BR112013009945B1 - Processo para refinação de óleo bruto - Google Patents

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Abstract

processo para refinação de óleo bruto. um processo para refinação de óleo bruto, que compreende uma unidade de separação do óleo bruto, que consiste em, pelo menos, uma unidade de destilação atmosférica para a separação das várias frações, uma unidade para a conversão das frações pesadas obtidas, uma unidade de melhoria de qualidade de algumas das frações obtidas através de ações sobre a composição química dos seus constituintes, e unidades para a remoção de componentes indesejáveis, caracterizado pelo facto de a fração mais pesada, o resíduo de destilação atmosférica, é enviado para a unidade de conversão que compreende um reator de hidroconversão em fase de pasta fluida ou do tipo leito ebullated, em que o hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e h~ 2~s é introduzido na presença de um catalisador de hidrogenação adequado nano dispersado.

Description

PROCESSO PARA REFINAÇÃO DE ÓLEO BRUTO
A presente invenção descreve um processo para o refino de óleo bruto, no qual a unidade de separação do óleo bruto consiste em uma coluna de destilação atmosférica apenas, a coluna de destilação subatmosférica sendo substituída por uma etapa de hidroconversão.
As refinarias atuais forma concebidas começando a partir de demandas as quais foram geradas no último século transpondo a Segunda Guerra Mundial e evoluiram consideravelmente começando a partir dos anos 1950 a 1960, quando o aumento significativo na exigência de mobilidade causou um rápido crescimento na demanda por gasolina. Dois esquemas de refino foram desenvolvidos, portanto, um esquema de ciclo simples ou hidroescumação e um esquema complexo (La raffinazione dei petrolio (Refino de Petróleo), Cario Giavarini e Alberto Girelli, Editorial ESA 1991). Em ambos os esquemas, as operações primárias são: o óleo bruto é pré-tratado (filtração, dessalinização) , então, enviado para a seção de destilação primária. Nesta seção, o óleo bruto é primeiramente alimentado para uma coluna de destilação à pressão atmosférica (de topo), a qual separa os destilados mais leves, ao passo que o resíduo atmosférico é transferido para uma coluna de destilação subatmosférica (vácuo), o que separa os destilados pesados do resíduo de vácuo. No esquema de ciclo simples, o resíduo de vácuo é substancialmente usado para a produção de betumes e óleo combustível. O esquema de ciclo complexo foi concebido para conversão adicional do fundo do barril em destilados e para a maximização da produção de gasolina e seu teor de octanas. As unidades foram
2/29 adicionadas até agora, frações mais pesadas (craqueamento catalítico variado, craqueamento térmico, coqueamento) em conjunto com unidades para a produção de (craqueamento gasolina tendo um teor máximo de octanas catalítico de fluido, isomerização,
A figura mostra um diagrama de blocos simplificado de uma refinaria de ciclo complexo cuja descrição é provida no Exemplo comparativo 1.
Com respeito ao período no qual estes esquemas foram concebidos, houve uma enorme variação no cenário circundante.
aumento no preço de óleos brutos e as necessidades ambientais estão empurrando em direção a um uso mais eficiente de combustíveis fósseis. O óleo combustível, por exemplo, foi quase que inteiramente substituído por gás natural na produção de energia elétrica. Portanto, é necessário reduzir ou eliminar a produção das frações mais pesadas (óleo combustível, betumes, coque) e aumentar a conversão para destilados médios, privilegiando a produção de gasóleo para motores a diesel, cuja demanda, especialmente na Europa, excedeu à exigência de gasolina. Outros fatores de mudança importantes consistem na deterioração progressiva na qualidade de óleos brutos disponíveis e no aumento de qualidade de combustíveis para veículos, imposto pela evolução regulamentar para redução de impacto ambiental. A pressão destas exigências causou um aumento adicional na complexidade de refinarias com a adição de novas tecnologias de conversão forçada: hidrocraqueamento a uma
3/29 pressão mais alta, tecnologias de gaseificação dos resíduos pesados acopladas ao uso de ciclos combinados para a produção de energia elétrica, tecnologias para a gaseificação ou a combustão de coque orientadas para a produção de energia elétrica.
O aumento na complexidade levou a um aumento na eficiência de conversão, mas consumos de energia aumentados e tornou o gerenciamento operativo e ambiental mais difícil. Novos esquemas de refino devem ser encontrados, portanto, os quais, embora satisfaçam às novas demandas, permitam uma recuperação da eficiência e da simplicidade operativa.
Nos últimos vinte anos, esforços importantes foram feitos para o desenvolvimento de tecnologias de hidrocraqueamento capazes de converterem completamente os óleos brutos pesados resíduos de subatmosférica em destilados, evitando a coprodução de óleo combustível e coque. Um resultado importante desta direção foi obtido com o desenvolvimento da tecnologia EST (tecnologia de Pasta de Eni) descrita nos pedidos de patente a seguir: IT-MI95A001095, IT-MI2001A001438,
IT-ΜI2002AO 02713,
IT-Μ12003AO 00692,
ITMI2003AO 00693, IT-MI2003AO 02207, IT-ΜI2004AO 02445,
IT-ΜI2004AO 02446, IT-MI2006AO 01512, ITMI2006AO01511, IT-MI2007AO 01302, IT-MI2007AO 01303, IT-MI2007AO 01044, IT-MI2007Al 045, IT-Μ12007AO 01198, IT-Μ12008AO 01061.
