TCC Final - Mariana e Ulisses

Prévia do material em texto

1 
 
 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mariana Duque de Andrade 
Ulisses do Vale Menezes 
 
 
 
 
ESTUDO DA RELEVÂNCIA DO REGENERADOR EM PROCESSO DE 
CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BARRA MANSA 
2018 
 
2 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mariana Duque de Andrade 
Ulisses do Vale Menezes 
 
 
 
 
ESTUDO DA RELEVÂNCIA DO REGENERADOR EM PROCESSO DE 
CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BARRA MANSA 
2018 
 
 
3 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
Mariana Duque de Andrade 
Ulisses do Vale Menezes 
 
 
 
 
ESTUDO DA RELEVÂNCIA DO REGENERADOR EM PROCESSO DE 
CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO 
 
 
 
 
 
 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
ao Curso de Engenharia de Petróleo do Centro 
Universitário de Barra Mansa, como requisito 
parcial para a obtenção do título de Bacharel 
em Engenharia de Petróleo, sob orientação da 
Professora Me. Thaís da Silva Leite Garcia. 
 
 
 
 
 
BARRA MANSA 
2018 
 
4 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
Mariana Duque de Andrade 
Ulisses do Vale Menezes 
 
 
 
ESTUDO DA RELEVÂNCIA DO REGENERADOR EM PROCESSO DE 
CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO 
 
 
 
 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
ao Curso de Engenharia de Petróleo do Centro 
Universitário de Barra Mansa, como requisito 
parcial para a obtenção do título de Bacharel 
em Engenharia de Petróleo, sob orientação da 
Professora Me. Thaís da Silva Leite Garcia. 
 
 Data de aprovação: 
 
 _____________________________________ 
 Nome do orientador 
 
 _____________________________________ 
 membro da Banca Examinadora 
 
 _____________________________________ 
 membro da Banca Examinadora 
 
 
BARRA MANSA 
2018 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicamos este trabalho, com 
todo nosso amor e carinho, aos 
nossos pais, irmãos e avós, em 
especial ao pai Carlos Henrique 
Menezes. 
 
 
6 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradecemos a Deus por nos dar força e sabedoria para a conclusão desse trabalho, sem Ele 
nada disso seria possível. 
 
Agradecemos aos nossos pais, Heliete e Cláudio, e, Fátima e Carlos Henrique, pelo apoio 
incondicional e por todas as oportunidades que nos foram dadas, por serem nossos maiores 
exemplos de vida, por sempre terem nos incentivado a seguir adiante e acreditado em nossos 
objetivos e anseios, por todo amor, dedicação e compreensão. 
 
Agradecemos aos nossos irmãos, Ivan, Raphaela e Fernanda, por acreditarem em nós, por 
toda paciência, ajuda, amor e carinho. 
 
Aos nossos avôs, que sempre estiveram dos nossos lados, educando e apoiando. 
 
A todos nossos amigos e familiares, pelos momentos de descontração. 
 
Aos amigos que fizemos na faculdade, por compartilhar e viver histórias e momentos de 
muito aprendizado. 
 
Agradecemos à nossa orientadora, professora Me. Thaís da Silva Leite Garcia, por sua 
atenção, paciência, dedicação e ensinamentos, por nos orientar sobre os caminhos necessários 
para executar e conseguir cumprir esta missão. 
 
Agradecemos à professora de TCC, Me. Carolina Rocha Luiz Vianna, por toda ajuda, 
paciência, dedicação e colaboração na realização deste trabalho. 
 
Gostaríamos de agradecer, de todo nosso coração, a todos que sempre torceram e acreditaram 
que esse sonho seria realizado! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“É do buscar e não do achar que 
nasce o que eu não conhecia.” 
Clarice Lispector 
 
8 
 
RESUMO 
 
ANDRADE, Mariana Duque de. MENEZES, Ulisses do Vale. Estudo da relevância do 
regenerador em processo de craqueamento catalítico fluido. 2018. 55p. Monografia 
(Graduação em Engenharia de Petróleo) – Centro Universitário de Barra Mansa, Barra Mansa, 
RJ, 2018. 
 
 
Com o crescimento da economia mundial ocorre um aumento considerável na demanda por 
petróleo. Assim, o petróleo está cada vez mais presente na vida das pessoas, não é apenas um 
fornecedor de energia. Tendo vários usos no dia a dia como transporte, cosmético, borracha e 
outros. Com isso, o refino do petróleo tem se tornado cada vez mais importante, sendo 
considerado o coração da indústria de petróleo, pois é necessário ocorrer à separação do 
petróleo em suas diversas frações para que tenha valor comercial. Um dos processos de 
conversão de refino é o craqueamento catalítico fluido, onde moléculas maiores e mais 
pesadas serão quebradas em moléculas menores e mais leves através da utilização de 
temperatura, pressão e do catalisador. Neste processo o catalisador vai perdendo sua atividade 
catalítica com o decorrer da sua utilização, devido a formação de coque e seguida deposição 
em sua superfície e por possuir elevado custo e dificuldades no seu descarte, ele deve ser 
recuperado e reutilizado no processo, por isso passa pela seção de regeneração. O 
equipamento regenerador é o responsável pela regeneração do catalisador, que acontece 
através da combustão do coque que está impregnado na superfície do catalisador. Depois de 
passar pelo regenerador o catalisador recuperado passa pelo resfriador e pode ser reutilizado, 
voltando ao riser e dando início a um novo ciclo do craqueamento catalítico fluido dependente 
do calor gerado na combustão do coque para acontecer. Como pode ser observado, o 
craqueamento catalítico é um processo cíclico, é a seção de regeneração que vai fornecer a 
energia necessária para ocorrer a quebra das moléculas e também fornece o catalisador 
recuperado. Verifica-se que o regenerador tem importantes funções, porém com a combustão 
do coque ocorrem emissões atmosféricas que podem causar impactos ambientais. O processo 
de craqueamento catalítico produz grandes quantidades de gases nocivos para a atmosfera e 
resíduos sólidos de difícil tratamento e disposição. Por isso, a indústria de refino, muitas 
vezes, é considerada como uma degradadora do meio ambiente, pois pode afetar o ar, a água, 
o solo e os seres vivos. Por meio de revisão bibliográfica, o processo de craqueamento 
catalítico e a seção de regeneração foram aprofundados. Além disso, os assuntos relacionados 
ao meio ambiente e seus principais impactos causados pelo craqueamento catalítico também 
foram estudados. Por fim, pesquisaram-se algumas ações mitigadoras adotadas para a redução 
dos impactos ambientais. 
 
 
Palavras-chave: petróleo, craqueamento catalítico fluido, regenerador, impactos ambientais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
ABSTRACT 
 
ANDRADE, Mariana Duque de. MENEZES, Ulisses do Vale. Estudo da relevância do 
regenerador em processo de craqueamento catalítico fluido. 2018. 55p. Monografia 
(Graduação em Engenharia de Petróleo) – Centro Universitário de Barra Mansa, Barra Mansa, 
RJ, 2018. 
 
 
Due to the world economy growth there is a considerable increase in the demand for oil. 
Thus, oil is increasingly present in peoples lives, not only as an energy supplier. It has 
different dailyuses such as transportation, cosmetics, rubber and various other. Therefore, the 
refining of petroleum has become mostly important, considered the soul of the oil industry 
because the petroleum separation in its several fractions is vital to its commercial value. One 
of the refining conversion processes is the fluid catalytic cracking, where larger and heavier 
molecules will be broken into smaller and lighter molecules through the use of temperature, 
pressure and the catalyst. Throughout the process the catalyst loses its catalytic activity with 
the course of its use, due to the formation of coke and then deposition on its surface. 
Moreover, it has high costs and difficulties in its disposal, it must be recovered and reused in 
the process, by the regeneration section. The regenerative equipment is responsible for the 
regeneration of the catalyst, which occurs through the coke combustion that is impregnated on 
the surface of the catalyst. After passing through the regenerator the recovered catalyst goes 
through the cooler and can be reused by returning to the riser and initiating a new cycle of the 
catalytic cracking fluid depending on the heat generated in the combustion of the coke to 
occur. As it can be seen, the catalytic cracking is a cyclic process, it is not only the 
regeneration section that provides the energy needed to break down the molecules, but also it 
provides the recovered catalyst. It is verified that the regenerator has important functions, 
however with the coke combustion atmospheric emissions occur that can cause environmental 
impacts. The catalytic cracking process produces large amounts of harmful gases into the 
atmosphere and solid waste that is difficult to treat and dispose of. Therefore, the refining 
industry is often considered as an environmental degradation because it can affect air, water, 
soil and living things. Through a bibliographic review, the catalytic cracking process and the 
regeneration section were deepened studied. Despite that the subjects related to the 
environment, and its main impacts caused by the catalytic cracking were also reviews. 
Finally, some mitigation actions that are adopted to reduce environmental impacts have been 
researched. 
 
