Torres de Destilação na Refinaria de Petróleo

O Que é uma Torre de Destilação de Petróleo?

O petróleo bruto é uma mistura complexa, mas seus componentes podem ser separados por processos químicos. Um método fundamental para a separação do petróleo é a destilação fracionada. Este método permite obter diversas frações e produtos petrolíferos puros.

Refinarias e o Processo de Destilação

Para a destilação, utilizam-se as conhecidas refinarias. Estas são complexos industriais onde o petróleo bruto passa por um processo de separação física. Utilizam-se torres de destilação que podem conter cerca de 100 bandejas. Dentro do petróleo, existem diversos compostos, dos quais se obtêm aproximadamente 2.000 produtos diferentes.

As refinarias são compostas por altas torres que operam à pressão atmosférica. Estas torres possuem muitos compartimentos (bandejas), cada um operando a diferentes temperaturas. Consequentemente, cada bandeja desempenha uma função específica na separação dos componentes do petróleo.

Funcionamento da Torre de Destilação Atmosférica

O petróleo bruto é inicialmente aquecido num forno (até 400 °C), transformando-se em vapor, que segue para as altas torres de destilação. Ao entrar na torre pela parte inferior, os vapores sobem através das bandejas. À medida que os vapores sobem, arrefecem, perdem calor e condensam-se, depositando-se nas respetivas bandejas de acordo com seus pontos de ebulição. Após a condensação nas bandejas, cada substância ocupa o seu lugar específico. O resíduo de petróleo que não evaporou (resíduo atmosférico) acumula-se na base da torre.

Na torre de destilação atmosférica, o petróleo bruto dessalinizado é aquecido, aproveitando o calor do próprio processo. Após passar por um aquecedor de carga de aquecimento direto, o petróleo entra na coluna de destilação vertical, um pouco acima do fundo. Opera-se com pressões ligeiramente acima da atmosférica e temperaturas entre 343 °C e 371 °C, para evitar o craqueamento térmico que ocorreria a temperaturas mais elevadas. As frações leves (com baixo ponto de ebulição) separam-se no topo da torre, de onde são continuamente extraídas e enviadas para outras unidades para processamento adicional, tratamento, mistura e distribuição.

Torre de Destilação a Vácuo

As torres de destilação a vácuo são projetadas para operar em condições termodinâmicas adequadas à destilação de frações pesadas do petróleo bruto, como o resíduo atmosférico, evitando a sua decomposição térmica. Para tal, opera-se a baixas pressões, podendo atingir uma pressão absoluta de 20 mmHg (milímetros de mercúrio) na zona de carga da coluna. Esta baixa pressão é tipicamente obtida com ejetores de vapor a vácuo.

A destilação a vácuo é uma operação complementar à destilação do petróleo bruto processado na unidade de destilação atmosférica. Ela trata o resíduo pesado que sai pelo fundo da coluna de destilação atmosférica. A vaporização completa deste resíduo à pressão atmosférica exigiria elevar a temperatura acima do limiar de decomposição química, o que é indesejável nesta fase do refino de petróleo.

Princípio da Destilação a Pressão Reduzida

A destilação, em geral, é um processo destinado a separar líquidos miscíveis com base nos seus diferentes pontos de ebulição. Após a destilação fracionada atmosférica (ou topping), obtém-se um resíduo pesado. O problema é que, se este resíduo for destilado à pressão atmosférica, seu ponto de ebulição pode ser tão elevado que o líquido se decomporia termicamente (queimaria).

A temperatura de decomposição destes materiais é frequentemente inferior ao seu ponto de ebulição à pressão atmosférica. Por exemplo, a cerca de 350 °C, as cadeias de hidrocarbonetos longas podem começar a se decompor (craquear), temperatura esta que pode não ser suficiente para destilar eficientemente o material sem perdas ou degradação. Para contornar este problema, utiliza-se a destilação a pressão reduzida (ou destilação a vácuo).

Este processo consiste em diminuir a pressão sob a qual o líquido é destilado. A pressão atmosférica normal é de 760 mmHg; na destilação a vácuo, a pressão pode ser reduzida para cerca de 40 mmHg ou menos. Com a redução da pressão, o ponto de ebulição do material também diminui significativamente, permitindo a sua destilação a temperaturas mais baixas, evitando a decomposição térmica e perdas de produto.

O Que São Torres Strippers?

As torres strippers (ou de esgotamento) são equipamentos menores, cuja principal função é remover componentes de baixo peso molecular (mais voláteis) de correntes líquidas (como querosene, gasóleo) extraídas lateralmente das torres de fracionamento principais. O princípio físico subjacente à sua operação é a diminuição da pressão parcial dos componentes voláteis indesejados através da injeção de um fluido de arraste (stripping agent), como vapor de água ou gás seco, no equipamento.

Estes equipamentos são cruciais para ajustar especificações dos produtos, como o ponto de inflamação (flash point) dos combustíveis, removendo as frações mais leves que o tornariam muito baixo. Os fluidos de arraste mais comuns utilizados são vapor de água ou gás seco.