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São Paulo, 02 -04 de dezembro de 2009
Universidade Federal de São PauloUniversidade Federal de São PauloUniversidade Federal de São PauloUniversidade Federal de São PauloPrograma de PósPrograma de PósPrograma de PósPrograma de Pós----Graduação em Ciência eGraduação em Ciência eGraduação em Ciência eGraduação em Ciência e
Tecnologia da SustentabilidadeTecnologia da SustentabilidadeTecnologia da SustentabilidadeTecnologia da Sustentabilidadeww.unifesp.br/diadema
1
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1. Catalisadores Industriais1. Organização2. Materiais Porosos3. Difusão4. Zeólitas5. Porosidade e Transferência de
Massa
2. Petróleo
4. Craqueamento Catalítico1. Catalisadores2. Processo3. Produtos
2
1. Panorama Mundial2. Refino no Brasil3. Petróleo
1. Visão Geral2. Composição
3. Impurezas4. Refinarias
1. Derivados do Petróleo2. Processos da Refinação
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Amorfo ounão cristalino
Ordenamento aCurta distância
http://www.soils.umn.edu/academics/classes/soil5311/Lectures/notes/allophane.html
Ex.: sílica amorfa, vidros, negro de fumo
Ex.: Al, Fe, óxidos e hidróxidos de Mn,sulfetos minerais.
Organização dos sólidosOrganização dos sólidosOrganização dos sólidosOrganização dos sólidosOrganização dos sólidosOrganização dos sólidosOrganização dos sólidosOrganização dos sólidos
4
Microcristalino
Paracristalino
Cristalino
Organizaçãodo Sólido
Ex.: crisotilo, halloysita e esmectita,materiais mesoporosos ordenados.
Ex.: zeólitas, quartzo, feldspatos,perovskitas, alguns polímeros.
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Segundo a definição da IUPAC, os materiaisporosos podem ser classificados como:
Sólidos Microporosos: DP ≤ 2 nmSólidos Mesoporosos: 2 nm < DP ≤ 50 nmSólidos Macroporosos: DP > 50 nm
a
c
b
d
Materiais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de PorosMateriais Porosos e Diâmetros de Poros
5
onde DP é o diâmetro de poro.
Exemplos:• zeólitas, carbonos e vidros porosos, óxidosdiversos, etc (a, b);
• família M41S e correlatos (c, d);• compósitos zeólita/peneiras mesoporosas eos zeogrids (e, f);
e f
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Difusão molecular Difusão Knudsen
Difusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais PorososDifusão de Moléculas em Materiais Porosos
6 / 86
[1] http://alexandria.tue.nl/extra2/200213468.pdf[2] M. F. M. Post, Diffusion in zeolite molecular sieves , in: Introduction
to zeolite science and practice , H. van Bekkum, E. M. Flanigen, and J.C. Jansen, eds., vol. 58 of Studies in Surface Science and Catalysis ,pp. 391–443, Elsevier, Amsterdam (1991).
Difusão ConfiguracionalEfeito do tamanho do poro sobre a difusividade e energia de ativaçãode difusão [2].
Configuracional
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Reagentes
Meio ReacionalHomogêneo
Camada limite
Poros
DiDc
Microgrão deCatalisador
DC = difusão na camada limite de reagentes e produtosDi = difusão interna nos macroporos
DK = difusão Knudsen (mesoporos)Dcf = difusão configuracional (microporos)
Difusão e Reação QuímicaDifusão e Reação QuímicaDifusão e Reação QuímicaDifusão e Reação QuímicaDifusão e Reação QuímicaDifusão e Reação QuímicaDifusão e Reação QuímicaDifusão e Reação Química
7
DiDcProdutos
Adaptado de: Le Page, J.-F. et alii, “Catalyse deContact”, França, Ed. Technip, 1978, 622 p.
