Thread Content
De acordo com a publicação americana “Hydrocarbon Processing”, a hidrocracking é o principal dispositivo de conversão catalítica nas refinarias. Ele oferece flexibilidade tanto no processamento do óleo bruto quanto na distribuição dos produtos obtidos. Nos últimos anos, vários sistemas permitiram que essa flexibilidade atingisse um nível muito alto. Algumas refinarias utilizam unidades de hidrocraqueamento para processar óleos brutos difíceis de serem transformados. Outras refinarias alteram os procedimentos de processamento nas unidades de hidrocraqueamento, buscando oportunidades no mercado de óleos básicos para lubrificantes e em matérias-primas para a indústria petroquímica. Essas refinarias conseguiram operar os dispositivos de hidrocraqueamento de maneira diferenciada, o que aumentou sua eficiência econômica. As empresas de refino ainda enfrentam uma situação de lucros instáveis e um futuro incerto. Embora, atualmente, os preços do petróleo estejam baixos e as refinarias possam obter lucros razoáveis, a concorrência no mercado de produtos petrolíferos é intensa. Espera-se que a demanda por produtos petrolíferos tradicionais, como gasolina, combustível para jatos e diesel, continue a diminuir. Além disso, as novas refinarias eficientes construídas na Ásia e no Oriente Médio tornaram a concorrência no mercado ainda mais acirrada. Algumas refinarias já optaram por medidas para aumentar sua competitividade. Atualmente, algumas refinarias já utilizam a flexibilidade dos equipamentos de hidrocraqueamento para aumentar sua competitividade. As maneiras de fazer isso são as seguintes: primeiro, as refinarias processam petróleo bruto barato e de baixa qualidade. As refinarias que processam petróleo bruto com alto teor de ácido enfrentam riscos relacionados à confiabilidade do funcionamento dos equipamentos e a paradas não planejadas, especialmente nos equipamentos de destilação sob pressão e sem pressão. No entanto, esses problemas já foram resolvidos. Para as refinarias que processam petróleo bruto de baixa qualidade e alto teor de densidade, a grande quantidade de aromáticos coloca uma grande pressão sobre a qualidade do óleo produzido, o que representa um grande desafio para a produção de óleos básicos de alta qualidade para lubrificantes. A combinação da hidrocraqueação com o tratamento de hidrogênio de óleos destilados levou ao surgimento de processos avançados. Catalisadores especialmente projetados podem ser utilizados para reduzir a densidade do diesel e o teor de aromáticos, causando mudanças significativas no ponto de ebulição e melhorando as propriedades de fluxo em baixas temperaturas. Assim, já não há mais problemas no processamento de óleos brutos com alto teor de aromáticos. Para as refinarias que processam petróleo bruto de alta qualidade, mas de baixo valor, grandes quantidades de metais como ferro, níquel, vanádio, magnésio, sódio e cálcio podem causar vários problemas, como formação excessiva de carbonização. No entanto, recentemente foram feitos avanços significativos nas tecnologias de remoção de metais. A seleção do catalisador adequado e o uso de um catalisador de leito protetor garantem que o catalisador de alta atividade funcione corretamente. Para as refinarias que processam petróleo bruto de baixa qualidade, pesado e rico em nitrogênio, o alto teor de nitrogênio exerce grande pressão sobre os catalisadores utilizados no pré-tratamento dos equipamentos de hidrocraqueamento, afetando assim a capacidade de processamento desses equipamentos. No entanto, foram desenvolvidos com sucesso catalisadores de pré-tratamento por hidrogenação com maior atividade, bem como catalisadores de hidrocracking com maior atividade e seletividade. A combinação desses dois catalisadores, utilizados para tratar óleos brutos de difícil processamento com o catalisador de pré-tratamento, garante que não haja grandes perdas na taxa de rendimento do produto e no ciclo operacional da unidade. II. Unidades de hidrocraqueamento que processam óleos brutos não padronizados. O processamento de óleos brutos não padronizados consiste em adicionar à gasolina resultante do processo tradicional de hidrocraqueamento alguns componentes derivados de outros processos de craqueamento, como a catálise retardada, o desasfaltamento por solventes, o hidrocraqueamento em leito