Aula 4 e 5 - TECQ 12 e 26-09-2024 Petróleo reduzido PDF

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL Curso Técnico em Química - integrado Disciplina: Tecnologia Química 3 Aula: Petróleo Profª. Dra. Iara Barros Valentim Maceió Ementa Combustíveis Fósseis o Considerações Gerais. o Composição. o C...

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL Curso Técnico em Química - integrado Disciplina: Tecnologia Química 3 Aula: Petróleo Profª. Dra. Iara Barros Valentim Maceió Ementa Combustíveis Fósseis o Considerações Gerais. o Composição. o Classificação e origem. o Estudo do gás Natural o Estudo do Petróleo o Estudo do Carvão Mineral PETRÓLEO  Petróleo - Definição Petróleo: Origem da Palavra: Latim Petra (pedra) + Oleum (óleo) Definição Genérica: Mistura líquida de compostos orgânicos e inorgânicos em que predominam os hidrocarbonetos, desde os alcanos mais simples até os aromáticos mais complexos. Definição ASTM – American Society for Testing and Materials: “O petróleo é uma mistura de ocorrência natural, consistindo predominantemente de hidrocarbonetos e derivados orgânicos sulfurados, nitrogenados e/ou oxigenados, o qual é, ou pode ser, removido da terra no estado líquido”. Petróleo - Histórico - Não se sabe quando a atenção do homem foi despertada, mas o fato é que o petróleo, assim como o asfalto e o betume, eram conhecidos desde os primórdios das civilizações. - Os egípcios o usaram para - Só no século XVIII, embalsamar os mortos e na porém, é que o petróleo construção de pirâmides, começou a ser usado enquanto gregos e romanos comercialmente, na o empregaram com fins indústria farmacêutica e bélicos. na iluminação.  Petróleo - origem Petróleo = Hidrocarbonetos + Impurezas Processo de Formação Espontânea. Encontrado em muitos lugares da crosta terrestre e em grandes quantidades. Mistura inflamável, de coloração que varia entre amarela e preta. Encontrada nas rochas de bacias sedimentares e originada da decomposição da matéria orgânica depositada no fundo de mares e lagos que sofreu transformações químicas pela ação de temperatura, pressão, pouca oxigenação e bactérias. - Através de um processo de craqueamento (processo de decomposição térmica sob pressão e com catalisadores) catalisado por minerais contidos na rocha-matriz, este material sólido passaria para o estado líquido.  Esta substância líquida separar-se-ia da água do mar que restava nestes sedimentos, e flutuaria em função de sua menor densidade. - Com a pressão das camadas da rocha-matriz, o óleo fluiria no sentido da pressão mais baixa através dos poros da rocha, até encontrar uma posição de equilíbrio em que a pressão por ele exercida seja igual à da água também presente nos poros. - O petróleo se esconderia nestes poros e ainda poderia sofrer pequenas variações em sua composição através de processos físicos, até sua descoberta na fase exploratória. A maioria dos compostos Embora semelhante ao identificados no petróleo é de carvão quanto à composição origem orgânica, mas até que (hidrocarboneto) o petróleo a matéria chegue ao estado de possui certas características petróleo são necessárias especiais: condições especiais. O ambiente marinho reúne tais por ser fluido pode migrar condições. além de sua fonte geradora e pode acumular-se em estruturas sedimentares. Rocha Geradora Além da matéria orgânica a rocha sedimentar tem em sua composição minerais e é pouco permeável. Isto impede a circulação de água e diminui a quantidade de oxigênio. Este ambiente é favorável a formação do petróleo, por isso que essa rocha é chamada de geradora. Rocha Reservatório e Rocha Selante No reservatório o óleo normalmente é encontrado juntamente com água, gás e outros compostos orgânicos. Essas substâncias, incluindo o óleo, estão no reservatório de acordo com suas densidades. Na zona superior do reservatório, geralmente há uma “capa” de gás rico em metano (CH4), conhecido como Gás Associado. Esse gás é composto também por outros hidrocarbonetos (no estado gasoso) e por gases corrosivos, como o gás sulfídrico (H2S) e o dióxido de carbono (CO2) Vídeo - O que é petróleo Na zona intermediária, está o óleo propriamente dito, contendo água emulsionada e também os mesmos componentes presentes no gás associado. Na zona inferior, encontramos água livre (não misturada com óleo), com Sais Inorgânicos dissolvidos e Sedimentos. Petróleo - caracterização - O petróleo cru tem uma composição centesimal com pouca variação, à base de hidrocarbonetos de série homólogas. Os hidrocarbonetos formam cerca de 80% de sua composição. Complexos organometálicos e sais de ácidos orgânicos