A) + Parafinas (B)



Contudo, outras reações podem ocorrer no sentido da formação de coque nos reatores ocasionando a desativação do catalisador de reforma.

• O efluente do último reator, geralmente troca calor com carga que entra na seção e vai até ao tambor separador, de onde saem duas correntes: a) Uma gasosa, rica em hidrogênio que vai para o compressor e será o gás de reciclo do processo; b) uma corrente liquido que vai para a torre estabilizadora. 

Característica da Seção de Estabilização

• Os principais equipamentos da seção são: Torre estabilizadora, tambor de separação e trocadores de calor (Figura 3.9). 

• Na torre estabilizadora são obtidas duas correntes: a) uma corrente de baixo peso molecular e uma corrente líquida (C3 e C4) que é obtida do fundo do tambor e será especificada com GLP; b) uma outra ocorrências liquida que sai pelo fundo da torre chamada de reformado catalítico, posteriormente podendo obter gasolina ou hidrocarbonetos aromáticos (BTX).

Figura 3.9: Representação Esquemática da Seção de Estabilização. 

(Fonte: Adaptado de Mariano)

Bom pessoal, nessa postagem é só!

Na próxima veremos o Craqueamento Catalítico Fluido (FCC)!


Abraços!!

Fonte: UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 28 - 32 (Unidade 3 :Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.).

Se você estiver ligado com a gente, mande sua dica, curiosidade, vagas de emprego, já que todo material que você contribui é e sempre vai ser bem vindo. Afinal, o GeoPG também é seu, ta ligado? rs 

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Geo Aula - Refino do Petróleo (Aula 4)

Falem ai meus amigos descobridores, tudo na paz?

Quanto tempo einh?

Tivemos alguns problemas com as postagens mas estamos de volta com as nossas aulas e agora se preparem, pois será uma enxurrada de conhecimento.

Vamos nessa?

Então, dando continuidade as nossas aulas de refino, comecemos a nossa aula de hoje!

Alquilação Catalítica


A alquilação catalítica é um processo que se caracteriza na reunião de duas moléculas, isso parafinas (Isobutano) e uma olefina (Propeno e buteno), visando à obtenção de uma molécula de massa molecular mais elevada, uma isso parafina (Figura). Essa reação é mediada pelo emprego de um catalizador de caráter acido: HF (Projetado por universal oil products company e philips petroleum Company, 1942) ou H2SO4 (Projetado por M. W. Kellogg e Strantford Engineering Company, 1938).

Figura 3.1: Reações de Alquilação para a Obtenção de uma Isoparafina.

Alquilação é um processo empregado também na indústria petroquímica para a síntese de:

a) Etilbenzeno para a obtenção de poliestireno;
b) Isopropil Benzeno (cumeno) para a obtenção de fenol;
c) Alquil benzeno para a obtenção de detergentes.

Figura 3.2: Reações de Alquilação para a Obtenção de Produtos Petroquímicos.

A Alquilação catalítica é empregada na refinaria para a obtenção de uma gasolina de alto índice de octanagem. Essa gasolina sintética é empregada na composição de combustível de aviação (GAV¹ ou AVGAS) devido ao alto índice de octanas. Contudo, essa gasolina também pode ser empregada na composição de combustível de automóveis que possuem motores com ignição por centelha.

¹ A gasolina de Aviação apresenta propriedades, requisitos de desempenho e cuidados diferenciados das demais gasolinas para motores de combustão interna e é destinada a aviões de pequeno porte que possuem motores de combustão interna e é destinada a aviões de pequeno porte que possuem motores com ignição por centelha. Por ter em sua composição chumbo tetraetila, a gasolina de aviação não deve ser usada em automóveis equipados com conversores catalíticos. Estes equipamentos – usados nos veículos à gasolina e que visam à redução de emissões de escapamento - são atacados por esse composto a base de chumbo (www.petrobras.com.br).


Características do Processo

• Nome do processo: Alquilação catalítica ou alcoilação catalítica; 
• Natureza do processo: Quimica 
• Tipo de Processo: Conversão; 
• Catalizador empregrado: HF ou H2SO4 
• Cargas do Processo: Isobutano e olefinas (Propeno e Buteno); 
• Seções do Processo: Reação (Representada pelo pontilhado vermelho), Recuperação dos Reagentes (represetda pelo pontilhado azul) e Purificação do Catalizador (representada pelo pontilhado verde) (Figura 3.3). 
• · Produtos obtidos: GLP e Gasolina (Alquilado);

               Figura 3.3: Representação Esquemática da Alquilação Catalítica. (Fonte: Adaptado de Mariano, 2001)

Figura 3.4: Balanço Volumétrico para a Carga Isobutano e Propeno para a Obtenção do Alquilado. Fonte: Adaptado De Leffler, 2008.

