BITUMEN BY BITUR O X

BITUMEN BY BITUROX
p 10/2008
®
© OMV
„O Betume é um
material preto e viscoso, e quando está
quente tem cheiro.”
Pörner: Betume que promove especialistas
A maior fábrica
Biturox® do mundo
em Płock, Polónia.
O grupo Pörner, com uma mão-de-obra de 450 peritos no campo da engenharia química e da refinaria, é
especializado na tecnologia do betume. Por si só, a Pörner construiu o maior número de fábricas de processamento de betume de todas as dimensões e no mundo inteiro. Esta realização permitiu ao grupo Pörner
acumular o mais vasto conhecimento especializado ao nível da engenharia, concepção, construção, arranque
e operação de fábricas de betume.
Know How - três colunas de competência
O processo Biturox® representa a solução moderna e comprovada para produzir qualidades superiores de
betume a partir de uma grande variedade de matéria-prima. A especialização da equipa de funcionários da
Pörner engloba aspectos relacionados a nível tecnológico, económico e de mercado. As fábricas Biturox®
foram construídas de acordo com os vários padrões nacionais de qualidade (a nível convencional ou de
desempenho - SHRP).
• Tecnologia
O mundo do presente e do futuro necessita de mais e
melhores estradas…
As estradas têm que ser baratas tanto em termos de construção como de manutenção. No mesmo sentido,
têm de comprovar uma durabilidade máxima. E finalmente, o material de pavimentação utilizado deve poder
ser totalmente reprocessado e reutilizado com facilidade.
Os aglutinantes betuminosos da mais alta qualidade, enquanto componentes de formulação do pavimento de
estrada, satisfazem todos os critérios acima apresentados. Além disso, têm um desempenho excelente em
condições climatéricas extremas, podendo suportar, deste modo, as mais pesadas cargas de trânsito. Nesta
perspectiva, a produção de betume apresenta-se como um sector cada vez mais atractivo e rentável da área
de negócio a jusante.
As refinarias necessitam de mais do que simplesmente
o petróleo bruto
Actualmente, os comerciantes do produto de petróleo deparam-se em maior escala com a necessidade de
fornecer aglutinante betuminoso de qualidade superior e a um nível de preço razoável à indústria da construção civil. Outra linha de negócio de interesse é a indústria das substâncias químicas especiais. Muitas
vezes, uma área de negócio inicial do betume constitui a chave para novas relações preciosas no campo dos
lubrificantes de qualidade superior, combustíveis, produtos de processamento, etc.
Biturox® Paramo
Pardubice,
República Checa
O principal esforço de qualquer refinaria de grande escala, a nível mundial, é produzir milhões de toneladas
de produtos de circulação rápida (por exemplo gasolina, gasóleo, querosene, matéria-prima para a petroquímica, etc.) ao menor custo global possível. Este objectivo é conseguido principalmente através de uma
selecção adequada da mistura de petróleo bruto e com a utilização de tecnologia de refinaria sofisticada. Esta
abordagem tem geralmente como consequência o facto de ser impraticável a produção directa de betume
de alta qualidade.
O nome da ferramenta que reconcilia de forma ideal as necessidades do mercado de betume de primeira
qualidade com o esforço de controlo de custos a montante é
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biturox®
O elemento central do processo Biturox® é o inigualável reactor de circulação. Neste reactor de ventilação
perfeito, a conversão termoquímica de misturas de matéria-prima seleccionada através do ar/oxigénio ocorre
continuamente e em circunstâncias repetíveis. O processo permite o controlo de todos os parâmetros de
processamento importantes (pressão, temperatura, taxas de fluxo, tempo de permanência, etc.) com grande
exactidão. A tecnologia Biturox® prova que o processo de oxidação pode realizar-se de forma tanto eficaz
como suave: Os componentes aromáticos preciosos são formados e preservados na mistura de reacção e,
ao mesmo tempo, na degradação de compostos orgânicos para coquefacção, sendo impedida a acumulação
de depósitos. Devido aos elementos fundamentais do processo, as características de funcionamento seguro
e automático, assim como a reduzida necessidade de paragem e manutenção, fazem do processo Biturox® a
solução mais atraente para um produtor moderno de betume.
Instalação fabril
piloto Biturox® em
Schwechat, Áustria.