fluidizado e (em um futuro próximo) o hidrocraqueamento em leito suspenso. Esses materiais-primas (incluindo o óleo pesado de coqueação e o óleo desalquenado) são difíceis de processar, devido ao alto teor de nitrogênio, carbono residual e metais. Alguns óleos brutos, por terem sido submetidos a processo de craqueamento, possuem um efeito “inibidor”, o que torna seu processamento mais difícil. O surgimento de uma nova geração de catalisadores e suas propriedades são fundamentais para processar esses materiais de maneira econômica e eficiente, seja em novas instalações de hidrocraqueamento ou na reforma de instalações já existentes. III. Hidrocracking para produção de óleo base para lubrificantes ou matéria-prima para cracking (para produção de etileno). Embora o óleo de fração média seja geralmente um produto de alto valor, em algumas regiões, os produtos com maior rentabilidade econômica são o óleo base para lubrificantes ou a matéria-prima para cracking. Por isso, algumas refinarias já aproveitam essas oportunidades de mercado. No mercado de óleos básicos para lubrificantes, uma das razões é a transição dos produtos de óleo básico de tipo I, produzidos por meio da tecnologia de refino com solventes, para os óleos básicos de tipos II/III, produzidos por meio da tecnologia de refino pós-isomerização e hidrogenação. Espera-se que a demanda por óleos básicos de tipo I diminua significativamente, especialmente na Europa e na América do Norte. Alguns dos complexos de produção de óleos básicos de tipo I já foram desativados. Todos os novos complexos são destinados à produção de óleos básicos de tipos II/III. É importante ressaltar que os óleos básicos de tipos II/III são geralmente produzidos a partir do óleo residual obtido nos processos de hidrocracking. É claro que o óleo básico de tipo III precisa ser produzido a partir de resíduos de hidrocracking com alta taxa de conversão. Isso porque somente com resíduos de hidrocracking de alta taxa de conversão é possível obter um óleo básico com índice de viscosidade elevado, entre 120 e 130. espera-se que, no futuro, todo o óleo base para lubrificantes seja fornecido por unidades de hidrocraqueamento. Para produzir o óleo base para lubrificantes, é necessário entender profundamente as propriedades do óleo não convertido que fica no fundo da coluna de destilação nos equipamentos de hidrocraqueamento, especialmente o índice de viscosidade e o teor de aromáticos, enxofre e nitrogênio. O processo de operação do dispositivo de hidrocraqueamento e a seleção correta do sistema de catalisadores são fatores fundamentais para se obter a maior taxa de rendimento e produtos oleosos de qualidade superior. Na produção de matérias-primas para a pirólise, o melhor material para a produção de etileno, ao longo do tempo, tem sido o etano. Embora continue sendo o melhor material para a produção de etileno, devido às limitações em sua fonte, é necessário expandir as fontes de matéria-prima, utilizando gás liquefeito, nafta e óleos gasosos despressurizados submetidos a processo de hidrogenação. Recentemente, também tem sido utilizado o óleo residual resultante do processo de hidrocraqueamento. Se a matéria-prima for mais pesada, a taxa de obtenção de etileno diminuirá, e outros produtos indesejados aumentarão. Mas o preço das matérias-primas já caiu. Assim como o setor de refino, o setor petroquímico também possui seus próprios ciclos econômicos. Nas empresas integradas de refino/petroquímica, a chave para o sucesso a longo prazo é a flexibilidade quanto ao petróleo bruto. A hidrocraqueação tem vantagens importantes aqui. Como o hidrogênio é adicionado seletivamente ao produto não convertido, isso também pode causar alguma perda na taxa de rendimento. No entanto, quanto maior o teor de hidrogênio, maior será a taxa de obtenção de etileno por meio da clivagem. É nisso que reside o valor desse material. Muitos dos dispositivos de pirólise modernos são projetados para processar diversos tipos de matérias-primas, desde etano até nafta e até óleos residuais resultantes da hidrocracking. A integração entre o dispositivo de hidrocraqueamento da refinaria Shell Pernis e o dispositivo de pirólise da refinaria petroquímica vizinha em Moerdijk ilustra esse conceito. No final do ciclo de operação da unidade de hidrocraqueamento em 2013, os especialistas técnicos