Figura 3.5: Balanço Volumétrico para a Carga de Isobutano e Buteno para a Obtenção do Alquilado. Fonte: Adaptado de Leffler, 2008.

Característica da Seção de Reação

• As corrente de olefinas e de isobutanos (iC4) são pré-tratadas inicialmente, sendo enviadas aos vasos que contêm substancias dessecadoras (sílica-gel e alumina ativada) visando a sua desidratação, visto que o acido fluorídrico (HF) deve ser totalmente anidro, em face do alto grau de corrosividade a solução HF-água. 

• A carga após a passagem pelos desidratadores é ajustada e a corrente é conduzida ao reator. 

• O catalizador é introduzido pela parte inferior do reator que imediatamente entra em contato com a carga. A mistura entre ambos é possível em função de um sistema de agitação no reator que forma uma emulsão entre a olefina, o isobutanos e catalizador. 

• As reações de alquilação são exotérmicas e mediante a isto, o controle de temperatura é feito pela agitação e com um sistema de água de refrigeração instalado no topo. 

• No topo do reator, a emulsão passa por um tambor de decantação, que por diferença de densidade dos fluidos, consegue-se separar o catalizador dos hidrocarbonetos (HC’s). 

• Os hidrocarbonetos são enviados para as torres fracionadoras e a fase ácida, parte retorna para o reator e a outra é enviada para a seção de purificação. 

• O teor de catalizador no reator varia de 80 a 90%, quando se deseja produzir um produto final com um alto índice de octanagem. 

• No interior do reator devem ocorrer apenas as reações de síntese entre duas moléculas (Dimerização) e não a de mais de duas moléculas de hidrocarbonetos o que conduzira a polimerização, síntese não desejada em m processo de refino. 

É fundamental manter-se um excesso de isobutanos em ralação as olefinas, visto que a formação de polímeros é indesejável, baixando a qualidade do alquilado e consumindo reagentes.

Características da Seção de Recuperação dos Reagentes

• Após o tambor de decantação, a corrente rica em hidrocarbonetos é enviada para a seção de recuperação dos reagentes. 

• A corrente rica em hidrocarbonetos é aquecida e enviada para uma torre (deisobutanizadora) onde o isso butano e mais leves são removidos dos hidrocarbonetos alquilados. No fundo da torre, obtém-se o alquilado (gasolina). 

• A corrente de isobutanos é condensada e parte dela é enviada para compor a carga que alimenta o reator e a outra parte encaminhada para uma torre denominada depropanizadora. 

• Na torre despropanizadora, separa-se o isobutanos do propano, sendo assim, obtém-se uma corrente de isobutanos que retorna para o reator e uma outra de propano que sai pelo topo para ser comercializado como GLP. 

Característica da Seção de Purificação do Catalizador

• No reator, a concentração de HF é bastante alta para que a qualidade do alquilado não seja comprometida. 

• No reator, parte do catalizador reage com os radicais alquila, formando os fluoretos de alquila. 

• Uma fase ácida que sai do tambor de decantação é dividida e uma parte é enviada para a torre de purificação do ácido e a outra é misturada á carga de catalizador que alimentará o reator. 

• Na torre de purificação do ácido, os vapores de HF saem pelo topo que são condensados e enviados para o reator. Os fluoreto de alquila são eliminados pelo fundo da torre de purificação, neutralizados e queimados nos fornos. 

Principais Variáveis do Processo

As propriedades finais do alquilado são influenciadas principalmente pelas seguintes variáveis:

a) Relação isobutanos/olefinas: deve ser mantida num valor alto, de modo a limitar as reações de polimerização.

A reação isobutanos/olefinas varia entre 5 e 25 para a produção de gasolina.

b) Temperatura de reação: existe uma temperatura ótima de reação, na qual deve ser conduzido o processo. Esta temperatura dependerá essencialmente do catalisador utilizado. A faixa de temperatura pode variar entre 1 a 40Cº .


A temperatura ideal situa-se entre 5-10ºC quando o catalisador empregado é o H2SO4. Em relação ao HF, a temperatura é controlada entre 27 e 38C.


c) Tempo de reação: depende do tempo de resistência da mistura catalizador/hidrocarbonetos no interior do reator, da relação catalisador/hidrocarbonetos e da eficiência da mistura.

A relação catalisador/hidrocarboneto é mantida constante em unidades industriais. Seu valor oscila entre 1 e 2.