Sítio Ativo
A + B
C + DCinética da
reação sobrea superfície
DK
Dcf
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Ciclo-hexano
Benzeno (5,4 Å)
Difusão emDifusão emDifusão emDifusão emDifusão emDifusão emDifusão emDifusão em ZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitas
8
http://www2.dekker.com/sdek/abstract~content=a713557614~db=enc
http://www.ccp5.ac.uk/infoweb/wsmith3/html/BenzeneZSM5/sld005.htm
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FAUFAUFAUFAUFAUFAUFAUFAU –––––––– ((((((((ZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitasZeólitas X e Y)X e Y)X e Y)X e Y)X e Y)X e Y)X e Y)X e Y)
Supercavidade α(26 faces)
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Densidade de Rede: 18,4 T/1000Å3
Sistema de Canais: 3 - dimensionalSBU: 5-1Si/Al (típicas): 11 - ∞
Características:[010]
[100]
MFIMFIMFIMFIMFIMFIMFIMFI –––––––– ((((((((ZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólita ZSMZSMZSMZSMZSMZSMZSMZSM--------5)5)5)5)5)5)5)5)
[2] C.S. Cundy, P. A. Cox, Microp.Mesop.Mat., 82 (2005) 1–78[1] Argauer, R.J.; Landolt, L. – U.S. Patent 3.702.886, 1972.
Sistemas de canais
da MFI
[010]
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MFIMFIMFIMFIMFIMFIMFIMFI –––––––– ((((((((ZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólitaZeólita ZSMZSMZSMZSMZSMZSMZSMZSM--------5)5)5)5)5)5)5)5)
5,3 x 5,6 Å
5,1 x 5,5 Å
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Grupamentos de Ru foram introduzidos nos
Difusão em MateriaisDifusão em MateriaisDifusão em MateriaisDifusão em MateriaisDifusão em MateriaisDifusão em MateriaisDifusão em MateriaisDifusão em Materiais MesoporososMesoporososMesoporososMesoporososMesoporososMesoporososMesoporososMesoporosos
12
Metano e etano dentro de um doscanais do arranjo hexagonal de porosda peneira molecular mesoporosa
MCM-41 (3 nm de diâmetro).Vermelho = oxigênioAzul = silícioMarrom = carbonoAzul Claro = hidrogênio
http://www.chm.bris.ac.uk/motm/mcm41/mcm41c.htm
mesoporos da MCM-41em um arranjoparcialmente ordenado.
W. Zhou, J. M. Thomas, D. S. Shephard, B. F. G. Johnson, D. Ozkaya, T.Maschmeyer, R. G. Bell, Q. Ge, Science , 280, 705-8 (1998)
Simulação da adsorção de
etano (em verde) sobre osporos de um materialmesoporoso.
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Peneiras Microporosas Peneiras Mesoporosas
Estruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de MassaEstruturação de Poros e Transferência de Massa
13
a espec c a e ca a ca
Alta resistência à transferência demassa
Baixa especificidade catalítica
Baixa resistência à transferência de massa
Materiais Porosos
Hierarquicamente Estruturados
Alta especificidade catalítica
Baixa resistência à transferência de massa
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O refino de petróleo no MundoCapacidade de refino, segundo regiões geográficas em 31/12/2007
(milhões de barris/dia)
Fontes: BP Statistical Review of World Energy 2008; ANP/SDP (Tabela 1.4)
15
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Participação de países selecionados na capacidade total efetiva derefino - 2007
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Estados Unidos
China
Rússia
Japão
Índia
Coréia do Sul
Alemanha
20%
8,50%
6,40%
5,20%
3,40%
3%
2,70%
¹Itália
Arábia Saudita
França
Brasil
Canadá
IrãReino Unido
México
Espanha
Venezuela
Outros
2,60%
2,40%
2,20%
2,20%
2,20%
2,10%
2,10%
1,70%
1,60%
1,50%
30,20%Fontes: BP Statistical Review of World Energy 2008; para o Brasil, ANP/SRP (Tabela 1.4).¹Capacidade de destilação atmosférica em barris por calendário-dia.
