Indústria Petroquímica

Apresentação em tema: "Indústria Petroquímica"— Transcrição da apresentação:

1 Indústria Petroquímica

2 Indústria Petroquímica
Ramo da Indústria Química que utiliza derivados do petróleo como matéria-prima Definição “Operacional” Cadeia Produtiva para a produção e utilização de Eteno e Propeno principalmente para produção de polímeros

3 A Estrutura da Indústria Petroquímica
Empresas de Primeira Geração Empresas de Segunda Geração Empresas de Terceira Geração Produtos Petroquímicos Básicos Polímeros Produtos Finais Embalagens Peças e Componentes Tubos, Esquadrias Fios e Tecidos, etc PVC PEBD, PEAD PP PET Eteno Propeno Benzeno

4 A Estrutura da Indústria Petroquímica
DIFERENTES CADEIAS PRODUTIVAS Têxtil Embalagens Auto Eletro-eletrônica C. Civil INDÚSTRIA QUÍMICA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO INDÚSTRIA PETROQUÍMICA PRIMEIRA GERAÇÃO Produtos Básicos SEGUNDA GERAÇÃO Resinas Elastômeros TERCEIRA GERAÇÃO Transformadores

5 Características da Indústria
Escalas econômicas de produção são grandes 500 kton/ano Grandes investimentos em plantas produtivas de alta capacidade Intensiva em Capital Intensiva em Tecnologia

6 Características da Indústria
Agressiva ao Meio Ambiente Produtos têm impacto ambiental Pressão e desconfiança da sociedade Ameaça a longo prazo de produtos substitutos

7 Configuração Física Pólos Petroquímicos:
Refinaria (fornecedores de MP) Central Petroquímica (produtora de petroquímicos básicos) Empresas de segunda geração (produtores de resinas, elastômeros e outros derivados)

8 Foco dos Esforços de Inovação
EMPRESAS DE 1a GERAÇÃO Produtoras de Commodities Foco em Eficiência de Processo Aumento de Produtividade Redução de consumo (energia) Melhoria no grau de pureza dos produtos

9 Mudanças Incrementais
Tipos de Inovação EMPRESAS DE 1a GERAÇÃO Mudanças Incrementais Tecnologia de Processo Pré-Definida Tecnologia Estável Melhoria de Equipamentos Melhoria de Catalisadores Controle de Processo Seguidoras Rápidas Redução de Efluentes

10 Foco dos Esforços de Inovação
EMPRESAS DE 2a GERAÇÃO Produtoras de Commodities e Pseudo Commodities Foco em “Novos Produtos” Produtos com Novas Características

11 Características dos Produtos
Uso Final Transformação Resistência Mecânica e/ou Química Resistência à Luz e Temperatura Brilho e Transparência Facilidade de Conformação Rendimento Atenção para dois mercados: Clientes Finais e Transformadores

12 O que influencia as Características dos Produtos
Fornecedores de Aditivos Fornecedores de Máquinas Processo de Polimerização Acabamento Transformação Empresas de 2a Geração Empresas de 2a Geração Empresas de 3a Geração

13 Mudanças Incrementais
Tipos de Inovação EMPRESAS DE 2a GERAÇÃO Mudanças Incrementais Tecnologia de processo pré-definida Tecnologia estável (Exceção: Novos catalisadores) Novos grades de resinas Desenvolvimento de Processo Desenvolvimento de Catalisadores Desenvolvimento de Aditivos Pró-ativas ou Reativas

14 Esforço de Inovação Coordenado
Empresas de 3a Geração Empresas de 2a Geração Fornecedores de Aditivos Fornecedores de Máquinas

15 Indústria Petroquímica
Inovação é importante As empresas: investem em tecnologia e inovação Fazem contratos e parcerias com universidades conhecem e utilizam as fontes de financiamento disponíveis Subsidiárias: Braço operacional para atender o mercado local e regional. Adaptação de produtos

16 PETRÓLEO O O petróleo (do latim petrus, pedra e oleum, óleo), petróleo é um líquido oleoso, cuja cor varia segundo a origem, oscilando do negro ao âmbar. É encontrado no subsolo, em profundidades variáveis (podem haver acumulações tanto a poucos metros da superfície terrestre, quanto a mais de 3 mil metros de profundidade). É uma mistura de compostos orgânicos, cujos principais constituintes são os hidrocarbonetos. Os outros constituíntes são compostos orgânicos contendo elementos químicos como nitrogênio, enxofre, oxigênio (chamados genericamente de compostos NSO) e metais, principalmente níquel e vanádio.

