BR102015002629B1 - processo para o tratamento de resíduos oleosos de refinarias em tambores de coque de unidades de coqueamento retardado - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE RESÍDUOS OLEOSOS DE REFINARIAS EM TAMBORES DE COQUE DE UNIDADES DE COQUEAMENTO RETARDADO. A presente invenção descreve um processo para o tratamento de resíduos oleosos de refinarias em tambores de coque (6A, 6B) de unidades de coqueamento retardado (UCR), em que o processo compreende a injeção dos ditos resíduos (29) em tambores de coque (6A, 6B) durante a fase de purga do leito de coque, juntamente com vapor d' água pressurizado (9). A injeção (29) dos resíduos pode ser feita diretamente nos tambores de coque (6A, 6B), dispensando etapas prévias de separação de sólidos ou tratamentos com produtos químicos desemulsificantes.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está relacionada ao tratamento de resíduos oleosos em refinarias de petróleo. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada à minimização de resíduos de refinarias através do processamento de resíduos líquidos de refinarias em tambores de unidades de coqueamento retardado (UCR) durante a fase de purga do leito de coque com vapor.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] As refinarias de petróleo possuem estoques de resíduos oleosos em volumes bastante elevados e o custo de disposição destes, além de significativo, é tendente a crescimento. Parte dos resíduos é reprocessada intemamente nas refinarias em algumas unidades de processo, mas este reprocessamento eventualmente compete com o processamento das denominadas cargas frescas ou causam instabilidades que inclusive levam a eventuais reduções de carga das unidades.

[0003] Algumas refinarias centrifugam seus resíduos e enviam a parte sólida extraída para processamento em cimenteiras, por exemplo. Outras, por problemas internos na disposição de resíduos líquidos, precisam enviá-los sem centrifugação, gerando custos ainda mais elevados pelos maiores volumes. Os custos de processamento e transporte destes resíduos são bastante significativos.

[0004] Os resíduos sólidos gerados no refino de petróleo geralmente incluem: catalisadores gastos, lodo biológico, lamas de canais pluviais, borras oleosas geradas em fundo de tanque de petróleo e derivados, sólidos contaminados com óleo, argilas de absorção, borras de equipamentos de processo, de materiais gerados em paradas e em intervenções de manutenção, finos de coque, entre outros. Mesmo com a centrifugação, permanecem ainda estoques elevados de resíduos, predominantemente líquidos (óleo e água).

[0005] O reprocessamento de resíduos em refinarias pode ocorrer em diversas unidades de processo, dependendo da qualidade dos resíduos.A UCR é a unidade de primeira escolha em função de sua versatilidade. Em função de suas características específicas, o resíduo pode ingressar na unidade em vários pontos alternativos durante sua operação normal de enchimento de tambores com carga, mas tipicamente é admitido através do sistema de “blow-down ” (podendo ser admitido em algum de seus vasos ou torres de “blow-down ”), do vaso de topo da torre fracionadora (resíduos leves e isentos de sólidos), vaso de carga ou diretamente como carga para os tambores em fase de enchimento.

[0006] Quando o resíduo ingressa na unidade por um dos meios acima descritos ele tem o potencial de: a)reduzir carga da unidade (por competição com a carga fresca ou se compromete o desempenho de algum equipamento que já possua algum gargalo); b)contaminar correntes de produtos; c)deixar resíduos depositados em alguns equipamentos, afetando inclusive a campanha da unidade; d)afetar a desempenho de alguns equipamentos, com especial referência ao forno ou trocadores de calor (^fouling”)', e)causar algum tipo de distúrbio operacional, considerando que resíduos não são completamente homogêneos, etc...

[0007] Como pode ser observado, a forma como se processa o recebimento de correntes externas nas UCR atualmente (via sistema de “blow-down ” das UCR, via vaso de topo da torre fracionadora ou via vaso de carga) eventualmente limita a vazão de processamento potencial de carga das unidades ou a máxima capacidade de processamentos de resíduos.

