UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPACAMPUS – BAGÉ (RS)
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: Processos industriais orgânicos
Industria petroquímica de 1ª geração
Autores: Jônatan Paz
Jorge Luiz Lucas Júnior Lucas Cadó Vielmo
Luciano Filipini Marques Rodrigo Rocha de Lima
Thiago Marques
Ministrante da disciplina: Prof. Drº. André Felk
Bagé, 21 de Julho de 2010.
Fluxograma de apresentação
Petróleo
• O petróleo é uma complexa mistura de compostos orgânicos e inorgânicos.•Predominam os hidrocarbonetos. • Líquido oleoso, insolúvel em água e mais leve do que ela (menor densidade). •Coloração varia entre castanho escuro ao preto.
Hidrocarboneto: composto químico constituído apenas por átomos de carbono e hidrogênio.
•Parafínicos - cadeia aberta•Naftênicos - cadeia fechada•Aromáticos - aquele que possui, em sua molécula, pelo menos um anel de benzeno ( C6H6 ).
Hidrocarbonetos Parafínicos• Fórmula geral: CnH2n+2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20). • As moléculas são cadeias ramificadas ou não. • Em temperatura ambiente podem ser gases ou líquidos, dependendo da molécula.
Exemplos: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano, hexano
Hidrocarbonetos Aromáticos• Fórmula geral: C6H5-Y (Y é uma molécula mais longa e não ramificada que se conecta a anéis benzênicos). • Estruturas em anel, com um ou mais anéis. • Os anéis contêm seis átomos de carbono, com ligações duplas e simples alternando-se entre os carbonos. • Geralmente são líquidos.
Exemplos: benzeno, naftaleno
Hidrocarbonetos Naftênicos
• Fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20). • Estruturas em anel, com um ou mais anéis. • Os anéis contêm apenas ligações simples entre os átomos de carbono. • Em temperatura ambiente, geralmente são líquidos.
Exemplos: ciclohexano, metilciclopentano
Extração e Refino do Petróleo
• Depois que o petróleo é extraído, passa por um processo de refino que produz uma série de subprodutos, como a gasolina, diesel, gás e nafta.
Refino do petróleo
A nafta é a principal matéria-prima da cadeia produtiva da petroquímica e do plástico no Brasil, seguida do gás natural.
A nafta passa inicialmente por um processo chamado craqueamento, que resulta nos petroquímicos básicos, tais como eteno, propeno e aromáticos.
Esse ciclo de produção é conhecido como a primeira geração da cadeia petroquímica.
Industria Petroquimica
• A indústria petroquímica é parte da indústria química.
• Caracteriza-se por utilizar um derivado de petróleo (a nafta) ou o gás natural como matérias-primas básicas.
Fluxograma da extração ate a matéria prima para a industria de primeira geração.
Industria de Primeira GeraçãoSão as produtoras de petroquímicos
básicos, produtos resultantes da primeira transformação de correntes petrolíferas (nafta, gás natural, etano etc.) por processos químicos (craqueamento, reforma, etc.).
Os petroquímicos básicos produzidos pelas unidades de craqueamento de nafta incluem:
• OLEFINAS: principalmente eteno, propeno e butadieno.•AROMÁTICOS: tais como benzeno, tolueno e xilenos.
Matéria prima principal• Nafta É uma fração de destilação do petróleo, constituída por hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulição.
Faixa de ebulição: de 60 a 100°C.
Mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono.
Resultante do processo de refino de petróleo, a nafta é a principal matéria-prima da indústria petroquímica nacional.
Nafta
Partindo geralmente da nafta, ou do próprio gás natural tratado, os sofisticados processos petroquímicos são capazes de quebrar, recombinar e transformar as moléculas originais dos hidrocarbonetos presentes no petróleo ou no gás. Gerando em grande escala, uma diversidade de produtos, os quais, por sua vez, irão constituir a base química dos mais diferentes segmentos da indústria em geral.
Nafta
NaftaTipos de Nafta
• Nafta petroquímica ou não-energética.
• Nafta energética
Tipos de Nafta
Nafta petroquímica ou nafta não-energética na produção de eteno e propeno, além de outras frações líquidas, como benzeno, tolueno e xilenos. Nafta energética é utilizada para geração de gás de síntese através de um processo industrial. Este gás é utilizado na produção do gás canalizado doméstico.
Fornecedores da Nafta
A Petrobras é a principal fornecedora de nafta no Brasil (cerca de 70%), e parte importada diretamente pelas próprias centrais (cerca de 30%).