17 PETRÓLEO SURGIMENTO Há inúmeras teorias sobre o surgimento do petróleo, porém, a mais aceita é que ele surgiu através de restos orgânicos de animais e vegetais depositados no fundo de lagos e mares sofrendo transformações químicas ao longo de milhares de anos. Substância inflamável possui estado físico oleoso e com densidade menor do que a água. Sua composição química é a combinação de moléculas de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos).

18 PETRÓLEO PRIMEIRO POÇO DA HISTÓRIA
O primeiro poço de petróleo foi descoberto nos Estados Unidos – Pensilvânia – no ano de Ele foi encontrado em uma região de pequena profundidade (21m). Ao contrário das escavações de hoje, que ultrapassam os metros. O maior produtor e consumidor mundial são os Estados Unidos; por esta razão, necessitam importar cada vez mais. 

19 PETRÓLEO NO BRASIL No Brasil, a primeira sondagem foi realizada em São Paulo, entre , por Eugênio Ferreira de Camargo, quando ele fez a primeira perfuração na profundidade de 488 metros; contudo, o poço jorrou somente água sulfurosa. Foi somente no ano de 1939 que foi descoberto o óleo de Lobato na Bahia.  A Petrobras foi criada, em 1954, com o objetivo de monopolizar a exploração do petróleo no Brasil. A partir daí muitos poços foram perfurados. Atualmente, a Petrobras está entre as maiores empresas petrolíferas do mundo. O petróleo é uma das principais commodities minerais produzidas pelo Brasil.

20 PETRÓLEO O petróleo é um recurso natural não renovável, e também atualmente a principal fonte de energia. Dele extraem-se variados produtos, sendo os principais: benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão e polímeros plásticos. O petróleo bruto possui em sua composição uma cadeia de hidrocarbonetos, cujas frações leves formam os gases e as frações pesadas o óleo cru. A distribuição destes percentuais de hidrocarbonetos é que define os diversos tipos de petróleo existentes no mundo.

21 Constituição do Petróleo

22 PETRÓLEO A natureza complexa do Petróleo é resultado de mais de 1200 combinações diferentes de hidrocarbonetos. Ele  pode ocorrer nos estados: Sólido - Asfalto Líquido - Óleo crú 3. Gasoso - Gás natural

23 CONDIÇÕES PARA FORMAÇÃO DO PETRÓLEO:
Inicialmente deve haver a matéria orgânica adequada à geração do Petróleo Este material orgânico deve ser preservado da ação de bactérias aeróbias O material orgânico depositado não deve ser movimentado por longos períodos A matéria orgânica em decomposição por bactérias anaeróbias deve sofrer a ação de temperatura e pressão por períodos longos O início do processo de formação do Petróleo está relacionado com o início da decomposição dos primeiros vegetais que surgiram na Terra.

24 Denomina-se maturação a conversão de matéria orgânica em petróleo.
Este processo pode ser dividido em três etapas: Diagênese: Logo após a deposição tem início a decomposição bioquímica da matéria orgânica, gerando o metano biogênico. Com o aumento de pressão e temperatura a matéria orgânica é convertida em querogênio - matéria orgânica amorfa com C, H e O. Catagênese: com o aumento da pressão o querogêno se altera e a maioria do óleo cru é formado. Durante essa fase as moléculas maiores irão se dividir em moléculas menores e mais simples - craqueamento. Metagênese: no estágio final de formação do querogêneo e do óleo cru produz-se gás natural, principalmente na forma de metano e o carbono residual é deixado na rocha-fonte.

25 A principal fonte de óleo cru é o fitoplâncton, mas também estão presentes restos de plantas terrestres, bactérias e zooplâncton. Dos três tipos de querogênio já identificados, cada qual produz diferentes compostos durante a maturação, com respectivas variações em C/H ou O/C. A formação de petróleo e gás natural não depende apenas da composição da matéria orgânica original, mas também do aumento de temperatura, isto é, do gradiente geotérmico. O petróleo é formado a partir do querogênio. Quando as temperaturas estão em torno de 50 ºC as quantidades formadas são muito pequenas, aumentando, sem apresentar alteração estrutural, em torno de 100 ºC. Mas ao atingir 150 ºC ocorre o craqueamento, mesmo que o aquecimento dê por um curto período.

