Quais são os métodos de processamento de hidrocarbonetos: separação, conversão e tratamento

Quais são os métodos de processamento de hidrocarbonetos: separação, conversão e tratamento

Meta-título de destino:Métodos de processamento de hidrocarbonetos: separação, conversão e tratamento

Meta Descrição de alvo:O processamento de hidrocarbonetos utiliza quatro famílias de métodos: separação física, conversão térmica e catalítica, tratamento químico e mistura.

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Respondendo à questão central:Quais são os métodos de processamento de hidrocarbonetos?O processamento de hidrocarbonetos é organizado em quatro famílias de métodos.Principalmente por destilação a 1-3 bar numa coluna atmosférica com um tope a 350-400°CA conversão transforma as próprias moléculas, quer a uma temperatura de 450°C, quer a uma temperatura de 450°C, através da coqueira, visbreaking e craqueamento a vapor,ou por catalisador a 350-540°C em craqueamento catalítico de fluidos, hidrocracagem, reformagem, alquilação e isomerização, ou com hidrogénio a 300-450°C e 30-200 bar no hidrotratamento e hidrocracagem.Recuperação cáustica e de enxofreA mistura e o acabamento combinam os fluxos em produtos comercializáveis de acordo com as especificações.e a combinação escolhida determina se um petróleo bruto que produz 20-45% de resíduos se torna principalmente óleo combustível ou principalmente combustível de transporte.

1Métodos de separação

A separação explora diferenças de volatilidade, solubilidade, adsorção ou tamanho molecular e sempre vem em primeiro lugar:

• Destilação:A espinha dorsal de todas as refinarias e instalações de gás. O petróleo bruto é aquecido a 350-400 °C num aquecedor a fogo e lançado numa coluna atmosférica com 30 a 60 bandejas, onde as frações são retiradas por intervalo de ebulição:GNLA temperatura do fundo da coluna é limitada a cerca de 350-400°C, uma vez que o craqueamento térmico e a coqueiração começam acima disso,Assim, o resíduo é reaquecido e re-expelido numa coluna de vácuo a 25-100 mbar., que reduz os pontos de ebulição em 150-200°C e permite separar o óleo de gás de vácuo e o resíduo de vácuo sem decomposição.O petróleo bruto é pré-aquecido pelos refluxos circulantes e fluxos de produtos, e um moderno comboio de pré-aquecimento recupera 60-75% do calor que seria perdido.
• Absorção, extracção e extracção:Quando os pontos de ebulição são demasiado próximos para a destilação, ou quando um componente específico deve ser removido, outros métodos de equilíbrio são utilizados.como num contador de aminas, onde o sulfeto de hidrogénio e o dióxido de carbono são absorvidos do gás a 35-50°C e regenerados a 105-125°CA destilação é o inverso, usando vapor para remover componentes voláteis, como em um destilador de água ácida ou um destilador lateral em uma coluna de bruto.A extração líquido-líquido dissolve seletivamente uma classe de moléculas de outra, e é utilizado para separar os aromáticos das parafinas com solventes como o sulfolano ou o furfural, produzindo benzeno, tolueno e xileno de alta pureza,e para extrair a base de óleo lubrificante com N-metilpirrolidona ou furfural para melhorar o índice de viscosidade e a estabilidade na oxidação.
• Adsorção e separação por membrana:A adsorção utiliza uma superfície sólida com afinidade seletiva e é o método escolhido para as etapas finais de polimento.Sítios moleculares para reduzir os gases e líquidos secos a menos de 1 ppm de água antes do tratamento criogénico, porque a -100°C qualquer água residual congela e fecha os trocadores.e para-xileno separado num leito móvel simulado. Membranas separadas pela combinação de solubilidade e difusividade através de uma película de polímero e utilizadas para a remoção de dióxido de carbono do gás natural,para a recuperação de hidrogénio dos fluxos de depuração dos gases de saída da refinaria e do hidrocraqueador, e para a recuperação de vapor dos terminais de carregamento.As membranas não possuem partes móveis e uma pequena pegada, mas requerem pré-tratamento para evitar impurezas e são mais adequadas para a separação a granel em vez de profunda.
• Separação de fases e controlo do ponto de orvalho:Antes de qualquer processamento, o fluxo ou alimentação do poço deve ser dividido em gás, hidrocarbonetos líquidos e água.e são seguidos por coalescentes e dessaltores eletrostáticos que reduzem o teor de sal do petróleo bruto para menos de 1-3 PTB antes de entrar na coluna atmosférica, porque o sal hidrólise para ácido clorídrico e corrói o sistema aéreo.que normalmente requer um ponto de orvalho de hidrocarbonetos abaixo de cerca de - 5 a 0 °C à pressão de entrega, um ponto de orvalho da água inferior a -10°C, sulfeto de hidrogénio inferior a 4 ppm, dióxido de carbono inferior a 2-3% e sem líquidos livres, obtidos através de arrefecimento,Desidratação do glicol e controlo do ponto de orvalho dos hidrocarbonetos por refrigeração ou por expansão de Joule-Thomson com um separador de baixa temperatura.