87.920 mil barris/dia
16
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LUBNOR – 6.300 BPD
RLAM – 312.800 BPD
REPLAN - 352.200 BPD
REMAN - 47.000 BPD
Refinarias brasileiras
REGAP – 151.000 BPD
REDUC – 239.000 BPD
MANGUINHOS – 17.000 BPD
REPAR – 201.000 BPDRPBC – 170.000 BPD
IPIRANGA – 14.000 BPD REFAP – 189.000 BPD
REVAP – 251.600 BPD
– .
17
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REFINARIAREFINARIA SIGLASIGLA UFUF PARTIDAPARTIDA CAPACIDADECAPACIDADE (BPD)(BPD)
REFINARIA DO PLANALTO PAULISTA
REFINARIA LANDULPHO ALVES
REFINARIA DUQUE DE CAXIAS
REFINARIA HENRIQUE LAGE
REFINARIA GETÚLIO VARGAS
REFINARIA PRESIDENTE BERNARDES
REPLAN
RLAM
REDUC
REVAP
REPAR
RPBC
SP
BA
RJ
SP
PR
SP
1971
1950
1961
1980
1977
1955
352.200
312.800
239.000
251.600
201.000
170.000
Refinarias brasileiras
REFINARIA GABRIEL PASSOS
REFINARIA ALBERTO PASQUALINI
REFINARIA DE CAPUAVA
REFINARIA DE MANAUS
REFINARIA DE MANGUINHOSREFINARIA IPIRANGA
FÁBRICA DE LUBRIF. DO NORDESTE
REGAP
REFAP
RECAP
REMAN
REPSOLIPIRANGA
LUBNOR
MG
RS
SP
AM
RJRS
CE
1968
1969
1955
1953
19541938
1966
151.000
189.000
53.500
47.000
17.00014.000
6.300
CAPACIDADE TOTAL 2.004.400
18
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REFINARIAREFINARIA SIGLASIGLA UFUF PARTIDAPARTIDA CAPACIDADECAPACIDADE (BPD)(BPD)
ABREU E LIMA
CIA PETROQUÍMICA RJ
PREMIUM
COPERJ
PE
RJ
?
2011
2012
2014
200.000
150.000
600.000
Refinarias futuras
CAPACIDADE TOTAL 950.000
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Volume de petróleo refinado e capacidade de refino,
segundo refinarias - 2007
Fontes: ANP/SRP; Ipiranga, Manguinhos e Petrobras/Abast (Tabelas 2.21 e 2.24).
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50.000.000
60.000.000
70.000.00080.000.000
Volume de petróleo refinado por origem
(nacional e importada) 2000-2009
m3
-
10.000.000
20.000.000
30.000.000
40.000.000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009Importado
NacionalFontes: ANP/SRP; Ipiranga, Manguinhos e Petrobras/Abast
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Petróleo - (do latim petroleum, petrus = pedra e oleum = óleo no sentido de óleo bruto, é uma substância oleosa, inflamável,geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o
O petróleo
preto, passando por verde e marrom (castanho).
Combinação complexa de hidrocarbonetos, composta na sua maioriade hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos , podendo contertambém quantidades pequenas de nitrogênio, oxigênio, compostos de
enxofre e íons metálicos , principalmente níquel e vanádio. Esta categoriainclui petróleos leves, médios e pesados, assim como os óleos extraídosde areias impregnadas de alcatrão.
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• Lei nº 9.478 de 6 de agosto de 1997
– Petróleo:Todo e qualquer hidrocarboneto líquido em
O petróleo
condensado. – Refino:
Conjunto de processos destinados atransformar o petróleo em derivados depetróleo.
24
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• Inicialmente, alguns conceitos importantes:• 1º - Não existe apenas um tipo de
petróleo;• 2º - O direcionamento do tratamento do
petróleo depende:
O petróleo
• Das características do petróleo• Das necessidades do mercado
• A operação de uma refinaria é definida de
acordo com estas características.
