1. UNIJORGE - CENTRO UNIVERSITÁRIO JORGE AMADO
CENTRO POLITÉCNICO
ENGENHARIA DE PETRÓLEO
AUTORES:
ALINE PIMENTEL
EDCARLOS BATISTA
FABIANE
GILDASIO
MICHELE
ROBERTO VELAME
WELLINGTON VIEIRA
CRAQUEAMENTO TÉRMICO E VISCORREDUÇÃO
Relatório apresentado como
parte da avaliação interdisciplinar
(Projeto Integrador), dos alunos
do 8º Semestre, do Curso de
Engenharia de Petróleo da
UNIJORGE, sob orientação do
Prof. Raul C. M. dos Santos.
SALVADOR
2013

2. Sumário
1.
Introdução
4
2.
Referencial Teórico
4
2.1 Histórico
5
3.
Justificativa
5
4.
Objetivo
5
5.
Revisão da Literatura
6
6.
Material e Método
8
7.
Resultado Esperado
8
8.
Cronograma
8
Referências
9

3. 4
1. Introdução
O óleo cru, assim chamado logo após sua extração, é composto de hidrocarbonetos e
algumas impurezas que para se tornar um produto de alto valor agregado, deve-se submetelo aos processos de separação, conversão e tratamentos.
O Craqueamento está compreendido dentro do processamento Downstream, responsável
pelo rearranjo da estrutura molecular dos hidrocarbonetos que através da sua quebra obtém
frações menores das moléculas de óleos pesados. Para tanto se utiliza de técnicas bastante
complexas e seu produto de alimentação normalmente é resíduo de destilação a vácuo ou
destilação atmosférica (fundamentos do refino do petróleo, 1982).
Existem dois tipos de processos de craqueamento de hidrocarbonetos pesados: Processo
Catalítico (FCC, RCC, HCC) fornece derivados de maior valor agregado, e o Processo
Térmico (Termocraqueamento, Viscorredução e Coqueamento) que serão apresentados em
neste trabalho.
2.
Referencial Teórico
No processo de craqueamento térmico, o composto a ser refinado é submetido a
temperaturas e pressões altíssimas, este processo cria radicais livres onde as ligações
moleculares são quebradas. Há inúmeros estudos sobre o mecanismo de reações via
radicais livres para a modelagem das reações de craqueamento térmico, porém sempre
utilizando hidrocarbonetos simples e puros, como por exemplo o hexano e o naftaleno. Isto
se deve à simplicidade dos produtos obtidos nestas reações, quando comparadas ao
craqueamento de frações complexas de petróleo, como o gasóleo pesado. Desta forma, o
estudo teórico do craqueamento térmico de frações pesadas se baseia, normalmente, na
investigação de modelos cinéticos simples, admitindo-se que, para baixas conversões, os
mecanismos predominantes sejam as reações monomoleculares de primeira ordem.
O craqueamento térmico tem rendimento de 10-15% de conversão de vácuo em leves. A
única vantagem do processo em relação ao craqueamento catalítico (FCC) refere-se a
inexistência do problema de contaminação do catalisador (o que ocorre no FCC). A carga
pode conter maior quantidade de contaminantes, metais e compostos sulfurados.
Atualmente o craqueamento catalítico substitui o craqueamento térmico, devido ao seu alto
grau de eficiência e menor custo energético para quebra das moléculas, mesmo com risco
de contaminação. Outros tipos de craqueamento térmico são o Coqueamento Retardado e a
Viscorredução.
A Viscorredução tem a finalidade de diminuir a viscosidade dos óleos combustíveis o que
permite diminuir o volume de óleo diluente para acerto de viscosidade e maior rendimento
de gasóleo, sua principal característica é a menor temperatura empregada no processo se
comparada ao craqueamento térmico.
Sua carga é constituída de óleos residuais pesados, que seriam adicionados aos óleos
combustíveis gerando produtos de baixa viscosidade e também frações leves como GLP e
gasolina. Atualmente é um processo que se encontra em desuso.
O processo de Coqueamento Retardado baseia-se no aquecimento (cerca de 500°C) de uma
carga (geralmente resíduo de vácuo), previamente em um forno e após esse aquecimento
injeta-se vapor d’água, para que o mesmo não se deposite na tubulação do forno a mistura
segue para um reator (tambor de coque), onde ocorre o coqueamento, por isso chamados de
“coqueamento retardado”.

