1

COQUE VERDE DE PETRÓLEO:UMA VISÃO GERAL SOBRE QUALIDADE,

PRODUÇÃO NO BRASIL E EXTERIOR E SUAS APLICAÇÕES

Roberto Lopes Carvalho (CENPES/PDAB/COMB)Paulo César Lima de Assis (AB/MC/CPPI/CICI)

Novembro/2007

CARBONO 2007

2

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

2. ESQUEMA DE PRODUÇÃO DO COQUE VERDE DE PETRÓLEO

3. TIPOS

4. QUALIDADE

5. PRODUÇÃO NO BRASIL

6. PRODUÇÃO MUNDIAL

7. APLICAÇÕES

8. CONSIDERAÇÕES FINAIS

3

INTRODUÇÃO

���� Em 1860, surgiu a primeira forma sintética do carbono produzida a partir do petróleo, denominada Coque Verde de Petróleo (CVP).

���� O CVP foi produzido de forma pioneira em uma refinaria da Pennsylvania no início do século 19, com objetivo de obter querosene iluminante, empregando uma fornalha aquecida a lenha e a carvão.

� Esta tecnologia foi empregada até 1880, e em alguns casos o processo era interrompido antes da formação do coque, para obtenção de óleos lubrificantes pesados.

� Em 1920, foi patenteado um sistema de destilação que consistia em um tubo passando por uma fornalha, seguido de uma coluna de fracionamento para obtenção de correntes leves.

4

INTRODUÇÃO (cont.)

� A PETROBRAS iniciou a produção de CVP no BRASIL em 1972.

1º Unidade - 1972 - RPBC (TEC. LUMMUS)2º Unidade - 1986 - RPBC (TEC. PETROBRAS - TRANSF. KELLOG) 3º Unidade - 1992 - REGAP (TEC. PETROBRAS)4º Unidade - 1999 - REPLAN (TEC. PETROBRAS)5º Unidade – 2006 – REFAP ( TEC. PETROBRAS)

� O aumento da produção de petróleos nacionais com elevados teores de frações pesadas e com baixos teores de enxofre favoreceu o investimento em unidades de conversão como a unidade de coqueamento retardado (UCR).

� O processo UCR converte 70 a 80% v/v do resíduo em derivados leves como GLP, naftas , óleo diesel ( especialmente) e gasóleos, de maior valor agregado.

5

ESQUEMA DE PRODUÇÃO

• Forno - especialmente projetado para evitar que o coque amentoocorra no interior dos tubos - injeção de vapor torna o regime turbulento, reduz pressão parcial dos HC para que não forme coque nos tubos e o retarde para se formar no tambor.

• Tambores- são vasos de aço constituídos de ligas espe ciais, de 6 a8 m de largura e 20 a 30 m de altura.

• As unidades operam de modo contínuo, e os tambores op eram ciclicamente pelo período de 10 a 24h.

• Enquanto um tambor está sendo cheio o outro está em fas e de descoqueiamento ( para ser esvaziado) .

6

ESQUEMA DE PRODUÇÃO (cont.)

Fluxograma simplificado da UCR

7

TIPOS

Classificação em função da natureza das cargas de origem:

• shot coke - cargas ricas em asfaltenos (> 13% m/m), formadas por resíduos de vácuo ou resíduos asfálticos que apresentam altos teores de enxofre e metais - a olho nu, o material apresenta forma esférica de várias dimensões;

• coque esponja – formados por resíduos de vácuo que possuem asfaltenos, resinas e médios teores de enxofre e metais - a olho nu, o material apresenta pequenos poros e paredes espessas;

8

TIPOS (cont.)

• coque esponja aluminium grade - formado a partir do resíduo de vácuo, apresenta menores teores de impurezas do tipo asfaltenos, enxofre, resinas e heteroátomos - camadas mais alinhadas e poros em forma de elipse;

• coque agulha - cargas são formadas por óleos decantados, ricos em hidrocarbonetos aromáticos e que contêm baixa presença de asfaltenos, resinas e metais - classificado como material anisotrópico.

9

TIPOS (cont.)

Classificação em função do teor de enxofre:

CVP % enxofre, em massaBaixo Teor de Enxofre (BTE) < 2Médio Teor de Enxofre (MTE) 2 – 4Alto Teor de Enxofre (ATE) > 4

10

QUALIDADE

78%

22%

Qualidade do CVP no Mercado Internacional

BTE + MTE

ATE

11

QUALIDADE (cont.)

Qualidade do CVP PETROBRAS

• A PETROBRAS produz CVP esponja, sendo boa parte classificado como aluminium grade.

• O CVP PETROBRAS é do tipo BTE, com teor de enxofre inferior a 1%, fato que torna o produto “topo de linha” para a indústria de alumínio e potencial substituto do carvão em aplicações siderúrgicas.

