Produção De óleos Lubrificantes E Parafina

Produção de Óleos Básicos Lubrificantes e Parafinas

Classificação do Lubrificantes Automotivos API – American Petroleum Institute (padrões de qualidade) S – indica que o óleo destina-se a motores a gasolina (álcool e gás). API SL SAE 20W/50

L – gradua o óleo conforme o nível de qualidade (poder de limpeza e lubrificação, resistência a oxidação, etc.) “Maior” a letra, melhor o óleo. SAE – Society of Automotive Engineers 20W – especifica a viscosidade máxima para uma dada temperatura do óleo (viscosidade a baixa temperatura) – W- winter - (4500 cP @ -10ºC) 50 – especifica a viscosidade do óleo a temperatura elevada – (16,3 a 21,9 cSt @ 100ºC)

Óleos Lubrificantes Comerciais • Obtidos por mistura de óleos básicos de modo a se ter a viscosidade desejada, sendo aditivado para melhorar ou adicionar características de desempenho. •Exemplo de aditivos: anti-oxidantes, depressores de ponto de fluidez, melhoradores de IV, anti-corrosivos, extrema-pressão, anti-espumante.

Óleos Básicos Lubrificantes • Cerca de 2% dos derivados de petróleo. • Tradicionalmente se originam de frações de vácuo da destilação e de óleos desasfaltados • Misturas de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos. • Peso Molecular : 300 a 700 (moléculas contendo de 20 a 50 átomos de carbono).

Óleos Básicos Lubrificantes composição

Iso-parafínicos

Aromáticos

Naftênicos

Óleos Básicos Lubrificantes – estruturas típicas Ciclo-parafinas

Alquilbenzenos

Índice de Viscosidade • Indica a variação da viscosidade com a temperatura. Maior IV menor esta variação • Função das viscosidades a 40ºC e 100ºC IV =

L

-

L -

U x 100 H

• H – viscosidade a 40ºC de um óleo de IV=100 de viscosidade a 100ºC igual a do óleo em análise • L – viscosidade a 40ºC de um óleo de IV=0 de viscosidade a 100ºC igual a do óleo em análise • U – viscosidade a 40ºC do óleo em análise • Referências: H – óleos parafínicos obtidos do petróleo Pennsylvanian (“high VI”), assumidos como IV=100 L – óleos naftênicos obtidos de cru naftênico do Golfo do México (“low VI”), assumidos como IV=0.

Óleos Básicos Lubrificantes – distribuição de carbonos Carbonos totais : 18 Carbonos Parafínicos: 6 CP = 33,3 % Carbonos naftênicos: 6 CN= 33,3 % Carbonos Aromáticos: 6 CA= 33,3 % Obs : A distribuição de carbono é calculada por correlação entre o índice de refração, viscosidades a duas temperaturas, densidade e teor de enxofre do produto.

Óleos Básicos Lubrificantes Principais requisitos Viscosidade Alto Ponto de Fulgor Índice de Viscosidade (IV) Ponto de Fluidez Resistência à oxidação

Óleos Básicos Lubrificantes – Parafínicos Características • Alto Índice de Viscosidade (Ex: IV = 95) • Ponto de Fluidez variando de -3ºC a -15ºC • Mais rico em carbono parafínico que os óleos naftênicos (Ex: CA = 10%, CN = 22% e CP = 68%)

Óleos Básicos Lubrificantes – Naftênicos Características • Baixo Índice de Viscosidade (Ex: IV = 3) • Ponto de Fluidez (Ex: - 21ºC) •Mais rico em carbono naftênico que os óleos parafínicos (Ex: CA = 16%, CN = 36% e CP = 46%)

Óleos Básicos Lubrificantes Rotas de Produção Grupo

Processos Utilizados (típicos)

I

Extração e Desparafinação com Solvente, Rota Mista

II III

Hidroprocessamento Severo, Rota Mista Hidroprocessamento Severo, GTL, Hidroisomerização de Parafinas Oleosas

Óleos Básicos Lubrificantes Demandas de Qualidade • Maior resistência a oxidação • Maior índice de viscosidade • Menor volatilidade • Melhor fluidez a baixa temperatura • Menor teor de enxofre

Rotas de Produção de Óleos Básicos Destilados / Desasfaltados

Aumento do IV

Aumento da Fluidez

Estabililização

Extração de Rota Solvente Aromáticos c/ solvente

Desparafinação c/ solvente

HidroAcabamento

HidrocraHidrorrefino queamento

Desparafinação Catalítica

HidroTratamento

(Baixa Pressão)

(Alta Pressão)

Óleos Básicos

Parafinas Principais requisitos

Ponto de Fusão Teor de óleo Penetração

Parafinas - Composição • Principal componente: alcanos lineares de (C18 a C60). • Contém isoalcanos e naftênicos • Contém pequena quantidade de óleo residual.