4. 5
Fonte: Fundamentos do Refino do Petróleo: Tecnologia e Economia
2.1 Histórico
O primeiro método de craqueamento térmico, o processo de craqueamento Shukhov, foi
inventado pelo engenheiro russo Vladimir Shukhov, patente n º 12.926 do Império Russo,
27 de novembro de 1891. William Merriam Burton desenvolveu um dos primeiros
processos de craqueamento térmico, em 1912, que operava a 700-750 ° F (370 - 400 º C) e
a uma pressão absoluta de 90 psi (620 kPa) e era conhecido como o processo Burton.
Pouco tempo depois, em 1921, C.P. Dubbs, um funcionário da Universal Oil Products
Company, desenvolveu processo de craqueamento térmico um pouco mais avançado que
operava em 750-860 ° F (400-460 ° C) e era conhecido como o processo Dubbs.7 O
processo Dubbs foi amplamente utilizado por muitas refinarias até o início dos anos 1940,
quando o craqueamento catalítico entrou em uso.
Modernos craqueamentos térmicos de alta pressão operam com pressões absolutas de cerca
de 7.000 kPa. Neste processo pode ser observado produtos ricos em hidrogênio "leves"
formados à custa de moléculas mais pesadas que se condensam e são desprovidas de seu
hidrogênio. A reação real é conhecida como fissão homolítica e produz alcenos, Que são a
base para a produção de polímeros economicamente importantes.
Um grande número de reações químicas tem lugar durante o craqueamento a vapor, a
maioria delas baseadas em radicais livres.Simulações por computador destinadas a modelar
o que ocorre durante o craqueamento a vapor incluem centenas ou mesmo milhares de
reações em seus modelos. As principais reações que ocorrem são:
Reações de iniciação, onde uma única molécula se divide em dois radicais livres. Apenas
uma pequena fração das moléculas de alimentação realmente passam pela iniciação, mas
estas reações são necessárias para produzir os radicais livres que levam ao restante das
reações. No craqueamento a vapor, o início geralmente envolve uma ruptura de ligação
química entre dois átomos de carbono, mais do que o vínculo entre um carbono e um
átomo de hidrogênio.
3.
Justificativa
A Grande contribuição das energias não renováveis para o desenvolvimento mundial é
evidente. O Petróleo é à fonte de recursos mais explorada durante décadas e a sua possível
escassez levou a ciência a começar a desenvolver novas técnicas de otimização da
produção de fontes já existentes acessíveis e rentáveis. Contudo queremos abordar como
principal tópico deste trabalho a avaliação do uso do processamento de petróleo como
principal gargalo de produtividade da indústria petroleira nacional ; De forma esta a
aperfeiçoar, diminuir custos de produção e poluição do meio ambiente, reduzindo o
consumo de recursos naturais para produção de derivados como combustíveis e
lubrificantes.
4.
Objetivo
As refinarias de petróleo exercem um papel estratégico importantíssimo para se agregar
valor ao óleo cru extraído das jazidas. O processo de Craqueamento Térmico e
Viscorredução são os mais antigos processos no tratamento do petróleo, hoje a crescente
demanda por derivados nobres de petróleo faz destes processos uma importante forma de
se trabalhar a partir dos resíduos de Destilação Atmosférica e a Vácuo na obtenção de

