projeto de Unidade de Destilação Atmosférica e a Vácuo de Petróleo Bruto de 100 TPD na Nigéria em 2023.

Unidade de Destilação Atmosférica e a Vácuo de Petróleo Bruto: Detalhes Técnicos e Vantagens Competitivas

A Unidade de Destilação Atmosférica e a Vácuo (UADV) é o primeiro passo fundamental no refino do petróleo bruto. Muitas vezes chamada de "coração da refinaria", sua função principal é separar a mistura complexa de hidrocarbonetos presentes no petróleo bruto em frações distintas ou "cortes", com base em seus pontos de ebulição. Essa separação inicial fornece os blocos essenciais para todas as unidades de processamento downstream.

Este artigo explora as complexidades técnicas e as vantagens significativas desta infraestrutura crítica de refinaria.

Parte 1: Detalhes Técnicos

O processo é logicamente dividido em duas etapas: destilação atmosférica e destilação a vácuo.

1.1 Pré-tratamento: Dessalinização

Antes de entrar nas colunas de destilação, o petróleo bruto deve ser dessalinizado. O petróleo geralmente contém água, sais inorgânicos (principalmente cloretos como sódio, cálcio e magnésio) e sedimentos.

Processo: O petróleo bruto é aquecido e misturado com água fresca para dissolver os sais. A mistura é então enviada para um vaso dessalador, onde é aplicado um campo eletrostático de alta tensão. Este campo promove a coalescência de pequenas gotas de água em outras maiores, que se sedimentam no fundo e são drenadas.

Finalidade: A remoção de sais é crucial para prevenir incrustações, corrosão e envenenamento de catalisadores nas unidades subsequentes. Os sais podem formar ácido clorídrico (HCl) ao serem aquecidos, causando corrosão severa nos sistemas de topo das colunas de destilação.

1.2 Unidade de Destilação Atmosférica (UDA)

O petróleo dessalado é aquecido ainda mais até aproximadamente 350°C - 380°C em uma série de trocadores de calor (sistema de pré-aquecimento) e em um forno de fogo direto (chamado de aquecedor ou forno de tubo).

O petróleo quente e parcialmente vaporizado é então alimentado na Coluna de Destilação Atmosférica. Esta é uma unidade cilíndrica de grande porte que opera com uma pressão ligeiramente acima da pressão atmosférica, para evitar a entrada de ar.

Estrutura Interna: A coluna é equipada com múltiplas bandejas horizontais ou recheios que facilitam a transferência de massa e calor entre o vapor ascendente e o líquido descendente.

Fracionamento: À medida que o vapor sobe, ele esfria. Componentes com pontos de ebulição mais altos condensam nas bandejas inferiores, enquanto componentes mais leves continuam ascendendo. Correntes laterais são retiradas em várias alturas para coletar frações específicas:

Leves: Gases (C1-C4) e nafta leve saem pelo topo da coluna.

Nafta Pesada: Retirada próximo ao topo, é um precursor da gasolina.

Querosene / Combustível para Aviação: Retirada mais abaixo, é uma fração de ponto de ebulição médio.

Diesel / Óleo Combustível: Retirada ainda mais abaixo.

Refluxo: Parte do líquido condensado do topo é bombeada de volta para o topo da coluna como refluxo. Isso é fundamental para controlar a temperatura da coluna e melhorar a eficiência de separação dos produtos do topo.

Produto Inferior: O resíduo proveniente do fundo da coluna atmosférica, chamado de Óleo Residual Atmosférico ou "long residue", é muito pesado para vaporizar à pressão atmosférica sem sofrer craqueamento (decomposição térmica). Este resíduo é alimentado na Unidade de Destilação a Vácuo.

1.3 Unidade de Destilação a Vácuo (UDV)

Para vaporizar moléculas mais pesadas do resíduo atmosférico sem craqueá-las, a pressão é drasticamente reduzida.

Processo: O resíduo atmosférico é aquecido em um forno a vácuo até cerca de 380°C - 420°C e alimentado na Coluna de Destilação a Vácuo. Esta coluna opera sob alto vácuo (pressão absoluta de 10 a 40 mmHg), o que reduz significativamente os pontos de ebulição dos hidrocarbonetos.

Criação do Vácuo: O vácuo é mantido principalmente por uma série de eyetores a vapor (frequentemente seguidos por bombas de vácuo de anel líquido). Os eyetores utilizam o efeito Venturi para puxar gases (ar e hidrocarbonetos leves) do topo da coluna.

