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Esquema Refino Petroleo

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE PRODUO

    AVALIAO QUANTITATIVA DE RISCO DE UMA

    REFINARIA DE PETRLEO

    DISSERTAO SUBMETIDA UFPE

    PARA OBTENO DE GRAU DE MESTRE

    POR

    DANIEL OLIVEIRA DE FARIAS

    Orientador: Prof. Enrique Lopez Droguett, PhD

    RECIFE, ABRIL/2010

  • ii

    F224a Farias, Daniel Oliveira de.

    Avaliao quantitativa de risco de uma refinaria de

    petrleo / Daniel Oliveira de Farias. Recife: O Autor, 2010.

    xiv, 96 f.; il., figs., grafs., tabs.

    Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de Pernambuco.

    CTG. Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo,

    2010.

    Inclui Referncias Bibliogrficas e Anexos.

    1. Engenharia de Produo. 2. Anlise de risco. 3. Refino. 4.

    Segurana. I. Ttulo.

    UFPE

    658.5 CDD (22.ed.) BCTG/2010-105

  • iii

  • iv

    DEUS por me dar tantas oportunidades e

    permitir que eu tenha pessoas to boas perto de

    mim...

    Aos MEUS PAIS: Arnaud e Joseane por tudo que

    fizeram e fazem por mim, pela fora nas horas

    difceis, pela dedicao incondicional...

    Aos MEUS IRMOS: Julio Csar, Juliana e

    Danilo por sempre me incentivarem e me

    auxiliarem em tudo que estava ao alcance deles...

    A MINHA ESPOSA: Angela Grabrielle por est

    sempre ao meu lado nos momentos difceis...

  • v

    AGRADECIMENTOS

    Universidade Federal de Pernambuco; Ps-graduao em Engenharia de

    Produo PPGEP, aos professores e funcionrios;

    Ao orientador Prof. PhD. Enrique Lopez Droguett pela orientao deste trabalho,

    pacincia e simpatia.

    Aos membros da banca examinadora pela anlise deste trabalho e sugestes.

    Um agradecimento a toda minha famlia, que esteve presente em toda a jornada,

    tornando o mestrado possvel, em especial a o meu tio Alexandre e minha tia Dalva

    por acreditarem no meu potencial.

    A todos os colegas e amigos do CEERMA, em especial: Rodrigo, Vanina, Marlia e

    Thiago.

    Por fim, aos amigos que, de uma forma ou de outra, me incentivaram na concluso

    de mais esta etapa de vida.

  • vi

    RESUMO

    Mesmo diante da maturidade tecnolgica e da prtica do gerenciamento dos riscos nas

    indstrias qumicas, acidentes catastrficos continuam a ocorrer, dizimando vidas e trazendo

    prejuzos. As indstrias qumicas apresentam riscos inerentes utilizao e ao manuseio de

    produtos inflamveis e txicos que podem ter o potencial de causar exploses, radiaes

    trmicas e disperses de nuvem txica. Anlise Quantitativa de Riscos (AQR) permite

    quantificar esses riscos, de forma a contribuir para a tomada de deciso quanto s aes para

    reduo dos mesmos. As principais etapas da AQR so a caracterizao do sistema a analisar,

    identificao dos perigos, estimativa das freqncias, estimativa das conseqncias e

    estimativas dos riscos. A metodologia de AQR foi elaborada com base no rgo

    regulamentador da CETESB, (2003) e nos modelos matemticos apresentados no Yellow

    Book e Purple Book, TNO (2005). A metodologia foi utilizada ento para quantificar os

    riscos de uma refinaria de petrleo tpica, para tanto, utilizou-se com base as informaes do

    projeto conceitual dos Estudos de Impacto Ambiental EIA e o relatrio de Impactos de

    Meio Ambiente RIMA da Refinaria de Abreu e Lima RNEST (2006), disponvel para

    acesso pblico na Agncia Estadual do Meio Ambiente e Recursos Hdricos CPRH. Porm,

    por questes de confidencialidade, os dados de processos e densidade populacional foram

    fictcios. Os resultados mostraram que os alcances dos efeitos fsicos gerados pelos cenrios

    acidentais analisados ultrapassaram as fronteiras do empreendimento apenas no perodo

    noturno nas unidades de hidrotratamento de diesel e nafta. Estes resultados foram

    apresentados pela curva FN, para o risco social, e pela curva de iso-risco, para o risco

    individual. Contudo, verificou se que os cenrios acidentais analisados atenderam as

    diretrizes legais estabelecidas pela CETESB (2003).

    Palavra chave: Anlise de risco, Refino, segurana.