respondem pela constituição dos outros elementos orgânicos. - Gás sulfídrico (H2S) e enxofre elementar respondem pela maior parte de sua constituição em elementos inorgânicos. Geralmente, gases e água também acompanham o petróleo bruto. - Quanto maior o número de átomos de carbono na cadeia, maior será a temperatura de ebulição. - As naftas apresentam uma pequena proporção de compostos aromáticos de baixo peso molecular (benzeno, tolueno e xileno). - Os derivados intermediários (querosene e gasóleo) contêm compostos aromáticos com ramificações na forma de cadeias parafínicas substituintes. - Podem ser encontrados ainda compostos mistos, que apresentam núcleo aromáticos e naftênicos. AQUI Petróleo - impurezas Compostos Sulfurados: - Compostos indesejáveis → - Concentração média de 0,65% em peso. Aumentam a estabilidade óleo-água, provocam - Compostos Sulfurados: sulfetos, polissulfetos, corrosão, contaminam benzotiofenos, ácido sulfídrico, dissulfetos de catalisadores e determinam carbono, sulfeto de carbonila, enxofre cor e cheiro aos produtos elementar e moléculas policíclicas contendo finais. enxofre, nitrogênio e oxigênio. - Produzem SOx → afetam a qualidade ambiental - Teor de enxofre acima de 2,5% → petróleo azedo (sour). - Teor de enxofre abaixo de 0,5%→ petróleo doce (sweet). - Faixa intermediária → óleos “semidoces” ou semi-ácido”. - Concentrados nas frações mais pesadas do petróleo.  - Concentração média de 0,17% em peso. Teor alto acima de 0,25%. Aumentam a capacidade do óleo reter água em emulsão, tornando instáveis os Compostos Nitrogenados: produtos de refino, contaminam catalisadores. - Compostos Nitrogenados: piridinas, quinolinas, pirróis, compostos policíclicos contendo nitrogênio, oxigênio e enxofre. - Concentrados nas frações mais pesadas do petróleo. Compostos Compostos Oxigenados: Oxigenados: ácidos carboxílicos, ácidos naftênicos, fenóis, cresóis, ésteres, amidas, cetonas, benzofuranos. Aumentam a acidez, a corrosividade e o odor do petróleo.  - Apresentam-se na forma de sais orgânicos metálicos dissolvidos na água emulsionada ao petróleo. Compostos Organometálicos: Metais que contaminam: Fe, Zn, Cu, Pb, Mb, Co, Ar, Mn, Hg, Cr, Na, Ni e Va. - Contaminação de catalisadores. Concentrados nas frações mais pesadas do petróleo - Apresentações: Moléculas grandes, de estrutura semelhante, com alta relação carbono/hidrogênio, contendo Resinas e Asfaltenos: enxofre, oxigênio e nitrogênio. Resinas: encontram-se dissolvidas no óleo→ solubilização fácil. Asfaltenos: encontram-se dispersos na forma de colóides. Concentrados nas frações mais pesadas do petróleo  - Apresentação: na forma aquosa, salina, conhecida como “água de formação”, que acompanham o petróleo nas jazidas. Outras impurezas: - Impureza fluida: água, sais dissolvidos dos tipos brometo, iodeto, cloreto e sulfeto. - Impureza sólida: argila areia e sedimentos. Petróleo – Classificação  Parafínico (75% ou mais parafinas) – Parafínico-naftênica (50-70% parafinas, óleos leves com teor de resinas e >20% de naftênicos) – viscosidade um asfaltenos menor que 10% e pouco maior que os parafínicos, com teor viscosidade baixa. Densidade < 0,85. Os de resinas e asfaltenos entre 5 e 15 %, teor aromáticos presentes são de anéis de enxofre baixo e teor de naftênicos entre simples ou duplos e o teor enxofre 25 e 40%. A maioria dos petróleos é deste baixo. A maior parte destes são tipo produzidos na bacia de campus, RJ. produzidos no Nordeste. Aromáticos Intermediários (>50% de hidrocarbonetos a aromáticos) – são óleos mais pesados e contém de 10 a 30% de Naftênicos (>70% de naftênicos) – um asfaltenos e resinas com teor de enxofre número muito pequeno de óleos. Teor acima de 1%. Densidade> 0,85. Alguns de enxofre baixo e alguns óleos da Classificação óleos do Oriente Médio (Arábia Saudita, América do Sul, da Rússia e do Mar do Catar, Kuwait, Iraque, Síria e Turquia), Norte pertencem a esta classe. África Ocidental, Venezuela, Califórnia e Mediterrâneo (Sicília, Espanha e Grécia) são desta classe. Aromáticos-naftênicos (>35% de Aromático-asfálticas (>35% de asfaltenos e resinas) naftênicos) – são óleos que sofrem – são óleos que sofrem processo de biodegradação processo inicial de biodegradação e avançada e são óleos pesados e viscosos, resultantes pode conter mais de 25% de resinas e da alteração dos óleos aromáticos intermediários. O asfaltenos e resinas com teor de teor de enxofre varia de 1 a 9%. Alguns óleos da enxofre entre 0,4 e 1%. Alguns óleos da Canadá Ocidental, Venezuela e Sul da França são África Ocidental são desta classe. desta classe. De