Refino de petroleo e gas natural

Refino de petroleo e gas natural

(Parte 6 de 7)

Não é eficiente para compostos nitrogenados, e atualmente é pouco utilizado. As reações do Tratamento BENDER são as seguintes:

2 R-SH + ½ O2 RSSR + H2O

2 R-SH + S + 2 NaOH RSSR + Na2S + 2 H2O

  1. Hidrotratamento

O Hidrotratamento (HDT) consiste na eliminação de contaminantes de cortes diversos de petróleo através de reações de hidrogenação na presença de um catalisador. Dentre as reações características do processo, citam-se as seguintes:

Hidrodessulfurização (HDS) -Tratamento de mercaptanas, sulfetos, dissulfetos, tiofenos e benzotiofenos;

Hidrodesnitrogenação (HDN) - Tratamento de piridinas, quinoleínas, isoquinoleínas, pirróis, indóis e carbazóis, com liberação de NH3;

Hidrodesoxigenação (HDO) - Tratamento de fenóis e ácidos carboxílicos, para inibir reações de oxidação posteriores;

Hidroesmetalização (HDM) - Tratamento de organometálicos, que causam desativação de catalisadores;

Hidrodesaromatização - Saturação de compostos aromáticos, sob condições suaves de operação;

Hidrodesalogenação - Remoção de cloretos;

Remoção de Olefinas - Tratamento de naftas provenientes de processos de pirólise.

Os catalisadores empregados no processo HDT possuem alta atividade e vida útil, sendo baseadoS principalmente em óxidos ou sulfetos de Ni, Co, Mo, W ou Fe. O suporte do catalisador, geralmente a alumina, não deve apresentar característica ácida, a fim de se

evitarem, nesse caso, as indesejáveis reações de craqueamento.

O processo HDT é descrito para óleos lubrificantes básicos, mas pode ser aplicado aos

demais derivados após pequenas variações nas condições operacionais. As taxas de reação são afetadas especialmente pela pressão parcial de hidrogênio.

Como a eficiência do Tratamento Cáustico é menor para as frações médias, empregase

o HDT em frações médias como o querosene, gasóleos atmosféricos (óleo diesel) e o óleo leve que usa hidrogênio para a remoção dos compostos sulfurados e, também, dos diversos tipos de contaminantes.

A remoção destes contaminantes visa reduzir a corrosividade da fração, evitar a contaminação dos catalisadores dos processos subsequentes e ajustar os produtos em termos de especificação.

  1. PROCESSOS AUXILIARES

São processo que se destinam a fornecer insumos à operação de outros processos anteriormente citados ou tratar rejeitos desses mesmos processos (geração de hidrogênio, recuperação de enxofre, utilidades etc).

  1. Geração de Hidrogênio (H2)

O hidrogênio é matéria-prima importante na indústria petroquímica, sendo usado por exemplo na síntese de amônia e metanol.

Os processos de hidrotratamento e hidrocraqueamento das refinarias também empregam hidrogênio em abundância, e algumas o produzem nas unidades de reforma catalítica.

No entanto, não sendo possível a síntese de H2 em quantidades suficientes ao consumo, pode-se instalar uma unidade de geração de hidrogênio, operando segundo reações deoxidação parcial das frações pesadas ou de reforma das frações leves com vapor d’água.

A reforma com vapor (Steam Reforming), em particular, é a rota escolhida pela Petrobrás. Nela, hidrocarbonetos são rearranjados na presença de vapor e catalisadores,

produzindo o gás de síntese (CO e H2).

Mais hidrogênio é posteriormente gerado através da reação do CO com excesso de vapor, após a absorção do CO2 produzido em monoetanolamina (MEA).

As reações envolvidas na reforma com vapor são as seguintes:

CnHm + n H2O → n CO + (n + m/2) H2

CO + H2O → CO2 + H2

Uma unidade de geração de hidrogênio Steam Reforming é subdividida em três seções principais:

1ª seção - Seção de Pré-Tratamento

Visa principalmente à remoção por hidrogenação de compostos de enxofre e cloro em um reator constituído de quatro leitos de catalisadores (ZnO; CoO-MoO3 e alumina ativada);

2ª seção - Seção de Reformação

Opera com fornos e conversores de alta e baixa temperatura, para transformação do gás de síntese gerado; os catalisadores empregados são à base de NiO-K2O, Fe3O4-Cr2O3 e CuO-ZnO);

3ª seção - Seção de Absorção de CO2

Promove a remoção do CO2 através de absorção por MEA, produzindo correntes de H2 com pureza superior a 95%.

  1. Recuperação de Enxofre

A unidade de recuperação de enxofre (URE) utiliza como carga as correntes de gás ácido (H2S) produzidas no tratamento DEA ou outras unidades, como as de hidrotratamento, hidrocraqueamento, reforma catalítica e coqueamento retardado.

As reações envolvidas consistem na oxidação parcial do H2S através do processo Clauss, com produção de enxofre elementar, segundo as equações químicas abaixo:

H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O

2 H2S + SO2 → 3 S + 2 H2O

Na URE, mais de 93% do H2S é recuperado como enxofre líquido de pureza superior a

99,8%.

