mineração e processamento de xisto

Mineração eProcessamentode Xisto

PETROBRAS-ABASTECIMENTO

Mineração eProcessamentode Xisto

MINERAÇÃO E PROCESSAMENTO DE XISTO© 2005 Petrobras – Petróleo Brasileiro S.A.

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Petróleo Brasileiro S.A. - PETROBRAS

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Série Formação de Operadores de Produção e Refino de Petróleo e Gás

Ficha Catalográfica

PETROBRAS

Mineração e Processamento de Xisto

Rio de Janeiro: Petrobras, 2005.

108p. il. – Série Programa de Formação de Operadores de

Produção e Refino de Petróleo e Gás.

1. Redação Técnica

2. Relações Humanas no Trabalho

3. Matemática Aplicada

4. Metrologia Aplicada

5. Física Aplicada - Eletricidade Aplicada

6. Física Aplicada - Transmissão de Calor

7. Física Aplicada - Mecânica dos Fluidos

8. Física Aplicada - Termodinâmica

9. Química Aplicada - Química Geral e Inorgânica

10. Química Aplicada - Química Orgânica e do Petróleo

11. Instrumentação Aplicada

12. Equipamentos Industriais - Estáticos

13. Equipamentos Industriais - Elétricos e Dinâmicos

14. SMS - Primeiros Socorros

15. SMS - Segurança

16. SMS - Meio Ambiente e Saúde

17. Utilidades

18. Operações Unitárias

19. Sistema de Combustão

20. Processos de Refino - Craqueamento Catalítico

21. Processos de Refino - Destilação do Petróleo

22. Processos de Refino - URE e Processos Especiais

23. Processos de Refino - Tratamento de Derivados

24. Processos de Refino - Coqueamento Retardado

25. Corrosão

26. Logística

27. Manutenção Industrial

28. Sistema de Gerenciamento Integrado (SGI)

29. Noções de Confiabilidade

30. Automação Industrial - SCMD

31. Automação Industrial - SDCD

32. Legislação e Normalização

33. Avaliação de Desempenho

34. Conservação de Recursos

35. Noções de Otimização

36. Fertilizantes - Processo de Produção de Amônia

37. Fertilizantes - Processo de Produção de Uréia

38. Fertilizantes - Processo de Produção de Ácido Nítrico

39. Mineração e Processamento de Xisto

40. Sistema de Amostragem

41. Informática Aplicada - Windows XP

42. Informática Aplicada - Office 2003

SU

MÁRIO

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9697

APRESENTAÇÃO ...............................................................................

UMA PALAVRA INICIAL .....................................................................

O XISTO NO BRASIL E O PROCESSO PETROSIX..................................(a) O que é o xisto? .................................................................(b) A industrialização do xisto no Brasil .....................................(c) Características gerais do xisto ............................................(d) Uma visão geral do Processo PETROSIX ..............................

MINERAÇÃO E TRATAMENTO DO MINÉRIO .......................................(a) Uma visão geral da mineração do xisto ...............................(b) Uma visão geral do tratamento do minério ..........................(c) Principais equipamentos para o tratamento do minério .........(c.1) Equipamentos de britagem ...........................................................

(c.2) Equipamentos de peneiramento ....................................................

(c.3) Silos ........................................................................................

(c.4) Transporte de sólidos .................................................................

(c.5) Empilhadeiras ............................................................................

(c.6) Retomadoras ............................................................................

RETORTAGEM...................................................................................(a) Retortas ...........................................................................(a.1) Bases de projeto ........................................................................

(a.2) Sistema de carregamento............................................................

(a.3) Vaso de pirólise .........................................................................

(a.4) Sistema de descarga de xisto retortado ..........................................

(b) Compressão e aquecimento do gás de reciclo ......................(b.1) Sistema de compressão do gás de reciclo .......................................

(b.2) Compressor axial da Unidade Industrial ..........................................

(b.3) Sistema de aquecimento do gás de reciclo ......................................

RECUPERAÇÃO DE ÓLEO E GÁS .......................................................(a) Recuperação do óleo pesado ..............................................(a.1) Ciclone ....................................................................................

(a.2) Precipitador eletrostático ............................................................

(b) Recuperação do óleo leve e descarte da água ácida .............(b.1) Unidade de condensação de óleo leve da U-230 ...............................

6

P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O

99

101

103

105

107

(b.2) Unidade de condensação de óleo leve da U-3 ..................................

(b.3) Unidade de separação do pó do óleo ..............................................

UMA PALAVRA FINAL ......................................................................

GLOSSÁRIO ......................................................................................

REFERÊNCIAS .................................................................................

COQUEAMENTO RETARDADO

7


PR

OCESSO D

E R

EFIN

O

LIS

TA D

E F

IGU

RAS

18

21

23

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29

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37

41

42

Figura 1

Corte típico da jazida de xisto da Formação Irati .........................

Figura 2

Fotos com visões panorâmicas da UPI ......................................

Figura 3

Famílias de produtos obtidos do xisto ........................................

Figura 4

Fluxograma geral do Processo PETROSIX ..................................

Figura 5

Visão panorâmica da pilha de pneus picados .............................

Figura 6

Esquema da mineração do xisto ...............................................

Figura 7

Dragline MARION 7800 ...........................................................

Figura 8

Equipamentos utilizados na mineração ......................................

Figura 9

Fluxograma geral da U-220......................................................

Figura 10

Fotos e esquema dos britadores giratórios ................................

Figura 11

Foto dos britadores de cone .....................................................

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44

44

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Figura 12

Foto da grelha vibratória .......................................................

Figura 13

Fotos das peneiras vibratórias ...............................................

Figura 14

Foto do silo de xisto retortado ...............................................

Figura 15

Fotos de transportadores de correia ......................................

Figura 16

Fotos de empilhadeira formando uma pilha de xisto .................

Figura 17

Fotos da pilha de xisto ..........................................................

Figura 18

Fotos das retomadoras com detalhes do ancinho e dascaçambas ...........................................................................

Figura 19

Diagrama de uma retorta .....................................................

Figura 20

Desenho esquemático de uma retorta ....................................

Figura 21

Fotos das retortas R-301 e RE-23001 ..................................

Figura 22

Diagrama do sistema de carregamento de uma retorta ...........

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59

61

68

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73

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81

84

Figura 23

Foto da calha de alimentação ................................................

Figura 24

Foto do alimentador rotativo ..................................................

Figura 25

Diagrama do sistema de selagem ..........................................

Figura 26

Fluxograma do sistema de descarga do xisto pirolisado ...........

Figura 27

Foto do transportador de pás ...............................................

Figura 28

Foto do transportador de xisto retortado ................................

Figura 29

Foto do xisto retortado sendo retornado à mina ......................

Figura 30

Diagrama do sistema de compressão e aquecimento do gásde reciclo .............................................................................

Figura 31

Representação esquemática do aquecedor da U-230 ..............

Figura 32

Diagrama do sistema do pré-aquecedor de ar de combustão ...

10


85

87

90

91

93

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96

Figura 33

Representação esquemática do aquecedor da Unidade Protótipo

Figura 34

Diagrama do sistema de recuperação de óleo pesado .............

Figura 35

Representação esquemática de um ciclone .............................

Figura 36

Representação do padrão de escoamento de um ciclone .........

Figura 37

Diagrama do princípio básico da precipitação eletrostática .......

Figura 38

Esquema demonstrativo de um precipitador eletrostático .........

Figura 39

Diagrama do sistema de recuperação de óleo leveda Unidade Industrial ............................................................

COQUEAMENTO RETARDADO

11


PR

OCESSO D

E R

EFIN

O

Tabela 1

Produção do Módulo Industrial após consolidação doprocesso PETROSIX .............................................................

Tabela 2

Variações nas propriedades do xisto .....................................

LIS

TA D

E T

ABELAS

20

25

12


13


MINERAÇÃO E PROCESSAMENTO DE XISTO

[Apresentação

As rápidas transformações hoje vivenciadas pelos diversos segmentos pro-

dutivos, não só nacionais, mas também em abrangência mundial, estão

alterando as necessidades das indústrias com relação ao perfil de seus

profissionais. Cada vez mais é exigido do profissional, além do conhecimen-

to especializado, uma visão sistêmica de todo o processo produtivo com o

qual ele está envolvido.

Especificamente no setor petróleo brasileiro, as mudanças ocorridas nos

últimos anos têm provocado a necessidade de competências que mante-

nham o nível de competitividade da Petrobras.

Seguindo essa linha de pensamento, a Petrobras adaptou, recentemente, o

curso de Formação de Operadores de Produção e Refino de Petróleo e Gás para

a área de Fertilizantes com o objetivo principal de propiciar aos novos operado-

res conhecimentos teóricos e práticos necessários à sua atuação profissional,

de acordo com o perfil definido por grupo de especialistas da companhia.

Neste curso, além dos materiais didáticos, você contará com um ambiente

de sala de aula apropriado e professores especializados e prontos para

facilitar seu aprendizado e tirar suas dúvidas.

Nesta série, você vai encontrar todos os temas trabalhados durante a reali-

zação do curso. Por essa razão, é importante ler cada parte que compõe o

material de forma que seja mais fácil acompanhar as aulas e organizar os

conhecimentos adquiridos. Lembramos também que é necessário que você

tenha uma participação efetiva nas atividades de sala de aula, apresentan-

do suas idéias, fazendo perguntas aos professores e demais colegas, assim

como ouvindo o que eles têm a dizer. É por meio dessa troca de experiências

que vamos aprendendo sempre e cada vez mais.

14



15


[Uma palavra inicial

Este livro, preparado com o objetivo de atender ao Programa de Formação

de Operadores de Produção e Refino de Petróleo e Gás, apresenta uma visão

do que é o xisto e do seu aproveitamento por meio do Processo PETROSIX.

Como material de referência, a proposta para o presente livro contempla

todo o processamento do xisto, incluindo mineração, processamento de

sólidos, retortagem do xisto e recuperação e tratamento de óleo e gás.

Apesar da extração e do tratamento do minério serem atividades realizadas

por empresas contratadas, os conteúdos relativos a esses processos foram

incluídos uma vez que essas informações são fundamentais, pois proporcio-

nam uma visão abrangente sobre a produção.

O conteúdo está dividido, basicamente, em quatro blocos básicos: o primei-

ro contempla uma apresentação do xisto, apontando seus usos, sua inci-

dência no Brasil, sua exploração e produção e o desenvolvimento do Proces-

so PETROSIX; no segundo bloco, é descrito todo o processo de mineração e

tratamento de minério; no terceiro bloco, temos um aprofundamento sobre o

processo de retortagem propriamente dito e, finalmente, no quarto bloco,

são contemplados a recuperação e o tratamento de óleo e gás de xisto.

Tendo em vista as particularidades das unidades de produção, este material

se concentra nos princípios que orientam a operação de forma que este

módulo, apesar de conter uma grande quantidade de informações, não subs-

titui os manuais de operação específicos.

Mateus Guimarães

Highlight

16


Esperamos que a leitura deste módulo seja agradável e que se constitua num

efetivo estímulo para o aprofundamento dos conhecimentos sobre a operação

do Processo PETROSIX, além de atender, evidentemente, ao seu objetivo prin-

cipal que é o de fornecer as bases para a formação de operadores.

Boa leitura e bom aproveitamento!


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[O xisto no Brasil e o Processo PETROSIX

Nesse capítulo, abordarem todo o contexto da utilização industrial do xisto,

contemplando uma descrição da natureza desse minério, sua ocorrência e

industrialização no Brasil, que culminou com o desenvolvimento e a com-

provação da tecnologia do Processo PETROSIX.

(a) O que é o xisto?

Xisto é a denominação popular para certas rochas compactas de origem

sedimentar, das quais se pode extrair óleo. Seu nome correto é folhelho.

O xisto, tal como o conhecemos, é um folhelho pirobetuminoso, ou seja,

uma rocha sedimentar que contém querogênio, um complexo orgânico que

se decompõe termicamente, produzindo óleo e gás.

A maior parte do xisto existente no Brasil pertence à Formação Irati, que

abrange os Estados de São Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do

Sul, Mato Grosso do Sul e Goiás.

A jazida de xisto de São Mateus do Sul, explorada pela Petrobras, está

situada na Bacia do Paraná e pertence à Formação Irati. A coluna de inte-

resse econômico é composta de duas camadas de folhelho pirobetuminoso,

separadas por uma camada intermediária, denominada camada estéril, por

não possuir matéria orgânica em quantidade relevante. Veja na Figura 1 um

corte típico da jazida de xisto de São Mateus do Sul.

Mateus Guimarães

Highlight

Mateus Guimarães

Highlight

Mateus Guimarães

Highlight

18


Figura 1 – Corte típico da jazida de xisto da Formação Irati

(b) A industrialização do xisto no Brasil

O interesse pela potencialidade do xisto e sua utilização como fonte de

combustíveis não é fato novo. Já no final do século XVIII, nos Estados

Unidos, cerca de 200 instalações extraíam querosene e óleo desse tipo de

rocha.

