Refino de petroleo e gas natural

Refino de petroleo e gas natural

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  1. Alquilação Catalítica

A alquilação ou alcoilação catalítica consiste na reação de adição de duas moléculas leves para a síntese de uma terceira de maior peso molecular, catalisada por um agente de forte caráter ácido.

Com a obtenção de cadeias ramificadas a partir de olefinas leves, caracteriza-se por constituir a rota utilizada na produção de gasolina de alta octanagem a partir de componentes do GLP, utilizando como catalisador o HF ou o H2SO4.

O processo envolve a utilização de uma isoparafina, geralmente o isobutano, presente no GLP, combinada a olefinas, tais como o propeno, os butenos e pentenos. Obtém-se, assim, uma gasolina sintética especialmente empregada como combustível de aviação ou gasolina automotiva de alta octanagem.

Na Alquilação Catalítica também são geradas nafta pesada, propano e n-butano de alta pureza como produção secundária. Permite a síntese de compostos intermediários de grande importância na indústria petroquímica, como o etil-benzeno (para produção de poliestireno), o isopropril-benzeno (para produzir fenol e acetona) e o dodecil-benzeno (matéria-prima de detergentes).

Duas seções principais constituem a unidade de alquilação:

  • a seção de reação e a seção de recuperação de reagentes;

  • purificação do catalisador.

  • 4pessoa-EMENALDO

  1. PROCESSOS DE TRATAMENTO OU PROCESSOS DE ACABAMENTO

Para se remover ou alterar a concentração de impurezas nos produtos de petróleo de forma a se obter um produto comercializável, é usualmente necessário um tratamento químico do produto. Conforme o tratamento adotado, os seguintes objetivos podem ser alcançados:

a) melhoramento da coloração;

b) melhoramento do odor;

c) remoção de compostos de enxofre;

d) remoção de goma, resinas e materiais asfálticos;

e) melhoramento da estabilidade à luz e ao ar.

Dentre esses, a recuperação de enxofre e a melhoria da estabilidade são determinantes

na escolha do processo a ser utilizado. Podemos citar os seguintes tratamentos:

a) Tratamento DEA/MEA

b) Tratamento Cáustico;

c) Tratamento MEROX;

d) Tratamento BENDER;

d) Hidrotratamento.

Por exemplo: o GLP produzido a partir do craqueamento catalítico, por possuir elevado teor de H2S, é submetido a um processo de extração com DEA (dietilamina), que substitui a soda cáustica na extração do H2S, porém não extrai as mercaptans, sendo necessário uma posterior extração com NaOH. O DEA é facilmente regenerável, liberando H2S por simples aquecimento.

Como já vimos, os contaminantes normalmente presentes nas frações geradas pela Unidade de Destilação e pela U-CC causam efeitos indesejáveis no uso dessas correntes.

No caso da Destilação, os contaminantes vêm com o petróleo, e quanto ao Craqueamento (como em qualquer processo de conversão), eles são gerados por reações químicas.

Os contaminantes presentes nessas frações são composto Sulfurados, Nitrogenados, Oxigenados e Metálicos.

Comparativamente, os contaminantes Sulfurados se apresentam com mais freqüência e em maiores proporções. Por isso, a redução do teor desses contaminantes nas frações é o

alvo dos tratamentos mais utilizados. Tais contaminantes justificam os processos de tratamento, reduzindo o teor a níveis tais que as frações possam ser usadas como produtos

comerciais, atendendo exigências de especificações e de qualidade dos produtos.

Já vimos que as frações mais pesadas têm a tendência de conter maiores concentrações de contaminantes. Isso faz com que os produtos do Craqueamento Catalítico (que tem essas frações como carga) sempre sejam tratados. Por sua vez, frações obtidas pela Destilação podem até sofrer ou não tratamento, dependendo do teor de enxofre no petróleo.

Dentre os vários processos de tratamento conhecidos, o escolhido para cada fração depende de dois fatores: a natureza da fração e os teores de contaminantes nela presentes.

  1. Tratamento DEA

O tratamento DEA é um processo específico para remoção de H2S de frações gasosas do petróleo, especialmente aquelas provenientes de unidades de craqueamento. Ele também

remove CO2 eventualmente encontrado na corrente gasosa.

O processo é baseado na capacidade de soluções de etanolaminas, como a dietilamina (DEA), de solubilizar seletivamente a H2S e CO2.

O tratamento é obrigatório em unidades de craqueamento catalítico em função do alto teor de H2S presente no gás combustível gerado.

