Universidade Federal de So Joo Del-ReiCampus Alto Paraopeba

REFINO DO PETRLEO E A INDSTRIA PETROQUMICA

Ouro Branco MGREFINO DO PETRLEO E A INDSTRIA PETROQUMICA

1. INTRODUO

Segundo definio do rgo nacional de normalizao, ASTM American Society for Testing and Materials petrleo uma mistura de ocorrncia natural, consistindo predominantemente de hidrocarbonetos e derivados orgnicos sulfurados, nitrogenados e outros elementos.Com um histrico de utilizao datado desde os tempos mais remotos, a importncia do petrleo vem ascendendo nos cenrios energtico, econmico e estrutural em todo o mundo. Em virtude das propriedades fsicas apresentadas pelos hidrocarbonetos que compem a mistura, observou-se, no petrleo, que as diversas fraes dele obtidas atravs do aquecimento de suas pores extradas, resultam em diversos produtos de interesse que variam, desde o seu uso em cosmticos e medicamentos, aos combustveis. Entretanto, historicamente, foi a criao do motor a combusto que impulsionou a relevncia do petrleo no cenrio mundial.Atualmente, de acordo com dados da ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica -, a cada barril de petrleo produzido, cerca de 50% de dele usado para produzir gasolina, 15% para o diesel e, os 35% restantes se tornaram a espinha dorsal do mundo atual, no qual esto a produo de asfalto, capacetes, vidros blindados, aspirina, cosmticos, computadores, lubrificantes de mquinas e pele, fabricao de plsticos, borracha e fibra sinttica, entre outros.Em 3 de outubro de 1953, no Brasil, foi criada, pelo ento presidente Getlio Vargas, a Petrobrs S/A. A nova empresa, por sua vez, recebeu o monoplio estatal para pesquisa, explorao e refino do produto nacional e estrangeiro, transporte martimo e sistema de dutos. Atualmente, o governo detm a maior parte das aes da Petrobrs, e o restante de capital misto. O Brasil atingiu autossuficincia de petrleo para abastecimento interno, com a produo de, aproximadamente, 2,3 milhes de barris ao dia. No pas, as principais jazidas se estabelecem em locais onde h rochas sedimentares e nos oceanos, em plataformas continentais. A mais recente promissora jazida no Brasil se estabelece na camada pr-sal nos litorais do Esprito Santo e Santa Catarina. (PETROBRS, 2003).O refino de petrleo em uma indstria moderna tem suas etapas bsicas de processo compreendidas desde a extrao destilao, craqueamento, polimerizao, alquilao, dessulfurizao, dessalinizao, desidratao e hidrogenao. Desta forma, obtm-se, pela separao e refino dos hidrocarbonetos, diversas matrias-primas, combustveis e subprodutos, cumprindo a ampla utilizao do petrleo nos cenrios energtico, econmico e estrutural no mundo. (VALENA, 2010).

