32 FUNDAMENTOS DO REFINO OEPETROLFO

- permitinao-lhemaior adaptação acrusmaispesados. No entanto, quanto maispara- fínica for acarga (ou com fator KUOP acima de 11.5),~ mais fácil o seu craqueamen- to, porque o catalisador dificilmente quebra os anéis aromáticos dos compostos que compõemacargadoFCC.

Historicamente, a produçáo do craqueamento catalitico tendeu a favorecer ga- solinas de alta octanagem. que contêm olefinas e mais isoparafinas e aromáticos do que a gasoiina da destilagão atmosférica (sfraigkf-run gasoline).

Recentemente. os requerimentos de adição de oxigenados à gasolina (gasoliiia re- formulada nos Estados Unidos) puxaram a demanda por intermediários da produção do MTBE (isobutileno, por exernpl~)~ e há ainda a possibilidade de craqueamento ca- talítico seletivo para oiefinas de baxo peso moiecuiar (eteno e propeno).

Este é o caso doDeep Catalyirc Craking (DCC) que favorece a produgo de olefi- nas leves (propileno, isobutileno. isoamileno) para produção de gasolina RFG nos EstadosUnidos. Este processo foi desenvolvido no final da década de 70 e patenteado

;pelo Researck Imtitute of Pelroleurn Proressing (RIPP) e Sinopec Intemahonal. ambas empresas localizadas na China. O DCC, assim, pode servir para integrar refinarias di- retamente a centrais petroquímicas de 2a geração. Ele se baseia também em craquea- mento catalitico em leito fluidizado. no entanto opera com catalisadores especiais e çondições mais severas de temperatura e pressão. O DCC também opera com razões catalisador/óleo maiores do que o FCCn (tabela 2.4).

Aliás, além do DCC, outras tecnologias também merecem menção. também >$I- sando à maximizaçáo do rendimento em olefinas (Pimenta e Pinho. 2004): . A tecnologia PetroFCC da UOP utiliza reciclo de catalisador gasto, ainda com

alguma atividade, para aumentar a circulaçáo de catalisador no reator de FCC (ou arazão catalisadorlcarga do meioreacional)? Até 2003, não existiam ainda unidades comerciais com uso desta tecnologia. Esta tecnologia não é adequada para cargas pesadas, pois não é capaz delidar com teores muito altos de coque no catalisador gasto. No entanto. o seu uso para processamento de gasóleos e nafta pesada de FCC pode ser interessante, pois, conforme Arakawa (2004), o uso do PetroFCC leva a um rendimento em propeno de 24% (plp), em buteilo de 19% (p/p) e em aromáticos de 10% (plp), reduzindodrasticamente aprodu- çáo de gasoiina e nafta do FCC tradicional.

A tecnoiogia INDMAX da Indian Oil propõe o aumento da severidade do meio reacional do FCC convencional. Neste caso, alguns cuidados se mostram imprescindíveispara evitar a perda de carga no riser e a degradação dos produ- tos reacionais. Uma unidade aplicando esta tecnologia está em construção pela hrdian Oil.

.~ ~

7 \'i& i3uirulo 5 onrn d c*znin.r> a i $i\olina tini lrt ,.I is Iliihli>r c;. 0zaiiiiii.u5iprc\rni.< uin., pui,i\cl r i l in i r i x iom 1; I>C(: i u r . , T > ~ . ) u u \ ~ ~ L I ~ . ~ r ( . o ; l < r k > ~ :.lplP:ls-

CAPITULO2 i A REFINARIA DE PETROLEO

33

Tabela 2.4 Rendimentos Tipicos de FCC e DCC í% em Peso!

DCC I DCC I1 FCC (Maxirniza~ão de (Maxrmizacão de

Propileno) Isolefinas)

Hidrogênio 0 3 o,1

Gás seco (C,-C,) 12.6 5,6

CLP (C*-C1 42.3 34.5

Nafia e gasolina 20.2 39.0

Residuos pesados 15,2 15.6 14.6

Coque 9.4 4.3 6.1

Olefinas levei

C> 5,7 4 3 o, 9 C, 20,4 14.3 8,2 C , 15.2 22,7 13,1

~onte M ~ Y ~ , S ( I P P ~

A tecnologia MAXOFIN da KBR adota um segundo nser, exclusivo para o cra- queamento de nafta e a produção de petroquímicos. Segumdo este mesmo princípio. existem duas refinarias brasileiras que, desde 1992, possuem um se- gundo riser de nafta em suas unidades de FCC em operação: a RPBC (Cuaa- tão) e a REPLAN (Pauli~ea). '~ O objetivo original destes risers de nafta das duas refinarias brasileiras era a estabilização da nafta de coque. Contudo, este segundo nser de nafta poderia ser empregado para mauimização da produçáo de olefinas, desde que a nafta separada na fracionadora do FCC fosse reciclada.

. A tecnologia DOWNER ou DOWFLOGVinverte o sentido de fluxo do cataii- sador e hidrocarbonetos no meio reacional. fazendo-os fluir de cima para bai- xo. a favor dagravidade, ao invés do nser tradicional, contra a gravidade. É uma ótima alternativa para geração de petroquimicos, devido aos baixos rendimen- tos de coque gerados e à sua excelente seletividade a olefinas leves. Testes em unidade-piloto ao CENPES comprovaram os excelentes rendimentos em pro- peno. que podem ser obtidos por esta tecnologla, superiores a 20% contra os atuais 5% de um FCC convencional.

