BRPI0903354B1 - Re-refining process of mineral oils used by use of selective solvent with comprehensive product advantage - Google Patents

Abstract

processo de re-refino de óleos minerais usados por uso de solvente seletivo com aproveitamento integral de produtos, especialmente de um processo de refinação de óleos minerais usados ou contaminados, por extração por solventes seletivos alifáticos, introduzindo um novo tipo de contactor/extrator, desenvolvido para aumentar a eficiência e seletividade de extração, evitando o uso de pré-tratamentos ou catalisadores de transferência de fase.

Description

“PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” O presente relatório descritivo é referente a um pedido de Privilégio de Invenção para um “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS”, especialmente de um processo de refinação de óleos minerais usados ou contaminados, por extração por solventes seletivos alifáticos, introduzindo um novo tipo de contator/extrator, desenvolvido para aumentar a eficiência e seletividade de extração, evitando o uso de pré-tratamentos ou catalisadores de transferência de fase. Esse método consiste em um acondicionamento do óleo por filtração, ajuste de pH para faixa alcalina, mistura e extração no mesmo passo, separação das fases solvente/óleo da fase insolúvel em decantadores, separação do solvente do extrato, separação dos leves com vapor de água do extrato. O óleo resultante, após a separação de asfaltenos, água, aditivos, frações leves, etc., é mais apto para o acabamento por processos correntes, como a destilação a vácuo, evaporação por regime de capa fina, termocraquemento, tratamento com mínima porcentagem de ácido sulfúrico e/ou argila ativada, hidrogenação, etc. Esse método inclui uma técnica de acondicionamento dos produtos asfálticos, de modo que o uso integral do processo possibilita o aproveitamento integral de todos os derivados com isenção da água.

Campo da Invenção Essa invenção é descrita para áreas de obtenção de cortes lubrificantes básicos, em plantas de desasfaltamento a propano (PDA) de refinarias de petróleo, com objetivo de melhorar o contato entre produto de fundo de destilação a vácuo e o solvente alifático.

Também é descrita para a área do re-refino de óleos lubrificantes minerais usados, que nas originais formulações foram aditivados com diversos produtos, que após utilização nos fins específicos, degradam e representam fatores adversos para a meio ambiente quando dispostos inadequadamente ou usados como combustíveis. Este produto residual, de indústrias e postos de serviço em geral, são coletados e destinados a reciclagem ou processo denominado de re-refino e, portanto, especificamente, esta invenção descreve um método para re-refino de óleos usados por uso de um sistema de extração com solventes seletivos alifáticos, caracterizado por diferentes etapas.

Os óleos derivados do petróleo assim obtidos são destinados à produção de lubrificantes ou óleos industriais, e são chamados de óleos lubrificantes básicos. Os óleos lubrificantes e outros de tipo industrial são produzidos partindo dos óleos lubrificantes básicos por diferentes formulações com aditivos e substâncias que tem a função de melhorar o desempenho dos produtos, segundo o destino para o qual foram elaborados.

Os óleos, uma vez usados por muito tempo de serviço, são descartados por apresentar perdas de suas características fundamentais devido à degradação dos componentes, aditivos, presença de água ou solventes, e são denominados óleos usados.

No campo dessa invenção também existe a possibilidade de introduzir melhoras nos processos de elaboração de bases lubrificantes como o BRIGH STOCK e ÓLEOS CILINDRO, nas plantas de desasfaltamento a propano de refinarias de petróleo.

Antecedências da Invenção Os procedimentos correntes de tratamento de óleos minerais usados, sistemas estes ainda em operação, não possuem tratamento prévio com solventes seletivos como ácido e argilas, destilação direta a altas temperaturas, destiladores de película fina (thin film evaporator), sistemas por termocraquemento, etc. Esses procedimentos apresentam em geral variados problemas como geração de grandes volumes de borras ácidas (sludge ácido) e tortas de filtro de difícil deposição. Além disso, apresentam também emissão de cheiros, formação de carvão no interior de equipamentos e tubulações, dificultando a operação das respectivas instalações, sendo que os produtos obtidos dificilmente atingem os padrões de qualidade requeridos.

No sistema atual, esses problemas acontecem devido à presença de impurezas do tipo asfáltico, entre outras substâncias, produtos da degradação dos óleos. Ficou comprovado que qualquer um dos métodos de tratamento mencionados acima são sensivelmente melhorados, se antes forem separadas a maiorias dessas substâncias indesejáveis, através de tratamento por solventes seletivos alifáticos.

Numerosos métodos e patentes são conhecidos no tratamento, onde a propriedade seletiva do propano líquido, ou solventes alifáticos de maior peso molecular, dissolve frações leves, diesel e as bases lubrificantes, e rejeita água, os produtos degradados do tipo asfáltico que arrastam a maioria d.os aditivos, metais e outras substâncias insolúveis. Como esta operação se realiza a temperaturas moderadas, não ocasiona a decomposição térmica das moléculas de aditivos e hidrocarbonetos, o que confere boas propriedades típicas aos lubrificantes.