2. EXTRAO DO PETRLEO

O Brasil conta com uma boa oferta de petrleo em bacias no fundo do oceano, esse petrleo retirado por Unidades Flutuantes de Produo e Estocagem (FPSO). Atualmente, o pas capaz de extrair o petrleo encontrado a mais de mil metros abaixo da lmina dgua no oceano. Alm de estocar e transferir o petrleo, um FPSO tem a funo de process-lo, retirando do leo impurezas como gua e gases.Por meio de tubulaes especiais denominadas risers o petrleo elevado do piso marinho at a superfcie, esses equipamentos so projetados de forma a resistir s presses exercidas pela imensa coluna dgua. Os risers chegam s plataformas e so conectados aos manifolds, conjuntos de vlvulas e instrumentos de controle necessrios para conferir flexibilidade na operao da plataforma. No mesmo mdulo do manifold, encontram-se os lanadores e recebedores de PIG, fundamentais na manuteno das linhas de elevao e equipamentos submarinos. Os PIGs, por ao mecnica, fazem a limpeza das linhas, removendo parafinas e outras substncias que aderem s paredes internas do equipamento. O leo que chega ao manifold alinhado para dutos principais chamados raders, que so responsveis pela coleta do leo proveniente dos diversos poos produtores de petrleo. Por conseguinte, o petrleo direcionado aos pr-aquecedores, onde se recupera a energia que seria desperdiada, elevando a temperatura do petrleo em 5oC. O petrleo, ento, segue para o aquecedor de produo onde se encontram trocadores de calor do tipo casco tubo, neles a gua quente sob presso percorrer a estrutura interna do trocador, constituda por vrios tubos de pequeno calibre e o petrleo ocupar o casco que os envolve, maximizando azzim a troca de calor entre a gua e o petrleo. A uma temperatura de 180oC, a gua cede calor latente ao petrleo, aquecendo-o a uma temperatura de 80oC, temperatura considerada tima para o processo de separao. Uma vez feito isso, o petrleo j est pronto para entrar no separados de produo, tambm conhecido como separador de primeiro estgio. Este vazo opera mediante o controle de algumas variveis como: presso, temperatura, nvel de interfaces leo-gua e gs-leo. Controlando-se essas variveis, proporcionando o tempo de residncia pr-estabelecido em projeto e utilizando-se o agente emulsificante adequado, garante-se que as fases gua, leo e gs sejam tratadas individualmente nas etapas subsequentes e enquadradas nos mais restritos padres de qualidade requeridos. A partir de ento, as fases passas por processos separadamente.2.1 LEOAps ser separado no processo de extrao, o leo segue para o tratador de leo, equipamento tal que tem como objetivo enquadrar o teor de BSW, isto , gua e sedimentos e, por consequncia, o teor de salinidade do leo. Faz-se uso de um campo eltrico como meio de emulsionamento. O leo que sai do tratador resfriado em um trocador de calor do tipo placas paralelas, no qual o fluido de resfriamento empregado a gua do mar. Uma vez feito o resfriamento do leo de 80oC para cerca de 53oC, o leo segue para o separador atmosfrico, que o ltimo estgio de estabilizao do mesmo. Paralelamente, efetua-se a recuperao dos gases separados neste vazo, maximizando a produo do gs. Por fim, o leo segue para os tanques de carga do navio. Decorridos cerca de sete dias de produo, o leo acumulado nos tanques da plataforma aliviado atravs de bombeamento para um navio aliviador. Esta operao denominada offloading, tem uma durao mdia de 24h e pode ser realizada tanto pela proa, quanto pela popa dos FPSOs e, para isso, a plataforma conta com bombas de capacidade de bombeamento de at 10.000 m/h.2.2 GSAps sair do separador, o gs carrega uma quantidade de lquido que necessita ser retirada antes de passar pelo compressor, uma vez que o gs precisa ser comprimido e desidratado para que seja utilizado. Dois vasos chamados de safety cumprem com o papel de separar o lquido do gs. Ambos possuem a capacidade de operar com trs milhes de m de gs e separar at 354 m de lquidos por dia. Este processo minimiza a possibilidade de arraste de lquidos para os compressores, evitando danos. O compressor uma mquina operatriz, ou seja, precisa de aporte de energia para funcionar, no caso, utilizam-se motores de alta potncia com variadores de frequncia, possibilitando o controle da compresso. Cada um dos dois primeiros estgios da compresso composto de um resfriador de gs e um vaso para separao do condensado formado aps a compresso e resfriamento do gs, sendo este condensado reciclado para o estgio anterior. O gs do segundo estgio de compresso, aps o resfriamento, segue para a torre de desidratao de gs, uma torre de absoro de gua que utiliza TAG (Trietilenoglicol) como fluido de absoro. Devido ao composto utilizado, essa equipamento tambm recebe o nome de torre TAG. Tal operao otimizada pela reduo da temperatura e aumento da presso. Todo o sistema de controle da torre projetado de forma que o gs efluente seja suficientemente desidratado. Ao sair da torre de TAG, o gs entra no terceiro e ltimo estgio de compresso.2.3 GUAA gua proveniente do separador de produo trifsico, denominada gua oleosa, tambm a 80oC, passa por uma bateria de hidrociclones, nos quais parte do leo carreado pela gua removido e reciclado para o sistema de tratamento de leo. A gua, aps a remoo quase completa do leo e graxas, passa ento pelo pr- aquecedor de leo antes de entrar no flotoador, que o equipamento responsvel pelo polimento final da gua. Antes de ser descartada para o mar, essa gua, tambm chamada de gua produzida armazenada em um tanque estrutural no FPSO.2.4 TRATAMENTO DA GUA DE INJEOA fim de possibilitar a retirada do petrleo das bacias, injeta-se gua, tanto para evitar desmoronamentos, quanto para diminuir a presso necessria para retirar o petrleo. O processo de injeo de gua tem seu incio na captao de gua do mar por bombas de elevao. Antes de entrar na torre desaeradora, a gua passa por um filtro para remoo de partculas com granulometria superior a 80mm. Posteriormente, na torre desaeradora, a gua do mar submetida a um striping de gs, que um processo de remoo mecnica do O2. Paralelamente, faz-se a injeo de um sequestrante de O2, dissulfito de sdio, que tem como objetivo remover quimicamente o O2 restante do striping e tambm do ciclo residual. Na sada da torre desaeradora, so injetados produtos qumicos biodispersantes que evitam a deposio de micro-organismos, biocidas de choque, que so injetados duas vezes por semana para controle microbiolgico e, se necessrio, uma injeo complementar de sequestrante de O2. Com o intuito de complementar o tratamento de gua de injeo, o lquido passa tambm por filtros do tipo cartucho para remoo de slidos maiores que 5mm. Todo o tratamento, a base de produtos qumicos e sistemas de filtrao, tm como objetivo principal proteger os materiais constitudos de ao-carbono, da corroso e, consequentemente, minimizar o arraste de partculas do reservatrio. Vrias medidas so tomadas para evitar a queda de injetividade nos poos injetores de gua e evitar a perda de produo devido s incrustaes.

