TECNOLOGIAS E CAPACIDADE
Evolução das tecnologias para viabilizar a produção e
capacidades de produção típicas de unidades produtivas
O FCC é em si uma tecnologia para produção de gasolina a partir de partes mais pesadas do petróleo. Portanto, destacamos as tecnologias que foram desenvolvidas ao longo do tempo para a melhora do processo, além dos desafios e obstáculos verificados que interferem na sua eficiência.
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Atualmente, um desafio que as refinarias enfrentam é tornar a gasolina mais pura o possível. O petróleo possui naturalmente enxofre em sua composição, e processos como a destilação fracionada deixam pouco resíduo visto que compostos com enxofre possuem alto ponto de ebulição.
Entretanto, quando se fala da gasolina produzida por FCC, ela possui um índice considerável de enxofre - 0,5-1,5 wt% (porcentagem de massa). Portanto, um desafio para melhoramento do processo é otimizar a remoção do enxofre presente na gasolina.
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Um dos processos para remoção do enxofre é a hidrodessulfurização (HDS), que utiliza o sulfeto de níquel-tungstênio. Além desse método ser bastante eficiente, ele também diminui a quantidade de octano que é saturado durante o processo, mantendo a qualidade da gasolina. Um diagrama simplificado desse processo pode ser visto na Figura 1.
Figura 1: Fluxograma simplificado de um processo de HDS
A implementação de catalisadores sintéticos de silício e alumínio, em 1942, foi o primeiro grande avanço no FCC. Seis anos depois, houve o desenvolvimento de catalisadores em formato de esferas microscópicas, e essas melhoraram as propriedades de fluidização e mitigaram perdas relacionadas ao atrito. A criação de catalisadores zeolíticos, na década de 1960, possibilitou a operação das refinarias com maior eficiência e com um uso menor de catalisador para a mesma quantidade de óleo.[3]
O FCC produz mais da metade da gasolina utilizada no mundo. Segundo dados de 1º de janeiro de 2004, são 360 refinarias mundiais, sendo a capacidade mundial cerca de 14,3 milhões de barris diários e, portanto, aproximadamente 39 700 barris por refinaria.[2] Já em 2010, a produção mundial chegou a 14,7 milhões de barris por dia.[1]
Em relação ao Brasil, no ano de 2014, a capacidade de processamento era de 565,4 mil barris por dia, o que equivale a 374577,5 L/h para cada uma das 10 unidades de FCC da Petrobrás em território nacional.[9]
Um dos pontos que interferem no processo é a perda do catalisador devido ao atrito entre as moléculas. Devido a isso, os catalisadores usados no processo devem possuir uma fluidização ideal e baixa fricção. Entretanto, há alguns pontos negativos: ao se aumentar a dureza do catalisador, que eleva a resistência ao atrito, provoca-se um aumento, também, na produção do coque e gases, que são indesejados no processo.
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Óxidos de enxofre (SOx), como SO3 e SO2, que reagem com o vapor d’água para a formação da chuva ácida, constituem a maioria dos gases poluentes da atmosfera, além de se serem precursores das chuvas ácidas. A maioria dos óxidos de enxofre produzidos pelo processo FCC são provenientes do coque queimado durante a regeneração hidrotérmica do catalisador no regenerador FCC.
Outrora, na década de 1990, uma tecnologia aditiva foi desenvolvida, com o fito de adsorver moléculas de SO2 do regenerador e transportar ao riser onde ocorre a liberação de H2S, facilmente convertido em enxofre pelo processo Claus. Nesse espectro, o uso dessa tecnologia aditiva é uma ferramenta importante a fim de ajudar as refinarias a se adequarem a especificações cada vez mais rigorosas no que tange a liberação de SOx.
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Outros gases são os óxidos de nitrogênio, NOx. Eles são gerados a partir da queima de coque com níveis altos de compostos nitrogenados, que geralmente são queimados por último. Para combater a emissão desses poluentes, as próprias zeólitas podem ser utilizadas como catalisadores de forma eficiente, já que promovem a reação entre os óxidos do nitrogênio e o monóxido de carbono, outro gás poluente, liberando CO2 e N2, ambos menos nocivos para a atmosfera.
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Um dos grandes desafios enfrentados na produção de gasolina é a redução do teor de enxofre encontrado na mesma, dado o seu impacto ambiental prejudicial. Para atingir baixos níveis de teor de enxofre e atender às legislações de diversos países, o processo de produção de gasolina através do FCC conta com algumas propriedades básicas de catalisadores que podem ser ajustadas para reduzir em até 10% o teor de enxofre, como o tamanho microscópico da unidade do zeólito e o conteúdo de óxido de alumínio. Porém, esses ajustes podem produzir mudanças na produção que podem ou não ser desejadas. Como uma abordagem mais específica, alguns catalisadores como GSR-1,SuRCA (com tecnologia GSR-4) e GFS-2000 foram desenvolvidos para reduzir de 15% a 35% o teor de enxofre na gasolina.