processamento primario

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Califórnia USA
Curso
PROCESSAMENTO DO PETRÓLEO
1.1 Características do Óleo Cru
1.2 Fundamentos do Processamento Primário
1.3.2 Processos de Conversão;
1.3.1 Processos de Separação;
1.3.3 Processos de Tratamento;
1.3.4 Processos Auxiliares;
1.3 Fundamentos da Tecnologia de Refino
Introdução
Petróleo: do latim, petrus “pedra” e oleum,
“óleo”, extraído de rochas denominadas de
Rocha Reservatório.
Características do Petróleo:
• Coloração (amarelo, marrom, preto,
verde, castanho escuro);
• Viscosidade (caráter oleoso);
• Inflamável.
Tabela 1 - Análise Elementar do óleo cru típico (% em peso)
Hidrogênio 11 - 14
Carbono 83 - 87
Enxofre 0,06 - 8
Nitrogênio 0,11 - 1,7
Oxigênio 0,1 - 2
Metais Até 0,3
Petróleo
“Petróleo é constituído,
basicamente, por uma mistura
complexa de compostos orgânicos
e inorgânicos.”
Constituíntes do Petróleo
Hidrocarbonetos parafínicos: (latim-
parafine “pequena atividade”.
• normais: CnH2n+2
• ramificados /isoparafinas:CnH2n+2
Constituintes do Petróleo
Hidrocarbonetos parafínicos
•cíclicos (naftênicos): CnH2n - disposição na
forma de anéis, com ligações simples.
Hidrocarbonetos aromáticos
• constituído por ligações simples e duplas que
se alternam entre os 6 átomos de carbono.
Constituintes do Petróleo
 Todos os petróleos contêm os mesmos
hidrocarbonetos, em diferentes quantidades.
 A quantidade relativa de cada grupo de HC’s
varia de petróleo para petróleo. Características
físico-químicas distintas.
 A quantidade relativa dos compostos
individuais dentro de cada grupo é
aproximadamente da mesma ordem de
grandeza.
Constituintes do Petróleo
Tabela 02 - Características dos Hidrocarbonetos
Parafina Isoparafina Naftênico Aromático
Densidade baixa baixa média alta
Gasolina ruim boa média muito boa
Diesel bom médio médio ruim
Lubrificante ótimo bom médio ruim
Resistentes 
à oxidação
boa boa boa má
Constituintes do Petróleo
Constituintes do Petróleo
 A quantidade requerida de cada grupo
depende das características que se deseja no
produto final.
Compostos Sulfurados: (concentração de 0,65% em peso)
Compostos indesejáveis → Aumentam a estabilidade óleo-
água, provocam corrosão, contaminam catalisadores e
determinam cor e cheiro aos produtos finais.
Constituintes do Petróleo
 Produzem SOx → Restrição ambiental.
 Teor de enxofre acima de 2,5% → petróleo azedo.
 Teor de enxofre abaixo de 0,5%→ petróleo doce.
 Faixa intermediária → óleos semi-doce”.
 presentes nas frações mais pesadas de petróleo.
Compostos Nitrogenados: (Concentração média de 0,17 % 
em peso).
Compostos indesejáveis → Aumentam a capacidade do óleo
reter água em emulsão, tornam instáveis os produtos de
refino, contaminam catalisadores.
Concentrados nas frações mais pesadas do petróleo
Constituintes do Petróleo
Compostos Oxigenados:
 Concentração: medida através do índice TAN (Total Acid
Number).
 Óleos ácidos TAN > 1. Óleos não ácidos TAN < 1.
Compostos indesejáveis → Aumentam a acidez, a
corrosividade e o odor do petróleo.
 Concentrados nas frações mais pesadas do petróleo
Constituintes do Petróleo
Compostos Organometálicos:
1- Sais orgânicos metálicos dissolvidos na água emulsionada ao
petróleo.
2- Compostos complexos concentrados nas frações mais
pesadas do petróleo.
Compostos indesejáveis → Contaminação de catalisadores 
(Co, Hg, Cr, Na, Ni e Va) 
 Catalisa a formação de ácido sulfúrico em meio aquoso.
Atacam os tubos de exaustão de queimadores.
Porfirina
Constituintes do Petróleo
Resinas (dissolvidas no cru) e Asfaltenos (dispersos 
na forma coloidal):
• Incluem moléculas grandes.
• Alta relação C/H, com presença de enxofre, oxigênio e
nitrogênio.
Impurezas oleofóbicas
• Água, sais (brometos, iodetos, sulfetos, cloretos);
• Argilas, areia e sedimentos;
•Água de formação (gotículas de fluidos aquosos, salinos, qua
acompanham o cru nas suas jazidas).
Constituintes do Petróleo
Fundamentos do Processamento 
Primário do Petróleo
 Ao longo da vida produtiva de um campo de
petróleo ocorre, geralmente, a produção simultânea
de gás, óleo e água, juntamente com impurezas.
