Leiras 2009 UFPE

Prévia do material em texto

Alexandre Leiras 1
Aula 1
Apresentação
Petróleo:conceitos e classificações
Objetivos do refino
Parque de refino
Refino de Petróleo
1
Alexandre Leiras Gomes, D.Sc.
DPO/EQ/UFRJ
OBJETIVO GERAL
- Propiciar aos alunos os fundamentos do processamento 
de petróleo;
- Apresentar as diversas unidades que compõem o parque 
de refino, identificando equipamentos e condições 
operacionais.
• Petroleum Refining: Crude oil; petroleum products, 
process flowsheets. Wauquier, Jean-Pierre. Éditions 
TECHNIP, 1995.
• Petroleum Refining: Separation processes. Wauquier, 
Jean-Pierre. Éditions TECHNIP, 2000.
• Petroleum Refining: Conversion processes. LePrince, 
Pierre. Éditions TECHNIP, 2001.
2
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 2
PROGRAMAÇÃO
Aula 1:
- Apresentação;
- Petróleo; conceitos e classificações;
- Objetivos do refino de petróleo;
- Parque de refino.
Aula 2:
- Identificação das etapas de separação das frações 
básicas do petróleo, bem como seus fundamentos;
- Destilação atmosférica;
- Destilação à pressões reduzidas;
- Extração com Solventes.
3
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
PROGRAMAÇÃO (continuação)
Aula 3:
- Identificação das etapas de conversão das frações 
básicas do petróleo, bem como seus fundamentos;
- Craqueamento Térmico;
- Craqueamento Catalítico;
- Coqueamento Retardado;
- Reforma Catalítica;
- Hidrocraqueamento;
- Viscorredução;
- Isomerização e Alquilação Catalítica.
4
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 3
Aula 4:
- Identificação das etapas de tratamentos dos 
derivados do petróleo, bem como seus fundamentos;
- Tratamento Cáustico;
- Tratamento Merox;
- Tratamento Bender;
- Tratamento DEA / MEA;
- Hidrotratamento (HDT).
Aula 5:
- Qualidade de Produtos
- Comparação de Refinarias.
5
PROGRAMAÇÃO (continuação)
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
1. INTRODUÇÃO
PETRÓLEO - do latim Petra (pedra) e Oleum (óleo)
⇒ O petróleo é uma substância oleosa, inflamável, menos 
densa que a água, com cheiro característico e de cor 
variando entre o negro e o castanho escuro;
⇒ Admite-se que sua origem esteja ligada à 
decomposição dos seres que compõem o plâncton -
organismos em suspensão nas águas doces ou salgadas 
tais como protozoários, celenterados e outros - causada 
pela pouca oxigenação e pela ação de bactérias;
6
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 4
⇒ O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos 
parafínicos, naftênicos e aromáticos, além de 
hidrocarbonetos com heteroátomos;
⇒ Apresenta-se nas fases:
Gasosa: Gás Natural;
Líquida: Óleo Cru;
Sólida: Xisto.
7
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
2. A INDÚSTRIA DO PETRÓLEO
⇒ A localização, produção, transporte, processamento e 
distribuição dos hidrocarbonetos existentes nos poros e 
canais de uma rocha reservatório, estabelecem os cinco 
segmentos básicos da indústria do petróleo:
♦ Exploração
♦ Explotação
8
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Transporte
♦ Refino
♦ Distribuição e Comercialização
Alexandre Leiras 5
9
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
U
P
S
T
R
E
A
M
D
O
W
N
S
T
R
E
A
M
Campos de
Petróleo e GN
Separador
UPGN RefinariaRefinaria
GN 
úmido
Óleo Cru
Gás
Canalizado
Consumidor
Final
GN seco
Bases
Distribuição
Consumidor
Final
Derivados
Óleo & GN associado
GN
ñ associado
Distribuição
e 
Comercialização
Explotação
Exploração
Refino
importação
Transporte
condensado
⇒ O petróleo extraído no campo de produção é chamado 
Óleo Cru;
3. NATUREZA DO PETRÓLEO - CLASSIFICAÇÃO
⇒ Por isso, existem petróleos 
marrons, amarelados, verdes e 
pretos;
⇒ Dependendo da Rocha-
reservatório de onde foi 
extraído, variam o aspecto 
visual e a constituição do óleo 
cru;
10
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 6
⇒ Porém, qualquer petróleo
no seu estado natural é 
sempre uma mistura 
complexa de diversos tipos de 
HC’s com proporções bem 
menores de contaminantes.
Então, não se esqueça:
ÓLEO CRU = Hidrocarbonetos + Contaminantes
11
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ No óleo cru, encontramos hidrocarbonetos das 
seguintes 3 classes:
♦ Parafínicos (ou Alcanos): Cadeias carbônicas 
retilíneas, ramificadas ou não, com ligações simples 
entre os átomos de carbono;
12
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 7
♦ Naftênicos (ou Ciclo-alcanos): Cadeias carbônicas 
fechadas, com ligações simples entre os átomos de 
carbono; 
13
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Aromáticos: Contém o chamado Núcleo Benzênico, 
composto por uma cadeia fechada de 6 átomos de carbono, 
com ligações simples e duplas, alternadas; 
14
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 8
♦ Também no óleo cru estão presentes hidrocarbonetos 
formados por combinações de elementos das 3 classes:
15
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
16
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
 
 
PetróleoPetróleoPetróleo
 
 
HidrocarbonetosHidrocarbonetosHidrocarbonetos Não-HidrocarbonetosNão-HidrocarbonetosNão-Hidrocarbonetos
Asfaltenos & ResinasAsfaltenos & ResinasAsfaltenos & Resinas ContaminantesContaminantesContaminantes
Características Necessárias 
nos Derivados
Características Necessárias 
nos Derivados
Características Necessárias 
nos Derivados
Óleo Combustível 
& Asfaltos
Óleo Combustível 
& Asfaltos
Óleo Combustível 
& Asfaltos
Efeitos Indesejáveis 
Nos Derivados
Efeitos Indesejáveis 
Nos Derivados
Efeitos Indesejáveis 
Nos Derivados
 
 
Constituição
 
Derivados Leves e 
Médios
Derivados Leves e 
Médios
Derivados Leves e 
Médios
Alexandre Leiras 9
♦ De acordo com a classificação de Tissot têm-se:
17
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Resinas são compostos poli-aromáticos condensados, de massa molar entre 500 e 1.000 e 
tamanho entre 8 a 15 Å;
Asfaltenos são resinas superpostas em até 5 camadas, formando partículas por associação 
inter-molecular ou intramolecular, de massa molar entre 1.000 e 10.000 e tamanho 15 a 20 Å.
S = saturados 
AA = aromáticos + resinas + asfaltenos
P = parafinas
N = naftênicos
P > N e P > 40% Parafínicos
P ≤ 40% e N < 40% Parafínico-Naftênico
N > P e N > 40% Naftênicos
P > 10% Aromáticos Intermediários 
P < 10% e N < 25% Aromático Asfáltico 
P < 10% e N > 25% Aromático-Naftênicos 
Concentração em volume no resíduo do óleo cru acima de 210oC 
Tipo
S > 50% AA < 50%
S < 50% AA > 50%
18
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Tipo de Óleo cru Exemplos
Parafínicos Óleos leves, de alto ponto de fluidez, densidade inferior a 0,85, resinas e asfaltenos 
menor do que 10%, viscosidade baixa. Benzotiofenos raros. Teor de enxofre baixo à 
muito baixo. Petróleos Paleozóicos da África do Norte, Estados Unidos e América do Sul, 
da plataforma continental do Atlântico Sul e alguns óleos da Líbia, Indonésia e Europa 
Central. Nacionais: baianos e grande número de petróleos nordestinos
Parafínico-Naftênicos Teor de resinas e asfaltenos: 5 e 15%. Baixo teor de enxofre. Teor de aromáticos: 25 e 
40%. Moderado teor de diben-zotiofenos. Densidade e a viscosidade maiores do que 
parafínica, mas moderados. Óleos Cretáceos de Alberta, Paleozóico da África do Norte e 
Estados Unidos, Terciários da Indonésia e da África Ocidental. No Brasil, inclue a maioria 
dos óleos da bacia de Campos
Naftênicos Poucos óleos, óleos Cretáceos da América do Sul, alguns da Rússia e do Mar do Norte e 
óleos biodegradados com menos do que 20% de parafinicos. Baixo teor de enxofre. 
Origem: alteraçãobioquímica de óleos parafínicos e parafínicos-naftênicos
Aromáticos Intermediários Oleos pesados, com 10 a 30% de asfaltenos e resinas. Teor de enxofre maior que 1%. 
