Produção de óleos lubrificantes e parafina

ProduçãoProduçãode de

Óleos Básicos Lubrificantes Óleos Básicos Lubrificantes e e

ParafinasParafinas

Classificação do Lubrificantes Automotivos

API SL

SAE 20W/50

API – American Petroleum Institute (padrões de qualidade)

S – indica que o óleo destina-se a motores a gasolina (álcool e gás).

L – gradua o óleo conforme o nível de qualidade (poder de limpeza e lubrificação, resistência a oxidação, etc.) “Maior” a letra, melhor o óleo.

SAE – Society of Automotive Engineers

20W – especifica a viscosidade máxima para uma dada temperatura do óleo (viscosidade a baixa temperatura) – W- winter - (4500 cP @ -10ºC)

50 – especifica a viscosidade do óleo a temperatura elevada – (16,3 a 21,9 cSt @ 100ºC)

Óleos Lubrificantes Comerciais

• Obtidos por mistura de óleos básicos de modo a se ter a viscosidade desejada, sendo aditivado para melhorar ou adicionar características de desempenho.

•Exemplo de aditivos: anti-oxidantes, depressores de ponto de fluidez, melhoradores de IV, anti-corrosivos, extrema-pressão, anti-espumante.

Óleos Básicos Lubrificantes

• Cerca de 2% dos derivados de petróleo.• Tradicionalmente se originam de frações de

vácuo da destilação e de óleos desasfaltados• Misturas de hidrocarbonetos parafínicos,

naftênicos e aromáticos.• Peso Molecular : 300 a 700 (moléculas

contendo de 20 a 50 átomos de carbono).

Óleos Básicos Lubrificantes - composição

Iso-parafínicos Naftênicos

Aromáticos

Óleos Básicos Lubrificantes – estruturas típicas

Ciclo-parafinas

Alquil-benzenos

Índice de Viscosidade• Indica a variação da viscosidade com a temperatura. Maior IV menor esta variação

• Função das viscosidades a 40ºC e 100ºC

IV = L - U x 100

L - H

• H – viscosidade a 40ºC de um óleo de IV=100 de viscosidade a 100ºC igual a do óleo em análise

• L – viscosidade a 40ºC de um óleo de IV=0 de viscosidade a 100ºC igual a do óleo em análise

• U – viscosidade a 40ºC do óleo em análise

• Referências:

H – óleos parafínicos obtidos do petróleo Pennsylvanian (“high VI”), assumidos como IV=100

L – óleos naftênicos obtidos de cru naftênico do Golfo do México (“low VI”), assumidos como IV=0.

Óleos Básicos Lubrificantes – distribuição de carbonos

Carbonos totais : 18

Carbonos Parafínicos: 6

CP = 33,3 %

Carbonos naftênicos: 6 CN= 33,3 %

Carbonos Aromáticos: 6 CA= 33,3 %

Obs : A distribuição de carbono é calculada por correlação entre o índice de refração, viscosidades a duas temperaturas, densidade e teor de enxofre do produto.


Principais requisitos

ViscosidadeViscosidade

Alto Ponto de FulgorAlto Ponto de Fulgor

Índice de Viscosidade (IV)Índice de Viscosidade (IV)

Ponto de FluidezPonto de Fluidez

Resistência à oxidaçãoResistência à oxidação

Óleos Básicos Lubrificantes – Parafínicos

CaracterísticasCaracterísticas

• Alto Índice de Viscosidade (Ex: IV = 95)Alto Índice de Viscosidade (Ex: IV = 95)

• Ponto de Fluidez variando de -3ºC a Ponto de Fluidez variando de -3ºC a -15ºC -15ºC

• Mais rico em carbono parafínico que os Mais rico em carbono parafínico que os óleos naftênicos óleos naftênicos

(Ex: CA = 10%, CN = 22% e CP = 68%)(Ex: CA = 10%, CN = 22% e CP = 68%)

