Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Cesar Benedito Batistella.

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Atualmente, muitas empresas têm adotado a intensificação de processos, criando técnicas e métodos inovadores, visando aumentar a eficiência energética e o rendimento dos processos. A destilação reativa é um exemplo clássico de processo intensificado. Este trabalho apresenta o desenvolvimento...

Resumo: Atualmente, muitas empresas têm adotado a intensificação de processos, criando técnicas e métodos inovadores, visando aumentar a eficiência energética e o rendimento dos processos. A destilação reativa é um exemplo clássico de processo intensificado. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma unidade de Destilação Molecular Reativa (REAMOL). O objetivo do processo de destilação molecular reativa é a valoração (upgrade) do petróleo, por meio da geração de uma corrente de hidrocarbonetos leves (diluentes) que possa ser injetada dentro do poço, inclusive em ambientes de mar (offshore), diminuindo a viscosidade do óleo cru e favorecendo as propriedades de transporte e escoamento. Este processo promove o craqueamento de parte dos compostos presentes no petróleo, convertendo-os em compostos mais leves. A característica fundamental do REAMOL é a separação imediata dos produtos leves gerados pelas reações de conversão dos componentes originais, favorecendo, assim, o deslocamento do equilíbrio no sentido das reações desejadas. Tais reações ocorrem na forma heterogênea, misturando-se o catalisador sólido à carga de petróleo (líquido). A ação da força centrífuga aplicada ao evaporador, formado por um disco giratório, é responsável pelo espalhamento da amostra na forma de um filme fino (película), garantindo intensa troca térmica, o que também promove a reação. O curto tempo de residência do material no equipamento, aliado às baixas pressões, favorecem as reações de craqueamento, direcionando a formação dos produtos desejados de menor viscosidade. Após a construção, o equipamento foi totalmente automatizado para facilitar os trabalhos na planta, proporcionando uma menor intervenção por parte do operador no processo. Os testes foram iniciados com óleos lubrificantes para avaliar o funcionamento e o sistema de supervisão e controle da planta. Em seguida, foi adicionado catalisador ao óleo lubrificante com o intuito de verificar as condições operacionais do equipamento. Observou-se um aumento significativo da pressão de operação do sistema, que se atribuiu à formação de compostos leves que influenciam no sistema de vácuo do processo. A partir desta constatação, iniciaram-se os experimentos com um corte e um resíduo de petróleo com diferentes concentrações de catalisador. As caracterizações físico-químicas das amostras demonstram que a melhor condição operacional para obtenção de compostos mais leves ocorre à temperatura do evaporador de 200ºC e 3% de catalisador. O último teste foi realizado nas melhores condições de processamento utilizando-se diferentes tipos de catalisadores. Os resultados obtidos no equipamento construído foram extremamente positivos, comprovando o sucesso da tecnologia proposta

Abstract: Currently, many companies have been adopted process intensification, creating innovative techniques and methods increasing the energy efficiency and the yield of the processes. The reactive distillation is a classic example of intensified process. This work presents the development of a...

Abstract: Currently, many companies have been adopted process intensification, creating innovative techniques and methods increasing the energy efficiency and the yield of the processes. The reactive distillation is a classic example of intensified process. This work presents the development of a Reactive Molecular Distillation Unit (REAMOL). The objective of reactive molecular distillation process is the oil upgrade by generating a stream of light hydrocarbons that can be injected into the well, including environments offshore, decreasing the viscosity of crude oil and improving the flow and transport properties. This process promotes the cracking of some petroleum components converting them into lighter compounds. The feature of REAMOL is the immediate separation of the light products generated by the reactions of conversion of the original components, moving the equilibrium in the direction of desired reactions. These reactions occur in a heterogeneous way by mixing the solid catalyst to the oil feed (liquid). The centrifugal force applied in the evaporator, consisting of a conical rotor, is responsible for spreading the sample in the form of a thin film, guarantying intense heat exchange, which also promotes the reaction. The short residence time of material in the equipment coupled with low pressures promotes the cracking reactions by directing the formation of the desired products with lower viscosity. After the equipment construction, it was completely automatized to make easy the operating performance, decreasing the operator intervention in the process. Firstly, the experiments were carried out using lubricating oil to evaluate the performance and the plant control. Then, the catalyst was added to the lubricating oil in order to verify the operating conditions of the equipment. There was a significant increase in the operating pressure of the system, which was attributed to the formation of light compounds that affect the vacuum system of the process. From this verification, experiments were initiated with a cut and a petroleum residue with different concentrations of catalyst. The physicochemical characterizations of the samples show that the best operating condition for obtaining lighter compounds occurs at the evaporator temperature of 200 ° C and 3% catalyst. At least, it was carried out a test under the best conditions for processing using different kind of catalysts. The experiment results were extremely positive proving the success of the proposed technology