Introdução ao refino do petróleo - externo

Introdução ao refino do petróleo - externo

(Parte 1 de 7)

Cristina Neves Passos

Maria Adélia Araújo Nilo Indio do Brasil Paulo Roberto Costa Camargo

1 Refino no Brasil1
2 Petróleo5
2.1 Caracterização do petróleo7
2.2 Processamento primário13
2.3 Logística13
3 Esquema de refino16
3.1 Visão Geral da Refinaria16
4 Destilação atmosférica e a vácuo28
4.1 Princípio geral da destilação28
4.2 Torre ou coluna convencional de destilação3
4.3 Destilação de petróleo39
4.4 Destilação por vapor d'água (steam distillation)41
4.5 Torre de destilação a vácuo42
4.6 Descrição do fluxo43
4.7 Torre de destilação a vácuo49
4.8 Análise dos produtos53
5 Craqueamento catalítico54
5.1 História do craqueamento54
5.2 Craqueamento Térmico54
5.3 Descrição do fluxo na unidade5
5.4 Craqueamento Catalítico61
5.5 Conceito básico de craqueamento71
5.6 Catalisador84
6 Processos de tratamento de derivados94
6.1 Tratamentos convencionais de derivados94
6.2 Processo de tratamento com DEA97
6.3 Processo de tratamento cáustico100
6.4 Processo de tratamento MEROX102
6.5 Processo MEROX de dessulfurização104
7 Coqueamento Retardado108
7.1 Coque108
7.2 Processo109
8 Hidroprocessamento113
8.2 Unidades de hidroconversão115
9 Geração de hidrogênio117
9.1 Introdução117
9.2 Cargas Usuais para o Processo de Reforma por Vapor118
9.3 Principais Características da Carga118
9.4 PreTratamento da Carga120
9.5 Reforma a Vapor121
9.6 PSA (Pressure Swing Adsorption System)126
10 Desasfaltação a propano129
10.1 Descrição do processo130
10.2 Efeito das variáveis operacionais132
1 Reforma catalítica135
1.1 Reações135
1.2 Pré-tratamento136
12 Alquilação catalítica140
12.1 Reações140
12.2 Processo141
13 Recuperação de enxofre143
13.1 Introdução143
13.2 Produção de Enxofre145
13.3 Produção de enxofre a partir do Petróleo146
13.4 Meio Ambiente149
14 Lubrificantes151
14.1 Introdução151
14.2 Destilação151
14.3 Desaromatização a Fufural153
14.4 Desparafinação159
14.5 Hidrotratamento de óleo165

1 REFINO NO BRASIL

A Petróleo Brasileiro S.A – Petrobrás foi criada pela Lei 2004 em 1953 após empenho do então presidente Getúlio Vargas. Ao ser constituída, a nova companhia recebeu do Conselho Nacional do Petróleo (CNP) os campos de petróleo do Recôncavo baiano; uma refinaria em Mataripe, na Bahia, uma refinaria e uma fábrica de fertilizantes, ambas em fase de construção, em Cubatão (SP); a Frota Nacional de Petroleiros, com 2 navios, e os bens da Comissão de Industrialização do Xisto Betuminoso. A produção de petróleo era de 430 m3 por dia, representando 27% do consumo brasileiro. Vinha dos campos de Candeias, Dom João, Água Grande e Itaparica, todos na Bahia, que estavam em fase inicial de desenvolvimento. O parque de refino atendia a uma pequena fração do consumo nacional de derivados, que se situava em torno de 21 781 m3 por dia, a maior parte importada.

Ao final da década de 50, a produção de petróleo já se elevava a 10 334 m3 diários, as reservas somavam 98 0 0 m3.

Alguns fatos marcantes dos anos 50 foram: início de operação da Refinaria Presidente Bernardes (RPBC), em Cubatão, São Paulo (1955) início de operação do Terminal de Madre de Deus, na Bahia, que torna possível exportar para Cubatão o excesso de petróleo produzido no estado (1956) esforço para adquirir no mercado interno quantidades cada vez maiores de materiais e equipamentos. Em 1956, a RPBC adquiriu no país 78% de seus suprimentos intensificação das pesquisas geológicas e geofísicas em todas as bacias sedimentares.

A década de 60 foi um período de muito trabalho e grandes realizações para a indústria nacional de petróleo. Em 1961, a Petrobrás alcançou um de seus objetivos principais: a auto-suficiência na produção dos principais derivados, com o início de funcionamento da Refinaria Duque de Caxias (REDUC) no Rio de Janeiro. Ao longo da década, outras unidades entraram em operação: as Refinarias Gabriel Passos (REGAP), em Betim, Minas Gerais, e Alberto Pasqualini (REFAP), em Canoas, Rio Grande do Sul (1968). A expansão do parque de refino mudou a estrutura das importações radicalmente. Enquanto na época de criação da Petrobrás cerca de 98% das compras externas correspondiam a derivados e só 2% a óleo cru, em 1967 o perfil das importações passava a ser 8% de derivados e 92% de petróleo bruto.