O Brasil tem um dos maiores volumes mundiais de xisto: reservas equiva-

lentes a 1,9 bilhão de barris de óleo, 25 milhões de toneladas de gás

liquefeito, 68 bilhões de metros cúbicos de gás combustível e 48 milhões de

toneladas de enxofre, só na Formação Irati.

No Brasil, a primeira extração aconteceu, em 1884, na Bahia. Em 1935,

em São Mateus do Sul, uma usina chegou a produzir 318 litros de óleo de

xisto por dia.

camada superior de xisto

camada intermediária

camada inferior de xisto

capeamentoARGILA

ROCHA{

Form

açã

o Ira

tiForm

açã

o S

erra

Alta


19


Em 1949, o governo federal decidiu investigar cientificamente as

potencialidades do xisto e a viabilidade econômica de sua industrialização.

Um ano mais tarde, foi criada a Comissão de Industrialização do Xisto

Betuminoso (CIXB) para estudar a construção de uma usina na cidade de

Tremembé, em São Paulo, com capacidade para produzir 10 mil barris diári-

os de óleo de xisto.

A Petrobras, logo após sua criação, incorporou o acervo da CIXB e passou a

pesquisar esta fonte geradora de hidrocarbonetos, na condição de empresa

detentora da responsabilidade constitucional de garantir o abastecimento de

petróleo e seus derivados em todo o território brasileiro.

A Petrobras concentrou suas operações na jazida de São Mateus do Sul e

desenvolveu um novo processo de transformação de xisto, que recebeu o

nome de PETROSIX. Hoje, esse processo é reconhecido mundialmente como

o mais avançado no aproveitamento industrial desse minério.

Em 1972, entrou em operação a Usina Protótipo do Irati (UPI), que compro-

vou a viabilidade técnica do processo PETROSIX, testou equipamentos e

levantou dados básicos para projetos de usinas industriais.

O processo de consolidação da tecnologia PETROSIX completou-se em de-

zembro de 1991 quando entrou em operação o Módulo Industrial (MI), em

plena escala, com uma produção diária média, informada na Tabela 1.

20


Tabela 1 – Produção do Módulo Industrial após consolidaçãodo processo PETROSIX

Produção diária média

3796bbl

90t

105t

45t

71t

8.000t

1.500t

7.000t

300m3

1.200t

Item

Óleo combustível

Nafta industrial

Gás combustível

Gás liquefeito

Enxofre

Calxisto

Xisto fino

Xisto retortado

Água de retortagem

Processamento de pneus

Na Figura 2, são apresentadas fotos de algumas visões panorâmicas da UPI.


21


Figura 2 – Fotos com visões panorâmicas da UPI

Você deve ter observado na relação de produção média diária que, além dos

produtos principais, são destacadas as produções de outros itens que, à

primeira vista, parecem não ser importantes.

Na realidade, essas produções listadas são todas importantes, já que o

xisto gera uma grande quantidade de subprodutos e rejeitos que podem ser

aproveitados por diversos segmentos industriais.

Mateus Guimarães

Highlight

22


Para se ter uma idéia, o xisto retortado pode ser utilizado como matéria-

prima na produção de argila expandida, que é empregada em concretos

estruturais e isolantes termoacústicos. Pode ser usado também na produção

de vidros, cerâmicas vermelhas e cimento.

O calxisto (uma rocha carbonatada, geologicamente denominada marga

dolomítica) é um dos rejeitos da mineração do xisto e é empregado na

agricultura para corrigir a acidez do solo. Outros rejeitos aproveitáveis do

ponto de vista econômico são:

· cinzas de xisto, como insumo para a produção de cimento;

· torta oleosa, como combustível sólido alternativo à lenha e ao carvão

mineral;

· finos de xisto, como combustível e em cerâmica; e

· água de retortagem, para a produção de adubo e defensivos agrícolas.

Na Figura 3, é apresentada uma visão geral das diferentes famílias de pro-

dutos obtidos a partir do xisto.

Diante desse quadro de grande diversidade de produtos, uma pergunta que

ocorre naturalmente é a seguinte: essas produções são uniformes, ou seja,

nossa matéria-prima tem homogeneidade ao longo da sua ocorrência para

garantir uma alimentação uniforme ao processo, e este, uma vez devida-

mente controlado, conseqüentemente, garantir uma produção constante des-

ses produtos?

Vamos responder a essa pergunta no próximo item, buscando entender um

pouco sobre as características gerais do xisto.

Mateus Guimarães

Highlight


23


Figura 3 – Famílias de produtos obtidos do xisto

DERIVADOSDO XISTO

PR

OD

UTO

SSU

BP

RO

DU

TOS

TORTA OLEOSA

ENXOFRE

GLX

ÓLEOCOMBUSTÍVEL

PARAINDÚSTRIA

NAFTA

CINZAS E FINOS DE XISTO

ÁGUA DERETORTAGEM

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(c) Características gerais do xisto

As características principais de um xisto, relativas à sua utilização para

obtenção de óleo, podem ser avaliadas pelas seguintes propriedades:

· umidade;

· teor de óleo dado pelo ensaio Fischer (E.F.);

· quantidade de gás de pirólise (E.F.);

· quantidade de água de pirólise (E.F.);

· poder calorífico;

· teor de enxofre;

· composição mineral das cinzas; e

· resistência mecânica.

A umidade influencia diretamente a economia do processo, seja pelo aumen-

to de calor necessário para vaporizar a água, seja pelo aumento de peso do

xisto processado. Influi também negativamente nos custos de manuseio e

tratamento da água de retortagem, ou água ácida, porque aumenta sua

quantidade.

O teor de óleo é a propriedade mais importante do xisto, uma vez que repre-

senta a parte mais nobre do seu potencial energético e constitui o principal

objetivo de quase todos os empreendimentos visando à sua industrialização.

Antes considerado um subproduto da pirólise, o gás vem sendo cada vez

mais demandado pelo fato de ser um combustível de fácil manuseio e pos-

suir baixo teor de enxofre e alto poder calorífico.

A água de pirólise, também denominada água ácida, é também um subproduto

e, neste caso, bastante indesejável, porque não pode ser jogada em cursos

d’água e, por isso, exige tratamento para descarte.


25


O poder calorífico indica a quantidade de energia existente no xisto, sendo,

portanto, uma propriedade fundamental para o seu aproveitamento industrial.

O teor de enxofre, por sua vez, indica as possibilidades do xisto de fornecer

enxofre, substância de grande valor para a área de química em geral.

A composição mineral das cinzas fornece as principais informações para os

primeiros estudos de aproveitamento da matéria inorgânica, principalmente

no que se refere à produção de cimento, tijolos especiais, vidro, etc.

Finalmente, a resistência mecânica é uma propriedade importante que inter-

fere nos processos de tratamento do minério e no seu comportamento ao

longo do processamento na pirólise.

O xisto é um material bastante heterogêneo que apresenta grandes diferen-

ças de características, seja de uma formação para outra, seja dentro da

mesma formação, como é o caso do xisto do Irati.

Para se ter uma idéia das grandes variações que ocorrem nas propriedades

dos diversos xistos, podemos citar, a título de exemplo, algumas verificadas

dentro da própria Formação Irati, considerando apenas o material passível

de industrialização.

Tabela 2 – Variações nas propriedades do xisto

Propriedade

Umidade

Óleo

Água de pirólise

Enxofre

Poder calorífico

Variação

2,5 a 6,0%

4,0 a 12,0%

1,0 a 4,0%

3,0 a 7,0%

1200 a 2300kcal/kg

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Se, dentro da mesma formação, ocorrem variações tão grandes, é fácil ima-

ginar as diferenças que podem ocorrer entre xistos de formações diversas,

inclusive para outras propriedades não citadas. Daí a importância de se ter

uma mineração controlada e um processo de tratamento do xisto com flexi-

bilidade operacional suficiente para absorver essas variações.

Simplicidade e flexibilidade operacional – esses são os aspectos-chave do Pro-

cesso PETROSIX! Vamos então conhecer um pouco mais sobre esse processo.

(d) Uma visão geral do Processo PETROSIX

O processo PETROSIX é um processo desenvolvido para o aproveitamento

do xisto, que tem como principal objetivo a produção de óleo e de gás.

Vamos agora, acompanhando o fluxograma geral apresentado na Figura 4,

realizar uma descrição do processo PETROSIX.

Figura 4 - Fluxograma geral do Processo PETROSIX

sistema de carga

ciclone

retorta

sistema de

descarga

reciclo frioreciclo anti-surge

CCVaquecedorprocesso SEAA

U-420

vaso separadorde água e óleo

condensadoresair coolers

U-7

U-240

condensadorde borrifos

U-650

compressorprecipitadoreletrostático

reciclo quente


27


Depois de minerado a céu aberto, o xisto vai para um britador, que reduz as

pedras a tamanhos que variam de 11 a 85 milímetros. Essas pedras são

então levadas a uma retorta, onde são pirolisadas (tratadas termicamente) a

uma temperatura de, aproximadamente, 500ºC, fazendo com que a matéria

orgânica nelas contida seja liberada sob a forma de óleo e gás.

O xisto cru, depois de pesado e amostrado, entra pelo topo da retorta, onde

é distribuído por um mecanismo anti-segregacional e desce, em sentido

vertical, com velocidade controlada pelo mecanismo de descarga existente

na base da retorta.

O calor para a pirólise é fornecido por uma corrente gasosa de elevada

temperatura, que entra na zona de retortagem e se mistura com uma segun-

da corrente, injetada pela base da retorta para recuperar o calor do xisto já

retortado.

Um fluxo de gás, aquecido a uma temperatura conveniente, entra na retorta

através dos injetores de gás quente, de onde sobe trocando calor com o

xisto que desce, de modo que o gás esfria a medida que sobe e o xisto

aquece à medida que desce, atingindo a sua temperatura máxima na região

dos injetores.

À medida que o xisto se aquece, sofre o processo de secagem e de decompo-

sição da matéria orgânica (pirólise), desprendendo água, óleo e gás, que

são arrastados pela corrente de gás ascendente.

Um segundo fluxo de gás, não aquecido, entra na base da retorta, trocando

calor com o xisto retortado que desce de forma que recupere parte da ener-

gia térmica contida no xisto ao deixar a zona de pirólise. Esta segunda

corrente de gás, depois de se aquecer em contato com o xisto retortado,

mistura-se com a corrente aquecida na altura do injetor de gás quente.

28


O xisto retortado retirado pelo fundo da retorta retorna às cavas da mina

para ser soterrado e recompor a topografia e recuperação do terreno após a

operação de mineração.

A corrente de gás que sai pelo topo da retorta passa pelo ciclone, onde são

coletados o óleo pesado e as partículas sólidas arrastadas pelo gás. A

corrente de gás que sai do ciclone passa em seguida pelo precipitador

eletrostático, onde é retirado o restante do óleo pesado e do pó.

Saindo do precipitador, já livre da neblina de óleo e do pó arrastado, a

corrente efluente da retorta passa pelo compressor de reciclo para aumentar

sua pressão e divide-se em três correntes, a saber:

· a primeira corrente, que vai diretamente para a base da retorta e cons-

titui o reciclo frio;

· a segunda corrente, que passa pelo aquecedor e vai ter aos injetores de

gás quente, constituindo o reciclo quente;

· a terceira corrente, denominada gás produto, que vai para um

condensador, onde o óleo leve é recuperado e a água ácida condensada.

Depois de retirado o óleo leve, o gás é encaminhado à unidade de

tratamento de gás para a produção de gás combustível de xisto e para

a recuperação do GLX (gás liquefeito de xisto, mais conhecido como

gás de cozinha) e do enxofre.

No final da seção anterior, dissemos que simplicidade e flexibili-dade operacional são os aspectos-chave do Processo PETROSIX!Você concorda?

Se você ainda tem dúvidas, temos mais uma evidência!

Você sabia que uma característica importante do Processo PETROSIX é a

sua contribuição para a solução de um grave problema ambiental para o

país, a saber, o descarte final de pneumáticos?


29


A idéia de processar pneus no Processo PETROSIX surgiu em 1997, mas

somente em 1999 foram realizados os primeiros testes exploratórios de

campo onde foram confirmados vários dados de operabilidade, identificadas

dificuldades e caracterizados os produtos obtidos do co-processamento de

pneus com xisto.

Para serem processados, os pneus precisam ser picados em pedaços de

aproximadamente 80mm (veja na Figura 5 uma foto panorâmica da pilha de

pneus picados). Esse processo ocorre fora da SIX e é de responsabilidade do

fornecedor. Os pneus picados são misturados na carga numa proporção de

5% em relação à carga de xisto da retorta da U-3. A referência para cálculo

do teor de óleo total é: xisto = 9% e pneus = 50%.

Em 2002, iniciou-se o processamento contínuo de pneus na U-3. Foram

necessárias várias modificações nos equipamentos internos da retorta e

sistemas de carga (escoamento) e descarga (acúmulo de arames).