Produção de Petróleo
 Via de regra, nenhuma fase é produzida
separadamente.
 Água emulsionada: requer tratamentos especiais
para sua remoção.
Produção de Petróleo
 Água de formação: pode ser arrastada pelo gás na
forma de vapor. É removida por decantação.
Emulsão: mistura de dois
líquidos imiscíveis,
dispersos um no outro sob
forma de gotículas,
estabilizadas por ação de
agentes emulsificantes.
Produção de Petróleo
 A produção de água tende a aumentar a medida
que o poço chega ao fim da vida produtiva.
Impactos da Água Produzida
A separação da água produzida com o petróleo é
fundamental, devido a presença de sais dissolvidos
tais como:
cloretos;
Sulfatos;
carbonatos de sódio, bário, magnésio.
Incrustações: depósitos inorgânicos (incrustações)
formadas nas instalações de produção, transporte e
refino.
Impactos da Água Produzida
Incrustações: causam entupimento e bloqueio das
linhas e equipamentos.
• Incrustação de carbonato de cálcio, gerado da
decomposição de bicarbonato solúvel;
• Incrustações de sulfato de bário, de cálcio e
estrôncio, formadas a partir do contato da água de
formação (rica em Ba, Ca) com água do mar injetada
para manter a pressão do reservatório (rica em
sulfato).
Impactos da Água Produzida
Hidratos: estrutura cristalina formada a partir da
água e das frações leves de petróleo (metano, etano
e propano), a baixas T e elevadas P.
 As correntes de diferentes poços que chegam à
superfície, em terra ou nas plataformas, não se
encontram adequadas a utilização ou exportação.
Processamento Primário do 
Petróleo
Portanto, o PPF abrange:
a. Separação do óleo, do gás e da água com as
impurezas em suspensão.
b. Tratamento ou condicionamento dos HC’s
c. Tratamento da água para reinjeção ou descarte.
Processamento Primário do 
Petróleo
 Como o interesse econômico é produzir apenas
hidrocarbonetos, há necessidade de dotar os campos
de “facilidades de produção”, que são instalações
destinadas a efetuar, sob condições controladas, o
“processamento primário dos fluidos (PPF)”.
 Dependendo da viabilidade técnico-econômica,
uma planta de PPF pode ser:
• Simples: efetuam apenas a separação
gás/óleo/água;
• Complexas: incluem o condicionamento e
compressão do gás, tratamento e estabilização do
óleo e tratamento da água de descarte ou reinjeção.
Processamento Primário do 
Petróleo
Processamento Primário do 
Petróleo
 Normalmente, a separação e o tratamento dessas
fases é feita numa planta de processamento, por
meio do uso de:
• Produtos químicos;
•Aquecimento;
• Vasos separadores: dispostos em estágios, em
função dos mecanismos envolvidos na separação.
Processamento Primário do 
Petróleo
 Tratamento das fases (especificações da ANP);
•Gás natural : 3-5 libras por milhão de pé cúbico de
vapor d’água;
•Óleo: não pode conter quantidades excessivas de
água e sedimentos (BS&W) e sais dissolvidos.
•Água produzida deve possuir valor limite de óleo
disperso (TOG - teor de óleos e graxas) para ser
descartada.
Processamento Primário do 
Petróleo
Especificações dos Fluidos após 
Processamento Primário do 
Petróleo
 Os fluidos produzidos passam, inicialmente por
separadores que podem ser bifásicos ou trifásicos,
atuando em série ou paralelo.
PPF - Vasos Separadores
Separador bifásico: separação gás/líquido;
Separador trifásico: separação óleo/água.
Fabricados na forma vertical ou horizontal;
mecanismos principais para separar gás/líquido:
PPF - Vasos Separadores• Ação da gravidade e diferença de densidades -
decantação do fluido mais pesado;
• Separação inercial - mudanças bruscas de velocidade
e de direção do fluxo, permitindo ao gás desprender-
se da fase líquido, devido a inércia que esta fase
possui;
mecanismos principais para separar gás/líquido:
PPF - Vasos Separadores
•Aglutinação das partículas - contato das gotículas de
óleo dispersas sobre uma superfície o que facilita a
coalescência, aglutinação e decantação;
•Força centrífuga - aproveita as diferenças de
densidade do líquido e do gás.