Outros destaques dos anos 60 foram: é iniciada a exploração da plataforma continental, do Maranhão ao Espírito Santo (1961) a Petrobrás diversifica suas fontes de suprimento, até então restritas à Arábia Saudita e Venezuela, para oito países (1965) é inaugurada a Fábrica de Asfalto de Fortaleza, hoje conhecida como Lubrificantes e Derivados de Petróleo do Nordeste - Lubnor (1966) criado o Centro de Pesquisas e Desenvolvimento (Cenpes), atualmente o maior centro de pesquisas da América Latina (1966) é constituída a subsidiária Petrobrás Química S.A (Petroquisa), para articular a ação dos setores estatal e privado na implantação da indústria petroquímica no país (1967)

No início dos anos 70, o consumo de derivados de petróleo duplicou, impulsionado pelo crescimento médio anual do Produto Interno Bruto a taxas superiores a 10% ao ano. Como responsável pelo abastecimento nacional de óleo e derivados, a Petrobrás viu-se diante da necessidade de reformular sua estrutura de investimentos, para atender à demanda interna de derivados. Datam desse período o início de construção da Refinaria de Paulínia (REPLAN), em São Paulo, a modernização da RPBC e o início de construção da unidade de lubrificantes da REDUC.

Os anos 70 também foram marcados por crises. Os países da Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) elevaram substancialmente os preços internacionais, provocando os chamados choques do petróleo de 1973 e 1979. Com isso, o mercado tornou-se conturbado e marcado por incertezas não apenas quanto aos preços, como também quanto à garantia do suprimento. Como importante cliente das companhias estatais dos países da OPEP, a Petrobrás conseguiu manter o abastecimento ao mercado brasileiro, resultado de anos de bom relacionamento com aquelas companhias.

Para superar as dificuldades cambiais, o Governo adotou medidas econômicas, algumas diretamente ligadas às atividades da Petrobrás: redução do consumo de derivados, aumento da oferta interna de petróleo. Datam desse o desenvolvimento de novas fontes de energia, capazes de substituir os derivados de petróleo. Um exemplo foi o incentivo ao uso do álcool como combustível automotivo, com a criação do Programa Nacional do Álcool. Passou a ser dada prioridade aos investimentos em exploração e produção, ocasionando aumento da produção do petróleo nacional, que passou a ocupar espaço cada vez maior na carga das refinarias.

Alguns marcos dos anos 70 foram:

começam a operar as refinarias de Paulínia (SP), ainda hoje a maior do país (1972), e Presidente Getúlio Vargas (REPAR), em Araucária, Paraná (1977) entra em operação o Complexo Petroquímico de São Paulo - I Pólo Petroquímico (1972) as refinarias de Capuava e Manaus são adquiridas pela Petrobrás (1974) pela primeira vez no Brasil, é realizada a extração de óleo de xisto, com a entrada em operação da Usina Protótipo do Irati, em São Mateus do Sul, Paraná (1972) começa a produção de petróleo na bacia de Campos, com um sistema antecipado instalado no campo de Enchova (1977) inaugurada a Central de Matérias-Primas da Copene, subsidiária da Petroquisa, em Camaçari, Bahia (1978) ao final da década, o Brasil produzia 26 314 m3 de petróleo por dia, 6% dos quais em terra e 34% no mar. A produção média de gás natural atingia 5 200 0 m3/d.

Com as bruscas elevações de preços no exterior, o dispêndio de divisas do país com petróleo e derivados aumentou mais de dez vezes, chegando a alcançar a casa dos 10 bilhões de dólares em 1981. Os investimentos nas atividades de exploração e produção, junto ao esforço desenvolvido na área de comercialização, contribuíram para reduzir a dependência energética. Ao final da década, o dispêndio líquido de divisas com importação de óleo e derivados caía para cerca de 3 bilhões de dólares.

Na área de refino, as instalações industriais da Petrobrás foram adaptadas para atender à evolução do consumo de derivados. Para isso, foi implantado na década de 80 o projeto conhecido como

"fundo de barril". Seu objetivo era transformar os excedentes de óleo combustível em derivados como o diesel, a gasolina e o gás liqüefeito de petróleo (gás de cozinha), de maior valor.

