Mindmap
Petróleo

Mapa mental: Petróleo
Inhalt der Mindmap
Petróleo
- O petróleo é uma mistura complexa de HC e não-HC que são compostos sulfurados, nitrogenados, oxigenados, organometálicos, resinas e asfaltenos. A composição do petróleo dependerá do reservatório de origem
Composição Química
- Hidrocarbonetos
- Alcanos (parafínicos); cicloalcanos (naftênicos); alcenos (olefínicos) e aromáticos.
- Compostos sulfurados
- Terceiro elemento mais abundante; em geral, quanto maior a densidade do petróleo, maior será o seu teor de enxofre; responsáveis pela corrosividade, toxicidade e poluição do produto do petróleo, determinando sua cor e seu cheiro; dependendo da concentração dos compostos sulfurados, os custos no processamento do petróleo podem ser elevados. Ex.: H2S, mercaptans, etc
- Compostos Nitrogenados
- Aumentam a capacidade do óleo de reter a água em emulsão; tornam instáveis os produtos finais do refino e têm alta capacidade de formação de depósitos; também se concentram nas frações mais pesadas do óleo cru; são responsáveis pelo envenenamento dos catalisadores. Ex.: piridinas, quinolinas, etc
- Compostos Oxigenados
- Responsáveis pela acidez, coloração e odor; concentram-se nas frações mais pesadas; formação de gomas e corrosividade das frações do petróleo; estão diretamente relacionados ao teor de acidez do óleo. Ex.: ác. carboxílicos, fenóis, cresóis, ésteres, aminas, etc.
- Compostos Metálicos
- Podem ocorrer nas formas de sais inorgânicos dissolvidos na água emulsionada ao óleo cru e na forma de compostos organometálicos complexos; compostos indesejáveis pois contaminam os catalisadores e causam danos aos fornos. Ex.: Fe, V, Ni, etc.
- Resinas e Asfaltenos
- Apresentam estruturas moleculares semelhantes, ricas em heteroátomos, formadas por anéis aromáticos condensados ligados a anéis naftênicos e cadeias laterais parafínicas
- Hidrocarbonetos
Processamento Primário
- O objetivo do processamento primário do petróleo é o de separar gás, sob condições controladas, e o de remover água, sais e outras impurezas, suficientemente para torná-lo estável e adequado para ser transferido.
- Manifold
- Após ser retirado no poço, o petróleo passará por um equalizador de correntes denominado manifold.
- Separador
- Existem diversos tipos de separadores, sendo eles diferenciados quanto à sua finalidade, à sua posição ou à sua forma; podem ser horizontais ou verticais e bifásicos ou trifásicos.
- Utiliza a diferença de densidade ou da massa inercial para realizar a separação.
- Diferença entre separadores horizontais e separadores verticais: - Horizontais: são preferíveis na maioria dos casos, pois apresentam uma maior interface líquido-vapor e possuem pouca variação no nível. - Verticais: são escolhidos quando há presença acentuada de sedimentos no petróleo, pois podem apresentar o fundo cônico o que facilita a retirada desses sólidos.
- Separadores trifásicos e bifásicos. Trifásicos: separa o petróleo em três correntes: uma contendo gás, uma contendo petróleo a ser tratado e a terceira contendo água oleosa. Bifásicos: separa o petróleo em duas correntes: gás e outra contendo óleo + água. Necessita-se de um segundo separador atmosférico.
- Condições de operação de um separador: - pressão de separação - temperatura - nível
- Seções no vaso separador
- São partes no interior do vaso separador
- Seção de separação primária
- Como funciona? O fluido choca-se com defletores ou um difusor que lhe impõe um movimento giratório, fazendo com que o liquido se precipite para o fundo do vaso. É nesta seção que a maior parte do líquido proveniente do poço é separado. Esta primeira separação tem por finalidade remover rapidamente as golfadas de gás e as gotículas de maior diâmetro do liquido, diminuindo a turbulência e o retorno do líquido à corrente gasosa; Para retenção de pequenas gotículas de óleo na parte superior dos separadores são usados vários tipos de extratores de névoa (‘demister’).
