Refinodepetroleo Ead

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    10-Oct-2015

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<ul><li><p> Projeto Atualizao Tcnica Curso Refino de Petrleo: Conceitos e Processos 2009 SENAI-RJ Todos os direitos reservados SENAI_RJ Av. Graa Aranha 1 - Centro - Rio de Janeiro www.firjan.org.br Texto disponibilizado no site: www.firjan.org.br Reproduo autorizada desde que citado a fonte e autor </p></li><li><p> um1. INTRODUO ........................................................................................................................................ 4 </p><p>rio </p><p>2 - REFINO DE PETRLEO....................................................................................................................... 7 </p><p> S3 - PROCESSOS DE SEPARAO........................................................................................................... 8 4 - PROCESSOS DE CONVERSO ........................................................................................................ 12 5 - PROCESSOS DE TRATAMENTOS .................................................................................................... 20 6 - ESQUEMA DE REFINO....................................................................................................................... 25 </p></li><li><p> 1 - INTRODUO O petrleo importante fonte de insumos para as indstrias qumicas e de transformao, com diversos usos, indo desde insumos energticos at solventes especiais, passando pela matria-prima principal para a produo de plsticos. Da sua extrao do subsolo at os consumidores finais, h uma complexa cadeia envolvendo etapas que podem ser divididas em duas grandes classificaes: as atividades upstream (como a explorao e a produo - E&amp;P, alm do transporte) e as atividades downstream (como o refino, a distribuio e a comercializao), conforme ilustrada na figura 1. </p><p>Campos deleo e GN</p><p>Sistemas deProduo</p><p>UPGN Refinaria</p><p>GN mido</p><p>leo</p><p>Estao deEntrega</p><p>ConsumidorFinal</p><p>GN seco</p><p>BasesDistribuio</p><p>leoGs Natural</p><p>importaoDerivados</p><p>ConsumidorFinal</p><p>UPSTREAM</p><p>DOWNSTREAM</p><p>LGN</p><p>Distribuioe </p><p>Comercializao</p><p>Transporte Explotao</p><p>Explorao</p><p>Refino</p><p> Figura 1 Segmentos da indstria do petrleo. Fonte: elaborao prpria </p><p> 1.1 DE F I N I O O petrleo uma mistura de hidrocarbonetos que se apresenta na forma gasosa (gs natural), lquida (leo cru) ou slida (xisto). As suas caractersticas variam de acordo com as condies geolgicas de sua formao, sendo que a presena do carbono na sua composio representa entre 83 e 86 % da sua massa e o hidrognio entre 11 e 13 %. O leo cru a forma em que o petrleo se apresenta com a maior valorizao e que direciona todo o setor, geralmente chamado de petrleo propriamente dito. Alm desta mistura de hidrocarbonetos, diversas molculas orgnicas com hetrotomos (enxofre, nitrognio, oxignio, entre outras) e organometlicas fazem parte da composio global do leo cru, embora em menores propores, e so denominadas de contaminantes. </p><p>4 | P g i n a </p></li><li><p>Trs caractersticas principais so usadas para a classificao do petrleo: Base - classificao dos leos em funo dos tipos de hidrocarbonetos predominantes. Nos leos de base </p><p>parafnica, predominam os hidrocarbonetos saturados de frmula CnH2n+2 como etano, propano e butano (o resduo deste leo uma substncia cercea). Os leos de base naftnica tm hidrocarbonetos cclicos saturados e apresentam um resduo asfltico. Nos leos com base aromtica, h hidrocarbonetos cclicos no saturados, como o benzeno e o tolueno e so propcios para a produo de derivados utilizados na petroqumica. </p><p> Densidade - classificao dos leos pela sua densidade, para a qual se utiliza o API (American Petroleum </p><p>Institute). Os petrleos so classificados como leves (acima de 30 API, cerca de 0,72 g/cm3), mdios (entre 21 e 30 API) ou pesados (abaixo de 21 API, cerca de 0,92 g/cm3). Em alguns casos considera-se como petrleos ultrapesados aqueles com API abaixo de 10. Os leos leves so os mais valorizados porque permitem a maior produo de derivados leves, como a gasolina e o gs liquefeito de petrleo (GLP), sem a necessidade de grandes investimentos nas refinarias. </p><p>5,131141,5 API = onde a densidade relativa medida </p><p> Teor de enxofre - os leos so classificados como "doces" (sweet), quando apresentam baixo contedo de enxofre (menos do que 0,5 % de sua massa), ou "azedos/cidos" (sour), quando apresentam teor mais elevado. Os leos com menor teor de enxofre so os preferidos, pois esse um elemento bastante danoso ao meio ambiente, alm de contribuir para o desgaste de equipamentos nas refinarias. </p><p> A Tabela 1 mostra a classificao de alguns dos principais tipos de petrleo pela sua densidade (API). H variaes nos leos extrados de uma mesma bacia. Na Bacia de Campos, por exemplo, predominam os leos pesados, mas variando de 19 API (campo de Marlim) a 29 API (campo de Corvina). Tabela 1 - Classificao de Alguns Tipos de Petrleo (API ) </p><p>Tipo de Petrleo Pas de Origem APIMistura Siburina Arglia 44West Texas Intermediate (WTI)* Estados Unidos 40Brent* Reino Unido 38Benny Lager Nigria 37Arabian Light* Arbia Saudita 34Minas Indonsia 34Isthma Mxico 34Fateh Dubai 32Corvina Brasil (Bacia de Campos) 29Tia Juana Leve Venezuela 26Cabinas / Marlim Brasil (Bacia de Campos) 19 </p><p>*Petrleos de referncia. Fonte: ANP </p><p>5 | P g i n a </p></li><li><p>1.2 DE R I V A D O S </p><p> Constam de algumas dezenas os derivados obtidos a partir do petrleo, assim como a diversidade de </p><p>aplicaes (Tabela 2). Seus usos so energticos (como combustvel para transporte, indstria e residncias) e no energticos (como asfalto, lubrificantes, plsticos e solventes). A maior parte do volume de derivados de petrleo se destina ao uso energtico. O petrleo processado nas refinarias brasileiras transformado, principalmente, em leo Diesel (34 %), gasolina (23 %) e leo combustvel (19 %). Esse perfil do refino resultado das caractersticas dos diferentes tipos de petrleo utilizados, das caractersticas do parque de refino e do consumo de derivados. Tabela 2- Principais Derivados de Petrleo e seus Usos </p><p>Derivado Principal UsoCombustvel</p><p>Gasolina Combustvel automotivoleo Diesel Combustvel automotivoleo Combustvel Industrial, naval, gerao de eletricidadeGs Liquefeito de Petrleo (GLP) CocoQuerosene de Aviao Combustvel aeronuticoQuerosene Iluminante Iluminao</p><p>Insumo PetroqumicoParafina Velas, indstria alimentciaNafta Matria-prima da petroqumicaPropeno Matria-prima do polipropileno (plsticos) e acrilatos (tintas)</p><p>Outrosleos Lubrificantes Lubrificao de mquinas e motoresAsfalto Pavimentao Fonte: elaborao prpria </p><p>6 | P g i n a </p></li><li><p>2 - REFINO DE PETRLEO Para que os derivados possam ser obtidos, necessrio o processamento do petrleo. A este processamento (em suas inmeras etapas), chamamos: Refino. Os processos de refino so, conforme apresentado na figura 2, esquematizados e classificados conforme as caractersticas comuns, sendo chamados de processos de separao, de converso e de tratamentos. </p><p>F igu ra 2 - Re f ino de Pe t r leo . Fonte: elaborao prpria </p><p>leo Cru Processos deSeparaoProcessos deConverso</p><p>Processos deTratamento Derivados</p><p> Os processos de separao so conduzidos, como o prprio nome diz, na separao de famlias de hidrocarbonetos, tambm chamadas de fraes, com propriedades fsicas comuns ou bastantes semelhantes. Nestes processos no ocorre nenhuma modificao de carcter qumico, ou seja, no existe uma reao qumica. J nos processos de converso as fraes de hidrocarbonetos so modificadas por meio de reaes qumicas especficas, na sua maioria irreversveis, gerando novas