[0008] Independentemente do efeito que tragam sobre o desempenho da unidade, os resíduos, quando processados da forma sugerida acima, possuem uma capacidade de processamento bastante limitada e quando competem com a carga da unidade ou reduzem sua campanha, o aspecto econômico passa normalmente a ser desfavorável e há uma natural resistência da operação da unidade ao processamento, embora ciente da contribuição potencial da UCR para a refinaria.

[0009] O emprego de unidades de coqueamento retardado (UCR) para disposição de resíduos líquidos é bem conhecido na literatura e na prática industrial. Desde a década de 1970, são conhecidas técnicas de injeção de resíduos diretamente ao tambor de coque, não na sua fase de enchimento, mas após a formação do leito de coque sólido (desta forma não afetando a capacidade de carga da unidade). A origem comum da técnica baseia-se no processo MOSC (Mobil Oil Sludge Conversion), desenvolvido em 1975 pela Mobil Oil Company. A patente original deste processo é a US 3.917.564.

[00010] O processamento de resíduos para injeção no leito de coque passou por um processo evolutivo sendo realizável necessariamente em duas etapas: a primeira sendo uma etapa de preparação da carga residual (tratamento em tanques com produtos desemulsificantes, separação em centrífugas trifásicas, moagem dos sólidos e preparo de uma suspensão com sólidos de concentração adequada para a injeção e granulometria tipicamente abaixo de 100 pm), usualmente realizada por uma empresa terceirizada, e, posteriormente, a etapa de injeção no leito de coque, que é feita sob controle da operação da UCR.

[00011] A utilização de empresas prestadoras de serviços terceirizados para o preparo de suspensões que são injetadas em tambores de coque é uma prática conhecida intemacionalmente, mas acarreta custos e eventualmente pressupõe a presença de pessoas estranhas à refinaria, especialmente se a unidade terceirizada for montada intramuros (com os riscos pessoais inerentes).

[00012] Uma elegante alternativa intemacionalmente conhecida para processamento de resíduos dispõe dos efluentes sólidos centrifugados, em forma de suspensão, em tambores de unidades de coqueamento retardado (UCR) na fase de resfriamento dos tambores. A etapa de prévia preparação dos resíduos é realizada por empresas de serviço especializadas. Esta etapa do processo consta de tratamento de tanques de refmaria(s) por meio de uso de produtos químicos desemulsificantes e separação em centrífugas trifásicas (as fases líquidas podem ser adequadamente destinadas dentro da própria refinaria uma vez separadas em aquosa e oleosa antes da injeção no leito de coque), moagem dos sólidos e preparação de uma suspensão com sólidos de granulometria e concentração adequadas para injeção (bombeamento) durante a fase de resfriamento dos reatores de coque. Esta última etapa ocorre sob controle da operação da UCR.

[00013] Não é “core business" das empresas de petróleo a realização deste tipo de serviço, razão pela qual algumas empresas que dominam também a prestação de serviços de tratamentos com produtos químicos predominam neste mercado.

[00014] Assim, a busca por alternativas para minimização de volumes é importante, especialmente se os serviços puderem ser realizados pela própria operação. Desta forma, as refinarias têm-se mobilizado em esforços individuais para fazer a separação e tratamento de seus resíduos oleosos de tanques, com uso de centrífugas e produtos químicos que promovem a separação água-óleo na maioria dos casos.

[00015] Neste sentido, o documento US 5.490.918 A, intitulado “Sludge disposal process”, revela um processo para dispor de resíduos industriais, mais especificamente, de borra de petróleo em processos de coqueamento retardado para frações pesadas de petróleo. Neste processo, após a purga inicial com vapor e o direcionamento dos vapores de topo para os sistemas de “blow-down” e de recuperação de vapor da unidade, a borra de petróleo é injetada no tambor de coque durante a fase de resfriamento com vapor, seguida de posterior resfriamento com água. Portanto, este documento não prevê o aproveitamento da temperatura (energia térmica) do tambor de coque imediatamente antes da fase de purga com vapor. Igualmente, não tira-se proveito da força-motriz inerente ao vapor de alta pressão injetado na fase de purga do processo para carrear o resíduo com eficiência.

