O documento descreve os principais processos de destilação e separação utilizados no refino de petróleo, incluindo destilação atmosférica, destilação a vácuo e outros processos como desasfaltação a propano e extração de aromáticos. A destilação fracionada é o principal processo de separação e permite obter diferentes frações do petróleo com graus variados de pureza.

1. Processos de Refino
Processos de Separação

2. Destilação
● A destilação é um processo físico de separação,
baseado na diferença de temperaturas de ebulição
entre compostos coexistentes numa mistura líquida.
● As temperaturas de ebulição de hidrocarbonetos
aumentam com o crescimento de suas massas
molares.
● Variando-se as condições de aquecimento de um
petróleo, é possível vaporizar os compostos leves,
intermediários e pesados, que, ao se condensarem,
podem ser fracionados.

3. Destilação
● Paralelamente, ocorre a formação de um
resíduo bastante pesado, constituído
principalmente de hidrocarbonetos de elevadas
massas molares, que, às condições de
temperatura e pressão em que a destilação é
realizada, não se vaporizam.

4. Tipos de Destilação
● Os principais tipos de destilação que existem
são:
– Destilação Integral
– Destilação Diferencial
– Destilação Fracionada

5. Destilação Integral
● A mistura líquida é separad em dois produtos:
vapor e líquido. É também conhecida como
destilação de equilíbrio, auto vaporização ou
“flash”.

6. Destilação Diferencial
● A destilação é interminente. A temperatura do líquido
no destilador sobe continuamente durante a
destilação, pois o líquido vai tornando-se mais
pesado. O destilado é coletado em porções separados
chamadas de cortes. É, normalmente utilizada em
laboratórios, para controle da qualidade dos produtos
de petróleo.

7. Destilação Fracionada
● É a separação dos componentes por sucessivas
vaporizações e condensações proporcionando
produtos com grau de pureza elevado.
● A destilação fracionada é uma evolução da
destilação integral. O incremento da destilação
fracionada é a utilização de múltiplos estágios
de condensção e vaporização para obtenção de
produtos intermediários.

8. Destilação Fracionada
● Na destilação fracionada, quanto maior o
número de estágios empregados, maior será o
grau de pureza dos produtos.
● Quanto mais condensado retorna maior será o
grau de enriquecimento do vapor no
componente mais volátil.

9. Unidade de Destilação
● É o processo principal, a partir do qual os
demais são alimentados, sendo o único que
tem o petróleo bruto como corrente de
alimentação.
● A destilação pode ser feita em uma ou mais
unidades, sob diferentes intensidades de
pressão, conforme o objetivo desejado.

10. Unidade de Destilação
● Uma unidade de destilação é formada
basicamente por 3 sessões:
– Seção de Pré-aquecimento e Dessalinização;
– Destilação Atmosférica;
– Destilação a Vácuo;

11. Unidade de Destilação
● A unidade podem conter um, dois ou três
estágios de operação, segundo as
configurações seguintes:
– Unidade de um estágio com torre de destilação
única;
– Unidade de dois estágios, com torres de pré-Flash
e destilação atmosférica;
– Unidade de dois estágios, com torres de destilação
atmosférica e destilação a vácuo;
– Unidade de três estágios, com torres de pré-Flash,
destilação atmosférica e destilação a vácuo.

13. Pré-Aquecimento
● Consiste na passagem da matéria-prima fria
por uma bateria de trocadores de calor. O óleo
é progressivamente aquecido em função do
resfriamento de produtos acabados que deixam
a unidade. Dessa forma, promove-se grande
economia operacional ao se evitar o uso de
excesso de combustível para o aquecimento
total da carga e possibilitar o projeto de fornos
de menor porte.

14. Dessalga
● Antes da seção de fracionamento, ocorre a
operação de dessalinização do óleo, para
remoção de sais, água e suspensões de
partículas sólidas. Tais impurezas prejudicam
sensivelmente o funcionamento da unidade de
destilação.
– Causam corrosão nos equipamentos e nas linhas de
transmissão.
– Deposição de sólidos em trocadores de calor,
tubulações e fornos, causando obstrução e perda
na eficiência de troca térmica, e super
aquecimento.

15. Dessalga
– Formação de coque no interior das tubulações de
fornos e linhas de transferência, catalisada pelos sais e
sedimentos depositados.
● O processo consiste na extração das impurezas
através da adição de uma corrente de água de
processo que se mistura com os sais, sólidos e água
residual contidos no petróleo. A mistura, após
contato íntimo, é levada ao vaso de dessalgação,
onde se dá a separação da fase aquosa contendo sais
e sedimentos, através de coalescência e decantação d
gotículas de água, promovidas pela ação de um
campo elétrico de alta voltagem.

