Aula 8 petróleo

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Fundamentos de Quím de Petróleo 
IQO100
Prof. João Monnerat
&
Prof. José Barros
Instituto de Química
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Processos de Refino
1. Separação 
2. Conversão 
3. Tratamentos
Upstream e Downstream
Processos de Separação
Processamento Primário
• Visa à remoção de gás associado da salmoura (Mistura de água e 
sedimentos)
• Ocorre no site de produção (Brasil → Offshore)
• É necessário para evitar corrosão e diminuir o risco de explosão e 
acidentes durante o transporte
• Óleo Cru vs Óleo estabilizado
Processamento Primário
• Separação Gás-Óleo-Água é realizada em equipamentos conhecidos 
como Separadores trifásicos (Separador de Produção)
• Tiram proveito da diferença de densidade entre os componentes da 
mistura
Processamento Primário
A segunda etapa do Processamento Primário é a desidratação do óleo
que sai da separação trifásica. Durante o processo de produção, parte
da água do reservatório se mistura com o óleo na forma de gotículas
dispersas, gerando uma emulsão água-óleo. Para romper a emulsão
água-óleo, são injetadas substâncias químicas chamadas
desemulsificantes.
REFINO → Destilação
Uma unidade de destilação pode
apresentar as seguintes seções:
(a) Seção de pré-aquecimento e
dessalgação química ou eletrostática do
petróleo – visa a remover sais inorgânicos, água
e sedimentos, que causam corrosão e
obstrução;
(b) Seção de pré-flash – separam-se
as frações mais leves (gás combustível, gás
liquefeito e nafta leve);
(c) Seção atmosférica – separam-se as
frações possíveis até 360ºC (nafta pesada,
querosene, gasóleo atmosféricos).
(d) Seção de vácuo – separam-se as
frações não-destiláveis a pressão atmosférica
(gasóleo de vácuo), restando o resíduo de
vácuo.
REFINO → Destilação → Dessalgação
➢ Antes da seção de fracionamento, no entanto, ocorre a operação de 
dessalinização do óleo, para remoção de sais, água e suspensões de 
partículas sólidas. Tais impurezas prejudicam o perfeito funcionamento da 
unidade de destilação;
➢ Entre os problemas dos sais, destacam-se a potencial geração de HCl
(corrosivo), e a obstrução de trocadores de calor e fornos, diminuindo a 
eficiência de trocas térmicas.
REFINO → Destilação → Atmosférica
➢ A destilação atmosférica deve ocorrer a uma 
temperatura máxima de 360 a 400°C para evitar 
a formação de produtos de craqueamento 
térmico; 
➢ Normalmente, o petróleo pré-aquecido pode ser 
ainda introduzido em fornos tubulares, à saída 
dos quais boa parte dele é vaporizado;
➢ Nessas condições, a carga é introduzida na 
torre num ponto
conhecido como zona de vaporização ou zona de 
flash; 
➢ Os produtos são retirados em determinados 
pontos da coluna de acordo com a 
temperaturas máxima de destilação de cada 
fração;
➢ Em condições de pressão próxima à 
atmosférica, obtêm-se óleo diesel, querosene e 
nafta pesada como produtos laterais de uma 
torre de destilação. Nafta leve e GLP são 
produtos de topo, condensados e separados 
fora da torre. Como produto de fundo, obtém-se 
o resíduo atmosférico, do qual ainda se podem 
extrair frações importantes.
REFINO → Destilação → A Vácuo
➢ O produto de fundo da destilação a vácuo 
é composto por hidrocarbonetos de 
elevado peso molecular e impurezas, 
podendo ser comercializado como óleo 
combustível ou asfalto;
➢ Analogamente à destilação atmosférica, 
também é possível injetar vapor d’água 
no fundo da torre para retificar o resíduo 
de vácuo através da vaporização de 
frações leves que tenham sido 
arrastadas;
➢ Não há formação de produto de topo, de 
onde saem apenas vapord’água, 
hidrocarbonetos leves e um pouco de ar 
originado de eventuais vazamentos, os 
quais são constantemente retirados da 
torre pelo sistema de geração de vácuo.
