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78. Petróleo e Gás Natural

Editor do Capítulo: Richard S. Kraus


Conteúdo

Processo de Refino de Petróleo
Richard S. Kraus

Tabelas

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1. Resumo da história do processamento de refino
2. Principais produtos do refino de petróleo bruto
3. Visão geral dos processos de refino de petróleo

figuras

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Sábado, fevereiro 26 2011 18: 59

Processo de Refino de Petróleo

Perfil Geral

O refino de petróleo começa com a destilação, ou fracionamento, de óleos brutos em grupos de hidrocarbonetos separados. Os produtos resultantes estão diretamente relacionados às características do petróleo bruto que está sendo processado. A maioria desses produtos de destilação é posteriormente convertida em produtos mais utilizáveis, alterando suas estruturas físicas e moleculares por meio de craqueamento, reforma e outros processos de conversão. Estes produtos são posteriormente submetidos a vários processos de tratamento e separação, tais como extracção, hidrotratamento e edulcoração, de modo a produzir produtos acabados. Considerando que as refinarias mais simples são geralmente limitadas à destilação atmosférica e a vácuo, as refinarias integradas incorporam fracionamento, conversão, tratamento e mistura com lubrificante, combustíveis pesados ​​e fabricação de asfalto; eles também podem incluir processamento petroquímico.

A primeira refinaria, inaugurada em 1861, produzia querosene por destilação atmosférica simples. Seus subprodutos incluíam alcatrão e nafta. Logo se descobriu que óleos lubrificantes de alta qualidade poderiam ser produzidos pela destilação do petróleo sob vácuo. No entanto, nos 30 anos seguintes, o querosene foi o produto mais desejado pelos consumidores. Os dois eventos mais significativos que mudaram essa situação foram:

    • a invenção da luz elétrica, que diminuiu a demanda por querosene
    • a invenção do motor de combustão interna, que criou uma demanda por óleo diesel e gasolina (nafta).

     

    Com o advento da produção em massa e a Primeira Guerra Mundial, o número de veículos movidos a gasolina aumentou dramaticamente e a demanda por gasolina aumentou proporcionalmente. No entanto, apenas uma certa quantidade de gasolina poderia ser obtida do petróleo bruto por meio de processos de destilação atmosférica e a vácuo. O primeiro processo de craqueamento térmico foi desenvolvido em 1913. O craqueamento térmico submeteu combustíveis pesados ​​a pressão e calor intenso, quebrando fisicamente suas moléculas grandes em moléculas menores, produzindo gasolina adicional e combustíveis destilados. Uma forma sofisticada de craqueamento térmico, visbreaking, foi desenvolvida no final da década de 1930 para produzir produtos mais desejáveis ​​e valiosos.

    À medida que os motores a gasolina de alta compressão foram desenvolvidos, houve uma demanda por gasolina de alta octanagem com melhores características antidetonantes. A introdução de processos de craqueamento catalítico e polimerização em meados da década de 1930 atendeu a essa demanda, fornecendo melhores rendimentos de gasolina e números de octanagem mais altos. A alquilação, outro processo catalítico, foi desenvolvida no início da década de 1940 para produzir mais gasolina de aviação de alta octanagem e matérias-primas petroquímicas, as matérias-primas para explosivos e borracha sintética. Posteriormente, a isomerização catalítica foi desenvolvida para converter hidrocarbonetos para produzir maiores quantidades de matérias-primas de alquilação.

    Após a Segunda Guerra Mundial, foram introduzidos vários processos de reforma que melhoraram a qualidade e o rendimento da gasolina e produziram produtos de maior qualidade. Algumas delas envolviam o uso de catalisadores e/ou hidrogênio para alterar as moléculas e remover o enxofre. Catalisadores aprimorados e métodos de processo, como hidrocraqueamento e reforma, foram desenvolvidos ao longo da década de 1960 para aumentar o rendimento da gasolina e melhorar as características antidetonantes. Esses processos catalíticos também produziram moléculas com ligação dupla (alcenos), formando a base da indústria petroquímica moderna.

    O número e os tipos de diferentes processos usados ​​nas refinarias modernas dependem principalmente da natureza da matéria-prima bruta e dos requisitos do produto acabado. Os processos também são afetados por fatores econômicos, incluindo custos brutos, valores de produtos, disponibilidade de serviços públicos e transporte. A cronologia da introdução de vários processos é dada na tabela 1.

    Tabela 1. Resumo da história do processamento de refino

    Ano

    Nome do processo

    Finalidade do processo

    Subprodutos do processo

    1862

    destilação atmosférica

    Produzir querosene

    Nafta, alcatrão, etc.

    1870

    Destilação a vácuo

    Lubrificantes (originais)
    Matérias-primas de craqueamento (década de 1930)

    Asfalto, residual
    Matérias-primas de coque

    1913

    Fissuração térmica

    aumentar a gasolina

    Combustível residual, bunker

    1916

    Adoçante

    Reduz o enxofre e o odor

    Sulphur

    1930

    Reforma térmica

    Melhorar o número de octanas

    Residual

    1932

    Hidrogenação

    Remover enxofre

    Sulphur

    1932

    Coque

    Produzir estoques básicos de gasolina

    Coca

    1933

    Extração de solvente

    Melhorar o índice de viscosidade do lubrificante

    Aromáticos

    1935

    desparafinação com solvente

    Melhorar o ponto de fluidez

    Ceras

    1935

    Polimerização catalítica

    Melhorar o rendimento da gasolina e o número de octanas

    Matérias-primas petroquímicas

    1937

    Craqueamento catalítico

    Gasolina de alta octanagem

    Matérias-primas petroquímicas

    1939

    Visquebrante

    Reduzir a viscosidade

    Destilado aumentado, alcatrão

    1940

    Alquilação

    Aumente a octanagem e o rendimento da gasolina

    Gasolina de aviação de alta octanagem

    1940

    Isomerização

    Produzir matéria-prima de alquilação

    Nafta

    1942

    Craqueamento catalítico fluido

    Aumente o rendimento e a octanagem da gasolina

    Matérias-primas petroquímicas

    1950

    Desasfaltamento

    Aumentar a matéria-prima de craqueamento

    Asfalto

    1952

    Reforma catalítica

    Converter nafta de baixa qualidade

    Aromáticos

    1954

    Hidrodessulfurização

    Remover enxofre

    Sulphur

    1956

    Adoçante inibidor

    Remover mercaptano

    Dissulfetos

    1957

    Isomerização catalítica

    Converta em moléculas com alto número de octanas

    Matérias-primas de alquilação

    1960

    Hidrocraqueamento

    Melhorar a qualidade e reduzir o enxofre

    Matérias-primas de alquilação

    1974

    Desparafinação catalítica

    Melhorar o ponto de fluidez

    Cera

    1975

    Hidrocraqueamento residual

    Aumente o rendimento da gasolina a partir do resíduo

    Resíduos Pesados

     

    Processos e operações básicas de refino

    Os processos e operações de refino de petróleo podem ser classificados nas seguintes áreas básicas: separação, conversão, tratamento, formulação e mistura, operações auxiliares de refino e operações não processuais de refino. Veja a figura 1 para um fluxograma simplificado.

    Figura 1. Gráfico do processo da refinaria

    ÓLEO10F28

    Separação. O petróleo bruto é fisicamente separado por fracionamento em torres de destilação atmosférica e a vácuo, em grupos de moléculas de hidrocarbonetos com vários intervalos de ponto de ebulição, chamados de “frações” ou “cortes”.

    Conversão. Os processos de conversão usados ​​para alterar o tamanho e/ou a estrutura das moléculas de hidrocarbonetos incluem:

      • decomposição (divisão) por cracking hidro, térmico e catalítico, coqueificação e visbreaking
      • unificação (combinação) através de alquilação e polimerização
      • alteração (reorganização) com isomerização e reforma catalítica
      • tratamento.

             

            Desde o início do refino, vários métodos de tratamento têm sido usados ​​para remover não hidrocarbonetos, impurezas e outros constituintes que afetam adversamente as propriedades de desempenho dos produtos acabados ou reduzem a eficiência dos processos de conversão. O tratamento envolve reações químicas e separação física, como dissolução, absorção ou precipitação, usando uma variedade e combinação de processos. Os métodos de tratamento incluem a remoção ou separação de aromáticos e naftenos, bem como a remoção de impurezas e contaminantes indesejáveis. Compostos adoçantes e ácidos são usados ​​para dessulfurar o petróleo bruto antes do processamento e para tratar produtos durante e após o processamento. Outros métodos de tratamento incluem dessalinização bruta, adoçamento químico, tratamento ácido, contato com argila, hidrodessulfuração, refino com solvente, lavagem cáustica, hidrotratamento, secagem, extração com solvente e desparafinação com solvente.

            Formulação e mistura é o processo de misturar e combinar frações de hidrocarbonetos, aditivos e outros componentes para produzir produtos acabados com propriedades específicas de desempenho desejadas.

            Operações auxiliares de refino. Outras operações de refinaria que são necessárias para dar suporte ao processamento de hidrocarbonetos incluem recuperação de extremidades leves; remoção de água ácida; tratamento e resfriamento de resíduos sólidos, águas residuais e águas de processo; produção de hidrogênio; recuperação de enxofre; e tratamento de gases ácidos e residuais. Outras funções do processo são fornecer catalisadores, reagentes, vapor, ar, nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e gases combustíveis.

            Instalações não processuais da refinaria. Todas as refinarias têm uma infinidade de instalações, funções, equipamentos e sistemas que suportam as operações de processamento de hidrocarbonetos. Operações típicas de suporte são geração de calor e energia; movimentação de produtos; tanque de armazenamento; Envio e manipulação; sinalizadores e sistemas de alívio; fornos e aquecedores; alarmes e sensores; e amostragem, teste e inspeção. As instalações e sistemas não relacionados ao processo incluem combate a incêndios, sistemas de água e proteção, controles de ruído e poluição, laboratórios, salas de controle, armazéns, manutenção e instalações administrativas.

            Principais produtos do refino de petróleo bruto

            O refino de petróleo evoluiu continuamente em resposta à mudança na demanda dos consumidores por produtos melhores e diferentes. O requisito original do processo era produzir querosene como uma fonte de combustível mais barata e melhor para iluminação do que o óleo de baleia. O desenvolvimento do motor de combustão interna levou à produção de benzeno, gasolina e diesel. A evolução do avião criou a necessidade de gasolina de aviação de alta octanagem e combustível de aviação, que é uma forma sofisticada do produto original da refinaria, o querosene. As refinarias atuais produzem uma variedade de produtos, muitos dos quais são utilizados como matérias-primas para processos de craqueamento e fabricação de lubrificantes e para a indústria petroquímica. Esses produtos podem ser amplamente classificados como combustíveis, matérias-primas petroquímicas, solventes, óleos de processo, lubrificantes e produtos especiais como cera, asfalto e coque. (Ver tabela 2.)

            Tabela 2. Principais produtos do refino de petróleo bruto

            Gases de hidrocarbonetos

            Uso

            gases liquefeitos

            Gás de cozinha e industrial
            Gás combustível
            gás de iluminação
            Amônia
            fertilizante sintético
            álcoois
            Solventes e acetona
            Plastificantes
            Resinas e fibras para plásticos e têxteis
            Tintas e vernizes

            Matéria-prima da indústria química

            Produtos de borracha

            Preto carbono

            Tintas de impressão
            Indústria da borracha

            Destilados leves

            naftas leves

            Olefinas
            Solventes e diluentes
            Solventes de extração
            Matérias-primas da indústria química

            Naftas intermediárias

            Gasolina de aviação e motor
            Solventes para limpeza a seco

            naftas pesadas

            Combustível militar
            Combustível de aviação e querosene
            Combustível de trator

            Gasóleo

            Estoque quebrado
            Óleo de aquecimento e óleo diesel
            combustível metalúrgico
            Óleo absorvedor - recuperação de benzeno e gasolina

            destilados pesados

            óleos técnicos

            óleos têxteis
            Óleos medicinais e cosméticos
            Óleo branco—indústria alimentar

            óleos lubrificantes

            Óleos para transformadores e fusos
            Óleos de motores e motores
            Óleos para máquinas e compressores
            Óleos de turbinas e hidráulicos
            óleos de transmissão
            Óleos de isolamento de equipamentos e cabos
            Óleos para eixos, engrenagens e motores a vapor
            Óleos para tratamento, corte e retificação de metais
            Óleos de têmpera e inibidores de ferrugem
            Óleos de transferência de calor
            Graxas e compostos lubrificantes
            Óleos de tinta de impressão

            Cera de parafina

            Indústria da borracha
            Produtos farmacêuticos e cosméticos
            Indústrias alimentícias e de papel
            Velas e fósforos

            Resíduos

            petrolatum

            Vaselina
            Cosméticos
            Inibidores de ferrugem e lubrificantes
            Compostos de revestimento de cabos

            óleo combustível residual

            Nº 6 caldeira e óleo combustível de processo

            asfalto

            pavimentação de asfalto
            Materiais para telhados
            Lubrificantes asfálticos
            Isolamento e proteção de fundações
            Produtos de papel à prova d'água

            subprodutos da refinaria

            Coca

            Eletrodos e combustível

            Sulfonatos

            Emulsionantes

            Ácido sulfúrico

            fertilizante sintético

            Sulphur

            produtos quimicos

            Hidrogênio

            reforma de hidrocarbonetos

             

            Vários produtos químicos são usados ​​ou formados como resultado do processamento de hidrocarbonetos. Segue uma breve descrição daqueles que são específicos e pertinentes ao refino:

            Dióxido de enxofre

            Os gases de combustão da queima de combustíveis com alto teor de enxofre geralmente contêm altos níveis de dióxido de enxofre, que geralmente é removido por lavagem com água.

            cáusticos

            Cáusticos são adicionados à água de dessalinização para neutralizar os ácidos e reduzir a corrosão. Cáusticos também são adicionados ao petróleo dessalinizado para reduzir a quantidade de cloretos corrosivos nas torres. Eles são usados ​​em processos de tratamento de refinarias para remover contaminantes de correntes de hidrocarbonetos.

            Óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono

            O gás de combustão contém até 200 ppm de óxido nítrico, que reage lentamente com o oxigênio para formar dióxido de nitrogênio. O óxido nítrico não é removido pela lavagem com água e o dióxido de nitrogênio pode se dissolver na água para formar ácido nitroso e nítrico. Os gases de combustão normalmente contêm apenas uma pequena quantidade de monóxido de carbono, a menos que a combustão seja anormal.

            Sulfureto de hidrogênio

            O sulfeto de hidrogênio é encontrado naturalmente na maioria dos petróleos brutos e também é formado durante o processamento pela decomposição de compostos instáveis ​​de enxofre. O sulfeto de hidrogênio é um gás extremamente tóxico, incolor e inflamável, mais pesado que o ar e solúvel em água. Tem um odor de ovo podre que é perceptível em concentrações bem abaixo de seu limite de exposição muito baixo. Não se pode confiar neste cheiro para fornecer um aviso adequado, pois os sentidos são quase imediatamente dessensibilizados após a exposição. Detectores especiais são necessários para alertar os trabalhadores sobre a presença de sulfeto de hidrogênio, e proteção respiratória adequada deve ser usada na presença do gás. A exposição a níveis baixos de sulfeto de hidrogênio causará irritação, tontura e dores de cabeça, enquanto a exposição a níveis acima dos limites prescritos causará depressão do sistema nervoso e, eventualmente, morte.

            água azeda

            Água ácida é água de processo que contém sulfeto de hidrogênio, amônia, fenóis, hidrocarbonetos e compostos de enxofre de baixo peso molecular. A água ácida é produzida pela remoção a vapor das frações de hidrocarbonetos durante a destilação, regeneração do catalisador ou remoção a vapor do sulfeto de hidrogênio durante o hidrotratamento e o hidroacabamento. A água ácida também é gerada pela adição de água a processos para absorver sulfeto de hidrogênio e amônia.

            Ácido sulfúrico e ácido fluorídrico

            Ácido sulfúrico e ácido fluorídrico são usados ​​como catalisadores em processos de alquilação. O ácido sulfúrico também é usado em alguns dos processos de tratamento.

            Catalisadores sólidos

            Vários catalisadores sólidos diferentes em muitas formas e formatos, desde pastilhas a grânulos e pós, feitos de vários materiais e com várias composições, são usados ​​em processos de refino. Os catalisadores de pellets extrudados são usados ​​em unidades de leito móvel e fixo, enquanto os processos de leito fluidizado usam catalisadores particulados finos e esféricos. Os catalisadores utilizados nos processos que removem o enxofre são impregnados com cobalto, níquel ou molibdênio. As unidades de craqueamento usam catalisadores de função ácida, como argila natural, sílica alumina e zeólitas sintéticas. Catalisadores de função ácida impregnados com platina ou outros metais nobres são usados ​​em isomerização e reforma. Os catalisadores usados ​​requerem manuseio especial e proteção contra exposições, pois podem conter metais, óleos aromáticos, compostos aromáticos policíclicos cancerígenos ou outros materiais perigosos e também podem ser pirofóricos.

            Combustíveis

            Os principais produtos combustíveis são gás liquefeito de petróleo, gasolina, querosene, combustível para aviação, óleo diesel e óleo para aquecimento e óleos combustíveis residuais.

            Gás de petróleo liquefeito (GLP), que consiste em misturas de hidrocarbonetos parafínicos e olefínicos, como propano e butano, é produzido para uso como combustível e armazenado e manuseado como líquido sob pressão. O GLP tem pontos de ebulição que variam de cerca de –74 °C a
            38 °C, é incolor e os vapores são mais pesados ​​que o ar e extremamente inflamáveis. As qualidades importantes de uma perspectiva de saúde e segurança ocupacional dos GLPs são a pressão de vapor e o controle de contaminantes.

            Gasolina. O produto de refinaria mais importante é a gasolina para motores, uma mistura de frações de hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulição, incluindo reformado, alquilado, nafta alifática (nafta leve de destilação direta), nafta aromática (nafta de craqueamento térmico e catalítico) e aditivos. Os estoques de mistura de gasolina têm pontos de ebulição que variam da temperatura ambiente até cerca de 204 °C e um ponto de inflamação abaixo de -40 °C. As qualidades críticas da gasolina são número de octanas (antidetonante), volatilidade (partida e bloqueio de vapor) e pressão de vapor (controle ambiental). Os aditivos são usados ​​para melhorar o desempenho da gasolina e fornecer proteção contra oxidação e formação de ferrugem. A gasolina de aviação é um produto de alta octanagem, especialmente misturado para funcionar bem em grandes altitudes.

            Tetra etil chumbo (TEL) e tetra metil chumbo (TML) são aditivos de gasolina que melhoram a octanagem e o desempenho antidetonante. Em um esforço para reduzir as emissões de chumbo dos escapamentos automotivos, esses aditivos não são mais de uso comum, exceto na gasolina de aviação.

            Éter etílico butílico terciário (ETBE), éter metil butílico terciário (MTBE), éter terciário amil metílico (TAME) e outros compostos oxigenados são usados ​​no lugar de TEL e TML para melhorar o desempenho antidetonante da gasolina sem chumbo e reduzir as emissões de monóxido de carbono.

            Combustível de aviação e querosene. O querosene é uma mistura de parafinas e naftenos com geralmente menos de 20% de aromáticos. Tem um ponto de inflamação acima de 38 °C e uma faixa de ebulição de 160 °C a 288 °C e é usado para iluminação, aquecimento, solventes e mistura em combustível diesel. O combustível de aviação é um produto de querosene destilado médio cujas qualidades críticas são ponto de congelamento, ponto de inflamação e ponto de fumaça. O combustível de jato comercial tem uma faixa de ebulição de cerca de 191 °C a 274 °C e o combustível de aviação militar de 55 °C a 288 °C.

