Apostila de Processos de Refino - Petrobras

Apostila de Processos de Refino - Petrobras

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A recuperação de enxofre é feita por meio de uma unidade denominada URE (unidade de recuperação de enxofre).

Da mesma maneira que os processos anteriores, o tratamento DEA opera também em condições brandas de pressões e temperaturas. No ponto de maior temperatura, esta não ultrapassa 135ºC. É um tratamento obrigatório em unidades de Craqueamento Catalítico, onde encontramos correntes gasosas cujas concentrações de

H2S são extremamente altas. Em correntes gasosas, desprovidas de Sulfeto de Carbolina (SCO), a DEA pode ser substituída com vantagens pela MEA (Mono-Etanol-Amina), entretanto este não é o caso de correntes provenientes do craqueamento.

1.3.4 Processos Auxiliares

São aqueles que se destinam a fornecer insumos à operação dos outros anteriormente citados, ou a tratar rejeitos desses mesmos processos. Incluem-se, neste grupo, a Geração de Hidrogênio (fornecimento deste gás às unidades de hidroprocessamento), a recuperação de Enxofre (produção desse elemento a partir da quei- ma do gás ácido rico em H2S) e as utilidades (vapor, água, energia elétrica, ar comprimido, distri- buição de gás e óleo combustível, tratamento de efluentes e tocha), que, embora não sejam de fato unidades de processo, são imprescindíveis a eles.

Anotações

Processos de Refino

2Processos de Refino para obtenção de combustíveis – uma abordagem mais detalhada

2.1 Destilação

2.1.1 Introdução

O petróleo, para que tenha seu potencial energético efetivamente aproveitado, deve ser desdobrado em cortes de faixas de ebulição características, denominados frações. Assim, para que esse objetivo seja alcançado, o óleo bruto é submetido ao processo de destilação.

A destilação é um processo físico de separação, baseado na diferença de temperaturas de ebulição entre compostos coexistentes numa mistura líquida. As temperaturas de ebulição de hidrocarbonetos aumentam com o crescimento de suas massas molares. Desta forma, variando-se as condições de aquecimento de um petróleo, é possível vaporizar os compostos leves, intermediários e pesados, que, ao se condensarem, podem ser fracionados. Paralelamente, ocorre a formação de um resíduo bastante pesado, constituído principalmente de hidrocarbonetos de elevadas massas molares, que, às condições de temperatura e pressão em que a destilação é realizada, não se vaporizam.

Por ser a destilação um processo físico, as propriedades físicas dos componentes de cada fração não são modificadas.

Os principais tipos de destilação são: a) Destilação Integral A mistura líquida é separad em dois produtos: vapor e líquido. É também conhecida como destilação de equilíbrio, auto vaporização ou “flash”.

Uma parte do líquido é vaporizada sob condições tais que todo o vapor produzido fica, durante a vaporização, em contato íntimo com o líquido residual.

b) Destilação Diferencial Dá-se pelo aquecimento de um líquido até a formação da primeira bolha de vapor, retirada do contato com o restante do líquido e condensada. O aquecimento continua, então, retirandose do restante do líquido e condensando o vapor. A destilação é interminente.

O destilador é carregado com uma mistura líquida cada vez mais rica em componentes pesados. A temperatura do líquido no destilador sobe continuamente durante a destilação, pois o líquido vai tornando-se mais pesado. O destilado (vapor condensado) é coletado em porções separados chamadas de cortes. É, normalmente utilizada em laboratórios, para controle da qualidade dos produtos de petróleo.

c) Destilação Fracionada É a separação dos componentes por sucessivas vaporizações e condensações proporcionando produtos com grau de pureza.

A destilação fracionada é uma evolução da destilação integral ou por bateladas. O incremento da destilação fracionada é a utilização de múltiplos estágios de condensção e vaporização simplificadamente,destilando integralmente váras vezes para a obtenção de cortes intermediários.

Na condensação, para tornar o processo mais compacto (diminuir o número de permutadores de aquecimento) e melhorar o fracionamento,

Processos de Refino

NAFTA LEVE (Petroquímica)

Esquema de destilação a 3 estágios.

NAFTA LEVE(Gasolina) EST ABILIZAÇÃO

RESÍDUO DE VÁCUO (O. Combustível ou asfalto)

Destilação atmosférica e a vácuo

Um outro fator importante no processo de destilação, além da temperatura de aquecimento do óleo, é a pressão a que ele está sendo submetido. Sabe-se que a temperatura de ebulição de um determinado líquido é função da pressão que sobre ele está exercendo o ambiente. Quanto maior for a pressão exercida, maior será a temperatura de ebulição do líquido. Logicamente, baixando-se a pressão, reduz-se também a temperatura de ebulição do líquido em questão.

A conjugação dos parâmetros temperatura e pressão permite que o petróleo seja separado em suas diversas frações.

De um modo geral, todas as unidades de destilação de petróleo possuem os seguintes equipamentos: torres de fracionamento, retificadores (“strippers”), fornos, permutadores de calor, tambores de acúmulo e refluxo, bombas, tubulações e instrumentos de medição e controle.

O arranjo físico desses equipamentos e seus métodos de operação são diferentes de refinaria para refinaria, entretanto os princípios básicos de operação são os mesmos.