Hidrocarbonetos monoaromáticos: baixo, teor de tiofeno e de dibenzotiofenos é 
elevado. Densidade elevada (maior do que 0,85). Óleos Cretáceos do Médio Oriente 
(Arábia Saudita, Qatar, Kuwait, Iraque, Síria e Turquia), outros Cretáceo Superior da 
África Ocidental e alguns óleos da Venezuela, Califórnia e Mediterrâneo (Sicília, Espanha 
G é i )Aromático Asfáltico Óleos de biodegradação hidrocarbonetos parafínicos oxidados, formam ácidos. Alto teor 
dos compostos ciclícos . Derivados dos óleos parafínicos e parafínicos-naftênicos. Até 
mais de 25% de resinas e asfaltenos. Teor de enxofre de 0,4 e 1% em peso. Óleos do 
tipo Cretáceo Inferior da África Ocidental
Aromático-Naftênicos Óleos oriundos de biodegradação avançada: condensação e oxidação dos 
monocicloalcanos. Óleos pesados, viscosos. Teor de asfaltenos e resinas: elevado (de 
30 a 60. Teor de enxofre: de 1 a 8% em peso. Óleos não-biodegradados da Venezuela, 
África Ocidental, Canadá Ocidental e do Sul da França
Alexandre Leiras 10
⇒ Infuência dos hidrocarbonetos nos derivados:
19
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
FAMÍLIAS PRODUTOS REQUISITO DE QUALIDADE CARACTERÍSTICAS
QAV Produzir chama clara, sem fuligem e resíduos Menor quantidade de energia necessária 
para a reação
Diesel Entrar em auto-ignição com menor retardo Menor temperatura de auto-ignição
Lubrificantes Garantir existência de película entre as 
partes metálicas a qualquer temperatura
Constância da viscosidade com temperatura
Parafinas Produto sólido cristalino Facilidade e forma de cristalização
Solventes e Nafta 
Petroquímica
Solubilização de substâncias, baixa toxidez e 
carga de processos de transformação
QAV Combustão e facilidade de escoamento
Lubrificantes Lubrificação e facilidade de escoamento
Gasolina Resistência à detonação Alta temperatura de auto-ignição
Solventes Solubilização de substâncias Caráter químico
Asfaltos Permeabilizantes e visco-elásticos Agregados moleculares
Coque Elevado teor de carbono
NAFTÊNICOS
PARAFÍNICOS
Solução entre quantidade e qualidade
AROMÁTICOS
⇒ Dependendo da constituição do petróleo o mesmo pode 
ser, ainda, classificado das seguintes formas:
♦ Densidade - classificação dos óleos pela sua densidade, 
para a qual se utiliza o °API (American Petroleum 
Institute);
20
°API = (141,5/ρ) – 131,5
ρ = densidade relativa
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
DENSIDADE (OAPI) CLASSIFICAÇÃO
API > 40 EXTRA-LEVE
40 > API > 33 LEVE
33 > API > 27 MÉDIO
27 > API > 19 PESADO
19 > API > 15 EXTRA-PESADO
API < 15 ASFÁLTICO
Alexandre Leiras 11
• Tipos de Petróleo, segundo origem:
* petróleo de referência
Tipo de Petróleo País de Origem °API
Mistura Siburina Argélia 44
West Texas Intermediate (WTI)* Estados Unidos 40
Brent* Reino Unido 38
Benny Lager Nigéria 37
Arabian Light* Arábia Saudita 34
Minas Indonésia 34
Isthma México 34
Fateh Dubai 32
Corvina Brasil (Bacia de Campos) 29
Tia Juana Leve Venezuela 26
Cabiúnas / Marlim Brasil (Bacia de Campos) 19
21
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Além dessa mistura de hidrocarbonetos, o óleo cru 
também contém, em proporções bem menores, outras 
substâncias conhecidas como Contaminantes;
♦ Os hetero-átomos mais comuns são os átomos de enxofre 
(S), nitrogênio (N), oxigênio (O), e de metais como níquel 
(Ni), ferro (Fe), cobre (Cu), sódio (Na) e vanádio (V), 
podendo inclusive estar combinados de muitas formas;
22
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 12
♦ Os contaminantes que contêm enxofre são chamados 
Sulfurados;
♦ Eles têm importância especial, já que aparecem em 
vários tipos de petróleo e, normalmente, em proporções 
muito maiores que os outros contaminantes;
♦ Contaminantes sulfurados causam problemas no 
transporte, manuseio e uso dos derivados em que estão 
presentes;
Entre esses problemas, estão . . .
23
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Teor de enxofre - os óleos são classificados como:
∗ "doces" (sweet), quando apresentam baixo conteúdo 
de enxofre (menos do que 0,5 % de sua massa);
∗ "ácidos" (sour), quando apresentam teor mais 
elevado.
24
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 13
✦ As propriedades do óleo cru são importantes para a 
análise da viabilidade de sua utilização;
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO PETRÓLEO
25
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
✦ Desta forma efetua-se a destilação do petróleo obtendo 
cortes, associada com análises físicas ou químicas sobre 
estes cortes: densidade, viscosidade, teor de 
hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos –
PNA, teor de heteroátomos;
✦ As propriedades físicas dependem dos teores dos diversos 
constituintes químicos das frações, podendo-se deduzir 
informações sobre a composição química da fração de 
petróleo;
• PONTOS DE EBULIÇÃO VERDADEIROS - PEV
26
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
✦ Essa curva de destilação é levantada em uma coluna 
especial, dotada de elevado número de estágios ideais de 
equilíbrio (20 a 100), trabalhando com elevada razão de 
refluxo (5 a 20);
✦ O seu objetivo é estabelecer a condição mais próxima em 
que cada ponto da curva represente o ponto de ebulição dos 
seus componentes na pressão de destilação;
✦ Para se conseguir isso, trabalha-se com um volume 
razoável de amostra (por exemplo, 100 litros para o 
petróleo) e recolhe-se o destilado em frações reduzidas de 
volume, para se obter uma faixa estreita de componentes. 
Alexandre Leiras 14
• Equipamento PEV
27
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
SOLENÓIDE
ÁGUA
SAÍDA
VÁLVULA
SAÍDA
BOMBA DE VÁCUO
TERMOPAR
REGULAGEM DO
AQUECIMENTO
Características básicas
• Alta razão de refluxo
• Elevado número de pratos
• Alta pressão
• Alta exatidão
• Custo elevado
• Demorada
• Realizada à pressões definidas
• Curva PEV
28
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 15
• Curva PEV
29
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
pressão atmosférica
pressão 2 mmHg
correlação
• Perfil de produtos possível de obter
30
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 16
• Perfil de produtos possível de obter
31
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
G A S O LIN A
S O LVE N T E S 
Ó LE O D IE S E L
A S FA LTO 
M A TÉ R IA -PR IM A P / P RO D U Ç Ã O
D E G A S O LIN A E G LP
M A TÉ R IA -PR IM A P E T RO Q U ÍM IC A
 M A TÉ RIA -P RIM A PE TRO Q U ÍM IC A
LU BRIFIC A N TE S
Ó LE O C O M BU S T ÍV E L
LU BRIFIC A N TE S 
Q U E RO S E N E A VIA Ç Ã O
Ó LE O DIE S E L
Q U E RO S E N E I LU M IN A Ç Ã O
C O M BU S T ÍV E IS DO M É S T IC O E
I N D U S TRI A L
G A S Ó LE O
A T M O S F É R ICO
 G A S Ó LE O S
D E V Á CU O S
 R E S ÍD U O
 D E V Á CU O
 Q U E R O S E N E
 N A F T A S 
 G LP
32
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Com a obtenção desta curva pode-se fazer a comparação 
de diversos óleos:
Alexandre Leiras 17
33
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Com a obtenção desta curva pode-se fazer a comparação 
de diversos óleos:
• Misturas vaporizam-se em uma faixa de temperatura 
ampla, necessitando de um valor que simbolize, ao 
menos matematicamente, a volatilidade;
• Watson & Smith propuseram o conceito de ponto de 
ebulição médio, calculado a partir da curva de 
destilação PEV;
• É inexato, pois o ponto de ebulição não é uma 
propriedade aditiva, porém excelente para correlações 
de diversas propriedades;
34
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
PEMV (oC) =(T20+T50+T80)
3
Alexandre Leiras 18
• PEVM
35
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
T20
T50
T80
PEVM = 408 oC
• Fator de caracterização de Watson – Kw (ou KUOP)
36
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Determina o índice de parafinicidade do óleo
Kw =
( )
6,15/6,15
3
1
d
TB
K ≥ 13 mistura de hidrocarbonetos parafínicos de alto peso molecular
12 < K < 13 mistura de hidrocarbonetos parafínicos com médio e baixo peso molecular e
alquilnaftênicos com longa cadeia parafínica
11 < K < 12 misturas de naftências puros e alquilnaftênicos de cadeia baixa e
alquilaromáticos de cadeia parafínica longa
10 < K ≤ 11 mistura de naftênicos condensados e conjugados, alquilaromáticos de cadeia
parafínica média e alquilnaftênicos de cadeia parafínica longa
K ≤ 10 hidrocarbonetos aromáticos condensados e alquilnaftênicos de cadeia
parafínica pequena
Alexandre Leiras 19
• Para cada tipo de petróleo, têm-se uma quantidade fixa 
de frações básica:
37
Rendimentos % V
GLP NAFTA DIESEL GASÓLEO RES. VÁCUO
ALAGOANO 36 0,2 1,0 16 43 27 14 0,3 S
BADEJO 29 0,2 1,9 17 38 24 19 0,4 N
BAIANO 36 0,1 0,5 14 36 31 19 0,1 S
BONITO 25 0,6 0,7 12 39 25 24 1,0 N
CABIUNAS 30 0,6 1,6 12 37 24 25 1,2 N
CURIMÃ/XAREU 33 0,3 0,5 20 41 23 16 0,5 S
ESPÍRITO SANTO 35 0,2 1,0 15 49 18 17 0,5 N
GAROUPA 29 0,3 0,7 11 39 25 24 1,0 N
LINGUADO 32 0,2 1,0 12 54 21 12 0,8 N
SERGIPE PLATAFORMA 28 0,1 2,0 15 46 20 15 0,4 S
SERGIPE TERRA 25 0,4 1,3 10 32 24 33 0,5 N
UBARAMA 33 0,2 0,5 14 37 30 19 0,4 S
ENCHOVA 30 0,6 0,4 12 40 21 25 1,2 N
GUARICEMA 39 0,2 2,6 14 47 21 14 0,3 S
% S Res. QAVPetróleo oAPI % S
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
4. PROCESSAMENTO PRIMÁRIO
⇒ Acima de determinados níveis, a presença no óleo do gás 
associado e da salmoura (como é chamada a mistura de 
água, sais e sedimentos) causaria problemas . . .
