Coque Verde de Petróleo [PDF | 340Kb]

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    COQUE VERDE DE PETRLEO:UMA VISO GERAL SOBRE QUALIDADE,

    PRODUO NO BRASIL E EXTERIOR E SUAS APLICAES

    Roberto Lopes Carvalho (CENPES/PDAB/COMB)Paulo Csar Lima de Assis (AB/MC/CPPI/CICI)

    Novembro/2007

    CARBONO 2007

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    SUMRIO

    1. INTRODUO

    2. ESQUEMA DE PRODUO DO COQUE VERDE DE PETRLEO

    3. TIPOS

    4. QUALIDADE

    5. PRODUO NO BRASIL

    6. PRODUO MUNDIAL

    7. APLICAES

    8. CONSIDERAES FINAIS

  • 3

    INTRODUO

    Em 1860, surgiu a primeira forma sinttica do carbono produzida a partir do petrleo, denominada Coque Verde de Petrleo (CVP).

    O CVP foi produzido de forma pioneira em uma refinaria da Pennsylvania no incio do sculo 19, com objetivo de obter querosene iluminante, empregando uma fornalha aquecida a lenha e a carvo.

    Esta tecnologia foi empregada at 1880, e em alguns casos o processo era interrompido antes da formao do coque, para obteno de leos lubrificantes pesados.

    Em 1920, foi patenteado um sistema de destilao que consistia em um tubo passando por uma fornalha, seguido de uma coluna de fracionamento para obteno de correntes leves.

  • 4

    INTRODUO (cont.)

    A PETROBRAS iniciou a produo de CVP no BRASIL em 1972.

    1 Unidade - 1972 - RPBC (TEC. LUMMUS)2 Unidade - 1986 - RPBC (TEC. PETROBRAS - TRANSF. KELLOG) 3 Unidade - 1992 - REGAP (TEC. PETROBRAS)4 Unidade - 1999 - REPLAN (TEC. PETROBRAS)5 Unidade 2006 REFAP ( TEC. PETROBRAS)

    O aumento da produo de petrleos nacionais com elevados teores de fraes pesadas e com baixos teores de enxofre favoreceu o investimento em unidades de converso como a unidade de coqueamento retardado (UCR).

    O processo UCR converte 70 a 80% v/v do resduo em derivados leves como GLP, naftas , leo diesel ( especialmente) e gasleos, de maior valor agregado.

  • 5

    ESQUEMA DE PRODUO

    Forno - especialmente projetado para evitar que o coqueamentoocorra no interior dos tubos - injeo de vapor torna o regime turbulento, reduz presso parcial dos HC para que no forme coque nos tubos e o retarde para se formar no tambor.

    Tambores- so vasos de ao constitudos de ligas especiais, de 6 a8 m de largura e 20 a 30 m de altura.

    As unidades operam de modo contnuo, e os tambores operam ciclicamente pelo perodo de 10 a 24h.

    Enquanto um tambor est sendo cheio o outro est em fase de descoqueiamento ( para ser esvaziado) .

  • 6

    ESQUEMA DE PRODUO (cont.)

    Fluxograma simplificado da UCR

  • 7

    TIPOS

    Classificao em funo da natureza das cargas de origem:

    shot coke - cargas ricas em asfaltenos (> 13% m/m), formadas por resduos de vcuo ou resduos asflticos que apresentam altos teores de enxofre e metais - a olho nu, o material apresenta forma esfrica de vrias dimenses;

    coque esponja formados por resduos de vcuo que possuem asfaltenos, resinas e mdios teores de enxofre e metais - a olho nu, o material apresenta pequenos poros e paredes espessas;

  • 8

    TIPOS (cont.)

    coque esponja aluminium grade - formado a partir do resduo de vcuo, apresenta menores teores de impurezas do tipo asfaltenos, enxofre, resinas e heterotomos - camadas mais alinhadas e poros em forma de elipse;

    coque agulha - cargas so formadas por leos decantados, ricos em hidrocarbonetos aromticos e que contm baixa presena de asfaltenos, resinas e metais - classificado como material anisotrpico.

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    TIPOS (cont.)

    Classificao em funo do teor de enxofre:

    CVP % enxofre, em massaBaixo Teor de Enxofre (BTE) < 2Mdio Teor de Enxofre (MTE) 2 4Alto Teor de Enxofre (ATE) > 4

  • 10

    QUALIDADE

    78%

    22%

    Qualidade do CVP no Mercado Internacional

    BTE + MTE

    ATE

  • 11

    QUALIDADE (cont.)