- Seção de acumulação (coleta) de líquido
- Como funciona? Para receber e distribuir os líquidos coletados. Nesta seção se faz a separação das bolhas gasosas que ficaram no seio do líquido após a separação primária. Normalmente, o mecanismo que atua na separação gás-óleo é a ação da gravidade, causando a decantação do líquido. Para que esta separação seja efetiva, o óleo deve ficar retido durante certo tempo no separador, chamado de tempo de retenção;
- Seção de separação secundária
- Como funciona? Seção de decantação por gravidade, onde se separam as gotículas menores de óleo carreadas com o gás, após a seção primária. O mecanismo de separação nesta seção é a decantação, cuja eficiência decresce grandemente com a turbulência.
- Seção aglutinadora
- Como funciona? Onde as gotículas de líquido arrastadas pela corrente de gás, não separadas nas seções anteriores, são aglutinadas em meios porosos e recuperadas.
- Problemas de operação
- Formação de espuma
- Produção de areia
- Proveniente dos reservatórios, a areia que vem com o líquido causa erosão das válvulas e obstrução dos internos acumulando-se no fundo do separador, de onde é removida pelos drenos.
- Parafinas
- As parafinas são hidrocarbonetos saturados de elevado peso molecular que podem separar se do petróleo caso a temperatura de produção dos fluidos seja inferior à temperatura de aparecimento de cristais (TIAC). As parafinas cristalizam-se e são arrastadas pelo fluido até que, ao chegar aos vasos separadores, onde as velocidades são reduzidas, acabam depositando-se e obstruindo o equipamento e as linhas de transferência. A forma de evitar a deposição de parafinas é operar a temperaturas superiores à TIAC.
- Arraste de óleo pelo gás
- Emulsão entre óleo e água
- A emulsão ocorre por conta de agente emulsificantes presentes na composição do petróleo.
- Desemulsificantes
- Para a facilitação da separação água-óleo, utiliza-se agentes anti-emulsificantes, os quais facilitarão o processo de coalescência que ocorre graças desestabilização das emulsões.
- Aquecimento
- Utiliza-se também o aquecimento a fim de aumentar a velocidade de sedimentação dessas gotas de água.
- Presença de campo elétrico
- Aumenta a taxa de coalescência das gotas de água presentes no óleo, facilitando sua sedimentação
Parâmetros físicos
- Grau API
- É um parâmetro associado à densidade do petróleo e define a sua qualidade. Quanto maior é o API mais leve é o óleo e mais valor econômico ele possui.
- Viscosidade
- Indica a resistência que o petróleo tem ao escoamento
- Pressão de vapor
- Indica a volatilidade da substância
- Ponto de fluidez
- Menor temperatura na qual uma substância ainda flui; maiores teores de HC parafínicos conduzem a maiores valores de ponto de fluidez; a partir dele são definidas as condições de temperatura necessárias para a transferência em oleodutos e a estocagem do petróleo.
- Grau API
Petroquímica
- Transformação de produtos do processamento do petróleo (óleo + gás natural) em bens de consumo (visa a pureza, diferente do refino)
- 1ª Geração
- Produção de petroquímicos básicos
- Pirólise a vapor
- Craqueamento térmico de cargas líquidas ou gasosas, na presença de vapor de água, a altas temperaturas (>700º C) e em pressões relativamente baixas (<200KPa) a fim de evitar reações de condensação
- Os HC aromáticos não sofrem craqueamento e são os responsáveis pela formação de coque
- HC alto peso molecular --> HC baixo peso molecular
- Inclui-se a nafta leve a ser craqueada termicamente
- Produção e separação de aromáticos
- Na extração de aromáticos, a fração aromática, denominada extrato é separada da fração não aromática, denominada rafinado (pode ser utilizado como solvente parafínico ou como corrente para a formulação de gasolina) através de um processo de extração líquido-líquido ou de destilação extrativa.
- Nafta -> BTX
- Benzeno Toleuno Xileno
- FCC Petroquímica
- Uso da UFCC (Unidade de craqueamento catalítico de fluido)
- Cargas mais pesadas -> Petroquímicos básicos
- Submete-se a partir do produto da UFCC (em sua maioria é o GLP) uma série de processo a fim de transformá-lo em propeno
- Recuperação de Gases
- Gás de refinaria -> Olefinas
- Faz-se um tratamento com o gás de refinaria, retirando os contaminantes e realizando-se a separadas das olefinas(alcenos)
- GLP -> Propeno
- Submete-se o GLP (principal produto da UFCC) a uma série de processos a fim de transformá-lo em propeno
- Gás de refinaria -> Olefinas
- Desidratação do etanol para produção de eteno
- Permite a produção do eteno a partir de matéria-prima renovável Processo de conversão em leito fixo em temperaturas na faixa de 315 a 425º C.