            Combustíveis destilados. Os combustíveis diesel e óleos de aquecimento doméstico são misturas de cor clara de parafinas, naftenos e aromáticos e podem conter quantidades moderadas de olefinas. Os combustíveis destilados têm pontos de fulgor acima de 60 °C e intervalos de ebulição de cerca de 163 °C a 371 °C e são frequentemente hidrodessulfurizados para melhorar a estabilidade. Os combustíveis destilados são combustíveis e quando aquecidos podem emitir vapores que podem formar misturas inflamáveis ​​com o ar. As qualidades desejáveis ​​exigidas para os combustíveis destilados incluem pontos de fulgor e de fluidez controlados, queima limpa, sem formação de depósitos em tanques de armazenamento e um índice de cetano de combustível diesel adequado para uma boa partida e combustão.

            Combustíveis residuais. Muitos navios e instalações comerciais e industriais usam combustíveis residuais ou combinações de combustíveis residuais e destilados, para energia, calor e processamento. Os combustíveis residuais são misturas líquidas de cor escura e altamente viscosas de grandes moléculas de hidrocarbonetos, com pontos de inflamação acima de 121 °C e pontos de ebulição elevados. As especificações críticas para combustíveis residuais são viscosidade e baixo teor de enxofre (para controle ambiental).

            Considerações de saúde e segurança

            O principal risco de segurança do GLP e da gasolina é o fogo. A alta volatilidade e alta inflamabilidade dos produtos de baixo ponto de ebulição permitem que os vapores evaporem prontamente no ar e formem misturas inflamáveis ​​que podem ser facilmente inflamadas. Este é um perigo reconhecido que requer precauções específicas de armazenamento, contenção e manuseio e medidas de segurança para assegurar que a liberação de vapores e fontes de ignição sejam controladas para que não ocorram incêndios. Os combustíveis menos voláteis, como querosene e óleo diesel, devem ser manuseados com cuidado para evitar derramamentos e possível ignição, pois seus vapores também são combustíveis quando misturados ao ar na faixa inflamável. Ao trabalhar em atmosferas contendo vapores de combustível, as concentrações de vapores de produtos altamente voláteis e inflamáveis ​​no ar geralmente são restritas a não mais de 10% dos limites inferiores de inflamabilidade (LFL) e as concentrações de vapores de produtos combustíveis menos voláteis a não mais de 20 % LFL, dependendo dos regulamentos aplicáveis ​​da empresa e do governo, a fim de reduzir o risco de ignição.

            Embora os níveis de vapor de gasolina em misturas de ar sejam normalmente mantidos abaixo de 10% do LFL para fins de segurança, essa concentração está consideravelmente acima dos limites de exposição a serem observados por motivos de saúde. Quando inaladas, pequenas quantidades de vapor de gasolina no ar, bem abaixo do limite inferior de inflamabilidade, podem causar irritação, dores de cabeça e tontura, enquanto a inalação de concentrações maiores pode causar perda de consciência e, eventualmente, a morte. Efeitos de saúde a longo prazo também podem ser possíveis. A gasolina contém benzeno, por exemplo, um conhecido agente cancerígeno com limites de exposição permitidos de apenas algumas partes por milhão. Portanto, mesmo trabalhar em atmosferas de vapor de gasolina em níveis abaixo de 10% LFL requer precauções adequadas de higiene industrial, como proteção respiratória ou exaustão local.

            No passado, muitas gasolinas continham aditivos antidetonantes de chumbo tetraetila ou tetrametilalquil, que são tóxicos e apresentam sérios riscos de absorção de chumbo por contato com a pele ou inalação. Os tanques ou recipientes que continham gasolina com chumbo a qualquer momento durante seu uso devem ser ventilados, completamente limpos, testados com um dispositivo especial de teste de “chumbo no ar” e certificados como isentos de chumbo para garantir que os trabalhadores possam entrar sem usar auto- equipamento de ar respirável contido ou fornecido, mesmo que os níveis de oxigênio estejam normais e os tanques agora contenham gasolina sem chumbo ou outros produtos.

            As frações gasosas do petróleo e os produtos combustíveis altamente voláteis têm um efeito anestésico suave, geralmente em proporção inversa ao peso molecular. Combustíveis líquidos de baixo ponto de ebulição, como gasolina e querosene, produzem uma pneumonia química grave se inalados e não devem ser ingeridos com sifão ou ingeridos acidentalmente. Gases e vapores também podem estar presentes em concentrações suficientemente altas para deslocar o oxigênio (no ar) abaixo dos níveis respiratórios normais. A manutenção das concentrações de vapor abaixo dos limites de exposição e dos níveis de oxigênio nas faixas normais de respiração geralmente é realizada por purga ou ventilação.

            Os destilados craqueados contêm pequenas quantidades de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) cancerígenos; portanto, a exposição deve ser limitada. A dermatite também pode se desenvolver devido à exposição à gasolina, querosene e combustíveis destilados, pois eles tendem a desengordurar a pele. A prevenção é feita pelo uso de equipamentos de proteção individual, cremes de barreira ou contato reduzido e boas práticas de higiene, como lavar com água morna e sabão em vez de lavar as mãos com gasolina, querosene ou solventes. Algumas pessoas têm sensibilidade cutânea aos corantes usados ​​para colorir a gasolina e outros produtos destilados.

            Os óleos combustíveis residuais contêm traços de metais e podem conter sulfeto de hidrogênio, que é extremamente tóxico. Combustíveis residuais que têm altos estoques rachados fervendo acima de 370 °C contêm PAHs cancerígenos. A exposição repetida a combustíveis residuais sem proteção pessoal adequada deve ser evitada, especialmente ao abrir tanques e recipientes, pois pode ser emitido gás sulfídrico.

            Matérias-primas petroquímicas

            Muitos produtos derivados do refino de petróleo bruto, como eteno, propeno e butadieno, são hidrocarbonetos olefínicos derivados de processos de craqueamento de refinarias e são destinados ao uso na indústria petroquímica como matérias-primas para a produção de plásticos, amônia, borracha sintética, glicol e em breve.

            Solventes de petróleo

            Uma variedade de compostos puros, incluindo benzeno, tolueno, xileno, hexano e heptano, cujos pontos de ebulição e composição de hidrocarbonetos são rigorosamente controlados, são produzidos para uso como solventes. Os solventes podem ser classificados como aromáticos ou não aromáticos, dependendo de sua composição. Seu uso como diluentes de tinta, fluidos de limpeza a seco, desengordurantes, solventes industriais e de pesticidas e assim por diante, é geralmente determinado por seus pontos de inflamação, que variam de bem abaixo de -18 °C a acima de 60 °C.

            Os perigos associados aos solventes são semelhantes aos dos combustíveis, pois os solventes de baixo ponto de inflamação são inflamáveis ​​e seus vapores, quando misturados com o ar na faixa de inflamabilidade, são inflamáveis. Solventes aromáticos geralmente têm mais toxicidade do que solventes não aromáticos.

            Óleos de processo

            Os óleos de processo incluem correntes de alto ponto de ebulição, correntes atmosféricas diretas ou destiladas a vácuo e aquelas que são produzidas por craqueamento catalítico ou térmico. Essas misturas complexas, que contêm grandes moléculas de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos com mais de 15 átomos de carbono, são utilizadas como matéria-prima para craqueamento ou fabricação de lubrificantes. Os óleos de processo têm viscosidades bastante altas, pontos de ebulição variando de 260 °C a 538 °C e pontos de inflamação acima de 121 °C.

            Os óleos de processo são irritantes para a pele e contêm altas concentrações de PAHs, bem como compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio. A inalação de vapores e névoas deve ser evitada, e a exposição da pele deve ser controlada pelo uso de proteção individual e boas práticas de higiene.

            Lubrificantes e graxas

            Os estoques básicos de óleo lubrificante são produzidos por processos especiais de refino para atender a requisitos específicos do consumidor. Os óleos básicos lubrificantes são misturas de óleos parafínicos, naftênicos e aromáticos de cor clara a média, baixa volatilidade e média a alta viscosidade, com intervalos de ebulição de 371 °C a 538 °C. Aditivos, como desemulsificantes, antioxidantes e melhoradores de viscosidade, são misturados aos óleos lubrificantes básicos para fornecer as características necessárias para óleos de motores, turbinas e óleos hidráulicos, graxas industriais, lubrificantes, óleos de engrenagens e óleos de corte. A qualidade mais crítica para o estoque básico de óleo lubrificante é um alto índice de viscosidade, proporcionando menos alteração na viscosidade sob temperaturas variáveis. Esta característica pode estar presente na matéria-prima do petróleo bruto ou ser obtida através do uso de aditivos melhoradores do índice de viscosidade. Detergentes são adicionados para manter em suspensão qualquer borra formada durante o uso do óleo.

            As graxas são misturas de óleos lubrificantes e sabões metálicos, com a adição de materiais especiais como amianto, grafite, molibdênio, silicones e talco para fornecer isolamento ou lubricidade. Os óleos de corte e de processamento de metais são óleos lubrificantes com aditivos especiais, como cloro, enxofre e aditivos de ácidos graxos, que reagem sob o calor para fornecer lubrificação e proteção às ferramentas de corte. Emulsificantes e agentes de prevenção de bactérias são adicionados aos óleos de corte solúveis em água.

            Embora os óleos lubrificantes por si só não sejam irritantes e tenham pouca toxicidade, os aditivos podem apresentar riscos. Os usuários devem consultar as informações de dados de segurança de materiais do fornecedor para determinar os perigos de aditivos, lubrificantes, óleos de corte e graxas específicos. O principal perigo do lubrificante é a dermatite, que geralmente pode ser controlada pelo uso de equipamentos de proteção individual juntamente com práticas de higiene adequadas. Ocasionalmente, os trabalhadores podem desenvolver uma sensibilidade a óleos ou lubrificantes de corte, o que exigirá uma transferência para um trabalho em que o contato não possa ocorrer. Existem algumas preocupações sobre a exposição cancerígena a névoas de óleos de corte e fusos leves à base de naftênicos, que podem ser controlados por substituição, controles de engenharia ou proteção pessoal. Os perigos da exposição à graxa são semelhantes aos do óleo lubrificante, com a adição de quaisquer perigos apresentados pelos materiais graxa ou aditivos. A maioria desses perigos é discutida em outra parte deste enciclopédia.

            Produtos especiais

            Cera é usado para proteger produtos alimentícios; em revestimentos; como ingrediente em outros produtos, como cosméticos e graxa para sapatos e para velas.

            Sulphur é produzido a partir do refino do petróleo. É armazenado como um líquido fundido aquecido em tanques fechados ou como um sólido em recipientes ou ao ar livre.

            Coca é carbono quase puro, com diversas utilizações, desde eletrodos a briquetes de carvão, dependendo de suas características físicas, resultantes do processo de coqueificação.

            Asfalto, que é usado principalmente para pavimentação de estradas e materiais de cobertura, deve ser inerte à maioria dos produtos químicos e condições climáticas.

            Ceras e asfaltos são sólidos à temperatura ambiente, sendo necessárias temperaturas mais altas para armazenamento, manuseio e transporte, com o consequente risco de queimaduras. A cera de petróleo é tão altamente refinada que geralmente não apresenta nenhum perigo. O contato da pele com a cera pode levar ao entupimento dos poros, o que pode ser controlado por práticas de higiene adequadas. A exposição ao sulfeto de hidrogênio quando os tanques de asfalto e enxofre fundido são abertos pode ser controlada pelo uso de controles de engenharia apropriados ou proteção respiratória. O enxofre também é facilmente inflamável em temperaturas elevadas. O asfalto é discutido em outro lugar no enciclopédia.

            Processos de Refino de Petróleo

            O refino de hidrocarbonetos é o uso de produtos químicos, catalisadores, calor e pressão para separar e combinar os tipos básicos de moléculas de hidrocarbonetos encontradas naturalmente no petróleo bruto em grupos de moléculas semelhantes. O processo de refino também reorganiza as estruturas e os padrões de ligação das moléculas básicas em moléculas e compostos de hidrocarbonetos diferentes e mais desejáveis. O tipo de hidrocarboneto (parafínico, naftênico ou aromático), e não os compostos químicos específicos presentes, é o fator mais significativo no processo de refino.

            Em toda a refinaria, procedimentos operacionais, práticas de trabalho seguras e o uso de roupas e equipamentos de proteção individual apropriados, incluindo proteção respiratória aprovada, são necessários para exposições a incêndio, produtos químicos, particulados, calor e ruído e durante operações de processo, amostragem, inspeção, parada e atividades de manutenção. Como a maioria dos processos de refinaria é contínua e os fluxos do processo estão contidos em vasos e tubulações fechados, o potencial de exposição é limitado. No entanto, existe o potencial de incêndio porque, embora as operações da refinaria sejam processos fechados, se ocorrer um vazamento ou liberação de líquido, vapor ou gás de hidrocarboneto, os aquecedores, fornos e trocadores de calor nas unidades de processo são fontes de ignição.

            Pré-tratamento de petróleo bruto

            Dessalinização

            O petróleo bruto geralmente contém água, sais inorgânicos, sólidos suspensos e traços de metais solúveis em água. A primeira etapa do processo de refino é remover esses contaminantes por meio da dessalinização (desidratação), a fim de reduzir a corrosão, o entupimento e a incrustação dos equipamentos e evitar o envenenamento dos catalisadores nas unidades de processamento. Dessalinização química, separação eletrostática e filtragem são três métodos típicos de dessalinização de petróleo bruto. Na dessalinização química, água e surfactantes químicos (desemulsificantes) são adicionados ao petróleo bruto, aquecidos para que os sais e outras impurezas se dissolvam na água ou se prendam à água, e então são mantidos em um tanque onde se depositam. A dessalinização elétrica aplica cargas eletrostáticas de alta tensão para concentrar os glóbulos de água em suspensão na parte inferior do tanque de decantação. Os surfactantes são adicionados apenas quando o petróleo bruto tem uma grande quantidade de sólidos suspensos. Um terceiro processo, menos comum, envolve a filtragem de petróleo bruto aquecido usando terra de diatomáceas como meio de filtração.

            Na dessalinização química e eletrostática, a matéria-prima bruta é aquecida entre 66 °C e 177 °C, para reduzir a viscosidade e a tensão superficial para facilitar a mistura e a separação da água. A temperatura é limitada pela pressão de vapor da matéria-prima de petróleo bruto. Ambos os métodos de dessalinização são contínuos. Cáusticos ou ácidos podem ser adicionados para ajustar o pH da lavagem com água e amônia adicionada para reduzir a corrosão. As águas residuais, juntamente com os contaminantes, são descarregadas do fundo do tanque de decantação para a estação de tratamento de águas residuais. O petróleo bruto dessalinizado é continuamente retirado do topo dos tanques de decantação e enviado para uma torre de destilação atmosférica de petróleo bruto (fracionamento). (Veja a figura 2.)

            Figura 2. Processo de dessalinização (pré-tratamento)

            ÓLEO010F1

            A dessalinização inadequada causa o entupimento dos tubos do aquecedor e dos trocadores de calor em todas as unidades de processo da refinaria, restringindo o fluxo do produto e a transferência de calor, resultando em falhas devido ao aumento das pressões e temperaturas. Pressionar demais a unidade de dessalinização causará falha.

            A corrosão, que ocorre devido à presença de sulfeto de hidrogênio, cloreto de hidrogênio, ácidos naftênicos (orgânicos) e outros contaminantes no petróleo bruto, também causa falhas nos equipamentos. A corrosão ocorre quando sais neutralizados (cloretos e sulfetos de amônio) são umedecidos pela água condensada. Como a dessalinização é um processo fechado, há pouco potencial de exposição a petróleo bruto ou produtos químicos de processo, a menos que ocorra um vazamento ou liberação. Um incêndio pode ocorrer como resultado de um vazamento nos aquecedores, permitindo a liberação de componentes de baixo ponto de ebulição do petróleo bruto.

            Existe a possibilidade de exposição a amônia, desemulsificantes químicos secos, cáusticos e/ou ácidos durante a dessalinização. Onde temperaturas operacionais elevadas são usadas ao dessalinizar óleos crus ácidos, o sulfeto de hidrogênio estará presente. Dependendo da matéria-prima bruta e dos produtos químicos de tratamento usados, as águas residuais conterão quantidades variáveis ​​de cloretos, sulfetos, bicarbonatos, amônia, hidrocarbonetos, fenol e sólidos suspensos. Se a terra de diatomáceas for usada na filtração, as exposições devem ser minimizadas ou controladas, pois a terra de diatomáceas pode conter sílica com um tamanho de partícula muito fino, tornando-a um potencial risco respiratório.

            Processos de separação de petróleo bruto

            A primeira etapa do refino de petróleo é o fracionamento do petróleo bruto em torres de destilação atmosférica e a vácuo. O petróleo bruto aquecido é fisicamente separado em várias frações, ou cortes diretos, diferenciados por faixas específicas de ponto de ebulição e classificados, em ordem decrescente de volatilidade, como gases, destilados leves, destilados médios, gasóleos e resíduos. O fracionamento funciona porque a gradação de temperatura do fundo para o topo da torre de destilação faz com que os componentes de ponto de ebulição mais alto se condensem primeiro, enquanto as frações de ponto de ebulição mais baixo sobem mais alto na torre antes de se condensarem. Dentro da torre, os vapores ascendentes e os líquidos descendentes (refluxo) se misturam em níveis onde possuem composições em equilíbrio entre si. Nesses níveis (ou estágios) estão localizadas bandejas especiais que removem uma fração do líquido que se condensa em cada nível. Em uma unidade de petróleo bruto típica de dois estágios, a torre atmosférica, produzindo frações leves e destilados, é imediatamente seguida por uma torre de vácuo que processa os resíduos atmosféricos. Após a destilação, apenas alguns hidrocarbonetos são adequados para uso como produtos acabados sem processamento adicional.

            destilação atmosférica

            Nas torres de destilação atmosférica, a matéria-prima bruta dessalinizada é pré-aquecida usando o calor do processo recuperado. Em seguida, flui para um aquecedor de carga de petróleo bruto de queima direta, onde é alimentado na coluna de destilação vertical logo acima do fundo a pressões ligeiramente acima da atmosfera e a temperaturas de 343 ° C a 371 ° C, para evitar rachaduras térmicas indesejáveis ​​em temperaturas mais altas . As frações mais leves (ponto de ebulição mais baixo) se difundem na parte superior da torre e são continuamente retiradas e direcionadas para outras unidades para posterior processamento, tratamento, mistura e distribuição.

            As frações com os pontos de ebulição mais baixos, como gás combustível e nafta leve, são removidas do topo da torre por uma linha aérea como vapores. A nafta, ou gasolina destilada, é retirada da seção superior da torre como um fluxo aéreo. Esses produtos são usados ​​como matérias-primas petroquímicas e de reformadores, misturas de gasolina, solventes e GLPs.

            Frações intermediárias de ebulição, incluindo gasóleo, nafta pesada e destilados, são removidas da seção central da torre como fluxos laterais. Estes são enviados para operações de acabamento para uso como querosene, óleo diesel, óleo combustível, querosene de aviação, matéria-prima do cracker catalítico e estoques de mistura. Algumas dessas frações líquidas são despojadas de suas extremidades mais leves, que são devolvidas à torre como fluxos descendentes de refluxo.

            As frações mais pesadas e com ponto de ebulição mais alto (chamadas resíduo, fundo ou petróleo bruto) que condensam ou permanecem no fundo da torre, são usadas para óleo combustível, fabricação de betume ou matéria-prima de craqueamento, ou são direcionadas para um aquecedor e para o torre de destilação a vácuo para posterior fracionamento. (Veja a figura 3 e a figura 4.)

            Figura 3. Processo de destilação atmosférica

            ÓLEO010F4

            Figura 4. Esquema do processo de destilação atmosférica

            ÓLEO10F24

            Destilação a vácuo

            As torres de destilação a vácuo fornecem a pressão reduzida necessária para evitar rachaduras térmicas ao destilar o resíduo, ou petróleo bruto, da torre atmosférica em temperaturas mais altas. Os designs internos de algumas torres de vácuo são diferentes das torres atmosféricas em que embalagens aleatórias e almofadas de desembaciamento são usadas em vez de bandejas. Torres de diâmetro maior também podem ser usadas para manter as velocidades mais baixas. Uma típica torre de vácuo de primeira fase pode produzir gasóleos, óleos lubrificantes básicos e resíduos pesados ​​para desasfaltação de propano. Uma torre de segunda fase, operando em um vácuo mais baixo, destila o excesso de resíduo da torre atmosférica que não é usado para processamento de estoque de lubrificante, e o excesso de resíduo da primeira torre de vácuo não usado para desasfaltação.

