Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
28/09/2017 1 PETROQUÍMICA – CCE 0283 Daniela Sayão Vieira – danisayao@hotmail.com INTRODUÇÃO Conjunto de atividades industriais compreendidas entre o refino de matérias primas orgânicas fósseis e a transformação de plásticos ou atividades ligadas à química fina. 28/09/2017 2 INTRODUÇÃO As matérias primas básicas para a ind. Petroquímica são oriundas do processamento inicial do petróleo e do gás natural. INTRODUÇÃO Nafta ou gás natural Produtos da ind. petroquímica 28/09/2017 3 ➢ Composição Elementar Média: ❖ O petróleo, em sua composição química, é considerado uma mistura complexa de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos em proporções variáveis e, ❖ diversos tipos de impurezas nas mais variadas formas, entre elas: enxofre, nitrogênio, oxigênio, organometálicos, resinas e asfaltenos, sedimentos (areia), sais e água salgada O PETRÓLEO O PETRÓLEO ➢ Composição Elementar Média: ➢ Hidrocarbonetos formam cerca de 80% da composição do petróleo Elemento % em Peso Carbono 83,9 a 86,8 Hidrogênio 11,4 a 14,0 Enxofre 0,06 a 9,00 Nitrogênio 0,11 a 1,70 Oxigênio 0,5 Metais (Fe, Ni, V, etc) 0,3 28/09/2017 4 ❖ O petróleo pode ser classificado de acordo com: ➢ Razão dos componentes químicos presentes no óleo - Parafínico (75% ou mais de parafinas), Parafínico – Naftênico (50 – 70% parafinas, >20% de naftênicos), Naftênico (>70% de naftênicos), Aromático (>50% de hidrocarbonetos aromáticos) ➢ Teor de enxofre na amostra - Petróleo Doce (“sweet”) – teor de enxofre < 0,5% em massa ou Petróleo ácido (“sour”) – teor de enxofre > 0,5% em massa ➢ Grau API (densidade) CONSTITUIÇÃO DO PETRÓLEO CLASSIFICAÇÃO DO PETRÓLEO TIPO DE PETRÓLEO PRODUTO Parafínicos QAV Diesel Lubrificantes Parafinas Naftênicos Gasolina Nafta Petroquímica QAV Lubrificantes Aromáticos Gasolina Solventes Asfaltos Coque 28/09/2017 5 CLASSIFICAÇÃO DO PETRÓLEO Classificação de acordo com o Grau API (°API): ➢ Escala utilizada para medir a densidade relativa do óleo ➢ API = American Petroleum Institute ➢ Quanto maior °API, mais leve (menos denso) é o petróleo ➢ Quanto maior for o °API, maior é o valor do produto no mercado CLASSIFICAÇÃO DO PETRÓLEO ➢ Classificação de acordo com o °API: Densidade ( °API) 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 28/09/2017 6 CLASSIFICAÇÃO DO PETRÓLEO ➢ Classificação de acordo com o °API: Petróleo (Origem) °API Nigéria 42 Brent 38 Árabe Leve 35 Árabe Pesado 28 Bachaquero (Venezuela) 12 Urucu 41,8 Alagoano 36 Tupi (UO-BS) 28 Albacora (UO-BC) 30 Marlim (UO-BC) 20 a 22 CLASSIFICAÇÃO DO PETRÓLEO ➢ Rendimento das Frações Básicas: Petróleo °API Urucu 41,8 Alagoano 36 Albacora 30 Marlim 20 a 22 Bachaquero 12 28/09/2017 7 A INDÚSTRIA PETROQUÍMICA Reservatório Processamento Primário RefinariaÓleo Estabilizado Gás Natural Úmido Água Produzida Óleo Cru REFINARIA ➢ O refino do petróleo compreende uma série de operações físicas e químicas interligadas entre si que garantem o aproveitamento pleno de seu potencial energético através da geração dos cortes, ou produtos fracionados derivados, de composição e propriedades físico-químicas determinadas. ➢ Refinar petróleo é, portanto, separar suas frações e processá-las, transformando-o em produtos de grande utilidade. ➢ Os objetivos básicos de uma refinaria de petróleo são: ✓ Produção de combustíveis e matérias-primas petroquímicas; ✓ Produção de lubrificantes básicos e parafinas. 