    Qualidade do CVP PETROBRAS

    A PETROBRAS produz CVP esponja, sendo boa parte classificado como aluminium grade.

    O CVP PETROBRAS do tipo BTE, com teor de enxofre inferior a 1%, fato que torna o produto topo de linha para a indstria de alumnio e potencial substituto do carvo em aplicaes siderrgicas.

  • 12

    Produo a partir de petrleo nacional, oriundo da Bacia de Campos:

    Baixo teor de enxofre (< 1%)

    Qualidade constante

    QUALIDADE (cont.)

  • 13

    QUALIDADE (cont.)

    Outras caractersticas do CVP PETROBRAS, importantes para o seu uso como substituto do carvo:

    Baixos teores de cinzas

    Alto teor de carbono fixo

    Elevado poder calorfico

  • 14

    QUALIDADE (cont.)

    D 58658500Poder Calorfico, kcal/kg

    D 409/5003100HGI (Hardgrove Grindability Index)

    D 317288Carbono Fixo, % m/m

    D 4239 0,8Enxofre, % m/m

    D 3174/4422 0.2Cinzas, % m/m

    D 3175/442111Matria Voltil, % m/m

    D 3173/493110Umidade, % m/m

    Mtodo ASTM Valores TpicosCaractersticas

  • 15

    2,32,8

    3,33,8

    6,3

    7,0

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    2007 2008 2009 2010 2012 2014

    PRODUO NO BRASIL (cont.)

    Novas UCRs aumentaro a produo de CVP no Brasil:

    2,3 milhes t, em 2007 7,0 milhes t, em 2014.

    Milhes t

  • 16

    Am. Norte Am. LatinaUnio Europia sia e Oceania frica e Outros Europa

    1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

    Mil tMil tMil t

    61.883 66.17970.483 69.422

    73.141

    83.551

    77%

    10%6%

    3%

    62%

    10%4%

    11%

    84.390 85.213 86.12789.041

    14%

    4%

    PRODUO MUNDIAL

    Fonte: Kaiser Associates

  • 17

    APLICAES

    Produo Mundial de CVP90 Milhes t

    Alto Enxofre 70 Milhes t

    Baixo e Mdio Enxofre20 Milhes t

    Uso EnergticoUso Industrial

    Alumnio16 Milhes t

    Siderurgia e Outros4 Milhes t

    0.7 1,6

  • 18

    Aplicaes do CVP Mercados Qualidade Requirida Matriaprima p/ calcinao

    Alumnio TiO2

    Coque de Petrleo Volteis Baixos (Mx. 12% m/m) Metais Baixos Enxofre Baixo (

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    APLICAES (cont.)

    Calcinao

    Processo trmico, que permite reduzir drasticamente o teor de material voltil presente no coque verde de petrleo .

    Podem ser beneficiados por este processo o coque verde tipo esponja aluminium grade e o tipo agulha.

    O coque calcinado de petrleo empregado em misturas com pichena produo de anodos para:

    Indstria de Alumnio Indstria de Eletrodos de Grafites Indstria de TiO2

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    APLICAES (cont.)

    Usos j testados do CVP na Indstria Siderrgica:

    Nas coquerias, como fornecedor de carbono e redutor de cinzas, em substituio ao carvo mineral, para produo de coque metalrgico.

    Nos altos fornos, em PCI (pulverized coal injection).

    Nos pequenos e mdios fornos, em substituio a carvovegetal, para produo de gusa e fundio.

    Nos processos de pelotizao, sinterizao e de ferro-ligas.

    Aplicaes na siderurgia so exclusivas dos CVPs sul-americanos.

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    CONSIDERAES FINAIS

    O aumento significativo da produo do Coque de Petrleo Nacional, com baixos teores de enxofre, cinzas, carbono fixo e elevados valores de poder calorfico o credenciam a ser:

    uma matria-prima de qualidade para uso na produo de coque calcinado destinado principalmente indstria de alumnio no Brasil e no exterior;

    uma alternativa importante para diversos segmentos industriais brasileiros como substituto dos carves vegetal e mineral importado.

    A PETROBRAS deseja participar e viabilizar pesquisas que assegurem o uso crescente do Coque de Petrleo por importantes setores da economia brasileira.

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    Obrigado por sua atenoObrigado por sua ateno