Com a aplicação desta tecnologia, de fato é possível atingir o resultado de conversão total desejada das frações pesadas em destilados. Agora, foi descoberto que, pela
4/29 substituição da seção de destilação subatmosférica por uma seção de hidroconversão de acordo com a referida tecnologia
EST, um novo esquema de refinaria pode ser obtido , o qual,
embora permitindo uma conversão total do óleo bruto, é
muito mais simples e vantaj oso de um ponto de vista
operativo, ambiental e econômico. A aplicação do processo
reivindicado permite uma redução no número de operações
unitárias, tanques de armazenamento das matérias-primas e produtos semiprocessados e consumos, além de um aumento nas margens de refino com respeito a uma refinaria moderna, usada como uma referência.
O processo reivindicado permite a obtenção da conversão total da alimentação de óleo bruto, em gás, nafta e gasóleo tendo uma quantidade modesta de alcatrões como um único subproduto.
O processo, objeto da presente invenção, para o refino de óleo bruto compreendendo uma unidade para a separação de óleo bruto, consistindo em pelo menos uma unidade de destilação atmosférica para a separação das várias frações, unidades para a conversão das frações pesadas obtidas, unidades para melhoria da qualidade de algumas das frações obtidas pelas ações na composição química de seus constituintes, é caracterizado pelo fato de a fração mais pesada, o resíduo de destilação atmosférica, ser enviado para a unidade de conversão compreendendo pelo menos um reator de hidroconversão em fase de pasta ou do tipo de leito de ebulição, no qual o hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e H2S é introduzido na presença de um catalisador de hidrogenação nanodisperso adequado.
A referida unidade de conversão substitui a seção de
5/29 destilação subatmosférica.
A seção de destilação subatmosférica constitui com a unidade de destilação atmosférica a unidade de separação nas refinarias atuais.
O termo nanodisperso significa um catalisador disperso tendo dimensões da ordem de unidades de centenas de nanômetros.
O catalisador de hidrogenação nanodisperso pode ser à base de sulfeto de Mo e/ou Fe e/ou W e/ou Cr e/ou Ni e/ou Co e misturas dos mesmos, e pode ser formado in situ, começando a partir de um precursor. Um cocatalisador também pode possivelmente estar presente na hidroconversão, o referido cocatalisador tendo partículas de dimensões nanométricas ou micrônicas, selecionadas a partir de catalisadores de craqueamento e/ou desnitrogenação, tais como zeólitas tendo cristais de tamanho pequeno e com um grau baixo de agregação entre as partículas primárias, óxidos, sulfetos ou precursores de Ni e/ou Co, misturados com Mo e/ou W. Outros detalhes sobre o uso do referido cocatalisador podem ser encontrados no pedido de patente mencionado acima IT-MI2008A001061.
O reator usado na presente invenção é preferencialmente feito funcionar sob uma pressão de hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e sulfeto e hidrogênio, variando de 100 a 200 atmosferas (10,13 a 20,265 MPa) , em uma faixa de temperatura de 350 a 480 °C, preferencialmente variando de 360 a 450 °C. Embora qualquer processo de hidroconversão possa ser usado, efetuado com reatores de hidroconversão em fase de pasta em que o catalisador é nanodisperso, e, em particular, todos os
6/29 processos da tecnologia EST descritos nos pedidos de patente citados acima, é preferível usar os processos da tecnologia EST em que reatores de acumulação de sólidos são adotados como reatores de hidroconversão. Um destes processos preferidos compreende o envio do resíduo de destilação para um reator de hidroconversão de acumulação de sólido (RIAS), preferencialmente uma torre de borbulhamento, o que inclui uma ou mais fases de purificação com um gás de purificação quente adequado, de modo a se obterem os produtos de conversão em fase de vapores. Maiores detalhes sobre este processo de hidroconversão podem ser encontrados no medido de patente
IT-MI-2007A-001044 indicado acima.
Um outro destes processos preferidos compreende o envio do resíduo de destilação para um reator de hidroconversão de acumulação de sólido do tipo de torre de borbulhamento na presença de um catalisador à base de molibdênio, de modo a se obterem os produtos de hidroconversão em fase de vapor diretamente no reator. Outros detalhes deste processo de hidroconversão específico podem ser encontrados no pedido de patente ΙΤ-ΜΙ-2007Ά001044 já indicado acima.
Um processo de hidroconversão preferido adicional no qual uma desnitrificação também ocorre compreende o envio do resíduo de destilação para um reator de hidroconversão, onde os produtos tendo um ponto de ebulição mais alto do que 380 °C, obtidos por condensação parcial da fase de gás deixando o referido reator, antes ou depois da separação do asfalteno líquido não convertido, e possivelmente obtidos por extração a vácuo do mesmo asfalteno líquido, antes de
7/29 seu reciclo para o reator, são enviados de volta para o referido reator de hidroconversão, de modo que os produtos de conversão extraídos possam ser destilados por pelo menos descrito no pedido de patente ITMI2010A001989 do mesmo requerente, cujos detalhes significativos
O processo, reivindicado no referido pedido de patente, para de óleos pesados em produtos totalmente convertidos, o que compreende o envio de óleo bruto para uma etapa de hidrocraqueamento, efetuada em um reator apropriado com um catalisador de hidrogenação adequado e com a introdução de hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e H2S, caracterizado pelo envio dos produtos tendo um ponto de do que 380 parcial da fase de gás deixando o reator antes ou depois da separação do asfalteno líquido não convertido, e, possivelmente, obtidos por extração de vácuo de asfalteno líquido em si, antes de ser reciclado para o reator, de volta para o referido reator de hidroconversão, de modo que os produtos de conversão extraídos possam ser destilados por pelo menos 60%, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 95%, ainda mais preferencialmente, pelo menos 99% em peso a 380 °C. Pela regulagem das condições da referida condensação parcial e possivelmente das condições de refluxo na coluna de vácuo, a qual extrai os produtos a partir do asfalteno líquido não convertido, a quantidade de produtos de ebulição alta é determinada, os quais são enviados de volta para a etapa de
8/29 hídrocraqueamento e, de forma complementar, a fração do produto hidroconvertido o qual é extraído vice-versa.
