Estudo da geração de entropia em processos industriais de craqueamento catalítico do petróleo

Abstract

Resumo: Unidades de craqueamento catalítico convertem gasóleo e outras frações pesadas do petróleo, de baixo valor comercial, em frações leves e mais valiosas (gasolina de alta octanagem e gás liquefeito de petróleo, por exemplo). O petróleo brasileiro, por ser formado por hidrocarbonetos pesados, produz menos gasolina na destilação atmosférica. Isso enfatiza a importância das unidades de craqueamento na suplementação da produção de gasolina nas refinarias que são forçadas a processar frações cada vez mais pesadas do petróleo. Este trabalho apresenta um estudo sobre a relação entre a geração de entropia em unidades de craqueamento catalítico do petróleo e a produção de gasolina. É um passo inicial para se entender a influência da geração de entropia nesse processo. A modelagem termodinâmica do funcionamento dessas unidades permite avaliar os efeitos da (1) combustão parcial do coque no regenerador e/ou do (2) resfriamento do catalisador no desempenho da planta. Os resultados obtidos com os três modelos desenvolvidos (Unidade de craqueamento catalítico ideal, Unidade de craqueamento catalítico com combustão parcial do coque e Unidade de craqueamento catalítico com resfriamento do catalisador) indicam que a redução da geração de entropia é acompanhada pelo aumento da produção de gasolina e sugerem que esse estudo poderá ser melhor explorado numa análise mais complexa de plantas industriais.

Abstract: Fluid catalytic cracking unit convert gas oil and other low-value petroleum fractions, into valuable products such as high-octane gasoline and LPG. The petroleum from Brazil sources is made of heavy hydrocarbons. For this reason it produces less gasoline in the distillation plant than it would produce if it was made of light hydrocarbons. This emphasizes the importance of the fluid catalytic cracking unit in supplementing the gasoline production in refineries that are forced to process more and more heavier fractions of petroleum. This work presents a study of the relation between entropy generation and gasoline production in the petroleum catalytic cracking units. It is an initial step to understand the influence of entropy generation in this process. The thermodynamic models of such units make it possible to analyze the effects of (1) de coke partial combustion in the regenerator and/or (2) the catalyst cooling on the plant performance. The results obtained from the three models (Ideal catalytic cracking unit, catalytic cracking unit with coke partial combustion and catalytic cracking unit with catalyst cooling) indicate that an entropy generation reduction is followed by an increase in the gasoline production. This suggests that this study might be better explored in a more complex analysis of industrial plants.