25
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Cadeia produtiva do petróleo
26
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PETRÓLEO
HIDROCARBONETOS CONTAMINANTES
O petróleo
CARACTERÍSTICAS
NECESSÁRIAS
EFEITOS
INDESEJÁVEIS
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O petróleo – Tipos e Composição
O petróleo, no estado em que é extraído do solo, tempouquíssimas aplicações. É uma mistura complexa de
moléculas, compostas principalmente de carbono ehidrogênio – hidrocarbonetos – , além de algumas impurezas.
Tipos de petróleo:
americano (EUA e BRASIL) parafínicosparafínicosparafínicosparafínicos rico em hidrocarbonetos dasérie dos alcanos.
cáucaso (RUSSO)cicloparafínicoscicloparafínicoscicloparafínicoscicloparafínicosouououou naftênicosnaftênicosnaftênicosnaftênicos
rico em hidrocarbonetos dasérie dos ciclo-alcanos.
indonésia (BORNÉU) aromáticosaromáticosaromáticosaromáticos rico em hidrocarbonetos dasérie dos aromáticos.
28
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Aromáticos
HIDROCARBONETOSHIDROCARBONETOSHIDROCARBONETOSHIDROCARBONETOS
O petróleo - Composição
29
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Parafínicos
O petróleo - Composição
Naftênicos
30
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IMPUREZASIMPUREZASIMPUREZASIMPUREZAS
• Enxofre – compostos sulfurados
• Oxigênio – compostos oxigenados
• Nitrogênio – compostos nitrogenados
• Metais
• Impurezas inorgânicas
31
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A destilação é um
processo físico deseparação, baseadona diferen a de
Destilação
temperaturas deebulição entre os
compostos
existentes em umamistura líquida.
Fonte: Elie Abadie 33
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Equilíbrio líquido-vapor
P = Cte
p e r a t u
r a
Vapor
T e
Composição
Líquido
Xv Xl
34
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B
A
TEB (ºC)
570
Curva de destilação
C
%vaporiz.10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
35
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Fração TEB (ºC) Composição
(aprox.)
Gás residual (GC) < 40 C1 – C2GLP C3 – C4
Gasolina 40 – 175 C – C
Faixas típicas de corte
Querosene 175 – 235 C11 – C12
Gasóleo Leve 235 – 305 C13 – C17
Gasóleo Pesado 305 – 400 C18 – C25
Lubrificantes 400 – 510 C26 – C38
Resíduos > 510 C38+
Fonte: Alexandre S. Szklo, 2005 36
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oAPI Petróleo< 15 Asfáltico
15-19 Extra-Pesado19-27 Pesado
ºAPI = 141 5ºAPI = 141 5 -- 131 5131 5
Classificação do Petróleo por oAPI
O Grau APIGrau APIGrau APIGrau API é uma escalahidrométrica idealizada pelo
American Petroleum Institute – API, juntamente com a National Bureau
of Standards e utilizada para medira densidade relativa de líquidosdensidade relativa de líquidosdensidade relativa de líquidosdensidade relativa de líquidos.
- o
33-40 Leve
40-45 Extra-Leve
> 45 Condensado
dd 6060 ooFF
Maior Valor Agregado (US$/barril)
37
em que a densidade d da amostra é medidarelativamente à densidade da água.
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O ponto de ebulição ou temperatura de ebulição é atemperatura em que uma substância passa do estado líquido
ao estado gasoso. O ponto de ebulição varia com a altitude e a pressão. Quanto
mais baixa for a pressão menor será o ponto de ebulição e-
38
Destilação PEV Curva PEV
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DestilaçãoDestilaçãoDestilaçãoDestilação PEVPEVPEVPEVO ponto de ebulição verdadeiro de umlíquido é a temperatura na qual a fasevapor e líquida estão em equilíbrio sobuma determinada pressão. O princípioda destilação PEV, empregando-se
aparelhagem e condições operacionaisadequadas, permitem obter na fasevapor, no topo da coluna, praticamente,apenas os constituintes da mistura que
39
menor do que a temperatura nesteponto da coluna. Ou seja, osconstituintes são separados de acordocom seus pontos de ebuliçãoverdadeiros, por vaporização.