3. REFINO

Toda refinaria uma grande planta qumica, que executa quatro tarefas bsicas: destilao, hidrotratamento, fracionamento (Craqueamento) e mistura. Cada um destes estgios foi definido para criar a mais pura matria prima. (THE HISTORY CHANNEL LATIN AMERICA, 2013).

3.1 DESTILAOA primeira etapa do refino, que tem como objetivo a separao dos hidrocarbonetos presentes no petrleo. O petrleo fervido a 360C em uma fornalha ligada a torre, a medida que a temperatura aumenta os diferentes tipos de hidrocarbonetos comeam a se vaporizar. Esses vapores percorrem a torre de fracionamento sendo removidos em diferentes nveis, os mais leves em cima, como a aspirina, e os mais pesados embaixo.A partir dai temos o petrleo separado, formando compostos como: gs natural, armazenado sob presso, a gasolina leve, a NAFTA, o combustvel para aviao, o diesel, os produtos de gasleo e o coque de petrleo. Logo, cada um desses produtos ser refinado para eliminao de enxofre e outros constituintes indesejveis.

3.2 HIDROTRATAMENTONessa parte h a mistura do hidrognio ao leo, essa mistura passa por trocadores de calor para aumentar a temperatura at, aproximadamente, 370C, em seguida ela passa por catalisadores que junto com o hidrognio retiram as impurezas, como o enxofre. Nesta etapa o combustvel para aviao j esta concludo. Os demais produtos precisam ainda ser craqueados. O enxofre retirado nessa etapa vendido para ser utilizado por indstrias de fertilizantes.3.3 CRAQUEAMENTOO craqueamento quebra os hidrocarbonetos em molculas menores e mais simples, essa quebra feita a temperaturas acima de 700C junto com alguns catalisadores. Nesta etapa consegue retirar leo base, usados na movimentao de navios, e o propileno para maquiagens, pasta dentais e outros.3.4 MISTURAA ltima parte do refino uma reforma cataltica, que tem como objetivo a reestruturao das molculas, transformando cedais normais de hidrocarbonetos em cadeias cclicas, ramificadas ou aromticas. 3.5 SUBPRODUTOSQuase tudo reaproveitado nas usinas de refinarias, a cera que sai das brocas de perfurao refinada e usada como vaselina. O coque usado em metalrgicas como combustveis de fornalha. O propano que sai aps mltiplos estgios de refino utilizado como combustvel, pois rico em energia, e pode ser guardado como liquido ou usado como gs.3.6 O PLSTICOO plstico um dos principais produtos do refino, ele constitudo de monmeros, que so obtidos fracionamento dos gases do refino e do gs natural. So sete as matrias primas bsicas dos plsticos: o etileno, o propileno, o benzeno, o C4, o tolueno, o xileno e os gases de pirlise (pygas), ricos em aromticos. Com isso gerado, basicamente, todos os plsticos produzidos no mundo.3.7 LUBRIFICANTESConsiderado as umas das fraes mais valiosas, eles so feitos de leo base, fraes extradas na torre de destilao. Ele pode ser usados para evitar os desgastes de motores, impedir atritos desnecessrios, ajudar no lanamento de foguetes, proteger a corrente de serras eltricas, mquinas na indstria de alimentos necessitam de lubrificantes especiais, chamados de leos de grau alimento, se ele cair acidentalmente no alimento no haver problema, pois ele extremamente puro. Tambm se usa leos derivados de petrleo no corpo, em batons, cremes, entre outros.O lubrificante deve possuir um filme grosso o suficiente para aguentar a frico, mas no to grosso a ponto de degradar o funcionamento das peas.3.8 RERREFINAO o processo inverso do refino, primeiro leo hidrotratado para remover impurezas e os aditivos. Sobra o redestilado, voltando a haver uma frao quase pura. Todos os metais, contaminantes, aditivos, gua e produtos livres so removidos e o leo fica quase to bom quanto o original. Para o rerrefino usa-se menos energia que o refino original, logo pode ser uma forma vivel de aproveitamento da matria e para o meio ambiente.3.9 PAVIMENTAO E TELHAS DE ASFALTO o lquido escuro e denso que fica retido no fundo da coluna de destilao. Ele reinado, misturado com pedras para fazer matrias de pavimentao ou convertido em produtos bsicos para telhas e asfalto.