⇒ O gás associado, contendo substâncias corrosivas e sendo 
altamente inflamável, deve ser removido por problemas de 
segurança (corrosão ou explosão);
38
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 20
⇒ Água, sais e sedimentos também devem ser retirados, 
para reduzirem-se os gastos com bombeamento e transporte, 
bem como para evitar-se corrosão ou acumulação de sólidos 
nas tubulações e equipamentos por onde o óleo passa;
39
♦ Por isso, antes de ser enviado à refinaria, o petróleo 
passa pelo chamado Processamento Primário, realizado 
em equipamentos de superfície, nos próprios campos de 
produção;
♦ Ao final desse processamento, teremos fluxos 
separados de óleo e gás, além de salmoura (que será 
tratada e descartada);
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ O óleo final conterá teores menores daqueles 
hidrocarbonetos mais facilmente vaporizáveis; ficando, 
então, menos inflamável que o óleo cru. Por isso, esse 
óleo “processado” é também chamado Óleo Estabilizado.
40
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 21
⇒ A primeira etapa do Processamento Primário é a 
separação gás-óleo-água livre;
* A separação gás-óleo-
água livre é realizada 
em separadores, onde 
essas substâncias, são 
separadas por ação da 
gravidade.
Isto é chamado Decantação.
41
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ A segunda etapa do Processamento Primário é a 
Desidratação do óleo que sai da separação;
♦ 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;
♦ A desidratação é realizada para remover ao máximo 
essa Água Emulsionada do óleo;
42
♦ Para romper a emulsão água-óleo, são injetadas 
substâncias químicas chamadas Desemulsificantes;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 22
♦ As gotículas de água se juntam (ou se “coalescem”) e 
agora, em gotas com diâmetros maiores, boa parte dessa 
água emulsionada se separa do óleo;
43
⇒ O Processamento Primário permite então que o óleo
atenda as especificações exigidas pelo refino:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Um mínimo de componentes mais leves (os gases);
♦ Quantidade de sais abaixo de 300 miligramas por 
litro (300 mg/L) de óleo;
♦ Quantidade de água e sedimentos abaixo de 1% 
(do volume do óleo). Essa quantidade é conhecida 
como BS&W (Basic Sediments and Water - Água e 
Sedimentos Básicos).
44
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 23
5. REFINARIA
⇒ Numa indústria petrolífera, são as refinarias que 
geram os produtos finais a partir do petróleo recebido 
dos campos de produção:
♦ Depois de extraído e tratado no campo de produção, o 
petróleo segue para a refinaria, para ser transformado na 
série de derivados, que irão atender as necessidades de 
um determinado mercado;
45
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Nem todos os derivados são gerados de uma só vez e em 
um mesmo local na refinaria;
♦ Os fluidos em uma refinaria, sejam de entrada ou de saída 
de algum processo, são também conhecidos como Correntes.
♦ Quase sempre, eles são 
obtidos após uma seqüência 
de Processos, que são 
transformações de um ou 
mais fluidos (gás e/ou 
líquido), que servem de 
Entradas do Processo, em 
outros fluidos, chamados 
Saídas do Processo;
46
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 24
♦ Os diferentes locais na refinaria onde ocorrem os 
processos de refino são as . . .
UNIDADES DE PROCESSO 
♦ Também chamadas Unidades de Refino ou de 
Processamento;
♦ Cada uma dessas Unidades é composta por um conjunto 
de equipamentos responsável por uma etapa do refino;
♦ Alguns derivados já são produzidos na saída da primeira 
Unidade, enquanto outros só após o processamento em 
várias Unidades;
47
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Assim, toda Unidade realiza algum processamento sobre 
uma ou mais entradas, gerando uma ou mais saídas;
♦ Todas as entradas originárias direta ou indiretamente do 
petróleo (gás, petróleo e produtos intermediários) são 
chamadas Cargas.
48
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 25
♦ Cada refinaria é projetada e construída de acordo com: 
∗ O tipo de petróleo a ser processado;
∗ As necessidades de um mercado.
♦ Para tentar compatibilizar um tipo de petróleo com a 
necessidade de produzir certos derivados na quantidade 
e qualidade desejadas, cada refinaria é construída com 
um conjunto (ou arranjo) próprio de Unidades;
♦ Esse arranjo das Unidades é chamado Esquema de 
Refino.
49
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Um Esquema de Refino define e limita o tipo e a 
qualidade dos produtos da refinaria. Por isso, alguns 
derivados podem ser produzidos em todas ou apenas em 
algumas refinarias:
50
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 26
♦ Durante a vida de uma refinaria, pode mudar o tipo de 
petróleo que ela recebe, como também podem mudar as 
especificações (qualidade) ou a demanda (quantidade) dos 
derivados por ela produzidos;
♦ Por isso pode-se dizer que toda refinaria tem um certo 
grau de ...
FLEXIBILIDADE
♦ Isto é, uma capacidade de reprogramação dinâmica na 
operação do seu Esquema de Refino, que permite reajustar 
o funcionamento das Unidades para se adequar a 
mudanças no tipo de óleo e nas necessidades do mercado e 
ambientais.
51
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ A capacidade instalada de refino do Brasil:
Principal
Mercado m3/dia barris/dia
Total/ Brasil 292.841 1.841.918 
REMAN Amazonas Norte 2.300 14.467 
LUBNOR Ceará 1.000 6.290 
RLAM Bahia Nordeste 48.700 306.314 
REGAP Minas Gerais MG 23.000 144.666 
MANGUINHOS Rio de Janeiro RJ 2.226 14.001 
REDUC Rio de Janeiro RJ 36.000226.434 
RPBC São Paulo SP 27.000 169.825 
REVAP São Paulo SP 34.000 213.854 
RECAP São Paulo SP 7.000 44.029 
REPLAN São Paulo SP, Centro Oeste 52.000 327.071 
REPAR Paraná PR, SC, MS 27.000 169.825 
SIX Paraná 615 3.868 
IPIRANGA Rio Grande do Sul RS (interior) 2.000 12.580 
REFAP Rio Grande do Sul RS, SC 30.000 188.695 
Fonte: Petrobras e refinarias particulares.
Descrição Estado
Capacidade de Refino
52
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 27
♦ O parque de refino do Brasil:
53
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Geralmente uma refinaria apresenta o seguinte Esquema 
de Refino:
54
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 28
6. DERIVADOS
⇒ São muitas as aplicações dos derivados do petróleo. 
Alguns já saem da refinaria prontos para serem 
“consumidos”, sendo comercializados diretamente para 
distribuidores e consumidores;
⇒ Outros derivados servirão ainda como matérias-
primas de várias indústrias, para a produção de outros 
artigos (os produtos finais);
55
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Os derivados do petróleo podem ser utilizados em 
aplicações Energéticas ou Não-energéticas:
♦ Os derivados energéticos são também chamados 
Combustíveis. Eles geram energia térmica (calor ou luz) 
ao entrar em combustão na presença do ar e de uma fonte 
de ignição (chama ou centelha);
♦ Combustíveis são usados . . . 
56
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 29
♦ Uma refinaria de petróleo pode produzir os seguintes 
derivados Energéticos ou Combustíveis:
Gás Combustível Gás Liquefeito de Petróleo (GLP)
57
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Gasolina Querosene
58
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 30
Óleo Diesel Óleo Combustível
59
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Coque
60
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 31
⇒ Além dos derivados combustíveis, existem outros 
derivados, com aplicações Não-energéticas. São eles: 
• Nafta e gasóleos petroquímicos além de outras 
matérias-primas específicas para a indústria;
• Solventes domésticos e industriais, como aguarrás, 
querosene, etc;
• Parafinas, utilizadas na indústria alimentícia, na 
fabricação de velas, ceras, cosméticos etc;
61
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Lubrificantes básicos, matérias-primas para indústrias 
fabricantes de óleos para veículos e máquinas 
industriais industriais;
• Asfalto, usado na pavimentação de ruas e estradas;
• Coque, utilizadas por indústrias metalúrgicas para a 
fabricação de alumínio e titânio, por exemplo.
62
⇒ Normalmente, os derivados Combustíveis são 
classificados em Leves, Médios ou Pesados, conforme o 
comprimento, a complexidade das cadeias carbônicas 
existentes nas suas moléculas:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 32
♦ Assim, por apresentarem as menores cadeias 
carbônicas, são considerados Leves os seguintes 
derivados combustíveis;
* A Nafta, mesmo não sendo combustível, é considerada leve
63
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Nos demais derivados combustíveis, há muitas misturas 
de hidrocarbonetos, ficando difícil classificá-los por faixas 
de comprimento e complexidade das cadeias carbônicas:
♦ Apesar disso, por apresentarem cadeias de 
comprimentos “intermediários”, os seguintes derivados 
são considerados Médios: Querosene e Óleo Diesel;
♦ Finalmente, por serem constituídos pelas cadeias 
carbônicas maiores ou mais complexas, os seguintes 
derivados são considerados Pesados: Óleo Combustível, 
Asfalto e Coque;
♦ Embora os Contaminantes do petróleo possam estar 
presentes em todos os derivados, é justamente nos 
Pesados que eles mais se concentram.