O procedimento PEV é normalizadopelas normas ASTM D-2892 e D-5236,não havendo rigidez quanto aos tiposde aparelhagem empregada.
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CurvaCurvaCurvaCurva PEVPEVPEVPEV
40
C t í ti d l t ól
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TIPOS E QUALIDADE DE PETRÓLEOS RENDIMENTO DE PETRÓLEOS
PETRÓLEO API %S ACIDEZ GLP NAFTA DIESEL GASÓLEO RV(Resíduo de
Vácuo)
ALAGOANO 36 0,2 0,08 1,0 16 43 37 14
BAIANO 36 0,1 0,06 0,5 14 36 31 19
CABIÚNAS 30 0,6 1,00 1,6 12 37 24 25
CURIMÃ/XARÉU 33 0,3 0,30 0,5 20 41 23 16
SERGIPE/PLAT 28 0,1 0,33 2,0 15 46 20 15
UBARANA 33 0,2 0,28 0,5 14 37 30 19
GUARICEMA 39 0,2 0,18 2,6 14 47 21 14
Características de alguns petróleos
URUCU 41,8 0,07 0,18 1,3 20 49,6 14,9 14,2
CORAL 41,8 0,08 0,12 4,8 26,3 48,0 14,6 7,3
ALBACORA 28,8 0,5 0,24 2,8 10,1 43 20 24,1
MARLIN 24,2 0,7 0,59 1,7 9,3 47 16,1 24,1
BOSCAN 10 5,5 1,15 0,0 1 21 14 64
LEONA 25 1,5 0,60 1,3 14 38 23 24
MAYA 22 2,8 0,14 2,0 16 33 19 30
EL ORIENTE 29 1,0 0,06 1,4 18 43 20 17
ÁRABE LEVE 35 0,7 0,01 1,6 24 40 21 13
BASRAH LEVE 35 1,9 0,02 2,5 24 37 21 16
KUWAIT 31 2,0 0,02 2,7 21 35 20 21
CABINDA 32 0,2 0,14 2,0 15 38 20 2541
8/3/2019 Aula1 - PG - Eliezer
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O que faz a refinaria?
• Gera produtos finais a partir do petróleo recebido de camposde produção;
• Esses produtos comercializáveis são chamados deDERIVADOS DE PETRÓLEO;
• Eles são obtidos a partir de um conjunto de processamentoschamados de PROCESSOS DE REFINO.
43
8/3/2019 Aula1 - PG - Eliezer
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Uma refinaria de petróleo pode destinar-se a dois
objetivos básicos:
Produção de combustíveis e matérias-primas
Objetivos de uma refinaria
pe roqu m cas cons u a ma or a os casos ;
Produção de lubrificantes básicos e parafinas (não hárefinarias deste tipo no Brasil).
44
Esquemas de refino
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Esquemas de refino
Constitui-se na arte de compatibilizar ascaracterísticas dos vários petróleos que devam serprocessados numa dada refinaria afim de suprir-se
de derivados em quantidade e qualidade desejada.
São montados arran os de várias unidades de
processamento permitindo que tal objetivo sejaalcançado da forma mais racional e econômicapossível.
O encadeamento das várias unidades de processodentro de uma refinaria é o que se denominaEsquema de Refino.