26 O primeiro gás a ser produzido contém compostos entre C4 -C10 chamando de gás úmido (wet gas), mas com o aumento de temperatura e consequentemente o craqueamento, é gerado C1 - C3 - gasoso, dito gás seco (dry gas). Em essência, o fator mais importante para a geração de petróleo é o gradiente geotérmico que pode variar de bacia para bacia sedimentar. As rochas-fonte que se localizam em zonas rasas não geram petróleo. Além do gradiente geotérmico, o tempo também é fator importante na formação de petróleo. Assume-se que diferentes volumes de petróleo seriam gerados de rochas-fonte similares se elas estiverem sujeitas a mesma temperatura, mas em intervalos de tempo diferentes.

27 Produtos do petróleo O petróleo é uma mistura de diversos componentes, em sua grande maioria hidrocarbonetos, que tem pouca aplicação em seu estado natural. Nas refinarias, a separação destes componentes permite a geração de diversos produtos (mais de 350 tipos) com características distintas, o que traz grande utilidade. A destilação é o modo mais comum de se efetuar a primeira fase desta separação. Outros processos podem vir em sequência, dependendo do que se quer separar. Além dos processos de separação, onde as moléculas do petróleo in natura não são modificadas, existem outros que as modificam, como o craqueamento (onde moléculas com grandes cadeias carbônicas são quebradas em cadeias menores) e a reforma (onde o arranjo atômico é modificado, dando nova forma a molécula). No final de todos estes processos, os produtos derivados de petróleo são obtidos e comercializados.

28 De forma resumida, podemos classificá-los em:
gases de refinaria - formado em maioria por metano e etano e em geral consumido nas próprias refinarias em função de sua dificuldade de armazenagem (é bastante similar ao gás natural); Gás liquefeito de petróleo (gás de cozinha)- formado em maioria por propano e butano; como pode ser facilmente armazenado por se liquefazer a baixas pressões (cerca de 15kgf/cm2), geralmente é envazado e vendido para uso domiciliar; PRODUTOS LEVES - gasolinas, querosene e nafta; PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS - óleo diesel e alguns óleos lubrificantes PRODUTOS PESADOS - óleos combustíveis e alguns lubrificantes, parafina, asfalto, coque e vaselina.

29 Derivados de Petróleo

30 Estrutura de um pólo petroquímico

31 Classificação e Produtos
O petróleo é um produto de grande importância mundial, principalmente em nossa atualidade. É difícil determinar alguma coisa que não dependa direta ou indiretamente do petróleo. Os solventes, óleos combustíveis, gasolina, óleo diesel, querosene, gasolina de aviação, lubrificantes, asfalto, plástico entre outros são os principais produtos obtidos a partir do petróleo. De acordo com a predominância dos hidrocarbonetos encontrados no óleo cru, o petróleo é classificado em:

32 Parafínicos Quando existe predominância de hidrocarbonetos parafínicos. Este tipo de petróleo produz subprodutos com as seguintes propriedades: Gasolina de baixo índice de octanagem. Querosene de alta qualidade. Óleo diesel com boas características de combustão. Óleos lubrificantes de alto índice de viscosidade, elevada estabilidade química e alto ponto de fluidez. Resíduos de refinação com elevada percentagem de parafina. Possuem cadeias retilíneas.

33 Naftênicos Quando existe predominância de hidrocarbonetos naftênicos. O petróleo do tipo naftênico produz subprodutos com as seguintes propriedades principais: Gasolina de alto índice de octonagem. Óleos lubrificantes de baixo resíduo de carbono. Resíduos asfálticos na refinação. Possuem cadeias em forma de anel.

34 Mistos Quando possuem misturas de hidrocarbonetos parafínicos e naftênicos, com propriedades intermediárias, de acordo com maior ou menor percentagem de hidrocarbonetos parafínicos e naftênicos. Aromáticos Quando existe predominância de hidrocarbonetos aromáticos. Este tipo de petróleo é raro, produzindo solventes de excelente qualidade e gasolina de alto índice de octanagem. Não se utiliza este tipo de petróleo para a fabricação de lubrificantes.