4. PETROQUMICA, DERIVADOS DO PETRLEO E SUAS APLICAES.

Todos os produtos derivados do petrleo tem sua origem em petroqumicas, estas fazem parte da indstria qumica, diferente do refino que faz parte das indstrias do petrleo. A matria prima principal usada na petroqumica a nafta que, por sua vez, um derivado do petrleo. As refinarias, portanto, oferecem o petrleo refinado, que serve de matria prima para a petroqumica, que so tambm conhecidas como indeferias de transformao. Para que a transformao de matrias primas originadas de recursos naturais acontea, preciso recorrer s mais sofisticadas tecnologias desenvolvidas pelas engenharias.O gs natural e o petrleo fornecem a base para a transformao de seus componentes em matria-prima para a fabricao de inmeros objetos de utilidade diversa, alguns deles so:leo diesel: empregado em motores a diesel. Por ser mais viscoso que a gasolina, possui a caracterstica de lubrificao. muito comum a presena de compostos de enxofre no leo diesel, cuja combusto d origem a xido e cidos corrosivos e nocivos as seres vivos.Gs liquefeito de petrleo (GLP): consiste de uma frao composta por propano e butano, so armazenados em botijes e utilizados como gs de cozinha.Asfalto: constituinte natural do petrleo, sendo obtido submetendo-se o petrleo a um processo de destilao no qual as fraes leves (gasolina, diesel e querosene) so separadas do asfalto por vaporizao, fracionamento e condensao, o estgio final a destilao a vcuo. O resduo obtido aps a remoo dos demais destilados de petrleo o cimento asfltico de petrleo (CAP).Gasolina: um dos produtos de maior importncia do petrleo, sendo liquido inflamvel e voltil. Consiste de uma mistura de ismeros de hidrocarbonetos de C5 e C9, obtida primeiramente por destilao e por outros processos nas refinarias. Com a finalidade de baratear e aumentar a octanagem da gasolina adicionado outros produtos no derivados do petrleo gasolina, como, por exemplo, o etanol e o metanol.Querosene: uma frao intermediaria entre a gasolina e o leo diesel. Esse derivado obtido da destilao fracionada do petrleo in natura, com ponto de ebulio variando de 150 C a 300 C. largamente utilizado como combustvel de turbinas de avio a jato, tendo ainda aplicao como solvente.Parafinas: aplicao industrial ampla, como, por exemplo: impermeabilizante de papis, gomas de mascar, explosivos, lpis, revestimentos de pneus, revestimentos interno de barris, entre outras.

Figura 1: Esquema bsico dos processos industriais para obteno dos derivados do petrleo (UENF).

As fraes dos derivados do petrleo e do gs natural, utilizadas para a produo petroqumica so aquelas que apresentam a melhor alternativa para agregar valor na cadeia de transformao na indstria, tais como: metano, etano, GLP, nafta e gasleo. Os rendimentos em produtos bsicos, obtidos de cada uma destas matrias-primas, so diferentes e, tambm, podem depender das condies em que as operaes so conduzidas nas diversas fbricas e a partir destas possvel obter uma srie de outros produtos, muito consumidos.

Figura 2: Cadeia de transformao dos principais produtos petroqumicos (VIRGLIO, 2011).