            As torres de vácuo são normalmente usadas para separar as matérias-primas do cracker catalítico do resíduo excedente. O fundo da torre a vácuo também pode ser enviado para um coqueador, usado como lubrificante ou massa asfáltica ou dessulfurizado e misturado a óleo combustível com baixo teor de enxofre. (Veja a figura 5 e a figura 6.)

            Figura 5. Processo de destilação a vácuo

            ÓLEO010F5

            Figura 6. Esquema do processo de destilação a vácuo

            ÓLEO10F25

            Colunas de destilação

            Dentro das refinarias, existem inúmeras outras torres de destilação menores, chamadas de colunas, projetadas para separar produtos específicos e únicos, que funcionam com os mesmos princípios das torres atmosféricas. Por exemplo, um despropanizador é uma pequena coluna projetada para separar o propano do isobutano e componentes mais pesados. Outra coluna maior é usada para separar etil benzeno e xileno. Pequenas torres “borbulhadoras”, chamadas de strippers, usam vapor para remover vestígios de produtos leves (gasolina) de fluxos de produtos mais pesados.

            As temperaturas, pressões e refluxo de controle devem ser mantidos dentro dos parâmetros operacionais para evitar a ocorrência de craqueamento térmico nas torres de destilação. Os sistemas de alívio são fornecidos porque podem ocorrer variações nos níveis de pressão, temperatura ou líquido se os dispositivos de controle automático falharem. As operações são monitoradas para evitar que o petróleo entre na carga do reformador. As matérias-primas brutas podem conter quantidades apreciáveis ​​de água em suspensão que se separam durante a partida e, junto com a água remanescente na torre da purga de vapor, se depositam no fundo da torre. Esta água pode aquecer até o ponto de ebulição e criar uma explosão de vaporização instantânea ao entrar em contato com o óleo na unidade.

            O trocador de pré-aquecimento, o forno de pré-aquecimento e o trocador de fundo, a torre atmosférica e o forno a vácuo, a torre a vácuo e a parte superior são suscetíveis à corrosão por ácido clorídrico (HCl), sulfeto de hidrogênio (H2S), água, compostos sulfurados e ácidos orgânicos. Ao processar petróleo bruto azedo, pode ocorrer corrosão severa em torres atmosféricas e de vácuo, onde as temperaturas do metal excedem 232 °C, e na tubulação do forno. Molhado H2S também causará rachaduras no aço. Ao processar petróleo bruto com alto teor de nitrogênio, óxidos de nitrogênio, que são corrosivos para o aço quando resfriados a baixas temperaturas na presença de água, se formam nos gases de combustão dos fornos.

            Produtos químicos são usados ​​para controlar a corrosão pelo ácido clorídrico produzido em unidades de destilação. A amônia pode ser injetada na corrente aérea antes da condensação inicial e/ou uma solução alcalina pode ser cuidadosamente injetada na alimentação de petróleo bruto quente. Se água de lavagem suficiente não for injetada, depósitos de cloreto de amônio podem se formar, causando corrosão grave.

            A destilação atmosférica e a vácuo são processos fechados e as exposições são mínimas. Quando os petróleos brutos ácidos (com alto teor de enxofre) são processados, pode haver exposição potencial ao sulfeto de hidrogênio no trocador de pré-aquecimento e no forno, na zona de flash da torre e no sistema aéreo, no forno a vácuo e na torre e no trocador inferior. Óleos brutos e produtos de destilação contêm compostos aromáticos de alto ponto de ebulição, incluindo PAHs cancerígenos. A exposição de curto prazo a altas concentrações de vapor de nafta pode resultar em dores de cabeça, náuseas e tonturas, e a exposição de longo prazo pode resultar em perda de consciência. O benzeno está presente nas naftas aromáticas e a exposição deve ser limitada. A sobrecarga do desexanizador pode conter grandes quantidades de hexano normal, o que pode afetar o sistema nervoso. O cloreto de hidrogênio pode estar presente no trocador de pré-aquecimento, nas zonas superiores da torre e nos cabeçotes. As águas residuais podem conter sulfetos solúveis em água em altas concentrações e outros compostos solúveis em água, como amônia, cloretos, fenol e mercaptano, dependendo da matéria-prima bruta e dos produtos químicos de tratamento.

            Processos de conversão de petróleo bruto

            Processos de conversão, como craqueamento, combinação e rearranjo, alteram o tamanho e a estrutura das moléculas de hidrocarbonetos para converter frações em produtos mais desejáveis. (Ver tabela 3.)

            Tabela 3. Visão geral dos processos de refino de petróleo

            Nome do processo

            Açao Social

            Método

            Propósito

            Matérias-primas

            Produtos

            processos de fracionamento

            destilação atmosférica

            Separação

            Térmico

            Frações separadas

            Petróleo bruto dessalinizado

            Gás, gasóleo, destilado, residual

            Destilação a vácuo

            Separação

            Térmico

            Separar sem rachar

            Torre atmosférica residual

            Gasóleo, estoque de lubrificante, residual

            Processos de conversão - Decomposição

            Craqueamento catalítico

            Alteração

            Catalítico

            atualizar gasolina

            Gasóleo, destilado de coque

            Gasolina, matéria-prima petroquímica

            Coque

            Polimerização

            Térmico

            Converter resíduos de vácuo

            Óleo residual, pesado, alcatrão

            Nafta, gasóleo, coque

            Hidrocraqueamento

            Hidrogenação

            Catalítico

            Converter para hidrocarbonetos mais leves

            Gasóleo, óleo craqueado, resíduos

            Produtos mais leves e de maior qualidade

            Reforma a vapor de hidrogênio

            Decomposição

            Térmico/catalítico

            Produzir hidrogênio

            Gás dessulfurizado, O2 ,vapor

            Hidrogênio, CO, CO2

            rachaduras a vapor

            Decomposição

            Térmico

            Quebrar grandes moléculas

            Combustível pesado/destilado da torre atmosférica

            Nafta craqueada, coque, resíduos

            Visquebrante

            Decomposição

            Térmico

            Reduzir a viscosidade

            Torre atmosférica residual

            destilado, carro

            Processos de conversão—Unificação

            Alquilação

            Combinando

            Catalítico

            Une olefinas e isoparafinas

            Torre de isobutano/olefina cracker

            Iso-octano (alquilado)

            Composto de graxa

            Combinando

            Térmico

            Combine sabonetes e óleos

            Óleo lubrificante, ácido catty, alkymetal

            Graxa lubrificante

            Polimerização

            Polimerização

            Catalítico

            Unir duas ou mais olefinas

            Cracker olefinas

            Nafta de alta octanagem, estoques petroquímicos

            Processos de conversão—Alteração/reorganização

            Reforma catalítica

            Alteração/
            desidrogenação

            Catalítico

            Atualizar nafta de baixa octanagem

            Nafta de coqueamento/hidrocraqueamento

            Reformado de alta octanagem/aromático

            Isomerização

            Rearranjo

            Catalítico

            Converter cadeia reta em ramificação

            Butano, centano, cexano

            Isobutano/pentano/hexano

            Processos de tratamento

            tratamento de amina

            foliar

            Absorção

            Remover contaminantes ácidos

            Gás azedo, ciclocarbonetos com CO2 e H2S

            Gases sem ácido e hidrocarbonetos líquidos

            Dessalinização (pré-tratamento)

            Desidratação

            Absorção

            Remover contaminantes

            Óleo cru

            Petróleo bruto dessalinizado

            Secar e adoçar

            foliar

            Absorção/térmica

            Remover H2O e compostos de enxofre

            Hidrocarboneto líquido, GLP, matéria-prima alquilada

            Hidrocarbonetos doces e secos

            extração de furfural

            Extração de solvente

            Absorção

            Atualize o destilado médio e os lubrificantes

            Óleos de ciclo e matérias-primas lubrificantes

            Óleo diesel e lubrificante de alta qualidade

            Hidrodessulfurização

            foliar

            Catalítico

            Remover enxofre, contaminantes

            Óleo residual/gasóleo com alto teor de enxofre

            Olefinas dessulfuradas

            Hidrotratamento

            Hidrogenação

            Catalítico

            Remover impurezas/saturar hidrocarbonetos

            Resíduos, hidrocarbonetos craqueados

            Alimentação de cracker, cistilado, lubrificante

            extração de fenol

            Extração de solvente

            Absorção/térmica

            Melhore o índice de viscosidade do lubrificante, cor

            Estoques básicos de óleo lubrificante

            Óleos lubrificantes de alta qualidade

            Desasfaltação com Solvente

            foliar

            Absorção

            Remover asfalto

            Torre de vácuo residual, cropane

            Óleo lubrificante pesado, csphalt

            desparafinação com solvente

            foliar

            Arrefecer/filtrar

            Remova a cera dos estoques de lubrificante

            Óleos lubrificantes para torres de vácuo

            Estoque de base de lubrificante desparafinado

            Extração de solvente

            Extração de solvente

            Absorção/
            precipitação

            Aromáticos insaturados separados

            Gasóleo, ceformato, cistilato

            Gasolina de alta octanagem

            Adoçante

            foliar

            Catalítico

            Remover H2S, converter mercaptana

            Destilado/gasolina não tratada

            Destilado/gasolina de alta qualidade

             

            Várias moléculas de hidrocarbonetos normalmente não encontradas no petróleo bruto, mas importantes para o processo de refino, são criadas como resultado da conversão. As olefinas (alcenos, di-olefinas e alcinos) são moléculas de hidrocarbonetos do tipo anel ou cadeia insaturada com pelo menos uma ligação dupla. Eles geralmente são formados por craqueamento térmico e catalítico e raramente ocorrem naturalmente em petróleo bruto não processado.

            Alcenos são moléculas de cadeia linear com a fórmula CnHn contendo pelo menos uma ligação dupla (insaturada) na cadeia. A molécula de alceno mais simples é a monoolefina etileno, com dois átomos de carbono, unidos por uma ligação dupla, e quatro átomos de hidrogênio. Di-olefinas (contendo duas ligações duplas), como 1,2-butadieno e 1,3-butadieno, e alcinos (contendo uma ligação tripla), como acetileno, ocorrem em C5 e frações mais leves de craqueamento. As olefinas são mais reativas do que as parafinas ou naftenos e se combinam facilmente com outros elementos, como hidrogênio, cloro e bromo.

            Processos de craqueamento

            Após a destilação, processos de refinaria subsequentes são usados ​​para alterar as estruturas moleculares das frações para criar produtos mais desejáveis. Um desses processos, craqueamento, quebra (ou racha) frações de petróleo mais pesadas e com ponto de ebulição mais alto em produtos mais valiosos, como hidrocarbonetos gasosos, estoques de mistura de gasolina, gasóleo e óleo combustível. Durante o processo, algumas das moléculas se combinam (polimerizam) para formar moléculas maiores. Os tipos básicos de craqueamento são o craqueamento térmico, o craqueamento catalítico e o hidrocraqueamento.

            Processos de craqueamento térmico

            Os processos de craqueamento térmico, desenvolvidos em 1913, aquecem combustíveis destilados e óleos pesados ​​sob pressão em grandes tambores até que se quebrem (se dividam) em moléculas menores com melhores características antidetonantes. Esse método inicial, que produzia grandes quantidades de coque sólido indesejado, evoluiu para processos modernos de craqueamento térmico, incluindo visbreaking, craqueamento a vapor e coqueamento.

            Visquebrante

            Visbreaking é uma forma suave de craqueamento térmico que reduz o ponto de fluidez dos resíduos cerosos e reduz significativamente a viscosidade da matéria-prima sem afetar sua faixa de ponto de ebulição. O resíduo da torre de destilação atmosférica é levemente rachado em um aquecedor à pressão atmosférica. Em seguida, é resfriada com gasóleo frio para controlar o overcracking e submetida a flash em uma torre de destilação. O alcatrão residual craqueado termicamente, que se acumula no fundo da torre de fracionamento, é submetido a vácuo em um decapante e o destilado é reciclado. (Veja a figura 7.)

            Figura 7. Processo de viscorredução

            ÓLEO010F6

            rachaduras a vapor

            O craqueamento a vapor produz olefinas por craqueamento térmico de grandes matérias-primas de moléculas de hidrocarbonetos a pressões ligeiramente acima da atmosférica e a temperaturas muito altas. O resíduo do craqueamento a vapor é misturado a combustíveis pesados. A nafta produzida a partir do craqueamento a vapor geralmente contém benzeno, que é extraído antes do hidrotratamento.

            Coque

            A coqueificação é uma forma severa de craqueamento térmico usada para obter gasolina de destilação direta (nafta de coque) e várias frações de destilados médios usadas como matérias-primas de craqueamento catalítico. Este processo reduz tão completamente o hidrogênio da molécula de hidrocarboneto, que o resíduo é uma forma de carbono quase puro chamado Coca. Os dois processos de coqueificação mais comuns são o coqueamento retardado e o coque contínuo (de contato ou fluido), que, dependendo do mecanismo de reação, tempo, temperatura e matéria-prima bruta, produz três tipos de coque: esponja, favo de mel e agulha. (Veja a figura 8.)

            Figura 8. Processo de coqueificação

            ÓLEO010F7

              • Coqueamento retardado. No coqueamento retardado, a matéria-prima é primeiro carregada em um fracionador para separar os hidrocarbonetos mais leves e, em seguida, combinada com óleo pesado reciclado. A matéria-prima pesada é alimentada ao forno de coqueificação e aquecida a altas temperaturas a baixas pressões para evitar a coqueificação prematura nos tubos do aquecedor, produzindo vaporização parcial e rachaduras suaves. A mistura líquido/vapor é bombeada do aquecedor para um ou mais tambores de coqueamento, onde o material quente é mantido por aproximadamente 24 horas (atrasado) a baixas pressões até que se quebre em produtos mais leves. Depois que o coque atinge um nível predeterminado em um tambor, o fluxo é desviado para outro tambor para manter a operação contínua. O vapor dos tambores é devolvido ao fracionador para separar o gás, a nafta e o gasóleo e reciclar os hidrocarbonetos mais pesados ​​através do forno. O tambor cheio é vaporizado para remover os hidrocarbonetos não craqueados, resfriado por injeção de água e descoqueado mecanicamente por um trado que se eleva do fundo do tambor ou hidraulicamente pela fratura do leito de coque com água de alta pressão ejetada de um cortador rotativo.
              • Coqueamento contínuo. O coqueamento contínuo (de contato ou fluido) é um processo de leito móvel que opera a pressões mais baixas e temperaturas mais altas do que o coqueamento retardado. Na coqueificação contínua, o craqueamento térmico ocorre usando o calor transferido de partículas quentes de coque recicladas para a matéria-prima em um misturador radial, chamado de reator. Gases e vapores são retirados do reator, extintos para interromper a reação posterior e fracionados. O coque reagido entra em um tambor de compensação e é elevado para um alimentador e classificador onde as partículas maiores de coque são removidas. O coque restante é descartado no pré-aquecedor do reator para reciclagem com matéria-prima. O processo é automático, pois há um fluxo contínuo de coque e matéria-prima, e a coqueificação ocorre tanto no reator quanto no tambor de compensação.

                 

                Considerações de saúde e segurança

                Na coqueificação, o controle de temperatura deve ser mantido dentro de uma faixa estreita, pois altas temperaturas produzirão coque que é muito difícil de cortar do tambor. Por outro lado, temperaturas muito baixas resultarão em uma pasta de alto teor asfáltico. Caso as temperaturas de coque fiquem fora de controle, pode ocorrer uma reação exotérmica.

                No craqueamento térmico, quando os petróleos crus são processados, a corrosão pode ocorrer onde as temperaturas do metal estão entre 232 °C e 482 °C. Parece que o coque forma uma camada protetora no metal acima de 482 °C. No entanto, a corrosão por sulfeto de hidrogênio ocorre quando as temperaturas não são adequadamente controladas acima de 482 °C. A parte inferior da torre, trocadores de alta temperatura, fornalha e tambores de imersão estão sujeitos à corrosão. Mudanças térmicas contínuas fazem com que as cascas dos tambores de coque se inchem e rachem.

                A injeção de água ou vapor é usada para evitar o acúmulo de coque nos tubos do forno de coqueamento retardado. A água deve ser totalmente drenada do coqueador, para não causar explosão ao recarregar com coque quente. Em emergências, meios alternativos de saída da plataforma de trabalho em cima de tambores de coque são necessários.

                Queimaduras podem ocorrer durante o manuseio de coque quente, de vapor em caso de vazamento na linha de vapor ou de água quente, coque quente ou pasta quente que pode ser expelida ao abrir os coqueadores. Existe o potencial de exposição a naftas aromáticas contendo benzeno, sulfeto de hidrogênio e gases de monóxido de carbono, e a vestígios de PAHs cancerígenos associados às operações de coqueificação. A água ácida residual pode ser altamente alcalina e conter óleo, sulfetos, amônia e fenol. Quando o coque é movido como uma pasta, pode ocorrer esgotamento do oxigênio em espaços confinados, como silos de armazenamento, porque o carbono úmido absorve o oxigênio.

                Processos de craqueamento catalítico

                O craqueamento catalítico quebra hidrocarbonetos complexos em moléculas mais simples para aumentar a qualidade e a quantidade de produtos mais leves e desejáveis ​​e diminuir a quantidade de resíduos. Os hidrocarbonetos pesados ​​são expostos a alta temperatura e baixa pressão a catalisadores que promovem reações químicas. Esse processo reorganiza a estrutura molecular, convertendo matérias-primas de hidrocarbonetos pesados ​​em frações mais leves, como querosene, gasolina, GLP, óleo de aquecimento e matérias-primas petroquímicas (consulte a figura 9 e a figura 10). A seleção de um catalisador depende de uma combinação da maior reatividade possível e da melhor resistência ao atrito. Os catalisadores utilizados nas unidades de craqueamento das refinarias são tipicamente materiais sólidos (zeólita, hidrosilicato de alumínio, argila bentonita tratada, terra Fuller, bauxita e sílica-alumina) que se apresentam na forma de pós, grânulos, pellets ou materiais moldados denominados extruditos.

                Figura 9. Processo de craqueamento catalítico

                ÓLEO010F8

                Figura 10. Esquema do processo de craqueamento catalítico

                ÓLEO10F27

                Existem três funções básicas em todos os processos de craqueamento catalítico:

                  • Reação – a matéria-prima reage com o catalisador e se decompõe em diferentes hidrocarbonetos.
                  • Regeneração - o catalisador é reativado pela queima do coque.
                  • Fracionamento—o fluxo de hidrocarbonetos craqueado é separado em vários produtos.

                       

                      Os processos de craqueamento catalítico são muito flexíveis e os parâmetros operacionais podem ser ajustados para atender às mudanças na demanda do produto. Os três tipos básicos de processos de craqueamento catalítico são:

                        • Craqueamento catalítico fluido (FCC)
                        • craqueamento catalítico de leito móvel
                        • craqueamento catalítico termofor (TCC).

                             

                            Craqueamento catalítico fluido

                            Os craqueadores catalíticos de leito fluidizado possuem uma seção de catalisador (riser, reator e regenerador) e uma seção de fracionamento, ambas operando juntas como uma unidade integrada de processamento. O FCC usa catalisador em pó fino, suspenso em vapor de óleo ou gás, que atua como um fluido. O craqueamento ocorre no tubo de alimentação (riser) no qual a mistura de catalisador e hidrocarbonetos flui através do reator.

                            O processo FCC mistura uma carga de hidrocarboneto pré-aquecida com catalisador quente e regenerado à medida que entra no riser que leva ao reator. A carga se combina com o óleo reciclado dentro do riser, é vaporizada e elevada à temperatura do reator pelo catalisador quente. À medida que a mistura sobe pelo reator, a carga é quebrada a baixa pressão. Este craqueamento continua até que os vapores de óleo sejam separados do catalisador nos ciclones do reator. A corrente de produto resultante entra em uma coluna onde é separada em frações, com parte do óleo pesado direcionado de volta ao riser como óleo reciclado.