acordo com o teor de enxofre o óleo é classificado ainda em: a) óleo doce - apresenta baixo conteúdo de enxofre (menos de 0,5 % de sua massa); b) óleo ácido - apresenta teor elevado de enxofre (bem acima de 0,5 % de sua massa). - Os métodos comuns empregados para se explorar petróleo são o sísmico, o magnético, o gravimétrico e o aerofotométrico. Perturbações mecânicas são geradas através da utilização de dinamite quando em terra, ou canhões de ar comprimido no caso de regiões marinhas. Uma vez gerada, a onda sísmica se propaga através da terra, e ao atingir a interface entre duas rochas de características físicas diferentes, parte da energia incidente da onda é refletida e retorna à superfície, onde pode ser captada por sensores. Uma outra parte da onda é refratada para o meio inferior. A porção de energia refletida é proporcional à diferença de impedância acústica entre os dois meios. Vídeo - Sismologia na Prospecção de Petróleo Os receptores que captam a porção refletida das ondas ficam situados em pontos específicos na superfície, E podem ser de dois tipos: eletromagnéticos para captação em terra (sendo comumente denominados geofones) ou de pressão (chamados de hidrofones) para aquisição de dados em regiões oceânicas. Uma vez captadas pelos sensores, as informações são gravadas em sismógrafos. O sismógrafo armazena as amplitudes das ondas em intervalos de tempo regulares (tipicamente e a 4 milisegundos) tanto o instante de tempo da chegada da informação quanto a intensidade da onda medida nesse momento. file:///C:/Users/ibval/Iara_Principal/IFAL%20%20MACEIO/ DISCIPLINAS/Tecnologia%20Qu%C3%ADmica/AULAS%202 021/M%C3%A9todos%20S%C3%ADsmicos.PDF PROSPECÇÃO DO PETRÓLEO Para encontrar petróleo utilizam-se métodos e técnicas específicos que permitem localizar uma área favorável à sua formação. Estas são as chamadas técnicas de prospecção. Antes da perfuração de um poço, que é a etapa que exige a maior parte de investimentos no processo prospectivo, geólogos e geofísicos estudam detalhadamente os dados de diversas camadas do subsolo, Visando os parâmetros que indicam a condição de acumulação de petróleo e os locais mais prováveis de sua ocorrência, ou seja, não se trabalha com certeza absoluta, mas com parâmetros bastante confiáveis quanto à existência, que posteriormente terá a relação custo/benefício avaliada para exploração. Ver vídeo – Petróleo! como é extraído Hoje, para fazê-lo chegar à superfície é necessário perfurar um poço que atinja o reservatório e o faça se elevar até a superfície. A tecnologia envolvendo a perfuração de poços se desenvolveu bastante nos últimos anos, permitindo o alcance de profundidades antes nunca imaginadas, acima de 6.000 m de profundidade.  Trajetória – verticais, Finalidade – um poço pode direcionais, horizontais e ser estratigráfico, para obter multilaterais informações sobre a bacia Injeção - para injetar água Classificação dos Pioneiro - para verificar uma ou gás no reservatório. poços estrutura mapeada Extensão ou delimitação - Produção - para produzir determina os limites de um os hidrocarbonetos. campo. A perfuração de poços tanto pode ser em terra (on-shore) quanto no mar (off-shore) (custo mais elevado).  A PERFURAÇÃO consiste no conjunto de várias operações e atividades necessárias para atravessar as formações geológicas que formam a porção superficial da crosta terrestre, com objetivos predeterminados, até atingir-se o objetivo principal, que é a prospecção de hidrocarbonetos. Nas atividades de perfuração de poços de petróleo utilizam-se sondas de perfuração, que consistem em um conjunto de equipamentos bastante complexos, existindo grande variedade de tipos. Tais sondas podem ser terrestres ou marítimas, conforme o local de operação. Uma característica que chama a atenção nas sondas de perfuração é a presença de uma torre (torre de perfuração ou derrick), cuja finalidade é permitir que os tubos de perfuração sejam manuseados em seções de três tubos, o que confere maior agilidade à operação. EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO Todos os equipamentos de uma sonda rotativa responsáveis por determinada função na perfuração de um poço são agrupadas nos chamados “sistemas” de uma sonda. Os principais sistemas são: Sustentação de cargas. (torre ou mastro). Geração e transmissão de energia. (motores). Movimentação de carga. Guincho, bloco de coroamento, catarina, cabo de perfuração, gancho e elevador). Rotação. (Mesa rotativa, Kelly e cabeça de circulação ou swivel). Circulação. (bombas e tratamento dos fluidos). Segurança do poço. (Blowout Preventer (BOP), permite fechar o poço). Monitoração. (manômetros, indicadores de peso sobre a broca, indicador de torque, tacômetro (instrumento de medição do número de rotações)). Sistema de superfície (coluna de perfuração composta por vários tubos e broca).  