Figura 5 – Visão panorâmica da pilha de pneus picados

30


Figura 5 – Visão panorâmica da pilha de pneus picados (cont.)

Agora que já temos uma idéia geral bem consolidada do Processo PETROSIX,

vamos conferir o resumo a seguir.

As etapas principais do processo PETROSIX são as seguintes:

· retortagem;

· compressão e aquecimento do gás de reciclo;

· recuperação de óleo pesado;

· recuperação de óleo leve;

· tratamento da água de retortagem ou água ácida; e

· descarte do xisto retortado.

A retortagem é a principal operação do processo, cujos produtos obtidos

diretamente são os seguintes:

· óleo: é o produto principal da retortagem. Parte do óleo sai da retorta

em forma de neblina e é recuperada nos ciclones e precipitador, consti-

tuindo o óleo pesado. A mistura desses dois óleos forma o chamado


31


óleo composto. A outra parte sai da retorta em forma de vapor e é

recuperada no condensador de borrifos, constituindo o óleo leve.

· gás de pirólise ou gás de processo: é o produto obtido em estado

gasoso, não condensável no condensador de borrifos e que contém,

como componentes principais, H2S, CO

2, CH

4 e demais hidrocarbonetos

leves até o pentano. É dele que serão retirados o enxofre, o gás com-

bustível e o gás liquefeito de xisto (GLX).

· água de retortagem ou água ácida: é a água recuperada no condensador

de borrifos e que contém dissolvidas algumas substâncias, entre as

quais óleo leve, fenóis, amônia e sulfetos.

· xisto retortado: é o xisto que sai da retorta depois de sofrer a pirólise e

ceder parte de seu calor ao gás de reciclo frio. É também chamado de

xisto pirolisado. Este resíduo contém ainda uma parcela ponderável do

carbono, hidrogênio e enxofre.

Agora que já temos a visão geral do Processo PETROSIX bem entendida,

podemos analisar suas principais etapas com um pouco mais de detalhes.

Vamos começar pela mineração e pelo tratamento do minério bruto.

32



33


[Mineração e tratamento do minério

Nesse capítulo, você irá encontrar uma descrição geral de como ocorre a

mineração e o tratamento do minério do xisto com vistas ao seu aproveita-

mento no Processo PETROSIX.

(a) Uma visão geral da mineração do xisto

Uma jazida de xisto, como a da Formação Irati, pela sua característica

tabular, com grande extensão lateral e ocorrendo a pouca profundidade, é

explorada a céu aberto com recuperação simultânea da área minerada. A

extensão da cava de mineração é da ordem de 1.800m.

Na Figura 6, é apresentado um esquema geral da mineração do xisto que é

utilizado no Processo PETROSIX.

Figura 6 – Esquema da mineração do xisto

34


Para efeito de mineração ou lavra, a jazida compõe-se de 4 camadas distin-

tas (lembra-se da Figura 1?):

· capeamento: camada de estéril composta de argila e rochas, situada

acima do xisto superior, com espessura variável;

· xisto superior: xisto da camada superior, com aproximadamente 6,4

metros de espessura;

· intermediária: camada de rocha estéril em óleo com espessura média

de 9 metros, situada entre as camadas de xisto superior e inferior;

· xisto inferior: xisto da camada inferior, com aproximadamente 3,2

metros de espessura.

Seguindo as normas e legislações ambientais, a recuperação das áreas mi-

neradas deve ser procedida de forma sistemática no decorrer da lavra, utili-

zando a disposição dos rejeitos para restaurar o relevo e, em seguida, o

recobrimento com argila e solo vegetal.

A camada intermediária, as camadas de xisto e alguns trechos do capeamento

são desmontados por explosivos antes de serem escavadas. O equipamento

utilizado para remoção de estéril é uma Dragline MARION 7800 (veja foto

na Figura 7) que faz a remoção simultânea do capeamento e camada inter-

mediária, liberando as camadas de xisto para as operações de perfuração,

desmonte e escavação.

Figura 7 – Dragline MARION 7800


35


A escavação, o carregamento e o transporte do xisto das duas camadas são

realizados por conjuntos de escavadeiras e caminhões fora-de-estrada. Fo-

tos desses equipamentos são mostradas na Figura 8.

Uma vez minerado, o xisto deve passar por um tratamento adequado de

forma que atinja uma faixa de tamanho de suas pedras compatível com seu

processamento na retorta. Dessa forma, o xisto proveniente da mina é enca-

minhado para a Unidade de Tratamento de Minérios.

Figura 8 – Equipamentos utilizados na mineração

Dragline MARION 7800 Dragline BUCYRUS 7W

Escavadeira BUCYRUS 150B Caminhão F. E. Haulpak 120 C

36


(b) Uma visão geral do tratamento do minério

O tratamento do minério é realizado na Unidade U-220, uma instalação

convencional de britagem e peneiramento, cujo objetivo é processar o xisto

proveniente da mina e produzir um minério com granulometria compreendi-

da na faixa entre 11mm e 85mm de modo que alimente adequadamente o

processo de pirólise para extração do óleo contido no xisto. A fração fina do

minério (menor que 11mm) é descartada como rejeito.

Na Figura 9, é apresentado o fluxograma geral da U-220. Vamos acompa-

nhar esse fluxograma e verificar os principais aspectos que caracterizam a

operação dessa Unidade.


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Figura 9 – Fluxograma geral da U-220

38


A britagem, operação de fragmentação do minério, é realizada em três está-

gios, sendo a primária em britador giratório enquanto que a secundária e a

terciária são realizadas em britadores de cone.

As operações de peneiramento para separação por tamanhos dos produtos

obtidos na britagem são realizadas a seco nos três estágios iniciais e a

úmido no peneiramento final.

O minério fragmentado, classificado granulometricamente, é empilhado em

duas pilhas de homogeneização e regularização, que funcionam como um

pulmão que desvincula o regime de operação da U-220 do regime de opera-

ção da retorta.

O xisto retomado das pilhas é novamente peneirado e lavado para elimina-

ção da fração residual (menor que 11mm). A fração maior que 11mm cons-

titui a alimentação das retortas R-301 e RE-23001.

A unidade de tratamento de minério tem capacidade para 1046t/h (nominal,

base úmida), sendo que 880t/h constituem o produto granulado e 166t/h a

fração fina rejeitada.

Antes de passarmos ao próximo item, vamos resumir nosso entendimento

sobre granulometria, britagem e peneiramento.

Granulometria representa uma medida dos grânulos. Na prática,caracteriza a dimensão média do conjunto de partículas dediferentes tamanhos que foram classificadas por referência aescalas de aberturas padronizadas. A granulometria para aalimentação da retortagem está compreendida na faixa de11mm a 85mm.


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Britagem é a operação responsável pela fragmentação dominério proveniente da mina de forma que o adéqüe à granu-lometria exigida para a alimentação das retortas.

Peneiramento é um processo de classificação do minério pelotamanho médio das partículas em duas ou mais frações,mediante uma ou mais superfícies perfuradas. Na prática, de-fine-se como passante a fração de material que passou pelasaberturas da superfície de peneiramento, e como não passanteou retido a fração de material que não passou pelas aberturasda peneira.

(c) Principais equipamentos para o tratamento do

minério

(c.1) Equipamentos de britagem

As operações de britagem são realizadas por dois tipos de britadores.

Na britagem primária, são utilizados os britadores giratórios, constituídos

de um cone dotado de movimento excêntrico em relação a uma superfície

cônica, contra a qual se comprimem os blocos a serem britados por esma-

gamento. Esses britadores têm a função de reduzir o tamanho do xisto de

1200mm para 200mm.

40


Figura 10 – Fotos e esquema dos britadores giratórios


41


Figura 10 – Fotos e esquema dos britadores giratórios (cont.)

Para as britagens secundária e terciária, são utilizados os britadores de

cone. Ao contrário dos giratórios, nesses britadores, a superfície do cone é

praticamente paralela à superfície da câmara. A função desses britadores é

reduzir o tamanho do minério de 200mm para 85mm.

porca de ajustedo eixo principal capa de aranha

aranha

cone excêntrico

côncavo

excêntrico

placa de fundobuchaexcêntrica

carcaçainferior

manto

carcaçasuperior

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Figura 11– Fotos dos britadores de cone

(c.2) Equipamentos de peneiramento

As grelhas e as peneiras vibratórias são os principais equipamentos utilizados.

As grelhas vibratórias têm como função remover a argila que vem aderida ao

xisto proveniente da mineração. São equipamentos robustos cuja superfície

de peneiramento é formada por um conjunto de barras dispostas paralela-

mente e inclinadas na direção do fluxo do sólido.


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Figura 12 – Foto da grelha vibratória

As peneiras vibratórias são os equipamentos de peneiramento mais conheci-

dos e de uso mais freqüente em instalações de tratamento de minério.

As peneiras vibratórias têm a superfície usualmente confeccionada com ara-

me trançado, montada numa estrutura de aço que vibra, normalmente por

meios mecânicos.

44


Figura 13 – Fotos das peneiras vibratórias

(c.3) Silos

Silos são estruturas utilizadas para armazenamento de materiais sólidos.

Sua função na unidade de tratamento de minério é armazenar o xisto com

objetivo de manter um nível seguro para proporcionar alimentação constan-

te nas retortas. São utilizados também para armazenagem do xisto retortado.

Figura 14 – Foto do silo de xisto retortado


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(c.4) Transporte de sólidos

Em instalações de tratamento de minério, o transportador de correia é o

meio de transporte mais utilizado. Sua função é transportar o xisto para os

diversos equipamentos de britagem, peneiramento, retortagem e silos.

Os transportadores de correia que alimentam as retortas são providos de

extratores de sucata e detectores de metais para proteção dos equipamentos.

Figura 15 – Fotos de transportadores de correia

46


Figura 15 – Fotos de transportadores de correia


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(c.5) Empilhadeiras

A empilhadeira utilizada na unidade de tratamento de minério da SIX é do

tipo lança giratória basculante. As empilhadeiras são utilizadas para a for-

mação das pilhas de estocagem e em disposição que garanta a homoge-

neidade da granulometria do material.

Na Figura 16, é apresentada uma foto da empilhadeira formando uma pilha

e, na Figura 17, temos uma foto de uma pilha de xisto formada.

Figura 16 – Fotos de empilhadeira formando uma pilha de xisto

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Figura 17 – Fotos da pilha de xisto


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(c.6) Retomadoras

As retomadoras são utilizadas para a recuperação do material estocado em

pilhas. Assim como as empilhadeiras, podem ser montadas sobre trilhos ou

sobre esteiras.

A retomadora da unidade de tratamento de minério consiste em uma estru-

tura móvel, do tipo ponte com roda de caçambas reversíveis, que opera

transversalmente às pilhas. Na ponte, é montada uma roda com caçambas,

que se desloca num movimento de vai-e-vem de modo que alcance toda a

largura da pilha.

Figura 18 – Fotos das retomadoras com detalhes doancinho e das caçambas

50



51


[Retortagem

Nesse capítulo, vamos avaliar a operação de retortagem, a mais importante

do Processo PETROSIX.

No interior da retorta, do topo para a base, podemos caracterizar as seguin-

tes zonas de processamento do xisto:

· secagem

· aquecimento

· pirólise

· resfriamento

Para que ocorram essas fases, dois fluxos em contracorrente caracterizam a

operação das retortas: um fluxo descendente de xisto e um fluxo ascendente

de gás. Observando o diagrama de uma retorta na Figura 19, vamos acom-

panhar cada um desses dois fluxos citados e verificar como se processam as

transferências de massa e de calor no sistema.

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Figura 19 – Diagrama de uma retorta

Acompanhando o fluxo descendente do xisto, temos:

· na zona de secagem, o xisto é aquecido até a temperatura de, aproxi-

madamente, 100ºC, mantendo-se neste valor até perder sua água de

umidade;

· na zona de aquecimento, o xisto aumenta sua temperatura até atingir

o nível térmico necessário para a decomposição da matéria orgânica.

Durante o aquecimento, há desprendimento de pequena quantidade de

água e de gás;

xisto cru

zona de secagem

zona de aquecimento

zona de resfriamento

zona de pirólise

reciclo quente

reciclo frio

xisto retortado


53


· na zona de pirólise, o xisto sofre a decomposição da matéria orgânica

com produção simultânea de óleo, gás e água. A temperatura necessá-

ria à pirólise varia na faixa de 350 a 560ºC, situando-se em torno de

480ºC, que é o valor mais adequado;

· na zona de resfriamento, o xisto, já pirolisado, perde parte de seu calor

antes de ser descarregado da retorta.