Um separador típico é dotado de vários dispositivos
internos que aumentam a eficiência de separação:
PPF - Vasos Separadores
• Defletores de entrada: muda a velocidade e
direção do fluido bruscamente;
• Quebradores de espuma e de onda;
• Extrator de névoa: retenção de pequenas
gotículas de líquido
• Demister: retenção de pequenas gotículas de
líquido
PPF – Extratores de névoa
Para fins didáticos, pode-se separá-lo em 4 seções
distintas:
PPF - Vasos Separadores
• Seção de separação primária – fluido (líquido e
gás) choca-se com os defletores que provocam
mudança brusca de velocidade, fazendo o líquido se
deslocar para o fundo do vaso, por gravidade;
PPF - Vasos Separadores
• Seção de separação secundária – onde se separam
as gotículas maiores de óleo, carregadas pelo gás
após a separação primária, por decantação;
PPF - Vasos Separadores
• Seção aglutinadora – as gotículas menores de líquido
são removidas do gás em meio porosos (áreas de
contato que facilitam a coalescência e decantação).
PPF - Vasos Separadores
• Seção de acumulação de líquido - maior parte do
líquido acumula-se no fundo do vaso, por um tempo
de retenção de 3 a 4 min, suficiente para separação do
gás remanescente ou água (trifásicos);
Sistemas de Separação
• Sem separação de fluido – visa executar teste e
avaliação da produção do poço;
Escoamento do fluido– se dá em fluxo multifásico
pelo oleoduto até a planta onde ocorrerá o
processamento.
Sistemas de Separação
• Com separação bifásica - consiste de coletores de
produção, separador de teste, separadores
bifásicos, tanque acumulador (surge tank) e sistema
de transferência .
Sistemas de Separação
• Com separação trifásica – possui permutadores de
calor (petróleo x água quente), separadores de
teste, separador trifásico, sistema de tratamento de
água oleosa, medição e transferência de óleo;
Sistemas de Separação
• Com separação trifásica e tratamento de óleo –
similar ao terceiro, possuindo adicionalmente um
tratador eletrostático (tratamento do óleo).
 Enquadrar o óleo nos padrões para Refino.
Separador Vertical x Horizontal
• Separador Horizontal – mais eficientes na
separação gás/líquido, uma vez que oferecem maior
área de interface que permite maior decantação das
gotículas presentes na fase gasosa, além de
favorecer desprendimento de gás da fase líquida.
• Separador Vertical – requer menor área para
instalação e tem geometria que facilita a remoção da
areia depositada no fundo. Desvantagem para uso
offshore (manuseio por causa da altura)
Problemas Operacionais
• Espuma – causada por impurezas.
problemas que pode gerar:
reduz a área de escoamento do gás;
aumenta o arraste de líquido na saída do gás.
• Parafina (HC’s de elevado peso molecular)- podem
cristalizar-se e obstruir as linhas de transferência e
equipamentos.
Depositam-se nas placas coalescedoras e
extratores de névoas.
Deve-se operar a T superior à TIAC
(temperatura de aparecimento de cristais)
Problemas Operacionais
• Areia
problemas que causam:
Pode obstruir internos, acumular no fundo,
causar erosão e/ou interrupção de válvulas.
• Emulsões – causam problemas ao controle de nível
de líquido, o que leva a uma redução na eficiência de
separação
•Arraste de óleo pelo gás – Ocorre quando o nível
de líquido está muito elevado, há formação de
espuma ou a saída de líquido está obstruída.
Processamento do Gás Natural
Gás Natural
“mistura de hidrocarbonetos gasosos cuja
composição abrange do metano ao hexano”.
• mais leve que o ar;
• não tem cheiro;
• sua combustão
fornece 8000 a 10000
kcal/m3.
Processamento do Gás Natural
Impurezas presentes no Gás Natural
• inertes (N2): não apresenta reatividade
• gases ácidos: formam soluções ácidas em contato
com a água (gás carbônico, compostos de enxofre)
• vapor d’água: causam corrosão, hidratos e deixam
o gás fora das especificações.
Processamento do Gás Natural
Gás Associado Gás Não-Associado
Cadeia Produtiva do Gás Natural
Condicionamento do Gás Natural
É o conjunto de processo aos quais o gás é
submetido de modo a remover ou reduzir teores de
contaminantes para atender as especificações do
mercado, segurança, transporte ou processamento
posterior.
• dessulfurização: remoção de compostos
sulfurados.
• adoçamento: remoção de gases ácidos
• desidratação: remoção de água.
Condicionamento do Gás Natural
Plantas de Processamento Primário do fluido.
Condicionamento do Gás Natural
Remoção de gotículas de HC’s no gás (demister,
filtro coalescedor).
Condicionamento do Gás Natural
Remoção de componentes ácidos.
Condicionamento do Gás Natural
Adoçamento
Neutralização do H2S:
Neutralização do CO2:
Condicionamento do Gás Natural
Aumentar a P (200 kgf/cm2) do gás natural.
Condicionamento do Gás Natural
Evitar a formação de meio corrosivo e impedir a
formação de hidratos.
Condicionamento do Gás Natural
Pode ser realizado por processos de absorção ou
adsorção.
