Uma refinaria de petróleo é uma planta industrial que transforma petróleo bruto em produtos úteis por meio de processos como destilação e purificação. Por meio de técnicas como destilação à pressão normal e sob vácuo, o óleo é separado em frações com faixa de ebulição definida.
Essas frações são posteriormente refinadas usando métodos como extração ou limpeza química. Para melhorar a qualidade do produto, como a octanagem, são utilizados processos de conversão como isomerização ou reforma catalítica. Além disso, aditivos são adicionados aos produtos para melhorar ou modificar certas propriedades.
Os produtos obtidos incluem combustíveis de alto valor, como gasolina, diesel, querosene e gasóleo. Também são geradas matérias-primas para a indústria química, como gás liquefeito de petróleo, nafta e destilados médios.
Refinarias de petróleo são grandes complexos industriais, compostos por tanques, colunas de retificação, sistemas de tubulação e flares. Esses negócios consomem muita energia, pois até 50% dos custos de produção vêm da energia, que é fornecida principalmente pelos próprios produtos energéticos.
Petróleo: a matéria-prima de uma refinaria
A matéria-prima de uma refinaria é o petróleo bruto, uma mistura complexa de hidrocarbonetos. Os principais tipos de hidrocarbonetos presentes são alcanos (parafinas), cicloalcanos (naftenos) e aromáticos. Cada tipo de óleo tem uma composição química específica que depende de sua origem, o que também influencia suas propriedades físicas, como cor e viscosidade.
O petróleo bruto também contém compostos que contêm nitrogênio, oxigênio e enxofre, como aminas, porfirinas, mercaptanas, tioéteres, álcoois e quinonas. Além disso, pode incluir vestígios de metais como ferro, cobre, vanádio e níquel. A proporção de hidrocarbonetos puros varia entre 97% e 50% nos óleos mais pesados. O teor de carbono está entre 83% e 87%, e o teor de hidrogênio está entre 10% e 14%. Outros elementos, como compostos metálicos, geralmente têm menos de 1000 ppm.
O petróleo bruto varia de acordo com a região. Exemplos bem conhecidos incluem o West Texas Intermediate (WTI), um petróleo bruto leve e com baixo teor de enxofre; Brent Blend, do Mar do Norte; e petróleo pesado da Tapis, na Malásia, e da Minas, na Indonésia, entre outras.
Quais produtos são obtidos em uma refinaria?
Os produtos acabados de uma refinaria podem ser gasosos, líquidos ou sólidos.
Em uma refinaria moderna, aproximadamente 3% dos produtos são gases liquefeitos, como propano e butano, 9% são derivados, como nafta, e 24% são gasolina. Outros produtos incluem querosene (4%), diesel (21%), óleo combustível pesado (11%) e produtos sólidos como betume (3,5%) e lubrificantes (1,5%).
O rendimento do produto depende da natureza do petróleo bruto processado e da configuração da refinaria. Os petróleos leves, por exemplo, produzem mais produtos leves, como GLP, gasolina e querosene, enquanto os petróleos pesados produzem mais produtos pesados, como óleo combustível. Além disso, as refinarias modernas podem usar processos como o craqueamento para converter esses produtos pesados em produtos mais leves.
Como funciona uma refinaria de petróleo?
O petróleo bruto extraído de depósitos passa por tratamento preliminar para remover impurezas como sedimentos e água. Em seguida, ele é transportado para a refinaria, onde passa por um processo de destilação para separar seus componentes em frações com diferentes pontos de ebulição. Esses componentes são processados para produzir produtos acabados.
Um dos subprodutos do processo é o gás de refinaria, que é usado como fonte de energia em fornos ou em processos químicos.
Purificação e dessalinização de petróleo
Antes da destilação, o petróleo bruto é dessalinizado para evitar a corrosão do equipamento. Esse processo envolve adicionar água ao petróleo bruto para formar uma emulsão que é separada em um dessalinizador eletrostático. O petróleo bruto dessalinizado é então bombeado para a unidade de destilação.
Processamento primário: Destilação de petróleo bruto
O petróleo bruto dessalinizado é aquecido em duas etapas: primeiro em trocadores de calor e depois em fornos até aproximadamente 400°C. Em seguida, é destilado em uma coluna de até 50 metros de altura. Nesse processo, o petróleo bruto é separado em diferentes componentes com base em seus pontos de ebulição, como gasolina, querosene, diesel e resíduos.
Os resíduos desta primeira destilação são submetidos à destilação a vácuo para obtenção de produtos como diesel a vácuo e outros subprodutos.
Processos de conversão e mistura
Para melhorar a qualidade do produto e remover contaminantes como enxofre e nitrogênio, são utilizados processos adicionais como hidrotratamento, reforma catalítica, isomerização e alquilação.
- Hidrotratamento: O petróleo bruto é tratado com hidrogênio para remover compostos de enxofre e nitrogênio.
- Reforma catalítica: Este processo melhora a octanagem da gasolina e produz hidrocarbonetos aromáticos, além de gerar hidrogênio.
- Isomerização: Alcanos são convertidos em isoalcanos para melhorar a octanagem.
- Alquilação: Isoalcanos e alcenos se combinam para formar hidrocarbonetos de maior peso molecular e alta octanagem.
Craqueo
Craqueamento térmico, craqueamento catalítico e hidrocraqueamento são usados para quebrar cadeias pesadas de hidrocarbonetos e produzir produtos mais leves, como gasolina e diesel. No craqueamento térmico, o calor é aplicado sem catalisadores, enquanto no craqueamento catalítico e hidrocraqueamento, os catalisadores são usados para acelerar as reações.