A Petrobras fornece a nafta para três centrais de matérias-primas da indústria petroquímica:
- Petroquímica União, de São Paulo- Copesul (atual Braskem), do Rio Grande
do Sul - Braskem (antiga Copene), da Bahia
Fornecedores da Nafta
Essas centrais decompõem a nafta, produzindo para a segunda geração das indústrias do setor os petroquímicos básicos, como eteno, propeno, benzeno e tolueno, e os petroquímicos intermediários, como o cicloexano e o sulfato de amônia.
Tratamento da nafta Os processos de tratamento têm por finalidade principal eliminar as impurezas que, estando presentes nas frações, possam comprometer suas qualidades finais; garantindo, assim, estabilidade química ao produto acabado. Dentre as impurezas, os compostos de enxofre e nitrogênio, por exemplo, conferem às frações propriedades indesejáveis, tais como, corrosividade, acidez, odor desagradável, formação de compostos poluentes, alteração de cor.
Processamento Químico da NaftaPode-se transformar uma fração em outra
usando estes dois métodos:
• Dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores (Craqueamento);
• Combinando pedaços menores para criar outros maiores (Reforma);
CRAQUEAMENTO
As reações de craqueamento envolvem a ruptura apenas da ligação C-C das moléculas dos hidrocarbonetos. As reações são endotérmicas, ou seja, necessitam de calor para que ocorram.
Em ambos os tipos de craqueamento a utilização de temperaturas relativamente altas é essencial.
Tipos de craqueamento
Térmico
Catalítico
Vapor
Tipos de CraqueamentoCraqueamento Térmico:
Grandes cadeias de hidrocarbonetos são aquecidas a altas temperaturas (e algumas vezes a altas pressões) até que elas se quebrem (craqueiem). Opera com pressões na faixa de 2.000 Kpa a 6.000 Kpa. E temperaturas de 500º a 600ºC
Tipos de Craqueamento
- Craqueamento à Vapor: vapor de alta temperatura (816°C) é usado para craquear etano, butano e nafta em etileno e benzeno, que são usados para fabricar produtos químicos;
Tipos de Craqueamento
-Craqueamento Catalítico:
Usa um catalisador para aumentar a velocidade da reação de craqueamento. Opera com pressões em torno de 102 KPa. E temperaturas na faixa de 490º a 586ºC
Craqueamento CatalíticoO catalisador de craqueamento tem as seguintes funções:– Promover as reações do craqueamento em condições de pressão e temperatura muito mais baixas do que as requeridas no craqueamento térmico;– Transportar o coque depositado na sua superfície para o regenerador, onde será queimado, gerando calor;– Atuar como agente de transferência de calor, retirando-o da zona de combustão e utilizando-o para aquecer e vaporizar a carga, elevando sua temperatura manter o craqueamento.
Reforma Catalítica A reforma gera a partir da nafta direta da destilação uma corrente com alto teor de aromáticos que possuem um alto poder antidetonante. A reforma catalítica utiliza um catalisador (platina, mistura platina-rênio) para transformar nafta de baixo peso molecular em compostos aromáticos, usados na fabricação de produtos químicos e para misturar na gasolina. Um subproduto importante dessa reação é o gás hidrogênio, usado para o hidrocraqueamento ou vendido.
Reforma Catalítica
NAFTA
Olefinas
AromáticosEteno PropenoButadieno
Xileno Tolueno Benzeno
1ª Geração
BUTADIENO
Família: hidrocarboneto Fórmula Química: C4H6
Estado físico: Gás Cor: IncolorOdor: Aromático (semelhante à gasolina)PE: -4,41°C à 101,3 kPa PF: -108,9°C à 101,3 kPa
Perigos mais importantes: Gás extremamenteinflamável. Formamistura explosiva com o ar e com agentes oxidantes. Recipientespodem romper-se explosivamente com o aquecimento.
Utilizaçao: Principal matéria-prima na produçao de borracha sintética.
PROPENO
Família: hidrocarboneto Fórmula Química: C3H6
Estado físico: Gasoso Cor: Incolor Odor: Inodoro PE: - 47,7 ºC PF: - 185,25 ºC
Perigos mais importantes: Gás inflamável.Forma mistura explosivacom o ar.Produz nuvem de vapor invisível e inflamável. Cilindroscontendo o gás liquefeito podem romper se expostos à chama.
Utilização: Usado na fabricação de polipropileno.
ETENO Família: hidrocarboneto Fórmula Química: C2H4
Estado físico: Gás Cor: Incolor Odor: Adocicado PF: - 103,7 °C PE: - 169,4 °C
Perigos mais importantes: Gás extremamente inflamável. O etenolíquido pode acumular carga estática quando agitado devido a suabaixa condutividade elétrica.