famlias de hidrocarbonetos. Por ltimo temos os processos de tratamentos, onde os contaminantes presentes no leo cru, e por conseguinte nas fraes derivadas deste, so eliminados (ou reduzidos) atravs de converses qumicas. Com isso, pode-se dizer que o objetivo do refino separar, converter e tratar as fraes oriundas do petrleo. Denomina-se de Refinaria a indstria qumica que produz os derivados oriundos do petrleo. A mesma projetada e construda de acordo com dois parmetros: </p><p>a) O tipo de petrleo a ser processado; b) as necessidades de um detreminado mercado consumidor; </p><p>Para tentar compatibilizar um tipo de petrleo com a necessidade de produzir certos derivados, na quantidade e qualidade desejadas, cada refinaria construda com um conjunto (ou arranjo) prprio de unidades, o que chamamos de Esquema de Refino. Um esquema de refino define e limita o tipo e a qualidade dos produtos da refinaria. Por isso, alguns derivados podem ser produzidos em todas ou apenas em algumas refinarias. Durante a vida de uma refinaria, pode mudar o tipo de petrleo que ela recebe, como tambm podem mudar as especificaes (qualidade) ou a demanda (quantidade) dos derivados por ela produzidos. Por isso pode-se dizer que toda refinaria tem um certo grau de flexibilidade, ou seja, uma capacidade de reprogramao dinmica na operao do seu esquema de refino, que permite reajustar o funcionamento das unidades para se adequar as mudanas no tipo de leo e nas necessidades do mercado e ambientais, alm da insero de novas unidades ao esquema de refino. Alm destes processos, as refinarias so dotadas dos chamados Processos Auxiliares, que so aqueles que se destinam a fornecer insumos operao dos outros anteriormente citados, ou a tratar rejeitos desses mesmos processos. Incluem-se, neste grupo, a Gerao de Hidrognio (para as unidades de hidroprocessamento), a </p><p>7 | P g i n a </p></li><li><p>recuperao de Enxofre (produo desse elemento a partir da queima do gs cido rico em H2S) e as utilidades (vapor, gua, energia eltrica, ar comprimido, distribuio de gs e leo combustvel, tratamento de efluentes e tocha), que, embora no sejam de fato unidades de processo, so imprescindveis a eles. </p><p>3 - PROCESSOS DE SEPARAO So sempre de natureza fsica e tm por objetivo desdobrar o petrleo em suas fraes bsicas, ou processar uma frao previamente produzida, no sentido de retirar dela um grupo especfico de compostos. Os agentes responsveis por estas operaes so fsicos, por ao de energia (na forma de modificaes de temperatura e/ou presso) ou de massa (na forma de relaes de solubilidade a solventes) sobre o petrleo ou suas fraes. 3.1 DE S T I L A O Fundamental em qualquer refinaria de petrleo, a destilao o primeiro processo do refino e o nico que tem como entrada o petrleo. Dependendo do tipo do petrleo, a Unidade de Destilao gerar produtos finais e intermedirios. Estes serviro como cargas dos processos seguintes, ou sero misturados com produtos de outros processos. Assim, todos os processos na refinaria dependem, direta ou indiretamente, de alguma sada da destilao. Por isso, essa unidade sempre est presente numa refinaria de petrleo. Destilar fornecer calor a uma mistura fluida, para gerar vapores e lquidos de composies diferentes entre si e da mistura original. A Unidade de Destilao aquece o petrleo para separ-lo em um certo nmero de fraes, atravs de um processo fsico, sem envolver reaes qumicas. Uma Frao (ou Corte) do petrleo ainda uma mistura de hidrocarbonetos e contaminantes, com a predominncia de um grupo de substncias cujas molculas so parecidas entre si. Podemos concluir, que a destilao do petrleo no pretende obter produtos puros e diferentes entre si. Os produtos da unidade de destilao so fraes, misturas ainda complexas de hidrocarbonetos e contaminantes, diferenciadas por suas faixas de ebulio. A unidade de destilao de uma refinaria composta de dessalgadora, torre