Refinaria
Port Arthur Texas

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Uma refinaria de petróleo é uma instalação industrial, da matéria-prima do petróleo por purificação e destilação sob pressão normal e sob vácuo em frações com um intervalo de ebulição definido transferido. O refinamento adicional dos cortes de ebulição é feito por métodos como extração ou métodos de limpeza química. Para aumentar a qualidade dos produtos, como o número de octanas, são usados processos de conversão, como isomerização ou reforma catalítica. Além disso, aditivos são adicionados a produtos que melhoram ou suprimem certas propriedades.

Produtos de maior valor são obtidos, como gasolina, diesel, diesel ou querosene. Para a indústria química, são produzidas matérias-primas como gás liquefeito de petróleo, nafta e destilado médio. As refinarias de petróleo são geralmente grandes complexos industriais cuja imagem é composta de extensos parques de tanques, colunas de retificação, sistemas de tubulações e sistemas de flare. Refinarias de petróleo são consideradas empresas intensivas em energia. O alto consumo de energia necessário (até 50% dos custos) para a produção é obtido, em parte, dos próprios principais fornecedores de energia, e é fornecido como energia elétrica e energia térmica.

História das refinarias

As primeiras refinarias de petróleo já foram construídas no início da era do óleo mineral, ou seja, em meados do século XIX. A primeira refinaria foi estabelecida em 1856 por Ignacy Łukasiewicz, o inventor da lâmpada de querosene, em Ulaszowice (Polônia). Depois que foi destruído pelo fogo, outra refinaria mais moderna foi construída em Chorkówka. Muito rapidamente, os óleos luminescentes derivados do petróleo começaram a substituir os combustíveis por lâmpadas que até agora haviam sido obtidas a partir de gorduras animais, em especial a Waltran, para as quais era necessário primeiro um tratamento de petróleo bruto por destilação.

A destilação do óleo recuperado foi realizada de forma muito simples. Para este propósito, uma chaleira de cobre foi enchida com aproximadamente 750 litros de óleo e o conteúdo da chaleira foi fervido. Os vapores resultantes foram passados através de um sistema de tubos de refrigeração onde eles se condensaram. Desta forma, o petróleo, que era usado para iluminação em lâmpadas de querosene, ganhou. O resíduo de alcatrão deixado na caldeira foi removido como resíduo.

A exploração de outros produtos petrolíferos e, em particular, a rápida disseminação de motores de combustão interna após a Primeira Guerra Mundial, não apenas exigiu a construção de muitas novas refinarias, mas também levou a um rápido desenvolvimento do processo de refino. refinaria.

Como em muitas outras indústrias, os requisitos para uma refinaria, e em particular para produtos, mudaram ao longo dos anos. Basicamente, aqui está a adaptação da especificação do produto para a chamada, que mudou devido às leis (meio ambiente e saúde). Por exemplo, o teor de enxofre permitido na maioria dos combustíveis e também o de aquecimento diminuíram.

Matérias-primas: óleo

O óleo consiste em uma mistura de hidrocarbonetos. Os mais frequentemente representados são alcanos lineares ou ramificados (parafinas), cicloalcanos (naftênicos) e aromáticos. Cada óleo tem uma composição química específica, dependendo da localização, que também determina as propriedades físicas, como cor e viscosidade.

O óleo contém, em menor escala, compostos de carbono que contêm nitrogênio, oxigênio ou enxofre, como aminas, porfirinas, mercaptanas, tioéteres, álcoois e quinonas. Além disso, existem compostos metálicos, como ferro, cobre, vanádio e níquel, e a proporção de hidrocarbonetos puros varia consideravelmente. A proporção varia de 97% a apenas 50% para óleos pesados e betume. O teor de carbono está entre 83 e 87%, o conteúdo de hidrogênio entre 10 e 14%. Outros elementos do grupo principal estão entre 0,1 e 1,5%, o conteúdo de compostos metálicos é inferior a 1000 ppm.

Os petróleos brutos típicos diferem de acordo com o depósito. O West Texas Intermediate (WTI) é um petróleo leve leve, com baixo teor de enxofre e de alta qualidade de Cushing, Oklahoma. Um representante europeu é o Brent Blend, um petróleo bruto dos 15 campos de petróleo Brentsystem existentes no Mar do Norte. O Dubai e Omã, no Oriente Médio, são promovidos principalmente para o mercado da Ásia-Pacífico. Os tapis da Malásia são leves, as minas da Indonésia são um petróleo pesado do Extremo Oriente.

