Aula 6.2

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Processos Orgânicos I
Prof. Filipe Nery
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo de craqueamento catalítico - FCC (“Fluid catalytic cracking”), 
—Carga: gasóleo proveniente da destilação a vácuo 
‐ O gasóleo seria utilizado como óleo combustível
‐ Carga alternativa: óleo desasfaltado
— Catalisador + Pressão + Temperatura elevada (Etapa Química)
—Processo: Ruptura (“cracking”) das cadeias moleculares
—Produto: Mistura de hidrocarbonetos mais leves (fracionamento)
‐ 3 a 12 átomos de carbono
Refino – Craqueamento Catalítico
• Produtos:
—Gas combustível – 5%
—GLP – 20 %
—Nafta (Gasolina) – 50 %
—Gasóleo leve (diesel de craqueamento) – 12%
—Gasóleo pesado (óleo combustível) – 8 %
—Coque (resíduo de alto teor de carbono) – 5%
Refino – Craqueamento Catalítico
• Objetivo: 
—Contribuir eficazmente com a refinaria no ajuste de sua produção às
necessidades do mercado consumidor local e devido à sua grande
flexibilidade operacional;
• Alta rentabilidade, na transformação de frações residuais, de baixo valor
comercial, em derivados nobres de alto valor, tais como gasolina e GLP, o
craqueamento catalítico aumenta significativamente os lucros da refinaria.
• Produção de nafta de alta octanagem, o derivado que aparece em maior
quantidade, de 50 a 65% do volume em relação à carga processada.
Refino – Craqueamento Catalítico
• Coque: 
— Coque se deposita no catalisador
—Etapa de regeneração do catalisador: queima integral do coque
‐ Formação de um gás de combustão de alto valor energético usado na geração de
vapor d’água de alta pressão.
Refino – Craqueamento Catalítico
• Catalisador:
—Permitir que as reações químicas ocorram sob condições de pressão e
temperatura bem mais baixas que aquelas do craqueamento térmico;
—Servir como agente de transporte do coque depositado em sua superfície
para o regenerador, onde ocorre geração de calor através da queimado
coque.
• Quando o catalisador é atravessado por uma corrente gasosa, como a carga
vaporizada, seu comportamento se assemelha ao de um fluido (fluidização).
Refino – Craqueamento Catalítico
• Catalisador
https://www.youtube.com/watch?v=nTse5_wXup4
7,5 Å
150 a 360 °C
Refino – Craqueamento Catalítico
• Catalisador de FCC
—Composto 
‐ estrutura 
—Reação
—Condições de processo 
‐ rendimento
‐ seletividade
—Regeneração
‐ ciclos
Refino – Craqueamento Catalítico
• Fluxograma do processo
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo
—Seção de Reação ou Conversão
‐ Composta por equipamentos de reação e regeneração de catalisador para
promoção das reações químicas do processo.
— Seção de Fracionamento
‐ Promove a separação do efluente do reator em vários produtos, bem como
recupera e recicla parte dos gasóleos não-convertidos.
https://www.youtube.com/watch?v=-3bcCC82KS8
https://www.youtube.com/watch?v=ErZ7F0BKN2s
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo: 
—Seção de Recuperação de Gases:
‐ Promove a separação de frações leves convertidas segundo cortes de gasolina,
GLP e gás combustível.
—Seções de Tratamentos: 
‐ Promove o tratamento da gasolina, GLP e gás combustível para possibilitar sua
comercialização ou transformação posterior em outros produtos, com uma
sensível redução em seu teor de enxofre.