 
Keywords: petroleum, catalytic cracking fluid, regenerator, environmental impacts. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 – Etapas do processo de maturação 16 
Figura 2 – Fluxograma geral de um processo de refino 18 
Figura 3 – Diferentes formatos de pellets de catalisadores sólidos heterogêneos 19 
Figura 4 – Modelos do conversor (a) Side by side (b) Stacked 21 
Figura 5 – Fluxograma do processo básico do FCC 22 
Figura 6 – Representação esquemática do catalisador FCC 23 
Figura 7 – Representação das correntes de entrada e saída de uma unidade FCC e o 
rendimento aproximado dos produtos em termos mássicos 26 
Figura 8 – Detalhe do stripper do vaso regenerador 27 
Figura 9 – Interior do vaso regenerador de uma unidade FCC 31 
Figura 10 – Conjunto de ciclones e topo de um vaso regenerador 32 
Figura 11 – Regenerador de leito borbulhante (a) e estilo combustor (b) 35 
Figura 12 – Resfriador de catalisador 36 
Figura 13 – Química de formação de NOx em uma unidade FCC 39 
Figura 14 – Moléculas heterocíclicas contendo nitrogênio obstruindo os sítios ácidos do 
catalisador 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Composição elementar média do petróleo 15 
Tabela 2 – Composição e informações dos ingredientes 24 
Tabela 3 – Reações de combustão dos componentes do coque 30 
Tabela 4 – Limites estabelecidos por lei no Brasil para emissão gasosa em unidade de FCC 43 
Tabela 5 – Padrões de emissões de poluentes nas unidades de craqueamento catalítico 43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO 13 
1.1 Objetivo 13 
1.1.1 Objetivo geral 13 
1.1.2 Objetivo específico 14 
1.2 Justificativa 14 
2 DESENVOLVIMENTO 15 
2.1 Petróleo 15 
2.1.1 Características físicas e químicas do petróleo 16 
2.2 Processos de refino 17 
2.3 Catalisadores heterogêneos 19 
2.4 Craqueamento catalítico fluido 20 
2.4.1 Catalisadores utilizados no processo de craqueamento catalítico fluidizado 23 
2.4.2 Descrição do processo de craqueamento catalítico fluidizado 25 
2.5 Desativação do catalisador 28 
2.6 Seção de regeneração 29 
2.6.1 Variáveis do regenerador 33 
2.6.2 Modelos de regenerador 35 
2.6.3 Resfriador de catalisador 36 
2.6.4 Combustão do coque e suas emissões gasosas 37 
2.6.5 Origem do NOx nos regeneradores de FCC 38 
2.6.5.1 Compostos de nitrogênio básicos e não-básicos 39 
2.6.6 Fatores que influenciam as emissões gasosas no processo de FCC 40 
2.7 Impactos ambientais 41 
2.7.1 Efeitos decorrentes da poluição atmosférica 43 
2.7.2 Medidas de controle dos impactos ambientais 45 
2.7.2.1 Descarte do catalisador 46 
2.7.2.2 Tecnologias empregadas para redução das emissões de NOx em unidades de FCC 48 
3 CONCLUSÃO 50 
REFERÊNCIAS 52 
 
 
 
 
13 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O petróleo é essencial para o desenvolvimento de um país, já que a maioria das 
indústrias é dependente dessa matéria prima para a produção de novos materiais. Cada vez 
mais a humanidade tem utilizado seus derivados para diversos bens de consumo, ele está 
presente em vários momentos do dia a dia, sendo utilizado como combustível, cosméticos, 
borrachas, entre vários outros produtos. E para se obter todos esses produtos existe um 
processo de extrema importância que é o refino, é através dele que ocorre a separação de 
petróleo em diversas frações (Mariano, 2005). Para ajudar essa separação, são utilizados 
catalisadores que vão acelerar as reações, facilitando a quebra de moléculas maiores em 
moléculas menores (SILVA, 2012). 
Vale ressaltar que um petróleo não é igual ao outro, que depende das características 
do reservatório que foram extraídos, podendo possuir impurezas. A partir das propriedades do 
petróleo que se obtém a rota de refino que ele irá passar, sendo que um dos processos é o 
craqueamento catalítico, que tem como principio a utilização de calor, pressão e de um 
regenerador onde ocorre a regeneração do catalisador através da queima do coque, para que 
ele possa ser utilizado novamente (Silva, 2012). Devido a essa queima do coque há uma 
grande emissão atmosférica, fazendo com que o craqueamento catalítico seja uma das fontes 
mais poluentes dentro das refinarias (MARIANO, 2005).O presente trabalho embasou-se em uma revisão bibliográfica, descrevendo o refino 
do petróleo e aprofundando em uma de suas etapas, o craqueamento catalítico, tendo o 
objetivo de estudar o funcionamento do regenerador, um equipamento utilizado no processo 
de craqueamento catalítico. 
 
1.1 Objetivos 
1.1.1 Objetivo geral 
 
Pretende-se com esse trabalho estudar dentre as etapas do refino de petróleo, 
descrever as etapas e funcionamento do craqueamento catalítico, dando foco no 
funcionamento do regenerador que é um dos equipamentos utilizados no craqueamento 
catalítico. 
 
 
 
14 
 
 
1.1.2 Objetivo específico 
 
 Descrever o refino de petróleo a partir de uma revisão bibliográfica, com isso 
aprofundar em uma de suas etapas, que é o craqueamento catalítico, estudando as 
mudanças nas condições estruturais das moléculas de óleo; 
 Mostrar os equipamentos utilizados nessa etapa; 
 Explorar o funcionamento do regenerador, os processos que acontecem dentro desse 
equipamento e suas implicações; 
 Abordar o assunto de catálise, demonstrar os tipos de catalisadores e como são 
utilizadas no processo de craqueamento catalítico fluido; 
 Verificar as implicações que os catalisadores desativados podem causar ao meio 
ambiente; 
 Analisar o efeito que as emissões de gases liberados do regenerador têm sobre o 
ambiente; 
 Pesquisar medidas para minimizar os impactos ambientais gerados pelo craqueamento 
catalítico fluido. 
 
1.2 Justificativa 
 
Este tema foi escolhido devido vários fatores, sendo que um deles é o interesse dos 
graduandos pela matéria de refino e entre outras opções foi a que mais chamou a atenção, 
devido toda sua importância. O refino do petróleo é de extrema importância para a indústria 
do petróleo e todos os outros seguimentos que utilizam os derivados do petróleo. Entre todos 
os processos do refino, o craqueamento catalítico é um dos mais significativos. 
O craqueamento foi uma alternativa para o aumento da produção de derivados nobres 
a partir de frações pesadas, sendo que de principio foi utilizada a forma térmica e mais tarde 
começou a utilização de catalisadores. O processo de craqueamento catalítico é responsável 
pela maior parte da produção mundial de gasolina proveniente das frações pesadas. 
Verifica-se uma grande importância desse processo, já que ele é rentável 
economicamente, onde utiliza as moléculas maiores, que não seriam utilizadas, 
transformando-as em moléculas menores. Além disso, a energia obtida através da combustão 
do coque é emitida para os catalisadores, fazendo que o processo continue. 
15 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
2.1 Petróleo 
 
O petróleo é uma substância formada por vários compostos químicos, como pode ser 
observado na Tabela 1, sendo que o principal constituinte é o hidrocarboneto. No estado 
líquido, o petróleo possui cheiro característico e cor variando do preto ao castanho-claro, é 
uma substância oleosa, inflamável e menos densa que a água (THOMAS, 2001). 
 
Tabela 1. Composição elementar média do petróleo. 
Elemento %(m/m) 
Carbono (C) 83,0 a 87,0 
Hidrogênio (H) 11,0 a 14,0 
Enxofre (S) 0,06 a 8,0 
Nitrogênio (N) 0,11 a 1,70 
Oxigênio (O) 0,10 a 2 
Metais (Fe, Ni, V, etc) Até 0,30 
 Fonte: Moreira (2006) 
 
Sua formação leva milhares de anos, as jazidas petrolíferas mais novas têm menos de 
dois milhões de anos e as mais antigas cerca de 500 milhões de anos, acontece quando matéria 
orgânica vai decantando no solo marinho ou terrestre, com o passar do tempo outros 
sedimentos vão sendo depositados sobre estes (Gauto, 2011). Assim, o local fica sem 
oxigênio e a decomposição dos compostos orgânicos é feito por meio anaeróbico e, também, 
cada vez mais sedimentos são depositados e por isso, esses materiais orgânicos sofrem muita 
pressão e altas temperaturas. Os compostos orgânicos sofrem transformações devido à alta 
pressão e temperatura, originando o petróleo (Thomas, 2001). De acordo com a Figura 1, 
essas transformações que enquadra o ciclo de carbono compõem o processo de maturação que 
possui três etapas principais: diagênese, catagênese e metagênese. 
1- Diagênse: Ocorre uma reorganização celular, devido à ação bacteriana, 
transformando-a em querogênio. 
2- Catagênese: O querogênio é transformado em hidrocarbonetos líquidos e gás, devido a 
temperatura. 
 
16 
 
 Figura 1 - Etapas do processo de maturação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: SPE/UFF. 
 
3- Metagênse: Devido a elevada temperatura ocorre a formação de gases. 
4- Metamorfismo: Ocorre a degradação de hidrocarbonetos, acima de 210 °C. 
 
 O petróleo pode chegar à superfície espontaneamente ou não, depois disso ele passa 
por separadores para ser separado do gás natural. Em seguida, tanto o gás natural quanto o 
óleo passam pelo processamento primário, que é a fase de tratamento, e então, o petróleo é 
armazenado e transportado para refinaria ou terminais e o gás para consumo industrial 
(GAUTO, 2011). 
Essa matéria-prima é essencial à vida moderna, dele se produz a gasolina, 
combustível de aviação, gás de cozinha, lubrificantes, borrachas, plásticos, tecidos sintéticos, 
entre outros produtos, sendo que é o componente básico de mais de 6000 produtos (Gauto, 
2011). Para que seja parte de toda essa diversidade de produtos, o petróleo deve passar por 
dois processos de grande importância, que é a petroquímica e o refino. 
 
2.1.1 Características físicas e químicas do petróleo 
 
 A composição do petróleo bruto varia de acordo com as características geológicas do 
seu reservatório de origem (Szklo; Uller e Bonfá, 2012). Devido a essa diversidade de 
composição que varia o número de átomos de carbono presente, as propriedades do petróleo 
não são fixas. O petróleo pode ser leve ou pesado, volátil ou viscoso (GAUTO, 2011). 
Essas diferenças das propriedades do petróleo vão influenciar o rendimento e a 
qualidade das frações obtidas, e também tem elevada importância na escolha rotas que serão 
 
17 
 
seguidas no processo de refino e nos produtos que serão adquiridos (Mariano, 2005). Com 
todas as diferenças são necessárias classificações em relação a algumas propriedades que 
serão discutidas a seguir: 
 
a) Grau API: É o grau de densidade do American Petroleum Institute (°API) e o óleo será 
mais leve quanto maior for seu valor, é calculado de acordo com a Equação 1. 
 