Acompanhando o fluxo ascendente dos gases, temos:

· na zona de resfriamento, o gás de reciclo frio é aquecido de »180ºC até

cerca de »400ºC, misturando-se, em seguida, com o reciclo de gás

quente que entra na retorta a uma temperatura da ordem de 560 a

590ºC;

· na zona de pirólise, a corrente de gás cede ao xisto o calor necessário

para a decomposição da matéria orgânica e arrasta, em seu movimen-

to ascendente, os produtos oriundos da pirólise;

· na zona de aquecimento, os gases continuam cedendo calor ao xisto,

baixando, em conseqüência, sua temperatura, quando se forma, por

condensação, parte da neblina de óleo;

· na zona de secagem, os gases cedem ao xisto o calor necessário para

a vaporização da água de umidade, reduzindo ainda mais a sua tempe-

ratura e provocando nova formação de neblina de óleo. Além da nebli-

na de óleo, o gás arrasta também um pouco de pó de xisto.

É importante esclarecer os seguintes pontos:

· as zonas de processamento, denominadas de secagem, aquecimento e

pirólise, não são fisicamente identificáveis, uma vez que há

interpenetração entre elas. Apenas a zona de resfriamento pode ser

bem caracterizada, já que possui limites bem definidos;

· as temperaturas que foram citadas objetivam dar uma ordem de gran-

deza e não devem ser interpretadas como valores fixos. Na realidade,

para todos os valores citados, encontraremos sempre uma determina-

da faixa de valores.

54


Agora que entendemos como ocorre a retortagem, vamos falar um pouco das

retortas do Processo PETROSIX.

(a) Retortas

Nesta seção, iremos descrever em detalhes as retortas do Processo PETROSIX,

incluídos as suas bases de projeto e os seus principais sistemas constituin-

tes que são o de carregamento de xisto, o vaso de pirólise propriamente dito

e o sistema de descarga do xisto retortado.

(a.1) Bases de projeto

A Usina de São Mateus do Sul possui duas retortas: a RE-23001 da Unida-

de Industrial e a R-301 da Unidade Protótipo.

A R-301 era um protótipo construído com o objetivo de desenvolver o pro-

cesso PETROSIX, fornecendo os dados necessários para o projeto da RE-

23001, que foi construída em escala industrial e possui um diâmetro quatro

vezes maior que a R-301. As duas retortas trabalham hoje, em regime de

produção, 24 horas por dia.

As vazões nominais de processamento de xisto cru, proveniente da U-220,

são de 260t/h e 64t/h, respectivamente para a RE-23001 e para a R-301.

Essas duas retortas foram projetadas para produzir, juntas, 3.870 barris/

dia de óleo e um volume de gás de processo capaz de gerar a produção de

105t/dia de gás combustível, 44t/dia de GLP e 70t/dia de enxofre.


55


Conforme diagrama apresentado na Figura 20, os principais sistemas das

retortas são os seguintes:

· sistema de carregamento de xisto cru;

· vaso de pirólise; e

· sistema de descarga do xisto retortado.

Vamos analisar com mais detalhes cada um desses sistemas.

Figura 20 – Desenho esquemático de uma retorta

Sistema de carga

Retorta

Sistema de descarga

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R-301

RE-23001

Figura 21 – Fotos das retortas R-301 e RE-23001


57


(a.2) Sistema de carregamento

Na Figura 22, é apresentado um diagrama do sistema de carregamento da

retorta. Observando esse desenho, acompanhe a descrição de seus compo-

nentes nos itens a seguir.

Figura 22 – Diagrama do sistema de carregamento de uma retorta

Calha de alimentação do sistema de carregamento

A calha de alimentação tem a função de receber a carga de xisto proveniente da

U-220 e direcioná-la ao alimentador rotativo em operação. Esse direcionamento

é realizado por válvulas desviadoras, do tipo guilhotina, acionadas por pistão

pneumático individual. As válvulas desviadoras são dotadas de chaves-limite,

que não liberam a operação dos transportadores de alimentação de xisto se a

guilhotina da que está em operação não estiver completamente aberta.

Calha alimentadora de xisto

Válvulas desviadoras

Válvulas de selagem

Distribuidorde xisto

Moega

Alimentadores

rotativos

U-220

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Figura 23 – Foto da calha de alimentação

Para prevenir transbordamento de xisto na calha de alimentação, há uma

sonda instalada lateralmente. Quando o nível de xisto a atinge, ela provoca

a parada do transportador de alimentação de xisto e aciona um alarme na

Casa de Controle, alertando o operador do painel sobre a obstrução na

calha de alimentação da retorta. Esse dispositivo não existe na R-301.

Alimentadores rotativos (AR)

Os alimentadores rotativos estão localizados imediatamente abaixo da calha

de alimentação e têm a finalidade de, simultaneamente, alimentar a retorta

com o xisto necessário ao processo e promover a selagem do topo da retorta.

Existem dois alimentadores rotativos de modo que haja sempre um em

operação e outro em reserva.


59


Cada alimentador rotativo é constituído, basicamente, por duas carcaças

cilíndricas, separadas por uma carcaça intermediária, denominada calha ou

pescoço intermediário. No interior de cada carcaça, está instalado um rotor,

provido de oito aletas, sendo que ambos os rotores giram movidos por um

eixo único, acionado por um conjunto de motor e caixa redutora.

Figura 24 – Foto do alimentador rotativo

O alimentador rotativo é isolado por meio de duas válvulas: a válvula

desviadora, já descrita anteriormente e situada logo abaixo da calha de

alimentação, e a válvula de selagem, também do tipo guilhotina, situada no

pescoço ou calha inferior do alimentador. Conforme foi dito no item anterior, a

R-301 não possui a válvula desviadora.

Ao ser direcionado pela válvula desviadora correspondente, o xisto escoa

para o alimentador rotativo e percorre o seguinte caminho:

· inicialmente, o xisto se aloja no compartimento compreendido entre as

aletas do rotor que, girando, arrasta o xisto por 180° e o descarrega no

pescoço intermediário;

60


· nesse ponto, o xisto é direcionado ao módulo inferior do alimentador

rotativo cujo rotor arrasta, novamente, o xisto por 180°, descarregan-

do-o no pescoço inferior;

· no pescoço inferior, através da válvula de selagem, a carga é direcionada

para o distribuidor de xisto, localizado no interior da moega de carga.

Existe um intertravamento que desarma o transportador de alimentação de

xisto quando ocorre uma parada do alimentador rotativo.

Antes de o xisto entrar na calha de alimentação no topo da retorta, logo

abaixo, existem os raspadores e os borrifos de água, cuja finalidade é a

retirada dos finos de xisto que são direcionados para o duto de finos, des-

cendo para os transportadores de pás.

No alimentador rotativo, é injetado gás inerte ou vapor; parte desse gás vai

para a atmosfera e parte vai para o processo, sendo incorporado ao gás que

será tratado. Isso impede a entrada de ar no processo e escape de gás de

processo, evitando poluição. A injeção de gás inerte ou vapor é feita na

quantidade mínima suficiente para evitar poluição atmosférica.

Gás inerte (GI): um produto de combustão de gás combustível,basicamente, N

2 e CO

2.

O alimentador rotativo desgasta-se com o tempo de operação, levando à

necessidade de maior injeção de gás inerte para garantir a selagem, empo-

brecendo o gás combustível produzido e demandando maior consumo de

combustível para gerá-lo devido à redução do seu poder calorífico por ter

incorporado o gás inerte injetado na selagem.

Sistema de selagem

O sistema de selagem de topo da retorta tem a finalidade principal de evitar

a contaminação do ar atmosférico com o gás de processo, bem como impe-

dir a entrada de ar para o interior da moega de carga.


61


Moega: vaso cilíndrico vertical de aço, onde é efetuado o controledo nível de xisto da retorta.

A selagem baseia-se no princípio de injetar um elemento inerte na região de

maior restrição do alimentador rotativo, criando um diferencial de pressão

suficiente para impedir a saída do gás de processo para a atmosfera e a

entrada de ar para o interior da moega.

O gás inerte, injetado na calha intermediária do alimentador rotativo, divi-

de-se em dois fluxos, sendo que um toma rumo ascendente, passando pelas

folgas do módulo superior do alimentador rotativo, atingindo a calha de

alimentação. O outro fluxo, descendente, passa pelas folgas do módulo

inferior do alimentador rotativo, adentrando a moega e incorporando-se ao

fluxo de gás de processo produzido na retorta.

Figura 25 – Diagrama do sistema de selagem

Calha alimentadora de xisto

Válvulas desviadoras


Distribuidorde xisto

Moega

U-220

Gás inerte

Vapor

62


É muito importante manter o diferencial de pressão de selagem no mínimo

necessário para que o fluxo de gás inerte misturado ao gás de processo seja

o mais reduzido possível.

Deve-se destacar a importância das folgas existentes nos módulos superior

e inferior, visto que quanto maiores forem as folgas, mais gás inerte será

necessário para manter o mesmo diferencial de pressão e maior será a

quantidade de gás inerte incorporado ao fluxo de gás de processo, tornando

o gás combustível produzido mais pobre, ou seja, com poder calorífico

menor, como já dito anteriormente.

A pressão diferencial é medida por um medidor de pressão diferencial, o

qual recebe simultaneamente sinal de pressão da linha de gás inerte e vapor

na entrada dos alimentadores rotativos e da moega.

Distribuidor de xisto

O distribuidor de xisto compreende toda a parte superior da retorta, incluin-

do a moega, tubo central, cone superior e os tubos alimentadores.

A principal função do distribuidor de xisto é distribuir a carga recebida dos

alimentadores rotativos em porções granulometricamente uniformes no inte-

rior da retorta de modo que evite a segregação da carga no leito de xisto.

O distribuidor de xisto é composto por duas partes distintas: uma estática, compos-

ta pela moega, tubo central, cone superior e tubos alimentadores; e outra dinâmica,

composta pelo distribuidor propriamente dito, situado internamente na moega.

A parte dinâmica assemelha-se muito a um funil excêntrico, que sofre um

movimento de rotação pelo acionamento de um eixo vertical e distribui

radialmente o xisto no interior da moega (entre a parede da moega e o seu

tubo central) com o objetivo de evitar grande queda livre da carga, não

permitindo assim a segregação em função da queda.


63


A parte dinâmica do distribuidor de xisto, ou o “funil”, é acionado por um

conjunto composto de motor e caixa redutora, situados externamente à

moega e sobre a calota superior. A ligação do eixo da caixa redutora com o

eixo do “funil” é feita através de acoplamento, sendo que o eixo também

suporta toda a parte dinâmica do distribuidor, que é composta pelo “funil”

com a respectiva “perna”.

O tubo central e o cone superior têm função de evitar a segregação do

material no interior da retorta.

A transição do cone superior para o interior da retorta é feita pelos tubos de

alimentação distribuídos em anéis que adquirem nova configuração de modo

que garanta a perfeita distribuição do xisto.

Controle de nível

O nível do xisto recebido é controlado na moega de carga. Inicialmente, o nível

é detectado pelo transmissor de nível, que recebe sinal radiativo da fonte emis-

sora de raios-gama e transforma este sinal em eletrônico, enviando-o à Casa de

Controle. Esse sinal é processado e, por meio da abertura dos alimentadores do

transportador de alimentação de xisto, na unidade de tratamento de minério, é

controlado o nível na moega que possui alarmes de nível baixo e alto.

Na região da moega existe ainda um alarme de nível super-alto que desarma

o distribuidor de xisto, o alimentador rotativo e o transportador de alimenta-

ção de xisto.

Intertravamento do sistema de carga

O sistema de intertravamento do topo da retorta foi projetado para atuar

eletricamente em função da operação dos equipamentos que compõem o

sistema de carga: distribuidor de xisto, alimentadores rotativos e transpor-

tadores de xisto da unidade de tratamento de minério.

64


É importante ressaltar que a atuação do sistema deintertravamento se dá somente quando os equipamentos sãooperados pelo painel central.

As causas da parada dos transportadores de alimentação de xisto podem

ser devidas a:

· sinal dos sensores das válvulas de selagem fechadas;

· sinal dos sensores de parada dos alimentadores rotativos;

· nível muito alto de xisto na moega e na calha de alimentação.

A posição das válvulas de selagem fechadas ou não totalmenteabertas não permitem a operação do transportador dealimentação de xisto.

A parada dos equipamentos do sistema de carga pode ser efetuada pela atua-

ção do sistema de intertravamento ou pelo desligamento de cada equipamento.

A parada do distribuidor de xisto, por desarme do motor ou por problema

mecânico, permite a continuidade operacional, embora em situação indese-

jável, uma vez que o xisto é distribuído de forma segregada, conforme expli-

cado anteriormente, causando problemas operacionais na retorta.

Na R-301, a parada do distribuidor de xisto, também chamadode “mecanismo anti segregacional”, causa a parada dotransportador de alimentação de xisto.

(a.3) Vaso de pirólise

Descrição da retorta - vaso de pirólise

A retorta é um vaso cilíndrico vertical onde se processa a pirólise do xisto,

constituindo o principal equipamento do processo PETROSIX.


65


A finalidade principal da retorta é propiciar um contato direto do gás de

processo com o xisto, promovendo a reação de pirólise e a produção com a

máxima eficiência possível de óleo e gás.