Vídeo – sonda de perfuração Esquema de coluna de perfuração Vídeo geofísica 8 min Brocas Relativamente às brocas empregadas, existem diversos tipos, variando em termos de aplicação, diâmetro e material, como as de aço-liga e as de diamantes naturais ou artificiais. Normalmente são classificadas em brocas sem partes móveis (não possuem rolamentos e partes móveis) e brocas com partes móveis, que possuem de um a quatro cones formando a estrutura cortante e os rolamentos, desta forma apresentando maior eficiência com relação às primeiras. Ao se perceber o término da vida útil da broca, necessária se faz sua substituição, operação conhecida como manobra da coluna. Tal operação consiste em retirar toda a coluna do poço, a fim de que uma broca nova seja instalada.  Vídeo perfuração do solo Tanto na descida quanto na retirada da coluna, as seções de tubos, formadas por três unidades, são devidamente posicionadas na torre, na posição vertical, de modo a permitir maior agilidade e racionalidade no manuseio das ferramentas.  OPERAÇÕES ESPECIAIS DE PERFURAÇÃO Perfilagem: Revestimento de Cimentação de Testemunhagem Poço: Revestimento: de Poço: A operação A principal Uma vez instalada a A testemu- consiste no necessidade coluna de nhagem levantamento de de se revestir revestimento do consiste na características e um poço total poço, o espaço obtenção de propriedades das ou anular entre a uma amostra rochas perfuradas, parcialmente coluna e da formação que são é devida à registradas, proteção de rochosa de a parede do poço é subsuperfície graficamente, em suas paredes. cimentado função da Revestidos (preenchido com profundidade, com tubos de uma mistura mediante o aço especial, cimento/água), deslocamento de colocados uns visando uma melhor um sensor dentro por dentro fixação da coluna do poço. dos outros.  Ao terminar a perfuração de um poço, é necessário deixá-lo COMPLETAÇÃO em condições de operar, de forma segura e econômica, durante toda a sua vida produtiva. Ao conjunto de operações destinadas a equipar o poço para produzir óleo ou gás (ou ainda injetar fluidos) nos reservatórios) denomina-se completação. EQUIPAMENTO DE CABEÇA DE POÇO Em sua parte superior, o poço recebe um equipamento chamado CABEÇA DE POÇO, com configurações diferentes, conforme se esteja perfurando ou Durante a produção, instala-se produzindo através do poço. sobre a cabeça de poço um conjunto de válvulas chamado de Tem como função primordial a vedação árvore de natal, com dispositivos das colunas de revestimento, bem de segurança e controle de como servir de ancoragem para as produção, além de vários outros mesmas. itens possíveis. No caso de completação de poços em terra, a árvore de natal fica na superfície. Árvore de natal convencional (ANC) No caso de completação de poço no mar, tais equipamentos são bem mais complexos, podendo estar alocados na superfície (na plataforma) ou na água (submarina). As submarinas podem ser do tipo árvore de natal seca, em cápsula, (protegida da água e da pressão externa) ou molhada (exposta à água). A Figura ao lado mostram uma árvore de natal molhada (ANM). aqui Árvore de natal molhada O processo convencional de canhoneio é baseado fundamentalmente no emprego descargas explosivas montadas em série em um suporte metálico e introduzidas em uma peça tubular (também conhecida como canhão), responsável pelo isolamento entre o explosivo e o poço. O canhão é então descido no poço, tensionado por um cabo elétrico, que por sua vez conduz um pulso acionador das cargas. Por dentro do revestimento de produção, desce a coluna de produção, um tubo de pequeno diâmetro, da ordem de 3 polegadas, por onde se produz o petróleo. A produção pode ser natural ou artificial, isto é, bombeio ou injeção de gás no poço.  Quando esta pressão é naturalmente suficiente, os fluidos contidos no reservatório chegam facilmente à superfície, ao que chamamos elevação natural. ELEVAÇÃO Pressão do reservatório não é suficiente para o petróleo surgir, sendo necessária a utilização de métodos de elevação artificial para que possa produzir. Os métodos de elevação artificial mais comuns na indústria do petróleo são: Gas-lift contínuo e intermitente (GLC e GLI). Bombeio centrífugo submerso (BCS) (bomba centrífuga de múltiplos estágios no interior do poço). Bombeio mecânico com hastes (BM) (Em movimento alternativo (cavalo de pau), que através das hastes de uma coluna transmite este movimento para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos até a superfície). Bombeio por cavidades progressivas (BCP) (transferência de energia ao fluido é feita através de uma bomba de cavidades progressivas).  