Produtos

Os produtos acabados podem ser gasosos, líquidos ou sólidos. Porcentagem, o desempenho de uma refinaria moderna é de aproximadamente 3% dos gases liquefeitos, como propano e butano. Cerca de 9% são derivados do petróleo (nafta) e 24% da gasolina (gasolina). Os combustíveis de alto ponto de ebulição, como o querosene para aviação, representam 4%, o diesel e o combustível leve, até 21%, e o combustível pesado, 11%.

Componentes sólidos e de alta viscosidade, como betume ou óleo combustível, são pesados a 3,5%, lubrificantes a 1,5%. Cerca de 2% é contabilizado por outros produtos ou perdas. Dependendo do grau de processamento adicional, o consumo próprio da refinaria é entre 5 e 10% do petróleo bruto utilizado. O MiRO, por exemplo, possui 16 milhões de toneladas de capacidade bruta, processada em 14,9 milhões de toneladas de produtos finais, o que significa que o autoconsumo está em torno de 7%.

As quantidades de produtos acabados dependem, por um lado, dos tipos de petróleo bruto utilizados e, por outro, das fábricas de transformação disponíveis na refinaria. Portanto, óleos crus "leves" contêm níveis relativamente altos de produtos leves, isto é, baixa densidade, como GLP, querosene, gasolina, diesel. Os petróleos pesados contêm grandes quantidades de produtos pesados, como óleo combustível pesado e betume.

Nas refinarias modernas, alguns desses componentes pesados podem ser convertidos em refinados, como o craqueamento, de modo que uma refinaria desse tipo pode processar mais petróleo pesado.

Processo de refinaria

O óleo extraído dos tanques é tratado no local antes do transporte para a refinaria, essencialmente por separação espessa de componentes indesejáveis, como sedimentos e água. Após essas etapas iniciais de processamento, o petróleo bruto que é produzido é agora entregue à refinaria por navio ou oleoduto. Aqui, a mistura líquida é separada em etapas adicionais com um processo especial de destilação em diferentes frações e processada em produtos comercializáveis. A tecnologia é tão avançada hoje que nenhuma substância do petróleo bruto permanece sem uso. Até mesmo o gás de refinaria produzido é usado como um subproduto indesejável. É usado diretamente em fornos de processo como um transportador de energia ou usado em processamento químico como gás de síntese.

 

Purificação / dessalinização de petróleo

O petróleo / óleo bruto já é liberado no tanque de areia e água. Para evitar a corrosão no equipamento, o petróleo bruto dessalinizado é (a uma salinidade <10 ppm), a adição de água, uma emulsão de óleo em bruto e a água ocorre. O sal dissolve-se na fase aquosa desta emulsão. Em seguida, a emulsão é de novo separada em um dessalinizador electrostática, água salina é depositado no fundo e alimentado para estações de tratamento apropriados, e o petróleo bruto dessalinizado é bombeado para a destilação.

A refracção da emulsão ocorre a temperaturas elevadas de aproximadamente 130 ° C para diminuir a viscosidade do crude e voltagens de aproximadamente 20 kV. Trabalhar a alta pressão evita que os voláteis evaporem durante esta etapa do processo. A emulsão de óleo e água também pode ser quebrada pela adição de produtos químicos adequados, chamados de desemulsionantes.

Processamento primário (destilação de petróleo bruto)

Após a dessalinização, o petróleo bruto é aquecido em dois estágios. O pré-aquecimento é realizado em trocadores de calor, recuperando o calor do produto expirado. O pré-aquecimento máximo é realizado por fornos até aproximadamente 400 ° C. O óleo aquecido é purificado por retificação em uma coluna de até 50 m de altura. Separado em seus componentes. O petróleo bruto entra na coluna em um fluxo de duas fases (gasoso / líquido).

O perfil de temperatura cai em direção ao topo. Como a temperatura no poço, ou seja, na parte inferior da coluna, é maior e os componentes leves não podem condensar, eles continuam a aumentar na forma gasosa.