28/09/2017 8 A INDÚSTRIA PETROQUÍMICA Poucas indústrias Dezenas de indústrias Mais de 5000 indústrias A INDÚSTRIA PETROQUÍMICA Responsável pela transformação dos produtos do processamento do petróleo e do gás natural em bens de consumo final ou para indústrias. 28/09/2017 9 A INDÚSTRIA PETROQUÍMICA DIVISÕES DA INDÚSTRIA 1ª GERAÇÃO ➢ Processo de fracionamento(crackers) da nafta ou do gás natural Etano Propano Butano Nafta Eteno Propeno Buteno Butadieno Benzeno Tolueno 28/09/2017 10 DIVISÃO DA INDÚSTRIA Produtores de Primeira Geração ➢ Fabricação de materiais de base ou produtos de 1ª geração. ➢ Através do petróleo e do gás natural obtém-se vários produtos básicos. ➢ Os produtores de primeira geração do Brasil, denominados “craqueadores” fracionam ou “craqueiam” a nafta, seu principal insumo, em petroquímicos básicos. ➢ As unidades de craqueamento compram nafta, que é subproduto do processo de refino de petróleo, principalmente da Petrobras, bem como de outros fornecedores localizados fora do Brasil. Os petroquímicos básicos produzidos pelas unidades de craqueamento de nafta incluem: ✓ olefinas, principalmente eteno, propeno e butadieno; ✓ aromáticos, tais como benzeno, tolueno e xilenos DIVISÕES DA INDÚSTRIA 1ª GERAÇÃO ➢ Petróleo Petróleo Refinarias Gás combustível Gasolina Nafta Querosene Gasóleo Lubrificantes Óleo Combustível Nafta 1ª Geração Etileno Propileno Aromáticos 28/09/2017 11 DIVISÕES DA INDÚSTRIA 1ª GERAÇÃO ➢ Gás Natural Gás Natural Unidades de Processamento de Gás Natural UPGN Etano Propano Butano Etano Propano Butano Etileno Propileno 1ª Geração DIVISÕES DA INDÚSTRIA 2ª GERAÇÃO ➢ Transformação através de processos químicos de purificação e adição. Eteno Propeno Buteno Butadieno Benzeno Paraxileno Polietileno Polipropileno Monocloreto de Vinila (MVC) Estireno Ácido acrílico Resinas Termoplásticas Produtos intermediários 28/09/2017 12 DIVISÃO DA INDÚSTRIA ➢ Os petroquímicos básicos, que apresentam forma gasosa ou líquida, são primordialmente transportados às plantas dos produtores de segunda geração, em geral localizadas próximo às unidades de craqueamento de nafta, por meio de dutos, para passarem por processamento adicional. Produtores de Segunda Geração ➢ Os produtores de segunda geração processam os petroquímicos básicos comprados das unidades de craqueamento de nafta, produzindo petroquímicos intermediários. Esses petroquímicos intermediários incluem: ✓ polietileno, poliestireno e PVC (produzidos a partir do eteno); ✓ polipropileno e acrilonitrila (produzidos a partir do propeno); ✓ caprolactama (produzida a partir do benzeno); e ✓ polibutadieno (produzido a partir do butadieno). DIVISÃO DA INDÚSTRIA ➢ Há aproximadamente 50 produtores de segunda geração operando no Brasil. Os petroquímicos intermediários são produzidos na forma sólida em péletes de plástico ou em pó e são transportados primordialmente por caminhão a produtores de terceira geração que, em geral, não ficam situados próximo aos produtores de segunda geração. 28/09/2017 13 DIVISÕES DA INDÚSTRIA 3ª GERAÇÃO ➢ Transformação dos produtos petroquímicos intermediários em materiais e artefatos utilizados por diversos segmentos (embalagens, construção civil, elétrico, eletrônico, automotivo). Polietileno Polipropileno Monocloreto de Vinila (MVC) Estireno Ácido Acrílico Plásticos Fibras Acrílicas ABS (acrilonitrila- butadieno-estireno) Nylon Elastômeros Policloreto de Vinila (PVC) DIVISÃO DA INDÚSTRIA Produtores de Terceira Geração ➢ Os produtores de terceira geração, denominados transformadores, compram os petroquímicos intermediários de produtores de segunda geração e os transformam em produtos finais, incluindo:✓ plásticos (produzidos a partir de polietileno, polipropileno e PVC); ✓ fibras acrílicas (produzidas a partir de acrilonitrila); ✓ nylon (produzido a partir de caprolactama); ✓ elastômeros (produzidos a partir de butadieno); e ✓ embalagens descartáveis (produzidas a partir de poliestireno). 