Processo de refino do petróleo

Processo de refino do petróleo

(Parte 11 de 17)

Isomerização de Hidrocarbonetos Naftênicos

Desidrociclização de Hidrocarbonetos Parafínicos

São reações lentas, fortemente endotérmicas.

Ocorrem predominantemente no 2.º reator, no entanto são também observadas no último.

Também são reações lentas e altamente exotérmicas. Juntamente com o hidrocraqueamento de naftênicos, as reações de hidrocraqueamento de parafinas são prejudiciais ao processo.

Reações que levam à formação do coque São as reações de coqueamento, originando a presença de carbono na forma elementar, que se deposita sobre o catalisador.

Pouco se sabe sobre seu mecanismo, porém são favorecidas pela presença de olefinas e policíclicos na carga e a pela diminuição da pres-

são parcial de H2. A deposição de coque sobre o catalisador provoca a desativação deste, que poderá ser temporária, desde que haja uma posterior regenera- ção do catalisador no próprio local, com injeção de gás inerte, queima do coque com ar e depois com O2 puro + gás inerte (N2), reativação com H2 do gás de reciclo e/ou com hidrogênio puro.

Diagrama da ARCO: Reações principais na reformação catalítica

Isomerização de Hidrocarbonetos Parafínicos

São reações levemente exotérmicas, rápidas, que ocorrem quase sempre nos dois primeiros reatores.

Hidrocraqueamento de Naftênicos

São reações muito lentas, fortemente exotérmicas, ocorrendo principalmente no 3.º reator.

Hidrocraqueamento de Parafinas

Processos de Refino A presença de fornos intercalados entre os reatores prende-se à necessidade de reposição dos níveis de temperaturas indispensáveis às reações.

FORNO 1FORNO 2FORNO 3FORNO 4 REATOR 1REATOR 2REATOR 3REATOR 4

REATOR Nº4

REATOR Nº3 REATOR Nº2

MEIO FUNDO(saída)TOPO (entrada)

510°C

460°C Perfis de temperatura nos reatores de reformação.

Seção de Estabilização

O efluente do último reator, geralmente troca calor com a carga que entra na seção e vai para o tambor separador, de onde saem duas correntes: uma gasosa, rica em hidrogênio (cerca de 80-90% vol, H2), que vai para o compressor e será o gás de reciclo do processo, e outra, uma corrente líquida que vai para a torre estabilizadora.

Nesta torre, é separadas a corrente gasosa de baixa massa molar pelo topo do tambor de acúmulo desta torre, é obtida a corrente de gás combustível, de baixa massa molar; e pelo fundo do tambor, uma corrente líquida (C3, C4) especificada como GLP. Uma outra corrente líquida, que sai pelo fundo da torre, é chamada de reformado catalítico.

Processos de Refino

Seção de estabilização.

2.3.2 Catalisadores de Reformação

É interessante ao processo favorecer a formação de hidrocarbonetos aromáticos e diminuir a possibilidade de reações e depósito de coque, sendo necessária a utilização de um catalisador.

As reações de desidrogenação (formação de aromáticos), são favorecidas pela presença de platina, que possui uma alta resistência a temperaturas elevadas. Inicialmente, este metal era usado em presença de um suporte de alumina (Al2O3). Devido ao alto custo da platina, o catalisador utilizado era caríssimo. Ao mesmo tempo, devido à alta eficiência deste catalisador, ocorriam freqüentes depósitos de coque, diminuindo os tempos de campanhas e rapidamente inativando o catalisador. Atualmente, utiliza-se um outro tipo de catalisador, em que as percentagens de platina são menores, boa parte dela tendo sido substituída por outro metal, mais barato e de boa eficiência.

Os catalisadores bimetálicos (Platina/Rênio ou Platina/Germânio, em suporte de alumina) proporcionam uma melhor estabilidade, para um mesmo nível de atividade catalítica. Permitem assim, maiores tempos de campanhas, além de ter seu preço muito mais baixo que os catalisadores inicialmente usados.