- Etanol -> água + eteno
- 2ª Geração
- Transforma os petroquímicos primários em petroquímicos intermediários e finais.
- 3ª Geração
- Os produtos finais são quimicamente modificados ou conformados nos mais diversos produtos, tais como plástico, PVC, PET etc
Tratamento do Gás Natural
- Em termos de composição, possui predominantemente teores de hidrocarbonetos parafínicos, além de componentes não hidrocarbonetos. A riqueza do gás natural é o conjunto de componentes mais pesados que o etano, isto é, a fração C3+ (mistura contendo propano e outros hidrocarbonetos mais pesados), que pode ser transformada em produtos de elevado valor comercial
- Adoçamento
- Remoção de substâncias que conferem características ácidas ao GN tais como, CO2 (Gás Carbônico), mercaptans RSH onde R é um radical hidrocarboneto), sulfeto de carbonila (COS) e dissulfeto de carbono (CS2)
- É necessário realizar tal processo, pois reduz a corrosividade graças ao baixo pH e garante uma segurança operacional graças ao fato do H2S ser tóxico quando alguém é exposto por muito tempo.
- Como é realizado o processo? Utiliza-se solventes físicos, os quais absorvem o gás ácido de acordo com sua pressão parcial. Pode-se utilizar solventes químicos que reagem com o gás ácido, sendo eles sólidos(adsorção) ou fluido (contracorrente). A MEA pobre entra em contracorrente com o gás ácido, a parte ácida do gás irá reagir com a MEA transformando-a numa MEA rica e o gás num gás doce. Após isso, a MEA rica passa por um processo de separação com uso da elevação da temperatura a fim de ser reutilizada no processo.
- Compostos mais utilizados. A MEA é a mais utilizada graças a sua alta eficiência e baixo custo de utilização. É necessário salientar que aminas oxidadas, como a MEA, possuem alto poder corrosivo, logo a dosagem deve ser controlada.
- Desvantagens da MEA. Existe uma baixa eficiência na recuperação da MEA quando há quantidades elevadas de sulfeto de carbonila (COS). Nesse caso, haverá a preferência pelo uso da DEA.
- A MEA pobre captura a parte ácida do gás a partir do contexto de baixa temperatura e alta pressão que favorece a associação entre eles. A MEA rica é recuperada (torna-se MEA pobre para retornar ao sistema) a partir do uso de baixa pressão e alta temperaturas de modo a promover a desassociação entre o ácido e a MEA
- Separação de óleo e gás
- Depuração de gás
- é responsável por recolher as gotículas mais leves, principalmente de hidrocarbonetos, que foram arrastadas pela névoa na etapa anterior.
- Seção de entrada
- responsável por retirar maior parte de gotículas arrastadas pela névoa
- Seção de precipitação
- força gotículas mais pesadas serem decantadas pela força ocasionada pela perda de velocidade e mudança de sentido da névoa
- Seção de coalescência
- utiliza-se eliminadores de névoa (dispositivo do vaso depurador) que recolhe gotículas menores e as condensa, para serem posteriormente escoadas
- Seção de drenagem
- é responsável por recolher o líquido acumulado formado por gotículas de óleo arrastadas pela névoa.
- Filtração de gás
- Desidratação
- O objetivo principal da operação de desidratação do gás natural é separar o vapor d’água presente em equilíbrio com o gás para garantir o escoamento e o processamento do mesmo, sem o risco da ocorrência de formação de hidratos ou de provocar corrosão nos equipamentos e tubulações.
- Adsorção
- Nesse caso, o gás passará por uma coluna de adsorção contendo um sólido que poderá ser o trietilenoglicol, o qual é um álcool muito higroscópicos, não corrosivos, não volátil, de fácil regeneração a altas concentrações, insolúvel em hidrocarbonetos líquidos e não reativo com os componentes do gás (hidrocarbonetos, dióxido de carbono e compostos de enxofre)
- Absorção
- O gás passa por uma coluna de absorção contendo um líquido que irá capturar o vapor d' água presente nele
- Compressão
- Compressão é a etapa de passagem do gás por um conjunto de compressores, a fim de fornecer a energia necessária a esse fluido para que ele possa ser transferido para as unidades de processamento de gás ou injetados em poços de gas lift.