COMPOSTOS PARAFÍNICOS – C26H54 ESTRUTURA

VISCOSIDADE (cSt@100ºC)

IV

Pto. FLUIDEZ (ºC)

“PRODUTO”

n-C26

3,24

188

+ 56,2

“parafina”

C4—C—C17

2,97

141

+ 20,8

“parafina mole”

2,68

126

- 9,1

“óleo lubrificante”

2,69

120

- 40

“óleo lubrificante”

C4 C10—C—C10 C5 C10—C—C10 C C2

C2

Rota Solvente – Esquema de Processamento RAT

Destilação a Destilação vácuo

a1510/1710 Vácuo

Extração Extração de Aromáticos

de Aromáticos

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a Propano vácuo ção a Propano 1510/1710 1790

1530/1730 nação

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

RV

Desparafinação Desparafi-

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleificação de Parafinas

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament Hidroacao

bamento 1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

Hidrotratamento de Parafinas

PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Rota Hidrorrefino – Esquema de Processamento RAT

Destilação a Destilação vácuo

a1510/1710 Vácuo

HidrocraExtração de Aromáticos queamento 1520/1720 Catalítico

DESTILADOS DE VÁCUO

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a Propano vácuo ção a 1510/1710 1790 Propano

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroisodespara1530/1730 finação Desparafinação

ÓLEOS REDESTILADOS

Hidroacabament Hidroacao

bamento 1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

PRODUTOS COMBUSTÍVEIS ( GLP , NAFTA, QAV , DIESEL )

Naftênicos x Parafinicos Alta

Densidade

Baixa

Índice de Viscosidade

Alto

Alto

Poder de Solvência

Baixo

Bom

Poder desemulsificante

Ruim

Alta

Volatilidade

Baixa

Ponto de Fluidez

Alto

Baixo

Baixo

Unidade de Lubrificantes Principais clientes diretos : BR DISTRIBUIDORA - 33 % TEXACO - 15 % MOBIL - 13 % SHELL - 12 % OUTROS - 27 %

Conjuntos de Lubrificantes da Reduc • A Reduc produz 80% dos óleos básicos parafínicos da Petrobrás ( a Rlam produz o restante) • A Rlam produz 70% das parafinas da Petrobrás (a Reduc produz o restante)

GLP Nafta Querosene Diesel Petróleo Utilidades Solventes Produtos Químicos Catalisadores

Conjuntos de Lubrificantes

Óleo Combustível Asfaltos Extratos Aromáticos Parafinas Oleosas Parafinas Moles Parafinas Óleos Básicos

Produtos Lubrificantes 1- Óleos Básicos Spindle, Neutro Leve, Turbina Leve, Neutro Médio, Neutro Pesado, Turbina Pesado, Bright Stock, Óleo Cilindro I, Óleo Cilidro II. 2- Óleos Especiais Spindle Isolante, OPA, Spindle Branco. 3- Parafinas Spindle (120/125), Neutro Leve (130/135), Neutro Médio (140/145), Neutro Pesado (150/155) 4- Extrato Aromático Neutro Pesado

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Requisitos da Matéria Prima (petróleo) • Rendimentos compatíveis dos cortes de vácuo e óleos desasfaltados • Composição dos cortes de vácuo que propicie rendimentos elevados na desaromatização e desparafinação • Baixo teor de compostos nitrogenados • Parâmetro para seleção : IV do gasóleo desparafinado > 50 • Rota pouco flexível em relação à matéria-prima

Unidades de Destilação Atmosférica e a Vácuo para Lubrificantes

Destilação Atmosférica gasolina + GLP p/ torre estabiliz.

gás residual p/ forno atm

água p/ tb do vácuo vapor

vapor

pré flash

aci réf s o m t a err ot

fornos atm

vapor

nafta pesada /bat. pré-aquec querosene p/bat. pré-aquec diesel leve p/bat. pré-aquec

vapor

diesel pesado p/bat. pré-aquec resíduo atmosférico (RAT) p/ sistema de vácuo

Destilação a Vácuo

condensador

torre de vácuo primária

destilados de vácuo p/ recup. calor vapor spindle vapor neutro leve

RAT

vapor

vapor neutro médio

primeiro forno de vácuo resíduo de vácuo (RV) primário

Unidades de Destilação Propriedades Controladas nos Cortes de Vácuo

• • • •

Viscosidade Ponto de Fulgor Cor Faixa de destilação

Unidades de Destilação Destilado

Controle

Unidade

Spindle Motor

9,8 – 10,4

cSt@40ºC

Spindle Branco

15,4 – 15,9

cSt@40ºC

Neutro Leve

5,2 – 5,6

cSt@100ºC

Neutro Médio

7,6 – 8,4

cSt@100ºC

Neutro Pesado

12,5 – 13,5

cSt@100ºC

Unidades de Destilação Comparação dos destilados Neutro Médio Rlam-Reduc

Propriedade NM - Rlam NM - Reduc Visc. (cSt@100ºC 6,9 7,8 CA/CN/CP 9/14/77 21/11/68 Ponto de Fulgor (ºC) 238 240 Ponto de Fluidez (ºC) 51 36 Enxofre (%p) 0,04 2,6 Nitrogênio (ppm) 510 735 Fonte: CENPES/PDAB/LPE