Fração Faixa de Destilação (ºC) Principais produtos comerciais
Gás liquefeito de Petróleo 44 negativos a 0 GLP
Nafta leve atmosférica 32 a 90 Gasolina 
Nafta pesada atmosférica 90 a 190 Gasolina 
Querosene 100 a 270 Ql, QAV, Diesel
Gasóleo leve atmosférico 270 a 320 Óleo diesel 
Gasóleo pesado atmosférico 320 a 390 Lubrificantes
Gasóleo leve de vácuo 390 a 440 Carga de FCC
Gásóleo pesado de vácuo 440 a 600 Carga de FCC
Resíduo de vácuo
Acima de 600 Lubrificantes, asfalto, óleo combustível
Produtos da Destilação
FRAÇÕES BÁSICAS INICIAIS DO 
REFINO
1. GÁS COMBUSTÍVEL - (C1 -C2)
- COMBUSTÍVEL DE REFINARÍA
- MATÉRIA-PRIMA PARA PETROQUÍMICA (ETILENO)
2. GÁS LIQUEFEITO (GLP) - (C3 -C4)
- COMBUSTÍVEL DOMÉSTICO E INDUSTRIAL
- MATÉRIA-PRIMA PARA PETROQUÍMICA 
- OBTENÇÃO DE GASOLINA DE AVIAÇÃO
- VEÍCULO PROPELENTE PARA AEROSSÓIS
3. NAFTA - (CORTE 32 A 190 ºC)
- GASOLINA AUTOMOTIVA E DE AVIÃO
- MATÉRIA-PRIMA PARA PETROQUÍMICA (PRINCIPAL) 
- PRODUÇÃO DE SOLVENTES INDUSTRIAIS
FRAÇÕES BÁSICAS INICIAIS DO 
REFINO
- COMBUSTÍVEL PARA MOTORES A DIESEL (ÓLEO DIESEL)
- COMBUSTÍVEL DOMÉSTICO E INDUSTRIAL (HEATING OIL) 
- MATÉRIA-PRIMA PARA PETROQUÍMICA (GASÓLEO PETROQUÍMICO) 
4. QUEROSENE - (CORTE 100 - 270 ºC)
- QUEROSENE DE JATO (QAV)
- QUEROSENE DE ILUMINAÇÃO (QI)
- EXTRAÇÃO DE COMPOSTOS PARA PRODUÇÃO DE DETERGENTES
5. GASÓLEO ATMOSFÉRICO - (CORTE 270 - 390 ºC)
6. GASÓLEO DE VÁCUO - (CORTE 390 - 600 ºC)
- CARGA PARA CRAQUEAMENTO (GASOLINA E GLP)
- PRODUÇÃO DE LUBRIFICANTES (SUBPRODUTO: PARAFINAS) 
7. RESÍDUO DE VÁCUO - (CORTE ACIMA DE 600ºC)
- PRODUÇÃO DE ÓLEO COMBUSTÍVEL (ENERGIA TÉRMICA)
- PRODUÇÃO DE ASFALTO (PAVIMENTAÇÃO - ISOLAMENTO)
- PRODUÇÃO DE LUBRIFICANTES DE ALTA VISCOSIDADE
- PRODUÇÃO DE COQUE DE PETRÓLEO 
FRAÇÕES BÁSICAS INICIAIS DO 
REFINO
Exercício 1
Você é o Crude Oil Marketing Manager de uma 
empresa que vende óleo Heavy & Sweet e 
devido a uma situação particular no mercado 
está tentando convencer um de seus clientes a 
aumentar a proporção de seu óleo na dieta da 
refinaria tomando espaço de outro óleo Medium
& Sour. Considerando o que você aprendeu até 
agora sobre refino, responda:
Qual poderia ser a situação peculiar no 
mercado?
Quais cuidados técnicos com relação a esse 
aumento devem ser levados em conta pelo seu 
cliente? 
Processos de Conversão
Petróleo
Querosene
Iluminação
GASOLINA
H. Ford  Linha de montagem
Craqueamento
1913  Craqueamento térmico
1915 AlCl3 catalisa craqueamento
1936  Craqueamento catalítico
1954  Síntese zeólita X
1962  Craqueamento catalítico com zeólitas
1971  Introdução do riser de baixo tempo de contato
Craqueamento
Total insumos = US$ 82.000/d
Total produtos = US$ 127100/d
Taxa de retôrno = 1,55
2 t/d catalisador = US$ 4000
50 t/d coque = queimado
1000 t/d Gasóleo = US$ 78000
50 t/d gás combustível = US$ 3800
70 t/d óleo combustível = US$ 5040 
U
N
I
D
A
D
E
D
E
F
C
C
160 t/d GLP = US$ 29440
480 t/d Gasolina = US$ 63360
190 t/d LCO = US$ 25460
Evolução do Processo
❑ Craqueamento térmico  Standard Oil;
❑ Craqueamento catalítico  Leito Fixo;
❑ Craqueamento catalítico  Leito Fluído (catalisador amorfo);
❑ Craqueamento catalítico  Leito Fixo (zeólitas; riser);
❑ FCC Petroquímico Maximização de olefinas leves;
❑ Hidrocraqueamento Craqueamento simultâneo com hidrogenação;
Standard Oil Company
J. D. Rockefeller
Craqueamento térmico
➢ Desde século XIX já se conhecia a pirólise de óleos vegetais e a destilação 
destrutiva do carvão;
➢ Introduzido comercialmente em 1913  Standard Oil Company;
➢ Primeiro processo de produção de gasolina sintética;
➢ Processo Burton  Destilação destrutiva do petróleo sob pressão;
➢ Processo Dubbs garantia ao menos 23% de rendimento em gasolina;
Craqueamento térmico
Carga
Reciclo
C
A
M
A
R
A
R
E
A
Ç
Ã
O
F
R
A
C
I
O