Internamente, o casco da retorta é inteiramente revestido com concreto refra-

tário, suportado por tela “hexasteel”, para resistir à temperatura e à erosão.

Externamente, o casco de retorta tem isolamento térmico na região de

resfriamento, sendo isolada termicamente também a parte superior do cas-

co, da altura do topo do leito de xisto até a base do cone superior.

Na região da pirólise, o costado da retorta é pintado com tinta especial,

indicadora de temperatura, de cor verde. Esta tinta muda de cor, ficando

esbranquiçada com o aumento de temperatura, indicando problema com o

concreto refratário interno naquela região. É importante ressaltar que a R-

301 não possui esse revestimento com tinta indicadora de alta temperatura.

Grade redistribuidora

A grade é um acessório interno da retorta, cuja finalidade principal é provo-

car um rearranjo na distribuição granulométrica e um afrouxamento no leito

de xisto.

A grade é formada por perfis metálicos com formato em “V invertido” recor-

tados e soldados de modo que ocupem os espaços intertubulares e forma

um plano com nichos por onde o xisto escoa.

A grade está instalada na região intermediária entre os tubos de carga e os

injetores de gás quente, sendo sustentada por tirantes cujos suportes estão

soldados aos tubos de carga e acima do nível de xisto.

66


Injetores de gás quente (IGQ)

Os injetores de gás quente têm a finalidade de injetar e distribuir uniforme-

mente o gás quente oriundo do aquecedor, visando fornecer a energia térmi-

ca necessária ao processo de retortagem do xisto.

São vigas ocas, de formato hexagonal irregular, instalados na região inter-

mediária da retorta, abaixo do topo do leito de xisto. Sua posição determina

a altura do leito da retorta, que é a distância entre a boca dos tubos de

carga e o centro dos furos dos IGQ.

Sobre os IGQs, existem chapas de proteção em forma de “V” invertido cujo

objetivo é protegê-los do impacto do xisto e evitar a obstrução dos furos.

Os injetores estão distribuídos na seção horizontal da retorta de modo que

injetem o gás quente de forma uniforme. Os IGQ são simplesmente apoiados

no casco da retorta, possuindo sua extremidade livre, o que permite sua

dilatação no sentido longitudinal.

Tomadas de pressão

Existem na retorta várias tomadas de pressão, instaladas no costado, em

diferentes alturas ao longo do leito de xisto, cuja finalidade é o acompanha-

mento do perfil das pressões durante o processo de retortagem.

Existem quatro níveis de medição de pressão no interior da retorta: topo do

leito, zona de pirólise, zona de resfriamento e cone inferior.

Medição de temperatura

Um aspecto crítico para o controle operacional e para a estabilidade do

processo é manter uma baixa dispersão do perfil de temperaturas do leito.


67


Uma dispersão muito grande caracteriza um ou mais problemas operacionais

cujas causas podem ocorrer devido aos seguintes problemas:

· mecanismo de descarga desregulado;

· distribuidor de xisto parado;

· deposição de aglomerados;

· início da formação de pontes;

· segregação acentuada.

Com isso, o perfil de temperaturas na retorta é um dos mais importantes itens

que o operador deve acompanhar durante o processo de retortagem. São

efetuadas medições das temperaturas na região do topo do leito de xisto,

aquecimento, pirólise, resfriamento e na região do mecanismo de descarga.

Para medição das temperaturas nos diversos níveis da retorta, existem son-

das verticais com termopares distribuídas no leito de forma que cubram

toda a área transversal.

As sondas adentram o leito de xisto pelo topo e se estendem até a região

intermediária entre a grade redistribuidora e os injetores de gás quente.

Os termopares que medem a temperatura de resfriamento situam-se abaixo

da base dos injetores de gás quente.

Na região do mecanismo de descarga, há sondas com termopares para

medição da temperatura de saída do xisto retortado e proteção das estrutu-

ras do mecanismo de descarga, os quais, por serem construídas em aço-

carbono, devem operar com temperatura máxima de 350°C.

Também existem termopares instalados nos dutos de saída de gases para

acompanhar a temperatura de saída dos gases da retorta.

68


(a.4) Sistema de descarga de xisto retortado

O sistema de descarga de xisto retortado compreende todos os equipamentos

existentes desde o mecanismo de descarga até os transportadores de xisto retortado.

Na Figura 26, é apresentado um fluxograma simplificado desse sistema.

Figura 26 – Fluxograma do sistema de descarga do xisto pirolisado

O xisto retortado, no final da zona de resfriamento da retorta, é descarrega-

do sob controle de vazão pelo mecanismo de descarga, que envia o xisto ao

cone inferior da retorta. A principal função do cone inferior é direcionar o

xisto ao tubo que o levará para o transportador de pás.

No tubo que envia o xisto ao transportador de pás, há uma válvula de

selagem, que será descrita no item “Válvulas de selagem” a seguir.

Zona de resfriamento


Transportador de correia

Transportador de pás

Cone inferior


69


Do transportador de pás, o xisto retortado é enviado pelo transportador de

descarga de xisto para o silo de rejeito. Deste local, é enviado por cami-

nhões para a mina.

Antes de analisarmos cada um dos equipamentos que compõem o sistema

de descarga, vamos destacar uma questão operacional importante.

Nas operações de carregamento da retorta, deve-se ter em mente duas provi-

dências que visam à proteção e ao funcionamento adequados do mecanismo

de descarga, a saber:

· primeiro material que entrar na retorta deve ser de granulometria fina

para evitar choques violentos provocados pelas pedras de xisto que

caem do topo da retorta. Esse cuidado é também útil para outras

peças como injetor e suportes de termopares;

· durante o início do carregamento da retorta, o mecanismo de descarga

deve ser ligado na velocidade mínima para manter frouxo o material em

contato com as partes móveis evitando assim que a compactação do

material venha a exigir, na partida, um esforço excessivo do mecanis-

mo acionador.

Mecanismo de descarga (MD)

É o equipamento que promove o deslocamento do xisto da zona de

resfriamento da retorta para os transportadores de pás.

O MD tem grande importância no processo uma vez que é por meio dele que

o operador ajusta a vazão de xisto que passa pela retorta, definindo a

velocidade de retortagem.

É composto, basicamente, por uma estrutura fixa, uma estrutura móvel e

pelo sistema de acionamento que, por sua vez, é formado pelo sistema

hidráulico e pelo sistema de programação para operação dos pistões.

70



A válvula de selagem é do tipo guilhotina deslizante, acionada por pistão pneu-

mático e uma de suas funções é o alinhamento do xisto retortado, descarregado

pelo mecanismo de descarga para os transportadores de pás (TP).

Alinhamento: operação de abertura de uma válvula para permi-tir o fluxo de um determinado produto por uma tubulação.

Outra função da válvula de selagem é isolar o transportador de pás quando

se fizer necessário.

Sobre cada válvula de selagem, há uma injeção de água bruta cuja finalidade é

manter o nível d’água sobre a válvula, quando esta estiver fechada, para evitar

possível passagem de gás de processo para o interior do transportador de pás.

Transportadores de pás (TP)

Os TP têm como finalidade promover a selagem dos gases no fundo da

retorta e o resfriamento do xisto retortado descarregado pelo mecanismo de

descarga. Estão instalados sob o cone inferior da retorta, abaixo das válvu-

las de selagem.

Os TPs consistem em um duto inclinado a 30°, de seção retangular, dotado

internamente de correntes, nas quais são fixadas as pás de arraste acionadas

por rodas dentadas. Existem duas rodas dentadas na parte superior do TP, no

eixo de tração, e duas na parte inferior do TP, localizadas no eixo de retorno

das correntes.


71


Figura 27 – Foto do transportador de pás

O acionamento do TP é efetuado por motor elétrico, que pode ou não ter

mais de uma velocidade. O motor é acoplado a uma caixa redutora que

aciona as rodas dentadas de tração por meio de um eixo cardã.

O controle de nível do TP é feito por controladores que utilizam, preferenci-

almente, nesta seqüência: água ácida, água do SAO, água bruta e água de

hidrante (esta somente em situações de emergência ou manutenção), e

esse consumo é registrado no painel central para acompanhamento da

prioridade de utilização.

Água do SAO: água proveniente do separador de água e óleo –unidade de tratamento de rejeitos industriais.

O TP só pode ser ligado quando a chave de nível muito baixo de água não

estiver atuada, o transportador de xisto retortado estiver ligado e os sensores

das válvulas de selagem estiverem sinalizando fechadas.

72


Transportadores de pás também são chamados detrasportadores de pás de arraste.

Transportadores de xisto retortado

Os transportadores de xisto retortado têm a finalidade de encaminhar o xisto ao

silo de onde será transportado por caminhões de volta à mina. Essa operação é

responsabilidade dos operadores da U-220, unidade de tratamento de minério.

Figura 28 – Foto do transportador de xisto retortado

A operação do transportador de xisto retortado só é possível sem a chave de

nível muito alto do silo atuada e as chaves de desalinhamento e emergência

também não atuadas.

Silo de xisto retortado

O silo de xisto retortado (veja Figura 29) tem a finalidade de receber o xisto

processado e carregar os caminhões que o transportam de volta para a mina.


73


Figura 29 – Foto do xisto retortado sendo retornado à mina

Agora que entendemos o funcionamento e as características construtivas e

operacionais das retortas, vamos falar um pouco sobre o processo de

compressão e aquecimento dos gases de reciclo, os quais fornecem calor

para a pirólise.

(b) Compressão e aquecimento do gás de reciclo

À medida que o gás de reciclo executa sua função ao longo do circuito de

retortagem do xisto, ele vai perdendo pressão e temperatura. Essas deman-

das de aumento de pressão e de temperatura são atendidas pelo compressor

de reciclo e pelo aquecedor de gás, respectivamente, conforme diagrama

apresentado na Figura 30.

74


Figura 30 – Diagrama do sistema decompressão e aquecimento do gás de reciclo

O equipamento responsável pela circulação dos gases no sistema é o com-

pressor de reciclo. O compressor utilizado na unidade industrial U-230 é do

tipo axial, movido por motor elétrico, e o utilizado na unidade protótipo U-

3 é do tipo centrífugo de três estágios, movido à turbina a vapor.

O compressor é alimentado pelos gases efluentes do sistema de separação

de óleo pesado (corrente efluente do precipitador eletrostático) e sua descar-

ga alimenta quatro linhas: a linha de reciclo quente, que alimenta o forno; a

linha de reciclo frio; a linha de reciclo anti-surge; e a linha de condensação.

O aquecedor de gás, também denominado forno, é um equipamento destina-

do a fornecer a energia térmica para o processo por meio da queima combi-

nada de combustíveis (óleo e gás combustível) transferindo o calor para o

gás de processo.

Vamos analisar com um pouco mais de detalhes cada um desses sistemas.

compressor

reciclo quente

reciclo frio

reciclo anti-surge

condensação

precipitador

aquecedor

retorta


75


(b.1) Sistema de compressão do gás de reciclo

Compressor centrífugo da Unidade Protótipo

A compressão do gás de reciclo na Unidade Protótipo U-3 é feita por um

compressor centrífugo de cinco estágios, fluxo simples, sem resfriamento,

movido por uma turbina a vapor. O compressor consta de cinco impelidores

montados num eixo e é circundado por diafragmas no interior de uma carca-

ça de aço fundido. O rotor é apoiado em mancais de deslizamento que

exigem lubrificação forçada e, para evitar deslocamentos axiais, o mancal

no lado da descarga incorpora um mancal de escora e um pistão de

compensador. O compressor é dividido horizontalmente, facilitando a mon-

tagem e desmontagem. Suspendendo-se a parte superior da carcaça, todos

os internos do compressor, inclusive impelidores e labirintos, ficam acessí-

veis para inspeção.

O compressor é do tipo fluxo simples, pois os impelidores são montados

com suas entradas voltadas para a mesma extremidade do eixo de tal ma-

neira que o gás passa sucessivamente de um impelidor para o próximo. A

pressão do gás é aumentada a cada impelidor pela ação centrífuga e, princi-

palmente, pela redução de velocidade de gás no difusor, convertendo energia

cinética em energia de pressão. Canais conduzem o gás da saída do difusor

para o “olho” (entrada) do impelidor seguinte. A vedação do eixo contra a

carcaça é do tipo labirinto, existindo também labirintos para reduzir vaza-

mentos interestágios.

O compressor centrífugo é acionado por uma turbina de condensação com 7

estágios, acionada por vapor de alta pressão. O vapor exausto encontra-se

em pressão sub-atmosférica graças a um sistema de ejetores que estabele-

cem vácuo no condensador de superfície. A rotação de projeto da turbina em

operação normal é 5.410rpm (4.433hp), sendo o valor máximo de projeto

5.490rpm. A turbina aciona o compressor através de uma caixa redutora,

76


cuja razão de transmissão é de 1,81, sendo os valores de velocidade

2.980rpm do lado do compressor e 5.410rpm do lado da turbina.