[00016] Ainda, sabe-se de outros documentos que buscam a minimização de resíduos em refinarias de petróleo. O documento BRPI0502441-2A descreve um processo para redução de resíduos em UCRs. Mais precisamente, este documento revela a injeção de uma fração de uma corrente de gasóleo pesado de coque (GOP) na linha de alimentação do vaso de “blow-down ”, substituindo parcialmente a quantidade de água injetada, de modo que a mistura de hidrocarbonetos e água resultante da fase de purga e resfriamento (provenientes da purga e resfriamento do tambor de coque) e o GOP injetado serão objeto de separação em um vaso de “blow-down ”. Com isto, busca-se minimizar a injeção de água e formação de vapor d'água no sistema, otimizando o balanço energético da unidade e, assim, reduzir a formação de resíduos no processo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00017] Um primeiro objetivo da presente invenção é proporcionar um processo que minimize a quantidade de volumes (resíduos) gerados na refinaria, melhorando os custos de processamento e ganhos na recuperação de óleo.

[00018] Um segundo objetivo da presente invenção é proporcionar um processo com características evolutivas e adaptativas que opere com resíduos internos da refinaria ou externos a esta, em vazões superiores e com menos efeitos negativos potenciais que os empregados atualmente, de forma mais simples e economicamente vantajosa.

[00019] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção busca tratar os resíduos oleosos oriundos dos processos de refino de petróleo, sem necessidade de pré-tratamento com produtos químicos e de separação preliminar das fases oleosas e aquosas, simplificando os processos pré-existentes. Tal tratamento será realizado através de injeção dos resíduos nos tambores de coque, especificamente a partir do início da fase de purga do leito de coque, que é conduzida com vapor d'água pressurizado. A duração do processo de injeção poderá se estender à fase seguinte, ou seja, de resfriamento, a qual é realizada pelo bombeio de água líquida para o leito de coque, permitindo assim ainda maior volume de injeção a depender do interesse da refinaria.

[00020] A invenção pressupõe o uso dos sistemas existentes - com o mínimo de modificações em projeto da unidade - e baseia-se no princípio de uso do próprio leito de coque formado no interior dos tambores de coque como meio filtrante para reter as partículas sólidas, evitando sua deposição nos vasos, torres e trocadores no sistema de “blow-down Pela utilização da energia térmica acumulada no leito de coque, a separação das fases óleo e água é naturalmente promovida, evitando a necessidade de emprego de produtos químicos desemulsificantes, a dita separação ocorrendo no sistema de “blow-down” existente, sendo as correntes líquidas recuperadas conforme seus pontos de ebulição na torre fracionadora principal da unidade e a água separada enviada naturalmente para o sistema de águas ácidas em circuito existente.

[00021] A presente invenção injeta os resíduos na fase de purga, juntamente com o vapor de alta pressão. Deste modo, além de aproveitar a força-motriz do vapor na fase de purga do processo (onde a temperatura encontra-se bem mais elevada), a presente invenção utiliza a energia térmica do tambor de coque para separar os resíduos oleosos dos resíduos líquidos que, normalmente, encontram-se emulsionados, dispensando assim a necessidade posterior de utilização de produtos desemulsificantes.

[00022] O processamento proposto na presente invenção dá ao operador (refinador) total controle e autonomia para injeção de seus resíduos, deixando eventualmente o volume de inventário de sólidos nos resíduos da refinaria bastante reduzido. O custo de disposição se toma competitivo ao custo de contratação de uma empresa terceirizada para este processamento. Excepcionalmente, a depender do teor de sólidos das cargas residuais e o nível de processamento desejável de ser alcançado pela refinaria, poderão ser empregadas centrífugas decantadoras industriais bifásicas com a finalidade de garantir que não haja bloqueios do leito de coque por suspensões mais concentradas. As centrífugas bifásicas, ao contrário das trifásicas, são de uso consagrado nas Refinarias e em áreas de Exploração e Produção, mais baratas e muito robustas.

[00023] Esses objetivos e demais vantagens da presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição que se segue e dos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00024] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas, as quais:

[00025] A Figura 1 representa esquematicamente uma unidade de coqueamento retardado, de acordo com o estado da técnica.