Este processo, o qual permite que altas concentrações de resíduos hidrogenados sejam mantidos em reação, mesmo quando operando sob condições de temperatura alta, permite a extração de produtos tendo um teor de nitrogênio baixo e com um grau de conversão completa (95% do produto destilável a 380 °C), o que pode ser alimentado diretamente para a unidade de dessulfurização.
catalisador de hidrogenação preferencialmente é à base de molibdênio, mais preferencialmente em fase de pasta, e pode ser um precursor passível de decomposição ou um composto pré-formado e possivelmente pode conter, adicionalmente, um ou mais metais de transição. O reator usado preferencialmente é feito funcionar sob uma pressão de hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e sulfeto de hidrogênio, variando de 100 a 200 atmosferas (10,13 a 20,265 MPa), em uma faixa de temperatura de 400 a 480 °C. A presente invenção pode ser aplicada a qualquer tipo de reator de hidroconversão, tal como um reator de tanque com agitação ou, preferencialmente, uma torre de borbulhamento de pasta. A torre de borbulhamento de pasta, preferencialmente do tipo de acumulação de sólido (descrito no pedido de patente acima IT-MI2007A001045) é equipada com um laço de refluxo, por meio do que os produtos de hidroconversão obtidos em fase de vapor são parcialmente condensados e o condensado enviado de volta para a etapa de hídrocraqueamento. De novo, no caso do uso de uma torre de borbulhamento de pasta, é preferível que o hidrogênio seja alimentado para a base do reator através de um aparelho
9/29 adequadamente projetado (distribuidor em um ou mais níveis) para a obtenção da melhor distribuição e da dimensão média mais conveniente das bolhas de gás e, consequentemente, um regime de agitação o qual é tal que garanta as condições de homogeneidade e um controle de temperatura estável, mesmo quando operando na presença de altas concentrações de sólidos, produzidos e gerados pela carga tratada, quando operando em uma acumulação de sólido. Se a corrente de asfalteno obtida após a separação da fase de vapor for submetida a uma destilação para a extração dos produtos, as condições de extração deverão ser tais que haja um refluxo dos cortes pesados, de modo a se obter o grau de conversão desejado.
Com respeito a processos de hidroconversão usando reatores de leito de ebulição, além do catalisador de hidrogenação nanodisperso, a presença de um catalisador de hidroconversão heterogêneo suportado também é necessária. Neste caso, o processo de hidroconversão compreende o envio do resíduo de destilação para um ou mais reatores de hidroconversão de leito de ebulição, em que hidrogênio ou H2S é introduzido e o envio da corrente de efluente a partir do(s) referido(s) reator(es) para uma etapa de separação na qual a fração de líquido separada e contendo o catalisador nanodisperso é reciclada para o(s) referido(s) reator(es) de leito de ebulição.
Maiores detalhes sobre o processo de utilização de reatores de leito de ebulição e catalisadores de hidroconversão heterogêneos suportados podem ser encontrados no pedido de patente já mencionado IT-MI
2007A001198.
10/29
Exemplos
Alguns exemplos são providos aqui adiante, os quais ajudam a definir melhor a invenção, sem limitação de seu escopo. Uma refinaria moderna de ciclo complexo real, 5 otimizada ao longo dos anos para se atingir a conversão total da matéria-prima de alimentação alimentada, foi tomada como uma referência.
Ά matéria-prima de alimentação de referência usada para os exemplos 1, 2 e 3 é a seguinte (em kton/mês):
MATÉRIAS-PRIMAS DE ALIMENTAÇÃO DE BTZ (38 °API, 0,16 %S)248,7
- AMNA (37 °API, 0,13 %S)38,8
- AZERI (36 °API, 0,17 %S)150,4
- COMBINAÇÃO CPC (44 °API, 0,16 %S)11,0
- OUTROS27,4
MATÉRIAS-PRIMAS DE ALIMENTAÇÃO DE ATZ (33 °API, 1,3 %S)482,3
- IRANIANO LEVE (33 °API, 1,5 %S)35,5
- URAL (32 °API, 1,4 %S)346,8
- COMBINAÇÃO CPC (44 °API, 0,22 %S)61,0
- OUTROS39,0
TOTAL731,0
Os balanços de material e consumos da seção EST correspondendo aos diagramas de blocos simplificados providos nos Exemplos 2, 3 e 4 se referem à configuração usando o(s) reator(es) de hidroconversão com recirculação e extração de produtos em fase de vapor (160 bar (16 MPa) , 15 440 °C), usando catalisadores nanodispersos à base de molibdenita e de acordo com a informação provida nos pedidos de patente mencionados acima.