No topo da coluna, gás e gasolina leve, chamada nafta, incluindo o querosene, intermediário na aeronave turboélice (para não ser confundido com o chamado "combustível de aviação" ottmotorenen aeronaves AVGAS), combustível diesel e combustível de luz (gasóleo e gasóleo de aquecimento -Stock.) e na parte inferior - o fundo da coluna - o resíduo atmosférico (em Inglês: resíduo de comprimento). Este primeiro rectificação ocorre à pressão atmosférica e, portanto, é chamado de correcção atmosférica.

O resíduo é redestilado em outra coluna de retificação de baixa pressão (geralmente ~ 20 mbar) para decomposição em outros produtos (veja destilação a vácuo). rectificação de vácuo é necessário, porque o comprimento da cadeia de hidrocarboneto de elevado ponto de ebulição é aumentada e, a temperaturas elevadas, acima de 400 ° C, eles tendem a quebrar mais do que termicamente separado por destilação. Os produtos da destilação a vácuo são o gasóleo de vácuo e o chamado "resíduo curto".

Método de conversão e mistura

Após o processamento primário, uma variedade de processos de acabamento são usados para remover contaminantes (enxofre, nitrogênio) e melhorar a qualidade dos intermediários. Subsequentemente, os produtos finais, tais como gasolina de motor, Jet A-1, combustível diesel ou combustíveis diferentes intermediários / misturados (reticulados), que ocorrem em processos de fabrico a seguir mencionados componentes.

Hidrotratamento

Os componentes da destilação fracionada (nafta, destilados médios, gasóleos a vácuo) ainda são ricos em compostos de enxofre. Estes poderiam envenenar os catalisadores durante o processamento adicional (reforma catalítica, veja abaixo). A queima direta de produtos não tratados (óleo de aquecimento) produziria SO 2 nocivo ao meio ambiente. Em hidrotratamento, os componentes a serem dessulfurados são misturados com hidrogênio e aquecidos a cerca de 350 ° C. A mistura quente entra em um reator cheio de catalisadores de níquel, molibdênio ou cobalto sobre alumina que reage com hidrogênio nos compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio para produzir sulfeto de hidrogênio, amônia e água.

Reforma catalítica

A reforma catalítica visa aumentar o índice de octanas da nafta (intervalo de ebulição ~ 70-180 ° C) e produzir hidrocarbonetos aromáticos. Além disso, o hidrogênio é obtido como um produto que é usado em processos de hidrotratamento e hidrocraqueamento. A reforma é realizada a aproximadamente 500 ° C e, dependendo do tipo de processo, de 3,5 a 40 bar. Catalisadores bifuncionais (platina-estanho ou platina-rênio, em óxido de alumínio clorado ou zeólitas) são usados.

Nos centros de metal do catalisador, as reacções de hidrogenação / desidrogenação é preferivelmente levada a cabo enquanto os sítios ácidos catalisam reacções de isomerização e de fecho do anel. Uma reação secundária indesejável é a coqueificação do catalisador por reações de polimerização e desidrogenação. O coque é removido queimando o coque e depois oxiclorando o catalisador.

Isomerização

Na isomerização são nalcanos em iso-alcanos convertidos com o objetivo de melhorar a octanagem ou alterar o padrão de substituição no aromático. Portanto, em xileno ou meta - e p-xileno isomerizado como estes para a preparação de anidrido ftálico ou tereftalato de dimetiloser utilizados são semelhantes aos dos catalisadores de reformação catalítica em utilização. A reacção é realizada a temperaturas mais baixas, a cerca de 250 ° C e, para evitar a desactivação do catalisador por coquefacção, a uma pressão parcial moderada de hidrogénio de cerca de 15 bar. Devido às condições moderadas em comparação com o processo de reforma catalítica, as reações de craqueamento e de fechamento do anel são amplamente suprimidas.

Outros processos de isomerização referem-se a conversão de isopentano pentano n- ou n-hexano para se isohexano (melhorou índice de octano, por exemplo, processo Hysomer, processo Penex).

Alquilação

Na alquilação iso-alcanos (isobutano) e alcenos (- e iso - n) estão sob catálise ácida para formar peso elevado índice de octano iso-alcanos mais elevado moleculares (C 7 -C 12) implementado. É assim que o isobuteno e o isobutano reagem. a. para 2,2,4-trimetilpentano (isooctano). Os reagentes são reagidos na fase líquida em um excesso de alcano com ácido sulfúrico concentrado ou ácido fluorídrico anidro.

