Na Refinação e Distribuição

Um investimento estratégico para criar valor, inovar, desenvolver e mitigar impactes ambientais.

Sendo a única empresa refinadora em Portugal, a Galp encara o investimento em I&DT como estratégico para:

  • Criar valor e diferenciação nos produtos;
  • Inovar nos processos, de forma a alcançar uma maior eficiência nas operações;
  • Mitigar os impactes ambientais.

Na sua forma original, o petróleo bruto possui pouca utilidade. O seu valor está nos produtos que se podem obter dele, como os combustíveis, naftas, solventes e gases associados ao petróleo (por exemplo, o GPL).

A refinação é a atividade industrial que fraciona o petróleo bruto numa série de produtos muito valiosoas para a utilização quotidiana. De forma simples, uma refinaria é uma combinação organizada de instalações de processos físico-químicos, linhas de transporte e tanques de armazenagem de petróleo bruto e produtos refinados.

Consulte os casos de estudo da ecoeficiência das refinarias.

Este projeto permitiu a otimização de operações e poupanças de custos significativas na refinaria de Sines. A identificação e eliminação das causas de contaminação com amónia eliminou o custo associado a este tratamento específico. E através do desenvolvimento de um modelo online para a previsão da contaminação com óleos e gorduras foram minimizados os impactes previstos. Também o aumento do conhecimento sobre o modo de funcionamento das unidades e a maior rapidez na deteção de problemas operacionais contribuiram para aquela otimização.

O projeto também identificou, como uma oportunidade a explorar, um possível tratamento da soda exausta por nanofiltração, que visa permitir a sua reutilização, diminuindo a necessidade de recorrer a soda cáustica fresca e uma significativa redução da contaminação das águas residuais.

Este projeto teve importantes contribuições em diversas vertentes. Em primeiro lugar, permitiu conhecer detalhadamente a composição química de componentes e betumes produzidos na refinaria de Matosinhos, assim como relacionar estas com as características aplicativas. Em função do conhecimento adquirido, foi ainda possível alterar as formulações dos três grades de betumes e, assim, melhorar a qualidade desses produtos.

A melhoria de qualidade permitiu, por sua vez, que as novas formulações fossem validadas por grandes clientes, sobretudo no âmbito do negócio das telas asfálticas, tais como Danosa, Imperalum e Texsa. Estes aspetos conduziram a um incremento significativo de vendas, nomeadamente de betume 160-220 para Espanha. De destacar ainda que, neste caso, a Galp conseguiu transformar um produto com dificuldade de penetração no mercado noutro unanimemente aceite.

Este projeto demonstrou o potencial que esta técnica (RMN) possui na correlação de propriedades e na sua estimativa, para efeitos de controlo processual. A utilização desta técnica, para além de aumentar a velocidade com que se obtém resultados analíticos, tem sido fundamental na determinação de propriedades dos produtos. Foi o caso da identificação e caracterização de contaminantes, bem como no desenvolvimento de aplicações para previsão de características de gasolinas e de fuelóleo, para efeito de validação de produtos e controlo processual.

A partir da utilização desta técnica, foi desenvolvido um modelo matemático de previsão de viscosidade de fuelóleo, já implementado no sistema de controlo de produção de fuelóleo, na fábrica de combustíveis da refinaria de Matosinhos.

Outro importante resultado deste trabalho consistiu numa avaliação económica de um investimento num equipamento de monitorização online das características do fuelóleo, com base nesta tecnologia. De acordo com a análise efetuada, esta monitorização deverá contribuir para a otimização da utilização de fluxantes na produção de fuelóleo, com consideráveis poupanças económicas.

O presente projeto doutoral permitiu comprovar o potencial para remoção de mercaptanos de jet/petróleo, com recurso a líquidos iónicos, e operações processuais, com recurso a membranas. Os estudos efetuados permitiram adquirir conhecimento acerca da utilização de novos processos de separação e aplicação de líquidos iónicos, substâncias cada vez mais importantes na indústria petrolífera.

O conhecimento adquirido permitiu ainda a elaboração de um projeto, a implementar a curto prazo, para o desenvolvimento de uma metodologia de purificação dos solventes produzidos pela Galp, alternativa às soluções comerciais atuais, e que se espera que seja mais competitiva.

Este projeto teve como objetivo a resolução de problemas recorrentes nas unidades de tratamento de gases para remoção de ácido sulfídrico, com recurso a aminas, nas Fábricas 1 e 2 da refinaria. Os problemas referidos são a contaminação da amina com hidrocarbonetos e a perda de inventário de amina no seu sistema em circuito fechado. Uma das principais causas operacionais destes problemas é a dificuldade de controlo do diferencial de temperaturas entre a corrente de amina utilizada e a corrente de gás com ácido sulfídrico a tratar. Assim, a realização deste estudo permitiu otimizar estas unidades através da redução do diferencial de temperatura (amina-gás) para os valores alvo recomendados, maximizando a eficácia do tratamento de gases.