Entrada Saída
Hidrogênio (415,5 ton/d) 4% Gás combustível (571 ton/d) 5,5%
11/29 (193900 Nm3/h) GLP (1329 ton/d) 12,8%
Resíduo atmosférico 100% Nafta L, (689 ton/d)) 13,5% para isomerização
Nafta P, (1378 ton/d) 13,3% para reformação
Gasóleos (6700 ton/d) 64,5% para dessulfurização
Purga (135 ton/d) 1,3%
Consumos: 77 kgEP/ton (incluindo H2) , dos quais:
MP Vapor 7,7, HP Gás combustível 79,4, LARGURA DE PULSO Gás combustível -107,3, EE -56,8
Os dados de Platt disponíveis a partir do mês de julho de 2010 foram usados para um enriquecimento dos produtos, ao passo que os valores de referência Eni, indicados na tabela 1 foram usados para os produtos não acabados.
Tabela 1: Enriquecimento de produtos
Produtos FOB €/ton
Gás de síntese í2) 99,7
Gás combustível (2) 493,7
GLP (1) 489,7
RON 95 gasolina (1> 556,8
Jato Al(1) 538,3
Auto gasóleo (1) 557,6
F.O. .D. ATZ(1> 335,3
F.O. .D. BTZ(1) 366,6
Enxofre sólido(2) 1,5
ATZ resíduo atmosférico <2) 360,7
MTBE í2) 645,0
Nafta virgem FR(1) 485,9
Alimentação de catalisador (2> 445,8
12/29
Picheί2) 71, 9
Cenário de julho de membro alongado 2010 (1) Fonte de Platt: média de cotação de FOB Med; GLP: propano 70%, butano 30% FOB Argélia <2) Fonte Eni-R&M - Taxa de câmbio 1€ = 1,2328$
Exemplo 1 (Comparativo)
Neste exemplo, o diagrama de blocos simplificado é provido de uma refinaria de ciclo complexo existente situada no norte da Itália com as quantidades médias e balanços de material no mês de junho de 2 010 (figura 1) . Esta refinaria tem unidades de conversão forçada, tais como FCC, viscorredução e gaseificação de resíduo e é orientada para a conversão total de óleo bruto.
O ciclo de refino é brevemente descrito aqui adiante. Planta de Topo
A mistura de óleos brutos de ATZ e BTZ, dessalinizados e pré-aquecidos, é enviada para a planta de Topo para fracionamento atmosférico, obtendo-se, além de gás combustível e GLP, os produtos a seguir:
- Nafta Virgem Leve (LVN): esta é desisopentanizada na planta de desisopenta e subsequentemente processada na planta de isomerização (TIP) . O produto isomerizado flui para o tanque de gasolina.
- Reformador de carga de Nafta Virgem (VNCR): esta é uma nafta mais pesada do que aquela previamente processada na planta de Reformação RC2. A fração leve obtida é uma LVN que é processada na planta de TIP, subsequentemente fluindo para o tanque de gasolina, ao passo que a fração pesada é o reformado o qual vai para o tanque de gasolina.
13/29
- Querosene: a corrente é enviada para as unidades de dessulfurização HDS1 e HDS3, obtendo-se querosene dessulfurizado, o qual via para produtos finais.
- Gasóleo de Topo: a corrente é enviada para as unidades de dessulfurização HDS3 e HDS1, obtendo-se gasóleo dessulfurizado, o que vai para produtos finais.
- Resíduo atmosférico (RA): isto é processado na planta de vácuo.
Planta de Vácuo
A planta recebe o resíduo atmosférico (AR) e o submete a um processo de destilação a vácuo. Além de produtos gasosos, gasóleo de vácuo (LGAS) é obtido, o qual é dessulfurizado na unidade HDS1 e então vai para produtos finais, em conjunto com uma alimentação de catalisador ou um vácuo profundo (DPV) enviado para as plantas de conversão de hidrocraqueamento e FCC. O resíduo de vácuo (RV) então é processado na unidade de viscorredução. Unidade de Viscorredução
Esta converte o resíduo de vácuo (VR) em produtos gasosos (gás combustível, propano, butano, etc.) e Nafta Virgem, o que é subsequentemente processado na unidade de reformador RC3: o reformado obtido vai para o tanque de gasolina. O gasóleo de viscorredução e a alimentação de catalisador são processados pelas plantas de hidrocraqueamento e FCC, ao passo que o resíduo (TAR VB) é parcialmente destinado para a produção de F.O. (Óleo Combustível) e betumes e parcialmente submetido a um processo de desasfaltização.
Planta de hidrocraqueamento
A refinaria tem duas plantas de hidrocraqueamento. O
14/29 primeiro HDC tem uma alimentação de catalisador de vácuo (DPV) e uma alimentação de catalisador de viscorredução, gasóleo de viscorredução e outros produtos semiprocessados, como correntes de entrada. Os produtos gasosos (gás combustível, propano, butano, etc.), Nafta Virgem leve e pesada, querosene e gasóleo dessulfurizado são obtidos, os quais vão para produtos finais.
A Nafta Virgem sofre os mesmos processamentos descritos acima, fluindo para o tanque de gasolina.
O resíduo (BOT HDC) forma a corrente de entrada para o segundo HCD em conjunto com uma alimentação de catalisador de vácuo (DPV) . Os produtos são os mesmos que aqueles no primeiro HDC.
Em nome da simplicidade, as duas unidades de HDC são representadas como um HDC único, para o qual o resíduo (BOT HDC) é enviado para conversão em FCC.
Plantas de Dessulfurização
A refinaria no exemplo é equipada com três plantas de dessulfurização distintas (HDS), usadas para satisfação das especificações de enxofre. As correntes principais na alimentação para estas unidades são Querosene, Gasóleo, LCO.
