Combustíveis – Os navios e o Petróleo II

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Continuando nossa série “Os navios e o petróleo”, falaremos hoje do refino, processo tão importante para conseguirmos as frações do petróleo, que são indispensáveis para nosso dia a dia como um todo, das tarefas mais simples às mais complexas.

REFINO DO PETRÓLEO E MISTURA PARA COMBUSTÍVEIS MARÍTIMOS

As Refinarias de Petróleo são um Sistema complexo de várias operações simultâneas.

O processo usado numa determinada Refinaria vai depender do produto desejado e das características do petróleo a ser refinado. Atualmente o tipo de refino tem um forte impacto sobre as características do Óleo Combustível Marítimo e do Óleo Combustível Intermediário (IFO).

Refinaria de Destilação Direta (Straight Run):

Este tipo de refinaria faz a destilação Direta e o refino dos conseqüentes destilados.

A Destilação Direta  é uma forma de separar os componentes do Petróleo através do calor. Até uma temperatura de 40ºC, obtém-se a evaporação da primeira classe de componentes no processo, denominada fração gás. Entre 40ºC e 180ºC tira-se a fração gasolina. Se continuarmos aquecendo até uma temperatura entre 180ºC e 230ºC, teremos a fração querosene. Entre 230ºC e 305ºC, retira-se a fração diesel leve. Até os 405ºC, obtém-se as frações diesel pesado e lubrificante leve. Entre 405ºC e 515°C, temos a fração lubrificantes. O que restar desse processo de aquecimento é chamado de fração asfalto e resíduos de destilação.

Veja abaixo um esquema de Destilação Atmosférica e refino dos conseqüentes destilados:

Destilação atmosférica do Petróleo

(*) O diesel aqui se refere a tipos específicos de subprodutos da destilação atmosférica e não possui relação com aplicações em motores.

Produtos da Destilação Direta usados para mistura de combustíveis marítimos: Diesel leve, diesel pesado e óleo residual.

MGO (Marine Gas Oil) destilado e MDO (Marine Diesel Oil): Querosene, diesel leve e pesado. Para diesel DMC até 10-15%, pode ser adicionado óleo combustível residual.

Óleo Combustível Intermediário (IFO) destilado 380 mM2/s (a 50ºC): Este grau de óleo é obtido pela mistura de frações de resíduos atmosféricos (viscosidade de cerca de 800 mM2 / s a 50ºC) com frações de MGO.

Óleo Combustível Intermediários destilados de viscosidades baixas: A mistura para os IFO’s de baixo grau (viscosidade baixa) é feita do IFO 380 mM2 / s (a 50ºc), usando uma fração de MGO ou de MDO.

Todos os IFO’s possuem boas características de ignição, devido a grande porcentagem de material aromático presente nos resíduos da Destilação Atmosférica e à natureza aromática das frações usadas na mistura. A alta concentração de hidrocarbonetos aromáticos nos combustíveis marítimos de Destilação Direta, provoca pesos específicos relativamente baixos para estes produtos, assegurando uma purificação fácil e eficiente dos mesmos a bordo.

O foco da produção de uma Refinaria de Destilação Direta, que é transformar 50% do petróleo que entrou para refino em óleos combustíveis pesados, não corresponde à demanda de produto nos países industrializados, onde o aumento contínuo da demanda por produtos leves (querosene de aviação, gasolina e MGO), coincide com a grande redução na demanda por combustíveis pesados (10 a 15% do Petróleo). Isto resulta na necessidade de convertermos as frações residuais em frações mais leves e, portanto, mais valiosas para a construção de um Complexo de Refino.

Um sistema de processamento complexo de refino pode ser separado em duas partes:

– Destilação do Petróleo (atmosférica e a vácuo)

– As frações líquidas oriundas da Unidade Destilação a vácuo são convertidas através de processos de craqueamento catalítico ou térmico.

Exemplo: Veja abaixo um esquema que representa um Complexo de Refino com Craqueamento catalítico e Visbreaking (redução de viscosidade)

Refino e craqueamento

As Refinarias foram favorecidos no início dos anos 80 e foram levados a aumentar a produção de gasolina. Os principais componentes usados para a mistura de combustíveis marítimos vindos de Refinarias de Craqueamento Catalítico com “visbreaker” (redutor de viscosidade ou viscorredutor) são os mesmos vindos de Refinarias por Destilagem Direta (diesel leve e pesado) e também os mesmos vindos do Ciclo Leve (Fase leve) e Ciclo Pesado (Fase pesada).

O resíduo atmosférico é usado para alimentar a unidade de vácuo e poderá vir a ser usado também para a mistura de combustíveis, mas isso é muito raro. Os combustíveis marítimos resultantes de um refino por Craqueamento Catalítico / Redução de Viscosidade (ou viscorredução), são sensivelmente diferentes dos que provêm de um refino por Destilação Atmosférica.

Diesel Marítimo (MGO/DMA):

Aqui usamos um novo componente para mistura – o óleo de fase leve (Light Cycle Gas Oil – LCO), que contém cerca de 60% de aromáticos. Devido a forte natureza aromática desse óleo, o peso específico de um MGO misturado com LCO será maior que o do MGO oriundo de um refino por Destilação Atmosférica. O peso específico será sempre por volta de 860 kG/M3 (a 15ºC). Apesar disso, não há diferenças relativas à performance ou cuidados com o manuseio, quando comparados os dois tipos de óleo.