A proteção da turbina é feita por um mecanismo de desarme automático em

condições desfavoráveis de operação como, por exemplo, baixa pressão do

óleo lubrificante. Tanto o desarme automático como o manual fecham a

válvula reguladora de modo que fica cortada qualquer alimentação de vapor,

parando o rotor.

(b.2) Compressor axial da Unidade Industrial

Nos estudos para o projeto da U-230, foi avaliada, como alternativa ao

compressor centrífugo utilizado na Unidade Protótipo, uma proposta de com-

pressor axial, com controle de capacidade e partida por meio do ajuste de

palhetas do estator. Foi avaliada também uma lista de referência do uso de

compressores axiais em plantas de processo com grande capacidade, inclu-

indo aplicações na operação com gases ditos sujos, contaminados com

gotículas de líquidos em suspensão. A análise técnico-econômica realizada

apresentou as seguintes vantagens do compressor axial sobre o compressor

centrífugo para utilização no Processo PETROSIX:

· maior adequação aos requisitos do processo de alta vazão e baixa

pressão, com maior flexibilidade operacional;

· menor exigência de torque de partida, o que facilita o acionamento por

motor de dois pólos;

· maior eficiência de operação, produzindo um rápido retorno dos custos

aplicado;

· simplificação do projeto de instalação, por requerer apenas uma tubu-

lação de entrada, eliminando a necessidade de válvula para controle

de capacidade e partida e reduzindo as fundações;

· melhor controlabilidade, por possuir curva característica mais inclina-

da e fluxo único na sucção;

· menor custo operacional anual.


77


Em contrapartida, o compressor axial apresenta as seguintes desvantagens

e riscos em relação ao centrífugo:

· possui menos tradição para aplicação de gases sujos, com possibilida-

de de depósitos nas pás, o que influi no rendimento do gás;

· requer maiores cuidados de manutenção, além de mão-de-obra de

operação e manutenção mais qualificada, por ser uma máquina mais

complexa e mais suscetível a danos por anormalidades de operação.

Adotado, portanto, como solução para a U-230, o compressor axial possui

as características gerais apresentadas a seguir.

Acionado por motor elétrico com acoplamento direto, o compressor axial C-

23001 é composto de 6 estágios, constituídos de 6 rodas de palhetas

móveis instaladas no rotor e outros 7 conjuntos de palhetas fixas no estator.

As palhetas móveis, que giram juntamente com o rotor, têm a finalidade de

impulsionar os gases, enquanto as palhetas fixas no estator controlam a

vazão de gás.

O compressor possui carcaça bipartida horizontalmente. Na parte inferior

da carcaça, estão instalados verticalmente os bocais de entrada e saída de

gás, e na superior, o sistema de medição de fluxo redundante. Internamente,

a carcaça abriga o rotor e o estator ajustável.

As extremidades do rotor (eixo) estão apoiadas em mancais radiais de

deslizamento, e um mancal de escora, instalado na extremidade do lado da

descarga, limita os movimentos axiais. Esses mancais são supervisionados

por sensores de temperatura e vibração. Entre as caixas de mancais e os

bocais de entrada e saída estão instalados os selos mecânicos de anel de

carvão e ferro fundido que, juntamente com a selagem de gás, evitam a

contaminação do óleo lubrificante e o vazamento de gás para a atmosfera.

78


O acionamento do compressor é feito por um motor de indução. Como se trata

de motor de grande porte e de difícil reposição, ele está equipado com vários

sistemas de proteção para garantir suas partes elétrica e mecânica.

O suprimento de energia elétrica ao motor é em 13,8kV, e no painel de

alimentação encontra-se instalado o sistema de proteção elétrico do motor e

do banco de capacitores. A tensão nos terminais do motor é mantida cons-

tante durante todo o processo de partida por meio de um banco de

capacitores. assegurando que o tempo e a corrente de partida sejam compa-

tíveis com o aquecimento máximo permitido para o rotor.

O painel de comando do motor está instalado na sala de controle do prédio

da Subestação Principal. Nele estão incluídos os dispositivos que permitem

o comando do motor do compressor, o amperímetro que indica suas corren-

tes e uma chave que permite a parada do motor a distância.

Existem ainda o painel de surtos de tensão, instalado junto ao motor do

compressor com a finalidade de evitar que sobretensões originárias de ma-

nobras ou de descargas atmosféricas atinjam o motor, e o painel de instru-

mentos, que tem a função de monitorar as temperaturas, vibrações e outras

variáveis do compressor.

As extremidades do eixo estão apoiadas em mancais radiais de deslizamento,

lubrificados com óleo e supervisionados por monitores de temperatura e

vibração.

Um sistema de refrigeração com ar e água foi instalado para evitar a eleva-

ção da temperatura durante a operação. A temperatura do enrolamento do

motor é medida por um conjunto de seis detectores de temperatura de resis-

tência (RTD) e são indicados pelos monitores instalados no painel de campo

do compressor.


79


O sistema de refrigeração do motor é composto de um trocador de superfí-

cie, projetado para conservar a temperatura de operação do motor dentro de

determinados limites. Para se conseguir isso, o ar de ventilação da máquina

é circulado entre a máquina e os feixes tubulares, cheios de água de refrige-

ração. Nessa operação, o calor produzido é transferido aos tubos aletados

do feixe tubular e deste é conduzido para a água de refrigeração que flui

internamente nos tubos. A temperatura máxima permitida para a água de

refrigeração na saída do feixe é de 60°C.

O controle da pressão de descarga é obtido por meio da variação da vazão

de gás de retortagem pelo compressor. O controlador compara a pressão real

com o valor ajustado e controla o fornecimento de energia para o motor de

posicionamento das palhetas, via unidade reversora tiristorizada, variando

o ângulo das palhetas. Esta unidade supervisiona também a temperatura do

motor. O controlador pode produzir as seguintes condições:

· aumentar o ângulo de abertura das palhetas;

· manter inalterado o ângulo de abertura; e

· diminuir o ângulo de abertura das palhetas.

Em função de o compressor ser acionado por motor elétrico, de velocidade

constante, houve necessidade de se instalar um sistema de controle de

vazão de gás. Dentre as alternativas existentes, optou-se por instalar um

estator ajustável de forma que o controle da vazão seja efetuado no próprio

compressor, internamente, através da movimentação de palhetas no estator.

Um motor elétrico com capacidade para girar tanto para a direita como para

a esquerda, dotado de redutor de velocidade tipo engrenagem sem fim e

controlado por uma unidade tiristorizada altera lentamente o ângulo de

abertura das palhetas, de acordo com as necessidades do processo.

80


(b.3) Sistema de aquecimento do gás de reciclo

O sistema de aquecimento de gases de reciclo é essencial para a retortagem.

É por meio desse sistema que se fornece a energia térmica necessária à

retortagem do xisto. A finalidade é aquecer o gás de reciclo quente efluente

do sistema de compressão até os níveis necessários para o processo de

pirólise do xisto.

Os aquecedores ou fornos são os equipamentos utilizados no Processo

PETROSIX. Vamos analisar os aspectos construtivos e operacionais dos

aquecedores da U-230 e da U-3.

Aquecedor da Unidade Industrial

O aquecedor de gases da U-230 é um forno (F-23001) com câmaras de

combustão e convecção de formas retangulares, estando a câmara de com-

bustão montada na posição vertical e a de convecção, na horizontal. Possui

12 queimadores que trabalham com queima combinada de óleo e gás com-

bustível. Foi projetado, na capacidade máxima, para produzir 34,3 milhões

de kcal/h a partir de queima de óleo e/ou gás combustível, com a finalidade

de aquecer 155.000kg/h de gás de processo oriundo da descarga do C-

23001 à temperatura necessária para a retortagem do xisto na RE-23001.

Na Figura 31, é apresentada uma representação esquemática do aquecedor

com a indicação da corrente do gás de retortagem proveniente da descarga

do compressor; essa corrente está caracterizada na figura como RQ.


81


Duto deinterligação

Câmara deconvecção

RQ

Câmara deradiação

Duto dedescarga

Pente detubo

Queimador

RQ RQDuto de alimentação

Figura 31 – Representação esquemática do aquecedor da U-230

Sua principal característica é a utilização do calor de radiação para aqueci-

mento do gás de retortagem. A transferência de calor é realizada nas duas

câmaras, sendo o calor de convecção utilizado no preaquecimento e o calor

de radiação no aquecimento final do gás de retortagem.

Vamos analisar os dois principais fluxos do sistema: o gás de reciclo e os

gases de combustão.

Da descarga do compressor, o gás de retortagem (“reciclo quente”) segue até

a entrada da câmara de convecção, zona mais fria, com uma temperatura

da ordem de 190°C, passando antes por um vaso de coleta de condensado.

Na entrada da câmara de convecção, divide-se em dois fluxos, passando em

seguida pelos tubos de convecção.

Após a convecção, com uma temperatura entre 300 a 350°C, segue para o

topo da câmara de combustão até os distribuidores de gás de reciclo quen-

te. Após a zona de convecção, o gás de retortagem segue para a câmara de

82


radiação através de dois dutos que alimentam oito coletores superiores,

quatro de cada lado, localizados no topo do aquecedor. Dos coletores supe-

riores, o gás passa pelos tubos expostos ao calor de radiação, onde, em

fluxo concorrente com os gases de combustão, pode ser aquecido até 600°C.

Na parte inferior, o gás é coletado por coletores que o conduzem até a

retorta.

A temperatura de saída do gás de retortagem deve ser mantida constante,

independentemente da vazão ou temperatura de entrada. O controle da tem-

peratura do gás de retortagem é efetuado por um indicador controlador de

temperatura, que mede a temperatura do gás de retortagem após a câmara

de radiação e envia sinal para atuação das válvulas de controle de vazão

dos combustíveis.

Na câmara de combustão, existem duas linhas de vapor de baixa pressão

para injeção de vapor de abafamento. Na montante da câmara de convecção,

existe uma interligação de vapor de baixa pressão para injeção de vapor de

emergência.

Os gases de combustão, resultantes da queima de combustível, são deslo-

cados do interior do forno para a chaminé com o auxílio do soprador de

tiragem induzida, que é responsável pelo deslocamento dos gases de com-

bustão (fumos) e pela compensação das perdas de carga impostas pelo pré-

aquecedor de ar regenerativo e pela zona de convecção

Os fumos saem da câmara de combustão pelo piso através de quatro aber-

turas e são coletados em um duto geral que os conduz à câmara de convecção.

Os gases de combustão entram na zona de convecção com temperatura

próxima de 950°C e passam por fora dos tubos dos feixes tubulares, ceden-

do calor ao gás de retortagem que passa pelo interior dos tubos. Os gases

de combustão saem da zona de convecção a, aproximadamente, 350°C.


83


Após a zona de convecção, os gases de combustão passam pelo pré-aquece-

dor regenerativo, cedendo parte do calor para o ar usado na combustão do

aquecedor.

Após o pré-aquecedor de ar, os gases de combustão fluem para a chaminé

induzidos pelo soprador de tiragem induzida.

O ar de combustão para o aquecedor é fornecido pelo soprador de ar de

combustão. Da descarga do soprador, o ar de combustão passa pelos pré-

aquecedores de ar a água quente e a vapor e, seqüencialmente, pelo pré-

aquecedor de ar regenerativo, onde absorve parte do calor residual dos

gases de combustão, seguindo para os queimadores do forno. A vazão de ar

é controlada por uma válvula de controle de fluxo do tipo veneziana.

O teor de oxigênio dos gases de combustão é medido continuamente no duto

de fumos, na entrada da câmara de convecção, por um sensor transmissor

que envia sinal para um registrador do excesso de oxigênio nos gases de

combustão localizado no painel da Casa de Controle.

O aquecedor dispõe de doze queimadores para a queima combinada de óleo

e gás combustível. Os queimadores estão montados em linha no teto do

aquecedor. Todos o queimadores dispõem de queimadores piloto com igni-

ção elétrica.

Cada queimador tem sua chama supervisionada por duas fotocélulas. As

fotocélulas estão posicionadas de forma que detectem a chama do queimador

principal. Somente se as duas fotocélulas detectarem falha de chama, é que

o queimador terá seu suprimento de combustível interrompido.

O forno conta com um sistema de pré-aquecimento do ar de combustão,

cujo objetivo é economizar combustível por meio da recuperação de parte do

calor residual dos gases de combustão enviados à chaminé. O aquecimento

do ar de combustão, aproveitando o calor dos gases de combustão, é reali-

zado no pré-aquecedor de ar regenerativo.

84


O sistema dispõe, ainda, de mais dois pré-aquecedores instalados a mon-

tante do pré-aquecedor de ar regenerativo, que utilizam, respectivamente,

água quente e vapor como fluido de aquecimento. Esses dois pré-aquecedo-

res foram instalados com o objetivo de manter o controle sobre a temperatu-

ra dos gases de combustão, evitando que se atinja o ponto de orvalho do

ácido sulfúrico e provoque problemas de corrosão. A temperatura de

preaquecimento do ar de combustão, antes da entrada no pré-aquecedor

regenerativo, deve ser maior quando se opera com combustíveis com maior

teor de enxofre.