28/09/2017 14 DIVISÃO DA INDÚSTRIA Produtores de Terceira Geração ➢ Os produtores de terceira geração fabricam vários bens de consumo e industriais, inclusive recipientes e materiais de embalagem, tais como sacos, filme e garrafas, tecidos, detergentes, tintas, autopeças, brinquedos e bens de consumo eletrônicos. Existem mais de 5.000 produtores de terceira geração operando no Brasil. A INDÚSTRIA PETROQUÍMICA Três rotas principais definem o estudo dos produtos petroquímicos, envolvendo a manipulação de olefinas, compostos aromáticos e gás de síntese. O uso de olefinas merece destaque, sendo o eteno, o propeno e o butadieno as matérias-primas mais relevantes. Os tipos de produtos petroquímicos gerados são influenciados pela natureza dos hidrocarbonetos, temperatura de reação e tempo de permanência na fornalha. Os produtos finais da indústria petroquímica, dessa forma, são agrupados como plásticos, elastômeros, fibras, fertilizantes, solventes ou especialidades. 28/09/2017 15 MATÉRIAS PRIMAS - NAFTA ➢ É a principal matéria prima para a produção de petroquímicos básicos ➢ Responsável pela produção de aproximadamente 47% dos produtos petroquímicos no mundo e 86% dos produtos no Brasil ➢ O aumento da produção da nafta está diretamente relacionado à qualidade do petróleo processado ➢ Com o aumento de processamento do petróleo nacional nas refinarias (em substituição ao petróleo importado), há um decréscimo no rendimento da nafta MATÉRIAS PRIMAS - NAFTA ➢ O aumento da produção da nafta está diretamente relacionado à qualidade do petróleo processado ➢ Com o aumento de processamento do petróleo nacional nas refinarias (em substituição ao petróleo importado), há um decréscimo no rendimento da nafta Petróleo Brent Árabe Leve Marlim °API 38 34 19,3 Nafta (%V/V) 37 17 9 28/09/2017 16 MATÉRIAS PRIMAS - NAFTA ➢ As cargas mais leves são responsáveis pela produção das naftas mais parafínicas, enquanto os petróleos mais pesados produzem naftas de baixa qualidade. ➢ A nafta parafínica, especialmente as com grandes quantidades de cadeias normais, apresenta uma maior facilidade para o craqueamento térmico ➢ A nafta parafínica é mais adequada para a produção de olefinas, como eteno e propeno teor de n- parafinas rendimento em eteno MATÉRIAS PRIMAS BASE - NAFTA ➢ Nafta ✓ 70% da nafta consumida poderia ser suprida pela Petrobras ✓ Apenas 30% da matéria-prima utilizada para a produção de petroquímicos básicos deveria ser importada 28/09/2017 17 MATÉRIAS PRIMAS BASE - NAFTA NAFTA Ind. Petroquímica Pool de Gasolina ➢ Uma parte significativa da produção de nafta nas refinarias nacionais está sendo encaminhada para compor o chamado “pool” da gasolina (nafta é uma das correntes que entram na formulação final da gasolina). MATÉRIAS PRIMAS BASE - NAFTA ➢ Motivação para essa estratégia: - Nafta segue os preços internacionais; - Gasolina segue os preços internos (mais baixos que os do produto importado devido ao subsídio do governo) ✓ A Petrobras está utilizando a nafta produzida localmente para fabricar a gasolina e importanto mais a nafta para abastecer a indústria petroquímica Petrobras importa a gasolina pelo preço “normal (de marcado) e vende no Brasil por um preço menor (subsidiado pelo governo) Gerando prejuízo para a Petrobras 28/09/2017 18 MATÉRIAS PRIMAS – GÁS NATURAL ➢ Mistura de hidrocarbonetos, na sua maior parte gasosos, cujo principal componente é o metano. Os outros componente são o etano (fonte de produção de olefinas), propano, butano e uma fração líquida leve, denominada gasolina natural ➢ É encontrado de forma isolada ou, mais frequentemente, associado ao petróleo ➢ O gás natural passa por unidades de processamento de gás natural (UPGN) onde é separado em 2 frações: ✓ Fração gasosa – gás seco – constituída basicamente de metano ✓ Fração líquida – LGN (líquido de gás natural) que pode ser, posteriormente, fracionado em etano, GLP (mistura de propano e butano) e condensado de gás natural (gasolina natural) MATÉRIAS PRIMAS – GÁS NATURAL ➢ O gás seco é utilizado principalmente na produção de hidrogênio, amônia e metanol ➢ A fração líquida (etano, GLP e condensados) é utilizada na produção de olefinas, particularmente na produção de ETENO ➢ O Oriente Médio e a América do Norte possuem algumas das maiores reservas de gás - utilização do gás como principal matéria prima para a produção de eteno ➢ O gás da Bacia de Campos tem cerca de 8% de etano 28/09/2017 19 MATÉRIAS PRIMAS – GÁS NATURAL ➢ A separação do etano só é realizada quando se pretende utilizá-lo como matéria prima – caso contrário, o etano não é recuperado, permanecendo no gás residual ➢ O poder calorífico do etano, em volume, é cerca de 70% superior ao de metano – com o etano presente no gás residual se tem uma valorização deste gás como combustível Composição Gás Volume (%) Massa (%) Metano 82,97 66,1 Etano 8,2 12,3 Propano 4,9 10,8 Butano 2,0 6,1 Dióxido de Carbono 0,33 0,6 GÁS NATURAL ➢ Maior consumidor é o setor industrial (65%), seguido pela geração de energia elétrica (usinas térmicas) ➢ Dentro do setor industrial, a indústria química é a maior consumidora. Utiliza o gás como combustível e como matéria prima ➢ Na indústria, o gás natural é utilizado como combustível para fornecimento de calor, geração de eletricidade e de força motriz, como matéria-prima nos setores químico, petroquímico e de fertilizantes, e como redutor siderúrgico na fabricação de aço ➢ O consumo de gás natural para a geração de energia elétrica possui uma particularidade importante: ele é intermitente ➢ O fornecedor tem que ter parte da capacidade instalada disponível para ser usada somente nos períodos necessários 28/09/2017 20 MATÉRIAS PRIMAS – GÁS NATURAL A partir do gás natural se produz o gás de síntese que permite a produção em grande escala do hidrogênio, fazendo possível a produção posterior de amônia pela reação deste com nitrogênio e metanol. H2 + CO ➢ Produzido principalmente pela reforma a vapor do gás natural, o gás de síntese é um termo usado para misturas de H2 e CO. A reforma é o processo de produção mais importante quando o metano é a fonte de carbono e hidrogênio. É obtido também a partir do esterco, do carvão e de resíduos de óleo cru PRODUTOS PETROQUÍMICOS BÁSICOS 28/09/2017 21 ➢ A proporção entre H2 e CO na mistura é variável e depende do tipo de carga, do método de produção e do destino a ser dado ao gás ➢ Trata-se de um intermediário importante, sendo usado na forma de mistura como fonte de monóxido de carbono e hidrogênio em diversas reações de produção, tais como: ✓ Produção de metanol e amônia, as duas substâncias químicas mais importantes baseadas no gás de síntese ✓ Oxidação parcial de óleos pesados e resíduos ✓ Síntese de vários hidrocarbonetos, de gases à