Também se destacaram nos anos 80: entra em operação a Refinaria Henrique Lage (Revap), em São José dos Campos, SP (1980) são instalados na bacia de Campos os Sistemas de Produção Antecipada, com tecnologia desenvolvida pelos técnicos da Petrobrás (1981) entra em operação o I Pólo Petroquímico, instalado em Triunfo, RS (1982) alcançada a meta-desafio de produção de 79 500 m3 diários de petróleo são descobertos os campos de Albacora (1984) e Marlim (1985), os primeiros campos gigantes em águas profundas na bacia de Campos a Petrobrás supera seu próprio recorde, produzindo petróleo a 492 metros no campo de Marimbá, na bacia de Campos (1988) é retirado totalmente o chumbo tetraetila da gasolina produzida pela Petrobrás (1989).

Ao final dos anos 80, a Petrobrás se encontrava diante do desafio de produzir petróleo em águas abaixo de 500 metros, feito não conseguido então por nenhuma companhia no mundo. Num gesto de ousadia, decidiu desenvolver no Brasil a tecnologia necessária para produzir em águas até mil metros. Menos de uma década depois, a Petrobrás dispõe de tecnologia comprovada para produção de petróleo em águas muito profundas. O último recorde foi obtido em janeiro de 1999 no campo de Roncador, na bacia de Campos, produzindo a 1.853 metros de profundidade. Mas a escalada não pára. Ao encerrar-se a década, a empresa prepara-se para superar, mais uma vez, seus próprios limites. A meta, agora, são os 3 mil metros de profundidade, a serem alcançados mediante projetos que aliam a inovação tecnológica à redução de custos.

Outros desafios enfrentados pelo Centro de Pesquisas da Petrobrás durante a década foram o aumento do fator de recuperação do petróleo das jazidas, o desenvolvimento de novas tecnologias para adequação do parque de refino ao perfil da demanda nacional de derivados e a formulação de novos produtos e aditivos que garantam o atendimento à crescente exigência da sociedade brasileira por combustíveis e lubrificantes de melhor qualidade.

Em agosto de 1997, a Petrobrás passou a atuar em um novo cenário de competição instituído pela Lei 9.478, que regulamentou a emenda constitucional de flexibilização do monopólio estatal do petróleo. Com isso, abriram-se perspectivas de ampliação dos negócios e maior autonomia empresarial. Em 1998, a Petrobrás posicionava-se como a 14ª maior empresa de petróleo do mundo e a sétima maior entre as empresas de capital aberto, segundo a tradicional pesquisa sobre a atividade da indústria do petróleo divulgada pela publicação Petroleum Intelligence Weekly.

Outros fatos importantes dos anos 90: o decreto 9.226, de abril de 190, determina a extinção da Interbrás e da Petromisa assinado o Acordo Brasil-Bolívia, para importação de gás natural, com a construção de um gasoduto de 2.233 quilômetros (1993) é modificado o estatuto da Petrofertil, de forma a permitir sua atuação no segmento do gás natural (1996). Mais tarde, a Petrofertil tem sua razão social alterada para Petrobrás Gás S.A - Gaspetro (1998) é superada a marca de produção de um milhão de barris diários de petróleo (1997) é criada a Petrobrás Transporte S.A - Transpetro, com o objetivo de construir e operar dutos, terminais, embarcações e instalações para o transporte e armazenagem de petróleo e derivados, gás e granéis (1998) é inaugurada a primeira etapa do gasoduto Bolívia-Brasil, entre Santa Cruz de la Sierra, na Bolívia, e Campinas (SP). Maior obra do gênero na América Latina, o gasoduto permitiu que se ampliasse a participação do gás natural na matriz energética brasileira, (1999).

2 PETRÓLEO

Os primeiros poços de petróleo foram escavados praticamente à mão, com ferramentas rudimentares, em 1700, e não passavam dos 30 metros de profundidade. No entanto, como produto de grande utilização, o petróleo só começou a ter importância em 1859, quando foi realmente perfurado o primeiro poço nos Estados Unidos, utilizando equipamentos que foram os precursores das atuais sondas de perfuração.

Sua primeira aplicação em larga escala foi na iluminação das casas e das cidades, substituindo o óleo de baleia. Com o tempo, passou também a ser empregado nas indústrias, no lugar do carvão. Contudo, um acontecimento notável fez do petróleo o combustível que move o mundo: a invenção dos motores a gasolina, que passaram a movimentar os veículos, até então puxados por tração animal ou movidos a vapor.