Óleos Básicos Lubrificantes – Naftênicos

CaracterísticasCaracterísticas

• Baixo Índice de Viscosidade (Ex: IV = 3)Baixo Índice de Viscosidade (Ex: IV = 3)

• Ponto de Fluidez (Ex: - 21ºC)Ponto de Fluidez (Ex: - 21ºC)

•Mais rico em carbono naftênico que os Mais rico em carbono naftênico que os óleos parafínicosóleos parafínicos

(Ex: CA = 16%, CN = 36% e CP = 46%)(Ex: CA = 16%, CN = 36% e CP = 46%)


Rotas de Produção

Grupo Processos Utilizados (típicos)

IExtração e Desparafinação com Solvente, Rota Mista

II Hidroprocessamento Severo, Rota Mista

IIIHidroprocessamento Severo, GTL, Hidroisomerização de Parafinas Oleosas


Demandas de Qualidade

• Maior resistência a oxidação

• Maior índice de viscosidade

• Menor volatilidade

• Melhor fluidez a baixa temperatura

• Menor teor de enxofre

Rotas de Produção de Óleos Básicos

Extração de Aromáticos c/ solvente

Hidrocra-queamento

Destilados / Destilados / DesasfaltadosDesasfaltados

Aumento do IV

Aumento da Fluidez

Estabili-lização

ÓleosÓleos

BásicosBásicos

Rota SolventeRota Solvente

HidrorrefinoHidrorrefino

Desparafi-nação c/ solvente

Desparafi-nação

Catalítica

Hidro- Acabamento(Baixa Pressão)

Hidro-

Tratamento(Alta Pressão)

Parafinas

Principais requisitos

Ponto de FusãoPonto de Fusão

Teor de óleoTeor de óleo

PenetraçãoPenetração

Parafinas - Composição

• Principal componente: alcanos lineares Principal componente: alcanos lineares de (C18 a C60).de (C18 a C60).

• Contém isoalcanos e naftênicosContém isoalcanos e naftênicos

• Contém pequena quantidade de óleo Contém pequena quantidade de óleo residual.residual.

COMPOSTOS PARAFÍNICOS – C26H54

ESTRUTURA VISCOSIDADE

(cSt@100ºC)

IV Pto. FLUIDEZ

(ºC)

“PRODUTO”

n-C26 3,24 188 + 56,2 “parafina”

C4—C—C17

C4

2,97 141 + 20,8“parafina

mole”

C10—C—C10

C5

2,68 126 - 9,1“óleo

lubrificante”

C10—C—C10

C

C2 C2

2,69 120 - 40“óleo

lubrificante”

Rota Solvente – Esquema de Processamento

Extração de Aromáticos

1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740

Destilação a vácuo

1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfaltação a Propano

1790

RAT

DESTILADOS DE VÁCUO ÓLEOS

RAFINADOS

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

Extração

de Aromáticos

Desparafi-nação

Hidroaca-bamento


1510/1710

Destilação

a Vácuo

Desasfalta-

ção a Propano

Desoleifica-ção de

Parafinas

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidrotrata-mento de Parafinas

PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

RV

Rota Hidrorrefino – Esquema de Processamento


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


REDESTILADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS

Hidrocra-queamento Catalítico

Hidro- isodespara-

finação

Hidroaca-bamento


1510/1710

Destilação

a Vácuo

Desasfalta-ção a

Propano


RVPRODUTOS

COMBUSTÍVEIS

( GLP , NAFTA, QAV , DIESEL )

Naftênicos x Parafinicos

Densidade

Índice de Viscosidade

Poder de Solvência

Poder desemulsificante

Volatilidade

Ponto de Fluidez

Alta Baixa

Baixo Alto

Alto Baixo

Bom Ruim

Alta Baixa

Baixo Alto

Unidade de Lubrificantes

Principais clientes diretos :BR DISTRIBUIDORA - 33 %TEXACO - 15 %MOBIL - 13 %SHELL - 12 % OUTROS - 27 %