64
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 33
Derivado Principal Uso
Combustível
Gasolina Combustível automotivo
Óleo Diesel Combustível automotivo
Óleo Combustível Industrial, naval, geração de eletricidade
Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) Cocção
Querosene de Aviação Combustível aeronáutico
Querosene Iluminante Iluminação
Insumo Petroquímico
Parafina Velas, indústria alimentícia
Nafta Matéria-prima da petroquímica
Propeno Matéria-prima do polipropileno (plásticos) e acrilatos (tintas)
Outros
Óleos Lubrificantes Lubrificação de máquinas e motores
Asfalto Pavimentação
♦ Principais Derivados de Petróleo e seus Usos
65
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
♦ Produção de Derivados de Petróleo nas Refinarias 
Nacionais ([1] gasolina aviação, querosene iluminação, 
óleos lubrificantes, solventes, parafinas e asfaltos);
Óleos 
Combustíveis
19%
Naftas
8% Óleo Diesel
34%
Querosene
 de Aviação
4%
Gasolinas 
Automotivas
23%
Outros1
4%
Gás Liquefeito 
de Petróleo
8%
66
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 34
⇒ Para que esses derivados possam ser obtidos, é 
necessário o processamento do petróleo. A este 
processamento (em suas inúmeras atividades), chamamos: 
Refino.
♦ Os processos de refino são classificados em:
A. PROCESSOS DE SEPARAÇÃO
• Destilação Atmosférica e à Vácuo;
• Desasfaltação a Propano;
• Desaromatização a Furfural, Desparafinação a 
Solvente, Extração de Aromáticos, Adsorção de 
n-parafinas.
67
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
B. PROCESSOS DE CONVERSÃO
• Viscorredução;
• Craqueamento Térmico;
• Coqueamento Retardado;
• Craqueamento Catalítico;
• Hidrocraqueamento;
• Reforma Catalítica;
• Isomerização e Alquilação Catalítica.
68
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 35
C. PROCESSOS DE TRATAMENTO
• Dessalgação Eletrostática;
• Tratamento Cáustico;
• Tratamento Merox;
• Tratamento Bender;
• Tratamento Dea / Mea;
• Hidrotratamento.
69
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
D. PROCESSOS AUXILIARES
• Geração de Hidrogênio;
• Recuperação de Enxofre;
• Utilidades - Off. Sites.
* Energia Elétrica, Vapor d’água, 
Condicionamento de Água;
* Ar Comprimido, Tratamento de 
Efluentes;
* Estocagem.
70
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 36
Com isso pode-se dizer que o objetivo do refino é:
SEPARAR
71
CONVERTER
TRATAR
FRAÇÕES
DO
PETRÓLEO
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Óleo Cru Processos deSeparação
Processos de
Conversão
Processos de
Tratamento Derivados
Aula 2
Frações básicas do petróleo - Fundamentos;
Destilação atmosférica;
Destilação à pressões reduzidas;
Extração com Solventes.
Refino de Petróleo
72
Alexandre Leiras Gomes, D.Sc.
DPO/EQ/UFRJ
Alexandre Leiras 37
⇒ Por ser o processo inicial em qualquer refinaria de 
petróleo, começaremos nosso estudo pela Destilação. 
Vamos conhecer sua origem:
• No início da utilização do petróleo na iluminação, 
notou-se que na sua queima eram emitidos gases tóxicos
e muita fuligem. Na iluminação pública, esse problema 
não era tão importante, mas na iluminação doméstica 
(ambientes fechados) isso era problemático;
• Sabendo-se que o petróleo era composto por várias 
substâncias, tentou-se submete-lo a uma separação para 
obter uma mistura que gerasse menos gases tóxicos e 
poluentes; essa mistura levou o nome de Querosene;
• Daí teve início a Destilação do Petróleo.
7. DESTILAÇÃO
73
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Fundamental em qualquer refinaria de petróleo, a 
Destilação é o primeiro processo do refino e o único 
que tem como entrada o petróleo;
• Dependendo do tipo do petróleo, a Unidade de Destilação 
gera produtos finais e outros (intermediários) que servirão 
comocargas, ou serão misturados com produtos de outros 
processos em tanques ou em linha (isto é, nos dutos);
74
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Assim, todos os processos na refinaria dependem, 
direta ou indiretamente, de alguma saída da 
Destilação. Por isso, essa Unidade sempre está presente 
numa refinaria de petróleo.
Alexandre Leiras 38
Mas, afinal, o que é Destilar?
• Destilar é fornecer calor a uma mistura fluida, para 
gerar vapores e líquidos de composições diferentes entre si 
e da mistura original;
• A Unidade de Destilação
aquece o petróleo para 
separá-lo em um certo 
número de frações, através 
de um processo físico, sem 
envolver reações químicas;
• Uma Fração (ou Corte) do petróleo é ainda uma mistura 
de hidrocarbonetos e contaminantes, com a predominância 
de um grupo de substâncias cujas moléculas são 
“parecidas” entre si.
75
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Volatilidade:
• Volatilidade é a capacidade que tem uma substância 
de passar para o estado de vapor. Dizemos que uma 
substância é mais volátil do que outra, quando ela tem 
maior tendência para passar ao estado de vapor, ou 
seja, ela tem maior pressão de vapor;
• Em geral, na química orgânica, quanto menor o 
tamanho da cadeia de uma molécula, maior é a sua 
volatilidade. Assim, por exemplo, o metano é mais 
volátil que o etano que, por sua vez, é mais volátil que 
o propano.
7.1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS
76
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 39
⇒ Pressão de Vapor:
• De acordo com a teoria 
cinética, as moléculas da 
superfície livre de um 
líquido tendem a passar 
para o estado de vapor.
• Isto se dá devido ao 
desequilíbrio de forças 
que atuam sobre essas 
moléculas, em comparação 
com as moléculas que 
estão no interior da massa 
líquida;
77
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Suponhamos, então, um líquido encerrado em um 
vaso fechado, munido de um manômetro sensível. Por 
um processo qualquer, a temperatura é mantida 
constante;
• Devido ao desequilíbrio mencionado, ocorre a 
passagem lenta das moléculas da superfície do líquido 
para a fase vapor, ou seja, ocorre a evaporação;
• As moléculas dos vapores formados chocam-se 
contra as paredes do vaso, exercendo assim uma 
pressão idêntica à pressão exercida por qualquer gás;
• Essa pressão é denominada pressão de vapor do 
líquido e, quanto maior for o número de moléculas 
vaporizadas, maior será a pressão de vapor do líquido;
78
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 40
• As moléculas da fase vapor não aumentam 
indefinidamente, pois muitas, ao se chocarem com a 
superfície livre do líquido, voltam à fase líquida;
• Haverá um instante em que o número de moléculas 
que passa à fase vapor é igual ao número de moléculas 
que, no mesmo instante, retorna à fase líquida;
• A pressão, indicada pelo manômetro mantém-se 
constante. A pressão exercida pelo vapor, em 
equilíbrio com o líquido que lhe deu origem, é 
denominada pressão máxima de vapor (ou 
simplesmente pressão de vapor) do líquido para a 
temperatura em que se encontra.
79
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• A pressão máxima de vapor de um líquido só 
depende da natureza do líquido e da temperatura, ou 
seja, a pressão máxima de vapor de um líquido para 
uma determinada temperatura INDEPENDE:
a) da massa de líquido presente;
b) do volume ocupado pelo vapor;
c) da presença de outros vapores ou gases.
80
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 41
• Conclusões:
a) Um líquido puro entra em ebulição a uma 
dada temperatura quando a pressão de vapor 
correspondente a essa temperatura iguala a 
pressão a que o líquido está submetido;
b) Para uma dada pressão, existe uma 
temperatura na qual um dado líquido entra 
em ebulição. Essa temperatura será tanto 
maior quanto maior for a pressão e vice-versa.
81
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Ponto de Bolha:
• Em contraste com o comportamento de um líquido 
puro, uma mistura líquida não entra em ebulição em 
uma única temperatura, sob pressão constante;
• Quando se eleva gradualmente, a pressão constante, 
a temperatura de uma mistura de composição 
determinada, a ebulição se inicia numa dada 
temperatura, conhecida como ponto de bolha, pois é a 
temperatura em que se forma a primeira bolha na 
massa líquida;
• Se a composição da mistura original mudar, o ponto 
de bolha terá um outro valor. Ou seja, para cada 
composição da mistura, o ponto de bolha terá um 
valor diferente.
82
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 42
⇒ Ponto de Orvalho:
• Analogamente, se fizermos um processo de 
resfriamento, a pressão constante, em um dado vapor 
de composição determinada, a temperatura em que se 
condensa a primeira gota de um líquido é conhecida 
como ponto de orvalho;
• Se partirmos de um vapor composto dos mesmos 
componentes, porém com outra composição, o ponto 
de orvalho será diferente.
83
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Pressão de Vapor de uma Mistura Líquida:
• Quando duas ou mais substâncias estão misturadas 
formando uma solução líquida, a pressão de vapor da 
mistura não depende só da mistura, mas também da 
composição da mistura;
• A pressão parcial de vapor de um dado componente 
numa mistura líquida é dada pelo produto da sua 
composição molar no líquido pela sua pressão de 
vapor na temperatura do sistema.
84
P P xA vA A= .
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 43
⇒ Unidade de destilação de 3 estágios:
7.2 UNIDADE DE DESTILAÇÃO
85
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
⇒ Dessalgadora:
• O objetivo da dessalgadora é separar emulsões do 
tipo “água em óleo” e pode ser:
• Processo químico: consta de uma tubulação 
comprida e de grande diâmetro – coalescedor – que 
proporciona o tempo e a turbulência necessários ao 
coalescimento das gotas de água de um vaso para a 
decantação das gotas da água coalescidas;
• Processo elétrico: largamente utilizado nas refinarias 
modernas, também chamado de precipitação 
eletrostática, pode ser auxiliado por processo químico.
86
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 44
• Consiste na aplicação de um campo elétrico à 
emulsão, passando-a entre eletrodos com elevada 
diferença de voltagem. O campo elétrico é alternado. 