45
Como funciona
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Matéria-Primadisponível
Unidadesde Processo
Suprimentode Derivados
Como funciona
Alocação dePetróleos
Esquemasde Refino
MercadoConsumidor
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Produtos da refinaria
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• Classificação:
– Quanto à finalidade:• energéticos
• -
Produtos da refinaria
– Pelo ponto de ebulição:• leves
• médios• pesados
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Derivados energéticos Derivados não energéticos
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• Combustíveis
• Alguns exemplos de
utilização: – Motores decombustão interna
Derivados energéticos Derivados não energéticos
• Nafta e gasóleospetroquímicos
• Solventes• Parafinas
• Lubrificantes básicos
– Turbinas geradoras deenergia elétrica
– Caldeiras
– Iluminação
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• Asfalto• Coque
Derivados leves
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• Gás Combustível (GC): C1 - C2• Gás Liquefeito do Petróleo (GLP): C3 - C4
• Nafta/Gasolina: C5 - C12
Derivados leves
Derivados médios e pesados
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• Difícil classificação pela faixa de comprimentos das cadeiascarbônicas
• Corte pela temperatura de ebulição
– Médios: querosene e óleo diesel
– Pesados: óleo combustível, asfalto e coque
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Índice de octanagem:
- gasolina de baixa octanagem (nãoresiste à compressão) sofrecombustão prematura, pela simplescompressão.
50
-
à compressão) sofre combustão diantede uma faísca produzida pela vela domotor.
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• TESTE DE LABORATÓRIOGasolina constituída apenas de " n-heptano " = índice de octanagem= zero.Gasolina constituída apenas de “isoctano " = índice de octanagem
= 100 .
EXEMPLOs: gasolina como sendo de 70 octanos: significa que ela
51
30% de n-heptano + 70% de isoctano (testada em laboratório)Gasolina de 40 octanos: 60% de n-heptano + 40% de iso-octano.Gasolina de 80 octanos: 20% de n-heptano + 80% de iso-octano.
Obs.: quanto mais alto o índice de octanos, maior a resistência agasolina oferece à compressão.
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Anti-detonantes• A qualidade da gasolina é melhorada pela adição desubstâncias denominadas "anti-detonantes".
• O Brasil já utilizou o tetraetil-chumbo (chumbo-tetraetila) Pb(C2H 5)4 para melhorar a qualidade dagasolina.
52
• Atualmente, a gasolina é misturada com álcool etílico(etanol ou álcool comum), o que melhora sua resistênciaà compressão (20 a 25% em peso, atualmente 23%).
• O tetraetil-chumbo foi substituído por ser nocivo ao meioambiente (emitia vapores de chumbo na atmosfera e ochumbo é altamento tóxico).
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Característica Parafinas Isoparafinas Naftênicos Aromáticos
Densidade Baixa Baixa Média AltaOctanagem (gasolina) Ruim Boa Média Muito alta
Nº de cetano diesel Bom Médio Médio Ruim
Características dos hidrocarbonetos
Lubricidade (lubrificantes) Ótimo Bom Médio RuimResistência à oxidação Boa Boa Boa Ruim
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Derivados de petróleo
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ENERGÉTICOS
GÁS COMBUSTÍVELGÁS LIQUEFEITOGASOLINA DE AVIAÇÃOGASOLINA AUTOMOTIVAQUEROSENE DE AVIAÇÃO
QUEROSENE DE ILUMINAÇÃOÓLEOS DIESELÓLEOS COMBUSTÍVEISCOQUE VERDE
p
PETRÓLEO
NÃO ENERGÉTICOS
OUTROSGÁS RESIDUALSOLVENTESNAFTAS PETROQUÍMICASGASÓLEO PETROQUÍMICOÓLEOS LUBRIFICANTESÓLEOS ISOLANTES
GRAXASPARAFINASRESÍDUO AROMÁTICORESÍDUO ASFÁLTICOASFALTOOUTROS
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Tipos de processos realizados nas refinarias
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• Destilação
• Desasfaltação a propano
• Desaromatização a furfural
Processos de Separação
p p
• Desparafinação a MIBC
• Desoleificação a MIBC
• Extração de aromáticos (Recuperação de aromáticos - URA)
• Adsorção de n-parafinas
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Tipos de processos realizados nas refinarias
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Processos de Conversão
•Craqueamento Catalítico
•Hidrocraqueamento Catalítico
•
•Reformação Catalítica
•Craqueamento Térmico
•Viscorredução
•Coqueamento Retardado
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Tipos de processos realizados nas refinarias
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Processos de Tratamento
•Dessalgação do petróleo
•Tratamento Cáustico
•
•Tratamento Merox de naftas e querosene
•Tratamento Bender
•Tratamentos DEA e MEA
•Hidrotratamento
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Tipos de processos realizados nas refinarias
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Processos Auxiliares
• Geração de hidrogênio
• Recuperação de enxofre
• UtilidadesVaporÁguaEnergia elétrica
Ar comprimidoDistribuição de gás e óleo combustível
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• Cada refinaria é construída de acordo com o tipo depetróleo e necessidades do mercado;
• Um esquema de refinoesquema de refinoesquema de refinoesquema de refino define o tipo e a quantidade dederivados. Por isso, alguns derivados só podem serroduzidos em determinadas refinarias.