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A
D
O
R
A
Óleo
Condensado
C
A
M
A
R
A
E
X
P
A
N
S
Ã
O
Gases
Gasolina
Querosene
Óleo Leve
Óleo Pesado
FORNO
T = 450-600 oC
P = 20-60 atm
Craqueamento térmico
❖ Baixo rendimento em gasolina;
❖ Grande formação de gases
(H2, CH4, C2H4, C2H6);
❖ Paradas constantes para remoção 
de coque das paredesdo reator;
❖ Gasolina com coloração 
amarelada;
E. Houdry
✓ Craqueamento catalítico conhecido desde década 1910;
✓ Rápida desativação dos catalisadores por deposição de coque;
✓ Eugene Houdry Queima do coque e regeneração do 
catalisador;
✓ Uso inicial de argilas modificadas;
✓ Maior rendimento em gasolina;
✓ Menor formação de gases leves;
Craqueamento Catalítico
Craqueamento Catalítico – Zeólitas
1962 Mobil Oil testa um catalisador com zeólita trocada com terras raras
SiO2-Al2O3 Zeólita
Coque 4% 4%
Conversão 55% 65%
Gasolina 38% 51%
Gás combustível 7% 6%
GLP 17% 16%
Conversor FCC
Conversor FCC
Química de Craqueamento
Hidrocarboneto Térmico Catalítico
n-Alcanos (n-C16H34) CH4, C2 principais
Pouca ramificação
C3-C6 principais
Muita ramificação
Olefinas Pouca isomerização da dupla 
e da cadeia
Muita ramificação da 
dupla e da cadeia
Naftênicos Craqueamento mais lento 
que n-alcanos
Craqueamento similar a n-
alcanos
Alquilaromáticos Quebra ao longo da cadeia 
lateral 
Desalquilação da cadeia
Química de Craqueamento
Craqueamento térmico  radicais livres
Craqueamento catalítico  carbocátions
C-C  energia de ligação cerca 85 kcal/mol
C-H  energia de ligação cerca 95 kcal/mol
Craqueamento  endotérmico
Química de Craqueamento
Craqueamento térmico
• pouca seletividade na química de radicais livres
• baixa seletividade em gasolina e diesel
• grande formação de gases (H2 e CH4)
• produtos com pouca ramificação e aromaticidade
• produção de olefinas
Craqueamento Térmico
+ H
+ H
+ 
H + H2 + 
+ H
+ C2H4
+ C2H5
Craqueamento Térmico
Craqueamento Catalítico
• grande seletividade na química de carbocátions
• alta seletividade em gasolina e diesel
• pouca formação de gases (H2 e CH4)
• produtos com muita ramificação e aromaticos
• produção de olefinas
Química de Craqueamento
Craqueamento Catalítico
Reações de craqueamento catalítico
+RR
Cisão b
R + RR
+ R
Transferência de hidreto
Craqueamento Catalítico
Reações de isomerização
H
H
H
H H
Craqueamento Catalítico
Reações de aromatização
R
+ R H
R
R H+
 
Craqueamento Catalítico
Formação de coque
Coque: material polimérico formado pela condensação de 
moléculas de olefinas
Craqueamento Catalítico
Reações primárias (endotérmicas)
➢ quebra de parafinas e olefinas
➢ desalquilação de aromáticos
➢ quebra de naftênicos
Reações secundárias (exotérmicas)
➢ transferência de hidrogênio
➢ condensação de aromáticos e olefinas
➢ isomerização de olefinas
➢ ciclização de olefinas
Exercício 2
Você é Executivo de uma multinacional de Petróleo que possui uma série de poços cada um 
produzindo óleos com distintas características químicas, porém com lifting cost similares.
O petróleo está em alta e sua empresa também tem uma refinaria está operando no momento com 
66% da capacidade total, por motivos de estratégia. Entretanto, os técnicos da refinaria reportaram 
que ainda há uma sobra maior de capacidade na unidade de FCC da refinaria.
Além disso, os economistas da empresa alertaram a você que normalmente em cenário de volatilidade 
dos preços de petróleo os descontos em relação as referências (Brent, WTI) tendem a se manter 
constantes.
Nesse momento, equipe operacional aguarda a sua decisão sobre quais poços devem receber 
recursos para ampliar a produção através de recuperação avançada (EOR), adicionando um custo de 
menos 0,01% ao lifiting cost. Com base nos seus conhecimentos em refino decida, justificando.
PS: Base de cálculo barril referência está 100 USD
FIM