Condições geológicas tão especiais determinaram a distribuição do petróleo de maneira bastante irregular na superfície terrestre. Existem no mundo alguns pólos de petróleo, ou seja, regiões que reuniram características excepcionais para seu aparecimento. O maior exemplo é o Oriente Médio, onde estão cerca de 65% das reservas mundiais de óleo e 34% das de gás natural. É interessante notar que as seis maiores reservas de petróleo do mundo estão em países de pequena extensão territorial: Arábia Saudita, Iraque, Kuwait, Abu Dhabi, Irã e Venezuela. Isso demonstra que, como qualquer recurso mineral, a distribuição de jazidas de petróleo não tem relação com o tamanho do país ou seu grau de desenvolvimento, mas depende somente de fatores controlados pela natureza. A distribuição pouco uniforme do petróleo nas várias regiões do mundo determinou que existam hoje apenas 80 países produtores, em maior ou menor escala. A Tabela 2-1 mostra, em percentuais, os países que possuem as maiores reservas de petróleo (óleo + gás).

No Brasil, grandes estados, como o Maranhão e o Pará, apesar de possuírem bacias sedimentares e de já terem passado por vários processos exploratórios, ainda têm pouca ou nenhuma reserva de petróleo. A maior parte das reservas brasileiras (cerca de 85%) está localizada no mar, na Bacia de Campos, em frente ao Estado do Rio de Janeiro, um dos menores do país. As reservas totais brasileiras somavam, ao final de 1999, 17,3 bilhões de barris de petróleo (óleo + gás), sendo 14,3 bilhões de barris de óleo e 468,4 bilhões de metros cúbicos de gás natural (equivalentes a 3 bilhões de barris de óleo equivalente). As reservas provadas brasileiras somavam, no mesmo período, 9,5 bilhões de barris de petróleo (óleo + gás), sendo 8,1 bilhões de barris de óleo e 228,7 bilhões de metros cúbicos de gás (equivalentes a 1,4 bilhão de barris de óleo equivalente). Mesmo depois das megafusões entre grandes companhias de petróleo que aconteceram nos últimos anos, as reservas brasileiras ainda estão em quarto lugar no ranking das maiores reservas conhecidas. O total mundial de reservas provadas de petróleo (óleo + gás) é de cerca de 1,2 trilhão de metros cúbicos (ou cerca de 7,4 trilhões de barris), dos quais 57% estão concentrados nos países árabes próximos ao Golfo Pérsico.

Algumas vezes, o óleo vem à superfície espontaneamente, impelido pela pressão interna dos gases. Quando isso não ocorre, é preciso usar equipamentos para bombear os fluidos. O bombeio mecânico é feito por meio do cavalo-de-pau, um equipamento montado na cabeça do poço que aciona uma bomba colocada no seu interior. Com o passar do tempo, alguns estímulos externos são utilizados para extração do petróleo. Esses estímulos podem, por exemplo, ser injeção de gás ou de água, ou dos dois simultaneamente, e são denominados recuperação secundária. Dependendo do tipo de petróleo, da profundidade e do tipo de rocha-reservatório, pode-se ainda injetar gás carbônico, vapor, soda cáustica, polímeros e vários outros produtos, visando sempre aumentar a recuperação de petróleo.

Tabela 2-1 – Reservas mundiais de óleo e gás.

Reservas mundiais de óleo em (%) Reservas mundiais de gás (em %)

Arábia Saudita 25,5 Ex-União Soviética 38,7 Iraque 10,9 Irã 15,7 Emirados Árabes Unidos 9,4 Qatar 5,8 Kuwait 9,3 Emirados Árabes Unidos 4,1 Irã 8,7 Arábia Saudita 4,0 Venezuela 7,0 Estados Unidos 3,2 Ex-União Soviética 6,3 Argélia 3,1 Líbia 2,9 Venezuela 2,8 Estados Unidos 2,8 Nigéria 2,4 México 2,7 Iraque 2,1 China 2,3 Malásia 1,6 Nigéria 2,2 Indonésia 1,4 Noruega 1,0 Canadá 1,2 Argélia 0,9 Holanda 1,2 Brasil 0,8 Kuwait 1,0 Canadá 0,7 Líbia 0,9 Resto do Mundo 6,6 Resto do Mundo 10,8 Total no Mundo: 1,03 trilhão de m³ (ou 6,5 trilhões de barris), em 1999 Total no Mundo: 146,4 trilhões de m³ (ou 0,92 trilhão de barris equivalentes), em 1999 Fontes: Petrobrás e BPAMOCOALIVE Statistical Review of World Energy - June 2000

Freqüentemente é produzido também o gás natural. O gás é a porção do petróleo que se encontra na natureza na fase gasosa. Pode ocorrer isoladamente ou associado ao óleo, gerando subprodutos com diferentes características, segundo o aproveitamento de seus componentes.

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