Planta de Desasfaltização
Esta é alimentada pelo resíduo de viscorredução (TAR VB) . As correntes de saída consistem em óleo desasfaltado (DAO), subsequentemente processado no FCC, e asfaltenos os quais são alimentados para a planta de gaseificação (oxidação parcial POX) para a produção de gás de síntese. O gás de síntese obtido é destinado à rede de fornecimento elétrico para a produção de energia e também para a
15/29 produção de hidrogênio.
Planta de FCC
Esta é alimentada pelo
DAO vindo da planta de desasfaltização, de catalisador de resíduo de
HDC (BOT
HDC) e resíduo atmosférico (RA).
Os produtos obtidos, além do gás, são propileno, butileno e nafta craqueada (LCN,
MCN, HCN) enviados para o tanque de gasolina.
LCO também é obtido, o qual é dessulfurizado na planta
HDS2 e enviado para o tanque de gasóleo, em conjunto com o
HCO usado como um agente de fluxo para betume e FO.
Planta ETBE
A planta é carregada com bioetanol comprado e com isobutilenos, de modo a se obter bioETBE a ser enviado para a planta de alquilação (ALK), cuja saída, os produtos alquilatados, flui para o tanque de gasolina.
Planta de DEISOPENTA
A finalidade desta planta é separar o isopentano da corrente de LVN e desisopentanizada enviá-lo para o tanque de gasolina. A LVN é enviada para a planta de isomerização.
Planta de Reformação
A finalidade das duas plantas de reformação (RC) é aumentar o número de octanas da nafta virgem pesada produzindo um reformado o qual é enviado para o tanque de gasolina e, ao mesmo tempo, hidrogênio para a refinaria. 0 ciclo de refino descrito também divisa, além dos óleos brutos na entrada, o uso de produtos semiprocessados, os quais podem ser usados para a otimização do mesmo ciclo, comprados ou armazenados na refinaria, consistindo em
16/29 resíduo atmosférico, MTBE para levar o tanque de gasolina e a alimentação de catalisador para as exigências de especificação.
As tabelas a seguir respectivamente indicam a capacidade disponível / percentagem de uso (Tabela 2) e o balanço de material dos produtos (Tabela 3):
Tabela 2: Capacidade / Uso
kton / mês; % de uso Caso de Base Ex. 1
CDU 731,0 (100%)
VDU 327,0 (78%)
Gasóleo HDS 1 46,0 (100%)
Querosene HDS 1 16,8 (100%)
HDS 2 144,0(100%)
HDS 3 72,0(100%)
EST
Reformação 2 57,0(100%)
Reformação 3 75,0 (100%)
Isomerização 41,1(100%)
Hidrogênio 6,0
Alquilação 17,7 (57%)
ETBE 3,6 (57%)
FCC 159,0(60%)
Hidrocraqueador 1 115,2(100%)
Hidrocraqueador 2 115,2(100%)
Viscorredutor 153,0 (73)
BDA 48,0 (100%)
Gaseificação 36,0(100%)
Tabela 3: Balanço de Material
Produtos kton/mês 742,1
17/29
Gás de síntese 35,7
Gás combustível
GLP 17,9
Gasolina 213,6
Nafta virgem FR 13,6
Querosene 79,0
Gasóleos 344,2
O.C. ATZ / Piche 24,9
O.C. BTZ 7,3
Enxofre 5,9
Matéria-prima kton/mês 792
Mix óleos brutos 731,0
Resíduo atmosférico 7,5
MTBE 8,1
Alimentação de catalisador 45,4
Total C&P 49,9
Consumos 44,3
Perdas 5,7
As margens econômicas relativas são indicadas
Tabela 4.
Tabela 4: Resultado econômico na
M € / mês Caso de base Ex. 1
Rendimentos produtos 383,3
Gás de síntese 3,6
Gás combustível
GLP 8,8
Gasolina 118,9
Nafta virgem FR 6,6
Querosene 42,5
18/29
Gasóleos 191,9
F.0.. ATZ / Piche 8,3
F.O.. BTZ 2,7
Enxofre
Custo de óleos brutos e S/L 336,4
Custo de matéria-prima 28,1
Resíduo atmosférico (AR) 2,7
MTBE 5,2
Alimentação de catalisador 20,2
Total de óleos brutos MP 364,5
Margem bruta operativa 18,8
Exemplo 2 (Refinaria de alta eficiência, HER, orientada para Gasolina, Querosene e Gasóleos).
O esquema de referência para este caso é indicado na
Figura 2. Com respeito à refinaria de ciclo complexo, a seção de destilação subatmosférica foi substituída por um reator com tecnologia EST, descrito no pedido de patente
IT-MI2010A001989 já mencionado acima, adequadamente dimensionada para o recebimento de toda a matéria-prima de resíduo atmosférico (AR).
Para as correntes deixando a planta de topo, a descrição prévia da refinaria de ciclo complexo pode ser aplicada. As correntes de saía para a seção de EST, compreendendo uma ou mais unidades de hidroconversão e unidades de separação e purga dos produtos, consistem na fração C4 para a produção de gás combustível e GLP, Nafta Virgem Leve (LVN), Nafta Virgem Pesada (HVN), gasóleo e a quantidade modesta de purga.