- Injeção de inibidor de hidrato
- O inibidor desloca o equilíbrio da reação que forma o hidrato, dificultando sua formação
Refino do óleo
- Destilação atmosférica
- A unidade de destilação é responsável pelo processo principal de separação das frações do petróleo, sendo encontrada em todas as refinarias, essa em específico atua na pressão atmosférica.. Contudo, há a necessidade da existência de outros processos, principalmente os de conversão, para se obter os derivados do petróleo de alto valor agregado e em função dos diferentes tipos de óleo cru a serem processados.
- Objetivos e Características · Obter frações básicas do refino; · Natureza física; · Processo de separação; · Produtos: GLP, nafta leve, nafta pesada, querosene, gasóleo leve, gasóleo pesado e resíduo atmosférico.
- - A destilação atmosférica deve ocorrer a uma temperatura máxima de 400°C para evitar a formação extremamente indesejável de produtos de craqueamento térmico. Normalmente, o petróleo pré- aquecido pode ser ainda introduzido em fornos tubulares, à saída dos quais boa parte dele é vaporizado
- Destilação à vácuo
- Possui o mesmo princípio da destilação atmosférica, porém faz uso de pressões menores para diminuir o ponto de ebulição dos compostos mais pesados.
- Características: · Recuperar as frações de gasóleo que ainda se encontram no resíduo atmosférico, gerando corrente para outras unidades de processamento; · Natureza física; · Processo de separação; · Produtos: gasóleo leve; gasóleo pesado e resíduo à vácuo. (ordem de peso ↧)
- Craqueamento Catalítico Fluido
- Processo responsável pela quebra de moléculas dos gasóleos para a obtenção de outras de menor massa molecular. A principal finalidade do processo é a produção de GLP e/ou gasolina e, paralelamente, produtos mais pesados que estes, além do coque (que se deposita no catalisador, e é queimado na etapa de regeneração do mesmo). A carga entra em contato com o catalisador fluidizado a uma temperatura elevada, promovendo a ruptura das cadeias moleculares, originando uma mistura de HC fracionado.
- Características: · Natureza química; · Processo de conversão; · Uso de catalisador. · Carga: gasóleo da destilação à vácuo; · Produtos: gás combustível, GLP e gasolina.
- Coqueamento Retardado
- Objetiva converter termicamente resíduos de petróleo em correntes líquidas de maior valor agregado, com destaque para aquelas que irão compor a produção de óleo diesel. Tem como carga principal um resíduo, normalmente de vácuo, que submetido à alta temperatura é craqueado, produzindo gases, nafta, gasóleos e coque. Atualmente, este último produto encontra aplicações como combustível e matéria-prima para produção de eletrodos.
- Vantagens desse processo: · Aumento da conversão dos petróleos pesados, agregando valor a petróleos nacionais; · Aumento da produção de óleo diesel; Consumo de resíduo de vácuo.
- Tratamento com Aminas
- Processo específico para remoção de H2S de frações leves do petróleo, como o gás combustível e o GLP. Dependendo do tipo de amina, é também removido o CO2, que eventualmente possa estar presente
- É importante salientar que a presença desse tipo de tratamento é obrigatória junto às unidades de FCC e Coqueamento retardado, onde são geradas correntes gasosas com elevadas concentrações de H2S.
- Tratamento Cáustico
- O que é? - Utilização de solução aquosa de NaOH ou KOH para lavar determinada fração de petróleo, eliminando compostos ácidos de enxofre. É utilizado nas frações mais leves de petróleo, tais como gás combustível, GLP e nafta.
- Hidrotratamento
- O que é? O hidrotratamento (HDT) consiste na eliminação de contaminantes de cortes diversos de petróleo através de reações de hidrogenação na presença de um catalisador. Dentre as reações características do processo, citam-se as seguintes: -Hidrodessulfurização (HDS): Tratamento de mercaptanas, sulfetos,dissulfetos, tiofenos e benzotiofenos; -Hidrodesnitrogenação(HDN): Tratamento de piridinas, quinoleínas,isoquinoleínas, pirróis, indóis e carbazóis, com liberação de NH3; - Hidrodesoxigenação (HDO): Tratamento de fenóis e ácidos carboxílicos, para inibir reações de oxidação posteriores; - Hidroesmetalização (HDM): Tratamento de organometálicos, que causam desativação de catalisadores; - Hidrodesaromatização: Saturação de compostos aromáticos, sob condições suaves de operação; - Hidrodesalogenação: Remoção de cloretos; - Remoção de Olefinas: Tratamento de naftas provenientes de processos de pirólise.
