Gerente de Tecnologia para

Apresentação em tema: "Gerente de Tecnologia para"— Transcrição da apresentação:

1 Gerente de Tecnologia para
Os Desafios Tecnológicos do Refino de Petróleo no Brasil Perspectivas Futuras Mauro Bria Gerente de Tecnologia para o Processamento de Óleos Ultra-pesados UNIFEI

2 Sumário Perfil de Demanda de Derivados Produção de Petróleo Nacional
Qualidade do Petróleo Adequação do Parque de Refino Carteira de Investimentos Tendências Mundiais do Refino Refinarias do Futuro Conclusões

3 COMPARAÇÃO ENTRE DEMANDAS DE MERCADOS

4 Evolução do Perfil de Demanda no Brasil
4% 6% 4% 9% 7% GLP 10% 8% 11% Nafta 10% 25% 12% 31% 19% Gasolina 20% 19% 17% 7% 6% 6% 5% 4% Querosene 6% 19% 32% 24% 39% 35% 34% Óleo Diesel 39% 30% 28% 18% Óleo combustível 8% 17% Outros 5% 8% 4% 3% 5% 7% 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2010 1960 Óleo Combustível Diesel 2000 2000 1960 39% 39% 2010 34% 18% 19% 8%

5 COMPARAÇÃO ENTRE ESQUEMAS DE REFINO
PERFIL DE RENDIMENTO DE REFINO (PETRÓLEO MARLIM) 9% 6% 47% 5% 11% 22% DEST.& FCC & COQUE & HCC 34% 5% 59% 2% DESTILAÇÃO 35% 34% 22% 9% DEST.& FCC 9% 8% 41% 30% 12% DEST.& FCC & COQUE 8% 70% 17% 4% DEST.& HCC & COQUE COQUE OC MÉDIOS GASOLINA NAFTA GLP

6 O Petróleo Nacional Dessalgação Adequação Esquema de Refino
DESAFIOS NO PROCESSAMENTO DO PETRÓLEO NACIONAL O Petróleo Nacional Dessalgação Adequação Esquema de Refino Alto Rendimento de Resíduo Acidez

7 Características das Novas descobertas
Acidez Média 0,64 Acidez Média 0,64 Acidez Média 0,75 Acidez Média 086 Acidez Média 097 Acidez Média 1,05 Acidez Média 1,16 Acidez Média 1,30

8 Capacidade (Mbpd) de Processamento de Petróleos Ácidos
Acidez Naftênica Soluções clássicas : Diluição: mistura com outros petróleos menos ácidos(limitada) Uso de inibidores (temporário) Adequação metalúrgica das unidades de destilação; Capacidade (Mbpd) de Processamento de Petróleos Ácidos

9 ADEQUAÇÃO DO ESQUEMA DE REFINO
Dessalgação Petróleos mais pesados; Petróleos mais viscosos; Emulsões mais estáveis; Modificação das dessalgadoras existentes; Parceria com fabricantes de dessalgadoras; Testes em piloto para melhor especificação; Combinar o uso de desemulsificantes; Melhor instrumentação das dessalgadoras. Nova Dessalgadora Para Lubnor Revamp da U-200A da REPLAN

10 Petróleos cada vez mais pesados
ºAPI Médio 25,0 ºAPI Médio 22,9 ºAPI Médio 21,5 ºAPI Médio 21,4 ºAPI Médio 21,3 ºAPI Médio 21,3 ºAPI Médio 20,7 ºAPI Médio 19,8

11 Reduzindo a Dependência de Óleo Importado
API Médio 28,1 API Médio 27,2 API Médio 26,0 API Médio 25,6 API Médio 25,3 API Médio 25,3 Importado

12 ADEQUAÇÃO DO ESQUEMA DE REFINO
Reduzir Produção de Óleo Combustível Processos de conversão de RV Obs.: RV = Resíduo de Vácuo Atender demanda crescente de diesel Processos de HCC e HDT

13 ADEQUAÇÃO DO ESQUEMA DE REFINO
Processos de conversão de RV Rejeição de carbono Adição de Hidrogênio Desasfaltação Viscorredução Craqueamento Térmico Gaseificação Coque Hidroconversão

14 OPÇÃO PELO PROCESSO DE COQUE
Unidade de Coque da REGAP Tecnologia consolidada na Petrobras; Ampla aplicação comercial no mundo; Coque de petróleo nacional com boa qualidade; Amplo mercado consumidor no País; Melhora a relação diesel/gasolina.