Ao passo que o gasóleo é enviado para a unidade de dessulfurização e subsequentemente para os tanques de
19/29 gasóleo, a nafta leve é tratada na planta de isomerização a partir da qual o isomerado é obtido, e a nafta pesada no reformador a partir do qual o reformado é obtido. O isomerado e o reformado fluem para o tanque de gasolina. A 5 capacidade das plantas de dessulfurização HDS2 e HDS3, da planta de isomerização e da planta de reformação RC3 foi adequadamente aumentada para o recebimento das correntes vindo da planta de EST.
As tabelas a seguir respectivamente indicam a capacidade disponível / percentagem de uso (Tabela 5) e o balanço de material dos produtos (Tabela 6):
Tabela 5: Capacidade/Uso
kton / mês; % de uso Caso de base Ex. 1 HER Ex. 2
CDU 731,0 (100%) 731,0 (100%)
VDU 327,0 (78%)
Gasóleo HDS 1 46,0 (100%) 46,0 (100%)
Querosene HDS 1 16,8 (100%) 16,8 (100%)
HDS 2 144,0(100%) 347,0(100%)
HDS 3 72,0(100%) 76,0 (100%)
EST 324,1 (100%)
Reformação 2 57,0(100%) 57,0 (100%)
Reformação 3 75,0(100%) 84,3 (100%)
Isomerização 41,1(100%) 67,1 (100%)
Hidrogênio 6,0 12,5
Alquilação 17,7 (57%)
ETBE 3,6 (57%)
FCC 159,0(60%)
Hidrocraqueador 1 115,2(100%)
Hidrocraqueador 2 115,2(100%)
Viscorredutor 153,0 (73)
20/29
BDA 48,0 (100%)
Gaseificação 36,0 (100%)
Tabela 6: Balanço de material
Caso de base Ex. 1 HERx 2 Variação%
Produtos kton/mês 742,1 702,5
Gás de síntese 35,7
Gás combustível 18,1
GLP 17,9 48,6 171%
Gasolina 213,6 167,1 -22%
Nafta virgem FR 13,6
Querosene 79,0 87,4 + 11%
Gasóleos 344,2 371,6 + 8%
F.O. ATZ/Piche 24,9 3,1
F.O. BTZ 7,3
Enxofre 5,9 6,6
Matérias-primas kton/mês 792 731
Mix. óleos brutos 731 731
Resíduo Atmosférico 7,5
MTBE 8,1
Alimentação de catalisador 45,4
C&P 49,9 28,5 -43%
Consumos 44,3 24,3 -45%
Perdas 5,7 4,2 -25%
Os dados econômicos indicados na Tabela 7 derivam destes materiais de balanço.
Tabela 7: Resultado econômico
21/29
M€/mês Caso de base Ex. 1 HER Ex. 2
Rendimentos de produtos 383,3 380,3
Gás de síntese 3,6
Gás combustível 8,9
GLP 8,8 23,8
Gasolina 118,9 93,1
Nafta virgem FR 6,6
Querosene 42,5 47,1
Gasóleos 191,9 207,2
F.O. ATZ/Piche 8,3 0,2
F.O.. BTZ 2,7
Enxofre _ _ _
Óleo bruto e custo S/L 336,4 336,4
Custo de matéria-prima 28,1
Resíduo atmosférico 2,7
MTBE 5,2
Alimentação de catalisador 20,2
Total de óleos brutos e MP 364,5 336,4
Margem bruta operativa 18,8 43,8
Δ Margem + 25,1
(€/ton) + 34,4
Exemplo 3 (Refinaria de alta eficiência, RAE, orientada para Nafta Virgem, Querosene e Gasóleos).
Neste caso, o esquema da refinaria é ainda mais simples e é provido na figura 3. Ele compreende a mesma 5 seção de EST que no Exemplo 2 citado acima, a partir do que as mesmas correntes são descarregadas, e funcionando segundo as mesmas condições operativas. Como a VN, leve e
22/29 pesada, é usada totalmente para petroquímica, as unidades de Isomerização e Reformação não são mais necessárias. Isto leva a uma simplificação considerável da planta com uma consequente redução no investimento relativo.
As tabelas a seguir respectivamente indicam a capacidade disponível / percentagem de uso (Tabela 8) e o balanço de material dos produtos (Tabela 9):
Tabela 8: Capacidade/Uso
kton / mês; % de uso Caso de base Ex. 1 HER Ex. 2
CDU 731,0 (100%) 731,0 (100%)
VDU 327,0 (78%)
Gasóleo HDS 1 46,0 (100%) 46,0 (100%)
Querosene HDS 1 16,8 (100%) 16,8 (100%)
HDS 2 144,0 (100%) 347,0 (100%)
HDS 3 72,0 (100%) 76,0(100%)
EST 324,1 (100%)
Reformação 2 57,0 (100%)
Reformação 3 75,0 (100%)
Isomerização 41,1 (100%)
Hidrogênio 6,0 12,5
Alquilação 17,7(57%)
ETBE 3,6 (57%)
FCC 159,0 (60%)
Hidrocraqueador 1 115,2 (100%)
Hidrocraqueador 2 115,2 (100%)
Viscorredutor 153,0 (73)
BDA 48,0 (100%)
Gaseificação 36,0 (100%)
Tabela 9: Balanço de material
23/29
Caso de base Ex. 1 HER Ex. 2 Variação %
Produtos kton/mês 742,1 707,8
Gás de síntese 35,7
Gás combustível 7,9
GLP 17,9 35,5 98%
Gasolina 213,6
Nafta virgem FR 13,6 195,7
Querosene 79,0 87,4 + 11%
Gasóleos 344,2 371,6 + 8%
F.0.. ATZ/Piche 24,9 3,1
F.O.. BTZ 7,3
Enxofre 5,9 6,6
Matérias-primas kton/mês 792 731
Mix. óleos brutos 731 731
Resíduo atmosférico -7,5
MTBE -8,1
Alimentação de catalisador -45,4
C&P 49,9 23,2 -53%
Consumos 44,3 19,6 -56%
Perdas 5,7 3,6 -36%
Os dados econômicos indicados na Tabela 10 derivam destes materiais de balanço.