Usando-se o H2SO4 como catalizador, o tempo de reação deve ser maior do que quando se utiliza o HF. Um aumento da velocidade espacial provoca a diminuição da octanagem do alquilado.

d) Pressão de trabalho: Embora não seja na realidade uma variável do processo, a pressão te influencia na utilização dos catalisadores.


Para o H2SO4, a pressão pode ser baixa, 1 a 3 kgf/cm² devido a não ser o ácido sulfídrico volátil. Por outro lado, quando o HF é utilizado, a pressão de trabalho situa-se em torno de 14 kgf/cm², de modo a impedir a vaporização do ácido fluorídrico, o que poderia baixar a concentração de catalisador no reator.




Na próxima postagem veremos o processo de Reforma Catalítica ou Reformação Catalítica.

Não deixe de acompanhar nossas aulas, fiquem ligados!

Até a próxima pessoal!

Fonte: UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 22 - 26 (Unidade 3 :Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.).

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Geo Aula - Refino do Petróleo (Aula 3)

Refino do Petróleo - Aula 3


Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.



Destilação Atmosférica


A unidade de Destilação é responsável pelo processo principal de separação das frações do petróleo, sendo encontrada em todas as refinarias. Contudo, há a necessidade da existência de outros processos, principalmente os de conversão, para se obter os derivados de petróleo de auto valor agregado e em função dos diferente tipos de óleo cru a serem processados.

Existem tipos distintos de unidades de destilação, de acordo com a complexidade de uma dada refinaria, são elas:

a) Unidades de um estágio: Consiste de uma torre de destilação única cuja pressão de trabalho é próxima da atmosférica. Em geral, é encontrada em refinarias cuja capacidade de refino é pequena e não há unidades adicionais de craqueamento.

b) Unidade de dois estágios

Pode ser de dois tipos distintos:

• Torre de pré flash e destilação atmosférica: são empregadas para a retirada de frações mais leves (GLP e nafta leve) do petróleo. 

È um esquema pouco utilizado, somente sendo empregado quando se trabalha com petróleos bastante leves e não exista unidade de craqueamento.

• Destilação Atmosférica e Destilação à Vácuo: Este conjunto é usualmente empregado em unidades de médio porte e quando a processos adicionais de craqueamento.

c) Unidades de três estágios: Torre de pré-flash, torre de destilação atmosférica, torre de Destilação à Vácuo. Em gral, usado quando se necessita de grandes capacidades e dispõe-se de unidades de craqueamento.



As principais características da Destilação atmosférica:

• Objetivo do processo: Obter frações básicas do refino.

• Natureza do processo: Física.

• Tipo de processo: Separação

• Produtos: Gás liquefeito do petróleo (GLP), Nafta leve(NL), Nafta pesada(NP), Querosene, Gasóleo leve (GOL), Gasóleo pesado (GOP) e Resíduo atmosférico (RAT).

Figura 2.1: Representação Esquemática de uma Torre de Destilação e as Principais Frações do Óleo Destilado. (Fonte: Adaptado de Mariano, 2001.)

• Equipamentos empregados: Torre de fracionamento, retificadores, fornos, trocadores de calor, tambor de acumulo e refluxo, bombas, tubulações e instrumentos de medição e controle. A Figura 2.2 representa esquematicamente uma torre de fracionamento e alguns equipamentos empregados para fazer o controle do processo.

Figura 2.2: Representação Esquemática de uma Torre de Fracionamento e Seus Equipamentos. (Fonte: Foust et. al., 1980.)

• Visando a obtenção dos produtos desejáveis, a carga deverá ser aquecida até uma temperatura limite (~400ºC).

• A região de alimentação da carga é denominada de zona de flash ou de vaporização, onde ocorrer a separação do óleo em duas correntes: Frações de vapor e de líquido.

• A torre possui no seu interior bandejas ou pratos que permitem a separação do óleo cru em cortes pelos seus pontos de ebulição.

• O prato ou bandeja é uma chapa metálica especial de forma circular com uma área central por onde passa o vapor pelas perfurações.

• Existem três tipos de pratos: perfurados, borbulhadores e valvulados (Figura 2.3).

• O liquido que transborda prato a prato é conhecido como refluxo interno, sendo essencial para um bom fracionamento.

Figura 2.3: Representação Esquemática de Bandejas Perfuradas e Valvuladas. (Fonte foust et al., 1980.)

• O refluxo de topo é o controle da temperatura de saída de vapor da torre e geração de refluxo interno.

Figura 2.4: Representação Esquemática de um Refluxo de Topo.

• O refluxo lateral não afeta o fracionamento, contudo retira calor da torre, gerando refluxo interno.