Equação 1: °𝐴𝑃𝐼 =
141 ,5
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒
− 131,5 
 
 O petróleo pode ser classificado em leve, médio ou pesado de acordo com seu grau 
API. Pode ser leve quando seu grau API é maior que 30, nesse caso a densidade do óleo é 
menor que 0,72g/cm
3
. O petróleo é médio quando o grau API está entre 21 e 30 e é pesado 
quando está abaixo de 21° API e a densidade do óleo é maior que 0,92g/cm
3
 (GAUTO, 2011). 
 
b) Teor de enxofre: Podem ser classificados em petróleos doces que é quando o teor de 
enxofre é menor que 0,5% em massa e petróleos ácidos quando o teor de enxofre for maior 
que 0,5% em massa (GAUTO, 2011). 
 
c) Razão entre os componentes químicos: Essa classificação é em relação ao seu conteúdo 
químico primário, ou seja, o tipo de hidrocarboneto que prevalece na sua composição. Podem 
ser saturados ou insaturados (MOREIRA, 2006). 
- Saturados: podem ser de cadeia aberta, chamados de parafínico ou de cadeia cíclica que são 
os naftênicos. 
- Insaturados: podem ser os de cadeia fechada, apresentado ligações duplas e simples 
alternadas (núcleo benzênico). Os olefínicos possuem cadeias com ligação dupla, ou ainda os 
acetilênicos que possuem cadeias retilíneas com ligação tripla (GAUTO, 2011). 
 
2.2 Processos de Refino de Petróleo 
 
O petróleo bruto não tem muitas utilizações, pois é uma mistura de hidrocarbonetos 
com contaminações de enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais. Epara que a viabilidade 
técnico-econômica seja alcançada é necessário realizar vários processos, fazendo com que o 
petróleo seja aproveitado ao máximo. Com esse contexto, apresenta-se um assunto de vasta 
18 
 
importância para a indústria de petróleo, o refino, que vai separar as frações desejadas para se 
adquirir produtos rentáveis (Mariano, 2005). O refino de petróleo é responsável pela 
separação dessa complexa mistura, purificando as diversas frações através de processos 
físico-químicos, de acordo com o fluxograma da Figura 2. 
 
Figura 2 - Fluxograma geral de um processo de refino. 
 
Fonte: Dantas (2004). 
 
 O refino de petróleo é dividido em três grandes grupos: processo de separação, 
conversão e tratamento. O processo de separação é o responsável por desmembrar o petróleo 
em suas frações básicas, através da modificação da temperatura e/ou pressão e a partir da 
relação de solubilidade e solventes. As principais operações desse processo são: 
dessalinização; destilação atmosférica; destilação à vácuo; desasfaltação a propano; 
desaromatização a furfural; desparafinação; desoleificação (MOREIRA, 2006). 
 Os processos de conversão transformam determinadas frações em outras de maior 
valor econômico. Estes possuem natureza química, onde ocorrem quebra de moléculas 
maiores transformando-as em moléculas menores, reagrupamento (formando moléculas 
maiores) ou reestruturação molecular (moléculas melhores). Os principais processos de 
conversão são: craqueamento térmico; visco-redução; coqueamento; craqueamento catalítico; 
hidrotratamento; alquilação; isomerização; polimerização. Mais adiante é discutido sobre o 
processo de craqueamento catalítico, foco do trabalho, nos quais são utilizados catalisadores 
(MARIANO, 2005). 
19 
 
 Os processos de tratamento são procedimentos químicos utilizados para transformar 
ou retirar as propriedades indesejáveis e também eliminar impurezas. Os principais 
tratamentos efetuados são: tratamento Bender; lavagem caústica; tratamento Merox; 
tratamento com DEA; tratamento de efluentes; tratamento de gás e recuperação de enxofre; 
produção de aditivos; limpeza dos trocadores de calor (MARIANO, 2005). 
 
2.3 Catalisadores Heterogêneos 
 
O catalisador tem a função de acelerar a velocidade de uma transformação química 
para atingir o equilíbrio químico, sendo que este não aparece como um produto da reação. 
Este processo, chamado reação catalítica, ocorre através da redução da energia de ativação, 
podendo ser homogênea ou heterogênea (Valt, 2012). Na homogênea o catalisador e os 
reagentes estão em uma só fase, este tipo de catálise resulta em um maior rendimento, pois a 
interação entre os elementos da reação é melhor. Uma das suas maiores vantagens é a 
utilização da maioria das moléculas do catalisador, também possui alta seletividade e é mais 
fácil de controlar a temperatura e pressão, porém possui a desvantagem no momento da 
separação do catalisador e reagente, tornando-se um processo com custo elevado (LIMA, 
2015). 
Quando o catalisador utilizado estiver em forma de pós ou suportados em outros 
sólidos (pellets), a catálise é heterogênea, pois são formadas duas ou mais fases, já que os 
reagentes utilizados são líquidos ou gasosos. Os catalisadores heterogêneos podem ser de 
formato esférico, partículas irregulares, pastilhas, pellets cilíndricos ou não, etc. A Figura 3 
ilustra diferentes formatos de pellets. 
 
Figura 3 - Diferentes formatos de pellets de catalisadores sólidos heterogêneos. 
 
Fonte: Nóbrega (2014). 
 
20 
 
Com a utilização de catalisadores sólidos a reação deve ocorrer em superfície 
específica denominada sítio ativo. A utilização de catalisadores heterogêneos possui serventia, 
pois facilita a separação do sólido e os produtos obtidos e reagentes não convertidos ao fim do 
processo, contudo, a recuperação do catalisador é realizada através do processo de 
regeneração (NÓBREGA, 2014). 
Além de possuir a vantagem na separação do catalisador, a catálise heterogênea não 
possui problemas relacionados à corrosão e de tratamento de efluentes, mas não possui a 
facilidade no controle de temperatura e pressão, como a catálise homogênea. Porém a reação 
catalítica mais utilizada na indústria química é a heterogênea. Algumas propriedades dos 
catalisadores heterogêneos influenciam na reação catalítica, como: (LIMA, 2015). 
- Seletividade: Esta propriedade depende da pressão, temperatura, reagentes utilizados, grau 
de conversão e a natureza do catalisador. É a capacidade que o catalisador tem de conduzir a 
reação para produtos que são ansiados; 
- Atividade: Geralmente ocorre a perda de atividade no decorrer da vida útil de um 
catalisador, essa atividade está relacionada com o número de moléculas que reagem na 
unidade de tempo por massa, volume, área superficial ou por centro ativo; 
- Estabilidade: É a resistência que o catalisador possui sobre os processos, o que vai 
influenciar na sua vida útil; 
- Regenerabilidade: Recuperação da atividade do catalisador; 
- Propriedades mecânicas e térmicas: Influenciam no escoamento do fluido. 
 
2.4 Craqueamento Catalítico Fluido 
 
No craqueamento catalítico fluido ocorre uma transformação das frações dos 
hidrocarbonetos, através da quebra de moléculas longas e pesadas (um processo endotérmico 
– absorve energia), como n-parafinas, olefinas, naftênicos e aromáticos, originando moléculas 
menores e mais leves, utilizando calor, pressão e um catalisador (Godoi, 2016). Os 
catalisadores utilizados são compostos por: zeólita, alumina, argila (geralmente caulim) e um 
ligante (sol de sílica) (Mariano, 2005). As unidades de craqueamento catalítico fluidizado 
(FCC) utilizam como carga, destilados mais leves que os resíduos (gasóleo), porém existe um 
processo que utiliza como carga o resíduo (resíduo atmosférico ou de vácuo, das torres de 
destilação), este processo é chamado de craqueamento catalítico de resíduo (RFCC). O 
resíduo do catalisador gasto de uma URFCC é muito mais tóxico que o resíduo gerado na 
UFCC, já que na URFCC utilizam-se cargas mais pesadas, com teores altos de metais 
21 
 
pesados, já que reutilizam catalisadores gastos das UFCC, que estão contaminados com 
compostos cancerígenos (JÚNIOR, 2010) (KAMIMURA, 2009). 
 Com esse processo, produz-se gasolina de alta octanagem, menores quantidades de 
óleos combustíveis pesados e de gases leves, como o gás liquefeito do petróleo (GLP). 
Também, é através desse processo e com o desenvolvimento de catalisadores é que aumentou 
a produção de olefinas leves, assim o rendimento da gasolina torna-se cada vez mais elevado, 
a demanda por olefina para utilização como matéria prima é de 14,2 milhões de barris por dia, 
unidades de craqueamento catalítico fluidizado são responsáveis por 30% de sua produção 
mundial (Silva, 2012). O FCC pode adequar o rendimento da unidade à demanda, através de 
alterações nas variáveis operacionais e sistema catalítico, o que causa uma maior lucratividade 
para a refinaria (Godoi, 2016). O processo de craqueamento catalítico é um processo de 
conversão e é realizado no equipamento chamado conversor que pode ser visualizado na 
Figura 4, que pode ser de dois tipos side by side e stacked. 
 
Figura 4 - Modelos do conversor (a) Side by side (b) Stacked 
 
 Fonte: Nóbrega (2014). 
 