Utilização: Fabricação de PVC, extruturas externas de computadores,telefones e componentes de automóveis.
BENZENO Família: hidrocarboneto aromático Fórmula Química: C6H6
Estado físico: Líquido Cor: Incolor a amarelo claro Odor: Característico de hidrocarbonetos aromáticosPE: 80,1 °C PF: 5,51 °C
Perigos : Líquido altamente inflamável, muito perigoso quandoexposto à chama, centelha ou calor.
Utilização: Fabricaçao de borrachas, lubrificantes, corantes,detergentes e pesticidas.
TOLUENO
Família: hidrocarboneto Fórmula Química: C6H5CH3 Estado físico: Líquido Cor: Incolor Odor: Odor característico de hidrocarbonetos aromáticos PF: 110,6 °C PF : -95 ºC
Perigos mais importantes: Líquido e vapor INFLAMÁVEIS, podeliberar vapores que formam misturas explosivas com ar emtemperaturas acima de 4oC.
Utilização: Solvente presente em colas, lacas, tintas, vernizes, oleose outros produtos semelhentes.
XILENOS Família: hidrocarboneto Fórmula: C6H4(CH3)2
Estado físico: Líquido Cor: Incolor Odor: Aromático PF: 138,5 a 144°C PE: Varia conforme composição
Perigos mais importantes: Líquido inflamável; pode liberar vaporesque formam misturas explosivas com o ar em temperatura superior a17°C.
Utilização: Solvente presente em tintas, vernizes, revestimentos,borrachas, couro, produtos de limpeza e drogas.
A Petroquimica recebe a nafta através de dutos.Por ser umproduto líquido, seu armazenament o é realizado em tanques .
A nafta é composta de várias moléculas de hidrocarbonetos, comum grande número de átomos de carbono. Em estado ambiente, elase apresenta sob a forma líquida. Nos fornos, ela passa portemperaturas de até 850°C, já sob a forma de gás. Para facilitar acompreensão do processo de craqueamento.
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE
INDUSTRIAS DE 1ª GERAÇAO
A matéria-prima principal é a nafta, fração do petróleo recebida daPetrobrás. Além desta, são processadas algumas correntes de reciclode empresas vizinhas, destinadas à recuperação de produtos nelascontidos.
O sistema produtivo é subdividido em 12 unidades de processo.
Área 600Hidrodesalquilação
Petrobrás
Nafta leve
Área 200Pirólise
Nafta bruta
EtilenoPropileno
Área 300Hidrogenação
Área 500Extração
Aromáticos
Produto C4
ButadienoÁrea 350Extração
Área 650Isomerização
Xilenos M.
Área 100Fracionamento
Área 400Hidrotratamento
Área 450Reforma catalitica
Nafta média
Área 500Extração
Reformado
Extrato aromático
Área 550Fracionamento
aromáticos
Tolueno
Área 750Fracionamento Aromáticos P.
o - xilenosXilenos M
Benzeno
Benzeno
AB9
AB10
AB11
Área 800Resinas
Gasolina
Resinas PetróleoÁrea 1000
Polimerização
Poliisobuteno
Buteno
Fluxograma geral de um industria de 1ª geração
Área 100 - Unidade de Fracionamento de Nafta, esta unidade,recebendo nafta bruta como carga, destina-se a separar destanafta, um corte médio (nafta média), a ser utilizado nas Áreas 400 e450, e outro (nafta leve) para elevar o rendimento da Área 200.
Área 100
Fracionamento
Área 400
Hidrotratamento
Área 450
Reforma catalitica
Nafta média Nafta leve
Área 200
Pirólise
Área 200 - Unidade de Pirólise de Nafta/Recuperação OlefinasDestina-se à produção de olefinas, particularmente o etileno,utilizando como matéria prima a nafta bruta, além das naftas leve epesada produzidas na Área 100. Os produtos principais são o etilenoe o propileno (grau químico e grau polímero). São, ainda, produzidosnesta unidade a corrente C4 e a gasolina de pirólise que sãoprocessados em outras unidades para delas serem obtidos produtosfinais, além das correntes de Metano e Hidrogênio consumidas pelopróprio processo.
Área 100
Fracionamento
Nafta bruta Área 200
Pirólise
Etileno
Propileno
Área 300
Hidrogenação
Área 300 - Unidade de Hidrogenação de Gasolina de Pirólise destina-se a hidrogenar os produtos olefínicos presentes na gasolinade pirólise produzida na Área 200, preparando-os para seremprocessados na Área 500.