                            O catalisador gasto é regenerado para remover o coque que se acumula no catalisador durante o processo. O catalisador gasto flui através do separador de catalisador para o regenerador, onde se mistura com o ar pré-aquecido, queimando a maior parte dos depósitos de coque. Catalisador novo é adicionado e catalisador desgastado removido para otimizar o processo de craqueamento.

                            Craqueamento catalítico de leito móvel

                            O craqueamento catalítico em leito móvel é semelhante ao craqueamento catalítico fluido; no entanto, o catalisador está na forma de grânulos em vez de pó fino. Os pellets movem-se continuamente por um transportador ou tubos de elevação pneumática para um funil de armazenamento no topo da unidade e, em seguida, fluem para baixo por gravidade através do reator para um regenerador. O regenerador e a tremonha são isolados do reator por selos de vapor. O produto craqueado é separado em gás de reciclagem, óleo, óleo clarificado, destilado, nafta e gás úmido.

                            Craqueamento Catalítico Thermofor

                            No craqueamento catalítico termofor, a matéria-prima pré-aquecida flui por gravidade através do leito do reator catalítico. Os vapores são separados do catalisador e enviados para uma torre de fracionamento. O catalisador gasto é regenerado, resfriado e reciclado, e o gás de combustão da regeneração é enviado para uma caldeira de monóxido de carbono para recuperação de calor.

                            Considerações de saúde e segurança

                            Amostras e testes regulares de matéria-prima, produto e fluxos de reciclagem devem ser realizados para garantir que o processo de craqueamento esteja funcionando como pretendido e que nenhum contaminante tenha entrado no fluxo do processo. Corrosivos ou depósitos na matéria-prima podem sujar os compressores de gás. Ao processar petróleo bruto azedo, a corrosão pode ser esperada onde as temperaturas estão abaixo
                            482°C. A corrosão ocorre onde existem fases líquida e vapor e em áreas sujeitas a resfriamento local, como bocais e suportes de plataforma. Ao processar matérias-primas com alto teor de nitrogênio, a exposição à amônia e ao cianeto pode sujeitar o equipamento de aço carbono no sistema aéreo FCC à corrosão, rachaduras ou bolhas de hidrogênio, que podem ser minimizadas por lavagem com água ou por inibidores de corrosão. A lavagem com água pode ser usada para proteger os condensadores suspensos na coluna principal sujeitos a incrustações de hidrossulfeto de amônio.

                            Equipamentos críticos, incluindo bombas, compressores, fornos e trocadores de calor devem ser inspecionados. As inspeções devem incluir a verificação de vazamentos devido à erosão ou outras avarias, como acúmulo de catalisador nos expansores, coqueamento nas linhas aéreas de alimentação de resíduos de matéria-prima e outras condições operacionais incomuns.

                            Hidrocarbonetos líquidos no catalisador ou entrando na corrente de ar de combustão aquecida podem causar reações exotérmicas. Em alguns processos, deve-se tomar cuidado para garantir que concentrações explosivas de pó de catalisador não estejam presentes durante a recarga ou descarte. Ao descarregar catalisador coque, existe a possibilidade de incêndios de sulfeto de ferro. O sulfeto de ferro inflamará espontaneamente quando exposto ao ar e, portanto, precisa ser umedecido com água para evitar que se torne uma fonte de ignição para vapores. O catalisador coqueificado pode ser resfriado abaixo de 49°C antes de ser despejado do reator, ou primeiro despejado em recipientes purgados com nitrogênio inerte e depois resfriado antes do manuseio posterior.

                            A possibilidade de exposição a líquidos ou vapores de hidrocarbonetos extremamente quentes está presente durante a amostragem do processo ou se ocorrer um vazamento ou liberação. Além disso, a exposição a PAHs cancerígenos, nafta aromática contendo benzeno, gás azedo (gás combustível de processos como craqueamento catalítico e hidrotratamento, que contém sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono), sulfeto de hidrogênio e/ou gás monóxido de carbono pode ocorrer durante a liberação de produto ou vapor. A formação inadvertida de carbonila de níquel altamente tóxica pode ocorrer em processos de craqueamento que usam catalisadores de níquel com potencial resultante para exposições perigosas.

                            A regeneração do catalisador envolve a remoção de vapor e descoqueamento, o que resulta em exposição potencial a fluxos de resíduos fluidos que podem conter quantidades variáveis ​​de água ácida, hidrocarboneto, fenol, amônia, sulfeto de hidrogênio, mercaptano e outros materiais, dependendo das matérias-primas, petróleo bruto e processos. Práticas de trabalho seguras e o uso de equipamentos de proteção individual (EPI) apropriados são necessários ao manusear o catalisador gasto, recarregar o catalisador ou se ocorrerem vazamentos ou liberações.

                            processo de hidrocraqueamento

                            O hidrocraqueamento é um processo de duas etapas que combina o craqueamento catalítico e a hidrogenação, no qual as frações destiladas são craqueadas na presença de hidrogênio e catalisadores especiais para produzir produtos mais desejáveis. O hidrocraqueamento tem uma vantagem sobre o craqueamento catalítico, pois as matérias-primas com alto teor de enxofre podem ser processadas sem dessulfurização prévia. No processo, a matéria-prima aromática pesada é convertida em produtos mais leves sob pressões muito altas e temperaturas relativamente altas. Quando a matéria-prima tem alto teor de parafínicos, o hidrogênio evita a formação de PAHs, reduz a formação de alcatrão e evita o acúmulo de coque no catalisador. O hidrocraqueamento produz quantidades relativamente grandes de isobutano para matérias-primas de alquilação e também causa isomerização para controle do ponto de fluidez e controle do ponto de fumaça, ambos importantes em combustível de aviação de alta qualidade.

                            Na primeira etapa, a matéria-prima é misturada com hidrogênio reciclado, aquecida e enviada ao reator primário, onde grande parte da matéria-prima é convertida em destilados médios. Os compostos de enxofre e nitrogênio são convertidos por um catalisador no reator de estágio primário em sulfeto de hidrogênio e amônia. O resíduo é aquecido e enviado para um separador de alta pressão, onde os gases ricos em hidrogênio são removidos e reciclados. Os hidrocarbonetos restantes são separados ou purificados para remover o sulfeto de hidrogênio, amônia e gases leves, que são coletados em um acumulador, onde a gasolina é separada do gás azedo.

                            Os hidrocarbonetos líquidos extraídos do reator primário são misturados com hidrogênio e enviados para o reator de segundo estágio, onde são quebrados em gasolina de alta qualidade, combustível de aviação e estoques de mistura de destilados. Esses produtos passam por uma série de separadores de alta e baixa pressão para a retirada dos gases, que são reciclados. Os hidrocarbonetos líquidos são estabilizados, separados e separados, com os produtos de nafta leve do hidrocraqueador usados ​​para misturar a gasolina, enquanto as naftas mais pesadas são recicladas ou enviadas para uma unidade reformadora catalítica. (Veja a figura 11.)

                            Figura 11. Processo de hidrocraqueamento

                            ÓLEO010F9

                            Considerações de saúde e segurança

                            A inspeção e o teste dos dispositivos de alívio de segurança são importantes devido às pressões muito altas neste processo. O controle de processo adequado é necessário para proteger contra o entupimento dos leitos do reator. Devido às temperaturas operacionais e à presença de hidrogênio, o teor de sulfeto de hidrogênio da matéria-prima deve ser estritamente mantido a um mínimo para reduzir a possibilidade de corrosão severa. A corrosão por dióxido de carbono úmido em áreas de condensação também deve ser considerada. Ao processar matérias-primas com alto teor de nitrogênio, a amônia e o sulfeto de hidrogênio formam hidrossulfeto de amônio, que causa corrosão grave em temperaturas abaixo do ponto de orvalho da água. O hidrossulfeto de amônio também está presente na remoção de água ácida. Como o hidrocraqueador opera em pressões e temperaturas muito altas, o controle de vazamentos de hidrocarbonetos e liberações de hidrogênio é importante para evitar incêndios.

                            Por se tratar de um processo fechado, as exposições são mínimas em condições normais de operação. Existe um potencial de exposição à nafta alifática contendo benzeno, PAHs cancerígenos, gases de hidrocarbonetos e emissões de vapor, gás rico em hidrogênio e gás sulfídrico como resultado de vazamentos de alta pressão. Grandes quantidades de monóxido de carbono podem ser liberadas durante a regeneração e troca do catalisador. A remoção e regeneração do vapor do catalisador cria fluxos de resíduos contendo água ácida e amônia. Práticas de trabalho seguras e equipamentos de proteção individual apropriados são necessários ao manusear o catalisador gasto. Em alguns processos, é necessário cuidado para garantir que concentrações explosivas de poeira catalítica não se formem durante a recarga. O descarregamento de catalisador coqueado requer precauções especiais para evitar incêndios induzidos por sulfeto de ferro. O catalisador coqueado deve ser resfriado abaixo de 49 °C antes de ser despejado ou colocado em recipientes inertes com nitrogênio até que esfrie.

                            Combinando processos

                            Dois processos combinados, polimerização e alquilação, são usados ​​para unir pequenas moléculas deficientes em hidrogênio, chamadas olefinas, recuperado do craqueamento térmico e catalítico, a fim de criar estoques de mistura de gasolina mais desejáveis.

                            Polimerização

                            A polimerização é o processo de combinação de duas ou mais moléculas orgânicas insaturadas (olefinas) para formar uma única molécula mais pesada com os mesmos elementos na mesma proporção da molécula original. Ele converte olefinas gasosas, como etileno, propileno e butileno, convertidas por unidades de craqueamento térmico e fluido, em moléculas mais pesadas, mais complexas e de alta octanagem, incluindo nafta e matérias-primas petroquímicas. A matéria-prima de olefina é pré-tratada para remover compostos de enxofre e outros indesejáveis ​​e, em seguida, passada por um catalisador de fósforo, geralmente um catalisador sólido ou ácido fosfórico líquido, onde ocorre uma reação polimérica exotérmica. Isso requer o uso de água de resfriamento e a injeção de matéria-prima fria no reator para controlar as temperaturas em várias pressões. O ácido nos líquidos é removido por lavagem cáustica, os líquidos são fracionados e o catalisador ácido é reciclado. O vapor é fracionado para remover butanos e neutralizado para remover vestígios de ácido. (Veja a figura 12.)

                            Figura 12. Processo de polimerização

                            ÓLEO10F10

                            Ocorrerá corrosão severa, levando à falha do equipamento, caso a água entre em contato com o ácido fosfórico, como durante a lavagem com água nas paradas. A corrosão também pode ocorrer em manifolds de tubulação, reaquecedores, trocadores e outros locais onde o ácido pode se depositar. Existe um potencial de exposição à lavagem cáustica (hidróxido de sódio), ao ácido fosfórico usado no processo ou lavado durante as paradas e à poeira do catalisador. Existe o potencial para uma reação exotérmica descontrolada caso ocorra perda de água de resfriamento.

                            Alquilação

                            A alquilação combina as moléculas de olefinas produzidas a partir do craqueamento catalítico com as de isoparafinas para aumentar o volume e a octanagem das misturas de gasolina. As olefinas reagem com isoparafinas na presença de um catalisador altamente ativo, geralmente ácido sulfúrico ou ácido fluorídrico (ou cloreto de alumínio) para criar uma molécula parafínica de cadeia longa ramificada, chamada alquilar (iso-octano), com excepcional qualidade antidetonante. O alquilado é então separado e fracionado. As temperaturas de reação relativamente baixas de 10°C a 16°C para ácido sulfúrico, 27°C a 0°C para ácido fluorídrico (HF) e 0°C para cloreto de alumínio, são controladas e mantidas por refrigeração. (Veja a figura 13.)

                            Figura 13. Processo de alquilação

                            ÓLEO10F11

                            Alquilação do ácido sulfúrico. Em unidades de alquilação de ácido sulfúrico do tipo cascata, as matérias-primas, incluindo propileno, butileno, amileno e isobutano fresco, entram no reator, onde entram em contato com o catalisador de ácido sulfúrico. O reator é dividido em zonas, com olefinas alimentadas através de distribuidores para cada zona, e o ácido sulfúrico e os isobutanos fluindo por defletores de zona para zona. O calor da reação é removido pela evaporação do isobutano. O gás isobutano é retirado do topo do reator, resfriado e reciclado, com uma parte direcionada para a torre do despropanizador. O resíduo do reator é sedimentado e o ácido sulfúrico é removido do fundo do recipiente e recirculado. Lavadores cáusticos e/ou de água são usados ​​para remover pequenas quantidades de ácido da corrente do processo, que então segue para uma torre de isobutanizadora. A sobrecarga de isobutano do debutanizador é reciclada e os hidrocarbonetos restantes são separados em uma torre de reprocessamento e/ou enviados para mistura.

                            Alquilação do ácido fluorídrico. Existem dois tipos de processos de alquilação de ácido fluorídrico: Phillips e UOP. No processo Phillips, a matéria-prima de olefina e isobutano é seca e alimentada a uma unidade combinada de reator/decantador. O hidrocarboneto da zona de sedimentação é carregado no fracionador principal. A sobrecarga do fracionador principal vai para um despropanizador. O propano, com vestígios de ácido fluorídrico (HF), vai para um decapante de HF e, em seguida, é desfluorado cataliticamente, tratado e enviado para armazenamento. O isobutano é retirado do fracionador principal e reciclado para o reator/decantador, e o alquilado do fundo do fracionador principal é enviado para um divisor.

                            O processo UOP usa dois reatores com decantadores separados. Metade da matéria-prima seca é carregada no primeiro reator, junto com o isobutano reciclado e compensado, e depois no seu decantador, onde o ácido é reciclado e o hidrocarboneto carregado no segundo reator. A outra metade da matéria-prima vai para o segundo reator, com o ácido do decantador sendo reciclado e os hidrocarbonetos carregados no fracionador principal. O processamento subseqüente é semelhante ao Phillips em que a sobrecarga do fracionador principal vai para um despropanizador, o isobutano é reciclado e o alquilado é enviado para um divisor.

                            Considerações de saúde e segurança

                            Ácido sulfúrico e ácido fluorídrico são produtos químicos perigosos, e é essencial ter cuidado durante a entrega e descarga do ácido. É necessário manter as concentrações de ácido sulfúrico de 85 a 95% para uma boa operação e minimizar a corrosão. Para evitar a corrosão do ácido fluorídrico, as concentrações de ácido dentro da unidade de processo devem ser mantidas acima de 65% e a umidade abaixo de 4%. Alguma corrosão e incrustação em unidades de ácido sulfúrico ocorrem a partir da quebra de ésteres de ácido sulfúrico, ou onde cáustico é adicionado para neutralização. Esses ésteres podem ser removidos por tratamento com ácido fresco e lavagem com água quente.

                            Os transtornos podem ser causados ​​pela perda da água de refrigeração necessária para manter as temperaturas do processo. A pressão na água de resfriamento e no lado do vapor dos trocadores deve ser mantida abaixo da pressão mínima no lado de serviço do ácido para evitar a contaminação da água. Os respiradouros podem ser encaminhados para lavadores de carbonato de sódio para neutralizar o gás fluoreto de hidrogênio ou os vapores de ácido fluorídrico antes da liberação. Meios-fios, drenagem e isolamento podem ser fornecidos para contenção da unidade de processo, de modo que o efluente possa ser neutralizado antes do lançamento no sistema de esgoto.

                            As unidades de ácido fluorídrico devem ser completamente drenadas e limpas quimicamente antes das reviravoltas e entrada, para remover todos os vestígios de fluoreto de ferro e ácido fluorídrico. Após o desligamento, onde a água foi usada, a unidade deve ser totalmente seca antes da introdução do ácido fluorídrico. Vazamentos, derramamentos ou vazamentos envolvendo ácido fluorídrico ou hidrocarbonetos contendo ácido fluorídrico são extremamente perigosos. Precauções são necessárias para garantir que os equipamentos e materiais que estiveram em contato com o ácido sejam manuseados com cuidado e completamente limpos antes de deixarem a área de processo ou refinaria. Tanques de lavagem de imersão são frequentemente fornecidos para neutralização de equipamentos que entraram em contato com ácido fluorídrico.

                            Existe um potencial para exposições perigosas e tóxicas graves caso ocorram vazamentos, derramamentos ou liberações. O contato direto com ácido sulfúrico ou fluorídrico causará graves danos à pele e aos olhos, e a inalação de névoas ácidas ou vapores de hidrocarbonetos contendo ácido causará irritação severa e danos ao sistema respiratório. Medidas especiais de preparação para emergências preventivas devem ser usadas, e proteção apropriada deve ser fornecida para o perigo potencial e áreas possivelmente afetadas. Práticas de trabalho seguras e equipamentos de proteção individual adequados para a pele e a respiração são necessários onde houver exposição potencial a ácidos fluorídrico e sulfúrico durante operações normais, como leitura de medidores, inspeção e amostragem de processo, bem como durante atividades de resposta a emergências, manutenção e recuperação. Devem existir procedimentos para assegurar que os equipamentos e roupas de proteção usados ​​em atividades com ácido sulfúrico ou fluorídrico, incluindo roupas de proteção química, coberturas para a cabeça e sapatos, luvas, proteção facial e ocular e equipamento de proteção respiratória, sejam completamente limpos e descontaminados antes de serem reemitidos.

                            Reorganizando processos

                            Reforma catalítica e isomerização são processos que rearranjam moléculas de hidrocarbonetos para produzir produtos com características diferentes. Após o craqueamento, alguns fluxos de gasolina, embora tenham o tamanho molecular correto, requerem processamento adicional para melhorar seu desempenho, pois são deficientes em algumas qualidades, como número de octanas ou teor de enxofre. A reforma de hidrogênio (vapor) produz hidrogênio adicional para uso no processamento de hidrogenação.

                            Reforma catalítica

                            Os processos de reforma catalítica convertem naftas pesadas de baixa octanagem em hidrocarbonetos aromáticos para matérias-primas petroquímicas e componentes de gasolina de alta octanagem, chamados reforma, por rearranjo molecular ou desidrogenação. Dependendo da matéria-prima e dos catalisadores, os reformados podem ser produzidos com concentrações muito altas de tolueno, benzeno, xileno e outros aromáticos úteis na mistura de gasolina e processamento petroquímico. O hidrogênio, um subproduto significativo, é separado do reformado para reciclagem e uso em outros processos. O produto resultante depende da temperatura e pressão do reator, do catalisador usado e da taxa de reciclagem do hidrogênio. Alguns reformadores catalíticos operam em baixa pressão e outros em alta pressão. Alguns sistemas de reforma catalítica regeneram continuamente o catalisador, algumas instalações regeneram todos os reatores durante as paradas e outras retiram um reator por vez da corrente para a regeneração do catalisador.

                            Na reforma catalítica, a matéria-prima da nafta é pré-tratada com hidrogênio para remover contaminantes como compostos de cloro, enxofre e nitrogênio, que podem envenenar o catalisador. O produto é flashado e fracionado em torres onde são removidos os contaminantes e gases remanescentes. A matéria-prima nafta dessulfurizada é enviada para o reformador catalítico, onde é aquecida a vapor e passada por um reator com leito estacionário de catalisador bimetálico ou metálico contendo uma pequena quantidade de platina, molibdênio, rênio ou outros metais nobres. As duas reações primárias que ocorrem são a produção de aromáticos de alta octanagem pela remoção de hidrogênio das moléculas de matéria-prima e a conversão de parafinas normais em cadeia ramificada ou isoparafinas.

                            Na plataforma, outro processo de reforma catalítica, a matéria-prima que não foi hidrodessulfurizada é combinada com gás de reciclagem e primeiro passa por um catalisador mais barato. Quaisquer impurezas restantes são convertidas em sulfeto de hidrogênio e amônia e removidas antes que a corrente passe sobre o catalisador de platina. Vapor rico em hidrogênio é recirculado para inibir reações que podem envenenar o catalisador. A saída do reator é separada em reformado líquido, que é enviado para uma torre de decapagem, e gás, que é comprimido e reciclado. (Veja a figura 14.)