35 Após a seleção do tipo desejável de óleo cru, os mesmos são refinados através de processos que permitem a obtenção de óleos básicos de alta qualidade, livres de impurezas e componentes indesejáveis. Chegando às refinarias, o petróleo cru é analisado para conhecer-se suas características e definir-se os processos a que será submetido para obter-se determinados subprodutos. Evidentemente, as refinarias, conhecendo suas limitações, já adquirem petróleos dentro de determinadas especificações. A separação das frações é baseada no ponto de ebulição dos hidrocarbonetos.

36 REFINO O refino de petróleo é, basicamente, um conjunto de processos físicos e químicos que objetivam a transformação dessa matéria-prima em derivados. Ele começa pela destilação atmosférica, que consiste no fracionamento do óleo cru a ser processado em toda e qualquer refinaria. Tal operação é realizada em colunas de fracionamento, de dimensões variadas, que possuem vários estágios de separação, um para cada fração desejada. O petróleo, proveniente dos tanques de armazenamento, é pré-aquecido e introduzido numa torre de destilação atmosférica. Os derivados deste fracionamento são, principalmente, gás, GLP, nafta, gasolina, querosene, óleo diesel e resíduo atmosférico. Tais frações, retiradas ao longo da coluna em seus vários estágios de separação, deverão ser tratadas, para se transformarem em produtos finais, ou ser enviadas como matéria-prima para outros processos de refino, que as beneficiarão.

37 O resíduo atmosférico, fração mais pesada obtida no fundo da torre de destilação atmosférica, após novo aquecimento, é submetido a um segundo fracionamento, agora sob vácuo, no qual são gerados cortes de gasóleos e um resíduo de vácuo, conhecido como óleo combustível. As frações geradas na torre de destilação a vácuo são utilizadas como cargas de outros processos de refino que visam, principalmente, a obtenção de produtos de menor peso molecular e maior valor agregado.

38 ETAPAS DO PROCESSO Dest. Atom. Dessalinização Separação Óleo crú Dest. vácuo Craq. Térmico e catalítico. Conversão Visco-redução, coqueamento retardado. Tratamento Hidrotratamento, Merox, Dea.

39 ETAPAS DO PROCESSO São basicamente 3 etapas: SEPARAÇÃO Estes processos são de natureza física, não alteram a natureza das moléculas. Ocorrem por ação: Energia (na forma de modificações de temperatura/e ou pressão) Massa (na forma de relações de solubilidade a solventes) Destilação atmosférica Destilação a vácuo Desaromatização a furfural Desparafinação a Metil-isobutil-cetona (MIBC) Desoleificação a MIBC Extração de aromáticos Adsorção de n-parafinas

40 CONVERSÃO Estes processos são de natureza química, envolvendo reações de quebra, reagrupamento e reestruturação molecular. Ocorrem por ação: Ação conjugada de temperatura e pressão Catalisador (processos catalíticos) Transformar frações pesadas em produtos mais leves. - craqueamento térmico e catalítico - visco-redução - coqueamento retardado - hidrocraqueamento

41 TRATAMENTO Estes processos são de natureza química e objetivam a melhoria de qualidade de cortes semi-acabados, eliminando ou reduzindo impurezas. Hidrotratamento tratamento caústico tratamento Dea (dietanolamina) - tratamento Merox (transformar compostos de enxofre)

42 DESTILAÇÃO DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA É o primeiro processo de refino em qualquer refinaria. Consiste na separação do petróleo em frações mais leves de acordo com diferentes pontos de ebulição de cada fração. Óleo aquecido a cerca de C Coluna de destilação vertical Grande parte da carga se vaporiza (30 a 50 estágios) Frações leves são coletadas no topo Frações pesadas: destilação a vácuo Ocorrem pelo menos 4 retiradas laterais Produtos seguem para outras unidades de refino

43 DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA

44 DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA

45 DESTILAÇÃO A VÁCUO Na destilação a vácuo a torre é submetida a uma pressão negativa, e o objetivo é produzir, a partir do resíduo, frações de diesel e gasóleo. Gasóleo é uma fração do petróleo destinado à produção de lubrificantes. Produz gasóleo e diesel Gasóleo: produção de lufrificantes, processos mais complexos como craqueamento catalítico para gerar óleo diesel, gasolina e GLP Resíduo: asfalto ou produção de óleo combustível

46 Destilação a Vácuo

47 Craqueamento Térmico e Catalítico “Cracking” = quebra O craqueamento pode ser: Térmico quando resulta da elevação de temperatura (>4000C); Catalítico quando se utilizam catalisadores;

48 Finalidade do Craqueamento

49 Craqueamento A ruptura da cadeia pode ocorrer em qualquer ligação carbono-carbono, por isso o craking produz uma mistura de vários hidrocarbonetos em uma única equação, porque varias reações ocorrem simultaneamente. Craqueamento Térmico O gasóleo pesado e resíduo de vácuo são aquecidos a 5400C e introduzidos em um reator mantido a cerca de 140 psig. As reações de craqueamento se interropem após um tempo de permanência (5000C). Os produtos são levados a um flash, onde os produtos leves vaporizam e são retirados (separados).