- Side by side: Conversor no qual o vaso separador e o regenerador estão dispostos lado a lado 
(estruturas separadas), e possui boa distribuição do peso da estrutura, permitindo processar 
grandes volumes de matéria-prima. 
22 
 
- Stacked: Conversor no qual o vaso separador e o regenerador estão em um arranjo 
empilhados. Este modelo necessita de menos espaço para ser instalado do que o Side by side, 
opera com menor quantidade de catalisador, pois a etapa de regeneração possui dois estágios 
e, por isso, maior eficiência (KAMIMURA, 2009) (NÓBREGA, 2014). 
O processo FCC começa pelo pré-aquecedorde carga, depois passa pelo riser, reator, 
ciclones, retificador, regenerador e no final pela torre fracionadora, este processo está descrita 
no fluxograma da Figura 5, sendo que a unidade de craqueamento catalítico fluidizado é a 
mais utilizada atualmente e é composta por três seções: seção de reação ou conversão, seção 
de recuperação de gases e seção de tratamento. A primeira seção é onde ocorrem reações de 
processo, possui equipamentos de reação e é onde ocorre regeneração do catalisador, na 
segunda seção acontece o fracionamento das frações leves em nafta de craqueamento 
(gasolina), gás liquefeito de petróleo e gás combustível. A última seção é onde ocorre o 
tratamento das frações que foram obtidas na segunda etapa, tornando-as comercializáveis e, 
também, ocorre a redução do teor de enxofre (GARMBIS, 2011). 
 
 Figura 5 - Fluxograma do processo FCC. 
 
 Fonte: Júnior (2010). 
 
 
23 
 
2.4.1 Catalisadores utilizados no processo de craqueamento catalítico fluidizado 
 
Antigamente era utilizada, como catalisador, argila natural tratada com ácido, no 
processo de craqueamento catalítico. Porém, apresentavam, em sua composição, vários 
contaminantes que causava envenenamento do catalisador e desativação por formação do 
coque, também possuíam baixa resistência térmica e mecânica, que também comprometia a 
atividade do catalisador. Devido esses fatores, mais tarde começou a ser utilizado 
catalisadores sintéticos de sílica-alumina amorfa, que possuía maior estabilidade, aumentando 
a atividade do catalisador. Um tempo depois, a proporção de alumina no catalisador aumentou 
de 10% a 15% para 25% a 30%, melhorando ainda mais a atividade e seletividade do 
catalisador (NÓBREGA, 2014). 
Na década de 60, começou a ser utilizado um material com a seletividade muito 
maior dos outros já utilizados como catalisadores, a zeólita, que é 1000 vezes mais ativa do 
que os catalisadores de sílica-alumina. As zeólitas são estruturas formadas por tetraedros 
interconectados, antigamente eram conhecidas como alumino-silicatos cristalinos 
microporosos, pois são constituídas de AlO4 e SiO4 conectadas através de pontes de 
hidrogênio, sendo que o silício pode ser trocado por outros átomos, como: Fe, Ge, Ti, B, Ga, 
entre outros. Na Figura 6 a estrutura da zeólita pode ser visualizada. O alumínio é essencial na 
constituição da zeólita, já que ele introduz uma carga negativa na rede, assim ocorre a 
formação de sítios ácidos para compensar essa carga e a existência de sítios ácidos fortes e 
ajustáveis favorece a sua utilização em diversas reações catalíticas, essencialmente em 
indústrias de refino (NÓBREGA, 2014) (RODRIGUES, 2014). 
 
 Figura 6 - Representação esquemática do catalisador FCC. 
 
 Fonte: Godoi (2016). 
24 
 
As principais propriedades das zeólitas são referentes à sua cristalinidade e 
estabilidade térmica e hidrotérmica. A alta seletividade também é uma das propriedades das 
zeólitas e esta relacionada com a organização dos sítios ativos e por sua estrutura ser bem 
definida, formando microporos e com isso, uma área específica elevada (centenas de metros 
quadrados por grama). Com o tempo passou a utilizar uma mistura de zeólita, que é o 
componente ativo, com uma matriz e um aditivo (ou ingrediente funcional), como catalisador, 
a composição do catalisador zeólitico está descrita na Tabela 2. Esses catalisadores são 
partículas esféricas, com diâmetro médio de 70 a 80 μm e área específica de 300 a 350 m
2
/g. 
A matriz assegura a resistência mecânica e outras propriedades físicas, aumentar a área 
superficial e melhorar a distribuição do componente ativo. As matrizes existentes são: matriz 
inerte que é o caulim, um tipo de argila (garantido as propriedades físicas e estruturais); 
matriz ativa que é a alumina (promove o pré-craqueamento); e a matriz sintética que é a sílica, 
utilizada para incorporar o componente ativo à matriz (MAIDEL, 2016) (NÓBREGA, 2014) 
(PEDROSO, 2012) (RODRIGUES, 2014). 
 
Tabela 2. Composição e informações dos ingredientes 
Nome químico % Peso 
Óxido de silício amorfo 2,0 a 60,0 
Zeólita 5,0 a 45,0 
Óxido de alumínio 25,0 a 60,0 
Caulim 10,0 a 45,0 
Óxido de terras raras 0,0 a 10,0 
 Fonte: Pedroso (2012) 
 
 Quando esse catalisador em pó entra em contato com uma corrente gasosa ele 
comporta como um fluido, por isso o processo tem o nome de craqueamento catalítico 
fluidizado e nele o catalisador tem a função de: propiciar que a reação aconteça em condições 
de temperatura e pressão muito mais inferiores do que a do craqueamento térmico 
(temperatura de 550°C e pressão de 25 a 70 kg/cm
2
); levar o coque depositado na sua 
superfície para o regenerador, onde ele será queimado e gerará calor; agente de transferência 
de calor, ele retira o calor da zona de combustão e utiliza para aquecer e vaporizar a carga, 
mantendo as reações de craqueamento (PEDROSO, 2012). 
 O catalisador vai sendo utilizado e vai perdendo a eficiência para propiciar as 
reações de craqueamento, pois suas cavidades vão sendo preenchidas, devido à contaminação 
25 
 
com o coque. Por isso o catalisador possui três formas relacionadas ao uso: catalisador virgem 
(atividade máxima, não foi utilizado nas reações), resíduo de catalisador (foi utilizado nas 
reações e esta impregnado de coque, teor de carbono de 1,0 a 1,2% em massa) e o catalisador 
regenerado (que já foi utilizado e queimado parte do coque impregnado a ele, o teor de 
carbono é de 0,1 a 0,5% em massa) (PEDROSO, 2012). 
 
2.4.2 Descrição do processo de craqueamento catalítico fluidizado 
 
Os gasóleos leves e pesados oriundos da destilação, a vácuo ou atmosférica, são 
utilizados como carga. Uma unidade FCC começa seu processo injetando a carga, com 
formato de gotículas, através de um bico dispersor em um reator cilíndrico vertical (riser) 
com temperaturas de 250-425 °C, para um pré-aquecimento da carga. Logo depois, a carga 
entra em contato com o catalisador quente e em pó, formando uma suspensão de sólido em 
líquido, conhecido como slurry, dentro do riser, que é a linha de alimentação e, devido o 
tempo de contato entre o catalisador e o óleo ser de menos de um segundo, é onde a maioria 
das reações ocorre (Godoi, 2016). O diâmetro do riser varia de 1 a 3 metros, os mais comuns 
são de 60 a 180 centímetros e a altura da coluna varia de 25 a 30 metros, o tempo de 
residência da carga no equipamento está relacionada com essas duas medidas, é de 1 a 4 
segundos e garante a produção adequada de produtos (Nóbrega, 2014). O riser possui um 
refratário, uma camada interna com espessura de 10 a 13 centímetros, de isolamento térmico e 
resistência à abrasão (Kamimura, 2009). A alta temperatura (aproximadamente 700 °C) que o 
catalisador foi sujeito faz com que o gasóleo vaporize e assim a catálise é ativada, e, 
rapidamente, os vapores gerados são levados ao topo do riser. Utiliza-se vapor d’água para 
impulsionar a mistura para cima, assim ocorre produção de produtos nobres ao longo do riser 
e para aumentar o rendimento do craqueamento acontece um aumento na vaporização 
(MAIDEL, 2016) (PEDROSO, 2012). 
A quebra das grandes moléculas de hidrocarbonetos acontece entre a base e o topo 
do riser, e também ocorre a deposição do coque, que é um subproduto não desejável, no 
catalisador, podendo ocorrer sua desativação (Nóbrega, 2014). Os produtos dessa reação e o 
catalisador, através de ciclones - que são cilindros verticais com um cone na parte inferior que 
gera uma rotação de elevada velocidade, gerando uma força centrípeta - de primeiro estágio 
vão para o vaso separador (reator), que atua como recipiente de ciclones, e esta no topo do 
riser, onde ocorre a separação do catalisador desativado e da fase gasosa que contém os 
hidrocarbonetos, devido à força centrípeta gerada pelo ciclone (Gomes, 2010) (Maidel, 2016) 
26 
 
(Pedroso,2012). As partículas do catalisador desativado vão para baixo, na parte inferior do 
vaso separador e as frações gasosas junto com partículas restantes do catalisador passam do 
topo do ciclone de primeiro estágio para o ciclone de segundo estágio, concluindo a separação 
(FREGOLENTE, 2009) (NÓBREGA, 2014). 
As frações gasosas de hidrocarbonetos saem pelo topo do ciclone do segundo estágio 
e passam a alimentar uma torre de fracionamento, onde ocorre uma separação primária dos 
cortes produzidos, o primeiro tratamento pela qual os produtos passam, a destilação 
fracionada. No fundo da torre produz o óleo pesado e denso, que é o resíduo do 
craqueamento, na lateral produz o óleo leve de reciclo, que é o diesel de craqueamento e no 
topo, uma corrente gasosa de nafta de craqueamento e hidrocarbonetos mais leves, a produção 
de uma unidade de FCC pode ser observada na Figura 7 (GODOI, 2016) (PENTEADO, 
2003). 
 
Figura 7 - Representação das correntes de entrada e saída de uma unidade FCC e o rendimento aproximado dos 
produtos em termos mássicos. 
 
