Processos de Refino de Petróleo

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Introdução aos 
Processos de Refino 
Bruno Pires 
brunopires@outlook.com 
24 de Outubro de 2016 
Agenda 
 Apresentação Pessoal 
 Processos de Refino 
 Separação 
 Reação/Conversão 
 Tratamento e Mistura 
 Equipamentos de processo 
 Engenheiro de Produção e o Refino 
 Planejamento de Produção 
 Logística 
 
 
 
 
 
Fluxograma Geral 
 
 
Processos de Refino 
O refino do petróleo bruto é realizado para a obtenção de 
combustíveis e matérias-primas petroquímicas e ou para a 
produção de lubrificantes básicos e parafinas. 
 
Os processos, para estas finalidades, podem ser divididos 
em três macro grupos: 
 Separação 
 Reação/Conversão 
 Tratamento e Mistura 
 
 
 
Processos de Refino 
 
 
 
Processos de Separação 
Processos baseados em propriedades físicas. 
 
 Ponto de Ebulição – Exemplo: Destilação 
 
 Ponto de Fusão – Exemplo: Cristalização 
 
 Solubilidade – Exemplo: Extração líquido-líquido 
 
 Configuração Molecular – Exemplo: Processos de 
Adsorção 
 
 
 
Destilação 
 Processo físico de separação baseado na diferença de 
pontos de ebulição entre os componentes coexistentes 
numa mistura líquida. 
 É um processo extremamente versátil e muito usado no 
refino. 
 Destilação do Petróleo: 
 A unidade de destilação de petróleo existe sempre em 
toda refinaria – Atmosférica e Vácuo 
 Principal processo, a partir do qual os outros são 
alimentados. 
 Apresenta rendimentos variados 
 
Processos de Destilação 
 
 
Cortes da Destilação 
Processos de Reação/Conversão 
 Causam mudanças de composição e podem ser divididas em: 
 Craqueamento (quebra) 
 Reforma 
 Combinação 
 Utilizadas para tratar produtos 
 Podem afetar processos de separação 
 Dependem das taxas e calor de reação 
 Reações Endotérmicas – Consomem Calor 
 Reações Exotérmicas – Liberam Calor 
 Muitas são reversíveis – afetadas pelas condições operacionais e 
pelas concentrações de carga e produto 
 Muitas precisam ser assistidas por catalisadores 
Catalisadores 
 Promovem a taxa de reação desejada 
(velocidade) 
 Não afetam o equilíbrio da reação 
 Não são afetados pela reação 
 Podem ser homogêneos ou heterogêneos 
 São fundamentais em processos de 
reação/conversão e tratamento 
Processos de Craqueamento 
 Quebram moléculas de hidrocarbonetos grandes e 
longas em frações menores e mais curtas. 
 Moléculas menores são mais apropriadas para 
processamento futuro ou mistura com outros cortes. 
 Os principais tipos de craqueamento são: 
 Hidrocraqueamento 
 Craqueamento Catalítico em Leito Fluidizado (FCC) 
 Craqueamento Térmico 
 
Processos de Craqueamento 
 
 
Hidrocraqueamento 
 Ação conjunta de: 
 Catalisador 
 Altas temperaturas e pressões 
 Grandes volumes de hidrogênio. 
 Reações de hidrogenação ocorrem em paralelo as de quebra 
 Vantagens: 
 Versatilidade – carga e produtos 
 Qualidade dos produtos em relação a contaminantes 
 Desvantagens: 
 Drásticas condições operacionais 
 Necessidade de uma grande unidade de geração de hidrogênio 
FCC - Craqueamento Catalítico em Leito 
Fluidizado 
 
 
Processos de Reforma 
 Rearranja moléculas de cadeia longa em estruturas 
ramificadas ou cíclicas 
 Na gasolina, este processo aumenta a octanagem do produto 
 Gasolina de octanagem elevada é mais eficiente para o motor 
 Os principais tipos de reforma são: 
 Reforma Catalítica – usa de altas temperaturas e baixa pressão 
na presença de catalisador para a produção de anéis insaturados 
(aromáticos) 
 Isomerização – utiliza temperatura baixa na presença de 
catalisador para moléculas parafínicas em isômeros ramificados 
 Reforma à Vapor – usa altas temperaturas na presença de 
catalisador para converter hidrocarbonetos leves e vapor em 
hidrogênio e gás carbônico 
 