15 Produção Nacional de Óleo Combustível
Mil Bpd 2003 2004 2005 2006 2007 Unidades de Coque 2008 REPLAN e REFAP REDUC REVAP REPAR RLAM

16 ALTERNATIVAS DA HIDROCONVERSÃO DE RESÍDUO
Leito Fixo - Normalmente aplicado para remoção de enxofre (HDS de resíduo de vácuo e resíduo atmosférico) e preparo de carga para FCC. Existem algumas aplicações industriais. Apresentam níveis de conversão muito baixos; Leito Expandido - Poucas unidades industriais LCFining (Chevron), H-Oil (Axens), níveis de conversão até 60% (carga RV); Leito de lama - Processos em fase de escala piloto e/ou de demonstração (Kobelco, Eni), carga RV ou RAT, níveis de conversão até 75 %. Alto custo operacional Baixa aplicação industrial Alto valor de investimento

17 ADEQUAÇÃO DO ESQUEMA DE REFINO
Atender demanda crescente de diesel Processo de HCC: Converter gasóleos em diesel de alta qualidade; Processo de HDT: Agregar qualidade necessária às correntes de diesel de outros processos; Processo de coque: Sinergia com o HCC e HDT na produção de diesel. Refino Flexível

18 INVESTIMENTOS NO REFINO
Total : MMUS$ REFINO Manutenção & SMS; 11% Outros; 10% Ampliação; 6% Conversão; 30% Qualidade de Gasolina e Diesel; 43% 5,481 Bilhões de US$ Recursos Próprios e Financiamentos

19 INVESTIMENTOS NO REFINO
Ajustes de Capacidade Capturar oportunidades de aumento de capacidade de baixo custo; Contribuir para a meta de refino de mbpd em 2010, sendo mbpd de petróleo nacional. Conversão Produção de derivados de maior valor agregado e redução de produção de óleo combustível; Adaptação para maximizar o processamento de petróleo nacional.

20 INVESTIMENTOS NO REFINO
Qualidade do Diesel e Gasolina Atender as futuras especificações; Reduzir “gap” em relação às especificações Europa e USA; Garantir a posição competitiva da Petrobras frente a abertura de mercado; Garantir flexibilidade para exportação de gasolina.

21 Refinaria do Futuro – 2020 e Além
2000

22 Produção Mundial de Petróleo

23 O Clean Air Act de 1970 e suas emendas levaram à redução dos fenômenos da chuva ácida e do smog. Novas preocupações com particulados e seus precursores (óxidos de nitrogênio e enxofre), emissões de metais pesados (como Hg) e a redução da camada de ozônio (NOx) têm levado a pressões cada vez mais fortes para o desenvolvimento de tecnologias mais limpas. Entretanto, o desafio ambiental nos próximos anos deverá ser o efeito estufa, o aquecimento global provocado principalmente pela emissão de gases decorrentes da queima de combustíveis fósseis. O efeito estufa tem trazido como conseqüências a aumento da intensidade das chuvas, a retração dos glaciares, o afinamento das camadas polares e o aumento dos períodos de plantio.

24 O CO2 gerado pela queima de combustíveis fósseis para a produção de energia corresponde a 81% de todos os gases estufa emitidos anualmente nos EUA.

25 Atualmente, as combustíveis fósseis são a fonte dominante de energia, não só nos EUA mas também em todo o mundo. Portanto, o impacto dos combustíveis fósseis no efeito estufa não é um fato regional, mas sim mundial.

26 A perspectiva é de que as fontes fósseis continuarão a ser a principal fonte de energia em Segundo o EIA, a composição da matriz energética em 2020 será muito similar à existente hoje, com um pequeno aumento na participação de gás natural através das reduções nas contribuições do carvão e da energia nuclear. Dessa forma, a mudança na matriz energética não será, a curto prazo, uma solução para a questão do efeito estufa.

27 O gráfico acima mostra que existe uma certa correlação entre a riqueza de um país, medida pelo PIB per capita (GDP per capita) e o consumo de energia per capita. Isso significa que, quanto mais rica for a nação, maior é o consumo per capita. Se existe uma relação de causa e efeito entre essas duas variáveis, esse gráfico indica que uma redução no consumo de energia per capita levará ao empobrecimento da nação, sem considerar o efeito de um aumento na eficiência energética. Para o modelo de desenvolvimento mundial baseado na matriz energética atual, a redução nas emissões de CO2 exigirá uma redução do consumo de energia a partir de combustíveis fósseis, o que, segundo o gráfico, corresponderá a um processo de recessão econômica severo.

