GeoPG: 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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