5 pessoa-Rafael

PROCESSAMENTO DO GÁS NATURAL

O gás natural é, por definição, uma mistura de hidrocarbonetos leves de origem fóssil que, sob temperatura ambiente e pressão atmosférica, permanece no estado gasoso (Almeida, 2005). É um gás combustível encontrado em rochas porosas no subsolo, podendo estar ou não associado ao petróleo.

O processamento do gás natural consiste das etapas de condicionamento e o processamento propriamente dito (fracionamento do gás em compostos de maior valor agregado) sendo este último realizado em Unidades de Processamento de Gás Natural

(UPGN’s).

CONDICIONAMENTO

O condicionamento do gás abrange as etapas de desidratação (para evitar a corrosão e a redução da capacidade dos gasodutos através da formação de hidratos) e a dessulfurização, que é a remoção de compostos de enxofre (H2S, mercaptanas, dissulfeto de carbono, etc.), causadores de corrosão. O CO2 só é removido quando presente no gás em grandes quantidades, de modo a reduzir o custo de transporte e, assim como no caso dos compostos sulfurados, a ocorrência de processos corrosivos.

Condicionamento do gás natual

Fonte: (PETROBAS 2007)

EXPLICANDO O FLUXOGRAMA DE CONDICIONAMRNTO DO GÁS

Os gases ácidos presentes em vários campos de produção, quando presentes em teores elevados, comprometem a qualidade do gás a ponto de inviabilizar o seu transporte e utilização pelos consumidores. A presença de resíduos sólidos em altos teores pode comprometer a integridade física do sistema de transporte de gás, (o qual é composto basicamente por gasodutos) a partir de fenômenos do tipo erosão e corrosão (PETROBRAS, 2007).

Após a etapa de separação primária( processamento primário), a corrente gasosa entra na etapa de depuração e filtração, que tem como finalidade a remoção de gotículas de óleo de pequeno tamanho. O gás depurado e filtrado se dirige ao módulo de dessulfurização de gás, quando necessário. Para a desidratação do gás são utilizados colunas de absorção onde o gás flui em contracorrente a uma solução de glicol, de grande poder higroscópico, que é posteriormente regenerada através de aquecimento em uma coluna de esgotamento em menor pressão, retornando ao processo. Uma outra tecnologia de desidratação consiste na adsorção, realizada com materiais que apresentem, dentre outras características, grande área superficial e afinidade pela água, como a alumina, sílica-gel e as peneiras moleculares. Este material adsorvente é regenerado por ação do calor quando saturado de água (Thomas, 2001).

A dessulfurização pode ser efetuada através dos processos de absorção química ou física. Os processos de absorção física possuem um melhor desempenho a altas pressões, pois a solubilidade dos gases ácidos aumenta linearmente com a pressão parcial. Como o solvente físico não forma ligação química com o componente sulfurado, pode ser regenerado apenas por redução de pressão, o que reduz o consumo de energia. Esses processos são isentos de problemas de corrosão.

Os processos de absorção química são mais favoráveis para baixa pressão parcial do gás ácido. Nesse caso a regeneração do solvente requer normalmente um stripping com vapor, a fim de quebrar a ligação química do solvente com o componente sulfurado.

O gás seco e desacidificado é enviado para as UPGN’s, onde é promovida a separação das frações leves (metano e etano que constituem o chamado gás residual formando o gás natural combustível – GNC) das pesadas, que apresentam um maior valor comercial (gás liquefeito de petróleo – GLP constituído de propano e butano e a “gasolina natural”). Para essa operação, podem ser utilizados diversos processos que variam conforme a composição, pressão disponível, recuperações desejadas, etc

Os principais processos são:

  • Refrigeração simples: condensação de hidrocarbonetos mais pesados pela redução de temperatura, através da utilização de um fluido refrigerante;

  • Absorção refrigerada: o gás é submetido a um contato com um fluido auxiliar numa torre a alta pressão e baixa temperatura;

  • Turboexpansão: condensação de hidrocarbonetos mais pesados pela redução da temperatura, através da expansão em uma turbina;

  • Expansão Joule-Thompson: condensação de hidrocarbonetos mais pesados através do abaixamento da temperatura, obtida através de forte redução de pressão por expansão em uma válvula adiabática.

O gás natural dessulfurizado é comprimido e segue para o módulo de desidratação de gás. Esta unidade tem a finalidade de especificar o gás tratado segundo o teor de umidade definido pelo projeto, para garantia do escoamento eficiente até a unidade de processamento, sem a ocorrência de hidratos e com a qualidade necessária (PETROBRAS, 2007).

Os principais compostos a serem removidos pelas etapas de condicionamento do gás natural ou reduzidos a determinados teores estabelecidos por normas ou padrões são a água, compostos sulfurados (H2S, CS2, COS, etc), o dióxido de carbono (CO2), sólidos (areia, óxidos de ferro, produtos de corrosão) e os líquidos (condensado de gás, produtos químicos).

Compressão

Compressão é a etapa de passagem do gás por um conjunto de compressores, a fim de

(Parte 6 de 7)

Comentários