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Unidade de Desasfaltação a Propano

Unidade de Desasfaltação Objetivo • Extrair do resíduo de vácuo um óleo de elevada viscosidade, o qual não poderia ser obtido por destilação à vácuo.

Sistemas de Recuperação do Asfalto / Propano de Baixa Pressão

vapor propano p/ o sitema de MP

resíduo asfáltico + propano

diluente

água temperada

OC ou asfalto p/ tanque

C3+vapor do sist. de ODES

água ácida p/ tratamento

C3 p/ vaso acumulador (MP)

Unidade de Desasfaltação Propriedades Controladas no Óleos Desasfaltados • • • •

Viscosidade (35,5 – 37,5 cSt@100ºC) Resíduo de Carbono (RCR 1,80 % máximo) Cor Ponto de Fulgor

Unidades de Desasfaltação Principais Variáveis Operacionais • Relação solvente/carga • Temperaturas de extração

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Unidades de Extração de Aromáticos

Unidades de Desaromatização Objetivo • Reduzir o conteúdo de compostos aromáticos para aumentar o índice de viscosidade do produto e melhorar a estabilidade à oxidação. • Reduzir o conteúdo de compostos polares (aumento da estabilidade à oxidação)

H H

Furfural C C H C

C

C

O

O H

Ponto de Ebulição (ºC – 760 mmHg) : 161,7 Densidade 20/20ºC : 1,5261 Azeótropo com Água @ 1 atm: 65% (p) de água Ponto de Ebulição : 97,85 ºC

Esquema Geral da Desaromatização Solvente Recuperado Rafinado + Solvente

Recuperação de Solvente

RAFINADO

Solvente

DESTILADO / ODES

Sistema de Extração Solvente Recuperado

Extrato+ Solvente

Recuperação de Solvente

EXTRATO

Sistema de Extração vapor atm

água poço

furfural

vapor

Obs: As Us-1520/1720 possuem duas torres extratoras

torre extratora

DESTILADO / ODES

torre desaeradora

solução de rafinado

decantador

solução de extrato

Unidades de Desaromatização Propriedades Controladas nos Produtos • Índice de Refração ou Ponto de Anilina • Teor de furfural • Viscosidade do extrato aromático

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Unidades de Desparafinação

Unidades de Desparafinação Objetivo • Remover as parafinas lineares e pouco ramificadas, de modo a reduzir o ponto de fluidez (aumentar a fluidez) do óleo desparafinado.

Metil-isobutil-cetona (MIBC) O H3C

C

CH2

CH

CH3

CH3 Ponto de Ebulição (ºC – 760 mmHg) : 116,5 Densidade 20/20ºC : 0,7983 Azeótropo com Água @ 1 atm: 64% (p) de água Ponto de Ebulição : 87,9 ºC

Esquema Geral da Desparafinação (sem desoleificação) Solvente Recuperado

Recuperação de Solvente

ÓLEO DESPARAFINADO

Solvente

RAFINADO

Cristalização das Parafinas Filtrado Frio

Filtração Parafina Oleosa + Solvente

Recuperação de Solvente Solvente Recuperado

PARAFINA OLEOSA

Esquema Geral da Desparafinação / Desoleificação Solvente Recuperado

Solvente

RAFINADO

Cristalização das Parafinas Filtrado Frio

Parafina Oleosa + Solvente

ÓLEO DESPARAFINADO

U-1530

Filtração

U-1630 Solvente Recuperado PARAFINA OLEOSA

Recristalização

Solvente

Recuperação de Solvente

Solvente Recuperado

Filtração (dois estágios)

Recuperação de Solvente Recuperação de Solvente

PARAFINA DESOLEIFICADA

PARAFINA MOLE

Chiller

Chiller

Apresentação Filtro Rotativo

Apresentação Filtro Rotativo

Apresentação Filtro Rotativo

Unidades de Desparafinação Propriedades Controladas nos Produtos • Ponto de Fluidez • Teor de Óleo na Parafina Oleosa

Unidades de Desparafinação Teor de Óleo nas Parafinas Oleosas Corte

Teor de Óleo (%p)

Spindle Branco

10 - 20

Neutro Leve

10 – 20

Neutro Médio

20 - 30

Neutro Pesado

30 - 40

Bright Stock

30 – 35

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Unidade de Desoleificação

Unidades de Desoleificação Objetivo • Remover o óleo remanescente na parafina (oriundo do processo de desparafinação) e as parafinas pouco ramificadas de baixo ponto de fusão, de modo a se obter um produto de alto ponto de fusão.