5. 6
frações com considerável valor agregado. Apesar do craqueamento catalítico substituir o
craqueamento térmico em função da crescente redução de custos em uma refinaria,
considerando que o processo térmico demanda grandes quantidades de energia, o produto
advindo do processo que substitui-o o térmico pode conter maior quantidade de
contaminantes, metais e compostos sulfurados.
5.
Revisão da Literatura
O processo de craqueamento térmico tem a finalidade de quebrar as moléculas presentes
no resíduo atmosférico ou de vácuo, através de altas temperaturas e pressões, para
obtenção de produtos como diesel, gasolina, coque, gás combustível, óleo residual.
5.1 COMPOSIÇÕES QUÍMICAS DOS ÓLEOS PESADOS
O petróleo bruto é uma mistura complexa constituída predominantemente de
hidrocarbonetos e não hidrocarbonetos compostos por derivados orgânicos sulfurados,
nitrogenados, oxigenados e organometálicos (THOMAS, 2001). A composição elementar
de um óleo cru típico é apresentada na Tabela abaixo.
Elemento
% em massa
Carbono
83,0 - 87,0
Hidrogênio
10,0 - 14,0
Enxofre
0,05 – 6,0
Nitrogênio
0,1 - 2,0
Oxigênio
Metais (Fe, Ni, V, etc)
0,05 – 1,5
< 0,3
As frações pesadas do petróleo apresentam em sua composição além de carbono e
hidrogênio, outros elementos associados às moléculas de hidrocarbonetos. Os principais
componentes do petróleo são os hidrocarbonetos saturados e aromáticos, os asfaltenos e as
resinas (THOMAS, 2001). A Tabela Baixa mostra a composição de um petróleo típico:
Elemento
Carbono
Hidrogênio
Enxofre
Nitrogênio
Oxigênio
Metais (Fe, Ni, V,
etc)
% em massa
83,0 - 87,0
10,0 - 14,0
0,05 – 6,0
0,1 - 2,0
0,05 – 1,5
< 0,3
Tabela 3 – Fórmula química e propriedades físicas de alguns compostos aromáticos assim
como suas aplicações:

6. 7
Fórmula
Ponto de fusão
(ºC)
Ponto de
ebulição (ºC)
C6H6
C10H8
C16H26
C20H12
C20H28
5,5
80,1
-14,4
176,9
15,0
80,1
216,9
293,1
495,1
379,0
Nome
Benzeno
Naftaleno
n-Decilbenzeno
Benzopireno
nDecilnaftaleno
Derivados em
que podem
estar presentes
Gasolina
Querosene
Óleo diesel
Gasóleo pesado
Lubrificante ou
parafina
5.2 MECANISMOS REACIONAIS DOS PROCESSOS DE CRAQUEAMENTO
TÉRMICO
Os processos de craqueamento térmico têm por finalidade quebrar as moléculas presentes
nos gasóleos de vácuo ou nos resíduos atmosféricos através de elevadas temperaturas e
pressões, visando obter GLP, gasolina e diesel, como também subprodutos como o gás
combustível e óleo residual (CONSTANTINO, 2008).
As reações de craqueamento térmico ocorrem segundo a tendência reacional apresentada
abaixo desde o mais reativo ao menos reativo.
Parafínicos > Olefínicos > Naftênicos > Aromáticos
O fluxograma acima mostra a Tendência quanto à ordem crescente de reatividade das
reações envolvidas no craqueamento térmico.
As reações para cada família de hidrocarbonetos são endotérmicas, ou seja, para que
ocorram é necessário um fornecimento de energia, desta forma a entalpia dos reagentes é
menor do que a dos produtos (CONSTANTINO, 2008).
5.3 PROCESSOS DE CRAQUEAMENTO TÉRMICO
O craqueamento térmico tem por finalidade quebrar moléculas através da ação do
aquecimento em temperatura elevadas de até 500ºC e pressões de 1,5 MPa a 2,0 MPa
resultando em coque e hidrocarbonetos de caráter mais leves dentre eles o GLP, gasolina,
diesel, e subprodutos como o gás combustível e o óleo residual. A formação do coque a
partir do craqueamento é um obstáculo, visto que, provoca através de seu acúmulo
obstruções nos equipamentos vinculando o processo a frequentes paradas para
descoqueamento.
5.4 Viscorredução
O processo tem como finalidade suavizar a viscosidade dos óleos residuais objetivando
uma maior eficiência no mecanismo de bombeamento do mesmo. Segundo Szklo (2008), o
craqueamento térmico é mais severo do que a viscorredução, pois utiliza temperaturas mais
elevadas. A viscorredução aplica a conversão térmica leve a baixo custo e severidade para
melhorar as características reológicas sem atingir uma conversão significativa a destiláveis
(SZKLO, 2008).
Portanto, para que esta quebra ocorra sem que haja uma excessiva formação de coque,
devem-se usar condições operacionais mais amenas que as existentes no craqueamento
térmico convencional (SZKLO, 2008).
Sabe-se também que devido à ação do calor ocorrem quebras entre as ligações carbonocarbono, mas também ocorrem reações de polimerização e condensação, estas são
responsáveis pela instabilidade do resíduo de viscorredução, pelo aumento da viscosidade,
pela formação do coque bem como pelo seu depósito (SZKLO, 2008).