  • vii

    ABSTRACT

    Even with the technological maturity and practice of risk management in the chemical,

    catastrophic accidents continue to occur, decimating lives and causing losses. The chemical

    present risks inherent in the use and handling of flammable and toxic products that may have

    the potential to cause explosions, heat radiation and dispersion of toxic cloud. Quantitative

    Risk Analysis (QRA) to quantify these risks in order to contribute to decision-making

    regarding actions to reduce them. The main steps of the QRA are the characterization of the

    system to analyze, hazard identification, estimates of frequency, estimation of the

    consequences and risk estimates. The AQR methodology was developed based on the

    regulator CETESB, (2003) and mathematical models presented in the Yellow Book and

    Purple Book, TNO (2005). The methodology was then used to quantify the risks of a typical

    oil refinery, for this purpose, on the basis of information from the EIA (2006). However, for

    reasons of confidentiality, data processes and population density were fictitious. The results

    show that the range of physical effects generated by the scenarios analyzed exceeded the

    limits of chemical plant at night just for the chance of accidental units hydrotreating of diesel

    and naphtha. These results were presented by the FN curve for the social risk, and the iso-risk

    curve for the individual risk. However, there-that the accident scenarios analyzed met the

    legal guidelines set by CETESB (2003).

    Keyword: Risk analysis, refining, safety.

  • viii

    SUMRIO

    AGRADECIMENTOS iii

    RESUMO v

    ABSTRACT vi

    SUMRIO vii

    LISTA DE FIGURAS xi

    LISTA DE TABELAS xiii

    LISTA DE QUADROS xiv

    1.0. INTRODUO 01

    1.1. Definio do problema da pesquisa 01

    1.2. Justificativa 02

    1.3. Objetivo geral 04

    1.3.1. Objetivos especficos 04

    1.4. Estrutura da dissertao

    2.0. FUNDAMENTAO TORICA 06

    2.1. Refino de Petrleo 06

    2.2. Descrio do Processo 06

    2.2.1. Unidade de Destilao Atmosfrica UDA 07

    2.2.2. Unidade Coqueamento Retardado UCR 10

    2.2.3. Unidade de Gerao de Hidrognio UGH 11

    2.2.4. Unidade de Hidrotratamento de Diesel HDT/DIESEL 14

    2.2.5. Unidade de Hidrotratamento de Nafta HDT/NAFTA 16

    3.0. METODOLOGIA DE ANLISE QUANTITATIVA DE RISCO 18

    3.1. Etapas da AQR 18

    3.2. Caracterizao do empreendimento 20

  • ix

    3.3. Identificao de perigos e acidentes 20

    3.3.1. Anlise Preliminar de Risco (APR) 20

    3.4. Estimativa das conseqncias 26

    3.4.1. Condies meteorolgicas 27

    3.4.2. Topografia 28

    3.4.3. Tempo de vazamento 28

    3.4.4. Distncias a serem consideradas 29

    3.4.5. Vazo mssica 29

    3.4.5.1. Lquidos 31

    3.4.5.2. Gs compressvel 32

    3.4.5.3. Gs liquefeito pressurizado 34

    3.4.6. Evaporao da Poa 35

    3.4.7. Disperso Atmosfrica 37

    3.4.7.1. Disperso passiva 37

    3.4.7.2. Disperso gas denso 38

    3.4.8. Exploso em nuvem 41

    3.4.8.1. Mtodo de multi eneriga (TNO) 43

    3.4.9. Radiao trmica 45

    3.4.9.1. Incndio em poa 47

    3.4.9.2. Jet fire 48

    3.4.9.3. Bleve 49

    3.4.9.4. Flash fire 49

    3.4.10. Anlise de vulnerabilidade 50

    3.4.10.1. Modelo de vulnerabilidade de Eisenberg 50

    3.4.10.2. Exposio a nuvens txicas 51

  • x

    3.4.10.3. Impacto Trmico 53

    3.4.10.4. Onda de Presso 55

    3.4.10.5. Populao Indoors e Outdoors 55

    3.5. Estimativa de freqncia 56

    3.5.1. Tanque e vasos pressurizados em estado estacionrio 56

    3.5.2. Tanques e vasos sob presso atmosfrica e estado estacionrio 57

    3.5.3. Tubulaes 59

    3.5.4. Permutadores de calor 60

    3.6. Estimativa de riscos 61

    3.6.1. Risco social 61

    3.6.2. Risco individual 63

    4.0. APLICAO DA METODOLOGIA 65

    4.1. Caracterizao do empreendimento e da regio 65

    4.2. Identificao de Perigos 67

    4.3. Estimativa de Conseqncia 68

    4.3.1. Condies ambientais e premissas 68

    4.3.2. Resultado das simulaes 71

    4.4. Estimativa de Freqncia 79

    4.5. Estimativa de Risco 79

    4.5.1. Definio da clula 79

    4.5.2. Definio da populao presente 79

    4.5.3. Resultados 80

    4.5.4. Avaliao dos riscos 84

    5.0. CONCLUSO 85

    6.0. REFERNCIA BIBLIOGRFICA 86

  • xi

    ANEXO 01 89

    ANEXO 02 94

  • xii

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 2.1 - Esquema bsico de uma tpica refinaria de petrleo. 07

    Figura 2.2 Unidade de destilao Atmosfrica da REPLAN. 08

    Figura 2.3 - Unidade de Coque da REPLAN. 10

    Figura 2.4 - Unidade de gerao de hidrognio da REFAP. 12

    Figura 2.5 - Unidade de HDT/DIESEL da REPLAN. 15

    Figura 2.6 - Unidade de HDT/NAFTA da REPLAN. 16

    Figura 3.1 Etapas estabelecidas para o estudo de anlise de risco. 19

    Figura 3.2 -