Elevação natural Elevação artificial Existem dois tipos de gas-lift, o contínuo e o intermitente. O contínuo é semelhante à elevação natural, baseia-se na injeção continua de gás a alta pressão na coluna de produção com o objetivo de gaseificar o fluido desde o ponto de injeção até a superfície. O gas-lift intermitente baseia-se no deslocamento de golfadas de fluidos para a superfície através da injeção de gás a alta pressão na base das golfadas. Vídeo – Elevação artificial gas lift BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO Neste método utiliza-se uma bomba centrífuga de múltiplos estágios no interior do poço. A energia necessária para o funcionamento da bomba é transmitida para o fundo do poço através de um cabo elétrico. O funcionamento da bomba transmite energia ao fluido sob a forma de pressão, elevando-o para a superfície. Vídeo – Elevação artificial BCS Bombeio mecânico com hastes Este método é o mais conhecido e utilizado em todo o mundo, popularmente conhecido como bombeio com "cavalo de pau", ilustrada na Figura abaixo. O princípio de funcionamento é a transformação do movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão, em movimento alternativo, que através das hastes de uma coluna transmite este movimento para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos até a superfície. Em poços rasos obtém-se vazões médias de trabalho, mas, à medida que a profundidade aumenta, a vazão diminui, devendo ser analisados critérios de viabilidade na produção. Os principais componentes do bombeio mecânico com hastes são: Bomba de subsuperfície – do tipo alternativo. Coluna de hastes. Unidade de bombeio. Motor.  Vídeo – Elevação artificial bombeio mecânico Sistema de bombeio mecânico Ver Também Vídeo – Elevação artificial bombeio por Cavidade progressiva TIPOS DE PLATAFORMAS  TIPOS DE PLATAFORMAS Plataformas fixas Plataformas auto-eleváveis (PAs) Plataformas submersíveis São estruturas apoiadas São constituídas de uma no fundo do mar por balsa equipada com Estrutura montada meio de estacas estruturas de apoio, ou sobre um flutuador, cravadas no solo com o pernas, que acionadas utilizadas objetivo de mecânica ou basicamente em permanecerem no local hidraulicamente águas calmas, rios e de operação por longo movimentam-se para baías com pequena tempo. Lâminas d’água baixo até atingirem o lâmina d'água. até 300 m. Custo fundo do mar. elevado, exploração A base da plataforma fica comercial comprovada. acima do nível da água  PLATAFORMAS FLUTUANTES Unidade flutuante de armazenamento e transferência Plataformas Navio-sonda Plataformas do tipo FPSOs semi-submersíveis (Floating, Production, Storage and Projetado para a perfuração de Offloading), Apoiada por colunas em poços submarinos. Sua torre flutuadores submersos. O sistema de ancoragem tem de perfuração localiza-se no São navios com capacidade para de 8 a 12 âncoras e cabos centro do navio, onde uma processar e armazenar o e/ou correntes, atuando abertura no casco permite a petróleo, e prover a como molas que produzem passagem da coluna de transferência do petróleo e/ou esforços capazes de restaurar a posição do flutuante. perfuração. O sistema de gás natural. Sensores acústicos posicionamento do navio- determinam a deriva, e sonda, composto por sensores Separado da água e do gás, o propulsores no casco acústicos, propulsores e petróleo é armazenado nos acionados por computador tanques do próprio navio, sendo restauram a posição computadores, anula os efeitos do vento, ondas e correntes. transferido para um navio aliviador de tempos em tempos  VER VÍDEO - Como é o processo de produção em uma plataforma de petróleo. Plataformas de Pernas Atirantadas (Tension-Leg Plataform - TLP) Sua estrutura é bastante semelhante à da plataforma semi-submersível, como ilustra a Figura abaixo. Porém, sua ancoragem ao fundo mar é diferente: as TLPs são ancoradas por estruturas tubulares, com os tendões fixos ao fundo do mar por estacas e mantidos esticados pelo excesso de flutuação da plataforma, VER VÍDEO - Gigante da Engenharia - Ver VÍDEO - O Naufrágio da Plataforma de Petróleo (COMPLETO) 47 min. Plataforma P-36 (Parte 1 e 2) PROCESSAMENTO PRIMÁRIO aqui Faz-se necessário um processamento primário in loco, isto é, na própria unidade de produção, seja ela terrestre ou marítima. Baseando-se