28 A proposta da Foster Wheeler é mais avançada, considerando um esquema de refino completamente inovador, onde o petróleo seria gasificado a gás de síntese e convertido em combustíveis via FT. Consideraria, também, a captura de CO2 no processo.

29 Ultra-Clean Energy Plant – Vision 21
Technologies Options O objetivo principal é, em 2015, empregar tecnologias comerciais que convertam carvão, isolado ou em combinação com biomassa, resíduos e outros materiais à base de carbono, em produtos de alto valor agregado como combustíveis e produtos químicos. A tecnologia básica de gasificação é a IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle), que envolve a produção do gás de síntese e a geração adicional de energia elétrica e vapor (ciclo combinado). A combinação de geração de energia elétrica com a produção de combustíveis e produtos químicos em uma única unidade pode proporcionar reduções de custo devido a economias de escala, melhor integração térmica, entre outros fatores. Os principais desafios são reduzir os custos de produção e reduzir as emissões ambientais. Os custos de capital e os custos operacionais de uma planta movida a carvão são mais elevados do que os custos de uma planta movida a gás natural. Para ser competitiva com as plantas a gás natural, os investimentos em uma planta IGCC a carvão com 45% de eficiência deverão ser inferiores a US$ 800/kW e menos de US$ 1,000-1,100/kW em uma configuração IGCC/célula combustível com 60% de eficiência. Atualmente, o custo de uma planta de gasificação de carvão está na faixa US$ 1,400-2,000/kW. Os custos de capital para produção de combustíveis líquidos a partir de carvão são aprox. US$ 40,000/barril/dia de capacidade. Ao mesmo tempo, os custos de capital a partir de gás natural são da ordem de US$ 20,000/barril/dia de capacidade e a partir de petróleo abaixo de US$ 13,000/barril/dia de capacidade. Em relação às emissões ambientais, os principais objetivos são: a redução a zero das emissões de poluentes tradicionais, geradores de chuva ácida e smog; sem emissões líquidas ou sólidas (os poluentes convencionais devem ser capturados e descartados segundo as normas ambientais ou convertidos em subprodutos comercializáveis); redução das emissões de CO2 em torno de 40-50% via maior eficiência energética, ou redução de emissões a zero, utilizando tecnologias de seqüestro de CO2. Em relação às emissões de CO2, a gasificação de carvão é menos eficiente que a do gás natural, tanto termicamente (eficiência energética) como em termos de emissões de CO2 pois o gás metano contém 4 átomos de H por átomo de carbono enquanto que o carvão só contém um átomo de H por átomo de carbono. Essa limitação molecular não pode ser evitada, mas a reatividade do carvão pode ser aumentada. Além disso, quando produtos químicos ou combustíveis são produzidos a partir do carvão usando a tecnologia Fischer-Tropsch, 3 toneladas de CO2 são produzidas por tonelada de produto. Se o gás natural é usado ao invés do carvão, menos de 1 tonelada de CO2 é produzida por tonelada de hidrocarboneto produto. Somente considerando a química do processo FT, metade do carbono gaseificado é convertido a CO2: 2nCO + nH2 (CH2)n + nCO2 Visando minimizar as emissões, outras tecnologias, capazes de reter mais carbono e oxigênio deveriam ser consideradas como alternativas à tecnologia FT para a produção de combustíveis líquidos. Fonte: National Research Council – Vision 21 – Fossil Fuel Options for the Future – National Academy Press, 2000 William E. Preston -Texaco Gasification Status and Path Forward - Gasification Technologies Council - October 2001

30 O programa GTL do DOE atende também ao programa Coal-to-Liquids pois a conversão do gás de síntese é um processo comum aos dois programas. As pesquisas estão centradas em duas áreas: Reator de membrana cerâmica para a conversão de gás natural em gás de síntese; Processo de Fischer-Tropsch: melhoria da tecnologia do reator de lama trifásico visando aumento de produtividade (quantidade de produto por unidade de volume de reator) e desenvolvimento de um catalisadores à base de ferro de baixo custo e mais adequado a cargas com baixo conteúdo de hidrogênio, tais como carvão, coque e resíduos. Fonte: Venkat. K. Venkataraman – Overview of Gas-to-Liquids Program: Its Role in Ultra-Clean Transportation Fuels Initiative and Commercialization Strategy – Workshop on Alternative Fuels for Ferries and Other Vessels – November 2000.