[00026] A Figura 2 representa um tambor de coque e as correntes de entrada, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00027] A descrição que se segue partirá de concretizações preferenciais da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essas concretizações particulares.

[00028] De uma forma geral, o petróleo passa por uma Unidade de Destilação Atmosférica, onde a maioria dos cortes de derivados é separada e, caso haja necessidade, processada em outras unidades. O resíduo de fundo, conhecido como resíduo atmosférico, é enviado a uma Unidade de Destilação a Vácuo, onde se consegue uma maior eficiência na separação dos cortes de derivados, e é produzido um resíduo de vácuo no fundo da torre de destilação a vácuo.

[00029] Assim, este resíduo de vácuo da Unidade de Destilação à Vácuo é aproveitado como corrente de hidrocarbonetos 1 a ser utilizada em uma Unidade de Coqueamento Retardado. Até então, a destinação deste resíduo era a diluição e uso como óleo combustível ou uma utilização como carga de hidrocarbonetos em uma unidade de desasfaltação, cujo resíduo de fundo, conhecido no estado da técnica como resíduo asfáltico, também era diluído e posteriormente adicionado à produção de óleo combustível.

[00030] Não obstante, as correntes a serem injetadas no tambor de coque podem ser uma mistura de resíduos de unidades de processo, bem como borra de tanque de petróleo e demais tanques das refinarias. A demanda crescente de cortes mais nobres e a retração da demanda por óleo combustível fizeram com que se buscassem soluções alternativas para otimização da produção. No entanto, é importante salientar que correntes de hidrocarbonetos 1 mais pesadas também podem ser objeto de coqueamento retardado.

[00031] Uma UCR opera em um processo semi-contínuo, ou seja, parte da unidade opera continuamente (sistemas de carga, pré-aquecimento de carga, fracionamento, forno e tratamentos), enquanto que parte opera em processo cíclico (sistema associado aos tambores, visto que estes possuem dimensões finitas e coque sólido se deposita em seu interior e que periodicamente precisa ser removido por processos físicos). Os tambores apresentam-se à jusante dos fomos no processo reacional e servem para reter a fase sólida, ou seja, o coque, durante a fase de enchimento. O sistema de “blow-down ” é projetado para atender às demandas cíclicas, garantindo a separação das fases água- óleo-gás para continuidade operacional.

[00032] A Figura 1 mostra esquematicamente uma Unidade de Coqueamento Retardado, de acordo com o estado da técnica. Uma corrente de hidrocarbonetos 1 é aquecida por um ou mais equipamentos aquecedores 2 antes de entrar em uma torre fracionadora 3. O produto de topo 3A da referida torre fracionadora 3 é enviado a um sistema de compressão e separação (não mostrado na figura) onde são obtidos gás combustível, GLP e nafta leve. Em outras regiões ("retiradas") da torre fracionadora 3 são obtidos: nafta pesada, gasóleo leve de coque, gasóleo médio de coque e gasóleo pesado de coque. O produto de fundo 4 da torre fracionadora 3 passa por um forno 5 antes de ser enviado a tambores de coque 6A, 6B, também conhecidos no estado da técnica como reatores, local onde ocorrem as diversas reações de craqueamento térmico, condensação e rearranjo molecular que dão origem a um efluente gasoso de topo 7 e a um produto de altíssimo peso molecular, alta concentração de carbono e baixa concentração de hidrogênio, conhecido como coque.

[00033] No processo de coqueamento, em que a típica carga de resíduo de vácuo é submetido a temperaturas da ordem de 500°C na saída dos fomos, as reações de craqueamento térmico, embora iniciadas nos fomos, são retardadas pela injeção de um fluido de aceleração (água de caldeira, vapor ou um produto destilado) de forma a que o coque sólido decorrente da reação se forme e deposite apenas no interior dos tambores, através de uma massa pastosa que se solidifica em uma estrutura porosa (assim gerada pela liberação de vapores de hidrocarbonetos e de água do interior da massa) à medida em que se resfria. A conversão térmica gera hidrocarbonetos em fase vapor que originarão toda a gama de produtos líquidos e gasosos separáveis no sistema de fracionamento e no sistema de recuperação de gases da unidade (desde a molécula mais pesada de gasóleo pesado de coque até gás combustível).