da unidade avaliaram que a substituição do catalisador existente por um novo catalisador de hidrocraqueamento seria benéfica para aumentar a taxa de obtenção de óleos de destilação intermediária de alto valor. No entanto, qualquer mudança desse tipo tem um lado negativo para a empresa Shell, na fábrica petroquímica de Moerdijk, que também utiliza o óleo residual resultante do processo de hidrocraqueamento como matéria-prima em seus equipamentos de cracking. Se o novo catalisador causar uma redução no teor de hidrogênio no óleo residual da hidrocraqueação, a taxa de produção de etileno no equipamento de craqueamento ou o ciclo de operação do forno de craqueamento serão seriamente afetados. Os especialistas técnicos esperam que o novo catalisador mantenha a qualidade do óleo residual da hidrocraqueação inalterada, ao mesmo tempo em que aumente a taxa de produção dos óleos de destilação média. Esse tipo de empresa integrada **aumenta a complexidade na substituição dos catalisadores. A solução adotada foi aumentar o valor da integração empresarial, de modo que tanto as refinarias quanto as fábricas petroquímicas possam obter mais lucros.** O resultado da avaliação feita pela equipe do projeto após a substituição do catalisador foi que o lucro total da empresa aumentou em 5 milhões de dólares por ano. IV. Esquemas combinados para a produção de matérias-primas para craqueamento ou óleos básicos para lubrificantes por hidrocraqueamento Atualmente, existem quatro tecnologias que aproveitam a flexibilidade das unidades de hidrocraqueamento para produzir matérias-primas para craqueamento ou óleos básicos para lubrificantes, visando aumentar os lucros da planta como um todo: A primeira é a combinação de destilação a vácuo de alto vácuo e hidrocraqueamento. A maximização da taxa de obtenção de óleo gás sob pressão reduzida é alcançada por meio da destilação a baixa pressão, o que permite fornecer mais óleo bruto para hidrocraqueamento e, ao mesmo tempo, reduzir o tamanho dos equipamentos utilizados no processamento do óleo residual, diminuindo assim os investimentos necessários. A prática comprovou que a mais recente geração de tecnologias de destilação sob baixa pressão, ou seja, a destilação sob alto vácuo, permite obter uma maior produção de óleo gasoso sob baixa pressão. Além disso, ela mantém os níveis de metais pesados (níquel e vanádio), carvão residual e asbitas C7 (que são os mais importantes) dentro dos limites aceitáveis pelos dispositivos de hidrocraqueamento. Os dados mostram que, após a reforma, o rendimento do óleo gás sob baixa pressão no dispositivo de destilação a vácuo elevado aumentou em aproximadamente 2%, além de contribuir para estender o ciclo de operação do dispositivo de 3 anos para 4 anos. O investimento para a reforma não é alto, e o período de retorno do investimento é inferior a 1 ano. Além disso, as modificações a serem feitas não são muitas: trata-se principalmente da instalação de novos distribuidores de jato, de novos materiais para preenchimento das camadas de lavagem do óleo, bem como de novos discos para a torre de destilação. O tempo necessário para realizar essas modificações não é grande; elas podem ser concluídas durante as manutenções regulares da refinaria. O segundo é a combinação de coqueamento retardado e hidrocraqueamento. Geralmente, a cokagem retardada é considerada a técnica mais eficaz para o processamento de óleos residuais. No entanto, o gás pesado produzido pela cokagem pode afetar o processo nos equipamentos downstream. Há quem acredite que o processamento do óleo gás pesado cokificado, proveniente dos equipamentos de hidrocraqueamento, juntamente com o óleo gás de redução de pressão, pode afetar os materiais utilizados na produção de óleos básicos para lubrificantes. Na verdade, a mais recente tecnologia de hidrocraqueamento permite processar o óleo gás pesado resultante da cokeração juntamente com o óleo gás de baixa pressão, gerando combustíveis de alta qualidade ou matérias-primas para óleos lubrificantes. A combinação de cokagem retardada e hidrocracking é uma solução muito eficaz: ela permite evitar a produção de óleo combustível, além de oferecer às refinarias flexibilidade na transformação do petróleo bruto. Como os dispositivos de hidrocraqueamento são capazes de processar matérias-primas ricas em nitrogênio e