A operação é realizada sob condições suaves de temperatura e pressão.

A DEA apresenta grande capacidade de regeneração, e pode ser substituída por MEA (Monoetanolamina) em unidades cujas correntes não contenham sulfeto de carbonila

(SCO).

Fórmula Molecular do DEA (dietilamina): C4H11O2N

Conforme dito anteriormente, o GLP proveniente do craqueamento catalítico, por possuir elevado teor de H2S, é submetido a um processo de extração com DEA (dietilamina).

  1. Tratamento Cáustico

Consiste na utilização de solução aquosa de NaOH para lavar uma determinada fração de petróleo. Dessa forma, é possível eliminar compostos ácidos de enxofre, tais como H2S

e mercaptanas (R-SH) de baixos pesos moleculares.

Como carga, trabalha-se apenas com frações leves: gás combustível, GLP e naftas. Sua característica marcante é o elevado consumo de soda cáustica, causando um elevado custo operacional.

As reações do processo cáustico, apresentadas abaixo, geram sais solúveis na solução de soda, que são retirados da fase hidrocarboneto em vasos decantadores.

2 NaOH + H2S → Na2S + 2 H2O

NaOH + R-SH → NaSR + H2O

NaOH + R-COOH → R-COONa + H2O

Analisaremos os principais produtos que são submetidos ao tratamento através do DEA

e do Tratamento Cáustico.

  • Gás Combustível

O Gás Combustível que vem da Destilação normalmente não é tratado , devido ao seu baixo teor de contaminantes.

Porém, o Gás Combustível do Craqueamento possui alto teor de gás sulfídrico (H2S), que é normalmente reduzido pelo chamado Tratamento DEA. Conforme verificado anteriormente esse processo utiliza uma solução de dietanolamina (DEA), com a finalidade de absorver o H2S e CO2 da mistura gasosa (a 350 °C). Posteriormente, essa solução, é aquecida a 1200°C, liberando os contaminantes.

  • GLP

Os contaminantes do GLP são o H2S e os mercaptans com 1 ou 2 átomos de carbono, ou seja, o metilmercaptan (CH3SH) e o etil-mercaptan (C2H5SH).

Dependendo do petróleo, o GLP da destilação pode não ser tratado. Porém, quando necessário, ele passa pelo chamado Tratamento Cáustico, onde é utilizada uma solução de soda cáustica (NaOH).

O GLP do Craqueamento, devido aos teores mais altos H2S e mercaptans, é tratado em 2 etapas:

1ª Etapa: passa pelo Tratamento DEA, para remover o H2S (mercaptans não são removidos pela DEA);

2ª Etapa: depois, é encaminhado ao Tratamento Cáustico, para remoção eficiente de

mercaptans.

Por razões econômicas (menor consumo de NaOH), o Tratamento Cáustico, quando aplicado ao GLP do Craqueamento, é regenerativo, devido à maior concentração de mercaptans nesse GLP. Essa soda é regenerada pela injeção de ar e pela presença de um catalisador.

  • Nafta

A Nafta da Destilação tem, como contaminantes, os mercaptans com mais de 3 átomos de carbono, além de outros compostos sulfurados (sulfetos) em menor concentração e, às vezes, algum H2S. Dependendo do teor de enxofre no petróleo, essa nafta deverá passar pelo Tratamento Cáustico.

A Nafta do Craqueamento, à semelhança do GLP da U-CC, é usado o Tratamento Cáustico regenerativo.

  1. Tratamento MEROX

O processo conhecido como MEROX é aquele adotado para que se obtenha uma regeneração da soda cáustica que retira o H2S. Dessa maneira o MEROX é um processo que visa a economia do NaOH utilizado no tratamento cáustico.

O Tratamento MEROX pode ser aplicado a frações leves (GLP e nafta) e intermediárias (querosene e diesel). Utiliza um catalisador organometálico (ftalocianina de cobalto) em

leito fixo ou dissolvido na solução cáustica, de forma a extrair as mercaptanas dos derivados e oxidá-las a dissulfetos.

  1. Tratamento BENDER

O tratamento Bender é essencialmente um processo de adoçamento para redução de corrosividade, desenvolvido com o objetivo de melhorar a qualidade do querosene de aviação e aplicável a frações intermediárias do petróleo. Consiste na transformação de mercaptanas corrosivas em dissulfetos menos agressivos, através de oxidação catalítica em leito fixo em meio alcalino, com catalisador à base de óxido de chumbo convertido a sulfeto (PbS) na própria unidade.

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