2Métodos de conversão, tratamento e acabamento

Uma vez separados, os fluxos são convertidos em moléculas de maior valor, limpos de impurezas e misturados de acordo com as especificações:

• Conversão térmica:O aquecimento, por si só, quebra as ligações carbono-carbono por um mecanismo de radicais livres.Gásóleo e coque de petróleoÉ o método padrão para os alimentos mais pesados e contaminados, porque não há catalisador para envenenamento.reduzindo a viscosidade do resíduo em 5-20 vezes para que possa ser misturado com óleo combustível com menos diluenteO craqueamento a vapor é o mais quente de todos, a 750-870°C, com um tempo de residência inferior a um segundo, e não é um processo de refinaria, mas um petroquímico, produzindo etileno, propileno e butadieno.O problema comum de design em todos os três é a deposição de coke nos tubos de aquecimento, gerido por alta velocidade, injecção de vapor e controlo cuidadoso da temperatura do tubo metálico.
• Conversão catalítica:Os catalisadores permitem a conversão a temperaturas mais baixas com uma seletividade muito melhor.e é o principal produtor de gasolina da refinariaO hidrocraqueamento combina o craqueamento com a hidrogenação a 350-450 °C e 100-200 bar, convertendo 30-90% do gás em diesel e combustível de alta qualidade sem olefina ou enxofre.A reforma catalítica eleva o octano da nafta pesada de cerca de 40-60 para 95-105 a 480-525 °C sobre o platino-rênioA alquilação combina olefinas leves com isobutano a 5-20°C utilizando ácido sulfúrico ou fluorídrico para produzir alquilato,o componente da mistura de gasolina de maior octanagem e mais limpoA isomerização converte parafinas normais em parafinas ramificadas a 120-250°C sobre uma alumina clorada ou um catalisador zeolítico.e a eterificação e polimerização convertem olefinas leves em oxigenados de alto octano e gasolina.
• Tratamento e recuperação de enxofre:Quase todos os fluxos requerem tratamento. O tratamento hidrotráfico remove enxofre, nitrogénio, oxigénio, metais e olefinas a 300-400°C e 30-100 bar sobre catalizadores de cobalto-molibdênio ou níquel-molibdênio,transformando-as em sulfeto de hidrogénioO tratamento com aminas elimina o sulfeto de hidrogénio e o dióxido de carbono dos fluxos de gás utilizando monoetanolamina,Dietanolamina ou metil dietanolaminaO tratamento cáustico e o tratamento Merox removem os mercaptanos do GLP e da nafta, convertendo-os em dissulfuros ou extraindo-os.O sulfeto de hidrogênio recuperado é convertido em enxofre elementar numa planta Claus, com um estágio térmico a 1.000-1.300°C e estágios catalíticos a 200-320°C, alcançando uma recuperação de 95-99,5%, e uma unidade de tratamento de gases residuais para atingir níveis mais elevados.Os aparelhos de remoção de águas ácidas removem o amoníaco e o sulfeto de hidrogénio da água de processo antes da sua reutilização ou descarga.
• Mistura, acabamento e controlo da qualidade do produto:O método final é a mistura, e é onde grande parte do lucro de uma refinaria é feito ou perdido.Nafta leve e oxigenados para atingir o octano, Reid pressão de vapor, enxofre, benzeno, aromáticos e olefinas limites simultaneamente, utilizando um optimizador em linha e analisadores em linha.ponto de ligação do filtro a frio e enxofreO óleo de combustível é misturado para obter viscosidade e enxofre.O asfalto é produzido por sopro de ar ou por mistura de resíduos de vácuo com um fluxoCada produto deve satisfazer várias especificações ao mesmo tempo, razão pela qual a mistura é um problema de otimização e não uma simples operação de mistura.