 
 
O catalisador com o coque que sai pela parte inferior do vaso separador e chega ao 
aparelho chamado stripper, o retificador, que tem o papel de remover o resíduo de gasolina 
que ficou no catalisador. Essa remoção deve ser realizada de forma mais eficiente possível, 
pois a presença de resíduo no regenerador no decorrer do processo de reativação do 
catalisador, esses gases podem entrar em combustão, podendo ocorrer um grande aumento da 
temperatura do equipamento (Maidel, 2016) (Pedroso, 2012). O stripper é um vaso que possui 
em seu interior vários conjuntos defletores em forma cônica, chamados de chicanas, que vão 
aumentar o comprimento do caminho que o catalisador, oriundo do vaso separador, irá 
FONTE: Nóbrega (2014). 
27 
 
percorrer, com isso o contato entre o catalisador e o fluxo de vapor ascendente será maior. O 
fluxo de vapor é o responsável pela retificação, na Figura 8 observam-se os detalhes de um 
stripper. O tempo de residência no leito estruturado juntamente com a pressão parcial do 
vapor, permite que hidrocarbonetos saiam dos poros do catalisador por difusão, o produto 
gerado entra no fluxo do ciclone de segundo estágio (GOMES, 2010) (KAMIMURA, 2009). 
A recuperação de hidrocarbonetos que estão nos poros do catalisador nem sempre é 
total, podendo haver certa quantidade de hidrocarbonetos ao chegar ao regenerador. Os 
hidrocarbonetos ricos em hidrogênio podem causar algumas desvantagens no regenerador, de 
acordo com Dantas (2004) algumas dessas desvantagens são: 
- Com o excesso de hidrogênio ocorre o aumento da temperatura do regenerador, podendo 
exceder a temperatura limite que o equipamento suporta. A combustão do hidrogênio forma 
água e com isso fornece 3,7 vezes mais calor para o sistema do que a formação de dióxido de 
carbono; 
- Perda de hidrocarbonetos que poderiam ser agregados aos produtos do riser; 
- A estrutura cristalina do catalisador é destruída com maior facilidade, assim, sua atividade 
catalisadora também diminui. Isso ocorre devido à elevada temperatura juntamente da 
formação de vapor no regenerador. 
 
 Figura 8 - Detalhe do stripper do vaso separador. 
 
 
 
FONTE: Kamimura (2009). 
28 
 
Por fim, o catalisador que está no fundo do stripper entra no vaso regenerador, 
através do stand pipe, que é um tubo com uma válvula que vai controlar o fluxo do 
catalisador, para controlar o tempo de residência do catalisador no stripper (Kamimura, 
2009). No vaso regenerador acontece uma combustão com temperatura de 700 °C, assim o 
catalisador é regenerado, já que o coque é queimado e então, o catalisador fica limpo, 
podendo voltar ao reator. A regeneração do catalisador faz com que o craqueamento seja um 
processo cíclico, que também se deve a diferença de pressão entre o regenerador e o reator 
(Maidel, 2016) (Pedroso, 2012). A queima desse coque que foi depositado no catalisador gera 
uma grande quantidade de energia e é utilizado como fonte de calor para a carga, supre a 
energia necessária para a realização do processo de craqueamento e como o calor necessário 
para o aquecimento e vaporização da mesma (GOMES, 2010) (MARIANO, 2005). 
 
2.5 Desativação do catalisador 
 
O coque é o conjunto de subprodutos retidos dentro das partículas do catalisador, um 
resíduo sólido carbonáceo que possui elevado teor de carbono e contém hidrocarbonetos de 
alto peso molecular. São compostos com razão hidrogênio/carbono de 0,3 a 1,0, indicando 
que em sua composição possui espécies aromáticas. Podem ser obtidos diferentes tipos de 
coque, com propriedades diferentes (teor, natureza e localização), que vai depender do 
processo utilizado, das condições de operação e das propriedades da matéria-prima 
(JIMÉNEZ, 2011) (MELLO, 2007). 
 As propriedades do coque vão designar o desempenho do catalisador e possui 
importante função na cinética de combustão do regenerador. Os tipos de coque são: catalítico, 
forma-se devido à condensação e desidrogenação; térmico, forma-se por um mecanismo de 
radicais livres; aditivo, forma-se a partir de moléculas pesadas de coque que estão presentes 
na alimentação; e o coque contaminante, formado devido à desidrogenação catalisada por 
níquel, ferro e vanádio (JIMÉNEZ, 2011). 
O coque e os metais (como níquel e vanádio) presentes no petróleo são depositados 
no catalisador, diminuindo suas propriedades catalíticas, o níquel interage com as terras raras 
e o vanádio fica livre e interage com a zeólita. Estes fatores podem levar a uma diminuição do 
número de sítios ativos ou da sua qualidade e uma degradação na acessibilidade ao espaço do 
poro, podendo ocorrer à desativação do catalisador. De acordo com Valt (2012), outros 
mecanismos também podem levar a desativação do catalisador, como: 
29 
 
- Envenenamento (poisoning): é uma adsorção de reagentes, produtos ou impurezas sobre os 
sítios ativos, bloqueando-os, ocorrendo mudanças na superfície ou formação de compostos 
químicos definidos. 
- Deposição de coque (fouling): onde ocorre o bloqueio dos poros e de sítios ativos, devido a 
deposição de espécies da fase fluida na superfície do catalisador. Se essa deposição continuar 
ocorrendo, pode acontecer a desintegração da partícula e entupimento do reator. 
- Sinterização do suporte/fase ativa (sintering – thermal degradation): acontece quando 
exposto a temperaturas acima de 500 °C, ocorrendo uma perda da área catalítica, resultada do 
crescimento de cristais da fase ativa e da queda da área do suporte. 
- Volatilização de componentes do catalisador (leaching by vapor transport): quando a 
temperatura ultrapassa 1000 °C, geralmente não tem importância no processo catalítico. A 
perda dos componentes da fase ativa, devido à formação de compostos voláteis, tem mais 
importância. 
A desativação do catalisador faz com que parte do catalisador seja retirada 
frequentemente, adicionando um catalisador fresco, assim no processo pode ter uma mistura 
de catalisadores com várias idades, conservando uma atividade catalítica constante (Valt, 
2012). A desativação do catalisador pode ser de forma reversível, devido à produção de coque 
e sua eventual deposição na superfície e que através da combustão pode ser removido, e 
irreversível, por causa dos contaminantes presentes e pela perda de aluminato, quando o 
catalisador deve ser substituído (JIMÉNEZ, 2011). 
A desativação reversível é causada pelo envenenamento, quando uma molécula de 
coque bloqueia um sítio ativo interferindo na seletividade daquela região, ou pela obstrução 
de poros, que é quando a molécula de coque impede a entrada dos reagentes para mais de um 
sítio ativo. Como pode ser observado, é inevitável que ocorra a desativação do catalisador, 
porém é possível retardar ou impedir algumas de suasconsequências (JIMÉNEZ, 2011). 
 
2.6 Seção de Regeneração 
 
A regeneração ocorre quando pode ser realizada uma reversão na desativação do 
catalisador, como no caso de desativação por deposição de coque, sendo que estes podem ser 
removidos por gaseificação com oxigênio, água ou hidrogênio (Lima, 2015). Como citado 
anteriormente, o regenerador têm duas atividades principais, a de recuperar a atividade do 
catalisador gasto, para que ele possa ser reutilizado no processo de craqueamento, e de 
fornecer calor para o craqueamento da carga. Ao entrar no regenerador, o catalisador possui 
30 
 
0,4 e 2,5% em peso de coque e é devido à combustão do coque que o catalisador pode ser 
reutilizado e, é o calor gerado para está combustão que é fornecido para o craqueamento da 
carga, na Tabela 3 verifica-se os produtos gerados através da combustão do coque 
(Kamimura, 2009). Porém, a combustão do coque nem sempre é completa, assim no 
catalisador regenerado sempre vai existir uma pequena quantidade de coque, o que faz com 
que sua atividade seja menor que a de um catalisador fresco. Para a eficiência do processo o 
catalisador deverá ser substituído depois de vários ciclos de regeneração, a quantidade de 
ciclos vai depender principalmente do tipo de carga de alimentação utilizado no processo 
(LIMA, 2015). 
 
Tabela 3. Reações de combustão dos componentes do coque. 
 Reação Global Kcal/Kg de C, H2 ou S 
C + ½ O2 → CO 2.200 
CO + ½ O2 → CO2 5.600 
C + O2 → CO2 7.820 
H2 + ½ O2 → H2O 28.900 
S + xô → SOx 2.209 
N + xô → NOx 
 Fonte: Kamimura (2009) 
 
Para que a regeneração do catalisador seja eficiente, devem-se recuperar suas 
propriedades iniciais, como área específica e volume de poros, e também, é necessário 
recuperar as propriedades da fase metálica, como dispersão, redutibilidade e atividade 
catalítica. O regenerador é um vaso de forma cilíndrica com variação do diâmetro, fundo 
cônico e topo semicircular, possuem ciclones de dois estágios ligados a câmara plena que faz 
a exaustão dos gases de combustão, na Figura 9 está detalhada o interior do vaso regenerador 
de uma unidade de FCC (LIMA, 2015) (PENTEADO, 2003). 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
 Figura 9 – Interior do vaso regenerador de uma unidade FCC. 
 
 Fonte: Kamimura (2009). 
 