na decantação, utilização de vasos separadores e outros processos físico-químicos, para separação água/óleo/gás, ou mais complexas, que incluem tratamento do óleo. A compressão do gás e o tratamento da água para descarte ou reinjeção no poço para facilitar a surgência do petróleo. Importância Retirada de parte das impurezas em suspensão. Tratar a água de modo a devolvê-la livre de impurezas (resíduo de óleo, gás carbônico etc.) ao meio ambiente ou utilizá-la para reinjeção. Facilitar o transporte para os terminais e refinarias Diminuir problemas de corrosão e incrustação (devido a presença de sais)  Os fluidos passam inicialmente por separadores que podem ser bifásicos ou trifásicos, atuando em série ou em paralelo. Esquema de um separador (a) bifásico e (b) trifásico. No separador bifásico ocorre a separação gás/líquido, enquanto que no separador trifásico ocorre, também, a separação água/óleo. A decantação é simples, ocorrendo a separação de fases de acordo com a diferença de densidades. A desidratação consiste na adição de uma substância química desemulsificante que agrega as moléculas de água, desta forma permitindo retirar o máximo da água emulsionada no óleo durante a produção.  REFINO Refinar petróleo é, portanto, separar as frações desejadas, processá-las e lhes dar acabamento, de modo a se obterem produtos vendáveis. Combustíveis (gasolina, diesel, óleo combustível, GLP, QAV (para aviação), querosene, coque de petróleo, óleos residuais) - cerca de 90% dos produtos de refino no mundo. Os produtos finais dividem-se Produtos acabados não combustíveis em 3 categorias: (solventes, lubrificantes, graxas, asfalto e coque). Intermediários da indústria química (nafta, etano, propano, butano, etileno, propileno, butilenos, butadieno, BTX). Produção de petróleo por estado Fonte: ANP/SDP/SIGEP, dez 2023 O barril é representado por bbl, com os seus múltiplos Mbbl (mil barris) e MMbbl (um milhão de barris). Boe - Barris de óleo equivalente por dia. Distribuição da produção de petróleo por bacia Fonte: ANP/SDP/SIGEP, 2023 Distribuição da produção de petróleo por estado Fonte: ANP/SDP/SIGEP, 2023 https://www.ibp.org.br/observatorio-do-setor/snapshots/maiores- produtores-mundiais-de-petroleo/ As etapas do processamento de refino de óleo cru são basicamente três: - separação, conversão e tratamento. AQUI 713  As etapas do processo de refino podem ser classificadas em: 1- Processos de separação 2- Processos de conversão 3- Processos de tratamento a. Destilação atmosférica a. Craqueamento térmico a. Hidrotratamento b. Destilação a vácuo b. Craqueamento catalítico b. Tratamento cáustico c. Estabilização de naftas c. Visco-redução c. Tratamento DEA/MEA d. Coqueamento retardado d. Tratamento MEROX d. Extração de aromáticos e. Hidrocraqueamento e. Tratamento BENDER e. Desasfaltação a propano f. Reforma catalítica f. Dessalgação eletrostática f. Desaromatização a furfural g. Isomerização catalítica g. Desparafinação a solvente h. Alquilação catalítica h. Desoleificação a solvente i. Polimerização catalítica i. Adsorção de N-parafinas 4– Processos Auxiliares Fluxograma abaixo mostra vários processos existentes em uma refinaria, desde o recebimento do petróleo cru até a obtenção de seus derivados. Frações ou cortes iniciais Antes da separação em frações na refinaria, o petróleo cru precisa ser tratado para a remoção de sais corrosivos. Dessalgação O processo de dessalinização também depositar-se nas paredes dos remove alguns metais e os sólidos em trocadores de calor, causando suspensão que podem: entupimentos e reduzindo a sua eficiência, além de catalisarem a causar danos às unidades de formação de coque nas tubulações; destilação ou reduzirem a sua eficiência; danificar os catalisadores que serão usados nas posteriores etapas de provocar corrosão nos processamento. equipamentos; A dessalinização compreende a mistura do petróleo cru aquecido (no máximo 170 ºC para diminuir a viscosidade) com cerca de 3% a 10% de seu volume em água, e esta, então, dissolve os sais indesejáveis. A água então é separada do Que ajudam na quebra da estabilidade petróleo em um vaso de separação da emulsão e/ou, mais habitualmente, (decantador) através da adição de pela aplicação de um alto potencial desemulsificadores. elétrico (de 10 kV a 35 kV) através do vaso para coalescer as gotículas de água salgada, que são polares. Observe que a polarização faz com as gotículas se atraiam formando gotas maiores por coalescência. Elas são também atraídas pelos eletrodos. Desta forma é possível reduzir o tempo de residência de 1 ou 2 horas por até cerca de 20 