aromáticos, obtidas a partir do petróleo bruto utilizado nas refinarias, os dispositivos de cokagem retardada conseguem processar óleos residuais que são muito difíceis de serem processados. Terceiro é a combinação de desasfaltamento por solvente e hidrocraqueamento. A combinação de desasfaltação por solvente e hidrocraqueamento do óleo desasfaltado é a solução de conversão de óleo residual que exige menos investimento, especialmente em comparação com o hidrocraqueamento direto do óleo residual. Devido ao alto teor de metais e carbono residual, a prática tradicional é submeter o óleo desasfaltado à craqueação catalítica. O óleo gasoso despressurizado contém cerca de 1 a 2 ppm de metais, e carbono residual em torno de 0,5 a 1,0% em peso. Já o óleo desalquenado geralmente contém de 15 a 30 ppm de metais, com carbono residual de aproximadamente 6 a 10% em peso. Com um sistema de catalisadores bem projetado, além de catalisadores para pré-tratamento e craqueamento, fica mais fácil lidar com essas impurezas. O óleo desalquebrado é um material de hidrocraqueamento relativamente “limpo”; em comparação com o óleo gás de redução de pressão, seu teor de asfaltenos do tipo C7 é extremamente baixo. Os dados industriais mostram que o teor de asfaltenos no óleo de desasfaltamento C7 é de apenas 10 ppm, enquanto no óleo gásico a pressão reduzida, esse teor chega a 700 ppm. O importante é ter um bom entendimento do catalisador utilizado para a desasfaltagem do petróleo. Em comparação com a remoção de metais do óleo residual à pressão atmosférica, a remoção de metais do óleo desasfaltado é mais rápida e fácil. As condições de reação projetadas devem permitir uma desmetalização lenta, de modo a maximizar a quantidade de metal depositado no catalisador. A escolha do catalisador também é muito importante, tanto para os catalisadores utilizados no pré-tratamento quanto para os catalisadores de craqueamento. Isso porque é necessário encontrar um equilíbrio entre seletividade e atividade, de modo a se adaptar às propriedades do óleo desasfaltado, incluindo as grandes moléculas de hidrocarbonetos presentes nele. Com dispositivos avançados de desasfaltamento por solventes, é possível obter óleo desasfaltado com alta taxa de rendimento e pouquíssimas impurezas, que são enviadas para o processamento posterior. Os efeitos das impurezas no funcionamento dos dispositivos de hidrocraqueamento variam significativamente. O componente que causa o maior impacto é a asfaltenina C7; em seguida vêm os metais, o carvão residual e o nitrogênio. Já o enxofre tem o menor impacto. Quarto é a combinação de hidrocraqueamento e isomerização para remoção de cera. O processo de produção do óleo base para lubrificantes está passando rapidamente da refinação por solventes para a desparafinação isomérica. A melhoria na qualidade do óleo base não depende do uso de um tipo específico de petróleo bruto; ao aumentar a taxa de obtenção do óleo base, torna-se mais fácil produzir o óleo base de alta qualidade da categoria III, necessário no mercado. A combinação de hidrocraqueamento e isomerização para remoção de cera é uma estratégia consistente com o processamento, pelas refinarias, de petróleo bruto de difícil tratamento, sendo o hidrocraqueamento o equipamento fundamental e viável para isso. A combinação típica envolve o uso de óleo residual a pressão atmosférica em um dispositivo de destilação sob vácuo elevado, permitindo que se obtenha a maior quantidade possível de óleo gás de redução para hidrocraqueamento, por meio de flash evaporação profunda. A taxa de conversão da hidrocraqueação pode ser cuidadosamente ajustada para equilibrar a qualidade e o rendimento do produto; os equipamentos de pós-tratamento de isoderivação/didrogenação podem produzir os produtos de óleo base do Tipo II ou III desejados. Se houver demanda suficiente pelo óleo base mais pesado, de 500 N, pode-se adicionar óleo de desalquenização (é assim que a Hyundai Oil Company da Coreia do Sul procede). Através da rota de processamento do óleo desasfaltado, também é possível produzir óleos lubrificantes brilhantes do Tipo II. Atualmente, esse produto não está disponível no mercado; contudo, dada a paralisação de mais unidades de produção de óleos básicos do Tipo I e a falta de oferta de óleos lubrificantes brilhantes tradicionais, haverá demanda por ele.