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DESTILAÇÃO DO PETRÓLEO É um processo físico de separação, portanto, não ocorre alteração química dos HC constituintes do petróleo processado. A capacidade de refino de uma refinaria é medida pela capacidade das unidades de destilação do petróleo. Frações: Gás Combustível: Metanos e etanos. Queimado nos fornos e caldeiras. Gás Liquefeito de Petróleo: Propanos e butanos. Vendido como gás de cozinha. Nafta: Frações líquidas leves. Formulação de gasolina automotiva, indústria petroquímica, carga para o processo de reforma catalítica, ou produção de solventes industriais. Destilação: 30 a 220°C. Querosene: Iluminação. QAV. Matéria-prima para produção de detergentes biodegradáveis, solvenges, agente pesticida e combustível para tratores. Destilação: 150 a 255°C. Gasóleos atmosféricos: Diesel. Destilação: 150 a 400°C. Gasóleos de vácuo: Encaminhados a UFCC. Resíduo de vácuo: Carga da UCR. Produção de CAP ou carga da desasfaltação. ESQUEMA DE UNIDADE DE DESTILAÇÃO CONVENCIONAL Princípio: separação baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes individuais obtendo uma mistura com componentes mais leves (produtos de topo) e componentes mais pesados (produtos de fundo ou resíduo). A carga do processo pode ser aquecida gerando uma mistura líquido-vapor, que ao entrar na coluna gera duas fases, sendo que o vapor ascende e o líquido desce. O líquido efluente é encaminhado para o refervedor onde ocorrerá a vaporização de parte desse líquido, que será a fonte de calor para a coluna. A outra parte não vaporizada é conhecida como resíduo. O vapor efluente da coluna sai pelo topo, passa pelo condensador, onde ocorre a sua condensação e total ou parcial, e segue para o vaso de topo, que permite a separação mecânica entre o líquido e o vapor não condensado e garante um nível de líquido suficiente para evitar problema de cavitação nas bombas. O líquido frio se divide em suas correntes: uma que retorna à torre, chamada de refluxo, e outra que constitui o produto de topo. No interior da coluna são colocados pratos/bandejas onde o vapor ascendente entra em contado com o líquido descendente, ocorrendo troca de calor e massa. Os componentes mais pesados se condensam, se acumulam no prato, e o excedente desce para o prato inferior (até chegar ao fundo da coluna) e os componentes mais leves sobem para os pratos superiores, alcançando o topo da coluna, e são removidos na forma de vapor. O refluxo interno é gerado a partir do refluxo de topo (que retorna no primeiro prato) sendo responsável pelo fracionamento na torre. Algumas bandejas permitem a retirada do líquido coletado e o seu envio para tratamento. n-1 torres de fracionamento. TORRES DE FRACIONAMENTO Dessalgadora: Tem como objetivo a remoção de água, sais e sólidos em suspensão (sedimentos). Consiste na aplicação de um campo elétrico de alta intensidade que produz a desestabilização da emulsão, por enfraquecimento da película de agentes emulsificantes, produzindo óleo dessalgado e salmoura. São necessárias uma temperatura adequada, o campo elétrico e uma injeção de água de diluição aquecida antes da introdução do petróleo na dessalgadora. A água injetada provém da URAA. Troca de calor>Dessalgadora>Segunda troca de calor>Forno>Torres. Torre Pré-Fracionadora: Ocorre a uma pressão mais alta que a atmosférica e tem o objetivo de produzir uma fração de topo constituída de GLP + Nafta leve e uma corrente de fundo denominada de petróleo pré-fracionado/vaporizado. Conhecida também por torre pré-flash, porém é uma nomenclatura errada pois a torre de flash possui apenas um vaso separador de líquido-vapor. É fundamental em refinarias de grande capacidade ou quando se quer ampliar a unidade de destilação existente. Algumas unidades usam injeção de vapor d’água de retificação, a fim de melhorar o fracionamento de NL e NP, dispensando o uso do refervedor. Os vapores são parcialmente condensados gerando água+hc condensados+gás e enviados ao vaso de acúmulo. Torre de Destilação Atmosférica: Quando não possui torre pré-fracionadora, os produtos são a nafta leve (topo), nafta pesada, querosene, gasóleos (produtos laterais) e resíduo atmosférico (fundo). Pode conter de 30 a 50 pratos. Seção de separação líquido-vapor: Quando não tem pré-fracionadora, o petróleo, depois de pré-aquecido se vaporiza parcialmente chegando através de um bocal distribuidor (com função de separar mecanicamente as fases) a zona de separação líquido-vapor (zona de flash). Se tem pre-fracionadora, o cru é bombeado para os fornos. Seção de esgotamento: Formada normalmente por 4 bandejas ou algum tipo de recheio e tem por finalidade remover os compostos leves do resíduo atmosférico (RAT). É feito injetando vapor d’água no fundo da torre, promovendo a vaporização dos componentes mais leves. O produto de fundo (RAT) é bombeado para a UDAV. Seção de absorção ou enriquecimento: Nessa parte são retirados os cortes laterais. É feita uma redução da pressão parcial dos HC injetando vapor d’água no fundo para corrigir o PIE. Refluxo de topo e refluxo circulante: O de topo é aquela corrente líquida produzida pela condensação parcial dos vapores de topo, que retornam frio à torre no primeiro prato. Condensa os vapores que ascendem que foram o refluxo interno, que é responsável pelo fracionamento na torre. O circulante difere do de topo e interno pois ele não sofre vaporização à medida que desce na região onde é introduzido (aumenta o número de pratos da torre e piora o grau de fracionamento). Torre Desbutanizadora: Recebe a nafta leve não-estabilizada como carga e a separa em GLP e nafta leve estabilizada. Para maximizar algum tipo de produto, é necessário