UP1
UP4
UP3
UP2
Tanques
UP1
UP3
UP2Tanques
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• Durante a vida de uma refinaria podem ocorrermudanças:
• Tipo de petróleo processado;
• Es ecifica ões;
• Demanda dos derivados por ela produzidos;• Assim, a refinaria deve apresentar um certo grau de
flexibilização, de forma a reajustar o funcionamento
das Unidades, e assim, adequar-se às mudançasocorridas.
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• A Destilação é o PRIMEIRO processo de refino e é o único que tem comoA Destilação é o PRIMEIRO processo de refino e é o único que tem comoA Destilação é o PRIMEIRO processo de refino e é o único que tem comoA Destilação é o PRIMEIRO processo de refino e é o único que tem comoentrada o petróleo.entrada o petróleo.entrada o petróleo.entrada o petróleo.
• Dificilmente adotada como configuração única em um esquema derefino
DESTILAÇÃOATMOSFÉRICA
PETRÓLEO
Gás Combustível
GLP
Naftas
Querosene + Diesel
Óleo Combustível
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• A destilação não pretende obter produtos puros e diferentes entre si. Osprodutos da Unidade de Destilação são frações, misturas aindacomplexas de hidrocarbonetos e contaminantes, as quais são
diferenciadas por suas faixas de ebulição.
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VaporV
Líquido L + V
P1 > P2P1 T1 P2 T2
VaporV
Líquido L + V
P1 T1 P2 T2
LíquidoL
adiabático não adiabático
LíquidoL
64
Uma transformaçãoadiabática ocorre semtransferência de calorpara o sistema.
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2V1 , y1 L + V
3V2 , y2 L + V
L3 , x3
V3 , y3
Líquido L + V 1
2’L1 , x1
L + V
3’L2’ , x2’
L + V
L2 , x2
V2’ , y2’
V3’ , y3’
L3’ , x3’
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2
3
3
RefluxoDestilado
V1 , y1
V2 , y2
V3 , y3
L3 , x3
Com refluxo
Líquido L + V1
2’
3’
Resíduo
L1 , x1
L2 , x2
L2’ , x2’
L3’ , x3’
V2’ , y2’
V3’ , y3’
V4’
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torres de fracionamento retificadores fornos trocadores de calor
tambores de acúmulo e refluxo bombas tubulações
instrumentos de medição e controle
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Estará sempre presente em uma refinaria de petróleo, uma vez que todos osoutros processos, lá existentes, dependem, direta ou indiretamente, de algumasaída da Destilação.