nafta e gasóleos PRODUTOS PETROQUÍMICOS BÁSICOS MATÉRIAS PRIMAS BASE ➢ Gás de Refinaria ➢ Mistura de hidrocarbonetos leves obtida de diferentes unidades existentes em uma refinaria (craqueamento, reforma, coque, etc) ✓ Sua composição depende dos processos de refino existentes, do petróleo utilizado e das condições de operação de cada unidade ✓ Em geral, apresenta grandes quantidades de Hidrogênio (10 a 30% V), etano (1,0 a 2,5% V) e eteno (10 a 20% V) o que o tornauma carga adequada para a produção de eteno ✓ O uso do gás de refinaria é limitado por razões de quantidade e de logística - normalmente, as quantidades disponíveis em uma refinaria são pequenas e o custo do transporte elimina a possibilidade de reunir cargas de refinarias distantes uma das outras 28/09/2017 22 MATÉRIAS PRIMAS BASE ➢ GLP ✓ O propeno presente no GLP na unidade de craqueamento catalítico pode ser enviado a uma unidade de recuperação do propeno – para a obtenção de um propeno de alta pureza (> 99,5%), de alto valor agregado ➢ Devido a maior disponibilidade de óleo crus mais pesados e a necessidade de se aumentar a produção relativa de propeno, vários processos foram desenvolvidos para a produção de olefinas e aromáticos a partir de gasóleos pesados e, mesmo, óleos residuais ➢ Estes processos são baseados na tecnologia do FCC – Craqueamento Catalítico Fluido, de largo uso no refino de petróleo MATÉRIAS PRIMAS BASE ➢ Nafta ✓ Olefinas leves – processo de pirólise ✓ Compostos aromáticos – processo de reforma catalítica ➢ Gás Natural (metano/etano e GLP) ✓ Hidrogênio, Amônia e Metanol ✓ Eteno ➢ Gás de Refinaria ✓ Eteno ✓ Propeno ➢ GLP ✓ Propeno 28/09/2017 23 MATÉRIAS PRIMAS BASE ➢ Nafta ✓ Maior parte da nafta utilizada como matéria prima petroquímica é produzida na unidade de destilação atmosférica ✓ Para a produção de olefinas leves – processo de pirólise (processo clássico) ✓ Para a produção de compostos aromáticos – processo de reforma catalítica ✓ Quanto mais PARAFÍNICA for a nafta, melhor será para a PIRÓLISE ✓ Quanto mais NAFTÊNICA for a nafta, melhor será para a REFORMA CATALÍTICA OLEFINAS Produção de Olefinas - Introdução Olefinas leves, tais como propeno e eteno, utilizadas para produzir uma ampla gama de produtos, e são tradicionalmente produzidas no país através do processo de pirólise ou steam cracker (craqueamento a vapor) em centrais petroquímicas, que utilizam nafta petroquímica como matéria-prima Devido à limitações técnicas causadas pela natureza do óleo brasileiro, muito pesado e pobre em derivados leves, há uma redução na disponibilidade de matérias-primas, mais especificamente da nafta petroquímica. Uma vantagem de usar cargas líquidas ao invés de cargas gasosas na produção de olefinas é o largo espectro de coprodutos obtidos. 28/09/2017 24 OLEFINAS Produção de Olefinas Os dois principais processos de produção de olefinas leves são: ➢ Craqueamento a vapor (pirólise) Olefinas leves são tradicionalmente produzidas através do processo de pirólise ➢ Craqueamento Catalítico Fluido (FCC) Aumento de mercado de produtos petroquímicos e a baixa disponibilidade de nafta petroquímica e gás natural levaram diversas empresas a pesquisar e desenvolver processos para a conversão de cargas mais pesadas em produtos petroquímicos básicos. MATÉRIAS PRIMAS BASE ➢ Nafta ➢ Pirólise a vapor ✓ Também chamado de craqueamento térmico ou reforma com vapor ✓ Craqueamento térmico de cargas líquidas ou gasosas na presença de vapor d’água a altas temperaturas (>700ºC) e em pressões relativamente baixas (< 