de destilao operando a presso atmosfrica e torre operando a presses reduzidas (tambm chamada de destilao vcuo). </p><p>A) Dessalgadora </p><p>O objetivo da dessalgadora separar emulses do tipo gua em leo e podendo ser: </p><p> Processo qumico: consta de uma tubulao comprida e de grande dimetro coalescedor que proporciona o tempo e a turbulncia necessrios ao coalescimento das gotas de gua de um vaso para a decantao das gotas da gua coalescidas; </p><p> Processo eltrico: largamente utilizado nas refinarias modernas, tambm chamado de precipitao eletrosttica, </p><p>podendo ser auxiliado por processo qumico. Este ltimo consiste na aplicao de um campo eltrico emulso, passando-a entre eletrodos com elevada diferena de voltagem, alternando esse campo eltrico. As gotas polarizam-se e tendem a se alinhar segundo as linhas de fora do campo eltrico e, desta forma, aproximam-se devido atrao entre as cargas de sinais contrrios, fazendo com que as gotas adjacentes se toquem e coalesam. As mudanas constantes do campo eltrico fazem com que as gotas 8 | P g i n a </p></li><li><p>se movimentem com grande rapidez e mudando de sentido, aumentando as chances de choque e, portanto, de coalescimento. </p><p> F igu ra 3 - Dessa lgadora </p><p> B) Torre de Destilao Atmosfrica </p><p> uma operao de separao de componentes por intermdio de vaporizaes e condensaes sucessivas atravs das quais, devido s diferentes volatilidades das substncias, torna-se possvel a obteno de dois tipos de produtos em cada prato; um com teor elevado dos componentes mais volteis e outro dos menos volteis. O ponto de introduo da carga (conhecido como zona de flash) divide a coluna em duas sees: a seo superior da torre, conhecida por seo de absoro e a seo inferior, conhecida por seo de esgotamento e serve para remover os componentes leves do lquido que desce da zona de flash. O vapor efluente da coluna, que sai pelo topo, passa pelo condensador de topo, que o condensa total ou parcialmente. O condensado produzido mais o vapor no condensado (no caso de condensao parcial) vai a um tambor (ou vaso) chamado de tambor de topo ou de refluxo. O lquido frio que retorna torre chamado de refluxo. A sua vazo controlada, tendo como conseqncia uma temperatura menos elevada ou mais elevada no topo da torre, dependendo da vazo de refluxo. A outra parte lquida constitui o produto de topo, tambm chamado de destilado. O lquido efluente da coluna, que sai pelo fundo, encaminhado a um trocador de calor, conhecido como refervedor, onde ocorrer a vaporizao de parte desse lquido, utilizando como fonte de calor um produto quente qualquer ou mesmo vapor dgua. Os vapores formados sero a fonte de calor para a coluna, permitindo a revaporizao dos componentes mais leves do lquido, que descem para a seo inferior com a conseqente condensao dos componentes mais pesados desse vapor. A parte no vaporizada do lquido efluente da coluna constituir o produto de fundo, tambm chamado de resduo. Por esse processo de condensaes e vaporizaes parciais e sucessivas, possvel obter produtos de alta pureza, que so coletadas em sadas laterais especficas da torre. </p><p>9 | P g i n a </p></li><li><p>leo Cru</p><p>Fornalha</p><p>Gs Combustvel</p><p>Nafta Leve e GLP</p><p>Nafta Pesada</p><p>Querosene</p><p>Gasleo Atmosfrico</p><p>Resduo Atmosfrico (RAT) </p><p>F igu ra 4 - To r re de Des t i l ao A tmos f r i ca . </p><p>C) Torre de Destilao Vcuo O resduo atmosfrico (RAT) proveniente do fundo da torre atmosfrica enviado para o forno, onde aquecido at a temperatura necessria para que se tenha, presso de operao da torre, a vaporizao de todo o gasleo contido na carga. Esta presso reduzida deve ser mantida a mais baixa possvel, de modo a permitir a retirada dos gasleos de carga de RAT sem gerar um craqueamento excessivo dos componentes do resduo. O sistema de gerao de vcuo normalmente constitudo de...</p></li></ul>