• Concepção, pesquisa e ensaio
Uma qualidade de betume satisfatória depende do equilíbrio harmonizado dos seus componentes químicos:
saturados, compostos aromáticos, naftenos, resinas, asfaltenos. Durante mais de 35 anos e com o apoio
de centenas de laboratórios de investigação e ensaios, em praticamente qualquer tipo de petróleo bruto,
a Pörner, juntamente com o seu parceiro OMV, desenvolveu métodos de formulação e processamento do
betume: todos os resultados foram registados numa base de dados pormenorizada de “know-how”. Assim,
a Pörner pode recomendar a forma mais eficiente e económica de fabricar betume de primeira qualidade
praticamente para qualquer combinação de matéria-prima/produto.
• Experiência
A Pörner tem muitos conhecimentos sobre o betume: Uma mistura visco-elástica complexa de compostos
químicos difícil de tratar. Com base na engenharia especializada da Pörner, foram construídas as fábricas de
betume mais perfeitas. Aplicando todos os princípios de eficiência à mistura, aquecimento, arrefecimento do
betume, para optimizar a instrumentação e automatização, para minimizar subprodutos e emissões, para
poupar e recuperar energia, para manter baixos os tempos de manutenção e paragem da máquina. Seleccionando o equipamento idealmente adequado, minimizando prazos de entrega, tornando o fabrico rápido e
fácil e encarregando-se da formação do pessoal, comissionamento e arranque.
A Pörner projecta e realiza as fábricas de betume, incluindo todas as infra-estruturas: unidades de
produção de disponibilidade elevada, fáceis de operar e concebidas para um tempo de vida longo.
3
3
Mundo moderno do betume
Betume Multigrau Biturox®
As estradas estão a ligar as pessoas. O betume é o material mais versátil e adequado para a construção
rápida de estradas baratas e duradouras. A indústria de produtos de processamento é outra consumidora de
outras qualidades de betume para cartões alcatroados, revestimento de construção, emulsões betuminosas,
etc.
A designação Multigrau utilizada neste folheto tem o mesmo significado que na terminologia do óleo de lubrificação. Os óleos Multigrau caracterizam-se por uma dependência reduzida da viscosidade em relação à
temperatura. Podem realizar a sua função numa escala de temperatura mais ampla e são caracterizados por
um índice de viscosidade elevado. O mesmo se aplica aos produtos betuminosos: O Multigrau pode ser usado
no sentido acima, o índice de viscosidade deve ser substituído pelo índice de penetração - PI.
Os produtos betuminosos Biturox® contribuem para uma “rede mundial crescente de estradas perfeitas” e
para “telhados estanques em qualquer lugar“.
Mudanças - Desafios - Possibilidades
Praticamente todos os dias ocorrem alterações radicais ao nível do preço do petróleo bruto, das qualidades
e da sua disponibilidade. O número de produtores de betume diminui uma vez que, em qualquer lugar, os produtores mais pequenos e sem rentabilidade têm de fechar seus livros comerciais. Aparecem com frequência
novos padrões orientados para o desempenho (por exemplo, o SHRP). A flexibilidade e a resposta rápida às
novas exigências são um imperativo na luta diária do sector petrolífero por quotas de mercado.
As refinarias modernas precisam geralmente de melhorar a tecnologia de processamento do betume, que
deve adequar-se ao seu modelo de fabrico totalmente automático e contribuir para a eficiência económica da
fábrica, através de uma maior flexibilidade produtiva combinada com a quase total independência do tipo de
petróleo bruto disponível.
O processo Biturox® oferece a solução para produzir tanto betume multigrau de construção de estradas como
betume de elevado índice de penetração através de uma operação contínua, totalmente automática e conseguindo-se praticamente a total independência da qualidade e do preço da matéria-prima.
Os componentes de peso molecular elevado de todos os tipos de configuração química existentes na maior
parte do petróleo bruto são adequados como matéria-prima para o processo Biturox®. A única excepção é
quando predominam os hidrocarbonetos parafínicos no produto base do betume. O processo Paratox®, um
processo Biturox® combinado de dois passos, tem de ser usado. Os seguintes produtos de actividades de
refinação estão na lista de matéria-prima de betume:
• Resíduo de vácuo (resíduo curto) (VR) • Grau de desasfaltagem de óleo (bright stock – óleo desasfaltado) (PDA-P) • Extractos aromáticos de processamento do óleo de lubrificação (EXT)
• Resíduo atmosférico (resíduo longo)
• Gasóleo de vácuo pesado (HVGO)
• Óleos pesados de cracking, viscorredução (visbreaking),
coquefacção (coking)
• O método
O betume da alta qualidade deve apresentar uma distribuição harmónica de saturados, compostos aromáticos,
resinas e asfaltenos. O betume multigrau Biturox® é produzido pelo método do controlo de composição.