200kPa) ✓ gera: Hidrogênio, metano, eteno, propeno, butenos, butadienos e hidrocarbonetos mais pesados (C5+) ✓ O rendimento de eteno a partir do craqueamento a vapor é em torno de 30% enquanto que o de propeno é próximo a 15%. ✓ Eteno é o principal produto 28/09/2017 25 OLEFINAS Processos de Produção - Pirólise a Vapor ➢ Craqueamento térmico de cargas líquidas ou gasosas, na presença de vapor d’água, a altas temperaturas (>700°C) e, em pressões relativamente baixas (<200kPa) Etano Propano Butano Nafta Gasóleo Hidrogênio Metano Eteno Propeno Fração C4 Nafta de Pirólise: C5 a 200°C Óleo Combustível Unidade de Pirólise a vapor ➢ Produtos gerados: Hidrogênio, Metano, Eteno, Propeno, Butenos, Butadienos e hidrocarbonetos mais pesados OLEFINAS Ordem de facilidade de craqueamento dos hidrocarbonetos: naftênicos > isoparafínicos > normal parafínico ➢ Principais Produtos da Pirólise a Vapor ➢ Geração de co-produtos da pirólise (base de projeto 1000t de eteno) Etano Propano Butano Nafta Gasóleo 161 633 663 521 416 GC 1000 1000 1000 1000 1000 Eteno 54 785 900 668 1072 C3-C4 43 102 326 741 868 Nafta - - - 195 1006 Óleo comb. - 691 410 501 203 C3-C4 (olefínicos) 1258 2542 2889 3125 4362 Total 28/09/2017 26 OLEFINAS Produção de Olefinas As olefinas leves são tradicionalmente produzidas através do processo de pirólise, porém devido ao aumento de mercado de produtos petroquímicos e a baixa disponibilidade de nafta petroquímica e gás natural levaram diversas empresas a pesquisar e desenvolver processos para a conversão de cargas mais pesadas em produtos petroquímicos básicos. ➢ Processos de Produção - FCC Petroquímico - Processo de Craqueamento Catalítico Fluido OLEFINAS Processos de Produção - FCC Petroquímico - Processo de Craqueamento Catalítico Fluido É um processo de refino que visa aumentar a produção de gasolina, GLP e olefinas de uma refinaria, através da conversão de cortes pesados provenientes da destilação do petróleo (gasóleo e resíduos), em frações mais leves. O craqueamento catalítico corrige a produção de gasolina, GLP e olefinas, suplementando a diferença entre a quantidade obtida diretamente do petróleo e a requerida pela refinaria, atendendo ao mercado de sua área de influência. Baseado nos processos básicos de FCC: 28/09/2017 27 OLEFINAS Na Petroquímica: Aumento de mercado de produtos petroquímicos e a baixa disponibilidade de nafta petroquímica e gás natural FCC Petroquímico – gerar o aumento do rendimento das olefinas leves com foco na maximização do propeno (que é a olefina que mais cresce no mercado nos últimos anos) FCC tradicional com modificações dos catalisadores e das principais variáveis de processo (temperatura, tempo de residência, razão catalisador/óleo e razão vapor/carga) Processos de Produção - FCC Petroquímico - Processo de Craqueamento Catalítico Fluido MATÉRIAS PRIMAS BASE ➢ Nafta ➢ Reforma catalítica ✓ Tem como objetivo principal transformar uma nafta de destilação direta (parafínica) em uma outra rica em hidrocarbonetos aromáticos ✓ É um processo de aromatização de compostos parafínicos e naftênicos - As parafinas são transformadas em naftenos e estes, por sua vez em aromáticos. ✓ Gera: gasolina de alta octanagem* e aromáticos leves (B, T, X), além da produção de Hidrogênio ✓ Os aromáticos leves são os principais produtos * Devido a restrições ambientais que limitam o teor máximo de aromáticos presentes na gasolina, a nafta reformada deverá ser banida deste processo – ficando sua produção destinada, quase que exclusivamente, para a produção de aromáticos para posterior geração de compostos petroquímicos. 