Aplicação da Metodologia de Priorização no Processamento de Gás Natural

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INSTITUTO DE QUÍMICA – UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
PETRÓLEO BRASILEIRO S.A.

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO DE PETRÓLEO

APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE PRIORIZAÇÃO NO PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

Cristiane Sanchez Farinas
Marcos Abreu Barbosa
Salatiel de Assis Ferreira
Sandro Roberto Cavalcante Torralba Ribeiro

Rio de Janeiro/2007

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A642      Aplicação da metodologia de priorização no processamento de gás natural / Cristiane Sanchez Farinas... [et al.].– 2007. 70 f. Monografia (Especialização em Engenharia de Processamento de Petróleo) - Universidade Estadual do Rio de Janeiro, 2007. 1. Gás natural. 2. Absorção. 3. Refrigeração. 4. Turbo-expansão. 5. Expansão Joule Thomson. 6. Metodologia de priorização. I. Cristiane Sanchez Farinas. II. Marcos Abreu Barbosa. III. Salatiel de Assis Ferreira. IV. Sandro Roberto Cavalcante Torralba Ribeiro. V. Título. CDD 665.73

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INSTITUTO DE QUÍMICA – UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
PETRÓLEO BRASILEIRO S.A.

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO DE PETRÓLEO

APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE PRIORIZAÇÃO NO PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL

Cristiane Sanchez Farinas
Marcos Abreu Barbosa
Salatiel de Assis Ferreira
Sandro Roberto Cavalcante Torralba Ribeiro

Monografia submetida ao corpo docente do Instituto de Química da Universidade do Estado do Rio de Janeiro como requisito final para a obtenção do Certificado de Especialização em Engenharia de Processamento de Petróleo.

BANCA EXAMINADORA

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Marco Antonio Gaya de Figueiredo, D. Sc., UERJ – Orientador

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Carlos Rodrigues Paiva, PETROBRAS – Co-orientador

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Abelardo Vieira de Araújo Lima Neto, PETROBRAS

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Rodrigo Azevedo dos Reis, D. Sc., UERJ

Rio de Janeiro/2007

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AGRADECIMENTOS

A Deus.

Aos nossos familiares e amigos pelo constante apoio durante esta etapa tão importante de nossas vidas.

Aos engenheiros Abelardo Vieira de Araújo Lima Neto e Priscila Foltran pela total disposição em ajudar no esclarecimento de dúvidas sobre os processos.

Aos nossos orientadores Gaya e Paiva pela orientação e pelas valiosas sugestões que muito contribuíram na elaboração deste trabalho.

Ao Sr. José Luiz pelo grande apoio durante a etapa vivencial do curso de formação.

Aos colegas do curso de formação pela amizade e disposição em ajudar em todos os momentos.

Aos demais funcionários do sistema Petrobras que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho.

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“Explicar toda a natureza é uma tarefa difícil demais para qualquer homem ou para qualquer época. É muito melhor fazer um pouco e com certeza e deixar o resto para os outros que vêm depois de você.”

Isaac Newton

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RESUMO

A crescente participação do gás natural na matriz energética brasileira tem gerado a necessidade de estudos relacionados ao processamento do gás, visando principalmente a sua especificação na Portaria 104/2002 da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A seleção das tecnologias existentes constitui um grande desafio, pois a maior parte dos custos do processo provém das múltiplas operações de separação dos compostos presentes no gás. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo fazer um levantamento das tecnologias de processamento do gás natural existentes no mercado e em fase de desenvolvimento, focando nos processos utilizados para a remoção dos compostos mais pesados que o metano. Esta fração de maior valor agregado pode ser comercializada como líquido de gás natural (LGN) ou ainda fracionada em gás liquefeito de petróleo (GLP), nafta leve e etano, podendo esse ser comercializado como insumo da produção de polietilenos em plantas petroquímicas. Atualmente, as tecnologias de separação da fração pesada do gás existentes no mercado utilizam os processos de absorção refrigerada, refrigeração simples, expansão Joule-Thomson e turbo-expansão. A fim de fazer uma comparação destes processos de forma sistematizada, utilizou-se um estudo de caso e, empregando a metodologia de priorização, pôde-se hierarquizar os processos de uma forma adequada aos cenários propostos. Para o primeiro cenário, que tinha como premissa principal a maximização de GLP a partir de uma corrente de gás natural típica de uma unidade de processamento brasileira, a ordem de hierarquização favoreceu o processo de absorção refrigerada. Já o segundo cenário, que tinha como premissa principal a produção de etano petroquímico, o processo de turbo-expansão foi favorecido. Verificou-se, assim, a aplicabilidade da matriz de seleção como uma metodologia preliminar de grande auxílio na seleção de tecnologias e tomada de decisões.

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ABSTRACT

The continuous increase of the participation of natural gas in the Brazilian energetic matrix has led to a necessity for studies related to the processing of the gas, specially aiming its specification on legislation 104/2002 of the Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). The selection of the best technology remains a challenge, since the major part of the process costs is due to the multiple separations operations needed. In this context, the main objective of this work was to make a review of the technologies for the processing of natural gas, including the ones already in the market as well as the ones in development, focusing on the processes used to remove the fraction of hydrocarbons heavier than methane. This fraction has a higher aggregated value and it can be commercialized as natural gas liquid (NGL) or it can be further fractionated in liquefied petroleum gas (LPG), naphtha and ethane, which is commercialized as polyethylene feedstock in petrochemical plants. Currently, the technologies available in the market to remove the heavy components from the gas use the refrigerated absorption, simple refrigeration, Joule-Thomson expansion or turbo-expander processes. In order to make a comparison among these processes in a systematic way, a case study was used and by applying the methodology of prioritization, it was possible to rank the processes in accordance to proposed scenarios. In a scenario proposing the maximization of LPG from a typical natural gas stream of a Brazilian processing plant, the absorption process was favored. In a second scenario proposing the production of petrochemical ethane, the turbo-expander was the process favored. Therefore, it was verified the feasibility of using the selection matrix as a preliminary tool of great assistance on the selection of technologies and decisions making.

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