Estrutura Interna: Para minimizar a queda de pressão ao longo da coluna, é utilizada uma estrutura de enchimento com baixa queda de pressão em vez de bandejas. O diâmetro da coluna também é maior do que o da coluna atmosférica.

Fracionamento: A coluna separa o resíduo em:

Óleos Gasosos sob Vácuo (VGO): Retirados como correntes laterais; estes são matérias-primas essenciais para unidades de craqueamento catalítico fluido (FCC) e hidrocraqueamento.

Óleo Residual a Vácuo / "Resíduo Curto": O produto de fundo, que frequentemente é usado na produção de asfalto, mistura para óleo combustível ou como alimentação para uma unidade de coquer.

Parte 2: Vantagens Técnicas

O projeto e a operação de uma AVDU moderna conferem diversas vantagens fundamentais:

1. Alta Integração Energética e Eficiência

As unidades AVDU modernas são verdadeiras aulas sobre integração térmica. Uma extensa rede de trocadores de calor (o "sistema de pré-aquecimento") utiliza os fluxos quentes dos produtos para pré-aquecer o óleo bruto frio que entra. Isso reduz drasticamente o consumo de combustível dos fornos, diminuindo os custos operacionais e a pegada de carbono da refinaria. O uso de trocadores de linha de transferência (TLEs) logo após o forno captura ainda mais calor de alto nível.

2. Flexibilidade Operacional

Uma AVDU bem projetada pode processar uma ampla variedade de composições de óleo bruto (desde petróleos leves doces até petróleos pesados ácidos). Os operadores podem ajustar parâmetros-chave — temperaturas de saída do forno, razões de refluxo e taxas de retirada — para otimizar o rendimento dos produtos mais valiosos (por exemplo, maximizar o rendimento de diesel em vez de óleo combustível), com base na demanda de mercado e na qualidade do petróleo bruto.

3. Base para Processamento Downstream

A AVDU fornece alimentações purificadas e distintas para unidades especializadas downstream:

Nafta para Reformadores Catalíticos visando gasolina de alto octanagem.

Gasóleo para hidrotratadores para remoção de enxofre.

VGO para FCC ou Hidrocrackadores para quebrar moléculas pesadas em gasolina e diesel.

Essa separação inicial limpa é essencial para a eficiência e longevidade dessas unidades secundárias complexas.

4. Controle Avançado de Processo (APC)

As unidades modernas são equipadas com Sistemas de Controle Distribuídos (DCS) e algoritmos de Controle Avançado de Processo. O APC permite:

Controle de Qualidade Mais Rigoroso: Manutenção consistente das especificações dos produtos (por exemplo, ponto de fulgor, intervalo de ebulição).

Máximo Rendimento: Aproveitamento seguro dos limites hidráulicos das colunas para maximizar as taxas de processamento do petróleo cru.

Uso de Energia Otimizado: Ajuste dinâmico das operações para obter o menor custo energético.

5. Maior Rendimento e Valor dos Produtos

A unidade de vácuo, em particular, agrega valor significativo. Ao utilizar a destilação a vácuo em vez de apenas atmosférica, uma refinaria pode converter óleo combustível residual de baixo valor em VGO (Vaccum Gas Oil) de alto valor, que é então transformado em combustíveis para transporte (gasolina, diesel, querosene de aviação). Isso aumenta drasticamente o rendimento global de produtos valiosos obtidos de cada barril de petróleo bruto.

6. Confiabilidade e Longa Duração de Operação

Embora sujeita à corrosão e incrustações, a UDV é uma tecnologia robusta e comprovada. Com a correta seleção de materiais (por exemplo, bandejas revestidas para resistência à corrosão), tratamento químico eficaz (por exemplo, agentes antifouling, inibidores de corrosão) e manutenção rigorosa, essas unidades podem operar continuamente por 3 a 5 anos entre paradas maiores (intervenções), garantindo alta disponibilidade da refinaria.

Conclusão

A unidade de destilação atmosférica e a vácuo é uma obra-prima da engenharia química que combina princípios físicos fundamentais com tecnologia altamente avançada. Seus avanços técnicos — que vão da eficiência energética sem paralelo e flexibilidade operacional à capacidade de fornecer a base essencial para toda a refinaria moderna — consolidam seu papel insubstituível na conversão do petróleo bruto em produtos vitais que impulsionam a economia global. Melhorias contínuas nos materiais, no controle de processos e na integração térmica garantem que ela permaneça como um padrão de eficiência e confiabilidade.