minutos. DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA Destilação atmosférica A destilação atmosférica é o primeiro processo de refino em qualquer refinaria. Consiste na separação do petróleo em frações mais leves, de acordo com os diferentes pontos de ebulição de cada fração, como mostrado de forma esquemática na Figura abaixo. Petróleo é aquecido em um alto forno. Por onde passa dentro de serpentinas, para posterior admissão na torre, com temperatura em torno de 400°C (> decom- posição das frações pesadas ). VER VÌDEO - Refinaria Na torre de destilação, mantido o sistema de aquecimento, o petróleo bruto começa a desprender vapores, que se elevam para o alto da mesma. A torre de destilação também é conhecida, no jargão da área, como torre de pratos, porque em seu interior existe uma série de pratos com borbulhadores dispostos horizontalmente em toda a altura, como ilustrado na Figura abaixo. a) Borbulhador desmontado; b) fluxo de vapor através de um borbulhador Logicamente, os pratos mais próximos à base da torre são mais quentes, enquanto os do alto são mais frios. À medida que os vapores se elevam, condensam-se nos pratos correspondentes à temperatura de condensação. Deste modo, obtêm-se as frações de derivados, ficando depositados: - nas partes mais altas, frações de gás, nafta e gasolina; - nas intermediárias, querosene e óleo diesel; e - no fundo da torre, as frações de ponto de ebulição mais elevado, como óleo combustível ou cru reduzido. O ponto de entrada é conhecido como zona de vaporização ou “zona de flash”, e é o local onde ocorre a separação do petróleo em duas correntes: frações vaporizadas e líquida, que desce em direção ao fundo. Esquema do funcionamento dos pratos numa coluna de destilação o vapor ascendente, ao entrar em contato com cada bandeja, tem uma parte de seus componentes condensada. À medida que os vapores seguem em direção ao topo, trocam calor e massa com o líquido existente em cada prato.  Pelo topo saem vapores de nafta leve e GLP, que são condensados fora da torre, para, posteriormente, serem separados. Uma torre de destilação de petróleo que trabalhe em condições próximas da atmosférica tem como produtos laterais o óleo diesel, o querosene, e a nafta pesada. O resíduo da destilação atmosférica que deixa o fundo da coluna é conhecido como resíduo atmosférico (RAT). Além destes equipamentos a planta inclui uma complexa rede de tubulações, instrumentação e controle. São necessários também as utilidades industriais, tais como: - água de resfriamento, - vapor d’água, - ar comprimido e - energia elétrica, bem como o sistema de proteção contra incêndio. Destilação a vácuo O resíduo da destilação atmosférica serve de carga para a unidade de destilação a vácuo, mostrada esquematicamente na Figura abaixo. Na destilação a vácuo a torre é submetida a uma pressão negativa, e o objetivo deste processo é produzir, a partir do resíduo, frações de diesel e gasóleo. O gasóleo é uma fração do petróleo destinado à produção de lubrificantes, podendo ser direcionado para processos mais complexos, como o craqueamento catalítico, onde é transformado em óleo diesel, gasolina e GLP. Já o produto residual da destilação a vácuo pode ser utilizado como asfalto ou utilizado para a produção de óleo combustível.  A carga aquecida, após deixar os fornos, entra na “zona de flash” da torre de vácuo. A pressão nessa região da torre é em torno de 100 mmHg (2 psi), o que provoca a vaporização de boa parte da carga. Os hidrocarbonetos vaporizados na “zona de flash”, como na destilação convencional, atravessam bandejas e/ou recheios de fracionamento e são coletados em duas retiradas laterais: - gasóleo leve (GOL) e - gasóleo pesado (GOP). O gasóleo leve é um produto (em conjunto com o gasóleo leve) como ligeiramente mais pesado que o óleo carga para unidades de craqueamento diesel e pode, em certas ocasiões, catalítico ou pirólise. ser a ele misturado, desde que seu ponto final de ebulição não seja Não existe retirada de produto de topo, muito elevado. O gasóleo pesado é saindo somente vapor d’água, um produto bastante importante hidrocarbonetos leves e uma pequena devido à sua utilização quantidade de ar. TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM As operações de transferência e estocagem iniciam-se após a prospecção, quando se necessita transportar o petróleo, seja por oleodutos ou por navios. Também acontecem entre navios e terminais, terminais e refinarias, terminais e terminais, ou seja, sempre que se deseje movimentar volumes de petróleo ou derivados. Transporte por oleodutos Os condutos são