O pré-aquecedor a água deve operar continuamente, ao passo que o pré-

aquecedor a vapor operará conforme a necessidade de complementação do

aquecimento para que o gás de combustão não atinja o limite mínimo de

temperatura.

Na Figura 32, é apresentado um diagrama do sistema de pré-aquecimento

do ar de combustão.

Paramaçaricos

saíd

ada C

CV

borr

ifos

vapor

água daSEAA

ar decombustão

SP - 23001

SP - 23002

CM - 23001

BY-PASS

P

23004

P

23005-B

P

23005-A

Figura 32 – Diagrama do sistema do pré-aquecedor de ar de combustão


85


Aquecedor da Unidade Protótipo

O aquecedor da Unidade Protótipo, AQ-301, é um forno especial com câma-

ra de combustão cilíndrico-horizontal e zona de convecção retangular. O

aquecimento é feito por meio da passagem do gás de reciclo frio (da descar-

ga do compressor) no interior dos feixes de tubos da seção de convecção,

recebendo calor somente por convecção. Na Figura 33, é apresentada uma

representação esquemática do aquecedor.

Na câmara de combustão, os queimadores estão montados horizontalmente

e, ao lado de cada um, existe um visor de chama. Observa-se que o difusor

foi instalado no final da câmara de combustão para dar melhor distribuição

dos gases na seção de convecção e impedir a incidência de chama nos

tubos. A tiragem do forno é forçada.

A vazão de carga dos gases de processo entra no final da seção de convecção

(zona mais fria) e percorre os passes até o espelho de saída no início da

seção (zona mais quente). Isso significa que o fluxo é contracorrente com os

gases de combustão.

ar de combustão

50-30Y

“ A ”

p/ chaminé

gás de combustão

90-302

câmara de convecção

feixes detubos

maçaricos

câmara deradiação

defletor

p/ R-301CM - 301

30-302

gásóleovapor

gás de combustão“ A ”

IC - 304IC - 305vapor

Figura 33 – Representação esquemática doaquecedor da Unidade Protótipo

86


Na seção de convecção, existe um duto que interliga externamente a saída

dos gases de combustão após o cone de escape com a entrada: é o duto de

reciclo de gases de combustão.

O aquecedor possui um sistema de pré-aquecimento de ar através do qual

parte do calor residual dos gases de combustão é utilizado para pré-aquecer

o ar de combustão, economizando combustível. O gás de combustão é

desviado do duto da chaminé para o pré-aquecedor de ar frio, logo após a

saída do aquecedor, e retorna a esse duto após a troca de calor.

Com essas informações, concluímos nossa abordagem sobre o sistema de

aquecimento do gás de reciclo.

Com a conclusão desse capítulo, você teve a oportunidade de entender todo o

processo de operação da retorta, incluindo a retortagem propriamente dita e o

descarte do xisto retortado, além da compressão e aquecimento do gás de

reciclo. Nossa atenção agora estará voltada para o entendimento de como se

processa a recuperação dos produtos obtidos na operação de retortagem.

Vamos então passar ao próximo capítulo, onde teremos a oportunidade de

avaliar os sistemas de recuperação de óleo pesado, de recuperação de óleo

leve e de descarte de água ácida.

87



[Recuperação de óleo e gás

(a) Recuperação do óleo pesado

A etapa de recuperação de óleo pesado inicia-se com a corrente dos gasesque saem da retorta. Esses gases, com uma temperatura de, aproximada-

mente, 160ºC contêm, em suspensão, neblina de óleo e pó de xisto. Este pódeve ser retirado da corrente gasosa antes de o gás ser reciclado para evitar

danos nas palhetas do compressor e craqueamento nos tubos do aquecedor,na linha de gás quente e nos injetores de gás, com o possível conseqüente

entupimento desses equipamentos e a redução do rendimento do óleo.

A retirada do material em suspensão deve ser realizada sem o abaixamentoda temperatura do gás, razão pela qual são utilizados os ciclones e o

precipitador eletrostático, conforme diagrama apresentado na Figura 34.

Figura 34 – Diagrama do sistema de recuperação de óleo pesado

precipitador eletrostático

precipitador eletrostático

vaso de coleta

unidade

limpeza

de óleo

unidade limpeza

de óleo

retorta ciclonecompressor

retorta ciclone

unidade limpeza

de óleo

88


O óleo recuperado no ciclone, juntamente com o óleo recuperadono precipitador, constitui o óleo pesado, cuja quantidade é daordem de 80% do óleo total produzido.

Nos ciclones, são recuperadas as partículas de pó ou gotículas de óleo detamanho maior que 5 mícron. No precipitador, são recuperadas as partícu-

las ou gotículas menores que 5 mícron.

Como você pode perceber, o sistema de recuperação de óleo pesado baseia-se em dois tipos de equipamentos principais: o ciclone e o precipitador

eletrostático. Vamos analisar em detalhes cada um desses equipamentos.

(a.1) Ciclone

Ciclones ou coletores ciclônicos são dispositivos utilizados para a retiradade poeiras e, algumas vezes, de neblinas e de correntes gasosas com base

na aplicação de uma força centrífuga. Na Figura 35, é apresentada a repre-sentação esquemática desse equipamento.

A corrente gasosa, que contém partículas em suspensão, entra tangencialmente

no corpo do ciclone, por uma entrada situada na região superior do equipa-mento, fazendo com que o fluxo assuma um padrão helicoidal em direção à

região inferior e com retorno ascendente, conforme representado na Figura36. A força centrífuga gerada pela velocidade tangencial do fluxo de gás faz

com que as partículas mais pesadas se movam radialmente para as paredesdo ciclone. Quando as partículas alcançam a parede, o atrito faz com que

percam energia e a força da gravidade faz com que elas desçam pela parteinferior do equipamento. O fluxo de gases contendo as partículas não coletadas

segue o seu padrão helicoidal e sai pela parte superior do ciclone.

Como o escoamento é tridimensional, as equações que descrevem a opera-ção do ciclone são bastante complexas, mas a aplicação de algumas leis

89



básicas da física permite prever qualitativamente os resultados de altera-ções construtivas e operacionais do ciclone. Os principais parâmetros

operacionais são os seguintes:· perda de carga – associada ao consumo de energia;

· eficiência de coleta – associada à quantidade de material coletada;· ponto de corte – associado ao tamanho médio das partículas que

serão coletadas - as maiores (mais pesadas) ficam retidas e as meno-res (mais leves) passam pelo ciclone.

O uso de altas velocidades, conveniente para maior eficiência na separação

provoca, com frequüência, problemas de erosão nas paredes do ciclone, quegeralmente são evitados pelo uso de revestimentos anti-erosivos. A opera-

ção com baixas velocidades de gás pode permitir deposição de material naentrada e, em alguns casos, a sua obstrução.

O fluxo de gás efluente do ciclone constitui-se na corrente de alimentação do

precipitador eletrostático.

O material retido no ciclone é encaminhado para um vaso que alimenta aUnidade de Limpeza de Óleo. Esse vaso deve ser completamente estanque

para prevenir a entrada de gás pela parte inferior do ciclone que, em opera-ção, apresenta baixa pressão. O nível deste vaso não deve ultrapassar 80%,

pois poderá afetar a eficiência, além de, uma vez atinginda a parte inferiordo ciclone, provocar movimentos circulares do equipamento, gerando esfor-

ço excessivo da junta de expansão e podendo sofrer rompimento.

90


Figura 35 – Representação esquemática de um ciclone

âng. docone

entrada

seçãocônica

diâmetro

partecilíndrica

saída

entrada

91



Figura 36 – Representação do padrão de escoamento de um ciclone

92


(a.2) Precipitador eletrostático

O objetivo deste equipamento é a coleta de óleo por meio da aplicação de

cargas negativas nas partículas contidas no fluxo de gás proveniente dociclone. Os precipitadores eletrostáticos têm o seu princípio de funciona-

mento baseado no denominado “efeito corona”, que consiste da manuten-ção de uma diferença de potencial (alta voltagem) entre um fino fio (eletrodo

emissor ativo) e uma placa aterrada. Sob essas condições, o efeito corona émanifestado por uma zona de luminescência no forte campo elétrico perto

da superfície do fio. Grande número de íons (positivos e negativos) sãoformados nessa zona luminescente ativa. Como o fio é de polaridade negati-

va, os íons positivos formados são atraídos para ele, enquanto que os íonsnegativos são atraídos na direção da placa aterrada. As partículas sólidas

ou líquidas (neblina) contidas no gás que passam pelo campo são intensa-mente bombardeadas pelos íons negativos, tornando-se altamente carrega-

das e sendo atraídas para as placas aterradas. A Figura 37 ilustra esseprincípio básico.

Dessa forma, o precipitador eletrostático atua aplicando uma carga negativa

nas partículas de pó e na neblina de óleo, contidas no fluxo de gás, ecoletando essas partículas e óleo no fundo do equipamento por gravidade. O

óleo coletado no precipitador escoa por gravidade para um vaso coletor,sendo, em seguida, encaminhado para a Unidade de Limpeza de Óleo.

O fluxo de gás é paralelo às estruturas dos eletrodos ativos e das placas

coletoras e, ao entrar no precipitador, é uniformemente distribuído atravésde placas perfuradas localizadas na boca de entrada.

Operacionalmente, a mobilidade das partículas cresce com o aumento da

intensidade do campo elétrico; assim, é de se esperar que a eficiência doprecipitador melhore com o aumento da diferença de voltagem entre os

eletrodos. Outro dado operacional importante é que a velocidade de partícu-

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las é inversamente proporcional à viscosidade do gás; isso significa que amobilidade da partícula diminuirá com o aumento da temperatura do gás.

Com base nessas premissas, é possível prever a eficiência de remoção departículas finas de uma corrente gasosa.

O aumento da eficiência de remoção de partículas também é função da

relação da área total de coleta para o volume de gás. Essa relação é umapropriedade fundamental e é conhecida como área específica de coleta. Essa

área é comumente usada como meio de se comparar diferentes precipitadores.

Figura 37 – Diagrama do princípio básico da precipitação eletrostática

O precipitador eletrostático é constituído, basicamente, dos seguintes ele-mentos:

· o precipitador propriamente dito; e· o sistema de suprimento de energia, que envolve o painel de comando

e controle e o transformador-retificador.

Fluxo de

gás

Saída de

gás limpo

partículas

sem cargapartículas atraídas

p/ eletrodo coletor e

formando uma camada de pó

fornecimento de alta

tensão do retificador

eletrodo de descarga

c/ polaridade negativapartícula

carregadacampo

elétricocoletor aterrado

c/ polaridade

positiva

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O precipitador possui duas câmaras independentes: PP-23001-A (lado sul)e PP-23001-B (lado norte). Cada câmara possui três campos eletricamente

independentes. Assim, temos o campo 1 na entrada, campo 2 intermediárioe o campo 3 na saída. Cada campo possui o seu transformador-retificador.

O precipitador é constituído pelos eletrodos emissores, placas coletoras,isoladores suportes e de penetração (buchas de passagem) e de toda a

chaparia que forma o equipamento, conforme representado na Figura 38.

1) Isolador suporte 3) Placa2) Eletrodo emissor 4) Corpo do equipamento

Figura 38 – Esquema demonstrativo de um precipitador eletrostático

4

2

1

3

95



As partículas são energizadas por fileiras de barras verticais (eletrodos ati-vos), montados paralelamente e distanciados de 6 polegadas e conectados

ao terminal negativo do suprimento de corrente contínua de alta voltagem,situado no topo. As chapas coletoras (aterradas) posicionam-se paralela-

mente às barras verticais e alternam-se entre si.

O fluxo de gás é paralelo às estruturas dos eletrodos ativos e das placascoletoras e, ao entrar no precipitador, é uniformemente distribuído por meio

de placas perfuradas localizadas na boca de entrada.

A cabine de comando situa-se na sala elétrica da U-230, onde a energiapara os transformadores-retificadores é controlada (podemos aumentar ou

diminuir a tensão para as placas do precipitador). A cabine de comandoenvolve circuitos que regulam a tensão, relés e outros dispositivos que pro-

tejam os transformadores-retificadores contra sobrecargas.

Uma sobrecarga pode ser causada por uma das seguintes causas: acúmulode pó e óleo entre os eletrodos emissores e coletores, quebra de barras

emissoras, trinca dos isoladores de manutenção, quebra dos isoladores depassagem, etc. Sobrecargas momentâneas não afetarão esse relé de retardo.

O operador do SDCD/painel é alertado por alarmes quanto a possíveis defei-

tos no precipitador.

O sistema possui três transformadores-retificadores que estão localizadosentre as câmaras A e B do precipitador, na sua parte superior, pois esta é a

posição mais próxima dos suportes dos eletrodos. Sua atuação é a seguinte:· TR-1 ⇒ energiza o campo 1 dos PP-23001A/B;

· TR-2 ⇒ energiza o campo 2 dos PP-23001A/B;· TR-3 ⇒ energiza o campo 3 dos PP-23001A/B.