Os mecanismos que provocam a coalescência das 
partículas são os seguintes:
a) as gotas polarizam-se e tendem a se alinhar segundo 
as linhas de força do campo elétrico e, desta forma, 
aproximam-se devido à atração entre as cargas de 
sinais contrários, fazendo com que as gotas adjacentes 
se toquem e coalesçam;
b) as mudanças constantes do campo elétrico fazem 
com que as gotas se movimentem com grande rapidez
e mudando de sentido, aumentando as chances de 
choque e, portanto, de coalescimento.
87
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Descrição:
88
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Água de Processo
QQQN CircN CircN Circ
PetróleoPetróleo
LdCLdCLdCLdCLdC
DLDLDLDL DPDPDPDP GOP CircGOP CircGOP CircGOP Circ
Q circQ circQ circ
LdC
Salmoura
LdCLdCLdC
Salmoura
GOP CircGOP CircGOP CircGOP Circ DL circDL circDL circDL circDL circRVRVRV
Torre Pré-Flash
ou Torre Atmosférica
Alexandre Leiras 45
• O processo de dessalgação elétrica do petróleo é 
dividido em três estágios: aquecimento, mistura e 
separação;
a) Aquecimento
O petróleo passa através de uma bateria de trocadores, 
onde é aquecido para reduzir a sua viscosidade e segue 
para a dessalgadora;
b) Mistura
Injeta-se água na corrente de petróleo, mantendo 
pressão diferencial na válvula misturadora controlada;
89
Refino de Petróleo
Prof. AlexandreLeiras
C) Separação
A emulsão entra na dessalgadora através dos 
distribuidores, sendo em seguida submetida ao campo 
elétrico entre dois eletrodos horizontais. A água é 
precipitada juntamente com o sal do petróleo;
• O petróleo dessalgado sai continuamente pelo coletor 
de saída, situado no topo do vaso, e a água efluente sai 
pelo fundo;
90
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 46
• Dessalgadora:
91
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Recirculação 
de salmoura 
para limpeza 
de borra
Água de 
diluição
Recirculação 
de salmoura 
para limpeza 
de borra
Água de 
diluição
cru
salmoura
óleo
dessalgado
• Detalhes da dessalgadora:
92
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 47
• Controle Operacional da Dessalgadora:
a) Carga de Cru
A carga de cru para a dessalgadora pode ser 
aumentada em até 10% de sua carga de projeto, sem 
afetar sua eficiência. Para vazões acima desse excesso, 
a operação poderá se tornar irregular.
b) Temperatura do Cru
A temperatura do cru para a dessalgadora deve situar-
se na faixa de 120 °C a 150 °C. Temperaturas fora 
dessa faixa podem acarretar problemas na eficiência 
da dessalgação.
93
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Controle Operacional da Dessalgadora:
c) Pressão na Dessalgadora
A pressão normal de trabalho na dessalgadora é de 7,9 
a 9,5 kgf/cm2. 
Esta pressão é suficiente para manter a água e os 
compostos leves do petróleo em estado líquido à 
temperatura de operação, ou seja, a pressão mínima de 
trabalho deve ser igual à pressão de vapor do óleo mais 
a pressão do vapor da água, na temperatura de 
operação.
94
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 48
• Controle Operacional da Dessalgadora:
d) Diferencial de Pressão na Válvula Misturadora
O grau de mistura do petróleo com a água depende da 
queda de pressão na válvula misturadora e deve ser 
controlada na faixa de 0,7 a 1,7 kgf/cm2.
Perda de pressão excessiva na válvula misturadora 
pode causar uma emulsão de difícil separação, 
implicando um aumento de BSW e cloreto no óleo 
dessalgado.
95
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Controle Operacional da Dessalgadora:
e) Relação água injetada/óleo
A água pode ser injetada em dois pontos: antes da 
bateria de preaquecimento ou imediatamente antes da 
válvula misturadora.
A quantidade total a injetar deverá situar-se em torno 
de 5 a 10% da vazão de cru, para cada dessalgadora.
A adição insuficiente de água ocasiona dessalgação 
deficiente, porque as gotículas de água salgada 
restantes no petróleo não são totalmente diluídas pela 
água fresca e a ação de lavagem é reduzida na mesma 
proporção.
96
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 49
• Controle Operacional da Dessalgadora:
f) Relação desemulsificante/óleo
O desemulsificante é particularmente útil quando se 
processam resíduos, fundos de tanques, ou quando a 
água utilizada contiver muito óleo emulsionado.
O desemulsificante é adicionado principalmente para 
quebrar as emulsões óleo/água, impedindo o arraste de 
hidrocarbonetos pela água drenada. 
A quantidade recomendada é de 0,2 a 2,0 litros de 
desemulsificante por 1.000 barris de cru.
97
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Controle Operacional da Dessalgadora:
g) Injeção de Soda Cáustica
Muitos crus contêm ácidos livres, devendo-se usar soda 
cáustica para neutralizá-los. 
Visto que a quantidade de ácidos varia com os tipos de 
cru, e mesmo entre os tanques de cru do mesmo tipo, a 
quantidade de soda cáustica necessária para controlar 
o pH pode variar de vez em quando. 
Recomenda-se que o pH da água drenada da 
dessalgadora seja verificado diariamente e a injeção de 
soda seja ajustada para manter o pH da água drenada 
na faixa de 6,5 a 8,5.
98
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
Alexandre Leiras 50
• Controle Operacional da Dessalgadora:
h) Nível de Água
O nível de água no fundo da dessalgadora deve ser 
controlado, de acordo com o projeto. 
Nível muito acima do valor provoca curto-circuito no 
eletrodo inferior e tempo de residência menor do óleo 
na dessalgadora, ao passo que nível muito baixo 
acarretaria arraste de óleo pela água drenada.
99
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• Problemas Operacionais
Anormalidades no funcionamento do sistema de 
dessalgação acarretam:
a) aumento no teor de sais e BSW no petróleo 
dessalgado;
b) arraste de hidrocarbonetos pela salmoura.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
100
Alexandre Leiras 51
⇒ Pré-flash:
• É a destilação em uma única etapa ou estágio, em que 
a mistura líquida, a carga, é separada em dois 
produtos: um vapor e um líquido, que estão em 
equilíbrio termodinâmico. É também conhecida como 
destilação de equilíbrio, autovaporização, ou 
simplesmente “flash”;
• Neste tipo de destilação, uma parte do líquido é 
vaporizada onde todo o vapor produzido fica, durante 
a vaporização, em contato íntimo com o líquido 
residual. Resulta, então, que o líquido e o vapor 
produzidos estão ligados por relações de equilíbrio.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
101
• A destilação integral pode ser adiabática ou não 
adiabática. 
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
102
Alexandre Leiras 52
• A instalação deste tipo de torre é prevista quando se 
deseja projetar unidade de grande capacidade (em 
geral, 130.000 b/d) ou ampliar uma unidade de 
destilação existente;
• Essa torre retira do petróleo, pelo topo e no estado 
líquido, os cortes mais leves (GLP e nafta leve), 
operando na zona de flash com pressão absoluta, na 
faixa de 230 a 363 kPa (2,35 a 3,70 kgf/cm2), 
dependendo do petróleo processado, ou seja, do teor 
de leves presentes;
• Do fundo da torre sai o petróleo pré-vaporizado, que 
será, então, carga da torre atmosférica.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
103
⇒ Destilação atmosférica:
• A coluna de destilação convencional apresenta os 
acessórios: condensador, tambor de refluxo e refervedor.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
104
Alexandre Leiras 53
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
105
Torre de Pratos Torre Recheada
• É uma operação de separação de componentes por 
intermédio de vaporizações e condensações sucessivas 
através das quais, devido às diferentes volatilidades 
das substâncias, torna-se possível a obtenção de dois 
produtos, um com teor elevado dos componentes mais 
voláteis e outro dos menos voláteis;
• A carga é introduzida em um ponto intermediário da 
coluna e, de acordo com o seu estado térmico e/ou 
composição, este ponto será localizado abaixo ou acima 
do ponto médio da altura da coluna;
• O ponto de introdução da carga divide a coluna em 
duas seções e este local é conhecido como zona de flash, 
de expansão ou de separação da carga, principalmente 
se a carga é parcialmente vaporizada;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
106
Alexandre Leiras 54
• A seção superior da torre é conhecida como seção de 
absorção;
• A seção inferior da coluna é conhecida como seção de 
esgotamento e serve para remover os componentes 
leves do líquido que desce da zona de flash;
• O vapor efluente da coluna, que sai pelo topo, passa 
pelo condensador de topo, que o condensa total ou 
parcialmente. O condensado produzido mais o vapor 
não condensado (no caso de condensação parcial) vai a 
um tambor (ou vaso) chamado de tambor de topo ou 
de refluxo; 
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
107
• O líquido frio que retorna à torre através de uma 
bomba é chamado de refluxo, e a sua vazão é 
controlada por uma válvula, tendo como conseqüência 
uma temperatura menos elevada ou maiselevada no 
topo da torre, dependendo da vazão;
• A outra parte líquida constitui o produto de topo, 
também chamado de destilado;
• O gradiente de temperatura existente entre o topo e o 
fundo da torre é gerado pelo refluxo externo, 
proveniente da condensação de parte dos vapores que 
saem pelo topo da torre;
• Este refluxo é que gera o refluxo interno, descendo de 
prato a prato, variando a sua composição e 
temperatura;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
108
Alexandre Leiras 55
• É intuitivo que, quanto mais líquido descer na torre, 
melhor será a remoção de compostos pesados 
presentes no vapor e, portanto, melhor será o 
fracionamento na seção de absorção;
• A relação entre a vazão de refluxo externo e o 
produto destilado é conhecida como razão de refluxo;
• O líquido efluente da coluna, que sai pelo fundo, é 
encaminhado a um trocador de calor, conhecido como 
refervedor, onde ocorrerá a vaporização de parte desse 
