21/12/2014 09:54:33 Produtos ADVFN
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O processo de refino de petróleo

De Wiki Financeiro ADVFN
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Um barril de petróleo bruto é composto por diversos tipos de hidrocarbonetos. O refino de petróleo separa tudo isso em várias substâncias úteis. Para isso, os químicos seguem algumas etapas.

A maneira mais antiga e comum de separar os vários componentes (chamados de frações) é usar as diferenças entre as temperaturas de ebulição. Isso é chamado de destilação fracionada. Basicamente, esquenta-se o petróleo bruto deixando-o evaporar e depois condensa-se este vapor.

Técnicas mais novas usam o processamento químico, térmico ou catalítico em algumas das frações para criar outras, em um processo chamado de conversão. O processamento químico, por exemplo, pode quebrar cadeias longas em outras menores. Isso permite que uma refinaria transforme óleo diesel em gasolina, de acordo com a demanda por gasolina.

As refinarias devem tratar as frações para remover as impurezas.

As refinarias combinam as várias frações (processadas e não processadas) em misturas para fabricar os produtos desejados. Por exemplo, as diferentes misturas de cadeias podem criar gasolinas com diferentes índices de octanagem.

Os produtos são armazenados no local até que sejam entregues aos diferentes compradores, como postos de gasolina, aeroportos e fábricas de produtos químicos. Além de fazer produtos baseados no petróleo, as refinarias também devem tratar os dejetos envolvidos nos processos para minimizar a poluição do ar e da água.


Conteúdo

Destilação fracionada

Os vários componentes do petróleo bruto têm tamanhos, pesos e temperaturas de ebulição diferentes. Por isso, o primeiro passo é separar esses componentes. E devido à diferença de suas temperaturas de ebulição, eles podem ser facilmente separados por um processo chamado de destilação fracionada. Veja abaixo as etapas:

  • Aquecer a mistura de duas ou mais substâncias (líquidos) de diferentes pontos de ebulição a alta temperatura. O aquecimento costuma ser feito com vapor de alta pressão para temperaturas de cerca de 600°C.
  • A mistura entra em ebulição formando vapor (gases). A maior parte das substâncias passam para a fase de vapor.
  • O vapor entra no fundo de uma coluna longa (coluna de destilação fracionada) cheia de bandejas ou placas.
    • ela possuem muitos orifícios ou proteções para bolhas a fim de permitir a passagem do vapor
    • as placas aumentam o tempo de contato entre o vapor e os líquidos na coluna
    • elas ajudam a coletar os líquidos que se formam nos diferentes pontos da coluna
    • há uma diferença de temperatura pela coluna (mais quente embaixo, mais frio em cima)
  • O vapor sobe pela coluna.
  • Conforme o vapor sobe pelas placas da coluna, ele esfria.
  • Quando uma substância na forma de vapor atinge uma altura em que a temperatura da coluna é igual ao ponto de ebulição da substância, ela condensa e forma um líquido. A substância com o menor ponto de ebulição irá se condensar no ponto mais alto da coluna. Já as substâncias com pontos de ebulição maiores condensarão em partes inferiores da coluna.
  • As placas recolhem as diferentes frações líquidas.
  • As frações líquidas recolhidas podem:
    • passar por condensadores, onde serão resfriadas ainda mais, e depois ir para tanques de armazenamento;
    • ir para outras áreas para passar por outros processos químicos, térmicos ou catalíticos.

A destilação fracionada é útil para separar uma mistura de substâncias com diferenças pequenas em seus pontos de ebulição sendo uma etapa muito importante no processo de refino.


O processo de refino de petróleo começa em uma coluna de destilação fracionada. ­Poucos compostos já saem da coluna de destilação prontos para serem comercializados. Muitos deles devem ser processados quimicamente para criar outras frações. Por exemplo, apenas 40% do petróleo bruto destilado é gasolina. No entanto, a gasolina é um dos principais produtos fabricados pelas empresas de petróleo. Em vez de destilar continuamente grandes quantidades de petróleo bruto, essas empresas utilizam processos químicos para produzir gasolina a partir de outras frações que saem da coluna de destilação. É este processo que garante uma porção maior de gasolina em cada barril de petróleo bruto.