31 Existem duas abordagens diferentes para a fabricação de produtos GTL: a rota Fischer-Tropsch (FT) e a rota Oxigenados. A rota FT leva à produção de hidrocarbonetos líquidos que podem ser convertidos em combustíveis de alta qualidade e baixas emissões, lubrificantes básicos, parafinas, solventes e matérias-primas para petroquímica. Já a rota Oxigenados produz compostos contendo oxigênio tais como metanol, dimetiléter, etc. Comum aos dois processos é a produção de gás de síntese (CO+H2), processo pelo qual o gás natural é convertido a um intermediário reativo. Esta etapa responde por mais da metade do custo de capital do processo e tem sido uma área de pesquisa prioritária para a redução dos custos do processo GTL. O alto custo do processo GTL tem limitado o emprego do metanol à produção de derivados químicos (ácido acético e formaldeido) e aditivos de combustíveis (MTBE). A redução do custo do metanol possibilitará o desenvolvimento e comercialização de novas tecnologias como, por exemplo, a conversão de metanol a olefinas (MTO). Uma vez que a tecnologia MTO se prove comercial, ela abrirá mercados muito maiores que os atuais para metanol. Outras possibilidades que poderão surgir da redução dos custos de produção do metanol são a comercialização da gasolina sintética e de aditivos de combustíveis, assim como o uso de metanol como fonte primária de hidrogênio em células combustíveis. Fonte:Stuart Smith – Future of Energy Markets - BP technology seminar - June 2001

32 O processo recessivo gerado pela redução do consumo de energia, com vistas a minimizar o efeito estufa, poderá ser evitado pela mudança na matriz energética vigente. Isso já está ocorrendo. Desde o século passado, quando a geração de energia era baseada em carvão, está havendo um processo gradual de descarbonização dos combustíveis fósseis usados para a geração de energia. Com a entrada dos motores a combustão interna, houve um deslocamento do carvão pelo petróleo como principal fonte mundial de energia. Atualmente, verifica-se um aumento da participação do gás natural na matriz energética, contribuindo para uma redução adicional do grau de carbonização da matriz de combustíveis fósseis utilizada na geração de energia. O ápice desse processo de descarbonização dos combustíveis será a instalação da Economia do H2, ou seja, uma matriz energética baseada em H2 como combustível, o que será a solução definitiva para a questão do efeito estufa. E como ficará a indústria do petróleo, uma fonte geradora de combustíveis fósseis? Como ela sobreviverá a esse processo de transição para uma Economia do H2? Um primeiro fato a ser considerado é o de que a transição para a Economia de H2 não será imediata pois as tecnologias necessárias para a sua implantação ainda não são comerciais. Essa transição também não deverá ser abrupta, a menos de algum break-through tecnológico. Com isso, a indústria do petróleo poderá ter uma maior sobrevida através de três estratégias: Aumento da eficiência energética de suas unidades pois isso significará maior quantidade de energia gerada por quilo de CO2 emitido; Aumento do teor de H2 nos combustíveis fósseis através de uma maior participação do gás natural na matriz energética Seqüestro de CO2 gerado no processo de produção de energia.

33 Células Combustíveis H2O

34 Esquema de Refino para 2020 - INERCIAL
ADOÇAMENTO COM MEMBRANAS C1-C2 E GLP REFORMA A VAPOR CRU DESSALGAÇÃO HDT HIDROGÊNIO NAFTA RECUPERAÇÃO DE S PROCESSAM. DE S PROD. DE S GÁS ISOMERIZAÇÃO HIDROTRATAMENTO GASOLINA DESTILAÇÃO REATIVA ATMOSFÉRICA E A VÁCUO REFORMA QUEROSENE HIDROGENAÇÃO DE AROMÁTICOS FCC COM ALTA CONVERSÃO A OLEFINAS DIESEL HIDRODESPARAFIN. LUBRIFICAN. Características de processo do enfoque Inercial: Existe pré-tratamento de crú (dessalgamento e hidrotratamento) Destilações atmosférica e a vácuo substituídas por destilação catalítica envolvendo craqueamento e HDS FCC com maior conversão a olefinas Reforma com alta seletividade a C8 Opções para fundo de barril: coqueamento, redução de viscosidade e hidroconversão Geração de hidrogênio via gasificação e reforma a vapor Alquilação para gasolina reformulada se mantém e surgem como alternativas a isomerização esqueletal e a dimerização Elevada automatização e controle ótimo em linha. Não há passivos ambientais. HDS NAFTA FCC GASOL. FCC COQUEAMENTO ALQUILAÇÃO GASOLINA OLEFINAS HIDROCONV. DE RESÍDUOS DIMERIZAÇÃO ÓLEO COMB. ISOM. ESQUELETAL GASEIFICAÇÃO VISBREAKING COQUE ELETRICIDADE