[00034] Os tambores de coque 6A, 6B operam de forma semi-contínua.Assim, as unidades de coqueamento retardado trabalham com uma ou mais válvulas de três vias 8, que são operadas quando o nível máximo de coque é atingido em um dos tambores de coque 6A. Desta forma, a corrente que sai do forno 5 é desviada para outro tambor de coque 6B, enquanto que o tambor de coque 6A é submetido às etapas de purga, resfriamento, retirada do coque e preparo para entrada na produção. Comumente, são utilizados dois conjuntos de tambores de coque 6A, 6B que são alternados dois a dois.

[00035] A natureza semi-contínua da unidade fica melhor caracterizada pelo fato de que os tambores possuem tamanhos finitos e, assim, precisam operar aos pares, de forma a que o coque formado possa ser removido após o enchimento de cada tambor, numa operação em batelada. Assim que preenchido um tambor, é realizada a troca do tambor cheio para seu par vazio numa operação denominada de “switch Assim que feita a troca ou “switch”, o tambor de coque 6A ou 6B, após atingir o seu nível máximo de coque, passa inicialmente por uma etapa de purga, com o objetivo de separar os hidrocarbonetos leves gasosos do meio reacional do tambor de coque 6A ou 6B e evitar a obstrução dos poros. Inicia-se, assim, uma etapa denominada de purga ou retificação do leito. Esta etapa consiste na injeção de vapor d'água 9, usualmente em tomo de 480°C no fundo de um tambor de coque 6A ou 6B, de modo que os referidos hidrocarbonetos leves sejam arrastados. Comumente, em um primeiro momento, o efluente gasoso de topo 7 do tambor de coque 6A ou 6B é encaminhado por intermédio de uma tubulação lie por um período de aproximadamente 15 minutos a até 1 hora, conhecida no estado da técnica como linha de transferência, à torre fracionadora 3 de modo a otimizar a produção e o balanço térmico da unidade, com a recuperação de frações oleosas por destilação de seus diferentes cortes.

[00036] Posteriormente, uma outra parte do referido efluente gasoso de topo 7 do tambor de coque 6A ou 6B é encaminhada a um sistema de “blowdown ” 13, onde há resfriamento e separação das fases gasosa, aquosa e oleosa que são retomadas ao processo. Assim, o efluente gasoso de topo 7 sai a uma temperatura de aproximadamente 400°C, o que, a princípio, inviabiliza a retirada do coque do tambor de coque 6A ou 6B. Depois de um tempo, que pode ser de aproximadamente 15 minutos a até 1 hora, dependendo do projeto da unidade, segue-se uma etapa de resfriamento, quando o vapor é substituído por água líquida industrial, determinando um processo de contínua redução de temperatura do leito de coque. O efluente gasoso de topo 7, neste caso, é previamente resfriado com água 12, proveniente do tanque de água clarificada (não mostrado na figura) e/ou do vaso de separação água/óleo 19. A redução de temperatura ocorre sempre com fluxo contínuo de fluido para evitar bloqueio dos poros, até que finalmente a temperatura se reduza ao ponto em que se forma uma coluna da água líquida que preenche os espaços vazios dos tambores até seu nível máximo.

[00037] Destaca-se que a carga residual deixa o forno a cerca de 500°C, chegando à entrada dos tambores tipicamente ao redor de 480° e os vapores deixam o topo dos reatores na faixa de 435 a 445°C, dependendo da severidade da operação. A temperatura do leito de coque pode ser interpolada aproximadamente dentro desta faixa durante a fase de enchimento. Como a purga ocorre imediatamente após o enchimento do reator, o vapor encontrará a massa de coque em um nível de temperatura maior que sua temperatura, de forma que o vapor tende a resfriar o leito, assim como a água de resfriamento que virá na sequência, a qual será vaporizada num primeiro momento, gerando continuidade no processo de retificação do leito, antes de haver de fato a formação de nível de água líquida.