7. 8
Na unidade de viscorredução, a carga é previamente aquecida em um forno, e em seguida é
redirecionada para um vaso de maturação, soaking drum, que fornece um tempo de
residência para as reações e permite uma diminuição nas temperaturas dos fornos, que
proporciona uma economia do combustível utilizado para aquecimento da carga (SZKLO,
2008).
Segue abaixo diagrama de fluxo de uma típica unidade de craqueamento através da
viscorredução.
6.
Material e Método
O trabalho será realizado através de uma revisão da literatura em:
Artigos técnicos e científicos sobre refino de petróleo;
Livros sobre refino de petróleo;
Material distribuído pelo processor.
7.
Resultado Esperado
Dentro da avaliação foi verificada a existência de alternativas na produção de poços de
petróleo, cujo uso integrado em equipamentos de processos químicos e petroquímicos
resultaria num aumento expressivo da eficiência energética evidenciado pelo aumento do
volume de derivados e com consequente melhora da qualidade contribuindo para um
melhor desempenho operacional.
O emprego de conhecimentos teóricos da ciência como a Termodinâmica e a evolução da
engenharia de processos petroquímicos tem possibilitado o desenvolvimento de novas
tecnologias em prol do uso de novos conceitos e quebra de paradigmas na construção e
operação de equipamentos de processo com melhor e maior eficiência, tais com coeficiente
de performance otimizados, obtenção de produtos com menores custos através do
conhecimento das propriedades de estado (PVT), contribuindo para a diminuição no uso de
energia. Desta forma percebe-se que a atividade em desenvolvimento contribuirá em sua
totalidade para aprimorar conhecimentos técnicos, amplamente discutidos em sala de aula,
fomentando futuros projetos no cotidiano acadêmico e profissional.
8.
Cronograma
13/09/2013 – Reunião e construção do anteprojeto;

8. 9
14/03/2013 – Reunião e construção do anteprojeto;
20/03/2013 – Reunião e construção do anteprojeto.
21/03/2012 – Reunião e construção do anteprojeto.
Referências
SZKLO, A. S.; ULLER, V. C.; BONFÁ, M. H. Fundamentos do refino de petróleo:
tecnologia e economia. 3. ed., atual e ampl. Rio de Janeiro: Interciência, 2012.
http://pt.scribd.com/doc/61156937/18/Craqueamento-Termico Acesso em: 21 de setembro
2013.
Antonio Tavernard Pereira Neto e José Jaílson Nicácio Alves; APERFEIÇOAMENTO DA
TECNOLOGIA DO CRAQUEAMENTO CATALÍTICO DO PETRÓLEO POR TÉCNICAS DA
SIMULAÇÃO NUMÉRICA - www.feq.unicamp.br
James H. Gary and Glenn E. Handwerk. Petroleum Refining: Technology and Economics. 4th ed.
[S.l.]: CRC Press, 2001.
James. G. Speight. The Chemistry and Technology of Petroleum. 4th ed. [S.l.]: CRC Press, 2006.
Reza Sadeghbeigi. Fluid Catalytic Cracking Handbook. 2nd ed. [S.l.]: Gulf Publishing, 2000.
U.S. Supreme Court Cases & Opinions, Volume 322, UNIVERSAL OIL PRODUCTS CO. V.
GLOBE OIL & REFINING CO., 322 U. S. 471 (1944)