líquido, utilizando como fonte de calor um produto 
quente qualquer ou mesmo vapor d’água;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
109
• Os vapores formados serão a fonte de calor para a 
coluna, permitindo a revaporização dos componentes 
mais leves do líquido, que descem para a seção inferior 
com a conseqüente condensação dos componentes mais 
pesados desse vapor;
• A parte não vaporizada do líquido efluente da coluna 
constituirá o produto de fundo, também chamado de 
resíduo;
• Por esse processo de condensações e vaporizações 
parciais e sucessivas, é possível obter produtos de alta 
pureza;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
110
Alexandre Leiras 56
• A carga, ao entrar na torre, dependendo do seu 
estado térmico, seguirá de acordo com as seguintes 
possibilidades: 
1. carga líquida: a carga desce para o prato 
imediatamente inferior, misturando-se com o líquido 
(refluxo interno) que desce da seção de absorção;
2. carga vapor: neste caso, a carga é introduzida na 
parte inferior da torre, seção de retificação;
3. carga líquida + vapor: a parte líquida desce para o 
prato superior da seção de esgotamento, misturando-se 
ao refluxo interno, que desce da seção de absorção. A 
parte vapor sobe, borbulhando no líquido que escoa no 
prato inferior da seção de absorção.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
111
• Sentido dos fluxos:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
112
Alexandre Leiras 57
• Sentido dos fluxos:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
113
• Sentido dos fluxos:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
114
Alexandre Leiras 58
• O vapor que se desprende de um dado prato da torre 
de destilação, ao atravessar o líquido do prato superior 
sofre condensação preferencial dos seus componentes 
mais pesados (menos voláteis);
• O calor liberado pela condensação desses 
componentes permite a vaporização preferencial dos 
componentes mais voláteis do líquido que chega ao 
prato proveniente do prato superior;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
115
• Dessa forma, o vapor que abandona um certo prato, 
além de apresentar temperatura menos elevada, é mais 
rico nos componentes mais voláteis do que o vapor que 
chega a este prato, pois ele deixou componentes menos 
voláteis no líquido e recebeu deste maior quantidade 
de componentes mais voláteis;
• Por outro lado, o líquido que abandona o prato, além 
de temperatura mais elevada, é mais rico nos 
componentes mais pesados do que o líquido que chega 
ao prato, pois ele recebe maior quantidade de 
componentes mais pesados e perde maior quantidade 
de componentes mais voláteis para o vapor;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
116
Alexandre Leiras 59
• Devido a estas vaporizações e condensações que 
ocorrem por contato direto entre o vapor e o líquido, 
se diz que existe uma troca de calor e massa entre o 
líquido e vapor que escoam em uma coluna de 
destilação;
• Os produtos são retirados da torre através de saídas 
laterais: 
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
117
• À medida que sobem na torre, os vapores tornam-se 
cada vez mais frios e mais concentrados nos compostos 
mais voláteis;
• À medida que descem na torre, os líquidos tornam-se 
cada vez mais quentes e mais concentrados nos 
compostos mais pesados;
Simplificando:
a) O topo da torre é o ponto de menor 
temperatura, menor pressão e maior 
concentração de componentes mais voláteis;
b) O fundo da torre é o ponto de maior 
temperatura, maior pressão e maior 
concentração dos componentes mais pesados.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
118
Alexandre Leiras 60
• Esquema da destilação atmosférica (sem pré-flash):
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
119
• Controle Operacional da Destilação Atmosférica:
- O objetivo da coluna de destilação é separar a carga 
em produtos cuja composição (ou qualidade) são 
definidas;
- Portanto, as colunas de destilação devem ser dotadas 
de controle automático que permita assegurar que os 
produtos estejam sendo produzidos na qualidade 
desejada;
- No caso específico de uma coluna de destilação 
atmosférica, o objetivo é separar o petróleo em 
diversas frações ou cortes;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
120
Alexandre Leiras 61
- Como é praticamente impossível obter a composição 
desses cortes, as suas especificações podem ser faixas 
de ponto de ebulição;
- As especificações podem ser também expressas em 
termos de propriedades físicas, tais como: densidade, 
temperatura, pressão de vapor, ponto de fulgor, 
viscosidade, etc;
- Essas propriedades podem ser tidas como 
especificações, porque elas mantêm uma relação direta 
com a composição.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
121
- As variáveis operacionais que são controladas em 
uma coluna de destilação atmosférica de petróleo são 
normalmente as seguintes:
a) Temperatura
As temperaturas ao longo da torre estão relacionadas 
com a vazão do refluxo interno que, por sua vez, 
depende da vazão dos refluxos externos (do topo e 
circulantes).
Esse controle, normalmente, é feito numa válvula 
reguladora de vazão do refluxo de topo. 
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
122
Alexandre Leiras 62
b) Pressão
A pressão na torre não é uma variável utilizada para 
os ajustes normais. Ela deve ser mantida constante 
para se ter uma operação estável.
Se forem mantidas as temperaturas, um aumento de 
pressão na torre diminuirá a porcentagem vaporizada 
na zona de flash, o que acarretará maior produção de 
resíduo e menor produção das frações mais leves, que 
apresentarão um PFE mais baixo.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
123
 
Aumento de 
pressão na 
torre 
Diminuição da 
porcentagem 
vaporizada na zona 
de flash 
maior produção de 
resíduo e menor 
produção das frações 
mais leves, com um 
PFE mais baixo. 
c) Vazão de Retiradas Laterais
O ajuste da faixa de ebulição e, conseqüentemente, da 
densidade dos produtos laterais é feito pela maior ou 
menor retirada desses produtos.
Um aumento na retirada de um produto deve ser 
compensado pela redução na retirada do produto 
lateral inferior, se não se deseja aumentar também o 
seu PFE. 
Assim, se for aumentada a vazão de querosene e 
reduzida a de diesel leve na mesma quantidade, o 
querosene aumentará o seu PFE e o diesel leve 
aumentará o seu PIE, mas manterá o PFE constante.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
124
Alexandre Leiras 63
É conveniente observar que uma alteração nas faixas 
de destilação dos produtos altera também outras 
propriedades, como densidade, viscosidade, ponto de 
fulgor, etc.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
125
d) Vazão do Vapor de Retificação:
A quantidade de vapor d’água requeridapara retificar 
produtos laterais e de fundo depende do ponto de 
fulgor e do PIE desejados para esses produtos, e 
também do grau de fracionamento que existe no local 
de retirada dos produtos.
A injeção do vapor d’água provoca a redução da 
pressão parcial dos vapores de hidrocarbonetos, com a 
conseqüente vaporização adicional dos compostos mais 
leves do líquido.
Em operação, o vapor de retificação só deve ser 
alterado como um ajuste fino da vazão normal.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
126
Alexandre Leiras 64
Ou seja, se o ponto de fulgor do produto retificado está 
muito baixo, a melhor operação é ajustá-lo através da 
elevação de vazão de retirada do produto 
imediatamente superior. 
Uma vazão alta de vapor de retificação, além de não 
permitir um grande ganho na vaporização dos leves, 
pode provocar arraste de líquido pelo vapor, o que 
poderá acarretar contaminação do produto superior 
ou até mesmo inundação nos pratos superiores.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
127
e) Vazões e Temperaturas dos Refluxos Circulantes :
Em geral, as torres de destilação atmosférica têm de 2 
a 3 refluxos circulantes, cuja finalidade é retirar calor 
ao longo da torre.
É conveniente lembrar que o refluxo circulante só 
altera as condições da torre acima do prato em que 
retorna, e que um aumento na sua vazão piora o grau 
de fracionamento acima de seu retorno.
Assim, quando se aumentar a vazão ou reduzir a 
temperatura de retorno de um refluxo circulante, 
deve-se observar o fracionamento dos produtos acima 
do retorno do refluxo, a fim de se evitar uma 
separação deficiente desses cortes.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
128
Alexandre Leiras 65
O fracionamento entre 2 produtos laterais adjacentes é 
melhorado quando se aumenta o refluxo líquido nos 
pratos entre eles. 
Isso pode ser conseguido, além da redução dos refluxos 
circulantes, pela redução da retirada do corte superior 
e um igual aumento na retirada do corte inferior, 
desde que os produtos não saiam de especificação.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
129
⇒ Destilação a vácuo:
• O resíduo atmosférico (RAT) proveniente do fundo da 
torre atmosférica é bombeado para o forno, onde é 
aquecido até a temperatura necessária para que se 
tenha, à pressão de operação da torre, a vaporização de 
todo o gasóleo contido na carga;
• A pressão na torre de vácuo deve ser mantida a mais 
baixa possível, de modo a permitir a retirada dos 
gasóleos de carga de RAT sem gerar um craqueamento 
excessivo dos componentes do resíduo;
• O sistema de geração de vácuo é normalmente 
constituído de três estágios de ejetores com 
intercondensadores, pós-condensadores e pré-
condensadores.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
130
Alexandre Leiras 66
• Esquema da destilação a vácuo:
131
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
• A diferença principal entre as torres de destilação a 
vácuo e a torre atmosférica são:
a) a existência do sistema de geração de vácuo no 
topo da torre;
b) a inexistência de refluxo de topo da forma que 
é gerado na torre atmosférica, ou seja, pela 
condensação dos vapores efluentes do topo da 
torre.