O catalisador é colocado no vaso regenerador através do distribuidor de catalisador e 
seu fluxo é controlado por uma válvula, a queima do coque ocorre quando ele entra em 
contato com o ar (que promove oxigênio para a combustão) à alta temperatura, 680° - 750° C, 
resultando em um catalisador regenerado e pronto para ser utilizado novamente. Através 
dessa combustão são gerados gases como subproduto da regeneração, que possuem muita 
energia térmica. O ar utilizado para fazer a combustão é derivado de sopradores com pressão 
e velocidade, e com sua passagem para o regenerador através do distribuídos de ar (que está 
abaixo do distribuidor de catalisador), no fundo do equipamento. (BATISTA 1994) (GOMES, 
2010) (KAMIMURA, 2009).. 
O ar e os gases de combustão gerados causam a formação de bolhas no leito do 
catalisador o que provoca um efeito parecido com de um liquido em ebulição, forma-se então 
um leito fluidizado. A expressão leito fluidizado decorre do aspecto e características 
mecânicas se assemelharem muito às de um fluido. A fluidização do leito do catalisador é 
homogênea, assim aumenta o contato do ar com as partículas do catalisador e a eficiência e 
homogeneidade da queima do coque. O leito fluidizado vai criar um espaço entre as partículas 
sólidas, pois mantém um fluxo constante e uniforme de um material gasoso, normalmente o 
ar, por meio de um leito de material sólido particulado (GOMES, 2010) (KAMIMURA, 
2009). 
32 
 
O leito fluidizado do catalisador no regenerador possui duas regiões: uma região 
localizada na parte inferior do leito, acima do distribuidor de ar, essa área é conhecida como 
fase densa (grid) e é onde o maior volume de partículas do catalisador está (partículas com 
tamanho de 50 a 90 μm), essa região é caracterizada pela turbulência do leito; e a fase diluída 
(freeboard), localizada na região superior do leito, acima da fase densa até a região de entrada 
dos ciclones e possui massa específica menor, com predomínio de ar e de gases da 
combustão, sendo que as partículas do catalisador estão em menor quantidade e ficam em 
suspensão na mistura ar-gases (partículas com tamanho de 0 a 50 μm), sendo que o sólido 
presente decorre do arraste promovido pela corrente de gases que saem da região densa 
(BATISTA, 1994) (GOMES, 2010) (KAMIMURA, 2009) (PENTEADO, 2003). 
A velocidade dos gases e o arraste do catalisador é diminuído com o aumento do 
diâmetro do regenerador. No regenerador também ocorre a utilização de ciclones para fazer a 
separação, a coleta e o retorno do catalisador arrastado ao longo do regenerador. A separação 
dos gases das partículas do regenerador é importante, pois o catalisador que está em 
suspensão na fase diluída não deve ser arrastado pelos gases para fora do regenerador, para 
serem enviados a atmosfera sem finos de catalisador. Os ciclones utilizados possuem pernas 
longas parcialmente submersas no leito fluidizado do catalisador, como pode ser visualizado 
na Figura 10 (GOMES, 2010) (PENTEADO, 2003). 
 
 Figura 10 – Conjunto de ciclones e topo de um vaso regenerador. 
 
 Fonte: Gomes (2010). 
 
33 
 
Os ciclones estão localizados nos principais vasos de pressão verticais de uma 
unidade de craqueamento, no regenerador e no separador, normalmente, trabalham em vários 
pares. São fabricados em chapas soldadas de aço inoxidável austenítico (para que o ciclone 
resista a altas temperaturas) e revestidos internamente por material refratário antierosivo de 
alta resistência à abrasão. A mistura gás-catalisador fica com alta velocidade tangencial e 
helicoidal e com constante contato com a parede interna dos ciclones, podendo causar uma 
erosão, por isso o refratário antierosivo possui elevada importância (GOMES, 2010). 
 No fundo do vaso fica um acumulado de catalisador regenerado, que volta para o 
riser, com um fluxo controlado por uma válvula e, então, completa o ciclo do conversor 
(Gomes, 2010) (Kamimura, 2009). Como a combustão é exotérmica, ocorre uma elevada 
liberação de energia, por isso, aumenta à temperatura do catalisador regenerado, 
consequentemente, a energia é transferida para o riser. Os gases de combustão saem pela 
parte superior do regenerador e são encaminhados para equipamentos de recuperação de 
energia (as caldeiras), onde os gases vão receber uma quantidade extra de ar e com o auxilio 
de queimadores, o CO (monóxido de carbono) é convertido em CO2 (dióxido de carbono), em 
seguida os gases são emitidos para a atmosfera por uma chaminé de grande altura. As 
caldeiras possuem grande importância, devido a grande produção de energia que será 
utilizada na produção de vapor d’água para o acionamento de sopradores e compressores de 
gás, e também devido a eliminação de gases CO, contribuindo com o meio ambiente. 
(JIMÉNEZ, 2011) (RIBEIRO, 2007) (PENTEADO, 2003). 
 
2.6.1 Variáveis do regenerador 
 
De acordo com Penteado (2003), as variáveis do regenerador são dependentes da 
circulação do catalisador e influenciam no processo de regeneração do catalisador, essas 
variáveis são: 
 
- Nível do catalisador no regenerador: 
O nível do regenerador é mantido através da reposição e do descarte do catalisador, 
essas ações podem ou não serem automáticas, depende apenas do grau de automação da 
unidade. Quanto maior for a quantidade de catalisador presente no regenerador, maior é o 
tempo de residência desse catalisador e assim, contribui para melhorar a regeneração. 
 
 
34 
 
- Vazão de alimentação de ar: 
 Essa variável do regenerador interfere em todas as outras, tanto pela manutenção da 
estabilidade operacional dosreatores de queima parcial, quanto na manutenção da qualidade 
da regeneração. Normalmente, a capacidade do soprador restringe a utilização da alimentação 
de ar como uma variável para controle do processo. 
 
- Fração do coque no catalisador: 
A quantidade de coque presente no catalisador é a principal motivo para a variação 
da temperatura da fase densa. A produção de coque no riser é depende de fatores como cargas 
mais pesadas e a temperatura do craqueamento. Essa temperatura é controlada pela vazão do 
catalisador e a eficiência da regeneração depende da produção de coque no riser, e também, 
influência nessa produção. 
 
- Circulação do catalisador: 
Essa variável controla indiretamente a relação catalisador/óleo e essa relação 
influência na temperatura do riser. Com isso, a vazão do catalisador regenerado é uma função 
da temperatura do riser e essa vazão é controlada pelo diferencial de pressão na válvula de 
controle de nível de catalisador no reator. 
 
- Diferencial de pressão entre regenerador e vaso separador: 
É essa variável que vai garantir a segurança da unidade, evitando que ocorra fluxo 
reverso de catalisador, ou seja, que o catalisador tenha um fluxo do regenerador para o vaso 
separador, podendo causar à explosão do regenerador ou do vaso separador. O seu controle 
estabelece a pressão de operação do regenerador. 
 
- Temperatura do regenerador: 
A temperatura e o tempo de regeneração são influenciados, principalmente, pela 
quantidade de coque e a intensidade de regeneração. Como ela é uma variável dependente das 
condições de operação, ela pode ser controlada pela vazão de ar e pela quantidade de 
catalisador na fase densa. Alguns fatores podem contribuir para o aumento da temperatura do 
regenerador, como: temperatura elevada do vaso separador, catalisadores mais ativos e o 
modo de combustão (parcial ou total) no qual o regenerador opera. 
 
 
35 
 
2.6.2 Modelos de regeneradores 
 
 Existem, basicamente, dois modelos de regeneradores em operação nas unidades 
FCC: regeneradores de leito borbulhante e regeneradores estilo combustor. Nos regeneradores 
de leito borbulhante o catalisador a ser regenerado entra no topo do leito e sai pelo fundo, 
esses modelos são bastante utilizados desde 1942, quando surgiram as primeiras unidades 
FCC. Os regeneradores estilo combustor possuem um combustor que realiza a queima 
completa do coque à CO2, sem utilizar promotores de combustão CO e sem a presença de 
oxigênio em excesso. O regenerador do tipo combustor produz 70 a 80% menos NOx (óxidos 
de nitrogênio) que os do tipo leito borbulhante. Os dois modelos de regeneradores podem ser 
visto na Figura 11 (SOUSA, 2012). 
 
 Figura 11 - Regenerador de leito borbulhante (a) e estilo combustor (b). 
 
 Fonte: Sousa (2012). 
 
 
 
 
36 
 
2.6.3 Resfriador de catalisador 
 
Para controlar a temperatura de regeneração do catalisador, o catalisador regenerado 
passa por um ajuste na sua temperatura antes de voltar ao riser, em um equipamento ligado 
externamente ao regenerador, um trocador de calor, conhecido como resfriador de catalisador, 
que pode ser visualizado na Figura 12. O resfriador auxilia não somente a controlar a 
temperatura e, consequentemente, o balanço de energia da unidade, mas também a manter o 
catalisador ativo. Esse ajuste é necessário, pois a temperatura influencia no processo de 
craqueamento, temperaturas baixas reduzem a eficiência catalítica e temperaturas altas levam 
a formação de mais coque e, assim, a redução da atividade do catalisador. O objetivo principal 
do resfriador é aumentar, de forma econômica, a eficiência dos processos de craqueamento 
(DANTAS, 2004) (MONZÓN, 2016). 
 
 Figura 12 - Resfriador de catalisador 
 
 Fonte: Kamimura (2009). 
 
O catalisador passa do regenerador para o resfriador e depois volta para o 
regenerador com uma temperatura, depende do tipo de combustão realizada, menor. Ao entrar 
no resfriador o catalisador flui para parte inferior, como um leito denso, através de trocadores 
que possuem tubo dentro de tubo e então, o catalisador envolve os tubos mais externos e troca 
37 
 
calor, resfriando-se, e retorna ao regenerador. No fundo do resfriador é injetado ar para 
fluidizar o catalisador. O retorno do catalisador para o regenerador é controlado por uma 
válvula, esse controle de circulação de catalisador pelo resfriador vai controlar a temperatura 
do regenerador. Para que ocorra o resfriamento, água é injetada na parte superior do espelho 
do resfriador, passa pelo tubo interno do sistema tubo dentro de tubo e sai por espaços vazios 
entre tubos (KAMIMURA, 2009). 
 