Com base no trabalho desenvolvido, também estão a decorrer melhorias de conceção das unidades mencionadas, através da introdução de equipamentos cujo design foi melhorado ao longo do tempo e que são hoje considerados “boas práticas” no design de Sistemas de Tratamento de Gases com Aminas.

Finalmente, o estudo permitiu também a redução do consumo de vapor utilizado na regeneração de amina.

Projetos do Programa de Doutoramento EngIQ em curso

Estão atualmente em curso mais doutoramentos, em diferentes fases de progresso. Estes novos estudos têm possibilitado compreender melhor os fenómenos envolvidos nos diferentes processos realizados nas refinarias, permitindo, no futuro, definir soluções e/ou a atenuação desses mesmos problemas.

Com este projeto pretende-se analisar o potencial de recuperação de calor da refinaria de Sines, considerando todas as unidades processuais, mais particularmente, estudar soluções de retrofit que sejam viáveis para a integração energética de todas as unidades processuais existentes na refinaria.

Na sequência da aplicação de metodologias de Integração de Processos, pretende-se criar cenários de propostas industrialmente adequadas de aumento da eficiência energética global, nomeadamente do ponto de vista térmico, com tempos de retorno de investimento adequados aos planos da empresa.

Este projeto visa desenvolver soluções que promovam uma maior eficiência da rede de distribuição de hidrogénio da refinaria de Sines, seja através da redução dos custos de produção e redistribuição de hidrogénio, ou da melhoria dos processos de purificação de hidrogénio.

Destacam-se como objetivos do projeto os seguintes avanços técnicos:

  • Elaboração de uma ferramenta de diagnóstico, assente em análise Pinch, de forma a identificar o ponto de estrangulamento da rede de hidrogénio;
  • Desenvolvimento de um modelo de otimização para determinar a configuração ótima da rede;
  • A possibilidade de integrar novos equipamentos, nomeadamente unidades de purificação ou compressores, será contabilizada no modelo, bem como a reformulação da rede no que respeita ao sistema de distribuição (piping).

Este projeto tem como objetivo a identificação e estudo de possíveis cenários de renovação da fábrica de aromáticos da refinaria de Matosinhos. Assim pretende-se aumentar a sua eficiência energética global e alcançar melhores desempenhos, não só a nível da redução dos consumos energéticos, mas também a nível dos impactos ambientais e respetivos custos.

Com o intuito de recuperar quantidades cada vez maiores de óleo dos reservatórios de petróleo, a indústria petrolífera recorre frequentemente a técnicas que permitem fluidificar o óleo, tais como a injecção de co-adjuvantes, como o CO2 ou surfactantes. Os objetivos deste projecto passam, assim, pelo estudo das alterações químicas provocadas no óleo e na rocha pela injeção de co-adjuvantes e pelo desenvolvimento de novas técnicas de EOR (Enhanced Oil Recovery). Também a realização de testes laboratoriais que permitam testar essas novas técnicas desenvolvidas e a projeção e implementação de scale-up dos resultados, de modo a inclui-los em simulações de reservatórios, são alvo deste projeto.

A incorporação de biodiesel no gasóleo em concentrações próximas de 7,0%v/v é hoje uma obrigatoriedade legal, podendo, no futuro, ultrapassar este limite. A sua utilização como componente de gasóleo teve vários impactos negativos relacionados, entre outros, com propriedades de frio e estabilidade à oxidação. Estes fatores têm sido agravados pela utilização de matérias-primas de mais baixo custo, tais como óleos vegetais usados e gorduras de origem animal.

Com este doutoramento pretende-se compreender os fatores e mecanismos que originam e condicionam estas propriedades, seja nas matérias-primas, seja em misturas de gasóleo com biodiesel.

O aprofundamento do conhecimento nestes âmbitos permitirá: 1) implementar ações e metodologias que previnam, minimizem ou evitem a degradação da característica estabilidade à oxidação de gasóleos contendo biodiesel; e 2) estabelecer ações e metodologias que permitam otimizar as características de frio do gasóleo com biodiesel, minimizando custos e garantindo qualidade no desempenho do produto.

No presente contexto energético, existe uma preocupação cada vez maior em valorizar as frações provenientes da refinação do petróleo que apresentam pouca afinidade para a produção de combustíveis líquidos. Para a produção de gasolina recorre-se, por vezes, a frações mais pesadas provenientes da refinação do crude, resultando numa gasolina com elevado teor de compostos aromáticos. Porém, existem restrições ambientais atualmente impostas a este tipo de componentes nos combustíveis líquidos.

Perante esta conjuntura, o processo de isomerização de nafta ligeira, nomeadamente na gama entre 5 e 7 átomos de carbono, tem demonstrado ser um processo que se adequa ao processamento de gasolinas de elevada qualidade. Para além de cumprir as restrições ambientais existentes, é simples e economicamente viável.