• O refluxo interno necessário ao fracionamento entre 
os diversos óleos lubrificantes básicos é gerado pelo 
refluxo circulante de gasóleo leve de vácuo (GOL) na 
seção de topo da torre.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
132
Alexandre Leiras 67
- As variáveis operacionais que são controladas em 
uma coluna de destilação a vácuo de petróleo são 
normalmente as seguintes:
a) Temperatura
A temperatura de saída do forno deverá ser elevada 
para aumentar a produção de gasóleos.
Deve-se lembrar, no entanto, que temperatura muito 
alta (ou uma baixa vazão de carga) poderá acarretar 
craqueamento dos compostos asfálticos e coqueamento 
nos tubos do forno.
Essa temperatura é dependente do petróleo processado 
e das limitações do forno.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
133
O controle da temperatura de topo da torre é feito 
indiretamente pelo controle da circulação de GOL, 
visando a evitar a passagem de hidrocarbonetos da 
faixa do gasóleo para o sistema de geração de vácuo.
Quanto menor a temperatura do topo, menor será a 
vazão de carga dos ejetores, além da redução do 
volume específico dessa carga, o que é benéfico para o 
sistema de vácuo.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
134
Alexandre Leiras 68
b) Pressão
A pressão de operação da torre deve ser a menor 
possível, de forma a necessitar menor carga térmica 
nos fornos de carga da torre de vácuo. 
A pressão obtida no topo da torre dependerá 
basicamente:
- do sistema adotado (vácuo seco ou úmido);
- da vazão de carga do sistema de ejetores;
- do sistema de intercondensadores.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
135
c) Vazão de Circulação do Gasóleo Residual (GOR)
Desde que haja uma vazão adequada dessa corrente 
para garantir nível de líquido para a operação 
satisfatória dos pratos ou recheios da seção de GOR, 
não haverá vantagem na alteração da vazão dessa 
corrente de volta para a coluna de vácuo.
d) Vazão de Circulação do Gasóleo Pesado (GOP)
A circulação de GOP para a torre deve ser mantida 
numa vazão tal que permita a condensação dos 
vapores quentes que passam pelo prato de GOP. 
O refluxo circulante de GOP sofre resfriamento 
adicional com água, para a condensação dos vapores 
de GOP no interior da seção.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
136
Alexandre Leiras 69
e) Vazão de Circulação do Gasóleo Leve (GOL)
A corrente de circulação de GOL para a coluna deverá 
ser mantida na menor temperatura possível e com 
vazão suficiente para permitir a condensação dos 
vapores de GOL que chegam a essa seção, a fim de 
reduzir a carga de vapores para o sistema de geração 
de vácuo. 
Esse controle é feito acompanhando-se a temperatura 
de topo da torre.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
137
f) Vazão de Vapor de Retificação de Fundo
O efeito já é bastante conhecido, ou seja, a retirada dos 
compostos mais leves por abaixamento da pressão 
parcial. 
No caso, visa à remoção de componentes do gasóleo 
que descem com o líquido do flash.
Estudos mostram que uma seção de retificação bem 
dimensionada, utilizando a quantidade máxima de 
vapor de retificação e uma mínima pressão parcial de 
hidrocarbonetos na zona de flash, produzirá um GOP 
com a melhor qualidade.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
138
Alexandre Leiras 70
• Observação: 
- Todos os dispositivos de contato líquido-vapor 
possuem limites bem definidos de capacidade, 
máxima e mínima, de líquido e vapor em que 
operam satisfatoriamente, para um 
determinado diâmetro de torre;
- Quando um ou ambos os limites são 
ultrapassados, fatalmente surgirão problemas
hidráulicos que comprometerão a operação 
eficiente de cada dispositivo;
- Por isso, toda coluna de destilação possui uma 
região de operação satisfatória, fora da qual 
seu funcionamento é deficiente.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
139
• Esquema completo da unidade de destilação:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
140
Alexandre Leiras 71
REDUC U-1210
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
141
Dessalgadora
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
142
Alexandre Leiras 72
Forno
Atmosférica Vácuo
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
143
• Podemos concluir, que a Destilação do petróleo não 
pretende obter produtos puros e diferentes entre si. Os 
produtos da Unidade de Destilação são Frações, 
misturas ainda complexas de hidrocarbonetos e 
contaminantes, diferenciadas por suas faixas de 
ebulição.
• A figura ao lado 
mostra as 7 
Fraçõesseparadas 
pela Unidade de 
Destilação.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
144
Alexandre Leiras 73
1. Gás Combustível - (C1 -C2);
2. Gás Liquefeito (GLP) - (C3 -C4);
3. Nafta - (Corte 20 A 220 ºC);
4. Querosene - (Corte 150 - 300 ºC);
5. Gasóleo Atmosférico - (Corte 100 - 400 ºC);
6. Gasóleo de Vácuo - (Corte 400 - 570 ºC);
7. Resíduo de Vácuo - (Corte Acima De 570 ºC).
• Frações Destiladas
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
145
• Derivados Diretos da Destilação
* Gás Combustível: Normalmente é produto final, 
queimado em fornos e caldeiras na própria refinaria;
* GLP: Pode ser produto final, armazenado em 
esferas ou produto intermediário, indo para unidade 
de tratamento cáustico;
* Naftas: Podem ser produtos finais, armazenados em 
tanques (como nafta, gasolina ou solvente) ou 
produtos intermediários, indo para unidade de 
tratamento cáustico, ou ainda como carga para a 
unidade de reforma catalítica (para gerar gasolina de 
melhor qualidade);
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
146
Alexandre Leiras 74
Esferas de GLP
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
147
* Querosene: Pode ser produto final, tanto como 
querosene de aviação ou de iluminação ou produto 
intermediário, indo para unidade de HDT. Após essa 
unidade pode maximizar a produção de óleo Diesel ou 
acertar a viscosidade do óleo combustível;
* Gasóleos Atmosféricos: Podem ser produtos finais, 
indo como óleo Diesel armazenado em tanque ou 
produtos intermediários, alinhados para uma 
unidade de HDT e, depois como óleo Diesel para 
armazenamento;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
148
Alexandre Leiras 75
* Gasóleos de vácuo: Sempre são produtos 
intermediários que, dependendo do esquema de 
refino (para produção de combustíveis ou 
lubrificantes), serão carga da unidade de 
craqueamento catalítico (U-CC) ou formarão cortes 
lubrificantes;
* Resíduo de Vácuo: Pode ser produto final, utilizado 
como asfalto ou como óleo combustível, depois de 
diluído com correntes de menor viscosidade. Como 
produto intermediário pode ser enviado para a 
unidade de coque e/ou a unidade de desasfaltação a 
solvente.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
149
• Destinos dos Derivados Diretos da Destilação:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
150
Alexandre Leiras 76
⇒ No resíduo de vácuo, ainda existem frações oleosas 
que podem ter utilização mais nobre que o simples 
emprego como óleo combustível, e que precisam ser 
recuperadas através de extração com solventes:
• Este processo se baseia nas capacidades de solvência e 
de seletividade dos solventes empregados.
8. EXTRAÇÃO COM SOLVENTES
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
151
8.1 Desasfaltação a Propano
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
152
• Este é um processo de extração liquido-liquido para 
recuperação de frações oleosas de resíduos ricos em 
asfaltenos. 
• A carga processada pelo propano normalmente é o 
resíduo das unidades de destilação a vácuo. 
• O óleo desasfaltado (ODEST) serve como carga para 
produção de lubrificantes ou carga para unidades de 
craqueamento catalítico. 
• O resíduo asfáltico (RASF), se diluído, pode ser 
especificado como óleo combustível ou como matéria-
prima para pavimentação de ruas.
Alexandre Leiras 77
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
153
• Numa unidade de desasfaltação convencional, o 
solvente, uma mistura de propano e butano, é admitido 
continuamente com o resíduo de vácuo em uma torre 
ou mais torres de extração líquida em contracorrente.
• O extrato, ou seja, a corrente em que está o produto 
desejado, tem de 15 a 20 % em peso de óleo e de 80 a 
85% de solvente. 
• Esta relação demonstra que uma quantidade muito 
grande de solvente tem que circular na unidade. Já a 
fase rafinado não é uma solução homogênea de 
solvente no asfalto, mas sim uma emulsão de material 
asfáltica no solvente.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
154
• Para que o processo seja economicamente viável, é 
necessário que o solvente seja recuperado tanto da 
corrente extrato quanto da corrente rafinado. 
• Nesse sentido, o subsistema de recuperação de 
solvente é subdividido em duas seções: a de ODES e a 
de RASF. 
• Ambas as seções são compostas de uma torre de flash 
e de uma torre de retificação com vapor d’água. 
Alexandre Leiras 78
Esquema da Unidade de Desasfaltação a Propano
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
155
T
or
re
s 
de
E
xt
ra
çã
o
RV
Recuperação do
Solvente do Extrato
Retificação do
Extrato
Recuperação do
Solvente do
Refinado
Retificação do
Refinado
Purificação do
Solvente
Vapor
Vapor
Óleo Desasfaltado
Asfalto
Água
Propano
Unidade de Desasfaltação a Propano
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
156
Alexandre Leiras 79
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
157
• Na seção de ODES a torre de flash opera à alta 
pressão, enquanto na de RASF, a torre de flash opera 
à baixa pressão. 
• Nesta etapa, a maior parte do solvente é recuperado, 
devido à diferença de volatilidade entre o 
propano/butano e o óleo. 
• As torres de retificação têm como objetivo retirar o 
resíduo de solvente remanescente e produzindo óleo 
desasfaltado que segue para a unidade de FCC, na 
seção de ODES, e resíduo asfáltico, na seção de RASF.
8.2 Desparafinação
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
158
Alexandre Leiras 80
8.3 Extração de
Aromáticos
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
159
Aula 3
Conversão das frações básicas do petróleo
Craqueamento Térmico e Catalítico
Coqueamento Retardado
Reforma Catalítica
Refino de Petróleo
Alexandre Leiras Gomes, D.Sc.
