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.).

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