Tabela 10.· Resultado econômico
M€/mês Caso de base Ex. 1 HER Ex. 3
Rendimentos de produtos 383,3 370,9
Gás de síntese 3,6
24/29
Gás combustível 3,9
GLP 8,8 17,3
Gasolina 118,9
Nafta virgem FR 6,6 95,1
Querosene 42,5 47,1
Gasóleos 191,9 207,2
F.0.. ATZ/Piche 8,3 0,2
F.O.. BTZ 2,7
Enxofre - - -
Óleo bruto e custo S/L 336,4 336,4
Custo de matéria-prima 28,1
Resíduo atmosférico 2,7
MTBE 5,2
Alimentação de catalisador 20,2
Total de óleos brutos e MP 364,5 336,4
Margem bruta operativa 18,8 34,4
Δ Margem + 15,7
(€/ton) + 21,5
Este exemplo mostra que também no caso de uma refinaria orientada para Nafta Virgem para química e gasóleos, um aumento alto na margem é obtido com respeito ao caso de base, embora a complexidade, o número de operações de unidade e, consequentemente, o investimento requerido tenham sido adicionalmente reduzidos, também com respeito ao Exemplo 2.
Exemplo 4
A presença de EST permite que a refinaria aceite matérias-primas de alimentação mais pesadas do que
25/29 normalmente processado por uma refinaria de ciclo complexo moderno, e esta oportunidade melhora adicionalmente os retornos econômicos. A refinaria ilustrada compreende a mesma seção de EST que no Exemplo 2 acima, a partir do que 5 as mesmas correntes são descarregadas, e funcionando segundo as mesmas condições operativas. Este exemplo provê os resultados obtidos a partir de uma refinaria de alta
eficiência orientada para a produção de gasolinas e
gasóleos, tendo apenas óleos brutos ATZ na alimentação, se
10 comparado com os resultados do caso de base, indicado no
Exemplo 1.
A matéria-prima usada para este exemplo é indicada aqui adiante (em kton/mês):
MATÉRIAS-PRIMAS DE BTZ (37 °API, 0,13 %S)11,0
- AMNA (37 °API, 0,13 %S)10,0
- AMNA FCC Ciclo (37 °ΆΡΙ, 0,13 %S)1,0
- ATZ MATÉRIAS-PRIMAS (33 °API, 1,3 %S)720,3
- IRANIANO LEVE (33 °API, 1,5 %S)35,5
-URAL (32 °API, 1,4 %S)584,8
- COMBINAÇÃO DE CPC (44 °API, 0,22 %S)61,0
-GASÓLEO s/1 (37 °API, 2,0 %S)26,0
- SÍRIO LEVE (38 °API, 0,74 %S)7,7
- DPV ex LIV (24° API, 2,39 %S)5,3
TOTAL731,3
O esquema da refinaria de alta eficiência é o mesmo 15 provido no Exemplo 2.
As tabelas a seguir respectivamente indicam a capacidade disponível / percentagem de uso (Tabela 11) e o balanço de material dos produtos (Tabela 12):
Tabela 11: Capacidade/Uso
26/29
kton / mês; % de uso Caso de base Ex. 1 HER Ex. 4
CDU 731,0 (100%) 731,0 (100%)
VDU 327,0 (78%)
Gasóleo HDS 1 46,0 (100%) 60,0 (100%)
Querosene HDS 1 16,8 (100%)
HDS 2 144,0(100%) 348,1 (100%)
HDS 3 72,0 (100%) 75,6 (100%)
EST 356,5 (100%)
Reformação 2 57,0(100%) 57,0 (100%)
Reformação 3 75,0(100%) 80,5 (100%)
Isomerização 41,1(100%) 63,0 (100%)
Hidrogênio 6,0 13,7
Alquilação 17,7 (57%)
ETBE 3,6 (57%)
FCC 159,0(60%)
Hidrocraqueador 1 115,2 (100%)
Hidrocraqueador 2 115,2 (100%)
Viscorredutor 153,0 (73)
BDA 48,0 (100%)
Gaseificação 36,0 (100%)
Tabela 12: Balanço de material
Caso de base Ex. 1 HER Ex. 4 O, o Variação
Produtos kton/mês 742,1 701,6
Gás de síntese 35,7
Gás combustível 18,4
GLP 17,9 51,1 185%
Gasolina 213,6 165,3 -23%
Nafta virgem FR 13,6
27/29
Querosene 79,0 70,8 -10%
Gasóleos 344,2 386, 0 + 12%
F.O. ATZ/Piche 24,9 3,4
F.O. BTZ 7,3
Enxofre 5,9 6,6
Matérias-primas kton/mês 792 731,3
Mix. óleos brutos 731 731,3
Resíduo atmosférico 7,5
MTBE 8,1
Alimentação de catalisador 45,4
C&P 49,9 29,7 -40%
Consumos 44,3 25,4 -43%
Perdas 5,7 4,3 -25%
Os dados econômicos indicados na Tabela 13 derivam destes materiais de balanço.
