Noções sobre o processo de refino de petróleo

Esta abordagem sucinta do processo refinamento de petróleo faz-se necessária para melhor dimensionar as potencialidades de impactos socioambientais dessa atividade nas localidades, observados os descartes de resíduos decorrentes dos diversos subprocessos até a obtenção dos produtos finais.

O petróleo in natura tem muitas impurezas dissolvidas em óleo, formando um composto com poucas aplicações, quase sempre como combustível. O processo de refino justifica-se economicamente pela separação do óleo cru em diversos outros compostos, e retirada das impurezas, o que aumenta o aproveitamento econômico pela produção de derivados com agregação de valor comercial. Na composição do petróleo há dois tipos de impurezas: oleofílicas; e oleofóbicas. As primeiras abrangem compostos sulfurados; compostos nitrogenados; compostos oxigenados; compostos organometálicos; resinas e asfaltenos. Compostos sulfurados – (o enxofre é o terceiro elemento em maior abundância no óleo cru). “Normalmente quanto maior a densidade do óleo, maior o seu teor de enxofre”. Os compostos de enxofre provocam corrosão, contaminam catalizadores de processos de refino (quebra de moléculas), determinam cheiro e cor aos produtos finais, além de afetarem a qualidade ambiental destes. “Os petróleos são classificados em termos do seu teor de enxofre”. O American Petroleum Institute (API) tem uma classificação bastante utilizada. (SZKYLO e ULLER, 2008:6). Compostos nitrogenados – apresentam-se quase sempre na

forma orgânica, podendo ainda transforma-se em amoníaco, em escala reduzida. “A maior parte do petróleo produzido na bacia de Campos apresenta teor de nitrogenados acima da média mundial”. Tornam instáveis os produtos do refino, formam gomas que alteram suas colorações. Assim como os compostos de enxofre, concentram-se nas frações mais pesadas do petróleo (op. cit.). Compostos oxigenados – aprecem na forma de ácidos (carboxílicos, fenóis, naftênicos, cetonas). Também se concentram nas frações pesadas, afetando a acidez, o odor e a corrosividade destas. A acidez do óleo é medida pelo índice TAN (Total Acid Number), em mg KOH/g (miligrama de hidróxido de potássio por grama). “Os ácidos naftênicos são particularmente importantes devido aos seus efeitos corrosivos nas refinarias, o que implica investimentos em metalurgia” (op. cit.). Compostos organometálicos – apresentam-se na forma de sais orgânicos dissolvidos na água emulsionada ao petróleo; são removidos no processo de dessalgação; tendem a se concentrar nas frações mais pesadas de petróleo. Os metais que contaminam o óleo são: Fe, Zn, Cu, Pb, Mb, Co, Ar, Mn, Cr, Na, Ni, Va, os quais contaminam os catalisadores dificultando os processos químicos de refino. Resinas e Asfaltenos – são impurezas com moléculas grandes, com alta relação carbono/hidrogênio. As primeiras estão diluídas no óleo cru, enquanto os asfaltenos estão dispersos nos coloides. A presença destes últimos “representa um desafio adicional na especificação dos derivados para baixos teores de impurezas, quando obtidos pelo processamento de asfaltenos” (SZKYLO e ULLER, 2008:7).

Outros tipos de impurezas encontradas nos processos de refino são as chamadas “impurezas oleofóbicas”, tais como: águas, sais (brometos, iodetos, sulfetos e outros), argilas, areias e sedimentos. A principal fonte são as gotículas de fluidos aquosos, conhecidos como “água de formação” que estão presentes nas jazidas (op. cit.).