Conjuntos de Lubrificantes da Reduc

• A Reduc produz 80% dos óleos básicos parafínicos da Petrobrás ( a Rlam produz o restante)

• A Rlam produz 70% das parafinas da Petrobrás (a Reduc produz o restante)

Conjuntos

de

Lubrificantes

Petróleo

Utilidades

Solventes

Produtos Químicos

Catalisadores

GLP

Nafta

Querosene

Diesel

Óleo Combustível

Asfaltos

Extratos Aromáticos

Parafinas Oleosas

Parafinas Moles

Parafinas

Óleos Básicos

Produtos Lubrificantes

1- Óleos Básicos

Spindle, Neutro Leve, Turbina Leve, Neutro Médio, Neutro Pesado, Turbina Pesado, Bright Stock, Óleo Cilindro I, Óleo Cilidro II.

2- Óleos Especiais

Spindle Isolante, OPA, Spindle Branco.

3- Parafinas

Spindle (120/125), Neutro Leve (130/135), Neutro Médio (140/145), Neutro Pesado (150/155)

4- Extrato Aromático

Neutro Pesado


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640



Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RV

Requisitos da Matéria Prima (petróleo)

• Rendimentos compatíveis dos cortes de vácuo e óleos desasfaltados

• Composição dos cortes de vácuo que propicie rendimentos elevados na desaromatização e desparafinação

• Baixo teor de compostos nitrogenados

• Parâmetro para seleção :

IV do gasóleo desparafinado > 50

• Rota pouco flexível em relação à matéria-prima

Unidades de Destilação Atmosférica e a Vácuo para

Lubrificantes

Destilação Atmosférica

fornos atm

água p/ tb do vácuo

resíduo atmosférico (RAT) p/ sistema de vácuo

pré flash

gás residual p/ forno atm

vapor

vapor

vapor

vapor

nafta pesada /bat. pré-aquec

querosene p/bat. pré-aquec

diesel leve p/bat. pré-aquec

diesel pesado p/bat. pré-aquec

gasolina + GLP p/ torre

estabiliz.

torr

e at

mos

féri

cato

rre

atm

osfé

rica

Destilação a Vácuo

destilados de vácuo p/ recup. calor

RAT

vapor

vapor

vapor

condensador

primeiro forno de vácuo

vapor

spindle

neutro leve

neutro médio

resíduo de vácuo (RV) primário

torr

e d

e vá

cuo

pri

már

ia

Unidades de Destilação

Propriedades Controladas nos Cortes de Vácuo

• Viscosidade

• Ponto de Fulgor

• Cor

• Faixa de destilação


Faixas de Controle de Viscosidade

Destilado Controle Unidade

Spindle Motor 9,8 – 10,4 cSt@40ºC

Spindle Branco 15,4 – 15,9 cSt@40ºC

Neutro Leve 5,2 – 5,6 cSt@100ºC

Neutro Médio 7,6 – 8,4 cSt@100ºC

Neutro Pesado 12,5 – 13,5 cSt@100ºC


Comparação dos destilados Neutro Médio Rlam-Reduc

Propriedade NM - Rlam NM - Reduc

Visc. (cSt@100ºC 6,9 7,8

CA/CN/CP 9/14/77 21/11/68

Ponto de Fulgor (ºC) 238 240

Ponto de Fluidez (ºC) 51 36

Enxofre (%p) 0,04 2,6

Nitrogênio (ppm) 510 735

Fonte: CENPES/PDAB/LPE


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640




RV

Unidade de Desasfaltação a Propano

Unidade de Desasfaltação

Objetivo

• Extrair do resíduo de vácuo um óleo de elevada viscosidade, o qual não poderia ser obtido por destilação à vácuo.

resíduo asfáltico + propano

água temperada

diluente

OC ou asfalto p/ tanque

vapor

C3+vapor do sist. de ODES

C3 p/ vaso acumulador (MP)