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo: 
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo: 
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
Alta temperatura (≈ 700ºC) 
↓
Instantânea vaporização da 
carga, fluidizando o 
catalisador. 
https://www.youtube.com/watch?v=-3bcCC82KS8
https://www.youtube.com/watch?v=ErZ7F0BKN2s
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
O REATOR propicia a 
separação inicial do 
catalisador. 
https://www.youtube.com/watch?v=-3bcCC82KS8
https://www.youtube.com/watch?v=ErZ7F0BKN2s
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
Os vapores de óleo 
tendem a saturar os 
poros do catalisador e, 
portanto, ele deve ser 
retificado com vapor 
d’água antes de ir ao 
regenerador. Esta 
operação ocorre no 
“STRIPPER” ou 
“RETIFICADOR
https://www.youtube.com/watch?v=-3bcCC82KS8
https://www.youtube.com/watch?v=ErZ7F0BKN2s
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
O coque que se 
depositou na 
superfície do 
catalisador é 
queimado com ar.
+
Calor necessário para 
o aquecimento e 
vaporização da carga 
https://www.youtube.com/watch?v=-3bcCC82KS8
https://www.youtube.com/watch?v=ErZ7F0BKN2s
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
80% de N2; 10% de 
CO2 e 10% de CO
↓
Caldeiras de CO
CO em CO2
↓
+++ energia
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
Frações mais leves (nafta 
de craqueamento, GLP e 
gás combustível), que 
após serem resfriadas, são 
coletadas no tambor de 
acúmulo.
--------------------
GÁS
+
HIDROCARBONETOS
+
ÁGUA
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Conversão e Fracionamento:
frações pesadas residuais 
de craqueamento e de 
partículas de catalisador.
------
Óleo decantado (ou 
clarificado) isento de 
partículas sólidas
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Compressão e resfriamento:
C3 e C4 (Hidroc. mais pesados) fração líquida
C1 e C2 fração gasosa
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Torre absorvedora primária:
C1 e C2 fração gasosa + Nafta Instabilizada
Caso haja na corrente gasosa algum C3 ou 
C4, estes serão absorvidos pela nafta.
Topo: Gás + nafta de absorção
Fundo: nafta
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Torre absorvedora secundária:
Gás + Óleo leve
Óleo leve de reciclo após a absorção retoma 
à torre fracionadora.
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Seção de tratamento (DEA)
Remoção do H2S da mistura
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Torre desetanizadora: 
Separa o gás que sai no topo
(gás residual)
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Torre debutanizadora: 
Topo: Vapores de GLP
Fundo: Estabilização da nafta
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Tratamento cáustico: 
Utilização de solução aquosa de NaOH ou 
KOH para lavar uma determinada fração de 
petróleo (Mercaptanas)
Refino – Craqueamento Catalítico
• Processo – Seção de Recuperação de Gases: 
Tratamento cáustico: 
catalisador organometálico
(ftalocianina de cobalto) 
Refino – Craqueamento Catalítico
• Conversão:
—Porcentagem de carga fresca que é convertida em produtos mais leves
—Os níveis de conversão variam de 70 a 85%.
Refino – Craqueamento Catalítico
• Carga – Limitações:
—Faixa de destilação: cargas com faixa de destilação entre340 °C e 570 °C.
—Resíduo de carbono: deve ser baixo, geralmente inferior a 1,5% em peso, a 
fim de minimizar a formação de coque.
—Fator de Caracterização (KUOP): Teor de parafinas > 11,5 
‐ Determina o teor de parafinas na carga;
‐ Quanto mais parafínica for a carga, mais facilmente ela será craqueada (maior 
KUOP);
‐ Condições de operação menos severas
Refino – Craqueamento Catalítico
• Carga – Limitações:—Teor de metais: Para que a atividade e a seletividade do catalisador não
sejam afetadas, o teor de metais da carga deve obedecer à seguinte
recomendação
Refino – Craqueamento Catalítico
• Proutos:
—Gás combustível (GC)
‐ Combustível utilizado nos fornos e caldeiras da refinaria;
‐ Vendido para outras industrias.