28/09/2017 28 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE AROMÁTICOS ➢ A reformação ou reforma catalítica tem como objetivo transformar a nafta rica em hidrocarbonetos parafínicos em hidrocarbonetos aromáticos (nafta de reforma). Processo de Produção - Reforma Catalítica ➢ Este processo de aromatização de compostos parafínicos e naftênicos visa primordialmente à produção de gasolina de alta octanagem e produtos aromáticos leves (BTX’s) de elevada pureza para posterior utilização na indústria petroquímica. ➢ Atualmente, no Brasil, esse processo de conversão química readquiriu importância no refino, na formulação da gasolina, devido as crescentes exigências de melhorias da qualidade desse combustível AROMÁTICOS ➢ Os hidrocarbonetos parafínicos e naftênicos são submetidos a temperaturas entre 450 – 530° Ce, sob a ação de catalisadores, sofrem modificações na sua estrutura que os transformam em aromáticos, além de outros hidrocarbonetos Processo de Produção - Reforma Catalítica ➢ Os hidrocarbonetos aromáticos já presentes na carga não sofrem modificações no processo de reforma catalítica ➢ Os hidrocarbonetos naftênicos apresentam grande facilidade de transformação em aromáticos ➢ Os hidrocarbonetos parafínicos precisam de condições mais severas na reforma e maiores quantidade de catalisadores para serem transformados em aromáticos 28/09/2017 29 ➢ Composição Típica da carga e do produto da reforma catalítica Hidrocarbonetos Carga (%) Produto (%) Parafínicos 30 – 70 30 – 50 Olefínicos 0 – 2 0 – 2 Naftênicos 20 – 60 0 – 3 Aromáticos 5 – 20 45 – 60 AROMÁTICOS ➢ Cargas típicas – Seleção da Nafta ✓ Corte adequado da nafta de destilação direta de um petróleo de características naftênicas ✓ A faixa ideal de hidrocarbonetos é a de 6 a 8 átomos de Carbono – faixa em que se concentram os hidrocarbonetos formadores de Benzeno, Tolueno e Xileno (B, T, X) Processo de Produção - Reforma Catalítica AROMÁTICOS ➢ Tratamento da Nafta ✓ Necessário remover impurezas incompatíveis com os catalisadores da reforma catalítica e as que, por serem corrosivas, prejudicam os equipamentos limitando a vida operacional da unidade ✓ Existe uma unidade de tratamento de carga, onde as impurezas devem ser eliminadas até alcançarem as especificações abaixo: Impurezas Especificações Enxofre < 0,5 ppm Nitrogênio (como NH3) < 0,5 ppm Oxigênio Ausente Halogenetos Ausentes Sais de Pb, As, Cu e Hg Ausentes 28/09/2017 30 Processo de Produção - Reforma Catalítica AROMÁTICOS ➢ Tratamento da Nafta ✓ Aquece-se a carga na presença de Hidrogênio a cerca de 300°C e pressão de 30 atm ✓ As impurezas são eliminadas passando por 1 vaso flash, e a nafta segue para a torre de stripping, estando finalmente, adequada para ser reformada. REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 FORNO 1 FORNO 2 FORNO 3 FORNO 4 TAMBOR DE FLASH COMPRESSOR DE HIDROGÊNIO Nafta Pré-Tratada Reformado para Estabilização H2 para o Pré-Tratamento Processo de Produção - Reforma Catalítica – Seção da Reforma AROMÁTICOS 28/09/2017 31 Durante o processo, uma mistura de hidrocarbonetos e hidrogênio é posta em contato com o catalisador a uma temperatura entre 470°C e 530°C e uma pressão entre 10 e 40 kgf/cm2. ➢ Descrição do processo – Reforma Catalítica AROMÁTICOS As reações passam a altas pressões parciais de hidrogênio para se evitar a formação de coque, que se deposita no catalisador desativando-o. Como as reações são fortemente endotérmicas, a temperatura cai