água ácida p/ tratamento

Sistemas de Recuperação do Asfalto / Propano de Baixa Pressão

propano p/ o sitema de MP

Unidade de Desasfaltação

Propriedades Controladas no Óleos Desasfaltados

• Viscosidade (35,5 – 37,5 cSt@100ºC)• Resíduo de Carbono (RCR 1,80 % máximo)• Cor• Ponto de Fulgor

Unidades de Desasfaltação

Principais Variáveis Operacionais

• Relação solvente/carga

• Temperaturas de extração


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640




RV

Unidades de Extração de Aromáticos

Unidades de Desaromatização

Objetivo

• Reduzir o conteúdo de compostos aromáticos para aumentar o índice de viscosidade do produto e melhorar a estabilidade à oxidação.

• Reduzir o conteúdo de compostos polares (aumento da estabilidade à oxidação)

FurfuralC C

C C

O

CO

H

HH

H

Ponto de Ebulição (ºC – 760 mmHg) : 161,7

Densidade 20/20ºC : 1,5261

Azeótropo com Água @ 1 atm: 65% (p) de água

Ponto de Ebulição : 97,85 ºC

Esquema Geral da Desaromatização

DESTILADO / ODES

Solvente

Solvente Recuperado

Sistema de Extração

Recuperação de Solvente

RAFINADO

Recuperação de Solvente EXTRATO

Rafinado + Solvente

Extrato+ Solvente

Solvente Recuperado

vapor

água

atm

poço

vaportorr

e d

esae

rad

ora

solução de rafinado

furfural

torr

e ex

trat

ora

decantador

solução de extrato

Sistema de Extração

DESTILADO / ODES

Obs: As Us-1520/1720 possuem duas torres extratoras

Unidades de Desaromatização

Propriedades Controladas nos Produtos

• Índice de Refração ou Ponto de Anilina• Teor de furfural• Viscosidade do extrato aromático


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640




RV

Unidades de Desparafinação


Objetivo

• Remover as parafinas lineares e pouco ramificadas, de modo a reduzir o ponto de fluidez (aumentar a fluidez) do óleo desparafinado.

Metil-isobutil-cetona (MIBC)

H3C C

O

CH3CH2 CH

CH3

Ponto de Ebulição (ºC – 760 mmHg) : 116,5

Densidade 20/20ºC : 0,7983

Azeótropo com Água @ 1 atm: 64% (p) de água

Ponto de Ebulição : 87,9 ºC

Esquema Geral da Desparafinação (sem desoleificação)

RAFINADO

Solvente

Solvente Recuperado

Cristalização das Parafinas


ÓLEO DESPARAFINADO


PARAFINA OLEOSA

Filtração

Filtrado Frio Parafina Oleosa + Solvente

Solvente Recuperado

Esquema Geral da Desparafinação / Desoleificação

RAFINADO

Solvente Recuperado

Solvente

Cristalização das Parafinas


ÓLEO DESPARAFINADO

Filtração

Filtrado FrioParafina Oleosa + Solvente

Solvente Recuperado

PARAFINA MOLESolvente

Recuperado


RecristalizaçãoFiltração (dois estágios)


PARAFINA DESOLEIFICADA

Solvente

U-1530

U-1630

PARAFINA OLEOSA

ChillerChiller

ChillerChiller

Apresentação Filtro Rotativo





• Ponto de Fluidez• Teor de Óleo na Parafina Oleosa


Teor de Óleo nas Parafinas Oleosas

Corte Teor de Óleo (%p)

Spindle Branco 10 - 20

Neutro Leve 10 – 20

Neutro Médio 20 - 30

Neutro Pesado 30 - 40

Bright Stock 30 – 35


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640




RV

Unidade de Desoleificação

Unidades de Desoleificação

Objetivo

• Remover o óleo remanescente na parafina (oriundo do processo de desparafinação) e as parafinas pouco ramificadas de baixo ponto de fusão, de modo a se obter um produto de alto ponto de fusão.