[00038] Para que os procedimentos de retirada do coque se iniciem, é necessário que a temperatura na superfície do tambor de coque 6A ou 6B seja menor ou igual que 100°C. Além disto, as reações tendem a continuar a temperaturas próximas a 400°C. Assim sendo, água 10 é injetada no fundo de um tambor de coque 6A ou 6B até que a temperatura alcance uma faixa adequada para estancar as reações e ser possível a retirada do coque depositado. A esta etapa chamamos de etapa de resfriamento. A água 10 injetada na base do tambor, ao entrar em contato com a massa de coque, vaporiza e sai pelo topo do tambor de coque 6A ou 6B em direção ao sistema de “blow-down ” 13 a uma temperatura inicialmente próxima de 400°C.

[00039] O sistema de “blow-down" 13 tem como objetivo separar a água dos hidrocarbonetos leves produzidos do tambor de coque 6A ou 6B. Para isso, o efluente gasoso de topo 7 do tambor de coque 6A ou 6B inicialmente a 400°C, tem que ser resfriado a uma temperatura próxima de 180°C antes de entrar no vaso de “blow-down” 14. Este resfriamento se dá por intermédio da injeção de uma corrente de água 12 na entrada do vaso de “blow-down ” 14. No vaso de “blow-down” 14 o efluente gasoso do topo 7 do tambor de coque 6A ou 6B, resfriado pela corrente de água 12 se separa em duas correntes: uma corrente de topo 15, gasosa, formada por uma mistura de hidrocarbonetos leves e vapor d'água e uma corrente de fundo 16, líquida, formada por hidrocarbonetos mais pesados.

[00040] A corrente de topo 15 passa por um sistema de resfriamento 17 de onde se obtém um efluente 18 que é enviado a um vaso separador água/óleo 19. A fase gasosa 20 e a água (ácida) são separadas, de modo que a água AA pode utilizada para injeção 12 no vaso de “blow-down” 14 ou enviada a tanques de armazenamento (não mostrados na figura). A fase líquida 21, composta por hidrocarbonetos é enviada, inicialmente, a um vaso de resíduo 22. Depois, uma fração da fase líquida 21, armazenada em um vaso de resíduo 22, é misturada a uma fração 22B da corrente de fundo 16 é enviada R3 à torre fracionadora 3, ou tanques ou vaso de carga (não mostrados nas figuras).

[00041] Uma fração da corrente de fundo 16 passa por um segundo sistema de resfriamento 23 e é reciclada ao vaso de “blow-down” 14 enquanto que uma outra fração 22B é misturada ao efluente 22A do vaso de resíduo 22 e enviada R3 à torre fracionadora 3.

[00042] Seguem-se então etapas de abertura de “vents”, de flanges ou válvulas de abertura manual ou automática de topo e fundo dos tambores, para drenagem da água, e, finalmente, a etapa de furo e corte do coque, que é feito com auxílio de bombas de alta pressão e ferramentas adequadas para furo e corte com água. Na sequência, o tambor é esvaziado e inspecionado intemamente. Em seguida ele é preparado para nova etapa de enchimento quando o outro tambor do par estiver em sua etapa final de enchimento. Nas etapas finais para o retomo à operação, o reator é fechado, purgado com vapor para eliminação de traços de ar, testado para verificação de vazamentos e pré- aquecido com parte dos vapores de hidrocarbonetos efluentes do tambor na fase final de enchimento com coque.

[00043] Além de sua função na recuperação das fases oleosa, aquosa e gasosa oriundas do leito de coque nas fases de purga com vapor e de resfriamento do leito, o sistema de “blow-down ” também está preparado para o processamento dos líquidos (óleo e água) condensados no interior das paredes dos tambores na fase dede aquecimento do metal que compõe a parede dos tambores na preparação para recebimento de carga. Neste caso, os fluidos saem pela parte inferior dos mesmos. O sistema de “blow-down” é projetado para ser um sistema único para a unidade, independentemente do número de pares de tambores. As UCR podem operar com diversos pares de tambores, via de regra em função de sua capacidade.