Uma unidade de destilação pode ser dividida, para efeito de estudo, em três seções principais, estudadas a seguir.

incorporou-se à destilação de multi-estágios o reflexo resultando em:

–uma temperatura final intermediária entre as temperatura do vapor e do líquido, graças à troca de calor entre eles;

–um vapor e um líquido de composições diferentes dos originais devido à condensação preferencial do produto + pesado presente no vapor e uma vaporização preferencial do produto mais leve presente no líquido.

O vapor preveniente do estágio sai com temperatura menor do que o vapor original e mais enriquecido em produto leve o líquido sai com temperatura maior e mais enriquecido de produto pesado.

Na destilação fracionada, qto. > o nr. de estágios empregados, > será o grau de pureza dos produtos e, quanto mais condensado retorna, o produto melhor será o grau de separação porque maior será o grau de enriqueciment do vapor no componente + volátil o retorno de condesnado é chamdo de refluxo.

Processos de Refino 2.1.2 Pré-Aquecimento e Dessalinização

O processo de destilação tem início com o bombeamento contínuo de petróleo frio através de vários trocadores de calor, onde este é progressivamente aquecido, ao mesmo tempo em que resfria os produtos acabados que deixam a unidade. O conjunto dos permutadores de calor dessa seção é conhecido como bateria de préaquecimento.

O sistema de pré-aquecimento permite uma economia operacional bastante elevada, pois oferece a vantagem de aquecer a carga com frações que se deseja resfriar, economizando, assim, combustível necessário para o aquecimento total da carga, além de oferecer um menor dimensionamento dos fornos.

Antes do petróleo ser enviado à seção de fracionamento, deverá passar pela dessalgadora (ou dessalinizadora), para a remoção de sais, água e partículas sólidas suspensas. Esses contaminantes, quando não removidos do cru, causam sérios danos a unidades de destilação, limitando o tempo de campanha, e provocando operação ineficiente da unidade. Os principais problemas resultantes da presença desses contaminantes no petróleo são:

causar corrosão acentuada nas torres de fracionamento e linhas (principalmente na região de topo); –os sais e sólidos depositam-se em trocadores de calor e tubos de fornos, causando entupimentos, baixa eficiência de troca térmica e “superaquecimentos localizados” em tubos de fornos; –sais e sedimentos atuam como catalisadores para a formação de coque no interior dos tubos de fornos e linhas de transferências, provocando também entupimentos e diminuição da transferência de calor nos equipamentos.

O processo de dessalinização consiste basicamente na lavagem do petróleo da seguinte maneira: o óleo cru pré-aquecido recebe água de processo para misturar com a água residual, sais e sólidos presentes no cru. Uma válvula misturadora provoca o íntimo contato entre a água injetada, os sais e sedimentos. A seguir, a mistura de petróleo, água e impurezas penetra no vaso de dessalgação, passando através de um campo elétrico de alta voltagem, mantido entre pares de eletrodos metálicos. As forças elétricas do campo provocam a coalescência das gotículas de água, formando gotas maiores, que, por terem uma maior densidade, caem através do cru para o fundo da dessalgadora, carregando dissolvidos os sais e sedimentos.

O petróleo dessalgado flui pelo topo do tambor e continua seu fluxo dentro da unidade, enquanto que a salmoura (água, sais e sedimentos) é, contínua e automaticamente, descartada do vaso de dessalgação.

É importante o controle do nível da interface petróleo/salmoura, porque, caso haja arraste de água na corrente de petróleo, sua súbita vaporização, que ocorrerá nas torres, poderá provocar variações de pressão, podendo danificar as bandejas de fracionamento.

O petróleo, após ser dessalinizado, passa numa segunda bateria de pré-aquecimento, onde sua temperatura é elevada ao máximo valor possível conseguido por troca térmica com as correntes quentes que deixam o processo. Quanto mais alta for a temperatura atingida no pré-aquecimento, menor será a quantidade de combustível gasta nos fornos para o aquecimento final do óleo.

2.1.3 Destilação Atmosférica

O petróleo, após deixar o último trocador da bateria de pré-aquecimento, está ainda com uma temperatura abaixo da requerida para que ocorra um fracionamento eficaz. Com a finalidade de elevar-se mais a temperatura, possibilitando, desta forma, que as condições ideais de fracionamento sejam atingidas, a carga é introduzida em fornos tubulares, onde recebe energia térmica produzida pela queima de óleo e/ou gás combustível.

Para que se consiga vaporizar todos os produtos que serão retirados na torre de destilação atmosférica, a carga deverá ser aquecida até o valor estipulado, porém não deve ser ultrapassada uma temperatura limite, a partir da qual tem início a decomposição das frações pesadas presentes no óleo bruto. O craqueamento térmico é uma ocorrência altamente indesejável em unidades de destilação, porque provoca a deposição de coque nos tubos dos fornos e nas regiões das torres, causando diversos problemas operacionais. A máxima temperatura a que se pode aquecer o petróleo, em que se inicia a decomposição térmica, corresponde 400oC.

À saída dos fornos, com a temperatura próxima de 400oF, boa parte do petróleo já se encontra vaporizado, e, nessas condições, a carga é introduzida na torre.

O ponto de entrada é conhecido como zona de vaporização ou “zona de flash”, e é o local

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