O tempo de permanência típico é de 10 a 15 minutos. A partir de então, as fases líquidas são separadas pela sedimentação das fases. No chamado iso-stripper, o iso-Alcan é separado e retornado ao processo (reciclado). O produto final acabado é conhecido como alquilato. O processo é adequado se a refinaria tiver vapor ou catcracker e, portanto, puder fornecer os materiais iniciais para a alquilação.

Fissuração

Existem três grupos principais de craqueamento: térmico, catalítico e hidrocraqueamento.

Quando rachaduras térmicas não há catalisadores. Como resultado, resíduos de destilação de petróleo podem ser fornecidos, o que danificaria o catalisador durante o craqueamento catalítico, devido ao seu alto teor de metais e enxofre.

Quando visbreaking z. B. é o craqueamento de óleos residuais pesados em tempos moderados de residência e temperaturas em torno de 500 ° C para produzir diesel. O desempenho do diesel (e mais leve) é de cerca de 30% para o quebra-gelo. A destilação subsequente separa as frações voláteis.

Em coqueria retardada, o coque de petróleo é recuperado por craqueamento térmico dos resíduos de destilação a vácuo. Para este propósito, o óleo residual é aquecido a aproximadamente 500 ° C e pulverizado em câmaras de coquefação, onde é convertido em coque de petróleo, hidrocarbonetos líquidos e gasosos. Após a coqueificação, o coque é separado mecanicamente e, se necessário, liberado de compostos voláteis em fornos de calcinação a temperaturas de 1200 ° C.

No entanto, nafta, diesel ou até gasóleos hidrogenados sob vácuo (Hydrowax, Hydrocracker Bottoms) também podem ser rachados termicamente pelo chamado craqueamento a vapor de eteno, propeno e aromáticos. para produzir

Durante o fraccionamento catalítico são silicatos ácidas como catalisadores, os materiais de partida são pesados de vácuo do óleo de petróleo ou de gás gás atmosférico. Os produtos são predominantemente olefinas de cadeia curta e alcanos.

Quando hidrocraqueamento de alcanos de cadeia longa, eles se tornam a alimentação de hidrogênio em alcanos de cadeia curta. Em altas pressões parciais de hidrogênio, até mesmo os aromáticos são hidrogenados e, portanto, cicloalcanos são gerados. O eduto utilizado é predominantemente a gasóleo de vácuo. A maioria dos compostos de enxofre e nitrogênio do reagente a ser hidrogenado, de modo que volumes substanciais de H 2 S e NH 3 são incorridos.

método de Claus

O hidrotratamento, o hidrocraqueamento e a produção necessária de gás de síntese a partir de óleo pesado produzem quantidades consideráveis de H 2 S, que não podem ser simplesmente "queimadas". No processo Claus, o sulfeto de hidrogênio resultante é queimado de maneira sub-estequiométrica com oxigênio atmosférico em um reator. O SO 2 resultante é decomposto com H2S residual em enxofre elementar e água.

Reação inicialmente incompleta é conduzida através de vários estágios catalíticos em temperaturas mais baixas para completar a conversão.

Em outro processo (processo WSA, ácido sulfúrico molhado), o ácido sulfúrico é produzido directamente a partir do sulfureto de hidrogénio.

Protecção do ambiente, segurança no trabalho e segurança das instalações

Equipamentos de processo, tanques de tanques e sistemas de tubulação estão sujeitos a extensas medidas de segurança. O objetivo da segurança e prevenção de acidentes é evitar distúrbios e limitar os efeitos dos distúrbios que ainda ocorrem nas pessoas e no meio ambiente.

Instalações para a produção, armazenamento e extração de petróleo bruto e seus derivados requerem uma licença na Alemanha, de acordo com a Lei Federal de Controle de Imissões. Isto requer que as plantas sejam construídas e operadas de acordo com o estado da técnica. Além disso, as normas técnicas aplicáveis devem ser seguidas. Os requisitos para o gerenciamento de substâncias poluidoras da água derivam da Lei de Recursos Hídricos.

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Última revisão: 30 de outubro de 2018

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