Study of thermal cracking process of petroleum residual fractions

A necessidade que a indústria do petróleo tem de suprir a demanda de produtos leves do mercado embora esteja ocorrendo uma diminuição nas reservas de óleos leves e o fato de que a rentabilidade do processo de refino esteja representada na capacidade de obtenção destes derivados leves, faz com que sejam aplicadas tecnologias de "upgrading" dos óleos crus. Diante deste contexto torna-se necessário desenvolver metodologias que permitam simular os fenômenos que ocorrem nestes processos, para deste modo poder avaliar o comportamento das cargas na unidade e desenvolver, a partir destas predições, políticas operacionais com o objetivo de evitar impactos desfavoráveis nos produtos finais, nas unidades de processo e na rentabilidade. Entre as tecnologias de "upgrading" encontram-se desasfaltação com solventes, hidrotratamento, hidroconversão, viscorredução, coqueamento retardado entre outras. No entanto, existe grande preferência na utilização destas duas últimas tecnologias, sendo as mais econômicas e que requerem menor investimento. Com a finalidade de prever situações operacionais foi desenvolvido um simulador, dos processos de coqueamento retardado e viscorredução, que permite predizer os rendimentos de leves gerados no forno tanto em escala piloto como em escala industrial, em função das características da carga e conversão. Além disso, o simulador possibilita o cálculo das constantes cinéticas que descrevem a formação dos destilados, do intermediário (etapa pré-coque), e do coque. A importância de desenvolver estes simuladores para este equipamento se deve ao fato de que os mesmos são encarregados de fornecer as temperaturas necessárias para atingir as reações de craqueamento térmico. Neste processo de aquecimento ocorre a deposição dos asfaltenos, os precursores do coque, os quais ao longo da operação da unidade vão-se depositando sobre os tubos do forno. Com o intuito de controlar o pressionamento gerado pela deposição do coque e a diminuição na transferência de calor é necessário realizar reduções na temperatura de operação, ocasionando menores conversões. Deste modo, é importante definir políticas operacionais que possibilitem bons rendimentos, rentabilidade e tempo de operação da unidade os maiores possíveis. Com os resultados obtidos com os simuladores desenvolvidos pode-se predizer o comportamento das unidades com relação a temperatura de operação, pressionamentos, temperatura de parede, conversão, constantes cinéticas e parâmetros da equação de Arrhenius. Isto possibilita a análise operacional destas unidades de craqueamento quando for alterada a carga e condições operacionais do fornoThe obligation that petroleum industry has to supply the market demand for light products, although exists a decrease in light oil reserves and the fact that the refining process profitability is represented by the ability to obtain these lighter products. Against this context is necessary the application of crude oil "upgranding" technologies and methodologies development to simulate the phenomena occurring in these processes, in order to evaluate the feed behavior at the unit and based on predictions, set operational politics with the objective to avoid negative impacts in the final products, unit processes and its profitability. Among the "upgranding" technologies are solvent deasphalting, hydrotreating, hydroconversion, visbreaking, delayed coking and others, however, there is a strong preference in using the last two technologies, being the most economical and requires less investment. With the aim to anticipate operational situations was developed a simulator that can predict the light products yields generated at the furnace, at pilot and industrial units of delayed coking and visbreaking, depending on the feed characteristics and conversion, it also calculates the kinetic constants that describes the rate formation of distillates, intermediate (pre-coke stage), and coke. The importance of developing such simulators for this equipment lies that this is the responsible of providing the temperature necessary to achieve the thermal cracking reactions. In the heating process occurs the asphaltene deposition, the coke precursors, which along the unit operation will be deposited on the furnace tubes. In order to control the pressing generated by the coke and the decrease in heat transfer is needed reductions in operating temperature, causing lower conversions. Thus, is important define operational politics that allows good yields, profitability and run lengths the greatest possible. With the obtained results through the simulators, can be known in advanced the unit behavior as operation temperature, drop pressure, wall temperature, conversion, kinetic constants and parameters of Arrhenius equation, which will facilitate the operational analysis of thermal cracking units when is change for example, feed and operational variable