Com este doutoramento, pretende-se aumentar o know-how na valorização de frações com hidrocarbonetos com um maior número de átomos de carbono, partindo de processos de transformação de nafta leve. O principal objetivo é o aumento do índice de octano da mistura final, com menor teor de compostos indesejados e com um maior poder energético.

A qualidade do efluente libertado pelas refinarias constitui um aspeto de elevada importância, não só pelos seus impactos na envolvente, mas também pelos custos que decorrem seja do seu tratamento, seja das taxas que são aplicadas em função dos contaminantes presentes.

Este projeto visa, com efeito, identificar e implementar processos de tratamento de efluentes, economicamente viáveis, na refinaria de Sines. Terá como ponto de partida a caraterização dos efluentes e análise dos impactos de diversos processos, nomeadamente com a implementação de processos de oxidação avançada e otimização de processos de separação com membranas.

O processamento do crude e a geração de efluentes tem sido, nos anos mais recentes, um problema devido ao aumento das necessidades energéticas globais. As restrições ambientais têm aumentado de igual modo, de forma a encorajar as indústrias a tratarem os efluentes e a reutilizarem a água produzida, uma vez que a disponibilidade de água potável está a diminuir. Do ponto de vista ambiental e económico, é importante o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis e eficientes para tratar os efluentes e providenciar uma reutilização dos recursos. Os processos convencionais estão cada vez mais obsoletos, deixando de conseguir respeitar as restrições impostas para a descarga dos efluentes.

Assim, este doutoramento tem como objetivo aumentar o conhecimento em relação a tecnologias que permitam tratar eficientemente os efluentes na fonte, de forma a incrementar a qualidade do efluente final.

A eficiência dos processos produtivos está dependente da disponibilização de dados de forma rápida e com elevado rigor. É fundamental, em particular, uma alta capacidade de determinação das propriedades dos produtos petrolíferos, sendo que as técnicas NIR (Near Infrared) e RMN 1H (Ressonância Magnética Nuclear) não só permitem análises rápidas e fiáveis, como, sendo independentes, permitem definir funções e propriedades. Além disso, a probabilidade de se conseguirem correlações de elevado rigor é maior através da combinação de ambas as técnicas.

Este doutoramento irá, assim, caraterizar analiticamente diversos produtos petrolíferos e desenvolver modelos matemáticos que relacionem as correspondentes propriedades com os respetivos dados obtidos a partir de cada uma das técnicas - NIR e RMN 1H. Estes modelos serão aplicados no controlo de processos de fabrico e circuitos de viabilização de produtos para o mercado, esperando-se obter resultados rápidos e rigorosos. Espera-se ainda que estes resultados tenham impacto ao nível do aumento dos rendimentos, diminuição da variabilidade e disponibilização célere do produto final.

Numa indústria altamente competitive, como a Refinação de Produtos Petrolíferos, é fundamental a maximização da produção, a capacidade de expedição de produtos e a diversificação de mercados, de forma a maximizar a rentabilidade da empresa e a sua competitividade. A este cenário acresce o fato de o mercado de combustíveis estar sujeito a um rigoroso controlo de qualidade, seja na produção de componentes, seja na sua mistura para a obtenção de produtos prontos a expedir. A este controlo de qualidade estão associados consideráveis tempos necessários às operações de transferência, mistura, amostragem e análise de produtos. O desenvolvimento de metodologias que encurtem estes tempos será, assim, um fator de acréscimo de competitividade.

É neste contexto que surge o presente projeto de doutoramento, tendo em vista o desenvolvimento de sensores inferênciais, de forma a prever, de forma rápida, as propriedades relevantes das gasolinas e gasóleos. Isso permitirá aumentar a taxa de expedição de ambos os tipos de produtos da refinaria de Sines. Os modelos a serem desenvolvidos, para além de permitirem o acesso rápido às estimativas de propriedades dos produtos – aumentando a velocidade da tomada de decisão – permitirão, ainda, a monitorização e controlo em linha dos processos - minimizando a utilização de armazenagem e aumentando a eficiência do blending.

A otimização contínua das unidades processuais da refinaria de Matosinhos, seja em termos energéticos, seja em termos de maximização de cargas, assenta num sistema de controlo matricial multivariável – Controlo Avançado. Tendo por base modelos preditivos, através da manipulação de set-points do sistema de controlo, as janelas de operação são mantidas no seu ponto ideal.

Este doutoramento tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo matemático que possa prever uma característica específica – RON ou Research Octane Number –, baseando-se em variáveis processuais on-line, tais como pressões, temperaturas e caudais, bem como variações de composição da cargas às unidades. Espera-se que a implementação do modelo de RON no Controlo Avançado possa contribuir para a minimização considerável da quantidade de energia de processo necessária, bem como a redução do giveaway.