Sistema de Congelamento de Carga água parafina oleosa c/solvente da U-1530

propano líquido

propano vapor

chiller propano líquido

chiller

propano vapor

propano líquido

propano vapor

chiller propano líquido

propano vapor

chiller

carga para filtração

Sistema de Filtração carga p/ filtração tambor de carga dos filtros primários

tambor de carga dos filtros secundários gás inerte

gás inerte

solvente

solvente parafina desoleificada c/ solvente sucção do compressor de gás inerte tambor de filtrado Parafina parafina mole com solvente

filtrado de repulp p/ diluição e lavagem de torta

tambor de filtrado

Sistema de Recuperação da Parafina Mole MIBC p/ tanque

parafina mole c/ solvente

MIBC p/ tanque para sistema de secagem

vapor

água

parafina mole p/ gasóleo

Unidade de Desoleificação Propriedades Controladas no Produto • Teor de Óleo • Penetração • Ponto de Fusão (pequeno ajuste)

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Unidades de Hidroacabamento de Óleo

Unidades de Hidroacabamento Objetivo • Aumentar a estabilidade à oxidação do óleo básico. • Melhorar a cor do produto. • No sistema de secagem, reduzir o conteúdo de água, que causaria turbidez no produto.

Esquema Geral do Hidroacabamento de Óleo Gás de Purga

Separação

Gás Residual p/ Água ácida forno

Sistema de Retificação/ Secagem

Gás de Reciclo ÓLEO DESPARAFINADO

Aquecimento de Carga

Reator

Produto + Leves

Hidrogênio (reposição)

Compressão de Hidrogênio

ÓLEO HIDROACABADO

Aquecimento de Carga/Reator/Sistema de Hidrogênio

reator

óleo desparafinado

reciclo de H2

gás de purga p/ DEA (U-1250) óleo hidrogenado p/ retificação

óleo residual *

reposição de H2

drenagem (eventual) p/ tocha

Sistema de Retificação e Secagem do Óleo Hidrogenado

Óleo hidrogenado p/ retificação

óleo residual *

vapor

óleo residual p/ slop

água ácida p/ tratamento vapor

água

gás residual p/ queima em forno

vapor

Óleo hidrogenado p/ tanque água poço

Unidades de Hidroacabamento Propriedades Controladas nos Produtos • Índice de Viscosidade • Aparência (teor de água) • Ponto de Fulgor

Esquema Simplificado da Produção de Lubrificantes e Parafinas

RAT

Destilação Destilação a a vácuo vácuo

Extração de Extração de Aromáticos Aromáticos

1510/1710

1520/1720

1510/1710

RV

DesasfaltaDesasfaltação Destilação a a ção Propano vácuoa

Propano 1510/1710 1790 1790

ÓLEOS DESASFALTADOS

Hidroacabament o mento

1530/1730

1520/1720

DESTILADOS DE VÁCUO

Hidroacaba-

Desparafina Desparafinação ção

1540/1740

1530/1730

ÓLEOS RAFINADOS

Desoleifica-

1540/1740

ÓLEOS DESPARAFINADOS

ÓLEOS HIDROGENADOS

ção de Parafinas

Hidrotratamento de Parafinas

1630

1640 PARAFINAS DESOLEIFICADAS

PARAFINAS HIDROGENADAS

Unidade de Hidrotratamento de Parafina

Esquema Geral do Hidrotratamento de Parafinas Hidrogênio gasto

Separação

Gás Residual p/ Água ácida forno

Sistema de Retificação/ Secagem

Gás de Reciclo PARAFINA DESOLEIFICADA

Aquecimento de Carga

Reator

Produto + Leves

Hidrogênio (reposição)

Compressão de Hidrogênio

PARAFINA HIDROTRATADA

Sistema de Aquecimento de Carga/Reatores/Separação do Gás hidrogênio dos compressores

parafina desoleificada

água

H2 p/ U-1540

água gás combustível parafina hidrogenada p/ retificação

óleo residual*

Retificação da Parafina Hidrogenada/Recebimento de Hidrogênio parafina hidrogenada p/ retificação

vapor

vapor

gás residual p/ forno

vapor

óleo residual p/ slop

secagem

água

H2 da U-1540

parafina hidrogenada p/ tanque

água ácida p/ tratamento

H2 comprimido p/ reator

Unidade de Hidrotratamento de Parafinas Propriedades Controladas nos Produtos • Cor Saybolt • Teor de Óleo (apenas verificação)

FIM