35 Esquema de Refino para 2020 - INCREMENTAL
CRU TRATAMENTO DO CRU NO CAMPO ADOÇAMENTO COM MEMBRANAS C1-C2 OXIDAÇÃO SELETIVA ÁLCOOIS C3-C4 PROD. DE S RECUPERAÇÃO DE S PROCESSAM. DE S DESSALGAÇÃO HDT ISOMERIZAÇÃO ESQUELETAL POLIMER./ALQUILAÇÃO GASOLINA ISOMERIZAÇÃO HDT EM REATORES SLURRY COM NANOCATALIS. DESTILAÇÃO REATIVA ATMOSF. E A VÁCUO SISTEMA SLURRY COM NANOCATALIS. REFORMA CCR QUEROSENE HIDROG. AROMÁTICOS DIESEL RESÍDUO BIODESSULFURIZAÇÃO COQUEAMENTO FCC COM ALTA CONVERSÃO A OLEFINAS HIDRODESPARAFINAÇÃO LUBRIFICAN. HIDROCONV. RESÍDUOS Características de processo do enfoque Incremental: Pré-tratamento de crú no campo (ultra-som, microondas, etc..) A corrente C1-C2 se converte a álcoois via oxidação seletiva (petroq.) GLP é convertido a gasolina via alquilação e polimerização HDT de destilados em reatores “slurry” com nanocatalisadores O diesel hidrotratado é submetido a um processo de acabamento via biodessulfurização A gasolina de FCC hidrotratada é submetida a um processo de acabamento via oxidação catalítica Para o fundo de barril são considerados a gasificação (produção de H2) e conversão de coque a fibra de carbono (petroquímica) Geração de hidrogênio via gasificação e reforma a vapor Gás natural é utilizado para a produção de hidrogênio e combustíveis líquidos vis Fisher-Tropsch Elevada automatização e controle ótimo em linha, com um grau de compactação maior da refinaria (“engineering intensification”). Não há passivos ambientais. Não são consideradas alternativas para captura ou sequestro de CO2. OXIDAÇÃO NAFTA FCC VISBREAKING GASOL. FCC HDT NAFTA FCC ALQUILAÇÃO GASEIFICAÇÃO ELETRICIDADE GASOLINA DIMERIZAÇÃO OLEFINAS GÁS REFORMA A VAPOR ÓLEO COMB. ISOM. ESQUELETAL HIDROGÊNIO FISHER-TROPSCH COQUE PETROQUÍMICOS

36 Evolução do Esquema de Refino para 2020 INOVATIVO
GASOLINA GÁS NATURAL SÍNTESE FISHER-TROPSCH DIESEL PROCESSAMENTO DA BIOMASSA BIOMASSA Características do enfoque INOVATIVO O cru é gasificado para produzir C1 a C4, principalmente olefinas O Hidrogênio também é obtido via gaseificação A biomassa é processada de forma a gerar combustíveis líquidos (gasolina e diesel) e gás que, via Fisher-Tropsch, é convertido em combustível líquido A gasificação do cru gera cinzas que são disponibilizadas in situ Co-geração de eletricidade/vapor visando maior rentabilidade Algumas iniciativas quanto à captura/sequestro de CO2 são aplicadas. PETRÓLEO GASEIFICAÇÃO TRATAMENTO HIDROGÊNIO SEPARAÇÃO DE H2 CINZAS

37 CONCLUSÕES As dificuldades relacionadas ao processamento do óleo nacional pesado estão sendo equacionadas de forma compatível com a produção e perfil de demanda do mercado; Não existem barreiras tecnológicas, porém a busca de otimização técnico-econômica para maximização da margem de refino; Os processos de Coque e de Hidrorrefino devem ser priorizados para o equacionamento do esquema de refino;

38 CONCLUSÕES O petróleo continuará a ser uma fonte de energia com disponibilidade e atratividade por um bom horizonte de tempo; Restrições ambientais e exigências de qualidade de derivados obrigarão a grandes investimentos nas refinarias; As refinarias serão mais complexas e com alto grau de integração energética e de “mix” de produtos; Cenários mais radicais apontam para a possibilidade de soluções mais drásticas, e onerosas, tais como a gaseificação do petróleo e uso intensivo de processos de síntese.

39 “O Desafio é a Nossa Energia”
FIM “O Desafio é a Nossa Energia”