chiller chiller

propano líquido

propano vapor

propano líquido

propano vapor

chiller chiller

propano líquido

propano vapor

propano líquido

propano vapor carga para filtração

parafina oleosa

c/solvente da U-1530

água

Sistema de Congelamento de Carga

carga p/ filtração

gás inerte

sucção do compressor de

gás inerte

tambor de carga dos filtros primários

Parafina mole com solvente

tambor de filtrado

Sistema de Filtração

gás inerte

tambor de carga dos filtros secundários

solvente

tambor de filtrado

solvente

parafina mole com solvente

filtrado de repulp p/ diluição e

lavagem de torta

parafina desoleificada c/

solvente

parafina mole c/ solvente

Sistema de Recuperação da Parafina Mole

MIBC p/ tanque

MIBC p/ tanque

para sistema de secagem

água

vapor

parafina mole p/ gasóleo

Unidade de Desoleificação

Propriedades Controladas no Produto

• Teor de Óleo • Penetração• Ponto de Fusão (pequeno ajuste)


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640




RV

Unidades de Hidroacabamento de Óleo

Unidades de Hidroacabamento

Objetivo

• Aumentar a estabilidade à oxidação do óleo básico.

• Melhorar a cor do produto.• No sistema de secagem, reduzir o conteúdo de

água, que causaria turbidez no produto.

Esquema Geral do Hidroacabamento de Óleo

ÓLEO DESPARAFI-

NADO

Hidrogênio (reposição)

Gás de Reciclo

Aquecimento de Carga

Separação Sistema de Retificação/

Secagem

ÓLEO HIDROACABADOReator

Produto + Leves

Compressão de Hidrogênio

Gás de PurgaGás Residual p/

forno Água ácida

óleo desparafinado

reciclo de H2

gás de purga p/ DEA (U-1250)

reposição de H2

óleo hidrogenado p/ retificação óleo residual *

drenagem (eventual) p/ tocha

reator

Aquecimento de Carga/Reator/Sistema de Hidrogênio

Óleo hidrogenado p/

retificação

vapor óleo residual *


gás residual p/ queima em forno

água

Óleo hidrogenado p/

tanque

vapor

água

vapor

poço

Sistema de Retificação e Secagem do Óleo Hidrogenado

óleo residual p/ slop

Unidades de Hidroacabamento


• Índice de Viscosidade • Aparência (teor de água)• Ponto de Fulgor


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacabamento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710


1790

RAT


RAFINADOS


ÓLEOS HIDROGENADOS


1520/1720

Desparafinação

1530/1730

Hidroacaba-

mento

1540/1740


1510/1710


1510/1710


1510/1710

Desasfalta-

ção a Propano

1790

Desoleifica-

ção de Parafinas

1630



1640




RV

Unidade de Hidrotratamento de Parafina

Esquema Geral do Hidrotratamento de Parafinas

PARAFINA DESOLEIFI-

CADA

Hidrogênio (reposição)

Gás de Reciclo

Aquecimento de Carga

Separação Sistema de Retificação/

Secagem

PARAFINA HIDROTRATADAReator

Produto + Leves

Compressão de Hidrogênio

Hidrogênio gasto Gás Residual p/

forno Água ácida

parafina hidrogenada p/

retificação

parafina desoleificada

água

água

H2 p/ U-1540

óleo residual*

gás combustível

hidrogênio dos compressores

Sistema de Aquecimento de Carga/Reatores/Separação do Gás

parafina hidrogenada p/ retificação

vapor

água

parafina hidrogenada

p/ tanque

vapor vaporgás residual

p/ forno


óleo residual p/ slop

H2 da U-1540

H2 comprimido p/ reator

Retificação da Parafina Hidrogenada/Recebimento de Hidrogênio

secagem

Unidade de Hidrotratamento de Parafinas


• Cor Saybolt • Teor de Óleo (apenas verificação)

FIM

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Produção de óleos lubrificantes e parafina