Solução de TEG (trietilenoglicol 98,5%)
Condicionamento do Gás Natural
A remoção de água através do processo de adsorção
é realizada pelo uso de materiais que apresentam
afinidade pela água, tais como a alumina, a sílica-gel e
as peneiras moleculares.
 O adsorvente saturado é regenerado por ação do
calor.
Processamento do Gás Natural
Separar as frações leves (metano e etano) das
pesadas, que apresentam maior valor comercial.
Processamento do Gás Natural
Refrigeração simples: condensação dos HC’s mais
pesados pela redução da temperatura.
Absorção refrigerada: o gás é submetido ao contato
com um fluido auxiliar (óleo de absorção), sob alta
pressão e baixa temperatura.
Processamento do Gás Natural
Turbo-expansão: diminuição da T do gás, através da
sua expansão numa turbina, provocando a
condensação dos HC’s mais pesados.
Expansão de Joule-Thomson: expansão do gás
numa válvula, provocando a redução da pressão, e
conseqüentemente, diminuição da Temperatura.
Processamento do Gás Natural
Frações mais pesadas: dão origem ao “gás liquefeito
do petróleo” (propano e butano), conhecido como
gás de cozinha.
Gás natural processado: antes de ser processado é
denominado “gás úmido”. Após o tratamento, o
conhecido como gás residual, ou seja, gás seco (não
possui hidrocarbonetos condensáveis).
Tratamento do Óleo
No processo de produção de petróleo um dos
contaminantes mais indesejáveis é a ÁGUA.
A quantidade de água produzida associada varia em
função de uma série de fatores.
• Característica do reservatório;
• Idade do poço produtor (a quantidade de água aumenta
com o tempo);
• Método de recuperação utilizado (injeção de água, vapor)
Tratamento do Óleo
A presença de água provoca uma série de problemas
nas etapas de produção e transporte.
• necessidade de super dimensionamento de
instalações de coleta, armazenamento e
transferência (bombas, linhas e tanques);
• maior consumo de energia;
• segurança operacional (problemas de corrosão-
incrustação)
Tratamento do Óleo
A eliminação da água, portanto:
• proporciona um tempo de operação mais longo
das diversas unidadese equipamentos;
• reduz o tempo/custo de manutenção e consumo
de produtos químicos;
• propicia operações de produção, transporte e
refino dentro dos padrões de segurança e
qualidade, com menores custos.
Tratamento do Óleo
Emulsões A/O
A fase dispersa é a água e a fase contínua é o óleo
cru (petróleo). De acordo com a dimensão das
gotículas a água apresenta-se na fase óleo como:
• livre - diâmetro da gota superior a 1000 m;
• dispersão grosseira – diâmetro entre 100 e 1000
m;
•Emulsão pouco resistente ao tratamento -
diâmetro da gota entre 20 e 100 m;
•Emulsão resistente ao tratamento - diâmetro da
gota entre 0,5 e 20 m.
Tratamento do Óleo
Estabilidade das Emulsões A/O
Três condições devem ser satisfeitas:
• existência de líquidos imiscíveis em contato;
• agitação para misturá-los intimamente;
•Existência de agentes emulsificantes – impedem o
contato entre as gotas, e portanto, a coalescência.
Tratamento do Óleo
Fatores que afetam a estabilidade das Emulsões A/O
• a natureza do petróleo – quantidade de
emulsificantes naturais presentes (resinas e
Asfaltenos);
• o envelhecimento da emulsão – tempo que a
emulsão levou para ser desestabilizada;
• a presença de sólidos – torna mais firme o filme
interfacial, dificultando a coalescência.
Tratamento do Óleo
Fatores que afetam a estabilidade das Emulsões A/O
• o tamanho das gotas – quanto menor, menor a
velocidade de sedimentação.
• o volume da fase dispersa – aumento da população,
aumenta a probabilidade de colisão e coalescência.
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
• Adição de desemulsificante –
1º : produto químico desloca os 
emulsificantes naturais .
2º : coalescência das gotas.
3º : sedimentação das gotas, por 
segregação gravitacional .
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
• Aquecimento
É acompanhado pela diminuição da viscosidade do
meio, aumentando a velocidade de sedimentação das
gotas.
À medida que aumenta o teor de água, aumenta-se a
população de gotas. Isso gera proximidade,
resultando na segregação.
• Aumento do teor de água
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
• Uso de campo elétrico
Uma gota submetida a um
campo elétrico forma um dipolo
induzido.
As gotas alinham-se na direção
do campo, ocorrendo a
formação de dipolos induzidos
de sentidos contrários.
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
• Tratador Eletrostático
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
• Tratador Eletrostático
Tratamento do Óleo
Métodos de Desestabilização das Emulsões A/O
• Tratador Eletrostático
Tratamento da Água
Tratamento da Água
Tratamento da Água
Tratamento da Água