O processo Biturox® garante a quase total independência do tipo de petróleo bruto permitindo, ao mesmo
tempo, a produção das melhores qualidades de betume.
Vários componentes de matéria-prima, de diferentes naturezas químicas, são seleccionados e combinados
numa composição de alimentação adequada. Esta composição é encaminhada para o processo Biturox® onde
é integrada por oxidação de ar em condições de processamento claramente definidas e absolutamente controladas.
O nome é o paradoxo Biturox® em: Melhor qualidade a partir dos componentes mais baratos.
• Operação Biturox® controlada
Destaque
Biturox®: Elevada qualidade - Eficiente - Grandes quantidades
High PI Bitumen
Stiffness
Low PI Bitumen
Multigrau:
Características de
produto combinado e
melhorado tanto a altas
como a baixas temperaturas.
• A matéria-prima
low temperature limit
for performance
high temperature limit
for performance
Low PI
O reactor Biturox® é a ferramenta perfeita para tal operação:
eficiente, controlável e seguro. A composição de alimentação é
processada com muita suavidade, com uma pressão elevada,
e a polaridade dos componentes aromáticos é aumentada,
minimizando-se o risco de sobreaquecimento local e de acumulação de coque. A refrigeração interna do reactor permite
um controlo preciso da temperatura. O processo decorre de
forma contínua, proporcionando uma qualidade consistente e
homogénea do produto acabado.
ANALYSIS OF
FEED COMPONENTS
BY SCANNING
PROCESSING UNDER
SPECIFIC PRESSURE
AND TEMPERATURE
VR
EXT
PDA-P
HVGO
OPTIMIZED FEED
COMPOSITION BY
PILOT TESTING
Biturox® Process Scheme
OPTIMIZED FINAL
PRODUCT MEETING
TARGET SPECIFICATION
(MULTIGRADE)
© Pörner Ingenieurgesellschaft m.b.H.
High PI
Conclusão
temperature range
for compaction
(High PI)
O betume, enquanto resíduo do petróleo bruto, é quimicamente muito complexo. Beneficiando da sua base de
dados de pesquisa e de muitas centenas de ensaios realizados em petróleo bruto no mundo inteiro, a Pörner
adquiriu a experiência que lhe permite optimizar composições de matéria-prima e conceber o processo mais
adequado para produzir um produto de qualidade - até mesmo a partir de componentes de alimentação mais
baratos.
Viscosity
maximum viscosity for
satisfactory compaction
minimum viscosity for
satisfactory compaction
temperature range
for compaction
(Low PI)
-50
0
50
100
150
TEMPERATURE ° C
4
®
Biturox Multigrade Bitumen
© Pörner Ingenieurgesellschaft m.b.H.
O processo Biturox® cria e preserva os compostos aromáticos da massa molecular do meio precioso no betume, melhorando as propriedades elásticas e a aderência no agregado. O resultado
é um produto com uma estrutura química adaptada e características de qualidade ideais:
5Betume Multigrau Biturox®.
5
A fá bric a Bitur ox
®
Armazenamento e carregamento do produto
Secção de
matéria-prima
Armazenamento do produto concebido
para preservar a homogeneidade do
produto.
Estações de “BituFil” para o carregamento automático do produto em vagão
para carris ou em camiões cisterna.
Reactor
El diseño del reactor de tipo de
A concepção do reactor do tipo
de circulação interna assegura
um tratamento optimizado do
meio mas ao mesmo tempo muito
suave.
A operação é muito segura
devido à inteira utilização do oxigénio do ar.
Circulação nos tanques
para estabelecer um perfil
de temperatura uniforme
Utilidades
Ar da fábrica e
instrumentos.
Energia eléctrica,
vapor, água.
Secção do produto
Mistura do produto para produtos
específicos (opcional).
6
Recuperação de calor para préaquecimento.