50 Craqueamento Térmico Rendimento de 10 a 15% de conversão de resíduo de vácuo em leves. Vantagem: inexistência do problema de contaminação do catalisador. Craqueamento Catalítico Similar ao craqueamento térmico, exceto o fato de que as reações ocorrem em condições menos rigorosas, sendo mais seletivas, em função do catalisador

51 Craqueamento Catalítico
Processo químico que transforma frações mais pesadas em outras mais leves através da quebra de moléculas dos compostos reagentes, utilizando CATALISADORES O que são catalisadores? São Partículas Finamente divididas, que possuem a função de auxiliar na reação de craqueamento, aumento a eficiência sem intergerir na reação.

52 Craqueamento Catalítico
É similar ao termo-craqueamento, salvo no fato de que as reações ocorre em condições menos rigorosas em função do CATALISADOR. Produz mais gasolina de alta octanagem e menores quantidades óleos combustíveis pesados e de gases leves. Catalisadores usados no craqueamento ou reforma catalítica

53 Craqueamento Catalítico

54 Craqueamento Catalítico X Térmico
Vantagens (catalítico): Rendimento maior de conversão Menores pressões de operação Produção de naftas com melhor qualidade Desvantagens (catalítico): Problemas de contaminação do catalisador

55 Processos de Tratamentos
Visco-Redução É um processo que utiliza calor e pressão, e visa à redução da viscosidade de derivados pesados e ao aumento da quantidade de gasóleo destinado à produção de gasolina. Processos de Tratamentos Processos criados para : Retirar dos derivados obtidos as substâncias impróprias, que conferem propriedades indesejáveis como os compostos sulfurados, os nitrogenados e os oxigenados . Separar e eliminar materiais asfálticos Corrigir o odor do produto Corrigir a coloração do produto Estabilizar o produto

56 Coqueamento Retardado É um processo térmico não catalítico de craqueamento. Nele a carga (resíduo de vácuo) é introduzida em uma torre fracionadora, separando-se gasóleo, gases combustíveis e coque de petróleo. Hidrotratamento É um processo de refino onde as frações de petróleo são submetidas ao hidrogênio e que tem por finalidade eliminar compostos indesejáveis. Este processo é empregado na remoção de impurezas como compostos sulfurados, oxigenados, nitrogenados, organo-metálicos, que podem desativar catalisadores em unidades FCC.

57 TRATAMENTO MEROX

58 Tratamento Caústico É utilizado para remover baixos teores de enxofre (H2S) em frações leves de derivados (Nafta e GLP). Neste processo uma solução aquosa com 15 a 20% de NaOH circula continuamente, até que a solução atinja uma concentração de 1 a 2%, momento em que é descartada e substituída por outra.

59 Tratamento Merox Este tratamento consiste na remoção de mercaptanas de frações de hidrocarbonetos C3 e C4. O produto é submetido à lavagem caústica para remoção dos ácidos naftênicos e ácido sulfídrico, seguindo depois para a seção de extração onde são removidas as mercapatnas. É um tratamento utilizado para a extração e adoçamento de frações leves e intermediárias do petróleo, GLP, nafta, querosene e diesel. O adoçamento consiste em transformar compostos de enxofre em outros compostos menos prejudiciais, sem removê-los.

60 TRATAMENTO MEROX

61 Tratamento Bender Objetivo: Transformar compostos de enxofre mais agressivos (S, H2S) em outros menos prejudiciais (dissulfetos)

62 Tratamento Bender

63 Objetivo Tratamento DEA
Remover o ácido Sulfídrico do gás combustível e do GLP a fim de atender as especificações de corrosividade e teor de enxofre. É um tratamento eficiente reduzindo o teor de H2S do GLP de ppm para 60 ppm, e do gás combustível de ppm para 400 ppm.

64 Tratamento DEA p/GLP e Gás Combustível