2.6.4 Combustão do coque e suas emissões gasosas 
 
A força da regeneração e o seu modo de queima dependem da relação entre as 
quantidades de coque e ar, que também irá determinar a temperatura e o tempo de residência 
da regeneração do catalisador. De acordo com Penteado (2003), os regeneradores operam com 
combustão total ou parcial. 
A combustão parcial ocorre quando o gás de combustão possui uma mistura de CO e 
CO2, e esta mistura passa pela caldeira para completar a queima de CO. Os regenerados 
operam em temperaturas mais amenas e ocorrem duas configurações para esse tipo, queima 
atrasada e queima posterior, que vai depender da relação de alimentação de ar e coque. A 
queima atrasada acontece quando a regeneração ocorre com a relação ar/coque deficiente, o 
que diminui a conversão total do CO e aumenta a fração de coque no catalisador regenerado. 
Nesta configuração, a maior parte do oxigênio disponível é consumida e a maior parte da 
combustão acontece na fase densa, assim a temperatura da região diluída é menor que a da 
densa. Já na queima posterior o regenerador tem uma temperatura crescente da região densa 
para a diluída, pois a quantidade de ar presente é capaz de transformar CO em CO2 na região 
diluída, liberando uma parcela adicional de energia. 
Na combustão total, todo C do coque é transformado em CO2 e o gás de combustão é 
eliminado diretamente para a atmosfera. Nesta configuração, o material utilizado para sua 
construção deve ser resistente, porque o regenerador precisa de ar em excesso e temperatura 
superior a 760º C, podendo chegar a 800º C. Com isso, deve-se ter cuidado para não ocorrer a 
desativação térmica (sinterização) do catalisador. O tempo de regeneração é reduzido, pois o 
excesso de ar e temperatura aumenta a velocidade da reação. A combustão total é a mais 
comum, ela gera CO2 e então, diminui a emissão de CO para a atmosfera. 
Os gases emitidos podem ser O2, N2, CO, CO2, SOx (óxidos de enxofre) e NOx. A 
partir de compostos de enxofre (S) e de nitrogênio (N) presentes na carga craqueada na 
unidade de FCC os gases SOx e NOx são produzidos. Geralmente, utiliza-se carga a ser 
38 
 
craqueada com teor de S de 0,1 a 1,0% e de N de 0,05 a 0,5%. Em geral, de 2 a 4% do 
nitrogênio que entra na unidade é emitido na forma de NOx e de 5 a 10% do enxofre que entra 
na unidade é emitido na forma de SOx. Em uma refinaria, a unidade de FCC é a maior fonte 
de emissão de SOx e NOx, sendo que cerca de 17% de SOx e 22% de NOx numa refinaria 
provém do processo de FCC, de acordo com um levantamento feito pela Petrobras 
(RONCOLATTO, 2007). 
 
As emissões gasosas de SOx e NOx contribuem para formação da chuva ácida, 
aerossóis e aumento de O3 (ozônio) que causam danos a natureza, como acidificação 
de solos e rios, destruição de folhas de vegetais, corrosão do ferro e mármore e aos 
seres humanos, como problemas respiratórios. (ROCOLATTO, 2007, p. 3). 
 
 Quando o regenerador atua com combustão parcial não ocorre à oxidação completa 
do coque a CO2 e a H2O, pois a quantidade de O2 injetada na corrente de alimentação não é 
suficiente. Por isso, produz-se CO, espécies de nitrogênio oxidadas e reduzidas (NOx, NH3, 
HCN e N2, são exemplos) em quantidades consideráveis no regenerador.Já na combustão 
total a quantidade de NOx produzida é maior, devido ao teor de oxigênio presente (SOUSA, 
2012). 
 De acordo com a EPA (Environmental Protection Agency), o limite de emissão de 
CO em efluentes gasosos é de 500 ppm. Assim, quando ocorre excesso de CO, ele é 
queimado em um combustor externo com auxilio de um combustível para queima, obtendo 
limites aceitáveis de emissão de CO no efluente do regenerador. Nesse combustor externo, 
com presença de O2, o CO é oxidado a CO2; HCN e NH3 a NOx (SOUSA, 2012). 
 
2.6.5 Origem de NOx nos regeneradores de FCC 
 
 Em um regenerador, para conseguir a combustão total, é necessário um excesso de 
oxigênio, o que reduz a capacidade de queima do coque e aumenta as emissões de NOx. O 
NOx é formado em uma unidade FCC devido ao nitrogênio contido no coque. O nitrogênio é 
convertido, direta ou indiretamente, em nitrogênio molecular e NOx através da reação com 
espécies que possuem nitrogênio, como HCN e NH3. Na regeneração, de 70 a 90% de 
nitrogênio presente no coque é reduzido a N2 e o restante, 10 a 30% são convertidos em NOx. 
Também existe uma influência do monóxido de carbono na redução dos NOx a N2, como pode 
ser observado na Figura 13 (JIMÉNEZ, 2011) (SOUSA, 2012). 
 
 
39 
 
 
Figura 13 – Química de formação de NOx em uma unidade FCC. 
 
Fonte: Sousa (2012). 
 
 O NOx é uma mistura de gases (nitrogênio e oxigênio) em diferentes quantidades, os 
óxidos de nitrogênio mais tóxicos são o NO e o NO2 e também são os principais óxidos 
formados durante a combustão do coque no regenerador FCC. O NOx é produzido a partir de 
duas formas, térmica e combustível. O NOx térmico ocorre quando o produto da oxidação de 
N2 entra com ar combustão no regenerador, ele não é termodinamicamente favorável sob 
condições típicas de uma unidade de regeneração de FCC, pois é formado acima de 1760º C e 
com excesso de oxigênio. O NOx combustível ocorre devido a oxidação dos compostos de 
nitrogênio presentes no coque do catalisador e tem a maior contribuição na formação de NOx 
dentro do regenerador FCC. Foi realizada uma análise de emissões de NO em várias unidades 
comerciais, onde foi utilizado um Davison Circulating Riser (DCR) contendo diferentes 
níveis de nitrogênio na carga, observou-se que em cargas com maiores teores de nitrogênio 
ocorre maior produção de NOx, concluindo que as emissões de NOx no regenerador são 
resultados do nitrogênio contido no combustível no catalisador coqueado (JIMÉNEZ, 2011) 
(SOUSA, 2012). 
 
2.6.5.1 Compostos de nitrogênio básicos e não-básicos 
 
Os compostos orgânicos de nitrogênio podem ser básicos e não-básicos, sendo que 
os compostos básicos podem neutralizar momentaneamente os sítios ácidos do catalisador, o 
que vai diminuir sua atividade e, por consequência, reduzir a conversão da unidade de 
40 
 
craqueamento, esse impedimento causado por moléculas volumosas contendo nitrogênio pode 
ser observado na Figura 14. Vale ressaltar que o envenenamento dos sítios ácidos do 
catalisador é momentâneo, pois, quando o coque for queimado no regenerador, esses 
compostos serão oxidados e assim, a atividade do catalisador será restaurada. Os compostos 
não-básicos também contribuem para a formação de coque, porém em menor proporção 
(SOUSA, 2012). 
 
Figura 14 - Moléculas heterocíclicas contendo nitrogênio obstruindo os sítios ácidos do catalisador. 
 
Fonte: Sousa (2012). 
 
 As condições de operação e o modelo de regenerador influenciam na emissão de 
NOx produzida no regenerador e, também, o modo de combustão, sendo que a combustão 
total aumenta a emissão de NOx em relação a combustão parcial (SOUSA, 2012). 
 
2.6.6 Fatores que influenciam as emissões gasosas no processo de FCC 
 
 De acordo com Roncolatto (2007), vários fatores podem afetar as emissões de SOx e 
NOx em unidades de FCC, como carga, equipamentos, processo e catalisadores utilizados e 
pós-tratamentos. 
 Com relação à carga, existe uma relação entre o teor de nitrogênio que está presente 
na carga e a emissão de NOx, que também se dá entre o teor de enxofre e a emissão de SOx. 
Na carga estão presentes compostos de S e N, que são responsáveis pela emissão, logo a 
vazão da carga afeta a emissão. Os equipamentos devem possui bom desempenho de 
distribuidores de catalisador e ar no regenerador, retificadores e ciclones desfavorecem a 
41 
 
emissão de NOx, SOx e CO. As variáveis do processo (temperatura, quantidade de catalisador 
e de carga, velocidade de circulação do catalisador, quantidade de coque, entre outros) 
também influenciam as emissões nos diferentes ambientes do processo (riser, retificador e 
regenerador). 
 Quando o catalisador de FCC tem caráter menos ácido ou básico, favorece uma 
menor emissão de SOx, pois pode adsorver SOx no regenerador e liberar no reator, nesse caso 
o N também fica retido no catalisador. A presença de Ni e V no catalisador também favorece 
menor emissão de NOx e SOx. Os catalisadores de emissão são considerados aditivos, o seu 
uso é a forma mais eficiente para redução da emissão de NOx, SOx e CO, pois o projeto de 
regenerador e as condições operacionais não precisam ser modificadas. Eles são usados como 
partículas separadas ou incorporadas ao catalisador de FCC. 
 A utilização de pós-tratamentos é de suma importância. Como já foi dito, para 
reduzir a emissão de CO é utilizado caldeiras, que oxidam a CO2 e utilizam a energia liberada 
como fonte de calor para outras unidades. A diminuição da vazão de ar ou da concentração de 
O2 na caldeira de CO reduz a emissão de NOx. Para redução de SOx usa-se lavador de gases 
com hidróxido de sódio que vai reter SOx na forma de Na2SO4. Tratamentos para reduzir a 
emissão SOx e NOx possuem custo de investimento, operação e manutenção elevado, porém 
são eficientes. 
 