 
Processos de Reforma 
 
 
Processos de Combinação 
 Oposto ao craqueamento, combina moléculas pequenas para 
formar moléculas ramificadas e maiores 
 Produz um líquido de alta octanagem que pode ser misturado a 
gasolina 
 Pode utilizar propileno e butileno oriundo de processos de 
craqueamento como carga 
 Os principais tipos de combinação são: 
 Unidade de Alquilação – combina pequenas olefinas ao iso-
butano 
 Unidade de Polimerização – combina duas ou mais moléculas de 
olefinas 
Processos de Combinação 
 
 
Processos de Tratamento 
 Melhora certas características do produto através de remoção de 
impurezas como: 
 Enxofre 
 Nitrogênio 
 Água 
 Necessário para atingir metas regulatórias 
 Os principais tipos de tratamento são: 
 Hidrotratamento – utiliza catalisador e hidrogênio para converter 
impurezas de enxofre e nitrogênio em gases separáveis 
 Recuperação de Enxofre – utiliza aminas para absorver H2S (ácido 
sulfídrico) de várias correntes gasosas 
 Tratamento de Mercaptanas – transforma as mercaptanas em compostos 
de enxofre menos prejudiciais 
Processos de Tratamento 
 
 
Processos de Mistura (Blending) 
 Blending da Alimentação de Unidades de Processo 
 Limitações da unidade 
 Limitações do processo 
 
 Blending dos Produtos 
 Última etapa do processo de refino 
 Enquadramento de especificações de qualidade 
 Enquadramento de especificações ambientais 
 Adição de aditivos 
 
Processos de Mistura (Blending) 
 
 
Equipamentos de Processo 
 Deslocamento de Fluidos 
 Transferência de Calor 
 Reação 
 Separação 
 Controle de Processo 
 Segurança 
 
Equipamentos de Processo 
 Deslocamento de Fluidos 
 Transferência de Calor 
 Reação 
 Separação 
 Controle de Processo 
 Segurança 
 
Equipamentos de Processo 
 Deslocamento de Fluidos 
 Transferência de Calor 
 Reação 
 Separação 
 Controle de Processo 
 Segurança 
 
Equipamentos de Processo 
 Deslocamento de Fluidos 
 Transferência de Calor 
 Reação 
 Separação 
 Controle de Processo 
 Segurança 
 
Equipamentos de Processo 
 Deslocamento de Fluidos 
 Transferência de Calor 
 Reação 
 Separação 
 Controle de Processo 
 Segurança 
 
Engenheiro de Produção e o Refino 
 Principais áreas de atuação do engenheiro de 
produção em uma refinaria 
 
Logística 
 
Planejamento de Produção 
 
 
 
Ciclo de Planejamento e Operação 
 
 
Planejamento 
de Produção 
Logística Logística 
Logística 
Logística 
 Planejamento das operações logísticas 
 Matérias-primas 
Quantidades 
Qualidades 
 Prazos de fornecimento 
 Programação das operações diárias das refinarias 
 Cargas a serem processadas em cada uma das suas unidades 
 Quantidades e qualidades dos produtos finais 
 Distribuição dos produtos 
Outras Refinarias 
Mercado 
 
Logística 
Planejamento de Produção 
Planejamento de Produção 
As informações necessárias para o planejamento operacional 
são: 
 Quantidades de matérias-primas e derivados a serem 
compradas por tipo 
 Custos de importação 
 Distribuição das matérias primas entre as refinarias 
 Quantidades de derivados e petróleos a serem exportados 
por tipo 
 Receita de exportação 
 Utilização das unidades de processo por refinaria; 
 Distribuição dos mercados de derivados entre as refinarias; 
 Metas de entrega de cada um dos produtos 
Planejamento de Produção 
Qual recurso utilizar para atender a todas essas demandas? 
Modelos Complexos de Programação Linear 
 Técnica auxilia no estabelecimento das atividades físicas da 
refinaria 
 Utiliza um algoritmo que calcula continuamente valores 
marginais: 
 de todos os fluxos da refinaria 
 de custos para atingir a especificação de vários produtos 
 de lucro de matérias primas e produtos 
 dos adicionais de capacidade de processamento das unidades 
 
Planejamento de Produção 
 A aplicação do modelo fornece as seguintes informações: 
 custose receitas totais e o lucro (função-objetivo); 
 quantidade, composição e qualidade de todos os produtos 
fornecidos; 
 quantidade e composição da matéria prima processada por 
cada unidade de processo; 
 utilização das unidades de processo; 
 déficits e excedentes de produtos finais e intermediários; 
 valores marginais das diversas restrições 
 O principal papel dos planos de produção das refinarias é 
fornecer a quantidade e a qualidade dos produtos a serem 
produzidos e estocados nas refinarias 
Obrigado pela atenção