Figura 2.5: Representação Esquemática de um Refluxo Lateral.

•  As frações mais leves podem ser carreadas com a fração lateral, contudo para a retirada dessas fações, emprega-se um equipamento denominado de retificador lateral que com vapor d’água consegue as recuperar.

Destilação à Vácuo

Como dito anteriormente, a unidade de Destilação é responsável pelo processo principal de separação, sendo encontrada em todas as refinarias.

As principais características da Destilação à Vácuo:

• Objetivo do processo: é recuperar as frações de gasóleo que ainda se encontram no resíduo atmosférico, gerando corrente para outras unidades de processamento.

• Natureza do Processo: física.

• Tipo de Processo: separação.

• Produtos: Gasóleo leve (GOL), gasóleo pesado (GOP), e resíduo à Vácuo (RAV).

• Se desejar a produção de asfalto retira-se um produto intermediário entre o gasóleo pesado e o asfalto, o slop-cut, caso contrário obtém-se um óleo combustível.

• Equipamentos empregados: Torre de vácuo, fornos, trocadores de calor, tambor de acúmulo e refluxo, bombas, tubulações e instrumentos de medição e controle.

Figura 2.6: Representação Esquemática de uma Torre de Destilação À Vácuo e as Principais Frações. (Fonte Adaptado de Mariano, 2001.)

• No forno de vácuo, injeta-se uma pequena quantidade de vapor d’água para minimizar a possibilidade de depósito de coque na fornalha.

• Em geral, as torres de vácuo possuem um diâmetro maior em relação a torre atmosférica, visto que o volume ocupado por uma determinada quantidade de vapor é maior em pressões reduzidas.

• A torre de vácuo opera em pressões sub-atmosféricas (100 mmHg) para se recuperar as frações de gasóleo do RAT e esta redução da pressão é feita por meio de uma serie de condensadores e ejetores.

• No fundo da torre se injeta vapor d’água para retificar o resíduo de vácuo, vaporizando as possíveis frações leves que tenham sido arrastadas.

Desasfaltação a Propano


A Destilação á Vácuo retira do petróleo grade parte das frações de lubrificantes, entretanto não se consegue recuperar os cortes mais pesados.


O objetivo dessa unidade é processar frações pesadas proveniente do resíduo de vácuo secundário e assim obter produtos de valor comercial: brigth stock (óleo brilhante) e cylinder stock (óleo de cilindro). A fim de se recuperar essas frações emprega-se um solvente (propano), visto que esse tipo de gasóleo não pode ser obtido através de destilação.

• Quanto maior for a massa molecular, o ponto de ebulição e a aromaticidade, menor será a sua solubilidade em relação ao propano.

O propano apresenta excelente solvência e boa seletividade. Além, disso, solubiliza as cadeias parafínicas e isoparafínicas contidas no resíduo de vácuo e precipita as resinas e asfaltenos.


A Desasfaltação a propano é formada por 3 seções (Figura 2):

• Extração: extração liquido-liquido da fração desejada pelo propano;

• Recuperação de extrato: seção de recuperação do propano e do óleo desasfaltado (60% em vol, em media, brigth stock ou cylinder stock);

• Recuperação de Rafinado: seção de recuperação do propano e do resíduo asfáltico.

Figura 2.7: Diagrama De Blocos da Unidade de Desasfaltação a Propano

Seção de Extração


Nesta seção empregam-se torres providas de discos rotativos para possibilitar maiores rendimentos e melhor qualidade do produto extraído. As principais variáveis dessa seção são: temperatura de trabalho e relação solvente/carga.

• A solubilidade do propano decresce com o aumento da temperatura, afetando o rendimento do óleo desasfaltado. 

A relação propano/óleo e uma variável muito importante quando o processo visa a obtenção de óleos básicos. Essa relação pode variar entre 4:1, 6:1 e 8:1, em volume. A figura 3 apresenta a relação entre o rendimento do óleo desasfaltado, a temperatura e a relação solvente/carga. 

Figura 3: Relação entre a Temperatura, o Rendimento do Óleo Desasfaltado e a Relação Solvente/Óleo. 

As faixas de viscosidade de cada corte dos óleos lubrificantes básicos residuais são apresentadas na Tabela 4. 

Tabela 4: Faixas de Viscosidade de cada Corte dos Óleos Lubrificantes Básicos Residuais

Valeu,por hoje é só. fiquem na paz!

Fonte: UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 16 - 20 (Unidade 1 :Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.).

UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 01 - 03 e 05 (Unidade 4 : processos de refino para a Obtenção de Óleos Lubrificantes Básicos e Parafinas).

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