O documento descreve processos de conversão química utilizados na indústria de petróleo e gás, incluindo craqueamento térmico e catalítico, hidrocraqueamento catalítico, viscoredução, reforma catalítica e alquilação. Estes processos transformam frações de baixo valor em produtos mais valiosos através de reações como quebra, reagrupamento e reestruturação molecular.

1. Tecnologia do Petróleo e Gás 2
PROCESSOS DE
CONVERSÃO

2. PROCESSOS DE CONVERSÃO
• Os processos de conversão são sempre de
natureza química e visam transformar uma
fração em outra(s), ou alterar profundamente
a constituição molecular de uma dada fração,
de forma a melhorar sua qualidade,
valorizando-a. Isto pode ser conseguido
através de reações de quebra,
reagrupamento ou reestruturação molecular.
• Classificados em catalíticos e não-catalíticos

3. PROCESSOS DE CONVERSÃO
• Processos de conversão são, em geral, de
elevada rentabilidade, principalmente quando
transformam frações de baixo valor comercial
(gasóleos, resíduos) em outras de maiores
valores (GLP, naftas, querosenes e diesel).

4. CRAQUEAMENTO
• Originado do termo em inglês cracking .
• É como se denominam vários processos
químicos na indústria pelos quais moléculas
orgânicas complexas como hidrocarbonetos
são quebradas em moléculas mais simples
(por exemplo, hidrocarbonetos leves) por
quebra de ligações carbono-carbono nos
precursores pela ação de calor e/ou
catalisador.

5. EXEMPLO
• Obtenção de gasolina a partir do gasóleo
parafínico:
• C36H74 (gasóleo parafínico) → C8H18 (iso-
octano) + C3H8 (propano) + C4H10 (butano)

6. CRAQUEAMENTO TÉRMICO
• Consiste na quebra de moléculas presentes
na carga, sob elevada pressão e
temperatura, visando a obtenção de GLP,
gasolina, gás combustível, óleos leve e
residual e coque como subprodutos, com
rendimento maior em coque e gás
combustível.
• O coque deve ser retirado para evitar
entupimentos.

8. CRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• No processo de craqueamento catalítico,
conhecido também como FCC (“Fluid
catalytic cracking”), a carga, entra em contato
com um catalisador a uma temperatura
elevada, ocorrendo a ruptura das cadeias
moleculares, dando origem a uma mistura de
hidrocarbonetos que são posteriormente
fracionados

9. CRAQUEAMENTO CATALÍTICO

10. CRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• O processo é feito para a produção de GLP e
de principalmente nafta petroquímica.
• Há ainda a formação de coque dentro do
reator, que precisa ser removido para não
atrapalhar o processo de catálise.
• O coque é removido pela queima, e o
catalisador para não perder seu poder
catalítico, é recirculado entre o reator e o
regenerador.

11. CRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• Uma unidade de FCC é composta por:
• Seção de reação ou conversão
• Seção de fracionamento
• Seção de recuperação de gases
• Seção de tratamento

13. CRAQUEAMENTO CATALÍTICO

14. LIMITAÇÕES DA CARGA
• Faixa de destilação:
• Geralmente se tratam cargas com faixas
de destilação entre 340º e 570º.
• Resíduo de Carbono:
• Inferior a 1,5%
• Fator Kuop;
• Deverá ser acima de 11.5, de forma que a
carga tenha uma maior concentração de
parafinas.

15. LIMITAÇÕES DA CARGA
• Teor de metais
• O teor de metais deve obedecer a seguinte
recomendação:
Fe + V + 10(Ni +Cu) < 5 ppm.

16. O CATALISADOR
• O catalisador empregado nesse processo é
constituído por um pó muito fino de alta área
superficial, à base de sílica (SiO2) e alumina
(Al2O3). Ele tem as seguintes funções
primordiais:
• Permitir que as reações químicas ocorram
sob condições de pressão e temperatura bem
mais baixas que aquelas do craqueamento
térmico
• Servir como agente de transporte do coque
depositado em sua superfície para o regenerador,
onde ocorre geração de calor através da queima
do coque.

17. O CATALISADOR
• Com o uso, o catalisador vai perdendo sua
atividade (mais fortemente no início,
regredindo progressivamente com o tempo)
devido às contaminações que vai sofrendo
com o processo (coque e metais), portanto,
periodicamente, é feita a adição de
catalisador virgem para manter a sua
atividade, bem como repor o inventário, para
compensar as perdas pela chaminé.

18. O CATALISADOR
• Um catalisador de craqueamento pode
apresentar-se de três formas distintas quanto
ao uso:
• Catalisador virgem
• Catalisador gasto
• Catalisador regenerado

19. O CATALISADOR
• Um catalisador de craqueamento pode
apresentar-se de três formas distintas quanto
ao uso:
• Catalisador virgem
• Catalisador gasto
• Catalisador regenerado

20. REAÇÕES DE CATÁLISE
• Craqueamento de parafinas:
• CnH2n+2 → CmH2m + CpH2p+2
• Craqueamento de olefinas:
• CnH2n → CmH2m + CpH2p
• Craqueamento de naftênicos:
• CnH2n → CmH2m + CpH2p
• Craqueamento de aromáticos:
• Ar-CnH2n+1 → Ar-H + CpH2p
• Ar-CnH2n+1 → Ar-CmH2m+1 + CpH2p+2
• (Com n = m + p)

21. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• O HCC (HYDROCATALYTIC CRACKING) é
um processo de craqueamento catalítico
realizado sob pressões parciais de
hidrogênio elevadas, que consiste na
quebra de moléculas existentes na carga de
gasóleo por ação complementar de
catalisadores e altas temperaturas e
pressões.

22. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• Em função da presença de grandes volumes
de hidrogênio, acontecem reações de
hidrogenação do material produzido
simultaneamente às reações de
decomposição
• É um processo de grande versatilidade, pois
pode operar com cargas contendo cortes
que variam da nafta ao gasóleo pesado, ou
mesmo resíduos leves, maximizando assim
as frações desejadas na refinaria.

23. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• A presença de hidrogênio tem como
finalidade:
• – reduzir a deposição de coque sobre o
catalisador;
• – hidrogenar os compostos aromáticos
polinucleados, facilitando sua decomposição;
• – hidrogenar olefinas e diolefinas formadas
no processo de craqueamento, aumentando
a estabilidade química dos produtos finais.

24. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• A aplicação das severas condições de
temperatura e pressão ainda possibilita a
hidrogenação dos compostos de enxofre
e nitrogênio, eliminando-os dos produtos
finais.

25. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• Algumas vantagens do HCC ao FCC são:
• Altos rendimentos em gasolina de boa octanagem
e óleo diesel;
• Produção de uma quantidade volumosa da fração
GLP;
• Melhor balanceamento na produção de gasolina e
frações intermediárias destiladas;
• Complementação ao FCC, com a conversão de
cargas que não podem ser tratadas neste
processo (resíduos de vácuo, gasóleos de reciclo,
extratos aromáticos, dentre outras).

26. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• Sua principal desvantagem reside na necessidade
de implantar equipamentos caros e de grande
porte, devido as condições drásticas do processo.
Unidades de geração de hidrogênio e de
recuperação de enxofre devem também estar
presentes, de forma que elevado investimento deve
ser feito na construção do sistema completo.

27. HIDROCRAQUEAMENTO CATALÍTICO
• Os catalisadores empregados em HCC devem
apresentar características de craqueamento e
hidrogenação. Na prática, utilizam-se catalisadores
de óxido de níquel-molibdênio (NiOMoO) ou
óxidos de níquel-tungstênio (NiO-WO3), sobre um
suporte de sílica-alumina (SiO2-Al2O3), que são
passíveis de envenenamento por compostos
heterocíclicos nitrogenados e metais.

30. VISCOREDUÇÃO
• Este processo tem como objetivo reduzir,
através de ação térmica, a viscosidade de
um resíduo que será usado como óleo
combustível, por meio da quebra de suas
moléculas mais pesadas, tornando
desnecessária a adição de frações
intermediárias para acerto da viscosidade

31. VISCOREDUÇÃO
• As condições operacionais são brandas
em relação às do craquamento térmico
convencional, para evitar a formação
excessiva de coque
• Ocorre formação de uma quantidade de
hidrocarbonetos na faixa do diesel e do
gasóleo que, não sendo removidos, entram
como diluentes no resíduo processado,
reduzindo sua viscosidade. Gás combustível,
GLP e nafta também são produzidos, porém
em menor escala.

33. REFORMA CATALITICA
• A reformação catalítica é um processo que
consiste no rearranjo da estrutura molecular dos
hidrocarbonetos contidos em certas frações de
petróleo, com a finalidade de valorizá-las. Pode
ser orientado para que um dos objetivos
seguintes seja alcançado:
• obter um produto de elevado índice de
octanagem, próprio para motores de alta taxa de
compressão;
• formar um produto rico em hidrocarbonetos
aromáticos nobres (Benzeno, Tolueno e Xilenos),
que serão posteriormente recuperados e
fracionados, obtendo-se, isoladamente, cada
componente com elevado grau de pureza.

34. REFORMA CATALITICA
• O catalisador empregado utiliza platina associada a
um metal de transição nobre (rênio, ródio ou
germânio), suportada em alumina.
• O reformado produzido é rico em hidrocarbonetos
aromáticos e isoparafínicos, mas GLP, gás
combustível, hidrogênio e coque também são
gerados como subprodutos.

35. REFORMA CATALITICA
• Três sessões principais compõe uma unidade de
reforma catalítica:
• Sessão de Pré-Tratamento
• Sessão de Reformação
• Sessão de Estabillização

36. REFORMA CATALÍTICA

37. ALQUILAÇÃO
• A alquilação ou alcoilação catalítica
consiste na reação de adição de duas
moléculas leves para a síntese de uma
terceira de maior peso molecular, catalisada
por um agente de forte caráter ácido.
• Com a obtenção de cadeias ramificadas a
partir de olefinas leves, caracteriza-se por
constituir a rota utilizada na produção de
gasolina de alta octanagem a partir de
componentes do GLP, utilizando como
catalisador o HF ou o H2SO4

38. ALQUILAÇÃO
• O processo envolve a utilização de uma
isoparafina, geralmente o isobutano,
presente no GLP, combinada a olefinas, tais
como o propeno, os butenos e pentenos.
Obtém-se, assim, uma gasolina sintética
especialmente empregada como combustível
de aviação ou gasolina automotiva de alta
octanagem.
• Também são gerados nafta pesada, propano
e n-butano de alta pureza como produção
secundária

39. ALQUILAÇÃO
• Permite a síntese de compostos
intermediários de grande importância na
indústria petroquímica, como o etil-benzeno
(para produção de poliestireno), o isopropril-
benzeno (para produzir fenol e acetona) e o
dodecil-benzeno (matéria-prima de
detergentes).

40. ALQUILAÇÃO
• Duas sessões principais constituem uma
unidade de Alquilação
• Sessão de reação
• Sessão de Recuperação e purificação de
catalisador.