O transformador-retificador eleva a tensão de 480V para 67,2kV e faz a

conversão de corrente alternada para corrente contínua.

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(b) Recuperação do óleo leve e descarte da água ácida

O gás de retortagem proveniente da descarga do compressor contém óleoleve, vapor de água e gases incondensáveis produzidos no processo. Como o

óleo leve e a água de retortagem encontram-se em forma de vapor, suarecuperação é feita por condensação, utilizando-se um condensador de bor-

rifos em que a água de resfriamento é a própria água de retortagem reciclada,depois de baixada convenientemente sua temperatura. Na entrada da Uni-

dade de Condensação, o gás é, inicialmente, resfriado por troca de calorcom o ar atmosférico. Esse sistema pode ser visualizado na Figura 39.

Figura 39 – Diagrama do sistema de recuperação de óleo leveda Unidade Industrial

O óleo e a água de retortagem, uma vez condensados, vão, juntamente coma água de resfriamento, para um separador gravitacional de onde o óleo leve

sai praticamente isento de água. A água de retortagem, também praticamen-te isenta de óleo, é, em parte, reciclada como água de resfriamento tanto no

sistema de condensação como para a região de saída de xisto retortado e é,

C-23001

condensadores air coolers condensador de borrifos

U-650

U-650

ATM

U-240

U-7

U-420

vaso separador deágua e óleo

SEAA

Processo

ÁguaResf

97



em parte, bombeada para a Seção de Esgotamento de Águas Ácidas. Aseparação baseia-se na diferença de densidades (a do óleo leve é, aproxima-

damente, 0,82 e a da água é 1,0).

O gás de pirólise, livre de água e do óleo leve, sai pelo topo do condensadorde borrifos em condições de ser enviado para a unidade de tratamento de

gases.

A água de retortagem ou água ácida contém componentes de alto poder depoluição, principalmente fenóis e sulfetos, não podendo, por isso, ser lançada

em cursos d’água sem sofrer um tratamento adequado. Esse tratamento éfeito na Seção de Esgotamento de Água Ácida - SEAA.

Agora que temos uma visão abrangente do sistema de recuperação de óleo

leve, vamos analisar com mais detalhes as Unidades de Condensação deÓleo Leve da U-230 e da U-3 e os sistemas de separação de pó do óleo.

(b.1) Unidade de condensação de óleo leve da U-230

A Unidade de Condensação foi projetada para processar em operação nor-mal, aproximadamente, 30.500kg/h de gás de retortagem, composto por

vapor de óleo leve, vapor de água e vapores incondensáveis, provenientes dadescarga do compressor de gás C-23001. Para tanto, dispõe dos seguintes

equipamentos: condensadores principais – P-23001A/B/C; condensador se-cundário - P-23002; vaso separador de água e óleo - V-23005; resfriadores

de água de retortagem - P-23003 A/B; bombas de água de retortagem - B-23006 A/B e B-23005 A/B; bombas de óleo – B-23004 A/B.

A montante dos condensadores principais, há uma válvula gaveta (válvula

de corrente) que interliga a descarga do compressor com a linha de tocha debaixa, oferecendo a possibilidade de desviar parte do fluxo da unidade de

condensação, conforme a situação ou necessidade do processo.

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Os condensadores principais de óleo leve são trocadores de calor que em-pregam ar atmosférico como meio de refrigeração, sendo comumente desig-

nados como “resfriador a ar” ou “air cooler”. O gás proveniente do processopassa pelo interior dos tubos, trocando calor com o ar.

Os fluxos nos equipamentos são cruzados com um só passe tanto para o

fluido interno, que é o gás proveniente do processo, quanto para o ar atmos-férico. A unidade funcional, na qual os tubos estão dispostos, denomina-se

feixe. A circulação do ar pelo lado externo do feixe é obtida através de umconjunto de ventiladores axiais acionados por motores elétricos e acoplados

por correias em “V”.

A distribuição do gás proveniente do compressor, bem como a sua coletanas tubulações de acesso aos equipamentos, é feita através de cabeçotes

construídos nas extremidades dos feixes.

A ventilação dos equipamentos em questão é do tipo insuflada, ou seja, osventiladores estão montados na parte inferior do conjunto e pressionam o ar

sugado do ambiente através dos feixes.

O gás oriundo do processo, gás pressurizado, é constituído basicamente devapor d’água, óleo leve e incondensáveis. Nos condensadores principais,

condensa-se a maior parte de água e do óleo do gás.

O condensado flui por gravidade para o separador de água e óleo (V-23005),enquanto que a corrente gasosa segue para o condensador secundário (P-

23002).

A ordem de eficiência nos condensadores principais é a seguinte: primeiro oP-23001A, segundo o P-23001C e terceiro o P-23001B.

O condensador secundário P-23002 é um vaso vertical com seção de

borrifadores (10 linhas de injeção), com diâmetro interno de 2450mm e

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altura total de 11.200mm. Cada linha de injeção é dotada de dois borrifadoresde água fria conectados internamente e centrados a distâncias regulares ao

longo da altura. O gás é resfriado por contato direto com a água, enquantoatravessa a torre, condensando o restante do vapor d’água e do óleo leve; o

condensado flui por gravidade para o V-23005. O gás, saindo do P-23002,segue para a U-240 (sucção do C-24101 A/B) e/ou U-7.

O óleo leve e a água escoam para o separador de água e óleo sendo que os

condensados coletados nos condensadores principal e secundário entramem seções distintas no vaso. A mistura proveniente do condensador secun-

dário entra na primeira seção e flui, por um vertedouro, para a 2ª seção,somando-se ao condensado coletado nos condensadores primários. O óleo

leve separado vai para um segundo vertedor, seguindo para uma bacia decoleta. O óleo leve é enviado para a unidade de transferência e estocagem.

A água coletada é bombeada do fundo do vaso separador de água e óleo,

passando por dois trocadores de calor para resfriamento, seguindo posteri-ormente para os 10 borrifadores do condensador secundário e fazendo a

recirculação da água de retortagem.

O excedente da água é bombeado para os seguintes pontos:· refrigeração do gás de processo na entrada do precipitador;

· refrigeração do gás de processo na entrada dos ciclones;· injeção no duto de saída dos ciclones;

· injeção no cone inferior da retorta; e· seção de esgotamento de águas ácidas.

(b.2) Unidade de condensação de óleo leve da U-3

Na entrada da unidade de condensação de óleo leve da U-3, o gás é resfria-

do e lavado por contato direto com água em um condensador de borrifos.Dessa forma, são separados os produtos condensáveis do gás de processo

dos gases incondensáveis.

100


O condensador de contato direto é dotado de uma seção inferior de cascata(bandejas e coroas) e duas seções de borrifadores. O gás, ao atravessar o

equipamento, vai sendo resfriado, condensando-se o vapor d’água e o óleoleve que fluem por gravidade para o fundo do condensador e daí para o

separador de água e óleo. No topo do condensador, entre a 1ª e 2ª seçõesde borrifos, existe uma panela com retirada lateral de óleo leve.

O gás, ao deixar o condensador de contato direto, atravessa um separador

de neblina (demister) e segue para unidade de tratamento de gás.

O óleo leve e a água escoam para o separador de água e óleo. A misturaentra por um vertedouro anelar e flui por um cone central para o corpo de

decantador.

O óleo leve sobrenadante flui para um segundo vertedouro anelar e daí parauma bacia lateral de coleta, onde o nível é mantido por um controlador de

nível que envia a produção através das bombas de transferência paraarmazenamento.

As bombas de transferência succionam a água do fundo do separador que,

em seguida, é resfriada nos dois trocadores de calor instalados em série edaí é enviada para a seção de cascata do condensador de contato direto.

Parte desse fluxo é desviado para sucção da bombas de transferência de

água, cuja descarga se bifurca para os borrifadores inferiores e superiores,conforme a seguir:

a) seção inferior de borrifadores: quatro linhas laterais de injeção deágua nos borrifadores;

b) seção superior de borrifadores: quatro linhas laterais de injeção deágua nos borrifadores; uma linha lateral no fundo para a retirada de

condensados da panela; uma linha no topo para o escoamento dosgases incondensáveis para a unidade de tratamento de gás e/ou a

sistema de tocha.

101



A outra corrente passa preliminarmente por um resfriador antes de entrar nocondensador de contato direto.

(b.3) Unidade de separação do pó do óleo

Nesta unidade, ocorre a separação do pó do óleo por meio do uso de

centrífugas e filtros prensa.

102


103



[Uma palavra final

Esperamos que a leitura deste livro tenha sido proveitosa e agradável. A

tecnologia do Processo PETROSIX é, sem dúvida alguma, um motivo deorgulho para todos que trabalham na Petrobras.

Fazemos votos de que os conhecimentos deste livro sejam enriquecidos por

outros do Programa de Formação de Operadores de Produção e Refino dePetróleo e Gás.

Boa sorte e até lá!

104


105



[Glossário

Xisto é a denominação popular, embora imprópria, dada a certas rochas

compactas de origem sedimentar, das quais se pode extrair óleo. Seu nomecorreto é folhelho.

Xisto betuminoso (folhelho betuminoso) é aquele do qual o óleo pode ser

facilmente extraído pelos solventes comuns.

Xisto pirobetuminoso (folhelho pirobetuminoso) é aquele do qual a extraçãodo óleo só é viável pela ação do calor (altas temperaturas).

Xisto do Irati ou mais propriamente xisto da Formação Irati é aquele exis-

tente nos depósitos que se situam numa faixa que vai desde o sul de SãoPaulo até o Rio Grande do Sul, incluindo a jazida de São Mateus do Sul. É

classificado como xisto pirobetuminoso.

Querogênio é o complexo orgânico existente no xisto pirobetuminoso respon-sável pela produção de óleo e gás.

Pirólise ou retortagem é o processo de decomposição térmica da matéria

orgânica (querogênio) existente no xisto, com a conseqüente produção degás e óleo.

Processamento é o conjunto de operações físicas e/ou químicas necessárias

à obtenção de produtos mais nobres a partir de uma matéria-prima, emnosso caso, o xisto.

106


Neblina de óleo é a parte do óleo que se condensa dentro da retorna e saiarrastada pelo gás em forma de gotículas, podendo ser separada por efeitos

mecânicos e eletrostáticos.

Óleo pesado é o óleo que sai da retorta em forma de neblina e pode serrecuperado por ciclones e precipitadores.

Óleo leve é o óleo que sai da retorta em forma de vapor e só pode ser

recuperado por condensação.

Água de retortagem ou água ácida é a água que sai da retorta em forma devapor e é recuperada por condensação.

Gás de reciclo é o gás que, saindo da retorta, passa pelo sistema de recupe-

ração do óleo pesado e volta de novo à retorta, seja diretamente, sejaatravés do aquecedor.

Reciclo quente é o gás de reciclo que passa através do aquecedor antes de

entrar na retorta.

Reciclo frio é o gás de reciclo que vai diretamente à retorta.

Gás de processo ou de pirólise é o gás proveniente da pirólise do xisto.

Demanda térmica é a quantidade de calor consumida na operação deretortagem, sendo, no caso particular do processo PETROSIX, fornecida pelo

aquecedor.

Ensaio Fischer é o ensaio padrão de laboratório usado para avaliar a quan-tidade de óleo que pode ser extraída do xisto, pelo processo de pirólise, ao

abrigo do ar.

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[Referências

PETROBRAS. Apostila do curso de formação dos operadores. São Mateus

do Sul, 1986.

_________. Mineração, processamento de sólidos e retortagem de xisto.Rio de Janeiro, 2005.

_________. MO-280.1-220.130-PAA-01 – Manual de operação da U-220.

São Mateus do Sul, [19??].

_________. PE-4X-00462-A - Manual de operação da R-301. São Mateusdo Sul, [19??].

_________. PE-4X-00646-E - Parâmetros operacionais da U-230. São

Mateus do Sul, [19??].

_________. PE-4X-00728-B - Manual de operação da R-23001. São Mateusdo Sul, [19??].

_________. PE-4X-00898-A - Refluxo de topo no interior da R-23001. São

Mateus do Sul, [19??].

_________. PE-4X-01302-A - Refluxo de topo no interior da R-301. SãoMateus do Sul, [19??].

_________. PE-4X-01508-C - Parâmetros operacionais da U-3/Retortagem

de xisto+pneus. São Mateus do Sul, [19??].

_________. Recuperação e Tratamento de óleo e gás de xisto. Rio de Janei-ro, 2005.

108


Mineração e Processamento de XistoFicha técnica

PETROBRAS ABASTECIMENTO

AB-CR/RH

PDQ Assessoria IntegralCompilação, revisão metodológica, gramatical e editorial

Acervo PetrobrasFotografias

40graus DesignProjeto gráfico

mineração e processamento de xisto

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