Pré-aquecimento
Pré-aquecimento da mistura da
matéria-prima para a temperatura de processamento
7
© Pörner Ingenieurgesellschaft mbH
7
Pesquisa e projecto-piloto
Realização do projecto
Instalações de pesquisa Biturox®
O grupo Pörner é, como documentado neste folheto, o designer e construtor de fábricas de betume com mais
experiência a nível mundial. O volume de dados em ficheiros electrónicos é a base para a realização de um
projecto vantajoso e económico em qualquer das suas etapas. A tabela abaixo proporciona uma perspectiva
geral do âmbito e etapas da realização de um projecto base chave na mão:
Há mais de 35 anos que o Centro de Pesquisa Biturox® é um fornecedor de serviço excelente para toda a
indústria em termos de fabrico ou utilização de betume. O laboratório moderno e as instalações semitécnicas
de pesquisa e desenvolvimento, os métodos analíticos do mais recente padrão e o apoio da refinaria OMV
próxima permitiram e promoveram os esforços da Pörner no sentido de possuir o mais especializado conhecimento a nível mundial sobre o fabrico de betume.
Duas instalações fabris piloto Biturox® estão disponíveis para a comprovação prática da matéria-prima ou
composição de diversos componentes em modo operacional de lote ou contínuo. Os resultados dos ensaios
são utilizados como base de concepção de fábricas Biturox® (i.e. potência nominal do reactor). Podem ser
produzidas amostras de referência a partir de composições de alimentação definidas e prontas para um teste
adicional aplicado pelo cliente.
Todos os resultados do trabalho de pesquisa básico e aplicado, a experiência adquirida durante a concepção,
construção, arranque e operação de rotina das inúmeras fábricas Biturox®, o feedback dos licenciados
Biturox®, as últimas conclusões sobre a técnica de optimização Biturox® (melhoria química do betume) e,
obviamente, os relatórios de desempenho sobre a aplicação do betume Biturox® foram reunidos na mais
pormenorizada base de dados.
Objectivo
Muitos institutos de investigação do betume enfatizam em demasia o significado da proveniência e classificação composicional do petróleo bruto, negligenciando simultaneamente a observação e revisão das
possibilidades que se encontram na modificação termoquímica de uma paleta praticamente ilimitada de
matéria-prima derivada do petróleo bruto.
O objectivo principal das instalações de pesquisa Biturox® é, consequentemente, encontrar métodos de optimização da composição química do betume, nomeadamente, as condições de reacção, que promovem a
síntese de compostos polares e aromáticos, bem como suprimir a decomposição dos asfaltenos para coquefacção.
• Estudos preliminares, recolha de informação e de dados
• Estudo de viabilidade
• Avaliação da matéria-prima, ensaio de laboratório e instalação fabril piloto
• Avaliação das condições técnicas, comerciais, jurídicas e ecológicas
• Apresentação das recomendações ao cliente e sua confir
mação das mesmas
• Planeamento de acção, programação, avaliação de custo do projecto
• Engenharia química, mecânica, civil básica e detalhada
• Aprovação da documentação final do projecto pelo cliente e pelas autoridades de supervisão
• Aprovisionamento e logística de equipamento e material
• Contrato e supervisão de fornecedores
• Supervisão geral no local do trabalho de construção
• Relatório do progresso do projecto e documentação
• Comissão de instalação fabril concluída
• Apresentação da instalação fabril e dos manuais de operação ao cliente
• Período de experiência e formação do pessoal
• Auditoria e serviços pós-conclusão do projecto
Biturox® ESHA,
Amesterdão, Países Baixos
Dos testes de laboratório para a realização
chave na mão
Mas, em definitivo, o objectivo dos esforços referidos têm de ser satisfazer a procura do mercado por qualidades de betume com características de aplicação excelentes e superiores e a um preço razoavelmente
baixo.
Características desejadas
Problemas a resolver
Resistência à fadiga
Composição química
Capacidade de emulsão
Tempo de vida
Rigidez
Cracking a baixas temperaturas
Boas propriedades de envelhecimento a curto e longo prazo
Formação de rodeiras a altas temperaturas
Compatibilidade com polímeros
Optimizar as propriedades de aderência
Estabilidade
Resultado
8
A tecnologia Biturox® é um exemplo representativo
de como a investigação aplicada e científica pode
ser realizada de forma eficaz, recompensadora e
beneficiar muitas pessoas ao proporcionar uma condução em boas estradas, alojamentos confortáveis
e, em qualquer dos casos, de forma económica.
Biturox® MBW, Mitteldeutsches Bitumenwerk,
Granschütz, Alemanha.
A Pörner aprendeu muito sobre o betume durante
mais de 35 anos.
Tire partido do facto de não repetir nenhum erro com o qual a Pörner aprendeu durante as três décadas de construção de instalações fabris!
9
Com a Pörner o mundo do
betume Biturox® é seu.