Métodos de processamento de hidrocarbonetos Famílias Matriz de comparação

Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre separação e conversão no processamento de hidrocarbonetos?

R: A separação altera a composição de uma mistura sem alterar nenhuma molécula.adsorção e processos de membrana todas as moléculas existentes em grupos por uma propriedade físicaA conversão altera as próprias moléculas quebrando e reformando ligações carbono-carbono e carbono-hidrogênio, produzindo moléculas que não estavam presentes na alimentação.É por isso que a conversão é onde o valor é acrescentadoO problema é que, no que se refere ao processo de transformação, o valor de um barril de resíduos de vácuo é muito inferior ao do diesel e só se transforma em moléculas de diesel através da conversão, razão pela qual a conversão é mais cara em termos de energia, hidrogénio, catalisador e capital.e por que a separação sempre precede a conversão, uma vez que não faz sentido submeter todo o petróleo bruto a condições de craqueamento quando apenas a fracção pesada precisa dele.

P: Por que uma refinaria precisa de tantos processos diferentes?

R: Porque o petróleo bruto é uma mistura de milhares de compostos que abrangem uma gama de ebulição muito ampla, e o mercado exige um conjunto restrito de produtos em proporções que nunca correspondem ao petróleo bruto.Um petróleo bruto típico pode produzir 20-45% de resíduos atmosféricos e de vácuoO processo de transformação tem uma janela estreita de alimentação e de produto:O craqueamento catalítico de fluidos lida bem com óleo de gás, mas não pode receber metais e asfaltenos, enquanto a coqueiração retardada pode absorver o resíduo, mas produz coque e nafta de baixo valor que necessitam de tratamento adicional.Octano e pressão de vapor para gasolina, cetano e fluxo de frio para o diesel, limites de enxofre para ambos, de modo que as fases de tratamento e mistura se multiplicam.Cada um necessário porque nenhum único cobre todo o comprimento.

P: Que papel desempenha o hidrogénio no processamento de hidrocarbonetos?

R: O hidrogênio é o reagente que permite o refino moderno. Ele remove enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais no tratamento de hidrogênio, convertendo-os em sulfeto de hidrogênio, amônia e água que podem ser separados.Satura olefinas e aromáticos, melhorando cetano diesel, ponto de fumaça e cor e estabilidade do combustível de jato.que é por isso que o hidrocracking pode processar alimentos que rapidamente desativar um catalisador FCCE é um co-produto da reforma catalítica, de modo que uma refinaria com um reformador tem um abastecimento interno.de algumas centenas de pés cúbicos padrão por barril há uma geração para 1A maior parte das refinarias tem agora uma central de hidrogénio dedicada, tipicamente a reformar o metano a vapor a 800-900°C.mais adsorção por balanço de pressão para purificação superior a 990,9%.

P: Como é escolhido um método de transformação para um determinado alimento?

R: Quatro propriedades de alimentação determinam a decisão. O intervalo de ebulição determina se o fluxo pode ser destilado ou precisa de serviço de vácuo.metais como níquel e vanádio, e asfaltenos, determina se um catalisador pode sobreviver: o catalisador de hidroprocessamento é envenenado por metais e entupido por asfaltenos,Assim, o resíduo vai para uma coqueira ou para um hidrocraqueador de leito fervido, em vez de para um leito fixo.A estrutura química determina a via: um alimento parafínico é um bom reforçador ou alimento para craqueamento a vapor, um alimento aromático é mais adequado para o hidrocraqueamento ou extracção de aromáticos.E a disponibilidade e o custo do hidrogénio determinam se uma via de adição de hidrogénio ou de rejeição de carbono é econômicaA rejeição de carbono, como na coqueira, produz coque de baixo valor, enquanto a adição de hidrogénio, como no hidrocraqueamento, produz destilado de alto valor, mas consome hidrogénio a 150-350 Nm3 por metro cúbico de alimentação.A configuração escolhida é aquela que maximiza a margem em toda a ardósia bruta, não o que é melhor para um único fluxo.