2.7 Impactos ambientais 
 
 Os impactos ambientais são divididos em agudos, quando possuem efeitos 
catastróficos em um curto espaço de tempo, ou crônicos, quando impactam o meio ambiente, 
ao longo do tempo. Na indústria de petróleo os principais impactos agudos são os 
relacionados à grande vazamento de óleo, os impactos crônicos são diversos e um deles é o de 
emissões atmosféricas causadas pelas refinarias. A cadeia produtiva da refinaria de petróleo 
tem a capacidade de provocar uma grande variedade de impactos ambientais, como emissão 
gasosa, geração de resíduos sólidos e geração de efluentes líquidos, que são impactos 
crônicos, porém ao longo do tempo podem causar um impacto ambiental significativo. Por 
isso, na última década as pressões, para que as refinarias sigam os requisitos de segurança e 
meio ambiente, aumentaram (NICÁCIO, 2014). 
 Um dos impactos ambientais de uma refinaria é o relacionado com a geração de 
resíduos sólidos, como a utilização e o descarte de catalisadores. Esses resíduos podem sofrer 
incineração, fixação química, neutralização ou disposição em aterros sanitários. Os resíduos 
42 
 
químicos são os que causam maior impacto no meio ambiente, por isso é necessário que 
sejam identificados e descartados em uma área definida dentro ou fora da refinaria. Além do 
impacto causado pelo descarte de catalisador desativado, também existe o impacto devido à 
perda de catalisador pelas chaminés dos regenerados para o meio ambiente, devido a 
eficiência dos ciclones, nesse caso a mistura do catalisador com correntes gasosas é 
considerado como material particulado (MP), que possuem diâmetro aerodinâmico inferior a 
50 μm. Dependendo da fonte de emissão e onde está localizado, o MP pode alterar 
significantemente a qualidade do ar e causar problemas na saúde pública, quanto menor for o 
tamanho do material particulado maior é o dano a saúde. Também ocorre às perdas de 
catalisador por emissões fugitivas (JÚNIOR, 2010) (NICÁCIO, 2014). 
 De acordo com a norma da ABNT-NBR 8969/1985, poluente atmosférico pode ser 
definido como: 
 
Toda e qualquer forma de matériae/ou energia que, segundo suas características, 
concentração e tempo de permanência no ar, possa causar ou venha a causar danos 
à saúde, aos materiais, à fauna e à flora e seja prejudicial à segurança, ao uso e ao 
gozo da propriedade, à economia e ao bem estar da comunidade. 
 
 As principais emissões atmosféricas oriundas de refinarias são: emissões fugitivas de 
produtos voláteis (devido a vazamento em equipamentos), emissões geradas pela queima de 
combustíveis em aquecedores e caldeiras e as emissões das unidades de processos. As 
emissões causadas por aquecedores e caldeiras liberam produtos tóxicos, como CO, NOx e 
SOx, que podem ser minimizadas, porém, ao longo prazo, podem causar impacto ambiental 
significativo (Nicácio, 2014). O processo de FCC, de hidrotratamento e de reforma catalítica 
são considerados os principais emissores de gases de uma refinaria, pois a regeneração do 
catalisador, além das emissões fugitivas e dos gases de chaminé, gera correntes gasosas que 
podem conter monóxido de carbono, material particulado, óxidos de nitrogênio e enxofre e 
hidrocarbonetos voláteis, que são considerados os principais poluentes atmosféricos. Antes de 
ser emitida a atmosfera, a corrente gasosa deve ser tratada, podendo passar por caldeiras e 
ciclones (para retirar o material particulado) (MARIANO, 2005) (REZENDE, 2013). 
 As emissões gasosas oriundas do regenerador do FCC podem causar vários efeitos, 
por isso muito tem se empenhado para a redução dessas emissões. Três estados do Brasil 
possuem suas próprias legislações relacionadas com a emissão gasosa, como pode ser 
observada na Tabela 4, a tendência é que a legislação se torne mais restritiva. O limite de CO 
é de 500 ppm nas fontes fixas, tanto na saída do regenerador, quanto na saída das caldeiras 
(RONCOLATTO, 2007). 
43 
 
 
Tabela 4. Limites estabelecidos por lei no Brasil para emissão gasosa em unidades de FCC. 
Estado Resolução SOx NOx 
MG Deliberaçao normativa 
COPAM 001/1992 
1800 mg/Nm
3
 ou 630 
ppmv SO2 a 8% de O2 
600 mg/Nm
3
 ou 292 
ppmv NO2 a 8% de O2 
RJ DZ-FEEMA 1800 mg/Nm
3
 ou 630 
ppmv SO2 
- 
PR SEMA 41 1700 mg/Nm
3
 ou 595 
ppmv SO2 
700 mg/Nm
3
 ou 341 
ppmv NO2 
 Fonte: Roncolatto (2007) 
 
 A nível federal, são as resoluções do CONAMA (Conselho Nacional do Meio 
Ambiente) que organizam como as atividades industriais poderão ser conduzidas, obedecendo 
a política ambiental vigente. A resolução do CONAMA 436/2011 estabelece os limites 
máximos de emissão de poluentes atmosféricos para fontes fixas, os limites são fixados por 
poluentes e por tipo de fonte. Para os processos de refinaria os limites de emissão também são 
estabelecidos, sendo que um desses processos é o craqueamento catalítico (caldeiras de 
monóxido de carbono ou recuperadoras dos gases dos regeneradores). A Tabela 5 mostra os 
padrões de emissões de poluentes nas unidades de craqueamento catalítico (REZENDE, 
2013). 
 
Tabela 5. Padrões de emissões de poluentes nas unidades de craqueamento catalítico. 
Material Particulado a 8% 
de O2 [mg/m
3
] 
NOx (como NO2) a 3% de 
O2 [mg/m
3
] 
SOx (como SO2) a 3% de O2 
[mg/m
3
] 
75 600 1200 
 Fonte: Rezende (2013) 
 
2.7.1 Efeitos decorrentes da poluição atmosférica 
 
 A poluição atmosférica pode causar efeitos, em longo prazo, em diferentes 
ecossistemas, sobre o clima e sobre a estratosfera, por isso os estudos relacionados a isso têm 
crescido nos últimos anos. Os poluentes atmosféricos afetam prejudicialmente o meio 
ambiente e causam danos à composição química da atmosfera que levam a varias 
consequências ao bem estar do homem e dos animais, perda ao meio ambiente (natural, 
44 
 
residencial e espaço de trabalho) e efeitos que levam a danificação do conforto (MARIANO, 
2001) (REZENDE, 2013). 
 Um dos maiores problemas de caráter global é o das chuvas ácidas, que também é 
causado pela poluição atmosférica. Quando gases poluentes são emitidos a atmosfera, 
principalmente óxidos de enxofre e nitrogênio, ocorre um aumento da acidez das águas, 
formando as chuvas ácidas, sendo que a chuva é levemente ácida com um pH em torno de 
5,65. Os óxidos de enxofre e nitrogênio ao entrarem em contato com a atmosfera 
transformam-se em sulfatos e nitratos, e combinados com o vapor d’água, formam ácido 
sulfúrico nítrico. Uma das consequências da diminuição do pH da chuva é a decorrente 
diminuição no pH das águas superficiais e subterrâneas, que é prejudicial ao abastecimento 
humano e outros usos. A contaminação dos rios e lagos, leva a uma devastação da flora e 
fauna aquática e ao infiltrar no solo libera metais tóxicos, que devido a redução do pH tem sua 
solubilidade aumentada e, com isso, pode se introduzir na cadeia alimentar. As chuvas ácidas 
causam problemas nos solos, devido a sua lavagem pelas chuvas ácidas e também podem 
levar a consequências ecológicas irreversíveis, afetando a vegetação e podendo levar a morte 
de plantas e tornando o solo estéril. Outra consequência da chuva ácida é a corrosão de 
monumentos históricos, estátuas, edificações, obras de arte e outros materiais (MARIANO, 
2001) (REZENDE, 2013). 
 Além do problema da chuva ácida, que também acarreta outros problemas, existe o 
problema das mudanças climáticas, o efeito estufa, que também são causadas pela poluição 
atmosférica. O efeito estufa é decorrente do aumenta das concentrações dos gases na 
atmosfera, os gases considerados do efeito estufa, segundo o Painel Intergovernamental de 
Mudanças Climáticas (IPCC, 2007), são: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido 
nitroso (N2O), hexafluoreto de enxofre (SF6), hidrofluorcarbono (HFC) e perfluorcarbono 
(PFC). Essa concentração de gases vai aumentar a temperatura geral do globo terrestre, 
modificando o regime das chuvas e, por consequência, surgem alterações nas terras 
cultiváveis e na extensão dos desertos. A intensidade da radiação solar também é danificada, 
ela é reduzida devido à presença de sulfatos e partículas finas. Outro problema é a diminuição 
do ozônio na estratosfera, causando um buraco na camada de ozônio, que tem a capacidade de 
proteger o planeta, assim ocorre um aumento da quantidade da radiação ultravioleta que chega 
a Terra. O problema do buraco na camada de ozônio se deve a presença de hidrocarbonetos 
halogenados e os óxidos de nitrogênio (MARIANO, 2001). 
 A poluição atmosférica causada pelo material particulado danifica a agricultura, pois 
reduz a colheita e aumenta o custo da produção, pois, é necessária a utilização de fertilizantes 
45 
 
e irrigação. Quando ocorre a emissão de material particulado com elevado teor de metais 
pesados a devastação da vegetação e sua desconfiguração é muito severa, e também, reduz a 
visibilidade. Fora todo o impacto ambiental que a poluição atmosférica causa, ela também é 
responsável por inúmeras patologias, cooperando para a elevação da taxa de mortalidade. 
Para agravar, o próprio vento espalha a poluição atmosférica a grandes distancias de suas 
fontes de emissão (REZENDE, 2013). 
 
2.7.2 Medidas de controle dos impactos ambientais 
 
As medidas de controle devem ser desenvolvidas pelas indústrias para que ocorre um 
desenvolvimento sustentável, as tecnologias que serão empregadas devem ser planejadas 
alvejando um crescimento econômico contínuo, juntamente com uma distribuição igualitária 
dos benefícios. Em relação a questão da poluição atmosférica, existem dois métodos básicos 
para controlar e minimizar a emissão de poluentes, os indiretos e diretos, que atendem as 
exigências das leis ambientais para limites de emissão de gases vigentes. O método indireto é 
quando ocorre o controle a partir da modificação do equipamento e do processo, matéria-
prima, manutenção dos equipamentos e operações dentro da sua limitação (Mariano, 2001). 
Alguns dos métodos indiretos de uma unidade de craqueamento catalítico são (REZENDE, 
2013): 
- Melhor eficiência na