—Gás líquido de petróleo (GLP) – C3 e C4
‐ Combustível doméstico
‐ Carga para outras unidades da refinaria e petroquímica 
—Nafta de craqueamento
‐ Hidrocarbonetos olefínicos, parafínicos ramificados e aromáticos
‐ Unidade de hidrodessulfurização (HDs)
‐ Gasolina 
Refino – Craqueamento Catalítico
• Proutos:
—Óleo leve 
‐ Faixa de destilação próxima ao óleo diesel
‐ Diluente de óleo combustível industrial 
—Óleo pesado 
‐ Alto teor de aromáticos policondensados
‐ Diluente de óleo combustível
‐ Carga para unidade de coqueamento retardado
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Quebra de moléculas existentes na carga de gasóleo com a ação do catalisador,
com altas temperaturas e pressões (acima de 100 atm), na presença de H2.
• Complementação ao FCC, com a conversão de cargas que não podem ser tratadas
neste processo (resíduos de vácuo, gasóleos de reciclo, extratos aromáticos,
dentre outras).
• Benefícios obtidos com a adição de H2:
—Reduzir a deposição de coque sobre o catalisador;
— Hidrogenar os compostos aromáticos polinucleados, facilitando a sua
decomposição;
Refino –Hidroqueamento Catalítico
—Fazer a hidrogenação de olefinas e diolefinas formadas no processo de
craqueamento, aumentando a estabilidade química dos produtos finais;
—Eliminação de compostos de enxofre e nitrogênio.
—Altos rendimentos em gasolina de boa octanagem e óleo diesel;
—Produção de uma quantidade volumosa da fração GLP;
—Melhor balanceamento na produção de gasolina e frações intermediárias 
destiladas;
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Catalisadores:
—Características de craqueamento e hidrogenação
— Óxido de níquel-molibdênio (NiOMoO) ou óxidos de níquel-tungstênio (NiO-
WO3),sobre um suporte de sílica-alumina(SiO2-Al2O3)
• Reações
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Reações
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Processo
Reator é de leito fixo: 
várias camadas de 
catalisador, alternadas de 
distribuidores de fluxo
Reações de hidrogenação são fortemente 
exotérmicas: 
Corrente de hidrogênio frio - “quench”.
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Processo
Primeiro reator:
Pré-tratamento - a temperatura é mantida a um nível 
tal que permita converter 40 a 50% de carga, além de 
provocar sua dessulfurização e denitrificação
Temp.: 250 a 450 °C, 
Pressão: 85 e 140 kg/cm2. 
Quanto mais pesada e aromática a carga, mais 
severas deverão ser as condições de reação
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Processo
Torre fracionadora:
Topo: vapores de GLP e nafta leve
Lateral: nafta pesada, querosene e diesel 
Fundo: hidrocarbonetos pesados que não foram 
convertidos
Produto de fundo é bombeado ao segundo 
estágio de hidrocraqueamento, onde a conversão final 
é realizada.
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Processo
Primeiro reator:
Temp.: 450 a 550 °C, 
Pressão: 180 e 250 kg/cm2. 
Quanto mais pesada e aromática a carga, mais 
severas deverão ser as condições de reação
Refino –Hidroqueamento Catalítico
Unidades instaladas nos Estados Unidos operam visando à maximização de
nafta, enquanto que plantas européias e japonesas trabalham visando à
maximização de querosene de jato e óleo diesel.
https://www.youtube.com/watch?v=YqokaZ1e5MY
Refino –Hidroqueamento Catalítico
• Desvantagens:
—Elevado vado investimento entre US$ 400.000.000 a US$ 700.000.000;
—Elevadas pressões e temperaturas são usadas, o que obriga a utilização de
equipamentos caros e de grande porte;
—Necessidade de implantação de uma grande unidade de geração de
hidrogênio, cujo consumo no processo é extremamente alto.
Refino – Alquilação
• A alquilação ou alcoilação catalítica consiste na reação de adição de duas
moléculas leves para a síntese de uma terceira de maior peso molecular,
catalisada por um agente de forte caráter ácido.
• Com a obtenção de cadeias ramificadas a partir de olefinas leves, caracteriza-se
por constituir a rota utilizada na produção de gasolina de alta octanagem a partir
de componentes do GLP, utilizando como catalisador o HF ou o H2SO4.
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