A cadeia produtiva do petróleo é normalmente classificada como primária (upstream), secundária (midstream), e terciária (downstream), o primeiro segmento abrange as atividades de exploração e produção (E&P) de óleo e gás (O&G); o segundo refere-se às atividades de refino, armazenamento, e exportação e importação de derivados. O último segmento da cadeia petrolífera é responsável pelo transporte, distribuição e comercialização de derivados até os pontos de consumo (ARARUNA JR. e BURLINI, 2014, p. 8). Para este trabalho interessa enfocar o segmento midstream (refino), que os autores didaticamente subdividiram em etapa A (destilação atmosférica em torres), quando o petróleo é pré-aquecido e introduzido na torre, e, por condensação dos hidrocarbonetos gasosos são extraídos gás, gasolina e nafta; na etapa B (destilação a vácuo) são extraídos derivados de frações mais pesadas, tais como óleo diesel

e querosene (refinados médios); na etapa C (processos químicos) ocorre a quebra de moléculas que ainda não se separaram (op. cit. p. 9).

Conceitualmente, o processo de refino de petróleo cru é a transformação ocorrida desse insumo em frações de derivados via processos físico-químicos, em unidades de separação e conversão até a obtenção dos produtos finais (SZKYLO e ULLER, 2008:19). A etapa de refino é o coração da indústria de petróleo, pois sem a separação em seus diversos componentes, o petróleo possui pouco valor prático ou comercial. Os produtos finais do refino dividem-se em três categorias: combustíveis (gasolina, diesel, óleo combustível, GLP, QAV, querosene, coque de petróleo, óleos residuais) que são 90% da produção mundial de refino; produtos acabados não combustíveis (solventes, lubrificantes, graxas, asfalto e coque); e produtos intermediários da indústria química (nafta, etano, propano, butano, etileno, propileno, butilenos, butadieno e BTX). Os primeiros são os que mais interessam ao mercado, pois atualmente grande parte da oferta de outros produtos depende da produção de energéticos derivados de hidrocarbonetos (op. cit.).

A complexidade do refinamento de petróleo reflete a qualidade do óleo produzido em cada região. O petróleo é uma mistura de diversos compostos que variam conforme o local de exploração e produção. Portanto, as técnicas de refinação são influenciadas pelas características de cada tipo de petróleo, posto que, “não existem dois petróleos idênticos”, por isso “os esquemas de refino variam significativamente de uma refinaria para outra”. Outro fator que tem influenciado bastante as decisões sobre a refinação de petróleo são as crescentes exigências ambientais regulamentadas pelos governos e cobradas pelos próprios mercados para que sejam adotados “processos limpos” (MARIANO, 2005, p.10).

As operações de refino tipicamente encontrados nas refinarias partem inicialmente dos chamados “processos de separação” (fracionamento físico) que é o desmembramento do petróleo desde suas partes básicas, para que se remova grupo específico de composto. A obtenção de produtos dessas operações utiliza processos de modificação de temperatura e/ou pressão, ou uso de solventes. As principais operações dessa natureza são: dessalinização; destilação atmosférica; destilação a vácuo; desasfaltação a propano; desaromatização a furfural; desparafinação; e desoleificação (op. cit.).

Além dos processos de separação, a refinação de petróleo também utiliza os “processos de conversão”, que objetivam transformar as frações separadas em outras de maior interesse econômico, pois elevam o valor comercial dos cortes obtidos nos processo de separação. Esses processos têm natureza química, utilizam reações de quebra, reagrupamento ou reestruturação molecular. Os principais processos de conversão são: craqueamento

térmico; visco-redução; coqueamento; craqueamento catalítico; hidrocraqueamento catalítico; hidrotratamento/hidroprocessamento; alquilação; isomerização; polimerização; reforma catalítica; tratamentos químicos. “A complexidade das refinarias é medida pela reação percentual entre a capacidade de conversão, consideradas as unidades de craqueamento, hidrocraqueamento, alquilação; reforma e coqueamento retardado; e a sua capacidade de processamento de cru” (MARIANO, 2005, p. 23). Segundo a autora, esse indicador mede a capacitação tecnológica das refinarias. Contudo, “a complexidade de refino é função não apenas da qualidade tecnológica da refinaria, mas também da matéria-prima processada e dos produtos que se deseja obter” (op. cit.), portanto são esses os determinantes dos processos produtivos de cada refinaria. Importante adiantar que todo o processamento de derivados de petróleo consome grande quantidade de água e energia.