                            Figura 14. Processo de reforma catalítica

                            ÓLEO10F12

                            Os procedimentos operacionais são necessários para controlar os pontos quentes durante a inicialização. Deve-se tomar cuidado para não quebrar ou esmagar o catalisador ao carregar os leitos, pois pequenos finos obstruirão as telas do reformador. São necessárias precauções contra poeira ao regenerar ou substituir o catalisador. Pequenas emissões de monóxido de carbono e sulfeto de hidrogênio podem ocorrer durante a regeneração do catalisador.

                            A lavagem com água deve ser considerada quando ocorrer incrustação do estabilizador nos reformadores devido à formação de cloreto de amônio e sais de ferro. Cloreto de amônio pode se formar em trocadores de pré-tratamento e causar corrosão e incrustação. O cloreto de hidrogênio, a partir da hidrogenação de compostos de cloro, pode formar ácidos ou sal de cloreto de amônio. Existe o potencial de exposição a naftas alifáticas e aromáticas, gás de processo rico em hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e benzeno caso ocorra vazamento ou liberação.

                            Isomerização

                            A isomerização converte n-butano, n-pentano e n-hexano em suas respectivas isoparafinas. Alguns dos componentes normais de parafina de cadeia linear da nafta leve de destilação direta têm baixo teor de octanagem. Estes podem ser convertidos em isômeros de cadeia ramificada de alta octanagem, rearranjando as ligações entre os átomos, sem alterar o número ou os tipos de átomos. A isomerização é semelhante à reforma catalítica em que as moléculas de hidrocarbonetos são rearranjadas, mas ao contrário da reforma catalítica, a isomerização apenas converte parafinas normais em isoparafinas. A isomerização usa um catalisador diferente da reforma catalítica.

                            Os dois processos distintos de isomerização são butano (C4) e pentano/hexano. (C5/C6).

                            Butano (C4) a isomerização produz matéria-prima para alquilação. Um processo de baixa temperatura usa cloreto de alumínio altamente ativo ou catalisador de cloreto de hidrogênio sem aquecedores acionados, para isomerizar n-butano. A matéria-prima tratada e pré-aquecida é adicionada à corrente de reciclo, misturada com HCl e passada pelo reator (consulte a figura 15).

                            Figura 15. Isomerização de C4

                            ÓLEO10F22

                            A isomerização pentano/hexano é usada para aumentar o número de octanas convertendo n-pentano e n-hexano. Em um processo típico de isomerização de pentano/hexano, a matéria-prima seca e dessulfurizada é misturada com uma pequena quantidade de cloreto orgânico e hidrogênio reciclado e aquecida à temperatura do reator. Em seguida, é passado sobre o catalisador de metal suportado no primeiro reator, onde o benzeno e as olefinas são hidrogenados. A alimentação segue para o reator de isomerização, onde as parafinas são cataliticamente isomerizadas a isoparafinas, resfriadas e passadas para um separador. O gás separador e o hidrogênio, com o hidrogênio de reposição, são reciclados. O líquido é neutralizado com materiais alcalinos e enviado para uma coluna de stripper, onde o cloreto de hidrogênio é recuperado e reciclado. (Veja a figura 16.)

                            Figura 16. Processo de isomerização

                            ÓLEO10F13

                            Se a matéria-prima não for completamente seca e dessulfurizada, existe o potencial de formação de ácido, levando ao envenenamento do catalisador e à corrosão do metal. Água ou vapor não devem entrar em áreas onde o cloreto de hidrogênio está presente. São necessárias precauções para evitar que o HCl entre em esgotos e drenos. Existe um potencial de exposição a vapores e líquidos de isopentano e nafta alifática, bem como a gás de processo rico em hidrogênio, ácido clorídrico e cloreto de hidrogênio e a poeira quando catalisador sólido é usado.

                            Produção de hidrogênio (reforma a vapor)

                            Hidrogênio de alta pureza (95 a 99%) é necessário para hidrodessulfuração, hidrogenação, hidrocraqueamento e processos petroquímicos. Se não for produzido hidrogênio suficiente como subprodutos dos processos de refinaria para atender à demanda total da refinaria, é necessária a fabricação de hidrogênio adicional.

                            Na reforma a vapor de hidrogênio, gases dessulfurizados são misturados com vapor superaquecido e reformados em tubos contendo um catalisador à base de níquel. O gás reformado, que consiste em vapor, hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono, é resfriado e passado por conversores onde o monóxido de carbono reage com o vapor para formar hidrogênio e dióxido de carbono. O dióxido de carbono é purificado com soluções de amina e liberado para a atmosfera quando as soluções são reativadas por aquecimento. Qualquer monóxido de carbono remanescente na corrente de produto é convertido em metano. (Veja a figura 17.)

                            Figura 17. Processo de reforma a vapor

                            ÓLEO10F14

                            Inspeções e testes devem ser realizados onde houver a possibilidade de falha da válvula devido a contaminantes no hidrogênio. O transporte de depuradores cáusticos para evitar a corrosão nos pré-aquecedores deve ser controlado e os cloretos da matéria-prima ou do sistema de vapor devem ser impedidos de entrar nos tubos do reformador e contaminar o catalisador. As exposições podem resultar da contaminação do condensado por materiais de processo, como cáusticos e compostos de amina, e do excesso de hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Existe o potencial de queimaduras de gases quentes e vapor superaquecido caso ocorra uma liberação.

                            Processos diversos de refinaria

                            Base de lubrificante e processos de cera

                            Óleos lubrificantes e ceras são refinados a partir de várias frações de destilação atmosférica e a vácuo. Com a invenção da destilação a vácuo, descobriu-se que o resíduo ceroso produzia um lubrificante melhor do que qualquer uma das gorduras animais então em uso, o que foi o início da moderna tecnologia de refino de lubrificantes de hidrocarbonetos, cujo objetivo principal é remover produtos indesejáveis, como asfaltos, aromáticos sulfonados e ceras parafínicas e isoparafínicas das frações residuais para produzir lubrificantes de alta qualidade. Isso é feito por uma série de processos, incluindo desasfaltação, extração por solvente e processos de separação e tratamento, como desparafinação e hidroacabamento. (Veja a figura 18)

                            Figura 18. Processo de fabricação de óleo lubrificante e cera

                            ÓLEO10F15

                            No processamento de extração, o petróleo bruto reduzido da unidade de vácuo é desasfaltado com propano e combinado com matéria-prima de óleo lubrificante direto, pré-aquecido e extraído com solvente para produzir uma matéria-prima chamada refinado. Em um processo típico de extração que usa fenol como solvente, a matéria-prima é misturada com fenol na seção de tratamento a temperaturas abaixo de 204 °C. O fenol é então separado do refinado e reciclado. O refinado pode então ser submetido a outro processo de extração que utiliza furfural para separar compostos aromáticos de hidrocarbonetos não aromáticos, produzindo um refinado de cor mais clara com índice de viscosidade e oxidação melhorados e estabilidade térmica.

                            O refinado desparafinado também pode ser submetido a processamento adicional para melhorar as qualidades do estoque de base. Adsorventes de argila são usados ​​para remover moléculas instáveis ​​de cor escura de óleos lubrificantes básicos. Um processo alternativo, o hidroacabamento lubrificante, passa refinado desparafinado quente e hidrogênio por meio de um catalisador que altera levemente a estrutura molecular, resultando em um óleo de cor mais clara com características aprimoradas. Os estoques básicos de óleo lubrificante tratados são então misturados e/ou combinados com aditivos para atender às características físicas e químicas exigidas de óleos de motor, lubrificantes industriais e óleos de usinagem.

                            Os dois tipos distintos de cera derivados do petróleo bruto são a parafina, produzida a partir de estoques destilados, e a cera microcristalina, fabricada a partir de estoques residuais. O refinado da unidade de extração contém uma quantidade considerável de cera, que pode ser removida por extração com solvente e cristalização. O refinado é misturado com um solvente, como propano, metiletilcetona (MEK) e mistura de tolueno ou metilisobutilcetona (MIBK), e pré-resfriado em trocadores de calor. A temperatura de cristalização é alcançada pela evaporação do propano no resfriador e nos tanques de alimentação do filtro. A cera é continuamente removida por filtros e lavada com solvente frio para recuperar o óleo retido. O solvente é recuperado do refinado desparafinado por flashing e vaporização, e reciclado.

                            A cera é aquecida com solvente quente, resfriada, filtrada e submetida a uma lavagem final para remover todos os vestígios de óleo. Antes de usar a cera, ela pode ser hidroacabada para melhorar seu odor e eliminar todos os vestígios de aromáticos para que a cera possa ser usada no processamento de alimentos. O refinado desparafinado, que contém pequenas quantidades de parafinas, naftenos e alguns aromáticos, pode ser posteriormente processado para uso como estoques básicos de óleo lubrificante.

                            O controle da temperatura do tratador é importante para prevenir a corrosão do fenol. A cera pode entupir os sistemas de esgoto ou drenagem de óleo e interferir no tratamento de águas residuais. Existe o potencial de exposição a solventes do processo, como fenol, propano, uma mistura de metiletilcetona e tolueno ou metilisobutilcetona. A inalação de gases e vapores de hidrocarbonetos, nafta aromática contendo benzeno, sulfeto de hidrogênio e gás de processo rico em hidrogênio é um perigo.

                            processamento de asfalto

                            Após as operações de destilação primária, o asfalto é uma porção de matéria residual que requer processamento adicional para conferir as características exigidas para seu uso final. O asfalto para materiais de cobertura é produzido por sopro de ar. O resíduo é aquecido em um tubo ainda quase até seu ponto de fulgor e carregado para uma torre de sopro onde o ar quente é injetado por um período de tempo pré-determinado. A desidrogenação do asfalto forma sulfeto de hidrogênio e a oxidação cria dióxido de enxofre. O vapor é usado para cobrir o topo da torre para arrastar os contaminantes e é passado por um purificador para condensar os hidrocarbonetos.

                            A destilação a vácuo é geralmente usada para produzir asfalto de alcatrão para estradas. O resíduo é aquecido e carregado em uma coluna onde o vácuo é aplicado para evitar rachaduras.

                            O vapor condensado dos vários processos de asfalto conterá vestígios de hidrocarbonetos. Qualquer interrupção do vácuo pode resultar na entrada de ar atmosférico e subsequente incêndio. Na produção de asfalto, elevar a temperatura do fundo da torre de vácuo para melhorar a eficiência pode gerar metano por craqueamento térmico. Isso cria vapores em tanques de armazenamento de asfalto que estão na faixa inflamável, mas não detectáveis ​​pelo teste de flash. O sopro de ar pode criar alguns aromáticos polinucleares (ou seja, PAHs). O vapor condensado do processo de sopro de asfalto também pode conter vários contaminantes.

                            Processos de adoçamento e tratamento de hidrocarbonetos

                            Muitos produtos, como naftas térmicas de visbreaking, coqueificação ou craqueamento térmico e naftas com alto teor de enxofre e destilados da destilação de petróleo bruto, requerem tratamento para serem usados ​​em misturas de gasolina e óleo combustível. Produtos de destilação, incluindo querosene e outros destilados, podem conter vestígios de aromáticos, e naftenos e óleos lubrificantes podem conter cera. Esses indesejáveis ​​são removidos em estágios intermediários de refino ou imediatamente antes do envio dos produtos para mistura e armazenamento, por processos de refino, como extração por solvente e desparafinação por solvente. Uma variedade de produtos intermediários e acabados, incluindo destilados médios, gasolina, querosene, combustível de aviação e gases ácidos precisam ser secos e adoçados.

                            O tratamento é realizado em um estágio intermediário do processo de refino ou imediatamente antes de enviar os produtos acabados para mistura e armazenamento. O tratamento remove contaminantes do óleo, como compostos orgânicos contendo enxofre, nitrogênio e oxigênio, metais dissolvidos, sais inorgânicos e sais solúveis dissolvidos em água emulsionada. Os materiais de tratamento incluem ácidos, solventes, álcalis e agentes oxidantes e de adsorção. Os tratamentos ácidos são usados ​​para melhorar o odor, a cor e outras propriedades dos lubrificantes básicos, para prevenir a corrosão e a contaminação do catalisador e para melhorar a estabilidade do produto. O sulfeto de hidrogênio, que é removido do gás azedo “seco” por um agente absorvente (dietanolamina), é queimado, usado como combustível ou convertido em enxofre. O tipo de tratamento e agentes depende da matéria-prima bruta, processos intermediários e especificações do produto final.

                            Processos de tratamento de solventes

                            Extração de solvente separa aromáticos, naftenos e impurezas de fluxos de produtos por dissolução ou precipitação. A extração por solvente previne a corrosão, protege o catalisador em processos subseqüentes e melhora os produtos acabados removendo hidrocarbonetos insaturados e aromáticos dos óleos lubrificantes e graxas.

                            A matéria-prima é seca e submetida a tratamento contínuo com solvente em contracorrente. Em um processo, a matéria-prima é lavada com um líquido no qual as substâncias a serem removidas são mais solúveis do que no produto resultante desejado. Em outro processo, solventes selecionados são adicionados, fazendo com que as impurezas precipitem para fora do produto. O solvente é separado da corrente de produto por aquecimento, evaporação ou fracionamento, com vestígios residuais subsequentemente removidos do refinado por decapagem a vapor ou evaporação a vácuo. A precipitação elétrica pode ser usada para a separação de compostos inorgânicos. O solvente é então regenerado para ser usado novamente no processo.

                            Os produtos químicos típicos usados ​​no processo de extração incluem uma grande variedade de ácidos, álcalis e solventes, incluindo fenol e furfural, bem como agentes oxidantes e agentes de adsorção. No processo de adsorção, materiais sólidos altamente porosos coletam moléculas líquidas em suas superfícies. A seleção de processos e agentes químicos específicos depende da natureza da matéria-prima a ser tratada, dos contaminantes presentes e dos requisitos do produto acabado. (Veja a figura 19.)

                            Figura 19. Processo de extração por solvente

                            ÓLEO10F16

                            desparafinação com solvente remove a cera do destilado ou dos estoques básicos residuais e pode ser aplicado em qualquer estágio do processo de refino. Na desparafinação com solvente, as matérias-primas cerosas são resfriadas por trocador de calor e refrigeração, e o solvente é adicionado para ajudar a desenvolver cristais que são removidos por filtração a vácuo. O óleo desparafinado e o solvente são evaporados e removidos, e a cera passa por um decantador de água, fracionador de solvente e torre de evaporação. (Veja a figura 20.)

                            Figura 20. Processo de desparafinação com solvente

                            ÓLEO10F17

                            Solvente desasfaltante separa frações de óleo pesado para produzir óleo lubrificante pesado, matéria-prima de craqueamento catalítico e asfalto. A matéria-prima e o propano líquido (ou hexano) são bombeados para uma torre de extração com misturas, temperaturas e pressões precisamente controladas. A separação ocorre em um contator de disco rotativo, com base nas diferenças de solubilidade. Os produtos são então evaporados e vaporizados para recuperar o propano para reciclagem. A desasfaltação com solvente também remove compostos de enxofre e nitrogênio, metais, resíduos de carbono e parafinas da matéria-prima. (Veja a figura 21.)

                            Figura 21. Processo de desasfaltação com solvente

                            ÓLEO10F18

                            Considerações de saúde e segurança.

                            Na desparafinação com solvente, a interrupção do vácuo criará um risco potencial de incêndio ao permitir a entrada de ar na unidade. Existe o potencial de exposição a vapores de solvente de desparafinação, uma mistura de MEK e tolueno. Embora a extração por solvente seja um processo fechado, há exposição potencial a PAHs cancerígenos nos óleos de processo e a solventes de extração como fenol, furfural, glicol, MEK, aminas e outros produtos químicos de processo durante o manuseio e as operações.

                            A desasfaltação requer controle exato de temperatura e pressão para evitar transtornos. Além disso, umidade, excesso de solvente ou queda na temperatura operacional podem causar a formação de espuma que afeta o controle de temperatura do produto e pode criar um distúrbio. O contato com jatos de óleo quente causará queimaduras na pele. Existe o potencial de exposição a correntes de óleo quente contendo compostos aromáticos policíclicos cancerígenos, propano liquefeito e vapores de propano, sulfeto de hidrogênio e dióxido de enxofre.

                            processos de hidrotratamento

                            O hidrotratamento é usado para remover cerca de 90% dos contaminantes, incluindo nitrogênio, enxofre, metais e hidrocarbonetos insaturados (olefinas), de frações de petróleo líquido, como gasolina de destilação direta. O hidrotratamento é semelhante ao hidrocraqueamento, pois tanto o hidrogênio quanto o catalisador são usados ​​para enriquecer o teor de hidrogênio da matéria-prima de olefina. No entanto, o grau de saturação não é tão grande quanto o obtido no hidrocraqueamento. Normalmente, o hidrotratamento é feito antes de processos como reforma catalítica, de modo que o catalisador não seja contaminado por matéria-prima não tratada. O hidrotratamento também é usado antes do craqueamento catalítico para reduzir o enxofre e melhorar o rendimento do produto, e para atualizar as frações do destilado médio do petróleo em querosene acabado, óleo diesel e óleos combustíveis para aquecimento.

                            Os processos de hidrotratamento diferem dependendo das matérias-primas e catalisadores. A hidrodessulfuração remove o enxofre do querosene, reduz os aromáticos e as características de formação de goma e satura quaisquer olefinas. A hidroconformação é um processo de desidrogenação usado para recuperar o excesso de hidrogênio e produzir gasolina de alta octanagem. Os produtos hidrotratados são misturados ou usados ​​como matéria-prima de reforma catalítica.

                            In hidrodessulfurização catalítica, a matéria-prima é desaerada, misturada com hidrogênio, pré-aquecida e carregada sob alta pressão através de um reator catalítico de leito fixo. O hidrogênio é separado e reciclado e o produto estabilizado em uma coluna de stripper onde as extremidades leves são removidas.

                            Durante este processo, compostos de enxofre e nitrogênio presentes na matéria-prima são convertidos em sulfeto de hidrogênio (H2S) e amônia (NH3). O sulfeto de hidrogênio residual e a amônia são removidos por remoção a vapor, por uma combinação de separadores de alta e baixa pressão ou por lavagem com amina que recupera o sulfeto de hidrogênio em uma corrente altamente concentrada adequada para conversão em enxofre elementar. (Veja a figura 22 e a figura 23.)

                            Figura 22. Processo de hidrodessulfuração

                            ÓLEO10F19

                            Figura 23. Esquema do processo de hidrodessulfuração

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                            No hidrotratamento, o teor de sulfeto de hidrogênio da matéria-prima deve ser estritamente controlado ao mínimo para reduzir a corrosão. Cloreto de hidrogênio pode se formar e condensar como ácido clorídrico nas partes de baixa temperatura da unidade. Hidrossulfeto de amônio pode se formar em unidades de alta temperatura e alta pressão. No caso de uma liberação, existe o potencial de exposição a vapores de nafta aromática que contêm benzeno, sulfeto de hidrogênio ou gás hidrogênio, ou a amônia, caso ocorra vazamento ou derramamento de água ácida. O fenol também pode estar presente se matérias-primas de alto ponto de ebulição forem processadas.

                            Tempo de contato e/ou temperatura excessivos criarão coque na unidade. É necessário tomar precauções ao descarregar o catalisador coque da unidade para evitar incêndios de sulfeto de ferro. O catalisador coqueado deve ser resfriado a menos de 49 °C antes da remoção ou despejado em recipientes inertes com nitrogênio, onde pode ser resfriado antes de ser manuseado. Aditivos especiais anti-espuma podem ser usados ​​para prevenir o envenenamento do catalisador devido ao arraste de silicone na matéria-prima do coque.

                            Outros processos de adoçamento e tratamento

                            Processos de tratamento, secagem e adoçamento são usados ​​para remover as impurezas dos estoques de mistura. (Veja a figura 24.)