99
A prova: Referências Biturox
Biturox® OMV
Schwechat, Áustria
®
Projecto
Cliente
Operador
Local
País
Ano
Projecto
Cliente
Operador
Local
País
Ano
Biturox® Wörth
Mobil Oil Wörth
Mobil Oil Wörth
Wörth
Alemanha
1978
Biturox® Rayong
LGEN
IPRC PCL
Rayong
Tailândia
1996
Biturox® Esfahan
NIOC
NIOC
Esfahan
Irão
1988
Biturox® Visakh
HPCL
Visakh Refinaria
Visakhapatnam Índia
Biturox® Kaoshiung
CPC
CPC
Kaohsiung
Taiwan
1990
Biturox® Amsterdam
ESHA
ESHA
Amsterdam
Países Baixos 1998
Biturox® Bandar Abbas
NIOC
NIOC
Bandar Abbas Irão
1991
Biturox® Myanmar
Fritz Werner
MPE
Yangon
Myanmar
1999
Biturox® Adelaide
Mobil Oil Australia
Mobil
Adelaide
Austrália
1992
Biturox® Chelyabinsk
Dept. Car Roads
Dept. Car Roads
Chelyabinsk
Rússia
2000
Biturox® Plock
PKN Orlen
Orlen Asfalt
Plock
Polónia
1994
Biturox® Bharat
BPCL
Mumbai Refinaria Mumbai
Índia
2000
Biturox® Madras
CPCL
CPCL Refinaria
Chennai
Índia
1994
Biturox® Jarbit
Jarbit
Jarbit
Jaroslavl
Rússia
2002
Bitukomb Lisichansk
Lisichanskij NPZ
Lisichanskij NPZ Lisichansk
Ucrânia
1995
Biturox® Taiwan
Simosa Oil Corp. Simosa Oil Corp.
Mailiao
Taiwan
2002
Biturox® Mangalore
Toyo Engineering
MRPL
Mangalore
Índia
1995
Biturox® Gujarat
IOCL
Gujarat Refinaria Vadodara
Índia
2002
Biturox® Baku
Azerneftyag
Azerneftyag
Refinaria
Baku
Azerbeijão
1995
Biturox® Lavéra
Innovene
Innovene
Lavéra
França
2004
Biturox® Krasnovodsk
NEKRA
NEKRA
Turkmenbashi
Turquemenistão
1995
Biturox® Gdansk
Grupa Lotos
Lotos Asfalt
Gdansk
Polónia
2005
Biturox® Schwechat
OMV
OMV
Schwechat
Áustria
2006
Biturox® Nizhnekamsk
TAIF-NK
TAIF-NK
Nizhnekamsk
Rússia
2007
Biturox® Cochin
BPCL
Kochi Refinaria
Cochin
Índia
2008
Ficha descritiva
Ficha descritiva
Configuração
Capacidade
Configuração
1 Reactor, Aquecimento/arrefecimento de matéria-prima
por transferência directa de
calor, Depurador, Incinerador
de efluentes gasosos
1.080 t/dia
Imagem
Capacidade
1 Reactor, Aquecimento de
matéria-prima/arrefecimento
do produto através de transferência de calor em espiral
e circulação de óleo quente,
Depurador e Incinerador de
efluentes gasosos
192 t/dia
Ficha descritiva
Capacidade
Fábrica Biturox®
Jaroslavl, Rússia
Ficha descritiva
Âmbito de
serviços
Imagem
Configuração
1998
1 Reactor, Aquecimento de matériaprima/arrefecimento do produto
por transferência directa de calor,
Separador, Incinerador de efluentes
gasosos, Tubagem, enchimento de
camião, tambor e saco
Capacidade
Imagem
400 t/dia
Concepção básica para o processo
e unidades off-plot (deslocadas),
engenharia detalhada,
aprovisionamento e fornecimento
do equipamento e material da
instalação fabril, supervisão
do local, arranque, formação e
documentação (contratação geral)
480 t/dia
Ficha descritiva
Âmbito de
serviços
Capacidade
Concepção básica, engenharia
detalhada, aprovisionamento
e fornecimento da unidade de
processamento, supervisão do
local, assistência de arranque,
formação e documentação
1.032 t/dia
Imagem
Imagem
10
11
11
WWW.BITUROX.COM
Pörner Ingenieurgesellschaft mbH
Hamburgerstrasse 9
A-1050 Viena
Áustria
Tel.: +43 (1) 589 90-0
Fax: +43 (1) 589 90-99
Email: [email protected]
Web: www.poerner.at
www.biturox.com