rapidamente. Para dar continuidade às reações, o efluente deste reator é reaquecido e admitido no 2º reator, e assim, sucessivamente, dependendo do número de estágios de reação do processo (normalmente 3 ou 4) – sendo que para cada reator adicional, existe um forno de reaquecimento ➢ As reações de desidrogenação são altamente endotérmicas ➢ Reações viabilizadas por: ✓ catalisador (platina+metal nobre: Rênio/Germânio) ✓ temperatura (470ºC a 530ºC) ✓ pressão (10-40 kgf/cm2) ➢ Função do catalisador ✓ reduzir a energia de ativação ✓ direcionar as reações AROMÁTICOS Processo de Produção - Reforma Catalítica – Seção da Reforma 28/09/2017 32 ➢ Tipos de processo (dependendo da frequência de regeneração do catalisador) ✓ Processo semirregenerativo (SR) – a regeneração do catalisador é realizada fora da operação normal, em intervalos que podem variar entre 6 a 18 meses O catalisador empregado utiliza platina associada a um metal de transição nobre (rênio, ródio ou germânio), suportada em alumina. AROMÁTICOS ✓ Processo cíclico – existência de um reator adicional de forma que, quando a atividade do leito catalítico de um reator cai abaixo do nível aceitável, esse reator é tirado de operação e outro reator, cujo leito já foi regenerado, é alinhado em seu lugar ✓ Processo com regeneração contínua de catalisador (CCR) – a unidade é projetada para permitir a remoção do catalisador, sua regeneração e reposição nos reatores durante a operação normal Processos de Extração de Aromáticos AROMÁTICOS ➢ Separação dos Hidrocarbonetos reformados ✓ O produto reformado estabilizado é retirado na base da coluna e tem que ser separado em seus produtos de interesse - extração dos aromáticos ✓ Não é possível a separação por destilação do BTXs existentes nos reformados ou craqueados devido a proximidade dos pontos de ebulição dos hidrocarbonetos aromáticos, parafínicos e naftênicos de mesmo número de átomos de carbono 28/09/2017 33 Processos de Extração de Aromáticos AROMÁTICOS ✓ Certos solventes apresentam maiores solubilidades em alguns aromáticos e ajudam na recuperação de aromáticos tanto dos reformados quanto dos craqueados ✓ Solventes como o n-metil pirrolidona (NMP), o trietilenoglicol (TEG), a n- formil-morfolina (NFM), entre outros, competem no mercado com o dióxido de tetra-hidrotiofeno (mais conhecido pelo nome da marca Sulfolane) ✓ O Sulfolane foi descoberto pela Shell e é mais utilizado pelo seu desempenho eficiente e por sua simplicidade operacional ✓ O processo Sulfolane recupera cerca de 99,8% do benzeno e tolueno presente no reformado ou craqueado e 98 a 99% dos xilenos ➢ Extração de Aromáticos ✓ O extrato aromático entra no fundo da coluna, é aquecido, vai para a coluna de esgotamento (separa os aromáticos do solvente) e depois para uma coluna de retificação (eliminar o resto do solvente). Passa por uma torre de lavagem (retirar o solvente) e vai para as refinarias (pool da gasolina) AROMÁTICOS 28/09/2017 34 Processos de Extração de Aromáticos AROMÁTICOS ➢ Separação dos Hidrocarbonetos reformados ✓ O extrato do Sulfolane (ou de outro solvente) se apresenta como uma mistura de aromáticos, cuja composição depende da matéria-prima e da severidade utilizada na reforma. ✓ Esta mistura é submetida a uma destilação fracionada e poderá resultar em: ✓ Uma fração de benzeno ✓ Uma fração de tolueno ✓ Uma outra fração contendo os 3 isômeros de xileno e etilbenzeno ✓ E, uma corrente mais pesada contendo basicamente isômeros de C9 e algum C10 ➢ Extração de Aromáticos AROMÁTICOS
Compartilhar