                            Figura 24. Processos de adoçamento e tratamento

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                            Os processos de adoçamento usam ar ou oxigênio. Se o excesso de oxigênio entrar nesses processos, é possível que ocorra um incêndio no decantador devido à geração de eletricidade estática. Existe um potencial de exposição a sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, cáustico (hidróxido de sódio), cáustico gasto, catalisador gasto (Merox), pó de catalisador e agentes adoçantes (carbonato de sódio e bicarbonato de sódio).

                            Plantas de amina (tratamento de gás ácido)

                            O gás ácido (gás combustível de processos como craqueamento catalítico e hidrotratamento, que contém sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono) deve ser tratado antes de poder ser usado como combustível de refinaria. As plantas de aminas removem os contaminantes ácidos do gás azedo e dos fluxos de hidrocarbonetos. Em plantas de aminas, correntes de hidrocarbonetos líquidos e gasosos contendo dióxido de carbono e/ou sulfeto de hidrogênio são carregadas em uma torre de absorção de gás ou contator líquido, onde os contaminantes ácidos são absorvidos por soluções de aminas em contrafluxo - monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA) ou metildietanolamina (MEDA). O gás ou líquido extraído é removido por cima e a amina é enviada para um regenerador. No regenerador, os componentes ácidos são removidos por calor e ação de reebulição e descartados, enquanto a amina é reciclada.

                            Para minimizar a corrosão, práticas operacionais adequadas devem ser estabelecidas e as temperaturas do fundo do regenerador e do refervedor precisam ser controladas. O oxigênio deve ser mantido fora do sistema para evitar a oxidação da amina. Existe potencial para exposição a compostos de amina (ou seja, MEA, DEA, MDEA), sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono.

                            Adoçar e secar

                            O adoçante (remoção de mercaptano) trata os compostos de enxofre (sulfeto de hidrogênio, tiofeno e mercaptano) para melhorar a cor, o odor e a estabilidade à oxidação e reduz as concentrações de dióxido de carbono na gasolina. Alguns mercaptanos são removidos quando o produto entra em contato com produtos químicos solúveis em água (por exemplo, ácido sulfúrico) que reagem com os mercaptanos. Líquido cáustico (hidróxido de sódio), compostos de amina (dietanolamina) ou edulcorantes catalisadores de leito fixo podem ser usados ​​para converter mercaptanas em dissulfetos menos questionáveis.

                            A secagem do produto (remoção de água) é realizada por absorção de água, com ou sem agentes de adsorção. Alguns processos secam e adoçam simultaneamente por adsorção em peneiras moleculares.

                            recuperação de enxofre

                            A recuperação de enxofre remove o sulfeto de hidrogênio dos gases ácidos e dos fluxos de hidrocarbonetos. O processo Clause converte sulfeto de hidrogênio em enxofre elementar por meio do uso de reações térmicas e catalíticas. Depois de queimar o sulfeto de hidrogênio sob condições controladas, os potes knockout removem a água e os hidrocarbonetos dos fluxos de gás de alimentação, que são então expostos a um catalisador para recuperar o enxofre adicional. O vapor de enxofre da queima e conversão é condensado e recuperado.

                            Tratamento de gás residual

                            Tanto a oxidação quanto a redução são usadas para tratar o gás residual das unidades de recuperação de enxofre, dependendo da composição do gás e da economia da refinaria. Os processos de oxidação queimam o gás residual para converter todos os compostos de enxofre em dióxido de enxofre, e os processos de redução convertem os compostos de enxofre em sulfeto de hidrogênio.

                            Lavagem de sulfeto de hidrogênio

                            A depuração com sulfeto de hidrogênio é um processo primário de tratamento de matéria-prima de hidrocarbonetos usado para evitar o envenenamento do catalisador. Dependendo da matéria-prima e da natureza dos contaminantes, os métodos de dessulfurização variam de absorção de carvão ativado em temperatura ambiente a hidrogenação catalítica em alta temperatura seguida de tratamento com óxido de zinco.

                            Plantas de gás saturado e insaturado

                            As matérias-primas de várias unidades de refinaria são enviadas para plantas de tratamento de gás, onde butanos e butenos são removidos para uso como matéria-prima de alquilação, componentes mais pesados ​​são enviados para mistura de gasolina, propano é recuperado para GLP e propeno é removido para uso em petroquímicos.

                            usinas de gás sat componentes separados de gases de refinaria, incluindo butanos para alquilação, pentanos para mistura de gasolina, GLPs para combustível e etano para produtos petroquímicos. Existem dois processos diferentes de gás sat: fracionamento por absorção ou fracionamento direto. No fracionamento por absorção, gases e líquidos de várias unidades são alimentados a um absorvedor/desetanizador onde C2 e as frações mais leves são separadas por absorção de óleo magro e removidas para uso como gás combustível ou alimentação petroquímica. As frações mais pesadas remanescentes são separadas e enviadas para um debutanizador, e o óleo pobre é reciclado de volta para o absorvedor/desetanizador. C3/C4 é separado dos pentanos no debutanizador, esfregado para remover o sulfeto de hidrogênio e alimentado a um divisor para separar o propano e o butano. A etapa de absorção é eliminada nas plantas de fracionamento. Os processos de gás Sat dependem da matéria-prima e da demanda do produto.

                            A corrosão ocorre pela presença de sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono e outros compostos como resultado do tratamento prévio. Fluxos contendo amônia devem ser secos antes do processamento. Aditivos anti-incrustantes são usados ​​no óleo de absorção para proteger os trocadores de calor. Os inibidores de corrosão são usados ​​para controlar a corrosão em sistemas aéreos. Existe o potencial de exposição a sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, hidróxido de sódio, MEA, DEA e MDEA a serem transferidos do tratamento anterior.

                            Usinas de gás insaturado recuperar hidrocarbonetos leves de fluxos de gás úmido de craqueadores catalíticos e acumuladores aéreos de coqueamento retardado ou receptores de fracionamento. Em um processo típico, os gases úmidos são comprimidos e tratados com amina para remover o sulfeto de hidrogênio antes ou depois de entrar em um absorvedor de fracionamento, onde se misturam em um fluxo simultâneo de gasolina debutanizada. As frações leves são separadas por calor em um refervedor, com os gases de escape enviados para um absorvedor de esponja e os fundos enviados para um debutanizador. Uma parte do hidrocarboneto debutanizado é reciclada e o restante vai para um separador para separação. Os gases de sobrecarga vão para um despropanizador para uso como matéria-prima da unidade de alquilação. (Veja a figura 25.)

                            Figura 25. Processo da planta de gás Unsat

                            ÓLEO10F21

                            A corrosão pode ocorrer a partir de sulfeto de hidrogênio úmido e cianetos em fábricas de gás não sat que lidam com matérias-primas FCC. A corrosão por sulfeto de hidrogênio e depósitos nas seções de alta pressão de compressores de gás a partir de compostos de amônio são possíveis quando as matérias-primas são do coqueamento retardado ou do TCC. Existe o potencial de exposição ao sulfeto de hidrogênio e a compostos de amina como MEA, DEA e MDEA.

                            Gasolina, combustível destilado e processos de mistura de matérias-primas lubrificantes

                            A mistura é a mistura física de várias frações de hidrocarbonetos líquidos diferentes para produzir produtos acabados com características específicas desejadas. Os produtos podem ser misturados em linha através de um sistema múltiplo ou misturados em lotes em tanques e vasos. A mistura em linha de gasolina, destilados, querosene de aviação e lubrificantes básicos é realizada pela injeção de quantidades proporcionais de cada componente no fluxo principal, onde a turbulência promove uma mistura completa.

                              • As gasolinas são misturas de reformados, alquilados, gasolina de destilação direta, gasolinas térmicas e de craqueamento catalítico, gasolina de coque, butano e aditivos apropriados.
                              • O óleo combustível e o óleo diesel são misturas de destilados e óleos de ciclo, e o combustível para aviação pode ser destilado direto ou misturado com nafta.
                              • Os óleos lubrificantes são misturas de óleos básicos refinados
                              • O asfalto é misturado a partir de vários estoques residuais, dependendo do uso pretendido.

                                     

                                    Os aditivos são frequentemente misturados à gasolina e aos combustíveis para motores durante ou após a mistura para fornecer propriedades específicas não inerentes aos hidrocarbonetos de petróleo. Esses aditivos incluem intensificadores de octanagem, agentes antidetonantes, antioxidantes, inibidores de goma, inibidores de espuma, inibidores de ferrugem, limpadores de carburadores (carbono), detergentes para limpeza de injetores, odorizadores de diesel, corantes coloridos, antiestáticos destilados, oxidantes de gasolina, como metanol, etanol e éter metil butílico terciário, desativadores de metais e outros.

                                    As operações de mistura em lote e em linha requerem controles rígidos para manter a qualidade desejada do produto. Os derramamentos devem ser limpos e os vazamentos reparados para evitar escorregões e quedas. Aditivos em tambores e sacos precisam ser manuseados adequadamente para evitar tensão e exposição. Existe o potencial de contato com aditivos perigosos, produtos químicos, benzeno e outros materiais durante a mistura, e controles de engenharia apropriados, equipamentos de proteção individual e higiene adequada são necessários para minimizar as exposições.

                                    Operações da Refinaria Auxiliar

                                    As operações auxiliares que dão suporte aos processos de refinaria incluem aquelas que fornecem calor e resfriamento de processo; fornecer alívio de pressão; controlar as emissões atmosféricas; coletar e tratar as águas residuais; fornecer utilidades como energia, vapor, ar e gases de plantas; e bombear, armazenar, tratar e resfriar a água de processo.

                                    Tratamento de água poluída

                                    As águas residuais da refinaria incluem vapor condensado, água de decapagem, soluções cáusticas gastas, purga da torre de resfriamento e da caldeira, água de lavagem, água de neutralização de resíduos alcalinos e ácidos e outras águas associadas ao processo. As águas residuais normalmente contêm hidrocarbonetos, materiais dissolvidos, sólidos suspensos, fenóis, amônia, sulfetos e outros compostos. O tratamento de águas residuais é usado para água de processo, água de escoamento e água de esgoto antes de sua descarga. Esses tratamentos podem exigir licenças ou deve haver reciclagem.

                                    Existe o potencial de incêndio se os vapores das águas residuais contendo hidrocarbonetos atingirem uma fonte de ignição durante o processo de tratamento. Existe o potencial de exposição a vários produtos químicos e resíduos durante a amostragem, inspeção, manutenção e paradas do processo.

                                    Pré-tratamento

                                    O pré-tratamento é a separação inicial de hidrocarbonetos e sólidos das águas residuais. Separadores API, placas interceptoras e tanques de decantação são usados ​​para remover hidrocarbonetos suspensos, lodo oleoso e sólidos por separação por gravidade, desnatação e filtração. Águas residuais ácidas são neutralizadas com amônia, cal ou carbonato de sódio. As águas residuais alcalinas são tratadas com ácido sulfúrico, ácido clorídrico, gases de combustão ricos em dióxido de carbono ou enxofre. Algumas emulsões de óleo em água são primeiro aquecidas para ajudar a separar o óleo da água. A separação por gravidade depende das diferentes gravidades específicas da água e dos glóbulos de óleo imiscíveis, o que permite que o óleo livre seja retirado da superfície das águas residuais.

                                    Decapagem de água ácida

                                    Água contendo sulfetos, chamada de água ácida, é produzida em processos de craqueamento catalítico e hidrotratamento, e sempre que o vapor é condensado na presença de gases contendo sulfeto de hidrogênio.

                                    A decapagem é usada em águas residuais contendo sulfetos e/ou amônia, e a extração por solvente é usada para remover os fenóis das águas residuais. A água residual que deve ser reciclada pode exigir resfriamento para remover o calor e/ou oxidação por pulverização ou remoção de ar para remover quaisquer fenóis, nitratos e amônia remanescentes.

                                    Tratamento secundário

                                    Após o pré-tratamento, os sólidos suspensos são removidos por sedimentação ou flotação a ar. Águas residuais com baixos níveis de sólidos são peneiradas ou filtradas, e agentes de floculação podem ser adicionados para ajudar na separação. Materiais com características de alta adsorção são usados ​​em filtros de leito fixo ou adicionados às águas residuais para formar uma pasta que é removida por sedimentação ou filtração. Os processos de tratamento secundário degradam e oxidam biologicamente a matéria orgânica solúvel pelo uso de lodo ativado, lagoas não aeradas ou aeradas, métodos de filtro biológico ou tratamentos anaeróbicos. Métodos de tratamento adicionais são usados ​​para remover óleos e produtos químicos das águas residuais.

                                    Tratamento terciário

                                    Os tratamentos terciários removem poluentes específicos para atender aos requisitos regulamentares de descarga. Esses tratamentos incluem cloração, ozonização, troca iônica, osmose reversa, adsorção de carvão ativado e outros. O oxigênio comprimido pode ser difundido em fluxos de águas residuais para oxidar certos produtos químicos ou para satisfazer os requisitos regulamentares de teor de oxigênio.

                                    Torres de refrigeração

                                    As torres de resfriamento removem o calor da água de processo por evaporação e transferência de calor latente entre a água quente e o ar. Os dois tipos de torres são contrafluxo e fluxo cruzado.

                                      • No resfriamento de contrafluxo, a água quente do processo é bombeada para o plenum superior e pode cair pela torre. Numerosos slats, ou bicos de pulverização, estão localizados ao longo da torre para dispersar o fluxo de água e ajudar no resfriamento. Simultaneamente, o ar entra pela parte inferior da torre, criando um fluxo concorrente de ar contra a água. As torres de tiragem induzida possuem os ventiladores na saída de ar. As torres de tiragem forçada possuem ventiladores ou sopradores na entrada de ar.
                                      • As torres de fluxo cruzado introduzem o fluxo de ar em ângulos retos com o fluxo de água em toda a estrutura.

                                         

                                        A água de resfriamento recirculada deve ser tratada para remover as impurezas e quaisquer hidrocarbonetos dissolvidos. Impurezas na água de resfriamento podem corroer e sujar tubulações e trocadores de calor, incrustações de sais dissolvidos podem se depositar em canos e torres de resfriamento de madeira podem ser danificadas por microrganismos.

                                        A água da torre de resfriamento pode ser contaminada por materiais de processo e subprodutos, incluindo dióxido de enxofre, sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono, com exposições resultantes. Há potencial para exposição a produtos químicos de tratamento de água ou sulfeto de hidrogênio quando as águas residuais são tratadas em conjunto com torres de resfriamento. Como a água está saturada com oxigênio por ser resfriada com ar, as chances de corrosão são intensificadas. Um meio de prevenção da corrosão é a adição de um material à água de resfriamento que forma uma película protetora nos tubos e outras superfícies metálicas.

                                        Quando a água de resfriamento é contaminada por hidrocarbonetos, vapores inflamáveis ​​podem evaporar no ar de descarga. Se uma fonte de ignição ou relâmpago estiver presente, os incêndios podem começar. Riscos de incêndio existem quando há áreas relativamente secas em torres de resfriamento de correntes induzidas de construção combustível. A perda de energia dos ventiladores da torre de resfriamento ou das bombas de água pode criar sérias consequências nas operações do processo.

                                        Geração de vapor

                                        O vapor é produzido por meio de operações de aquecedores e caldeiras em usinas centrais de geração de vapor e em várias unidades de processo, usando calor de gases de combustão ou outras fontes. Os sistemas de geração de vapor incluem:

                                          • aquecedores (fornos), com seus queimadores e um sistema de ar de combustão
                                          • sistemas de tiragem ou pressão para remover o gás de combustão do forno, sopradores de fuligem e sistemas de ar comprimido que vedam as aberturas para evitar que o gás de combustão escape
                                          • caldeiras, constituídas por vários tubos que transportam a mistura água/vapor através da fornalha, proporcionando a máxima transferência de calor (esses tubos correm entre os tambores de distribuição de vapor na parte superior da caldeira e os tambores coletores de água na parte inferior da caldeira)
                                          • tambores de vapor para coletar vapor e direcioná-lo para o superaquecedor antes de entrar no sistema de distribuição de vapor.

                                                 

                                                A operação potencialmente mais perigosa na geração de vapor é a partida do aquecedor. Uma mistura inflamável de gás e ar pode se formar como resultado da perda de chama em um ou mais queimadores durante o apagamento. Procedimentos de inicialização específicos são necessários para cada tipo diferente de unidade, incluindo purga antes do desligamento e procedimentos de emergência em caso de falha de ignição ou perda de chama do queimador. Se a água de alimentação estiver baixa e as caldeiras estiverem secas, os tubos superaquecerão e falharão. O excesso de água será transportado para o sistema de distribuição de vapor, causando danos às turbinas. As caldeiras devem ter sistemas de descarga contínua ou intermitente para remover a água dos tambores de vapor e limitar o acúmulo de incrustações nas pás da turbina e nos tubos do superaquecedor. Deve-se tomar cuidado para não superaquecer o superaquecedor durante a partida e o desligamento. Fontes alternativas de combustível devem ser fornecidas em caso de perda de gás combustível devido ao desligamento ou emergência da unidade de refinaria.

                                                Combustível do aquecedor

                                                Qualquer um ou qualquer combinação de combustíveis, incluindo gás de refinaria, gás natural, óleo combustível e carvão em pó pode ser usado em aquecedores. O gás residual da refinaria é coletado das unidades de processo e combinado com gás natural e GLP em um tambor de equilíbrio de gás combustível. O tambor de equilíbrio fornece pressão de sistema constante, combustível com conteúdo de BTU (energia) bastante estável e separação automática de líquidos suspensos em vapores de gás e evita o transporte de grandes volumes de condensado para o sistema de distribuição.

                                                O óleo combustível é tipicamente uma mistura de petróleo bruto de refinaria e resíduos diretos e craqueados, misturados com outros produtos. O sistema de óleo combustível fornece combustível para os aquecedores da unidade de processo e geradores de vapor nas temperaturas e pressões necessárias. O óleo combustível é aquecido até a temperatura de bombeamento, sugado por um filtro grosso de sucção, bombeado para um aquecedor de controle de temperatura e depois por um filtro de malha fina antes de ser queimado. Knockout pots, fornecidos nas unidades de processo, são usados ​​para remover líquidos do gás combustível antes da queima.

                                                Em um exemplo de geração de calor da unidade de processo, as caldeiras de monóxido de carbono (CO) recuperam o calor em unidades de craqueamento catalítico à medida que o monóxido de carbono no gás de combustão é queimado para completar a combustão. Em outros processos, as unidades de recuperação de calor residual usam o calor do gás de combustão para produzir vapor.

                                                distribuição de vapor

                                                O vapor normalmente é gerado por aquecedores e caldeiras combinados em uma unidade. O vapor sai das caldeiras na pressão mais alta exigida pelas unidades de processo ou pelo gerador elétrico. A pressão do vapor é então reduzida em turbinas que acionam bombas e compressores de processo. Quando o vapor de refinaria também é usado para acionar geradores de turbina a vapor para produzir eletricidade, o vapor deve ser produzido a uma pressão muito mais alta do que a necessária para o vapor de processo. O sistema de distribuição de vapor é composto por válvulas, conexões, tubulações e conexões adequadas à pressão do vapor transportado. A maior parte do vapor usado na refinaria é condensada em água em trocadores de calor e reutilizada como água de alimentação de caldeiras ou descarregada para tratamento de águas residuais.

                                                Água de alimentação de vapor

                                                O abastecimento de água de alimentação é uma parte importante da geração de vapor. Sempre deve haver tantos quilos de água entrando no sistema de geração de vapor quantos quilos de vapor saindo dele. A água utilizada na geração de vapor deve estar livre de contaminantes, incluindo minerais e impurezas dissolvidas, que podem danificar o sistema ou afetar o funcionamento. Materiais em suspensão, como lodo, esgoto e óleo, que formam incrustações e lodo, são coagulados ou filtrados da água. Gases dissolvidos, particularmente dióxido de carbono e oxigênio, que causam a corrosão da caldeira, são removidos por desaeração e tratamento. Minerais dissolvidos como sais metálicos, cálcio e carbonatos, que causam incrustações, corrosão e depósitos nas pás das turbinas, são tratados com cal ou carbonato de sódio para precipitá-los fora da água. Dependendo de suas características, a água bruta de alimentação da caldeira pode ser tratada por clarificação, sedimentação, filtração, troca iônica, desaeração e tratamento interno. A água de resfriamento recirculada também deve ser tratada para remover hidrocarbonetos e outros contaminantes.