Os catalisadores de reforma estão sujeitos a diferentes tipos de perda de atividade: –perda temporária, que pode ser restaurada sem regeneração, causada por nitrogênio, pequenas quantidades de enxofre e água;

–perda temporária, que pode ser restaurada por regeneração, causada pela deposição de coque sobre o catalisador. A regeneração é feita pela queima do coque com ar dentro do próprio reator;

–perda permanente, que não pode ser restaurada por nenhum processo conhecido, causada por alta concentração de enxofre e metais como Arsênio (As), Chumbo (Pb) e Cobre (Cu).

Periodicamente, a URC é parada, e faz-se a regeneração do catalisador, para que os níveis de atividade retornem aos valores desejados.

Após algumas regenerações, estes valores não são mais alcançados, devido ao alto teor de metais presentes, e todo o inventário de catalisador é descartado e substituído por um catalisador novo. Os modernos catalisadores, se bem operados e regenerados, podem ter vida útil superior a 12 anos.

Processos de Refino

Diagrama esquemático de reforma catalítica.

2.4 Alquilação Catalítica

2.4.1 Introdução

A alquilação (ou alcoilação) é um processo caracterizado pela reunião de duas moléculas, originando uma terceira, de massa molar mais elevada. Esta síntese pode ser feita por energia térmica, ou por intermédio de catalisadores.

No primeiro caso, para que as condições de reação possam ser atingidas, são necessárias pressões da ordem de 200 a 500 kg/cm2 e temperaturas em torno de 500ºC. Com o auxílio de catalisadores apropriados, as condições de reação podem ser reduzidas a pressões de 1 a 14 kg/cm2 e temperaturas de 0º a 50ºC. Os catalisadores empregados devem possuir caráter ácido, dentre os quais os mais usados são o HF,

alquilação principalmente na obtenção de núcleos aromáticos ramificados de interesse comercial. Desses processos, os exemplos mais comuns são: produção de etil-benzeno (plásticos); produção de cumeno (fenol e acetona) e produção de dodecil-benzeno (detergentes).

Na indústria de refino, a alquilação tem um lugar de destaque, devido a sua utilização na produção de naftas de alto índice de octanagem. Este processo, desenvolvido durante a 2.ª Guerra Mundial, envolve a combinação de uma isoparafina, geralmente o isobutano, com olefinas, tais como o propeno, os butenos e os pentenos. As naftas sintéticas resultantes, constituídas principalmente de isoparafinas, devido ao alto índice de octanas de que são dotadas, constituem excelente componente das gasolinas de aviação. Com o desenvolvimento dos aviões a jato e o gradual declínio no consumo da gasolina de aviação, a produção de alquilado está dirigindo-se para a fabricação de gasolina automotiva de alta octanagem (premium).

A alquilação é um processo largamente empregado nos EUA; graças à grande disponibilidade de GLP. No Brasil, devido à escassez desse derivado (todo o GLP produzido é consumido como combustível doméstico e industrial), há apenas uma unidade de alquilação, que entrou em operação, na RPBC (Cubatão), em 1986.

Os catalisadores empregados na alquilação alifática são o H2SO4 (Kellogg, Stratford) e o HF (UOP, Phillips Petroleum), sendo este último um processo mais utilizado atualmente que o primeiro, devido à uma série de vantagens.

Serão tomados como base para estudo, os processos cujo catalisador é o HF.

Uma unidade de alquilação é constituída de duas seções principais descritas a seguir: seção de reação e seção de recuperação dos reagentes/ purificação do catalisador.

Processos de Refino

Seção de Reação

O processo tem início com o tratamento da carga destinada ao reator. As correntes de olefinas e de isobutano que penetram na unidade são enviadas a vasos que contêm substâncias dessecadoras (sílica-gel e alumina ativada). É necessária a desidratação da carga, ou seja, o ácido fluorídrico deve ser totalmente anidro, devido ao alto grau de corrosividade da solução HF-água.

(Parte 11 de 17)

Comentários