16. Destilação Atmosférica
● A destilação fracionada é uma operação de
separação de misturas por intermédio de
vaporizações e condensações sucessivas, que,
aproveitando as diferentes volatilidades das
substâncias, torna possível o enriquecimento
da parte vaporizada, com as substâncias mais
voláteis. Estas vaporizações e condensações
sucessivas são efetuadas em equipamentos
específicos, denominados de torres ou colunas
de destilação.

17. Destilação Atmosférica
● A carga deverá ser aquecida até o valor
estipulado, porém não deve ser ultrapassada
uma temperatura limite, a partir da qual tem
início a decomposição das frações pesadas
presentes no óleo bruto.
● A máxima temperatura a que se pode aquecer
o petróleo, em que se inicia a decomposição
térmica, corresponde 400 °C

18. Destilação Atmosférica
● O ponto de entrada é conhecido como zona de
vaporização ou “zona de flash”, e é o local
onde ocorre a separação do petróleo em duas
correntes: uma constituída de frações
vaporizadas que sobem em direção ao topo da
torre, e outra, líquida, que desce em direção ao
fundo.

19. Destilação Atmosférica
● As torres possuem em seu interior bandejas
e/ou pratos e recheios, que permitem a
separação do cru em cortes pelos seus pontos
de ebulição, porque, à medida que os pratos
estão mais próximos ao topo, suas
temperaturas vão decrescendo.
● Assim, o vapor ascendente, ao entrar em
contato com cada bandeja, tem uma parte de
seus componentes condensada.

20. Destilação Atmosférica
● À proporção que as frações condensam-se, o
nível em cada bandeja vai aumentando, e o
excesso é derramado ao prato inferior. Ao
atingir este prato, que se encontra a uma
temperatura mais alta, as frações leves,
pertencentes ao prato superior são
revaporizadas. Esse processo é chamado de
refluxo interno.

21. Destilação Atmosférica
● Em determinados pontos da coluna, os
produtos são retirados da torre, segundo as
temperaturas limites de destilação das frações
desejadas.

22. Destilação Atmosférica
● Em condições de pressão próxima à
atmosférica, obtêm-se óleo diesel, diesel
querosene e nafta pesada como produtos
laterais de uma torre de destilação. Nafta leve
e GLP são produtos de topo, condensados e
separados fora da torre. Como produto de
fundo, obtém-se o resíduo atmosférico, do
qual ainda se podem extrair frações
importantes.

23. Destilação Atmosférica
● Parte dos produtos de topo condensados pode
ser retornada à torre como corrente de refluxo,
com o objetivo de controlar a temperatura de
saída de vapor e gerar refluxo interno nos
pratos. Pode haver ainda o refluxo de produto
lateral circulante, com o objetivo de retirar
calor da torre, sem interferência direta no
fracionamento.

24. Destilação a Vácuo
● O resíduo atmosférico, subproduto da
destilação atmosférica do petróleo, é um corte
de alta massa molar e de baixo valor
comercial. Para se aproveitar todo o potencial
energético e econômico dessa carga, faz-se um
processo de destilação a vácuo.

25. Destilação a Vácuo
● A destilação a vácuo é empregada usualmente
em dois casos: produção de óleos lubrificantes
ou produção de gasóleos para carga da unidade
de craqueamento catalítico.
● A carga aquecida é levada à zona de vácuo, em
que a pressão é de cerca de 100 mmHg,
provocando vaporização de boa parte da carga.
As torres de vácuo possue grande diâmetro
para acomodar o maior volume de vapor
gerado a pressões reduzidas.

26. Destilação a Vácuo
● O produto de fundo da destilação a vácuo é
composto por hidrocarbonetos de elevado peso
molecular e impurezas, podendo ser
comercializado como óleo combustível ou
asfalto.

27. Exercícios
● Uma mistura de água e etanol deve ser
separada em uma coluna de destilação
fracionada, a mistura que alimenta a coluna é
de 20% de álcool. O destilado obtido foi de
95% de etanol e o produto de fundo foi de 3%
de álcool. A coluna recebe uma alimentação de
2000mol/h .
● a) Calcule o valor do destilado em álcool,
(Destilado somente em álcool)
● b) Se a coluna operar durante 20 horas, qual
será a produção de etanol? em kg

28. Exercícios
● Uma mistura de água e etanol deve ser
separada em uma coluna de destilação
fracionada. A mistura que alimenta a coluna é
de 30% de álcool. O destilado obtido foi de
95% de etanol e o produto de fundo foi de 4%
de álcool. A coluna recebe uma alimentação de
88000 mol/h.
● a) Qual a vazão mássica de entrada na coluna?
● b) Qual a massa obtida de etanol no destilado?