constituídos de tubos de aço devidamente soldados e dispostos em montagens na superfície do solo, em trajetos subterrâneos ou, ainda, instalados sob a água no fundo do mar. Cargas líquidas derivadas de petróleo Consiste no meio mais econômico e seguro de movimentação de cargas líquidas derivadas de petróleo, através de um sistema que interliga as fontes produtoras, refinarias, terminais de armazenagem, bases distribuidoras e centros consumidores. Transporte hidroviário Compreende os transportes que utilizam o meio aquático, quer seja marítimo ou fluvial. É comum para o transporte de petróleo e derivados a utilização de navios de grande capacidade, de 35 mil, 45 mil, 60 mil e 90 mil t. Transporte de petróleo e derivados Transporte rodoviário O transporte de derivados de petróleo por este modo é feito em caminhões-tanque. Alguns apresentam apenas um único tanque, outros já apresentam tanques segmentados, possibilitando o transporte de mais Transporte de derivados de petróleo de um tipo de produto. As capacidades dos tanques também variam, e são estabelecidas por ocasião da aferição pelo INMETRO. ARMAZENAMENTO DE PETRÓLEO E DERIVADOS Tanques atmosféricos São equipamentos destinados ao armazenamento de combustíveis líquidos e gasosos, sendo construídos em dimensões e formas variadas, dependendo do tipo de produto e da quantidade a ser estocada. Material mais empregado na fabricação dos tanques é o aço carbono. Tendo em vista a corrosão atmosférica, Tanque atmosférico costuma-se revesti-los com películas protetoras, como zarcão, tintas especiais, galvanização com zinco, etc., e internamente com tinta de silicato inorgânico de zinco ou outros materiais específicos. Armazenamento sob pressão Alguns hidrocarbonetos não são líquidos à pressão atmosférica e necessitam ser armazenados a pressões superiores, para continuarem líquidos. A Figura ao lado apresenta um vaso de pressão esférico. Deve-se notar que estes tanques de armazenamento sob pressão não devem ficar completamente cheios com o produto, pois com a expansão causada pelo aumento da temperatura, Vaso de pressão esférico A pressão deve ser controlada com bastante atenção, não devendo nunca alcançar a abertura das válvulas de segurança, devendo ser mantida sempre abaixo desse limite. Quando a pressão do tanque começar a subir muito, o mesmo deverá ser despressurizado (para outro tanque de pressão mais baixa, ou mesmo, em último caso, para a atmosfera) ou resfriado. Bacias de contenção Os tanques de armazenamento devem estar contidos dentro de uma bacia de contenção (não permitir a contaminação do solo e de possíveis lençóis freáticos existentes na região.) que possa conter eventuais derrames em caso de sinistros. A NBR 7505, que regulamenta a armazenagem de produtos, prevê a sua necessidade, bem como estabelece os critérios para sua construção, principalmente no que tange à sua capacidade. É mais comum a classificação quanto aos tipos de tanque levando-se em consideração o TETO. De acordo com o produto será utilizado o tipo de tanque mais adequado, sendo que os de aplicação mais comum verticais de teto fixo (cônicos, curvos, esferoidal, etc., com ou sem selo flutuante), e os de teto flutuante. Como diesel, óleo combustível e Produtos lubrificantes, são armazenados em não voláteis tanques de TETO FIXO, sem necessidade do selo flutuante;  Como gasolina e nafta, reduzem as perdas por evaporação com a Produtos utilização do selo flutuante, que mais voláteis consiste num selo muito fino, de material especial (espuma de uretano, neoprene) Que não produza faísca por ocasião de atrito, de tal forma que, flutuando sobre o produto, praticamente elimina o contato da superfície líquida com o oxigênio, o que contribui para a segurança do Teto flutuante armazenamento.  Há também os tanques de teto Sua utilização é mais móvel, muito semelhantes aos de frequente para o teto flutuante, residindo a diferença armazenamento de numa câmara de vapor, cuja pressão gás de natural, faz com que o teto se desloque no propano e amônia. sentido vertical, orientado por guias. Tanques com teto móvel, cujo funcionamento estrutural é telescópico; à medida que o produto vai entrando no tanque, o teto vai Para armazenar gás subindo, e um sistema de encaixe faz as processado. paredes da estrutura acompanharem o movimento. A Figura abaixo ilustra uma base de armazenamento.  Base de armazenamento Referência João Alves Sampaio, CARVÃO - CARBONÍFERA METROPOLITANA, Centro de Tecnologia Mineral. Afonso Avelino Dantas Neto, REFINO DE PETRÓLEO E PETROQUÍMICA. Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Química