5. IMPACTOS AMBIENTAIS DO REFINO DO PETRLEO

Os impactos ambientais causados pela indstria petrolfera so diversos, sendo os mais conhecidos, queles associados aos vazamentos nos terminais de petrleo, que provocam a contaminao e degradao ambiental de mares e praias. Entretanto, esses problemas no so os nicos que geram impacto negativo no meio ambiente. Na fase do refino, destacam-se diversos problemas relacionados ao descarte de efluentes lquidos, a emisso de gases e vapores txicos para a atmosfera, alm dos resduos slidos, geralmente armazenados em aterros industriais.O vazamento de petrleo pode ocorrer a partir de navios petroleiros, plataformas de extrao e oleodutos de distribuio, causando graves danos ao meio ambiente. Este vazamento ocorre em razo de variados fatores, entre eles: problemas estruturais em equipamentos, falhas humanas na execuo, alm do fato de que a alta presso exercida pelo fundo do oceano pode provocar fissuras ou falhas nos assoalhos, resultando no escapamento de gases ou leo. Desta forma, nota-se a dificuldade de conter e reverter esse grave problema ambiental. A poluio causada pelo petrleo causa grave efeitos na fauna, principalmente em referncia aos animais marinhos e aves migratrias. Alm disso, essa poluio prejudica de intensa forma a populao litornea das reas atingidas.O desastre ocorrido nos EUA no ano de 2010 exemplifica o grande problema ambiental relacionado com o derramamento de petrleo nos oceanos, em que uma enorme quantidade de petrleo derramando no oceano ficou vazando durante meses, atingindo uma extensa rea do Golfo do Mxico. O prejuzo ambiental foi incalculvel, e muitas espcies de animais e vegetais foram atingidas.Os efluentes lquidos da indstria petrolfera so: guas de reesfriamento, guas de processo, guas de esgotos e sanitrios e guas de chuva. Estes so tratados em ETEs, geralmente situadas nas prprias refinarias. Aps o tratamento so descarregados em estaes de tratamento pblicas ou em corpos receptores, desde que atendam a legislao ambiental concernente. Muitas refinarias liberam hidrocarbonetos lquidos no solo ou at mesmo e, guas superficiais e em algumas refinaras, a contaminao do solo migra, escoando para guas superficiais prximas. Problema, que, dependendo do volume de efluente liberado, torna-se muito grave representando, desta forma, um risco para o meio ambiente e para a sade humana.Outro grande problema so as emisses de gases provenientes das refinarias para a atmosfera. Essas emisses incluem: emisses fugitivas dos compostos volteis presentes no leo cru e nas suas fraes, emisses geradas pela queima de combustveis nos aquecedores de processo e nas caldeiras, e emisses provenientes das unidades de processo propriamente ditas. As emisses fugitivas cocorrem em toda a refinaria e escapam das centenas de fontes potenciais, como por exemplo, vlvulas, bombas, tanques e flanges. Ainda que os vazamentos sejam pequenos, o somatrio de todas essas emisses resulta num grande volume de gases sendo liberados no meio ambiente. Essas emisses podem ser reduzidas por meio de tcnicas, que envolvem, por exemplo, o uso de equipamentos com maior resistncia a vazamentos, diminuio de fontes potencias de vazamento de gases, e o uso de tanques com teto flutuante.No mbito nacional, mesmo com todas as leis de proteo ambiental e sustentabilidade, observa-se um grande descaso das refinarias e indstrias petroqumicas brasileiras em relao poltica ambiental. Desta forma se faz necessria uma integrao da varivel ambiental no planejamento, concepo e, acima de tudo, na operao das refinarias e petrolferas. Uma postura proativa com o meio ambiente muito mais lucrativa para as refinarias, pois atualmente, o compromisso com o desenvolvimento sustentvel supera as obrigaes ticas e morais, tornando-se uma demanda social. Tal compromisso j um fator limitante para a manuteno de uma empresa no mercado, medida que a deflorao da imagem negativa associada s empresas que degradam o meio ambiente determinante na opinio dos consumidores.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

1. ANDRADE, J. E. P; SIMON, S. K. P; ZAPORSKI, J; MELO, K. C. A. A Indstria Petroqumica. BNDES. 85p. 2. ANEEL. Petrleo, 2003. Disponvel em: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/07-Petroleo(2).pdf. Acesso em 16 de Junho de 2015.3. PETROBRS. Memria da Petrobrs, 2013. Disponvel em: http://memoria.petrobras.com.br/acervo/criaao-da-petrobras#.U6h0zJRdWHg. Acesso em 16 de Junho de 2015.4. THE HISTORY CHANNEL LATIN AMERICA. Maravilhas Modernas Os Segredos do Petrleo, 2013. Disponvel em: www.seuhistory.com. Acesso em 16 de Junho de 2015.5. VALENA, S. L. Avaliao da Tenso Interfacial entre Petrleo Parafnico e Superfcies com Resinas poxi. So Cristovo: Universidade Federal de Sergipe. 2010. 84p.6. Figura 1: UNIVERSIDADE FEDERAL DO NORTE FLUMINENSE. Derivados do Petrleo. Disponvel em: http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/pe_derivados.html. Acesso em 16 de Junho de 2015.7. Figura 2: VRGILIO, N. Processo de Produo Qumica, 2011. Disponvel em: http://pt.slideshare.net/neoson/aula-11-petroquimica-prof-nelson-area-1-150411-8128262. Acesso em 16 de Junho de 2015.