DPO/EQ/UFRJ
160
Alexandre Leiras 81
9. CRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• Mesmo com vários ajustes 
possíveis na Unidade de 
Destilação (“flexibilidade”), 
cada tipo de petróleo tem seus 
limites quanto à quantidade e 
qualidade de frações leves, 
médias e pesadas que dele 
podem ser obtidas;
Qual a função do
Craqueamento Catalítico ?
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
161
• Por isso existem os processos de Conversão, todos de 
natureza Química. Cada um deles é realizado numa 
Unidade própria. O Craqueamento Catalítico é um exemplo 
importante desses processos;
• Ao quebrarem, rearranjarem ou juntarem moléculas de 
uma carga, processos de conversão geram novos produtos, 
transformando derivados menos requeridos em outros, mais 
necessários ao mercado num certo momento;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
162
Alexandre Leiras 82
• O termo “Craqueamento” vem do inglês cracking, 
significando quebra, enquanto que “catalítico” se deve ao uso 
de catalisadores nessa quebra, com o objetivo de facilitá-la;
• Assim, “Craqueamento Catalítico” é um processo químico, 
que transforma frações mais pesadas em outras mais leves 
através da quebra de moléculas dos compostos reagentes, 
utilizando agentes facilitadores chamados catalisadores;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
163
• O Craqueamento Catalítico é considerado um processo de alta 
rentabilidade econômica por utilizar como carga um produto de 
baixo valor comercial (Gasóleos de Vácuo) que, se não usado na 
U-CC, seria simplesmente adicionado ao Óleo Combustível;
• A U-CC tem como carga uma mistura de Gasóleos de 
Vácuo produzidos na Unidade de Destilação;
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
164
Alexandre Leiras 83
9.1 Evolução dos Processos de Craqueamento
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
165
CRAQ. 
TÉRMICO
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
CRAQ. 
TÉRMICO
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
• Craqueamento Térmico:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
166
Alexandre Leiras 84
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
167
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
• Craqueamento Catalítico em Leito Fixo:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
168
Alexandre Leiras 85
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
169
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
CRAQ. CAT. 
LEITO MÓVEL
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? TOTALMENTE 
CONTÍNUO
?VASOS 
INDEPENDENTES
? CIRCULAÇÃO DE CAT.
? 1943 (1a UNIDADE) -
Texas
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
CRAQ. CAT. 
LEITO MÓVEL
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? TOTALMENTE 
CONTÍNUO
?VASOS 
INDEPENDENTES
? CIRCULAÇÃO DE CAT.
? 1943 (1a UNIDADE) -
Texas
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
• Craqueamento Catalítico em Leito Móvel:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
170
Alexandre Leiras 86
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
171
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
CRAQ. CAT. 
LEITO MÓVEL
CRAQ. CAT. 
LEITO FLUID.
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? ESTUDO DA ESSO 
RESEARCH - 1938
? RECOMENDAÇÃO 
41
? 1a UNIDADE DE 
LOUSIANA
? TOTALMENTE 
CONTÍNUO
? VASOS 
INDEPENDENTES
? CIRCULAÇÃO DE CAT.
? 1943 (1a UNIDADE) -
Texas
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
CRAQ. CAT. 
LEITO MÓVEL
CRAQ. CAT. 
LEITO FLUID.
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? ESTUDO DA ESSO 
RESEARCH - 1938
? RECOMENDAÇÃO 
41
? 1a UNIDADE DE 
LOUSIANA
? TOTALMENTE 
CONTÍNUO
? VASOS 
INDEPENDENTES
? CIRCULAÇÃO DE CAT.
? 1943 (1a UNIDADE) -
Texas
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
• Craqueamento Catalítico em Leito Fluido:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
172
Alexandre Leiras 87
FCCFCCFCC
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
CRAQ. CAT. 
LEITO MÓVEL
CRAQ. CAT. 
LEITO FLUID.
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? ESTUDO DA ESSO 
RESEARCH - 1938
? RECOMENDAÇÃO 
41
? 1a UNIDADE DE 
LOUSIANA
? TOTALMENTE 
CONTÍNUO
? VASOS 
INDEPENDENTES
? CIRCULAÇÃO DE CAT.
? 1943 (1a UNIDADE) -
Texas
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
FCCFCCFCC
CRAQ. 
TÉRMICO
CRAQ. CAT. 
LEITO FIXO
CRAQ. CAT. 
LEITO MÓVEL
CRAQ. CAT. 
LEITO FLUID.
? 1oREGISTRO séc XIX
? 1915 STANDART OIL
? 1943 METADE DA 
GASOLINA 
AMERICANA 
CONSUMIDA
? ESTUDO DA ESSO 
RESEARCH - 1938
? RECOMENDAÇÃO 
41
? 1a UNIDADE DE 
LOUSIANA
? TOTALMENTE 
CONTÍNUO
? VASOS 
INDEPENDENTES
? CIRCULAÇÃO DE CAT.
? 1943 (1a UNIDADE) -
Texas
? CONDIÇÕES MAIS 
BRANDAS
? EUGÉNE HOUDRY 
1933 (PATENTE)
? PROCESSO SEMI-
CONTÍNUO
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
173
Catalisadores Mais Ativos
• Estudos indicavam a necessidade de se usar 
catalisadores ácidos;
• Foram então testados catalisadores heterogêneos.
9.2 Catalisadores de Craqueamento
ÁCIDOS EM SOLUÇÃO
HALETOS METÁLICOS
DIFICULDADE OPERACIONAL
ÁCIDOS EM SOLUÇÃO
HALETOS METÁLICOS
DIFICULDADE OPERACIONALDIFICULDADE OPERACIONAL
argilas naturais
argilas modificadas (menores teores de óxido de ferro e cálcio) 
catalisadores sintéticos (sólidos amorfos)
zeólitas (estrutura cristalina tridimensionalmente ordenada)
REDUÇÃO 
DE COQUE E 
MAIOR 
CONVERSÃO
argilas naturais
argilas modificadas (menores teores de óxido de ferro e cálcio) 
catalisadores sintéticos (sólidos amorfos)
zeólitas (estrutura cristalina tridimensionalmente ordenada)
REDUÇÃO 
DE COQUE E 
MAIOR 
CONVERSÃO
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
174
Alexandre Leiras 88
• Arquitetura do catalisador de FCC:
CATALISADOR
PARA 
USUÁRIO
Flexibilidade 
da Planta
Conversão de 
Fundos
Tolerância a 
Nitrogênio
Característica 
de Fluidização
Baixo Coque 
e Gás
Controle de 
SOx
Trapas para 
Vanádio
Promotor de 
Octanagem
Necessidades 
da Refinaria
CATALISADOR
PARA 
USUÁRIO
Flexibilidade 
da Planta
Conversão de 
Fundos
Tolerância a 
Nitrogênio
Característica 
de Fluidização
Baixo Coque 
e Gás
Controle de 
SOx
Trapas para 
Vanádio
Promotor de 
Octanagem
Necessidades 
da Refinaria
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
175
• Atualmente o processo em leito fluidizado é
imprescindível as modernas refinarias, devido a dois 
fatores principais:
a) Contribui eficazmente com a refinaria 
ajustando sua produção de acordo com a 
necessidade do mercado consumidor local;
b) É um processo econômico, pois parte de 
frações residuais (de baixo valor agregados) 
indo a GLP e Gasolina (alto valor agregado).
9.3 Processo de FCC
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
176
Alexandre Leiras 89
• Existem diversos tipos de unidades de craqueamento 
espalhados pelo Brasil, unidades essas desenvolvidas por 
diversas firmas de engenharia diferentes:
LICENCIADORA MODELO REFINARIA 
 REMAN 
 STACKED REGAP-I 
UOP REFAP 
 SIDE BY SIDE REDUC 
 HTR REGAP-II 
 ORTHOFLOW B RLAM 
 ORTHOFLOW C RPBC 
KELLOG REPLAN-I 
 REPAR 
 ORTHOFLOW F REPLAN-I 
 REVAP 
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
177
• U-1250 da REDUC:
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
178
GOV
Regenerador
Fracionadora
Principal
Recuperação de
Gases
Riser/Vaso de
Separação GLPPreaquecimento
Óleo
Decantado
LCO
Gás
Combustível
Nafta de
Craqueamento
Catalisador
Caldeira de CO
Água Vapor
Gases de Combustão
Alexandre Leiras 90
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
179
• A carga a ser processada é préaquecida e entra no 
conversor pela base do riser.;
• Neste ponto, é misturada com o catalisador quente 
(650 – 710ºC) proveniente do regenerador e ambos 
seguem pelo riser até o vaso separador;
• O catalisador, ainda quente, agora exausto pela 
deposição do coque formado sobre sua superfície, 
segue para o regenerador, onde ocorre a queima do 
coque;
• Assim, com sua atividade restabelecida, o catalisador 
é novamente enviado à base do riser.
Refino de Petróleo
Prof. Alexandre Leiras
180
• Os gases de combustão, provenientes da queima do 
coque no regenerador, são gerados a elevadas 
temperaturas (superiores a 700°C);
• De modo a aproveitar o potencial energético dessa 
corrente ela é encaminhada à caldeira de CO, onde o 
monóxido de carbono é queimado (gerando CO2) e é 
resfriada antes de ser lançada à atmosfera, produzindo 
vapor d’água de alta pressão (caldeira de CO);
• Os produtos do craqueamento, efluentes do vaso 
separador, são enviados à fracionadora principal, onde 
se obtém a separação primária dos cortes produzidos;
Alexandre Leiras 91
Refino