[00044] O sistema de “blow-down ” funciona adaptando-se às necessidades operacionais dos reatores e fracionadora, embora não necessariamente em precisa sincronia, visto que possui vasos com volumes que permitem tempos de residência independentes. Ele pode ser encarado como um sistema para o processamento de resíduos gerados pela unidade (evitando assim que ela própria gere resíduos). Além do processo inerente à operação da UCR, possui flexibilidade para tratamento de correntes de resíduos externas: quer seja previsto em projeto ou com as folgas naturais que possui este sistema, ele pode ser explorado para recebimento e processamento de resíduos internos da refinaria.

[00045] Quando não processados diretamente nos tambores (leito de coque), os resíduos usualmente precisam estar praticamente isentos de sólidos, devem possuir baixo teor de água (devem possuir baixo índice BSW - Basic Sediments and Water) e estar pouco emulsionados em função das dificuldades de separação no sistema de “blow-down

[00046] Quando se consegue garantir que o resíduo esteja isento de água (nem sempre algo trivial), ele pode ser enviado diretamente para a torre fracionadora. De forma limitada, em função do pequeno volume usado com este fim, o resíduo pode também ser enviado para o “quench” dos efluentes dos tambores.

[00047] As limitações impostas aos resíduos de refinarias a serem processados nos tambores de coqueamento (leito de coque), usualmente relacionadas ao teor de óleo no resíduo a ser injetado e concentração e granulometria dos sólidos, são superadas pela presente invenção.

[00048] A presente invenção resolve os problemas anteriormente descritos através de um processo para o tratamento de resíduos oleosos de refinarias em tambores de coque 6A, 6B de unidades de coqueamento retardado (UCR), compreendendo a injeção dos resíduos 29 em tambores de coque 6A, 6B na fase de purga do leito de coque, juntamente com vapor d'água pressurizado 9. Preferencialmente, a injeção dos resíduos 29 é feita a partir do início da fase de purga do leito de coque, podendo se estender até a etapa de resfriamento do leito de coque com água líquida 10.

[00049] Em uma concretização preferencial, a injeção dos resíduos 29 é realizada na vazão máxima (entre 230 e 240 m3/d) por aproximadamente 15 minutos a 1 hora, idealmente 30 a 45 minutos, durante a purga do reator 6A, 6B para o sistema de “blow-down” 13. Contudo, a purga pode seguir não somente para o sistema de “blow-down” 13, como também para a torre fracionadora 3.

[00050] A injeção dos resíduos 29 em tambores de coque 6A, 6B pode ser feita através de uma tubulação 28 e controlada por uma válvula controladora de vazão de resíduo 24 através de um instrumento 26 de medição de vazão. Particularmente, o sistema proposto para o processo da presente invenção ainda apresenta duas válvulas de bloqueio tipo gaveta 25 e uma válvula de bloqueio tipo globo 27, que permitem melhor controle do processo ora descrito.

[00051] Preferencialmente, a fase de purga inicia-se após o nível máximo de coque nos tambores 6A, 6B ter sido atingido com o processamento da corrente oriunda do forno 5, sendo conduzida com vapor 9 injetado a uma temperatura em tomo de 480°C.

[00052] A etapa de resfriamento do tambor de coque é iniciada após o término da purga, quando o vapor 9 utilizado na purga é substituído por água líquida 10, o resfriamento sendo interrompido quando se forma uma coluna de água líquida que preenche os espaços vazios do tambor de coque 6A, 6B até seu nível máximo. Usualmente, a etapa de resfriamento é interrompida quando a temperatura na superfície do tambor de coque 6A, 6B atinge valor menor ou igual a 100°C.

[00053] Da forma como aqui proposta, a injeção dos resíduos pode ser feita diretamente nos tambores de coque, dispensando etapas prévias de separação de sólidos ou tratamentos com produtos químicos desemulsificantes. Dependendo do teor de sólidos das cargas residuais e o nível de processamento desejado, os resíduos podem opcionalmente ser injetados nos tambores de coque 6A, 6B após processamento em centrífugas decantadoras bifásicas.