29. Outros procesos de separação

30. Desasfaltação a Propano
● O resíduo da destilação a vácuo pode conter
um gasóleo de alta viscosidade. Nesse caso,
pode-se tratá-lo em segundo um processo de
separação que consiste no uso de propano
líquido a alta pressão como agente de extração.
● O principal produto é o óleo desasfaltado, que
pode ser incorporado ao gasóleo de vácuo na
produção de combustíveis, sendo para isso
enviado à unidade de craqueamento catalítico.

31. Desasfaltação a Propano
● Trata-se de um processo relativamente
simples, formado por três seções principais:
extração, recuperação de extrato e recuperação
de rafinado.

33. Desaromatização a Furfural
● A desaromatização a furfural é uma operação
tipicamente realizada no processo de produção
de lubrificantes, em que se emprega o furfural
como solvente de extração de compostos
aromáticos polinucleados de alto peso
molecular.

34. Desaromatização a Furfural
● Como os lubrificantes são utilizados sob
condições variáveis de temperatura, procuram-
se desenvolver formulações que apresentem
comportamento uniforme frente as variações
de viscosidade, a qual sofre maiores flutuações
devido à presença de compostos aromáticos.

35. Desaromatização a Furfural
● O objetivo, portanto, é o aumento do índice de
viscosidade dos óleos lubrificantes, pois
quanto maior esse valor, menor será a variação
da viscosidade do produto com a temperatura.
O produto principal é o óleo desaromatizado,
que é armazenado para processamento
posterior.
● Como subproduto, tem-se um extrato
aromático na forma de um óleo pesado e
viscoso

37. Desparafinação a MIBIC
● Processo utilizado na obtenção de
lubrificantes.
● Consiste na utilização de um solvente para
extração de parafinas da carga.
● Estes compostos acarretariam dificuldades no
escoamento do óleo lubrificante, quando de
seu uso a baixas temperaturas, durante a
partida de um equipamento em climas frios. A
ausência de escoamento provoca uma
lubrificação deficiente, e a máquina pode
sofrer sérios danos.

38. Desparafinação a MIBIC
● A remoção atualmente é feita empregando-se
metil-isobutil-cetona (MIBC) como solvente.
● Os produtos obtidos são o óleo desparafinado,
que é armazenado e submetido a
hidroprocessamento posterior, e a parafina
oleosa, que pode ser adicionada ao gasóleo
como carga de craqueamento catalítico ou
sofrer desoleificação para produção de
parafinas comerciais.

40. Desoleificação a MIBIC
● A desoleificação a MIBC é um processo
idêntico à desparafinação, apenas realizada em
condições mais severas, visando à remoção do
óleo contido na parafina, de forma a enquadrá-
la como produto comercial.

41. Desoleificação a MIBIC
● São obtidos dois produtos: a parafina dura, que
é processada em hidrotratamento e vendida
comercialmente e a parafina mole que é
utilizada na produção de geléias, óleos,
vaselinas e outros produtos farmacêuticos, bem
como ser reprocessada através de
craqueamento.

43. Extração de Aromáticos
● Na unidade de extração ou recuperação de
aromáticos (URA), procuram-se extrair
compostos aromáticos da carga por meio de
solventes.
● Os aromáticos leves, como benzeno, toluenos e
xilenos (BTX’s), presentes na gasolina
atmosférica ou na corrente proveniente da
unidade de reforma catalítica possuem um alto
valor de mercado na indústria petroquímica, e
são comercializados a preços duas ou três
vezes superiores ao da nafta.

44. Extração de Aromáticos
● Em função das condições do processo
escolhido, a extração é realizada com tetra-
etileno-glicol (TEG), ou N-metil-pirrolidona
(NMP) associada ao mono-etileno-glicol
(MEG).
● Após destilação dos aromáticos para remoção
do solvente, o produto é estocado e destinado a
comercialização. Os não-aromáticos são
utilizados como componentes da gasolina.

46. Adsorção de n-parafinas
● A unidade de adsorção de n-parafinas tem
como objetivo a remoção de cadeias
parafínicas lineares existentes no corte de
querosene obtido na destilação. Embora as n-
parafinas confiram excelentes qualidades ao
querosene de iluminação, são extremamente
prejudiciais ao querosene de aviação, pois
elevam seu ponto de congelamento.

47. Adsorção de n-parafinas
● As parafinas removidas são valiosas, por
constituírem matéria-prima para a indústria
petroquímica, na produção de detergentes
sintéticos biodegradáveis.
● O processo, de alto investimento, consiste na
adsorção das n-parafinas através d passagem
da mistura em fase gasosa num leito de
peneiras moleculares. O leito adsorve as
parafinas e permite a passagem de outros
componentes. O material adsorvido é em
seguida removido com o auxílio de outro
solvente, fracionado e estocado.