Tabela 13: Resultado econômico
M€/mês Caso de base Ex. 1 RAE Ex. 3
Rendimentos de produtos 383,3 379,7
Gás de síntese 3,6
Gás combustível 9,1
GLP 8, 8 18,4
Gasolina 118,9 92,0
Nafta virgem FR 6 , 6
Querosene 42,5 38,1
Gasóleos 191,9 215,3
F.O. ATZ/Piche 8,3 0,2
28/29
F.O. BTZ 2,7
Enxofre - - -
Óleo bruto e custo S/L 336,4 330,2
Custo de matéria-prima 28,1
Resíduo atmosférico 2,7
MTBE 5,2
Alimentação de catalisador 20,2
Total de óleos brutos e MP 364,5 330,2
Margem bruta operativa 18,8 49,5
Δ Margem + 30,7
(€/ton) +42,0
A partir destes resultados, pode ser visto que o uso de óleos brutos de qualidade mais baixa permite que as margens de refino sejam melhoradas com respeito aos produtos obtidos, atingindo-se um custo mais baixo do óleo 5 bruto na alimentação com respeito ao caso de base. A vantagem do esquema, objeto da presente invenção, é destinada ao crescimento com um aumento no diferencial de preço entre óleos brutos ATZ e óleos brutos BTZ. Este fator se torna extremamente importante com a chegada de óleos brutos não convencionais ao mercado, tais como, por exemplo, óleos brutos extrapesados da bacia de Orinoco ou aqueles obteníveis a partir de areias com óleo e folhelhos com óleo.
Uma outra vantagem importante da invenção usando a tecnologia EST em substituição à seção subatmosférica se refere à redução notável nos consumos e perdas (C&P), o que leva a uma quantidade mais baixa de CO2 emitido· para a atmosfera. A Tabela 14 indica os consumos e perdas totais e específicos. Estes valores são estimados assumindo-se o
29/29 valor de 3,5 t C02/por tonelada de óleo não consumido equivalente com respeito ao caso de base.
Tabela 14: Redução na emissão de C02 - Consumos e Perdas
Exemplos Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4
Produtos (kton/mês) 742,1 702,5 707,8 701,6
C&P Total (kton/mês) 49,9 28,5 23,2 29,7
C&P Específico (ton/kton produtos) 67,2 40,6 32,8 42,3
Δ vs Caso de Base - -40% -51% -57%
C02 mínimo emitido (ton/kton produtos) - 93,1 120,4 87,1
No caso do Exemplo 2, as emissões inferiores de C02 seriam iguais a 68 kton/mês.

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para refino de óleo bruto, que compreende uma unidade de separação do óleo bruto, consistindo em uma unidade de destilação atmosférica para separação das várias frações, unidades para a conversão das frações pesadas obtidas, também chamadas resíduos de destilação atmosférica que é enviado para unidades para a conversão das frações pesadas; unidades para melhoria da qualidade de algumas das frações obtidas pelas ações na composição química de seus constituintes, e unidades para a remoção de componentes indesejados, caracterizado pelo fato de que a fração mais pesada é enviada para a unidade de conversão compreendendo pelo menos um reator de hidroconversão em fase de pasta ou do tipo leito de ebulição, no qual hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e H2S é introduzido na presença de um catalisador de hidrogenação nanodisperso ou um catalisador de hidroconversão suportado heterogêneo, e em que um asfalteno líquido não convertido é separado de uma fase de gás deixando o reator de hidroconversão; e em que a fase de gás obtida antes ou depois da separação do asfalteno líquido não convertido é parcialmente condensada para obter produtos tendo um ponto de ebulição mais alto do que 380°C, em que os referidos produtos, tendo um ponto de ebulição mais alto do que 380°C, são enviados de volta para o referido reator de hidroconversão, de modo que os produtos de conversão extraídos possam ser destilados por pelo menos 60% em peso a 380°C; e em que a unidade de hidroconversão substitui uma seção de destilação sub-atmosférica.
    Petição 870180156197, de 28/11/2018, pág. 16/17
  2. 2/2
    2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrogenação nanodisperso ser à base de sulfeto de Mo e/ou Fe e/ou W e/ou Cr e/ou Ni e/ou Co e misturas dos mesmos.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do cocatalisador ter partículas de dimensões nanométricas ou micrônicas e ser selecionado a partir de caso de craqueamento e/ou de desnitrogenação.
  4. 4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do resíduo de destilação ser enviado para um ou mais reatores de hidroconversão de leito de ebulição, a corrente de efluente a partir do(s) referido(s) reator(es) sendo enviada para uma etapa de separação, em que a fração de líquido catalisador nanodisperso é reciclada separada e contendo o para o(s) referido(s) reator(es).
  5. 5. Processo, de acordo com reivindicação caracterizado pelo fato do resíduo de destilação ser enviado para pelo menos um reator de hidroconversão com acumulação de sólido na fase de pasta, em que uma ou mais fases de purificação são incluídas, com um gás de purificação quente adequado, de modo a se obterem os produtos de conversão em fase de vapor.
  6. 6. Processo, de acordo com a reivindicação caracterizado pelo fato do resíduo de destilação ser enviado para um reator de hidroconversão com uma acumulação de sólido em uma fase de pasta do tipo de torre de borbulhamento, na presença de um catalisador à base de molibdênio, de modo a se obterem os produtos de conversão em fase de vapor diretamente no reator.
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