- Geração de Hidrogênio
- Sua missão é suprir a demanda de hidrogênio das unidades de HDT, complementando o hidrogênio gerado pela reforma catalítica. O processo mais usual de geração de hidrogênio consiste na reação química de hidrocarbonetos com vapor d’água, processo conhecido como reforma à vapor, essa reação ocorre a elevada temperatura com o auxílio de catalisadores à base de níquel. As correntes de HC que podem ser usadas com matéria-prima são: gás natural, gás combustível, GLP ou nafta
- Recuperação de Enxofre
- O que é? A unidade de recuperação de enxofre (URE) utiliza como carga as correntes de gás ácido (H2S) produzidas no tratamento DEA ou outras unidades, como as de hidrotratamento, hidrocraqueamento, reforma catalítica e coqueamento retardado. As reações envolvidas consistem na oxidação parcial do H2S através do processo Clauss, com produção de enxofre elementar
- Hidrocraqueamento catalítico
- O que é? O HCC é um processo de craqueamento catalítico realizado sob pressões parciais de hidrogênio elevadas, que consiste na quebra de moléculas existentes na carga de gasóleo por ação complementar de catalisadores e altas temperaturas e pressões.
- Como funciona? - Em função da presença de grandes volumes de hidrogênio, acontecem reações de hidrogenação do material produzido simultaneamente às reações de decomposição - A presença de hidrogênio tem a finalidade de reduzir a deposição de coque sobre o catalisador, hidrogenar os compostos aromáticos polinucleados, facilitando sua decomposição e hidrogenar olefinas e diolefinas que se formam no processo de craqueamento, aumentando a estabilidade dos produtos finais.
- Vantagens: - É um processo de grande versatilidade, pois pode operar com cargas contendo cortes que variam da nafta ao gasóleo pesado, ou mesmo resíduos leves, maximizando assim as frações desejadas na refinaria. - A aplicação das severas condições de temperatura e pressão ainda possibilita a hidrogenação dos compostos de enxofre e nitrogênio, eliminando-os dos produtos finais
- Desvantagens: - reside na necessidade de implantar equipamentos caros e de grande porte, devido as condições drásticas do processo. Unidades de geração de hidrogênio e de recuperação de enxofre devem também estar presentes, de forma que elevado investimento deve ser feito na construção do sistema completo
- Reforma Catalítica
- O que é? - A reformação ou reforma catalítica tem como objetivo transformar a nafta rica em hidrocarbonetos parafínicos em hidrocarbonetos aromáticos (nafta de reforma)
- Objetivo: - 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.
- Descarga da unidade: - O reformado produzido é rico em hidrocarbonetos aromáticos e isoparafínicos, mas GLP, gás combustível, hidrogênio e coque também são gerados como subproduto
- Desasfaltação a propano
- O principal produto é o óleo desasfaltado, que pode ser incorporado ao gasóleo de vácuo na produção de combustíveis, sendo para isso enviado à unidade de craqueamento catalítico. Se o objetivo for a produção de lubrificantes, o produto desasfaltado constitui um óleo básico Brightstok ou óleo de cilindro, que serão submetidos a processos posteriores para melhoria de sua qualidade. Nesse caso, é importante observar a faixa de viscosidade do gasóleo produzido
- Tratamento MEROX
- O que é? Semelhante ao tratamento cáustico, porém tem a vantagem de possibilitar a regeneração da soda cáustica consumida no processo, reduzindo consideravelmente seu custo operacional.
- Tipo de carga: pode ser aplicado a frações leves (GLP e nafta) e intermediárias (querose e diesel).
- Destilação atmosférica
Informationen
- Beschreibung
- Profissionalizante Engenharia Mindmap am Petróleo, erstellt von Matheus Tessari am 24/04/2022.
- Erstellt von
- Matheus Tessari
- Aufrufe
- 0
- Bewertung