Dimensionamento de uma torre de arrefecimento de petróleo

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INTRODUÇÃO

Este trabalho tem como objetivo o projeto da unidade de fracionamento atmosférico de petróleo. No projeto, a parte mais importante está associada aos equipamentos. Entre os equipamentos que foram dimensionados, a coluna de destilação é a de maior importância, devido essa operação unitária ser responsável por uma grande quantia do custo operacional energético de uma planta. Odimensionamento da coluna avalia seus aspectos construtivos como altura, diâmetro, número de estágios, fluidodinâmica das fases, além de cálculos termodinâmicos (equilíbrio de líquido-vapor) e de transferência de massa.
Para o dimensionamento dos equipamentos é necessário o conhecimento de alguns parâmetros de caracterização do petróleo. A composição do petróleo pode variar de poço para poço e as suascaracterísticas influenciam significativamente os produtos obtidos no processo de refino. Sendo assim, é de suma importância caracterizar o petróleo para que se possa conhecer suas características e assim destiná-lo de maneira adequada para o seu processamento.

OBJETIVO GERAL

Projeto de uma unidade de fracionamento atmosférico.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

1. Definição do Petróleo

Opetróleo (do latim petroleum, petrus, pedra e oleum, óleo), "óleo da pedra", no sentido de óleo bruto, é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho).
A Sociedade Americana para Teste de Materiais (ASTM) define o petróleo cru, como “umamistura que ocorre naturalmente, consistindo predominantemente de hidrocarbonetos, hidrocarbonetos derivados de enxofre, nitrogênio e oxigênio que é removido da Terra em estado líquido, ou é capaz de ser removido como tal”.
O petróleo é um recurso natural abundante, mas sua pesquisa envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também atualmente a principal fonte de energia, 37,3% (MinistérioMinas e Energia, Exercício 2008 - Abril 2009).

2. Composição

Quando a mistura contém uma maior porcentagem de moléculas pequenas, seu estado físico é gasoso e quando a mistura contém moléculas maiores seu estado físico é liquido, nas condições normais de temperatura e pressão. O petróleo é normalmente separado em frações de acordo com a faixa de ebulição dos compostos. A Tabela 1 mostraas frações típicas que são obtidas do petróleo.

A alta porcentagem de carbono e hidrogênio existente no petróleo mostra que seus principais constituintes são os hidrocarbonetos. Os outros constituintes aparecem sob a forma de compostos orgânicos que contem outros elementos, sendo os mais comuns o nitrogênio, o enxofre e o oxigênio.
A planta de destilação é projetada de acordo com que produtoquer-se obter.

Figura 1. Esquema simplificado de destilação em dois estágios para obtenção de combustíveis.
Fonte: (Claro, 2005).

3. Parâmetros de caracterização

O petróleo tem composição variada dependendo da região, e as suas características influenciam os produtos obtidos no final do processo do refino. Então, é muito importante caracterizar o petróleo para que se possa conhecersuas características e assim processá-lo de maneira certa. Abaixo, têm-se alguns parâmetros de caracterização mais utilizados.

* Curvas de destilação

Cada petróleo tem sua curva de destilação. Normalmente, quanto maior for o seu teor de carbono, maior será sua temperatura de ebulição, ou seja, compostos hidrocarbonetos maiores, ou de maior peso molecular, tem maior temperatura de ebulição.A diferença de volatilidade é a base fundamental para sua separação.

Na Figura 2, mostra uma curva de destilação de um petróleo, onde o gráfico permite analisar as faixas de temperatura de corte e o percentual volumétrico de cada produto que se consegue obter.

Figura 2. Exemplo de uma curva de destilação.
Fonte: (Sklo, 2005)

Essa curva é obtida através de métodos já consolidados...
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