mudar a pressão absoluta no topo da unidade. Torre de Fracionamento de Nafta: Utilizada quando se deseja produzir nafta com menor faixa de destilação, para ser utilizada como carga da reforma catalítica ou para ser comercializada para a indústria petroquímica. Torre de Destilação a Vácuo: Tem como objetivo retirar GOL e GOP do resíduo atmosférico (carga) sem que haja craqueamento térmico, o que pode acontecer quando atingem valores maiores que 370°C, em pressões acima da atmosférica, por essas razões essa torre opera sob pressões subatmosféricas (vácuo). Proessos: Úmido: Usa injeção de vapor d’água para a redução da pressão parcial de hidrocarbonetos. Seco Semisseco ou semiúmido: quando se injeta vapor d’água apenas no fundo da coluna. Produtos: GLV, spindle, neutro leve, neutro médio, neutro pesado, slop cut, resíduo de vácuo. O RAT é bombeado para os fornos, a mistura líquido-vapor entra na coluna através de um bocal tangencial com finalidade de fazer a separação mecânica entre as fases. Os vapores provenientes dessa zona sobem pela coluna e são condensados e retirados da torre como GOR, GOP e GOL. A seção de fracionamento procura o fracionamento do GOP e do RV. Os vapores de GOP são condensados e depois divididos em GOP produto e GOP refluxo circulante (mesmo para o GOL). Ambos são utilizados para troca térmica. Variáveis do Processo: Unidade De Destilação Atmosférica: Temperatura de topo: A única temperatura controlada na torre. Isso é feito, normalmente, por meio de um controlador de temperatura que opera em cascata, modificando o valor de referência do controlador de vazão do refluxo de topo. Pressão: Deve-se manter constante para se ter uma operação estável. Uma redução aumenta a volatilidade e a porcentagem vaporizada na zona de introdução da carga, o que aumenta na redução do RAT e um aumento na produção das frações, que apresentarão PFE mais alto (ou seja, todos os produtos da torre ficarão mais pesados). Vazão de retiradas laterais: Quando se deseja aumentar o PFE de um cote lateral, aumenta-se a vazão de retirada, o que provoca uma redução no refluxo interno que desce e um aumento na temperatura do prato. Em consequência, o produto lateral retirado abaixo do corte terá o seu PIE aumentado. Ou seja, um aumento na vazão de retirada de um produto deve ser compensado pela redução na retiradado produto lateral inferior. Vazão de vapor d’água na torre: A qualidade de fracionamento dos produtos depende da quantidade de vapor d’água, que provoca a redução da pressão parcial dos vapores de HC, e, o aumento da vaporização de compostos mais leves, modificando principalmente a faixa de destilação do produto. Vazões e temperaturas dos refluxos circulantes Unidade de Destilação a Vácuo: Temperatura: Pressão: Vazão de refluxo de GOP: Vazão de refluxo circulante de GOP: Vazão de refluxo circulante de GOL: Vazão de vapor d’água no fundo: Torre Desbutanizadora Ou Estabilizadora: Temperatura de topo: Pressão: Carga Térmica do refervedor: Temperatura da carga: Prato de Introdução da carga: Torre Pré-Fracionadora: Temperatura de topo: Um maior valor desejado para a temperatura de topo acarretará num maior PFE da nafta leve instabilizada, e, consequentemente, da NL, produto de topo da torre desbutanizadora. Carga Térmica do refervedor: Tende a melhorar a separação em qualquer torre de destilação, nas torres de pré-fracionamento o consumo de energia não compensa o benefício. Algumas torres fazem a injeção de vapor d’água no fundo, em substituição ao forno refervedor, com melhor resultado no fracionamento. DESASFALTAÇÃO Tem como objetivo recuperar do RV uma fração mais leve e com menor teor de contaminantes, o óleo desasfaltado (ODES), rejeitando uma fração mais pesada, o resíduo asfáltico (RASF). O ODES serve de carga para o FCC ou HCC. O RASF usado na formulação do CAP. Princípio: Baseado na diferença de solubilidade entre as frações ODES e RASF. Fundamentos do Processo Os processos de extração líquido-líquido envolvem a separação de uma fase líquida em duas outras fases, que são usualmente denominadas de extrato (rica em solvente; contém ODES) e refinado (pobre em solvente; contém RASF). Descrição da Unidade Seção de Extração: O RV é succionado do tanque de armazenamento à temperatura de ~120°C, sendo resfriado até a temperatura de entrada na torre extratora, e recebe uma injeção de solvente (pré-diluição) para ajustar sua viscosidade. Em seguida, a carga é admitida na parte superior da coluna de extração, através de um distribuidor, enquanto o solvente entra próximo à base da torre, por um distribuidor semelhante ao da carga. Na seção de extração da coluna, as duas correntes entram em contato em contracorrente, ocorrendo a troca de massa e gerando as correntes de extrato (topo) e de refinado (fundo). Seção de Recuperação: Recuperação convencional: Consiste em vaporizar o solvente através de uma ou mais etapas de vaporização. Usualmente as etapas de vaporização são seguidas de uma etapa de retificação com vapor d’água, para eliminar o solvente residual. ODES (múltiplos efeitos). RASF (efeito simples). Recuperação supercrítica: Nesse processo de recuperação, o aumento da pressão até valores acima da pressão crítica do solvente faz com que ocorram uma redução da solubilidade do ODES no solvente, uma diminuição significativa da densidade do solvente e sua separação. Desse modo, a remoção da maior parte do solvente do ODES não será mais por vaporização, e sim por decantação. Variáveis do Processo Composição da Carga Composição do solvente Razão solvente/óleo (Solvente/Carga) Temperatura de Extração Gradiente de temperatura Pressão Rotação de discos - RDC
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