                                                Aquecedores de processo, trocadores de calor e resfriadores

                                                Aquecedores de processo e trocadores de calor pré-aquecem matérias-primas em torres de destilação e em processos de refinaria para temperaturas de reação. A maior parte do calor fornecido às unidades de processo vem de aquecedores acionados encontrados em unidades de pré-aquecedores de petróleo e reformadores, aquecedores de coqueria e reboilers de grande coluna, que são alimentados por refinaria ou gás natural, destilados e óleos residuais. Os aquecedores geralmente são projetados para operações de processo específicas, e a maioria são projetos verticais cilíndricos ou do tipo caixa. Os trocadores de calor usam vapor ou hidrocarboneto quente, transferidos de alguma outra seção do processo, para entrada de calor.

                                                O calor também é removido de alguns processos por trocadores de ar e água, ventiladores de aletas, resfriadores de gás e líquido e condensadores suspensos ou pela transferência de calor para outros sistemas. O sistema básico de refrigeração mecânica por compressão de vapor é projetado para atender a uma ou mais unidades de processo e inclui um evaporador, compressor, condensador, controles e tubulação. Os refrigerantes comuns são água, mistura de álcool/água ou várias soluções de glicol.

                                                Um meio de fornecer tiragem adequada ou purga de vapor é necessário para reduzir a chance de explosões ao acender fogueiras em fornos de aquecimento. Procedimentos específicos de inicialização e emergência são necessários para cada tipo de unidade. Se o fogo atingir os ventiladores das aletas, pode ocorrer falha devido ao superaquecimento. Se um produto inflamável escapar de um trocador de calor ou resfriador devido a um vazamento, poderá ocorrer um incêndio.

                                                Deve-se tomar cuidado para garantir que toda a pressão seja removida dos tubos do aquecedor antes de remover qualquer coletor ou plugues de conexão. Deve-se considerar o fornecimento de alívio de pressão nos sistemas de tubulação do trocador de calor no caso de eles serem bloqueados enquanto cheios de líquido. Se os controles falharem, podem ocorrer variações de temperatura e pressão em ambos os lados do trocador de calor. Se os tubos do trocador de calor falharem e a pressão do processo for maior que a pressão do aquecedor, o produto pode entrar no aquecedor com consequências a jusante. Se a pressão for menor, o fluxo do aquecedor pode entrar no fluxo do fluido do processo. Se ocorrer perda de circulação em refrigeradores de líquido ou gás, o aumento da temperatura do produto pode afetar as operações a jusante, exigindo alívio de pressão.

                                                Dependendo do combustível, operação do processo e projeto da unidade, existe um potencial de exposição a sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono, hidrocarbonetos, lodo de água de alimentação de caldeiras a vapor e produtos químicos de tratamento de água. O contato da pele com a purga da caldeira, que pode conter compostos fenólicos, deve ser evitado. A exposição ao calor radiante, vapor superaquecido e hidrocarbonetos quentes é possível.

                                                Sistemas de alívio de pressão e flare

                                                Os controles de engenharia incorporados aos processos incluem a redução das concentrações de vapores inflamáveis ​​por ventilação, diluição e inertização. A pressurização é usada para manter as salas de controle acima da pressão atmosférica, a fim de reduzir a possibilidade de entrada de vapores. Os sistemas de alívio de pressão são fornecidos para controlar vapores e líquidos que são liberados por dispositivos de alívio de pressão e purgas. O alívio de pressão é uma liberação automática e planejada quando a pressão operacional atinge um nível predeterminado. A descarga geralmente se refere à liberação intencional de material, como descargas de partidas de unidades de processo, descargas de fornos, desligamentos e emergências. A despressurização de vapor é a remoção rápida de vapores de vasos de pressão em caso de emergência. Isso pode ser feito com o uso de um disco de ruptura, geralmente ajustado para uma pressão mais alta do que a válvula de alívio.

                                                Válvulas de segurança

                                                As válvulas de alívio de segurança, utilizadas para controlar as pressões de ar, vapor, gás e vapor de hidrocarbonetos e líquidos, abrem proporcionalmente ao aumento da pressão em relação à pressão normal de operação. As válvulas de segurança, projetadas principalmente para liberar grandes volumes de vapor, geralmente se abrem em sua capacidade total. A sobrepressão necessária para abrir as válvulas de alívio de líquido, onde a descarga de grande volume não é necessária, aumenta à medida que a válvula se eleva devido ao aumento da resistência da mola. As válvulas de liberação de segurança operadas por piloto, com até seis vezes a capacidade das válvulas de alívio normais, são usadas onde uma vedação mais apertada e descargas de maior volume são necessárias. Líquidos não voláteis são geralmente bombeados para sistemas de separação e recuperação de óleo/água, e líquidos voláteis são enviados para unidades que operam a uma pressão mais baixa.

                                                Flares

                                                Um típico sistema fechado de liberação de pressão e flare inclui válvulas de alívio e linhas de unidades de processo para coleta de descargas, tambores knockout para separar vapores e líquidos, vedações e/ou gás de purga para proteção contra flashback e um sistema de flare e ignitor, que queima os vapores se descarga direta para a atmosfera não é permitida. O vapor pode ser injetado na ponta do queimador para reduzir a fumaça visível.

                                                Líquidos não devem ser descarregados para um sistema de eliminação de vapores. Os tambores knockout de flare e os flares precisam ser grandes o suficiente para lidar com descargas de emergência, e os tambores requerem alívio em caso de sobrepressão. Forneça válvulas de alívio de pressão onde existe o potencial de sobrepressão em processos de refinaria, como devido às seguintes causas:

                                                  • perda de água de resfriamento, possivelmente resultando em uma queda de pressão muito maior nos condensadores, por sua vez aumentando a pressão na unidade de processo
                                                  • rápida vaporização e aumento de pressão da injeção de um líquido de ponto de ebulição mais baixo, incluindo água, em um recipiente de processo operando em temperaturas mais altas
                                                  • expansão do vapor e sobrepressão resultante devido a vapor de processo superaquecido, aquecedores com defeito ou incêndio
                                                  • falha de controles automáticos, saídas fechadas, falha do trocador de calor, etc.
                                                  • explosão interna, reação química, expansão térmica, gases acumulados, etc.
                                                  • perda de refluxo, causando aumento de pressão nas torres de destilação.

                                                            Como a quantidade de refluxo afeta o volume de vapores que saem da torre de destilação, a perda de volume causa uma queda de pressão nos condensadores e um aumento de pressão nas torres de destilação.

                                                            A manutenção é importante porque as válvulas são necessárias para funcionar corretamente. Problemas comuns de operação de válvulas incluem:

                                                              • falha na abertura na pressão de ajuste devido ao entupimento da entrada ou saída da válvula ou por corrosão, impedindo o funcionamento adequado do porta-discos e guias
                                                              • falha no reassentamento após abrir devido a incrustações, corrosão ou depósitos na sede ou nas peças móveis, ou por sólidos no fluxo de gás cortando o disco da válvula
                                                              • trepidação e abertura prematura, devido à pressão de operação estar muito próxima do ponto de ajuste da válvula.

                                                                   

                                                                  Utilities

                                                                  Água. Dependendo da localização e dos recursos da comunidade, as refinarias podem recorrer ao abastecimento público de água para beber e processar água ou podem ter que bombear e tratar sua própria água potável. O tratamento pode incluir uma ampla gama de requisitos, desde a dessalinização até a filtração, cloração e testes.

                                                                  esgoto. Além disso, dependendo da disponibilidade de estações de tratamento comunitárias ou privadas fora do local, as refinarias podem ter que fornecer permissão, coleta, tratamento e descarte de seus resíduos sanitários.

                                                                  energia elétrica. As refinarias recebem eletricidade de fontes externas ou produzem sua própria, usando geradores elétricos acionados por turbinas a vapor ou motores a gás. As áreas são classificadas de acordo com o tipo de proteção elétrica necessária para evitar que uma faísca provoque a ignição de vapores ou contenha uma explosão dentro de equipamentos elétricos. As subestações elétricas, que normalmente estão localizadas em áreas não classificadas, longe de fontes de vapor de hidrocarbonetos inflamáveis ​​ou spray de água da torre de resfriamento, contêm transformadores, disjuntores e interruptores de circuito de alimentação. As subestações fornecem energia para as estações de distribuição dentro das áreas da unidade de processo. As estações de distribuição podem estar localizadas em áreas classificadas, desde que os requisitos de classificação elétrica sejam atendidos. As estações de distribuição normalmente usam um transformador preenchido com líquido fornecido com um dispositivo de desconexão preenchido com óleo ou com quebra de ar.

                                                                  Precauções normais de segurança elétrica, incluindo piso seco, sinais de alerta de “alta tensão” e proteção devem ser implementadas para proteção contra eletrocussão. Os funcionários devem estar familiarizados com os procedimentos de trabalho elétrico seguro da refinaria. Bloqueio/sinalização e outras práticas de trabalho seguras apropriadas devem ser implementadas para evitar energização enquanto o trabalho está sendo executado em equipamentos elétricos de alta tensão. Exposições perigosas podem ocorrer ao trabalhar em torno de transformadores e interruptores que contêm um fluido dielétrico que requer precauções especiais de manuseio. Esses assuntos são discutidos mais detalhadamente em outro lugar neste enciclopédia.

                                                                  Operações de turbina, gás e compressor de ar

                                                                  Compressores de ar e gás

                                                                  Os sistemas de exaustão de refinarias e sistemas de suprimento de ar são projetados para capturar ou diluir gases, fumaças, poeiras e vapores que possam contaminar os espaços de trabalho ou a atmosfera externa. Os contaminantes capturados são recuperados, se possível, ou direcionados para sistemas de descarte após serem limpos ou queimados. Os sistemas de suprimento de ar incluem compressores, resfriadores, receptores de ar, secadores de ar, controles e tubulação de distribuição. Os sopradores também são usados ​​para fornecer ar para determinados processos. O ar da planta é fornecido para a operação de ferramentas movidas a ar, regeneração de catalisadores, aquecedores de processo, descoqueamento de ar-vapor, oxidação de água ácida, adoçamento de gasolina, sopro de asfalto e outros usos. O ar de instrumento é fornecido para uso em instrumentos e controles pneumáticos, motores pneumáticos e conexões de purga. O gás vegetal, como o nitrogênio, é fornecido para vasos inertes e outros usos. Os compressores alternativos e centrífugos são usados ​​para gás e ar comprimido.

                                                                  Os compressores de ar devem estar localizados de forma que a sucção não absorva vapores inflamáveis ​​ou gases corrosivos. Existe um potencial de incêndio caso ocorra um vazamento nos compressores de gás. Tambores de abertura são necessários para evitar que surtos de líquido entrem nos compressores de gás. Se os gases estiverem contaminados com materiais sólidos, são necessários filtros. A falha dos controles automáticos do compressor afetará os processos. Se a pressão máxima puder ser potencialmente maior do que a pressão de projeto do compressor ou do equipamento de processo, o alívio de pressão deve ser fornecido. A proteção é necessária para peças móveis expostas em compressores. Edifícios de compressores devem ser devidamente classificados eletricamente e provisões para ventilação adequada.

                                                                  Onde o ar da planta é usado como reserva para o ar do instrumento, as interconexões devem estar a montante do sistema de secagem do ar do instrumento para evitar a contaminação dos instrumentos com umidade. Fontes alternativas de suprimento de ar para instrumentos, como o uso de nitrogênio, podem ser necessárias em caso de falta de energia ou falha do compressor. Aplique as proteções apropriadas para que o gás, o ar da planta e o ar do instrumento não sejam usados ​​como fonte de respiração ou para pressurizar sistemas de água potável.

                                                                  Turbinas

                                                                  As turbinas são geralmente movidas a gás ou vapor e são usadas para acionar bombas, compressores, sopradores e outros equipamentos de processo de refinaria. O vapor entra nas turbinas a altas temperaturas e pressões, expandindo-se e acionando pás rotativas enquanto é direcionado por pás fixas.

                                                                  As turbinas a vapor usadas para exaustão operando sob vácuo precisam de uma válvula de alívio de segurança no lado da descarga para proteção e para manter o vapor em caso de falha de vácuo. Onde a pressão operacional máxima pode ser maior que a pressão de projeto, as turbinas a vapor precisam de dispositivos de alívio. Deve-se considerar o fornecimento de reguladores e dispositivos de controle de sobrevelocidade nas turbinas.

                                                                  Bombas, Tubulações e Válvulas

                                                                  Bombas centrífugas e de deslocamento positivo (alternativas) são usadas para mover hidrocarbonetos, água de processo, água de incêndio e águas residuais em toda a refinaria. As bombas são acionadas por motores elétricos, turbinas a vapor ou motores de combustão interna.

                                                                  Os sistemas de tubulação de processo e utilitários distribuem hidrocarbonetos, vapor, água e outros produtos por toda a instalação. São dimensionados e construídos com materiais dependentes do tipo de serviço, pressão, temperatura e natureza dos produtos. Existem conexões de ventilação, drenagem e amostra na tubulação, bem como provisões para vedação. Diferentes tipos de válvulas, incluindo válvulas de gaveta, válvulas de desvio, válvulas globo e esfera, válvulas plugue, válvulas de bloqueio e purga e válvulas de retenção são usados, dependendo de sua finalidade operacional. Estas válvulas podem ser operadas manualmente ou automaticamente.

                                                                  Válvulas e instrumentação que requerem manutenção ou outro trabalho devem ser acessíveis no nível do solo ou de uma plataforma operacional. Válvulas de controle remoto, válvulas de incêndio e válvulas de isolamento podem ser usadas para limitar a perda de produto nas linhas de sucção da bomba em caso de vazamento ou incêndio. As conexões de ventilação e drenagem podem ser fornecidas com válvulas de bloqueio duplo ou uma válvula de bloqueio e plugue ou flange cego para proteção contra liberações. Dependendo do produto e serviço, pode ser necessária a prevenção de refluxo da linha de descarga. Provisões podem ser feitas para expansão da tubulação, movimento e mudanças de temperatura para evitar ruptura. Bombas operadas com vazão reduzida ou sem vazão podem superaquecer e romper. A falha dos controles automáticos da bomba pode causar um desvio na pressão e temperatura do processo. O alívio de pressão na tubulação de descarga deve ser fornecido onde as bombas possam sofrer sobrepressão.

                                                                  Tanque de armazenamento

                                                                  Tanques de armazenamento atmosférico e tanques de armazenamento de pressão são usados ​​em toda a refinaria para armazenamento de petróleo bruto, hidrocarbonetos intermediários (aqueles usados ​​para processamento) e produtos acabados, tanto líquidos quanto gases. Também são fornecidos tanques para água de incêndio, água de processo e tratamento, ácidos, ar e hidrogênio, aditivos e outros produtos químicos. O tipo, construção, capacidade e localização dos tanques depende de seu uso e da natureza, pressão de vapor, pontos de inflamação e pontos de fluidez dos materiais armazenados. Muitos tipos de tanques são usados ​​em refinarias, sendo os mais simples tanques de teto cônico acima do solo para armazenamento de líquidos combustíveis (não voláteis), como combustíveis diesel, óleos combustíveis e óleos lubrificantes. Tanques de teto flutuante abertos e cobertos (internos), que armazenam líquidos inflamáveis ​​(voláteis), como gasolina e petróleo bruto, restringem a quantidade de espaço entre o topo do produto e o teto do tanque para manter um ambiente rico em vapor atmosfera para impedir a ignição.

                                                                  O potencial de incêndio existe se os tanques de armazenamento de hidrocarbonetos estiverem cheios demais ou se houver vazamentos que permitam que líquidos e vapores escapem e alcancem fontes de ignição. As refinarias devem estabelecer procedimentos de medição manual e recebimento de produtos para controlar transbordamentos ou fornecer controle automático de transbordamento e sistemas de sinalização nos tanques. Os tanques podem ser equipados com sistemas fixos ou semi-fixos de proteção contra incêndio de espuma-água. Válvulas de controle remoto, válvulas de isolamento e válvulas de incêndio podem ser fornecidas em tanques para bombeamento ou fechamento em caso de incêndio dentro do tanque ou no dique do tanque ou área de armazenamento. Os programas de ventilação de tanques, limpeza e entrada em espaços confinados são usados ​​para controlar o trabalho dentro dos tanques, e os sistemas de autorização de trabalho a quente são usados ​​para controlar as fontes de ignição dentro e ao redor dos tanques de armazenamento.

                                                                  Manuseio, expedição e transporte

                                                                  O carregamento de gases e hidrocarbonetos líquidos em dutos, vagões-tanque, caminhões-tanque e embarcações marítimas e barcaças para transporte a terminais e consumidores é a operação final da refinaria. As características do produto, as necessidades de distribuição, os requisitos de transporte, a prevenção de incêndios, a proteção ambiental e os critérios operacionais são importantes ao projetar docas marítimas, estantes de carregamento e coletores de dutos. Os procedimentos operacionais precisam ser estabelecidos e acordados pelo remetente e pelo destinatário, e as comunicações mantidas durante a transferência do produto. Caminhões-tanque e vagões-tanque ferroviários podem ser carregados por cima ou por baixo. Carregar e descarregar gás liquefeito de petróleo (GLP) requer considerações especiais além daquelas para hidrocarbonetos líquidos. Onde necessário, sistemas de recuperação de vapor devem ser fornecidos em prateleiras de carregamento e docas marítimas.

                                                                  Práticas de trabalho seguras e equipamentos de proteção individual apropriados podem ser necessários ao carregar ou descarregar, limpar derramamentos ou vazamentos, ou ao medir, inspecionar, coletar amostras ou realizar atividades de manutenção em instalações de carregamento ou sistemas de recuperação de vapor. A entrega deve ser interrompida ou desviada em caso de emergência, como transbordamento do compartimento de um caminhão-tanque ou vagão-tanque.

                                                                  Vários produtos químicos perigosos e tóxicos diferentes são usados ​​nas refinarias, variando de pequenas quantidades de reagentes de teste usados ​​em laboratórios a grandes quantidades de ácido sulfúrico e ácidos fluorídricos usados ​​no processamento alcalino. Esses produtos químicos precisam ser recebidos, armazenados e manuseados adequadamente. Os fabricantes de produtos químicos fornecem informações de segurança de materiais que podem ser usadas pelas refinarias para desenvolver procedimentos de segurança, controles de engenharia, requisitos de proteção pessoal e procedimentos de resposta a emergências para o manuseio de produtos químicos.

                                                                  A natureza do perigo nas instalações de carga e descarga depende dos produtos que estão sendo carregados e dos produtos previamente transportados no vagão-tanque, caminhão-tanque ou embarcação marítima. A ligação equaliza a carga elétrica entre o rack de carregamento e o caminhão-tanque ou vagão-tanque. O aterramento evita o fluxo de correntes parasitas em instalações de carregamento de caminhões e trilhos. Flanges isolantes são usados ​​em conexões de tubulação de docas marítimas para evitar acúmulo e descargas de eletricidade estática. Os supressores de chamas são instalados no rack de carregamento e nas linhas de recuperação de vapor marinho para evitar o retorno de chamas. Onde o carregamento do switch for permitido, procedimentos seguros devem ser estabelecidos e seguidos.

                                                                  Sistemas de fechamento automático ou manual nos coletores de abastecimento devem ser fornecidos nos racks de carregamento superior e inferior e nas docas marítimas em caso de vazamentos ou transbordamentos. Proteção anti-queda, como corrimãos, pode ser necessária para docas e racks de carregamento superior. Sistemas de drenagem e recuperação podem ser fornecidos em estantes de carregamento para drenagem pluvial, em docas e para lidar com derramamentos e vazamentos. Precauções são necessárias nas instalações de carregamento de GLP para não sobrecarregar ou sobrepressurizar carros-tanque e caminhões.