Nota: Os parâmetros relativos à concentração máxima de Enxofre no MGO geralmente seguem os mesmos relativos ao diesel para uso em terra. Este é o caso da União Européia, onde o nível máximo de Enxofre para MGO a ser usado em águas territoriais atualmente é de 0,20m/m% máxima e já há um pedido de redução para 0,10m/m% máxima desde 2008. Isto tem um efeito na acidez dos gases da combustão. Por isso, a alcalinidade (BN) e dispersibilidade do óleo lubrificante usado devem ser ajustados.

Devido à logística, é possível que em algumas áreas o diesel marítimo seja, de fato, diesel automotivo (com marcador adicionado de corante e sem o imposto aplicável aos combustíveis para veículos). Até 2009, na União Européia, o nível máximo de Enxofre era de 0,0050 m/m % . A partir de 2009, este nível sofreu a diminuição para 0,0010.m/m %. Novamente, a alcalinidade (BN) e a dispersibilidade do lubrificante podem necessitar de ajustes de acordo com as necessidades.

Diesel Marítimo Destilado (MDO/DMB):

O MDO normalmente tem um índice de cetano quando comparado ao MGO, e tem uma densidade maior. Cetano (ou Hexadecano) é um hidrocarboneto parafínico (alcano) de fórmula química CH3(CH2)14CH3 (C16H34) usado como padrão na avaliação das propriedades ignitoras do diesel. Quando esse diesel vem de um processo de refino por craqueamento catalítico, ele pode conter um percentual maior de LCO que MGO.

Nota: Por padrões mundiais, o MDO possui uma concentração de Enxofre entre 0,3 e 2,0 m/m %. Devido a uma Legislação da União Européia (Diretiva 2005/33/EC, como emenda da Diretiva 1999/32/EC), a venda de MDO com concentração de Enxofre maior que 1,5m/m % nos países da União Européia está proibido desde 11 de agosto de 2006.

Diesel Marítimo Misturado (MDO/DMC):

Vindo de refino por Destilação Atmosférica, o Diesel Marítimo Misturado pode conter até 10% de IFO, MGO/DMA ou MDO/DMB. Para a Refinaria, este Diesel já não atende a muitas composições específicas e deve-se ter extremo cuidado na mistura desse produto para evitar problemas de estabilidade e combustão.

Óleo Combustível Intermediário (IFO 380):

Este grau de óleo costuma contém resíduos de viscorredução, HCO e LCO. Estes trÊs componentes influenciam nas características do IFO-380 “Viscorreduzido”.

A Destilação a Vácuo reduz a produção de resíduos para cerca de 20% do Petróleo que entrou para o processo, inevitavelmente levando a uma concentração das moléculas mais pesadas nesta fração. A Viscorredução converte cerca de 25% destes resíduos da Destilação a Vácuo em Frações de Destilação. Isto significa que cerca de 15% do Petróleo que entrou para o processo permanece como resíduo de Viscorredução. Os Asfaltenos, componentes residuais de combustível, que são insolúveis no Heptano, mas solúveis em Tolueno, juntamente com o Enxofre e os metais existentes no resíduo da Viscorredução, são de três a três vezes e meia mais pesados que os resíduos da Destilação Atmosférica. A Viscorredução afeta a estrutura molecular, pois as moléculas são quebradas termicamente e isso pode acabar com a estabilidade dos Asfaltenos.

O HCO, que possui viscosidade por volta de 130 mm2/s a 50ºC, contém aproximadamente 60% de Aromáticos e é uma fração de alto peso específico: acima de 1kG/L a 15ºC. Ele fica no fundo da Unidade de Craqueamento Catalítico. O Processo Catalítico desta unidade é baseado no Silicato de Alumínio. Sempre há alguma deterioração mecânica no Catalisador durante o Processo de Craqueamento Catalítico e os resíduos provenientes desta deterioração são removidos do HCO na Refinaria. Esta remoção não é 100% eficiente e uma determinada quantidade (em ppm) de resíduo permanece misturada ao HCO. Estes resíduos acabam indo para a mistura do óleo Pesado, juntamente com o HCO.

A aromaticidade do HCO ajuda a assegurar a ótima estabilidade da mistura para Óleo Viscorreduzido.

O LCO, que possui viscosidade por volta de 2,5 mm2/s a 50ºC, tem a mesma aromaticidade do HCO, mas é uma fração de Destilação na Unidade de Craqueamento Catalítico, com um nível de destilação comparável ao do MGO. Com o peso específico padrão de 0,94 kG/L a 15ºC, ele é usado para fazer um “ajuste fino” na mistura para Óleo Pesado Marítimo, onde geralmente o máximo peso específico admissível de0,9910 kG/L deve ser obedecido.

Óleos Combustíveis Intermediários com viscosidade menor que 380 MM2/s (IFOs < 380 MM2/s):

Estes graus de óleo são geralmente obtidos a partir do IFO 380, misturando-o com frações adequadas de MGO, MDO, LCO ou uma mistura deles. A mistura deve ser feita de forma que a estabilidade do produto seja garantida. Juntamente a estabilidade, os limites de peso específico (direto ou indireto) devem ser atendidos.

Não deixe de acessar a primeira matéria desta série, clicando aqui.

Por Rodrigo Cintra

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