Processamento químico

Pode-se transformar uma fração em outra usando um destes três métodos:

  • dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores (craqueamento);
  • combinando pedaços menores para criar outros maiores (reforma);
  • rearranjando vários pedaços para fazer os hidrocarbonetos desejados (alquilação).

Craqueamento

O craqueamento divide grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores.

Há vários tipos de craqueamento:

  • Térmico: grandes cadeias de hidrocarbonetos são aquecidas a altas temperaturas (e algumas vezes a altas pressões também) até que elas se quebrem (craqueiem).
    • vapor: vapor de alta temperatura (816°C) é usado para craquear etano, butano e nafta em etileno e benzeno, que são usados para fabricar produtos químicos;
    • viscorredução: os resíduos da torre de destilação são aquecidos (482°C), resfriados com gasóleo e rapidamente colocados em uma torre de destilação. Este processo reduz a viscosidade de óleos pesados e produz o alcatrão;
    • coqueamento: os resíduos da torre de destilação são aquecidos a temperaturas acima de 482°C até que se quebrem em óleo pesado, gasolina e nafta. Ao final do processo, sobra um resíduo pesado, quase puro, de carbono (coque). O coque é limpo e vendido.
  • Catalítico: usa um catalisasor para aumentar a velocidade da reação de craqueamento. Os catalisadores incluem a zeólita, hidrossilicato de alumínio, bauxita e alumino-silicatos.
    • craqueamento catalítico fluido ("fluid cracking catalysis", FCC): um catalisador fluido aquecido (538°C) craqueia gasóleo pesado em óleo diesel e gasolina;
    • hidrocraqueamento: semelhante ao craqueamento catalítico fluído, mas usa um catalisador diferente, temperaturas menores, pressão maior e gás hidrogênio. Ele craqueia o óleo pesado em gasolina e querosene (combustível de aviação).

Após vários hidrocarbonetos terem sido craqueados em outros menores, os produtos passam por mais uma coluna de destilação fracionada para separá-los.

Reforma

Algumas vezes, é preciso combinar hidrocarbonetos menores para fazer outros maiores. Este processo é chamado de reforma. O principal processo á a reforma catalítica, que utiliza um catalisador (platina, mistura platina-rênio) para transformar nafta de baixo peso molecular em compostos aromáticos, usados na fabricação de produtos químicos e para misturar na gasolina. Um subproduto importante dessa reação é o gás hidrogênio, usado para o hidrocraqueamento ou vendido.

Alquilação

Às vezes, as estruturas de moléculas em uma fração são rearranjadas para produzir outra. Isso normalmente é feito por meio de um processo chamado alquilação. Na alquilação, compostos de baixo peso molecular, como o propileno e o buteno, são misturados na presença de um catalisador como o ácido fluorídrico ou ácido sulfúrico (um subproduto da remoção de impureza de muitos produtos do petróleo). Os produtos da alquilação são hidrocarbonetos ricos em octanas, usados em tipos de gasolina para reduzir o poder de detonação.

Agora que vimos como as diferentes frações são alteradas, vamos discutir como elas são tratadas e misturadas para fabricar os produtos que são comercializados.


Tratando e misturando as frações obtidas no refino de petróleo

Frações destiladas e processadas quimicamente são tratadas para que as impurezas como compostos orgânicos contendo enxofre, nitrogênio, oxigênio, água, metais dissolvidos e sais inorgânicos sejam removidas. O tratamento costuma ser feito ao passar as frações pelas seguintes etapas:

  • uma coluna de ácido sulfúrico remove hidrocarbonetos insaturados (os que possuem ligações duplas carbono-carbono), compostos de nitrogênio, compostos de oxigênio e sólidos residuais (alcatrão, asfalto)
  • uma coluna de absorção preenchida com agentes secantes para remover a água
  • tratamento para remover o enxofre e compostos de enxofre

Após o tratamento das frações, elas são resfriadas e misturadas para formar vários produtos, tais como:

  • gasolina de vários tipos, com ou sem aditivos
  • óleos lubrificantes de diferentes pesos moleculares e tipos (por exemplo, 10W-40, 5W-30)
  • querosene de vários tipos
  • combustível de aviação
  • óleo diesel
  • óleo combustível
  • diferentes tipos de produtos químicos para a produção de plásticos e outros polímeros


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