12

Produção a partir de petróleo nacional, oriundo da Bacia de Campos:

• Baixo teor de enxofre (< 1%)

• Qualidade constante

QUALIDADE (cont.)

13

QUALIDADE (cont.)

Outras características do CVP PETROBRAS, importantes para o seu uso como substituto do carvão:

• Baixos teores de cinzas

• Alto teor de carbono fixo

• Elevado poder calorífico

14

QUALIDADE (cont.)

D 58658500Poder Calorífico, kcal/kg

D 409/5003100HGI (Hardgrove Grindability Index)

D 317288Carbono Fixo, % m/m

D 4239 0,8Enxofre, % m/m

D 3174/4422 0.2Cinzas, % m/m

D 3175/442111Matéria Volátil, % m/m

D 3173/493110Umidade, % m/m

Método ASTM Valores TípicosCaracterísticas

15

2,32,8

3,33,8

6,3

7,0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2007 2008 2009 2010 2012 2014

PRODUÇÃO NO BRASIL (cont.)

Novas UCRs aumentarão a produção de CVP no Brasil:

2,3 milhões t, em 2007 � 7,0 milhões t, em 2014.

Milhões t

16

Am. Norte Am. LatinaUnião Européia Ásia e Oceania África e Outros Europa

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Mil tMil tMil t

61.883 66.17970.483 69.422

73.141

83.551

77%

10%6%

3%

62%

10%4%

11%

84.390 85.213 86.12789.041

14%

4%

PRODUÇÃO MUNDIAL

Fonte: Kaiser Associates

17

APLICAÇÕES

Produção Mundial de CVP90 Milhões t

Alto Enxofre 70 Milhões t

Baixo e Médio Enxofre20 Milhões t

Uso EnergéticoUso Industrial

Alumínio16 Milhões t

Siderurgia e Outros4 Milhões t

0.7 1,6

18

Aplicações do CVP Mercados Qualidade Requirida Matéria–prima p/ calcinação

Alumínio TiO2

Coque de Petróleo Voláteis Baixos (Máx. 12% m/m) Metais Baixos Enxofre Baixo (<2% m/m)

Redutor à base de carbono Ferro-Gusa Ferro-Ligas Carbetos

Enxofre Baixo (<1,0 %m/m) Carbono Fixo Alto(>90% m/m) Metais Baixos Granulometria (ferro-liga e gusa)

Matéria–prima p/ coqueria Fundição Enxofre Baixo (<1,0 %m/m) Carbono Fixo Alto (> 90% m/m)

Matéria–prima p/ coqueria Grandes Siderúrgicas Enxofre baixo (<1,0 %m) Carbono Fixo Alto (> 90% m/m)

Combustível Cal Grandes Siderúrgicas (PCI) Cerâmica vermelha Pelotização / Sinterização

Enxofre baixo (<1% m/m) Poder Calorífico Alto

Combustível Cimento Geração de energia

Enxofre alto (>4% m/m) Poder Calorífico Alto

APLICAÇÕES (cont.)

Características

19

APLICAÇÕES (cont.)

Calcinação

� Processo térmico, que permite reduzir drasticamente o teor de material volátil presente no coque verde de petróleo .

� Podem ser beneficiados por este processo o coque verde tipo esponja aluminium grade e o tipo agulha.

� O coque calcinado de petróleo é empregado em misturas com pichena produção de anodos para:

● Indústria de Alumínio● Indústria de Eletrodos de Grafites● Indústria de TiO2

20

APLICAÇÕES (cont.)

• Usos já testados do CVP na Indústria Siderúrgica:

� Nas coquerias, como fornecedor de carbono e redutor de cinzas, em substituição ao carvão mineral, para produção de coque metalúrgico.

� Nos altos fornos, em PCI (pulverized coal injection).

� Nos pequenos e médios fornos, em substituição a carvãovegetal, para produção de gusa e fundição.

� Nos processos de pelotização, sinterização e de ferro-ligas.

Aplicações na siderurgia são exclusivas dos CVPs sul-americanos.

21

CONSIDERAÇÕES FINAIS

• O aumento significativo da produção do Coque de Petróleo Nacional, com baixos teores de enxofre, cinzas, carbono fixo e elevados valores de poder calorífico o credenciam a ser:

� uma matéria-prima de qualidade para uso na produção de coque calcinado destinado principalmente à indústria de alumínio no Brasil e no exterior;

� uma alternativa importante para diversos segmentos industriais brasileiros como substituto dos carvões vegetal e mineral importado.

• A PETROBRAS deseja participar e viabilizar pesquisas que assegurem o uso crescente do Coque de Petróleo por importantes setores da economia brasileira.

22

Obrigado por sua atençãoObrigado por sua atenção