                                                                  Atividades e Instalações de Apoio à Refinaria

                                                                  Várias instalações, atividades e programas diferentes, cada um com seus próprios requisitos específicos de segurança e saúde, são necessários para dar suporte aos processos da refinaria, dependendo da localização da refinaria e dos recursos disponíveis.

                                                                  Atividades administrativas

                                                                  Uma ampla variedade de atividades de suporte administrativo, dependendo da filosofia da empresa de refino e da disponibilidade de serviços comunitários, é necessária para assegurar a operação contínua de uma refinaria. A função que controla os movimentos do óleo para dentro, para dentro e para fora da refinaria é exclusiva das refinarias. As funções administrativas podem ser divididas da seguinte forma. A operação diária das unidades de processo é a função de operações. Outra função é responsável por assegurar que foram feitos arranjos para um fornecimento contínuo de petróleo bruto. Outras atividades funcionais incluem serviços médicos (tanto de emergência como cuidados continuados de saúde), serviço de alimentação, serviços de engenharia, serviços de zeladoria e funções administrativas e gerenciais de rotina comuns à maioria das indústrias, como contabilidade, compras, relações humanas e assim por diante. A função de treinamento da refinaria é responsável pelo treinamento de habilidades e ofícios do supervisor e dos funcionários, incluindo treinamento inicial, de atualização e corretivo, e pela orientação e treinamento de funcionários e contratados em resposta a emergências e práticas e procedimentos de trabalho seguro.

                                                                  Construção e manutenção

                                                                  A continuidade da operação segura das refinarias depende do estabelecimento e implementação de programas e procedimentos de manutenção regular e preventiva, assegurando a reposição quando necessário. Reviravoltas, em que toda a refinaria ou unidades de processo inteiras serão desligadas para todo o equipamento em geral e substituídas de uma só vez, é um tipo de programa de manutenção preventiva exclusivo da indústria de processo. As atividades de integridade mecânica, como inspeção, reparo, teste e certificação de válvulas e dispositivos de alívio, que fazem parte do programa de gerenciamento de segurança de processo, são importantes para a operação segura contínua de uma refinaria, assim como as ordens de serviço de manutenção para a eficácia contínua de o programa de “gestão da mudança” da refinaria. Os programas de permissão de trabalho controlam o trabalho a quente e o trabalho seguro, como isolamento e bloqueio, e entrada em espaços confinados. As oficinas de manutenção e instrumentação têm finalidades que incluem:

                                                                    • trabalho delicado e preciso para testar, manter e calibrar controles de processo de refinaria, instrumentos e computadores
                                                                    • soldagem
                                                                    • reparação e revisão de equipamentos
                                                                    • manutenção de veículos
                                                                    • carpintaria e assim por diante.

                                                                             

                                                                            A segurança e a saúde na construção e manutenção dependem de alguns dos programas a seguir.

                                                                            Isolamento

                                                                            A manutenção, reparo e substituição segura de equipamentos dentro de unidades de processo geralmente requerem o isolamento de tanques, vasos e linhas para evitar a possibilidade de líquidos ou vapores inflamáveis ​​entrarem em uma área onde o trabalho a quente está sendo executado. O isolamento é normalmente obtido desconectando e fechando toda a tubulação que leva para ou de um vaso; cegar ou obstruir o tubo em uma conexão próxima ao tanque ou recipiente; ou fechando um conjunto duplo de válvulas de bloqueio na tubulação, se houver, e abrindo uma válvula de purga entre as duas válvulas fechadas.

                                                                            Bloqueio/sinalização

                                                                            Os programas de bloqueio e sinalização evitam a ativação inadvertida de equipamentos elétricos, mecânicos, hidráulicos ou energizados pneumaticamente durante o reparo ou manutenção. Todos os equipamentos alimentados eletricamente devem ter seu disjuntor ou interruptor principal bloqueado ou etiquetado e testado para garantir a inoperância, antes de iniciar o trabalho. Equipamentos mecânicos hidráulicos e pneumáticos devem ser desenergizados e ter sua fonte de energia bloqueada ou marcada antes de iniciar o trabalho. As linhas de fechamento de válvulas que estão sendo trabalhadas ou que estão isoladas também devem ser bloqueadas ou marcadas para evitar a abertura não autorizada.

                                                                            Metalurgia

                                                                            A metalurgia é usada para assegurar a resistência e integridade contínuas de linhas, vasos, tanques e reatores que estão sujeitos à corrosão por ácidos, corrosivos, água ácida, gases e outros produtos químicos criados e usados ​​no processamento de petróleo bruto. Métodos de teste não destrutivos são empregados em toda a refinaria para detectar corrosão excessiva e desgaste antes que ocorra a falha. Precauções de segurança adequadas são necessárias para evitar exposições excessivas a trabalhadores que manuseiam ou são expostos a equipamentos de teste radioativos, corantes e produtos químicos.

                                                                            Armazéns

                                                                            Os armazéns armazenam não apenas as peças, materiais e equipamentos necessários para as operações contínuas da refinaria, mas também armazenam produtos químicos e aditivos embalados que são usados ​​na manutenção, processamento e mistura. Os armazéns também podem manter suprimentos de roupas e equipamentos de proteção individual necessários, incluindo capacetes, luvas, aventais, proteção para os olhos e rosto, proteção respiratória, calçados de segurança e impermeáveis, roupas resistentes a chamas e roupas de proteção contra ácidos. O armazenamento e separação adequados de líquidos inflamáveis ​​e combustíveis e produtos químicos perigosos são necessários para evitar derramamentos, incêndios e mistura de produtos incompatíveis.

                                                                            Laboratórios

                                                                            Os laboratórios são responsáveis ​​por determinar os valores e a consistência dos óleos brutos antes do processamento, bem como realizar os testes necessários para o controle de qualidade do produto acabado. O pessoal do laboratório deve ser treinado para reconhecer os perigos inerentes ao manuseio e mistura de produtos químicos tóxicos e líquidos inflamáveis ​​e fornecer proteção para si e para os outros.

                                                                            Segurança e Higiene Ambiental e Ocupacional

                                                                            Outras importantes atividades de apoio à refinaria são a segurança, prevenção e proteção contra incêndios, proteção ambiental e higiene industrial. Estes podem ser fornecidos como funções separadas ou integrados nas operações da refinaria. As atividades de segurança, preparação e resposta a emergências e prevenção e proteção contra incêndios geralmente são responsabilidades da mesma função dentro de uma refinaria.

                                                                            A função de segurança participa de programas de gerenciamento de segurança de processo como parte das equipes de revisão de projeto, revisão de pré-construção e construção e revisão de pré-inicialização. A segurança geralmente auxilia no processo de qualificação do contratado, revisa as atividades do contratado e investiga incidentes envolvendo funcionários e contratados. O pessoal de segurança pode ser responsável por supervisionar as atividades exigidas pela permissão, como entrada em espaços confinados e trabalho a quente, e por verificar a disponibilidade e prontidão de extintores de incêndio portáteis, instalações de descontaminação, chuveiros de segurança, lava-olhos, dispositivos fixos de detecção e alarmes e emergência aparelho de respiração autônomo colocado em locais estratégicos em caso de liberação de gás tóxico.

                                                                            Programas de segurança. A função de segurança da refinaria geralmente é responsável pelo desenvolvimento e administração de vários programas de segurança e prevenção de incidentes, incluindo, entre outros, os seguintes:

                                                                              • construção do projeto e análises de segurança pré-inicialização
                                                                              • investigação e relatório de acidentes, incidentes e quase acidentes
                                                                              • planos de preparação para emergências e programas de resposta
                                                                              • programa de segurança do contratante
                                                                              • práticas e procedimentos de trabalho seguro
                                                                              • bloqueio/sinalização
                                                                              • entrada em espaço confinado e inerte
                                                                              • andaime
                                                                              • segurança elétrica, aterramento de equipamentos e programa de proteção contra falhas
                                                                              • Proteção de máquinas
                                                                              • sinais e avisos de segurança
                                                                              • trabalho a quente, trabalho seguro e sistemas de permissão de entrada.

                                                                                                     

                                                                                                    Corpo de Bombeiros. As brigadas de incêndio de refinarias e equipes de emergência podem ser membros de brigada em tempo integral; funcionários de refinaria designados, como operadores e pessoal de manutenção que são treinados e designados para responder além de suas funções regulares; ou uma combinação de ambos. Além de incêndios, as brigadas tradicionalmente respondem a outros incidentes de refinaria, como vazamentos de ácido ou gás, resgate de embarcações ou tanques, derramamentos e assim por diante. A função de proteção contra incêndio pode ser responsável pela inspeção e teste de detectores e sinais de incêndio e sistemas e equipamentos fixos e portáteis de proteção contra incêndio, incluindo caminhões de bombeiros, bombas de incêndio, linhas de água de incêndio, hidrantes, mangueiras e bocais.

                                                                                                    O combate a incêndios em refinarias difere do combate a incêndios normal porque, em vez de extinguir, muitas vezes é preferível permitir que certos incêndios continuem a queimar. Além disso, cada tipo de hidrocarboneto líquido, gás e vapor possui características químicas de incêndio únicas que devem ser totalmente compreendidas para melhor controlar seus incêndios. Por exemplo, a extinção de um incêndio de vapor de hidrocarboneto sem primeiro parar a liberação de vapor, criaria apenas uma nuvem contínua de vapor de gás com a probabilidade de re-ignição e explosão. Incêndios em tanques contendo petróleo bruto e resíduos pesados ​​precisam ser tratados com técnicas específicas de combate a incêndios para evitar a possibilidade de explosão ou transbordamento do tanque.

                                                                                                    Incêndios de hidrocarbonetos geralmente são extintos interrompendo o fluxo do produto e permitindo que o fogo se extinga enquanto se aplica água de resfriamento para proteger equipamentos, tanques e vasos adjacentes da exposição ao calor. Muitos sistemas fixos de proteção contra incêndio são projetados com essa finalidade específica. O combate a incêndios em unidades de processo sob pressão requer consideração e treinamento especiais, principalmente quando catalisadores como o ácido fluorídrico estão envolvidos. Produtos químicos especiais de combate a incêndios, como pó seco e soluções de água e espuma, podem ser usados ​​para extinguir incêndios de hidrocarbonetos e controlar as emissões de vapor.

                                                                                                    Preparação para emergências. As refinarias precisam desenvolver e implementar planos de resposta a emergências para diversas situações possíveis, incluindo explosões, incêndios, liberações e resgates. Os planos de emergência devem incluir o uso de assistência externa, incluindo empreiteiros, ajuda governamental e mútua, bem como a disponibilidade de suprimentos e equipamentos especiais, como espuma de combate a incêndio e materiais de contenção e absorção de derramamento.

                                                                                                    Teste de gás e vapor

                                                                                                    O monitoramento, amostragem e teste de gás, particulado e vapor em refinarias são conduzidos para garantir que o trabalho possa ser executado com segurança e os processos possam ser operados sem exposições, explosões ou incêndios tóxicos ou perigosos. Os testes atmosféricos são realizados usando uma variedade de instrumentos e técnicas para medir o teor de oxigênio, vapores e gases de hidrocarbonetos e para determinar os níveis de exposição perigosa e tóxica. Os instrumentos devem ser devidamente calibrados e ajustados antes do uso, por pessoas qualificadas, para garantir medições confiáveis ​​e precisas. Dependendo do local de trabalho, perigos potenciais e tipo de trabalho sendo executado, testes, amostragem e monitoramento podem ser realizados antes do início do trabalho, ou em intervalos especificados durante o trabalho, ou continuamente ao longo do trabalho.

                                                                                                    Ao estabelecer procedimentos de refinaria para amostragem e teste de atmosferas inflamáveis, inertes e tóxicas, o uso de equipamentos de proteção individual, incluindo proteção respiratória apropriada, deve ser considerado. Deve-se notar que os respiradores do tipo canister não são adequados para atmosferas com deficiência de oxigênio. Os requisitos de teste devem depender do grau de perigo que estaria presente no caso de falha do instrumento.

                                                                                                    O teste das seguintes substâncias pode ser realizado usando equipamento portátil ou instrumentação fixa:

                                                                                                    Oxygen. Os medidores de gás combustível funcionam queimando uma pequena amostra da atmosfera que está sendo testada. Para obter uma leitura precisa de gás combustível, um mínimo de 10% e um máximo de 25% de oxigênio deve estar presente na atmosfera. A quantidade de oxigênio presente na atmosfera é determinada usando um medidor de oxigênio antes ou simultaneamente com o uso do medidor de gás combustível. O teste de oxigênio é essencial ao trabalhar em espaços confinados ou fechados, pois a entrada sem proteção respiratória (desde que não haja exposições tóxicas) requer concentrações normais de oxigênio no ar respirável de aproximadamente 21%. Os medidores de oxigênio também são usados ​​para medir a quantidade de oxigênio presente em espaços inertes, para garantir que não haja presença suficiente para sustentar a combustão durante o trabalho a quente ou outras operações.

                                                                                                    Vapores e gases de hidrocarbonetos. “Trabalho a quente” é o trabalho que cria uma fonte de ignição, como soldagem, corte, retificação, limpeza por jateamento, operação de um motor de combustão interna e assim por diante, em uma área onde existe o potencial de exposição a vapores e gases inflamáveis. Para conduzir o trabalho a quente com segurança, instrumentos conhecidos como medidores de gás combustível são usados ​​para testar a atmosfera quanto a vapores de hidrocarbonetos. Vapores ou gases de hidrocarbonetos queimarão apenas quando misturados com ar (oxigênio) em certas proporções e inflamados. Se não houver vapor suficiente no ar, diz-se que a mistura é “muito pobre para queimar” e, se houver muito vapor (pouco oxigênio), a mistura é “muito rica para queimar”. As proporções limitantes são chamadas de “limites superiores e inferiores de inflamabilidade” e são expressas como uma porcentagem do volume de vapor no ar. Cada molécula ou mistura de hidrocarbonetos tem diferentes limites de inflamabilidade, normalmente variando de cerca de 1 a 10% de vapor no ar. O vapor da gasolina, por exemplo, tem um limite inflamável inferior de 1.4% e um limite inflamável superior de 7.6%.

                                                                                                    atmosferas tóxicas. Instrumentos especiais são usados ​​para medir os níveis de gases tóxicos e perigosos, vapores e partículas que podem estar presentes na atmosfera onde as pessoas estão trabalhando. Essas medições são usadas para determinar o nível e o tipo de proteção necessária, que pode variar desde a ventilação completa e reposição da atmosfera até o uso de equipamentos respiratórios e de proteção individual pelas pessoas que trabalham na área. Exemplos de exposições perigosas e tóxicas que podem ser encontradas em refinarias incluem amianto, benzeno, sulfeto de hidrogênio, cloro, dióxido de carbono, ácidos sulfúrico e fluorídrico, aminas, fenol e outros.

                                                                                                    Programas de saúde e segurança

                                                                                                    A base para a higiene industrial da refinaria é um programa de controles administrativos e de engenharia que cobre exposições de instalações a produtos químicos tóxicos e perigosos, segurança e higiene de laboratório, ergonomia e vigilância médica.

                                                                                                    Agências reguladoras e empresas estabelecem limites de exposição para vários produtos químicos tóxicos e perigosos. A função de higiene ocupacional realiza monitoramento e amostragem para medir a exposição dos funcionários a produtos químicos e substâncias perigosas e tóxicas. Os higienistas industriais podem desenvolver ou recomendar controles de engenharia, práticas preventivas de trabalho, substituição de produtos, roupas e equipamentos de proteção individual ou medidas alternativas de proteção ou redução da exposição.

                                                                                                    Programas médicos. As refinarias normalmente exigem pré-colocação e exames médicos periódicos para determinar a capacidade do funcionário de realizar o trabalho inicialmente e posteriormente, e garantir que os requisitos e exposições de trabalho contínuo não coloquem em risco a saúde ou a segurança do funcionário.

                                                                                                    Proteção pessoal. Os programas de proteção pessoal devem abranger exposições típicas de refinarias, como ruído, amianto, isolamento, resíduos perigosos, sulfeto de hidrogênio, benzeno e produtos químicos de processo, incluindo cáusticos, fluoreto de hidrogênio, ácido sulfúrico e assim por diante. A higiene industrial pode designar o equipamento de proteção individual apropriado a ser usado para várias exposições, incluindo pressão negativa e respiradores com suprimento de ar e proteção auditiva, ocular e cutânea.

                                                                                                    Segurança do produto. A conscientização sobre a segurança do produto abrange o conhecimento sobre os perigos de produtos químicos e materiais aos quais existe potencial de exposição no local de trabalho e quais ações tomar no caso de ocorrer exposição por ingestão, inalação ou contato com a pele. Estudos toxicológicos de petróleo bruto, fluxos de refinaria, produtos químicos de processo, produtos acabados e novos produtos propostos são conduzidos para determinar os efeitos potenciais da exposição em funcionários e consumidores. Os dados são usados ​​para desenvolver informações de saúde relativas aos limites permitidos de exposição ou quantidades aceitáveis ​​de materiais perigosos em produtos. Essas informações são normalmente distribuídas por fichas de dados de segurança de materiais (MSDSs) ou documentos semelhantes, e os funcionários são treinados ou instruídos sobre os perigos dos materiais no local de trabalho.

                                                                                                    Proteção ambiental

                                                                                                    A proteção ambiental é uma consideração importante nas operações de refinaria devido aos requisitos de conformidade regulamentar e à necessidade de conservação à medida que os preços e custos do petróleo aumentam. As refinarias de petróleo produzem uma ampla gama de emissões atmosféricas e hídricas que podem ser perigosas para o meio ambiente. Alguns deles são contaminantes do petróleo bruto original, enquanto outros são resultado de processos e operações de refinaria. As emissões atmosféricas incluem sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono (ver tabela 2). As águas residuais normalmente contêm hidrocarbonetos, materiais dissolvidos, sólidos suspensos, fenóis, amônia, sulfetos, ácidos, álcalis e outros contaminantes. Existe também o risco de derramamentos e vazamentos acidentais de uma ampla gama de produtos químicos inflamáveis ​​e/ou tóxicos.

                                                                                                    Os controles estabelecidos para conter as liberações de líquidos e vapores e reduzir os custos operacionais incluem o seguinte:

                                                                                                      • Conservação de energia. Os controles incluem controle de vazamento de vapor e programas de recuperação de condensado para economizar energia e aumentar a eficiência.
                                                                                                      • Poluição da água. Os controles incluem tratamento de águas residuais em separadores API e instalações de tratamento subsequentes, coleta, retenção e tratamento de águas pluviais e programas de contenção e controle de prevenção de derramamento.
                                                                                                      • Poluição do ar. Como as refinarias operam continuamente, a detecção de vazamentos, principalmente em válvulas e conexões de tubulação, é importante. Os controles incluem a redução das emissões e liberações de vapor de hidrocarbonetos para a atmosfera, válvulas de refinaria e programas de estanqueidade, vedações de tanques de teto flutuante e programas de contenção de vapor e recuperação de vapor para instalações de carga e descarga e para ventilação de tanques e embarcações.
                                                                                                      • Poluição do solo. A prevenção do derramamento de óleo poluindo o solo e contaminando as águas subterrâneas é realizada pelo uso de diques e pelo fornecimento de drenagem para áreas de contenção protegidas e especificadas. A contaminação por derramamento dentro das áreas dos diques pode ser evitada pelo uso de medidas de contenção secundária, como plástico impermeável ou revestimentos de diques de argila.
                                                                                                      • Resposta a derramamento. As refinarias devem desenvolver e implementar programas para responder a derramamentos de petróleo bruto, produtos químicos e produtos acabados, tanto na terra quanto na água. Esses programas podem contar com funcionários treinados ou agências e contratados externos para responder à emergência. O tipo, a quantidade necessária e a disponibilidade de suprimentos e equipamentos para limpeza e restauração de derramamentos, no local ou de plantão, devem ser incluídos no plano de preparação.

                                                                                                       

                                                                                                              Voltar

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                                                                                                              Administração de Saúde e Segurança Ocupacional (OSHA), 1996. Instrução OSHA TED 1.15 CH-1. Washington, DC: OSHA, Departamento do Trabalho dos EUA.