Deste modo, percebe-se que as inovações propostas ao FCCvisam. em sua maio- ria, ao aumento do rendimento em propeno. Esbnia-se que. até 2020. a demanda

twels. 9. Comoseravjsto mais a frente. trata-se aomer. 10. Para descriçáo sucinla das refinarias Drasileiras. vide cauÍN10 4

FUNOAMENTOS 00 REFINO DE PETR6LEO 34

mundial por propeno deverá crescer a uma taxa de 5% a.a (Zai-Thing et alii. 2002)." Interessantemente, a nafta petroquímica é a matéria-prima predominantemente usada na produção de olefinas (etileno e propileno, principalmente). No entanto, di- ficilmente a sua oferta será suficiente para atender ao crescimento da demanda de propileno, tanto devido ao crescente déficit de nafta no mercado internacional, quanto porque o craqueamento a vapor da nafta favorece a produção de eteno em detrimento da produção de propeno.

Para o caso brasileiro. a capacidade d e produção total de propeno nos seus dife- rentes graus de especificação (químico, poiímero e refinaria) é de aproximadamente 2.100.000 tia, considerando-se centrais petroquímicas (Braskem, Copesui e PQU) e refinarias da Petrobras que possuem unidades de destilação. Prevê-se que, até 2008, a demanda por propeno deverá crescer a uma taxa média de 6.6% a.a.. Chegando a 2.500.000 tlano em 2008 (Pimenta e Pinho, 2004).

Esta pressão do mercado justifica o desenvolvimento dos processos descritos acima. Conquanto apresentem abordagens diferentes, todos estes processos, para maximizar a produção de olefinas, baseiam-se numa maior severidade reacional, tanto pelo aumento da relação catalisador/óleo. quanto pelo aumento da temperatu- ra d e reação. Adicionalmente, estes processos utilizam sistemas catalíticos especiais, com ZSM-5 ou algum membro da família pentasil,iz que aumentam a conversão da nafta parafinica (6 a 12 carbonos) em propeno, propano, butenos e butanos. maximi- zando a produção de propeno, GLP e componentes da gasolina de alta octanagem. Conforme Azevedo (2004), o rendimento em GLP (em peso) pode crescer em quase 7% e o de propeno em quase 3%. devido a mudanças no sistema catalítico emprega- do n o FCC.

Tornando, porém. à descriçáo da tecnologia FCC convencional para produçáo de combustíveis, merece destaque o fato de que o FC': é muito seletivo, mas também (OU como resultado) e pouco flexível relativamente à composição dos seus produtos (conforme o projeto adotado, evidentemente, e a carga empregada). Em compara- ção com outros processos, o FCC otimiza a produção d e gasolina d e alta qualidade e frações C3 e C4. Também é importante a produçáo de olefinas que podem seguir para unidades de alquilaçáo e esterificação (a serem analisadas ainda), ou centrais petroquimicas. Como desvantagem, o FCC produz destilados médios de baixa quali- dade em termos de teor de enxofre, olefinas, aromáticos e índice de cetanas (fnnda- mental para a qualidade do diesel). Os produtos do F C C sempre necessitam de uni- dades de purificação à jusante (tabela 2.5).

0 craqueamento catalítico em leito fluidizado, FCC (Fluid Caralyt~c Cracking), é o sistema mais empregado. Ele utiliza calor, pressão e catalisadores, como agentes no fra- cionamento da mistura de hidrocarbonetos. O catalisador empregado (15% em peso)

11. Atuaimenie, o r>ie$o aopropeno jáé cerca ae 3 vezes o preço ao GLP, niio~ilnc~pai constiturnie é o pmpano (Pimenta e Pinho, 2004).

12. Tipo ae zeólita que possui menor tamanho de paro que a zeólita "USY" utilizaaa na catalisador de FCC (Azeveao, 2004).

CAPITULO 2 . A REFINARIA OE PETR6LEO 35

consiste na mistura de síiica-alumina sintética cristalina (zeólitos) em suporte de síii- ca-alumina sintética amorfa. Trata-se de um produto fino, granular. Este catalisador necessita ser penodicamente (ou às vezes continuamente) regenerado, essenciaimen- te a partir da queima do coque que se adere à superfície d o catalisador, a aitas tempe- raturas (a formação e deposição de coque dependem d o CCR da cargai3 e da conver- são da reação (tabela 2.6). A regeneração do catalisador é um ponto cruciai nos pro- jetos de FCC. O processo de regeneração d o catalisador também gera gases comans- tiveis d e alta entalpia. que precisam passar por tratamento para remoção de enxo- fre (tabela 2.6)

Tabeia 2.5 Rendimento Típico de urna Unidade de FCC

Carga (%v011

Gasóleo pesado 40.0

Fracócs de dertilação a vacuo 60.0

Produtos í%vol)

Coque 8.0

C4 35.0 Gasolina 55,o Casóleo Leve 12,o Gasóleo Pesado 8.0

Total 118,O

Nota: pomue o rcndimenio e volumefrico.oto~al aqiii e do qiic 100%.

Tabela 2.6 Exemplo de Depostcão de Coque contorme Carga e Conversão

55% de Conversáo da Carga Ar,,

23 6.6

85% de Conversão da Carga

19

i 13 Vide terra Sobre coqueamento retaraauo uesre livro