Testes práticos

[00054] Foram realizados três testes de injeção de resíduos nos tambores de coque na vazão máxima (entre 230 e 240 m3/d) por aproximadamente 1 hora durante a purga do reator para o sistema de “blow-down A injeção foi interrompida antes de iniciar a etapa de resfriamento.

[00055] Na Tabela 1 encontram-se os resultados obtidos para a qualidade do coque nos testes 1 e 2 em termos percentuais mássicos de material volátil, cinzas e carbono fixo calculado. Na Tabela 2, encontram-se os respectivos valores de referência para os testes realizados. Tabela 1: Qualidade do coque obtido

Tabela 2: Valores de referência

[00056] No processo objeto da presente invenção, o resíduo 29 injetado concomitantemente com o vapor d'água 9 na fase de purga do leito de coque é submetido a uma bem-sucedida separação de fases óleo/água na própria fracionadora 3 ou no sistema de “blow-down” 13, por aproveitamento da energia térmica acumulada no leito de coque, dispensando o uso de produtos desemulsificantes.

[00057] Além disso, por empregar o próprio leito de coque como meio filtrante dos sólidos presentes na corrente de resíduos 29, o processo da presente invenção, de uma forma geral, apresenta grande tolerância ao teor de sólidos das cargas residuais.

[00058] Conforme pode ser observado nos dados da Tabela 1 e de acordo com os testes realizados, não houve variação na qualidade do coque obtido. Foi observado ainda que não houve impacto nas correntes de produtos da fracionadora (volume de 10 m3 não é significativo). Ainda, não houve sintoma de obstrução do leito de coque, já que as fases de purga e resfriamento ocorreram normalmente, e sem emanação de odores (análise visual).

[00059] Diante dos resultados obtidos, é possível observar as seguintes vantagens para o processo proposto pela presente invenção: •O processo permite maximizar o volume de resíduo recebido; •E possível receber correntes em momentos em que o vaso de “blowdown” apresente alguma dificuldade operacional (nível muito alto, excesso de água); •Não ocorrem impactos na fracionadora nem nas linhas de entrada de quench quando ocorre o recebimento de água no resíduo; •E possível processar emulsões que apresentam dificuldade de separação no “blow-down •Há possibilidade de se remover os resíduos sólidos, evitando que eles se depositem nos vasos ou nos filtros das bombas do “blow-down ”; •Baixo investimento para modificação do sistema atual da refinaria.

[00060] A descrição que se fez até aqui do sistema e processo para tratamento de resíduos oleosos de refinarias em tambores de coque de UCRs, objeto da presente invenção, deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi escrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem de forma alguma ser consideradas como limitantes da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações que seguem.

Claims (7)

1.Processo para o tratamento de resíduos oleosos de refinarias em tambores de coque de unidades de coqueamento retardado (UCR), caracterizado pela: injeção dos resíduos (29) em tambores de coque (6A, 6B), na fase de purga do leito de coque, juntamente com vapor d'água pressurizado (9); em que a injeção se estende até a etapa de resfriamento do leito de coque; em que a etapa de resfriamento do tambor de coque (6A, 6B) é iniciada após o término da purga, quando o vapor (9) utilizado na purga é substituído por água líquida (10).

2.Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fase de purga iniciar-se após o nível máximo de coque no tambor (6A, 6B) ter sido atingido.

3.Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fase de purga ser conduzida com vapor (9) a uma temperatura em torno de 480°C.

4.Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de resfriamento ser interrompida quando se forma uma coluna de água líquida que preenche os espaços vazios do tambor de coque (6A, 6B) até seu nível máximo.

5.Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de resfriamento ser interrompida quando a temperatura na superfície do tambor de coque (6A, 6B) for menor ou igual a 100°C.

6.Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos resíduos (29) serem injetados diretamente nos tambores de coque (6A, 6B), dispensando etapas prévias de separação de sólidos ou tratamentos com produtos químicos desemulsificantes.

7.Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos resíduos (29) serem injetados nos tambores de coque (6A, 6B) após processamento em centrifugas decantadoras bifásicas.

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