Área 200
Pirólise
Área 300
Hidrogenação
Área 500
Extração Aromáticos
Área 350 - Unidade de Extração de Butadieno nesta unidade éprocessada a corrente C4 produzida na Área 200, extraindo-se comoproduto final Butadieno 1.3. Outro produto da unidade consistede Butenos, sendo parte utilizado na Área 1000, parte comercializadoe o restante enviado à Petrobrás onde é incorporado ao GLP.
Produto C4
Butadieno
Área 1000
Poliisobutenos
Petrobrás
Área 350
Extração
Área 400 e 450 - Hidrotratamento e Reforma Catalítica de NaftaA Área 400 efetua o hidrotratamento da nafta média produzida naÁrea 100, antes de enviá-la para a Área 450, eliminando o enxofre ealguns metais usualmente presentes nas naftas e que afetariam oscatalisadores utilizados nesta última unidade. Na unidade de reformacatalítica de nafta (Área 450), ocorrem várias reações, entre elas adesidrogenação de compostos naftênicos em produtos aromáticos,produzindo uma corrente chamada Reformado que será enviada paraa Área 500.
Área 100
Fracionamento
Área 400
Hidrotratamento
Área 450
DesidrogenaçãoReformado
Área 500
Extração
Área 500 - Unidade de Extração de Aromáticos nesta unidade sãoprocessadas a gasolina de pirólise hidrogenada produzida na Área300, bem como o reformado produzido nas Áreas 450. Oscompostos aromáticos presentes nestas duas correntes sãoseparados dos demais por extração, obtendo-se uma correntechamada extrato aromático.
Reformado
Área 300
Pirólise
Área 500
Extração
Extrato aromático
Área 550 - Unidade de Fracionamento de AromáticosA mistura de aromáticos obtida na unidade anterior (extratoaromático), é fracionada nesta unidade, obtendo-se os produtosfinais: Benzeno, Tolueno, Orto-xileno e Xilenos Mistos, além deuma corrente de aromáticos pesados, que é processada na Área 750.
Área 550
Fracionamento aromáticos
Tolueno
Área 750
Fracionamento Aromáticos
pesados
Extrato aromático
o - xilenos
Xilenos mistos
Benzeno
Área 600 - Unidade de Hidrodesalquilação de AromáticosTem por finalidade transformar aromáticos mais pesados (tolueno,xilenos ou mesmo C9 ou C10 aromáticos), em Benzeno, dependendodas condições e necessidades do mercado.
Área 600
Hidrodesalquilação
Tolueno Xileno
Benzeno
Área 650 - Unidade de Isomerização de Xilenos A função desta unidade é aumentar o teor de orto-xileno da correntede xilenos mistos, obtida na Área 550. Após a reação deisomerização, o produto efluente retorna para a fracionadora deXilenos da Área 550. Desta maneira,dependendo das condições demercado, a produção de orto-xileno e xilenos mistos é adequada.
Área 650
IsomerizaçãoXilenos M.
Área 550
Fracionamento aromáticos Xilenos mistos
Benzeno
Orto-xileno
Tolueno
Área 750 - Unidade de Fracionamento de Aromáticos PesadosTem por finalidade separar os componentes da corrente dearomáticos pesados obtida na Área 550,produzindo alquilbenzenos(AB9, AB-10 e AB-11).
Área 550
Fracionamento Aromáticos
AB 9 Área 750
Separação Aromáticos P.
AB 10
AB 11
Área 800 - Unidade de Resinas de PetróleoEsta unidade produz Resinas de Petróleo, a partir de componentesresinificáveis presentes na gasolina da Área 200, que é utilizadacomo carga da unidade”.
Área 200
Pirólise
Área 800
Resinas
Gasolina
Resinas Petróleo
Área 1000 - Unidade de Poliisobutenos Parte da corrente debutenos, produzida na Área 350 é processada nesta unidade, onde ocomponente isobuteno passa por um processo de polimerização,produzindo Poliisobutenos.
Área 350
Extração
Área 1000
Polimerização
Poliisobuteno
Buteno
FIM
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SHREVE, R.N.; BRINK Jr., J.A. “Indústrias de Processos Químicos”,Guanabara, 1997.
http://www.quattor.com.br/quattorweb/pt/industria.aspx - 20/07/2010 – 00:10
http://www.braskem.com.br/site/portal_braskem/pt/produtos_e_servicos/folha_dados/folha_dados.aspx - 20/07/2010 – 01:36
http://www.investinfo.com.br/Temp/N055151P.pdf