Prevê-se que a procura por destilados médios (Gasóleo, Querosene) aumente a um ritmo acentuado nas próximas décadas. Esse crescimento também é esperado no continente Americano (Figura 3), o qual foi sempre uma região cujo mercado dos combustíveis se direcionou mais para a comercialização de gasolina, em detrimento de gasóleo [5, 6].
Figura 3 - Previsão do consumo interno de produtos petrolíferos (gasóleo e gasolina) e exportação nos USA até 2040 Adaptado de [7]).
O aumento que se verifica na produção de gasóleo, nomeadamente nas refinarias Norte Americanas, é sobretudo uma resposta às necessidades de combustível por parte de países emergentes como a China,
André F. C. Gregório Catálise de Hydrocracking baseada em zeólitos 8 a Índia e alguns países do Médio Oriente (Figura 4), que estão a alicerçar o crescimento da sua economia e as suas necessidades de consumo, na importação de gasóleo mais do que em outros combustíveis [5].
Figura 4 - Evolução do consumo de combustíveis líquidos de origem petrolífera em regiões emergentes e em desenvolvimento (Adaptado de [7]).
Também na Europa, em sentido inverso ao consumo de gasolinas, a procura por gasóleo tem vindo a crescer [6]. Prevê-se que o mercado global de combustível, no decorrer da próxima década (Figura 5), privilegie a procura por destilados médios de elevada qualidade de uma forma bastante mais acentuada que para qualquer outro tipo de combustível [8].
Figura 5 - Previsão da procura de combustíveis de origem petrolífera na Europa até 2020 (Adaptado de [8]).
Um dos pontos de atuação que o sector encontrou para lidar com os novos desafios, passa pela adoção de tecnologias que permitam mais flexibilidade nos processos de produção de gasolinas e gasóleos, que cumpram as especificações de qualidade e permita aos refinadores maximizar o rendimento dos produtos, em função do comportamento do mercado [9].
A regulamentação tem introduzido parâmetros restritivos relacionados com a qualidade dos combustíveis, no sentido de melhor performance dos motores, dos níveis de ruído e das emissões gasosas nocivas. Especificamente no gasóleo (Tabela 2), o controlo da diminuição da densidade, do aumento do
11,3 9,2 13,3 12,9 15,5 17,7 5,7 6,3 25,2 23,9 6 7,1 8,1 8,2 14,8 14,7 0 20 40 60 80 100 2009 2020
Fracções pesadas (ex: betume) LPG
Parafina leves
gasolina para veículos de transporte
Queroseno
Gasóleo para veículos Gasóleo (Outras utilizações) Fuelóleo
André F. C. Gregório Catálise de Hydrocracking baseada em zeólitos 9 índice de cetano, ou das percentagens cada vez menores de enxofre na sua composição, são parâmetros por excelência que avaliam a qualidade de um gasóleo e que são requisitos de qualidade obrigatórios [9].
Tabela 2 - Evolução (<2000-2009) dos limites das especificações físico-químicas que definem a qualidade do gasóleo a comercializar (Adaptado de [1]).
Gasóleo Evolução das especificações do produto
Parâmetros Unidade Antes de 2000 2000 2005 2009
Enxofre ppm 500 max. 350 max 50 max. 10 max.
Índice de Cetano 49 min. 51min 51min 51min
ρ (15 ºC) Kg / m3 860 max 845 max. 846 max. 847 max.
Outro aspecto importante, que está diretamente relacionado com o aumento do preço dos crudes e que necessita de uma resposta tecnológica por parte da indústria, tem a ver com a diminuição progressiva das reservas de crudes “leves”, cuja composição mais rica em hidrocarbonetos de menor cadeia carbonada e menos resíduos, os torna mais fáceis de processar. Tem-se verificado um progressivo aumento de crudes com caraterísticas mais pesadas (Figura 6)) [8, 9].
Figura 6 - Previsão de evolução (2005-2030) da capacidade de extração de crude em função das suas caraterísticas geológicas (Adaptado de [8])
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Esse facto pode ser evidenciado através da evolução ao longo dos anos de dois parâmetros principais , o grau American Petroleum Industry (API) e a % de enxofre [9]. O API é um parâmetro usado para classificar um crude qualitativamente, como “leve”, “médio”, “pesado” ou “muito pesado”, tendo em conta a sua densidade, sendo esta um parâmetro bastante importante no que concerne ao seu valor de mercado. A correspondência entre os valores de API e atribuição qualitativa de um crude encontram-se referenciadas na Tabela 3 [10].
André F. C. Gregório Catálise de Hydrocracking baseada em zeólitos 10
Tabela 3 - Correspondência entre graus API e densidade de um crude (Adaptado de [10]).
Leve API> 31,1
Médio API entre 22,3 e 33,1
Pesado API <22,3
Muito Pesado API <10
Este indicador de qualidade tem progressivamente diminuído, o que motiva obrigatoriamente que a % de enxofre (Figura 7) registe uma tendência oposta. As previsões apontam para que as diferenças se acentuem nos próximos anos, o que é revelador de um aumento tendencial do volume de crudes pesados [9, 11].
Figura 7 - Previsão de evolução (1990-2025) dos parâmetros API e % de enxofre nos crudes processados [9].
No sentido de responder a todas estas questões, as indústrias de refinação em todo o mundo, estão a implementar cada vez mais nos seus parques industriais, unidades de hydrocracking (HDC), como nova estratégia de refinação, que visa converter e rentabilizar ao máximo matérias-primas mais pesadas, mais baratas que os crudes leves, os quais têm necessidade de processos de conversão e tratamento maiores [6, 9, 12]. Estima-se que atualmente, as unidades de HDC instaladas processem o equivalente a 5,4 milhões de barris de crude por dia [1]. As regiões do globo, onde o processo de HDC tem maior implementação são as regiões da América do Norte (8,4 %), Médio Oriente (8,3 %) e Europa Ocidental (7,0 %) [1].
Figura 8 - Evolução da quantidade de barris de petróleo processado nas unidades de Hydrocracking nas refinarias dos Estudos Unidos (Adaptado de [7]).
André F. C. Gregório Catálise de Hydrocracking baseada em zeólitos 11 Em Portugal, seguindo a tendência na aposta na maximização de destilados médios (Gasóleo e Queroseno), a Galp Energia instalou recentemente (2013) no seu complexo de refinação em Sines, uma unidade de hydrocracking, que permitiu uma ampliação da capacidade da refinaria na produção de gasóleos, sobretudo a partir do aproveitamento mais eficiente de cargas mais pesadas [4]. O diferencial em termos de produção pode ser observado através da Figura 9 que compara o perfil de produtos antes e depois da implementação da unidade de HDC.
Figura 9 - Evolução da produção em combustíveis líquidos na refinaria de Sines antes e depois de introduzido o processo de HDC (Adaptado de [4]).
As grandes áreas de investigação ligadas ao processo de HDC visam a adoção de procedimentos que tornem o processo cada vez mais flexível relativamente às caraterísticas da carga, através do estudo das suas condições operatórias, do aperfeiçoamento do seu layout e das propriedades dos catalisadores empregues [6].