OBJETIVO:
CARGA:
Desmembrar o petróleo em suas frações básicas atmosféricas
Petróleo bruto
RENDIMENTOSTÍPICOS:
TIPO DE PROCESSO:
PRODUTOS:
INVESTIMENTO:
Separação física
Gás combustível, GLP, Nafta , Querosene, Óleo diesel e Resíduo Atmosférico (RAT)
Função do tipo de petróleo a ser processado
US$ 30 – 200 milhões
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30 ºC30 ºC GCGC
Água ÁcidaÁgua Ácida
Nafta Leve, GC e GLPNafta Leve, GC e GLP
110 ºC110 ºC
NaftaNafta InstabilizadaInstabilizada (=Nafta Leve + GLP)(=Nafta Leve + GLP)
Sem Pré-Flash
PetróleoPetróleo
Resíduo Atmosférico (RAT)Resíduo Atmosférico (RAT)
400 ºC400 ºC
QueroseneQuerosene
DieselDiesel
Vapor D’ÁguaVapor D’Água
RETIFICADORES
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GCGC
Água ÁcidaÁgua Ácida
Nafta PesadaNafta Pesada
Com Pré-Flash
PetróleoPetróleo
PréPré--VaporizadoVaporizado
Resíduo Atmosférico (RAT)Resíduo Atmosférico (RAT)
QueroseneQuerosene
DieselDiesel
Vapor D’ÁguaVapor D’Água
RETIFICADORES
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30 ºC30 ºC CGCG 60 ºC60 ºC
GLPGLPÁgua ÁcidaÁgua Ácida
Nafta Leve, GC e GLPNafta Leve, GC e GLP
110 ºC110 ºC
Nafta PesadaNafta Pesada
GCGC
Água ÁcidaÁgua Ácida
PetróleoPetróleo
200 ºC200 ºC
Nafta LeveNafta Leve
Resíduo Atmosférico (RAT)Resíduo Atmosférico (RAT)
400 ºC400 ºC
QueroseneQuerosene
DieselDiesel
Vapor D’ÁguaVapor D’Água
RETIFICADORES
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OBJETIVO:
CARGA:
TIPO DE PROCESSO:
Desmembrar o resíduo atmosférico em suas frações básicassub-atmosféricas
RAT
Separação física
RENDIMENTOSTÍPICOS:
PRODUTOS:
INVESTIMENTO:
as eo eve e cuo , as eo esa o e cuo(GOP) e Resíduo de Vácuo (RV)
Função do tipo de petróleo a ser processado
US$ 30 – 150 milhões
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Gasóleo Leve (GOL)Gasóleo Leve (GOL)
Gás Residual, Água Ácida e Gasóleo ResidualGás Residual, Água Ácida e Gasóleo Residual
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RATRAT
AsfaltoAsfalto
Gasóleo Pesado (GOP)Gasóleo Pesado (GOP)
Gasóleo ResidualGasóleo Residual““slopslop cutcut””
Óleo CombustívelÓleo Combustível
RVRV
Vapor D’ÁguaVapor D’Água
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Unidades de um estágio:◦ Destilação Atmosférica
Unidades de dois estágios:◦ Torre de Pré-Flash e Destilação Atmosférica◦
Unidades de três estágios:◦ Torre de Pré-Flash, Destilação Atmosférica e a Vácuo
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ESTABILIZAÇÃOESTABILIZAÇÃO
FRACIONAMENTOFRACIONAMENTO
DE NAFTADE NAFTA
GLPGLP
Nafta LeveNafta Leve
(Petroquímica)(Petroquímica)
Nafta MédiaNafta Média
Nafta PesadaNafta PesadaRETIFICA ÃORETIFICA ÃOGCGC
Unidade de Destilaçãocom 3 estágios
GOPGOPFORNOFORNOA VÁCUOA VÁCUO
DESTILAÇÃODESTILAÇÃOA VÁCUOA VÁCUO
GOLGOL
RVRV
PETRÓLEOPETRÓLEO DESSALINAÇÃODESSALINAÇÃO EEPRÉPRÉ--AQUECIMENTOAQUECIMENTO
PRÉPRÉ--FLASHFLASH
DESTILAÇÃODESTILAÇÃOATMOSFÉRICAATMOSFÉRICA
FORNOFORNOATMOSFÉRICOATMOSFÉRICO
RETIFICAÇÃORETIFICAÇÃO
RETIFICAÇÃORETIFICAÇÃO
QueroseneQuerosene
DieselDiesel
76