Esse sistema é usado tanto na obtenção dos óleos básicos em refinarias de petróleo, como no tratamento de óleos usados derivados do petróleo. Esse processo, por operar a temperaturas próximas ao ambiente ou levemente superiores, separa a grande maioria das substâncias degradadas ou insolúveis (asfaltenos), antes dos tratamentos a altas temperaturas. O solvente mais comumente usado é o propano, como se menciona, entre outras, nas patentes US 433639, e US 3919076 da Foster Wheeler Corp.,ou na patente BE 873451 da Snam Proggetti Spa.

Além disso, para facilitar a decomposição dos aditivos, outros métodos usaram a ação de bases fortes e aquecimento antes de realizar destilação a vácuo, ou em regime de película fina, como se menciona nas patentes WO 9407798 da Viscolube Italiana Spa, e WO 9471761 da SOTOLUB, Tunez.

Foram desenvolvidos diferentes sistemas para aumentar a eficiência da extração, melhorando o contato entre a fase solvente seletivo alifático, e a fase oleosa, para favorecer a passagem das substâncias solúveis para o solvente, tentando evitar excessiva formação de partículas finas (emulsões) de substâncias insolúveis, que dificultam a posterior separação por decantação.

Assim, existem vários exemplos, como nas refinarias de petróleo, onde os extratores das plantas de desasfaltamento são volumosos equipamentos com sistemas de platôs com válvulas invertidas, em que o solvente ingressa pela parte inferior e o óleo asfáltico pela parte superior, sendo que a extração se produz em contracorrente, além de que, neste sistema de contato entre as fases, é necessária uma considerável altura da torre e uma grande proporção de solvente/fundo de torre a vácuo, entre 8 a 1 até 15 a 1.

Esse sistema foi melhorado em outro tipo de torre extratora, dotada de um eixo central que tem aderidos vários platôs giratórios, e outros fixos aderidos às paredes do cilindro vertical, sendo que as correntes de óleo asfáltico e o solvente se movimentam em contracorrente, seguindo um recorrido sinuoso e com um maior tempo de residência das fases. Porém, o sistema apresenta freqüentes problemas mecânicos, com paradas freqüentes do processo. Esse sistema, apesar de melhorar o contato entre o óleo ou fundo de torre de destilação a vácuo, também precisa de grande relação de propano/fundo de torre a vácuo. Várias patentes foram publicadas para melhorar a eficiência da extração, por exemplo, e para referência a US 4265734, em que o óleo ou fundo de vácuo de refinaria é injetado a pressão no propano líquido por pulsações, para facilitar a dispersão em finas gotas. A US 2196989 descreve um sistema de agitação do solvente/óleo por injeção de um gás inerte. Em outras referências, se usam sistemas de passagem da mistura do óleo/propano por tubo Venturi para a dispersão das fases.

Em outras referências e patentes é utilizado a combinação de alguns desses métodos com pré-tratamentos com álcalis fortes e catalisadores, geralmente sais de amônia quaternário, como promotor de precipitação de produtos existentes nos aditivos como é mencionado nas US 4388200, 4273663, 4253980, 4251380, 3962104e 5126397.

Também como referência, a PST US 116600 e US 6174431 (Jan Krzykawski, Michael R.Williams) mencionam a utilização de pré-tratamento com sustâncias básicas e uso de um catalisador para favorecer a separação das substâncias indesejáveis, usando basicamente um sistema de mistura do óleo e propano por meio de uma válvula globo ou tipo “orbital valve", que melhora a eficiência da extração, mais não o suficiente para obter um extrato para um eficaz acabamento posterior. Além disso, a prática demonstrou que o uso da válvula globo é de difícil regulação, já que ela deve ser periodicamente ajustada em sua abertura. Se essa válvula operar muito aberta, pode resultar em dispersão muito deficiente, ou seja, de baixa eficiência de extração, ou em caso de operar muito fechada, ocasiona uma dispersão muito fina com formação de emulsão, e conseqüentes problemas de arraste de partículas insolúveis para a sessão de extração/decantação. Também é registrada uma grande queda de pressão pela passagem através da válvula. Tais inconvenientes são aumentados freqüentemente, devido à variação das características dos óleos usados (variação da viscosidade, conteúdo de água, etc.), por se tratar de matérias-primas residuais de diferentes procedências e caracterização, sem controle na coleta, devido a sua grande dispersão e diversificada origem do óleo utilizado.

Outra referência é a EP 1559768 da SENER GRUPO DE INGENIERIA S.A. da Espanha, que descreve um método de melhoramento da destilação a pressão atmosférica e posteriormente a vácuo, prévia desasfaltação com solventes seletivos alifáticos. Para conseguir cortes bases de maior qualidade, nesse processo se usa hidróxidos alcalinos e sustâncias redutoras injetados em diferentes pontos do processo. Nesse método, os produtos obtidos atingem melhores padrões de qualidade, comparado a outros sistemas de processo, porém ainda são registrados vários inconvenientes, como um alto custo por consumo de produtos químicos, inconvenientes operativos por uma excessiva elevação da viscosidade do asfalto obtido no desasfaltamento e na destilação a vácuo, e também o fato do asfalto ou a borra residual obtida, sair com um conteúdo de cinzas, incluindo uma alta concentração de álcalis livres, ou combinados com radicais orgânicos. O sistema de lavagem com água a pressão e temperatura não resulta de aplicação prática, porque se produz uma emulsão de difícil separação, devido à presença de sustâncias do tipo de sabões (substâncias tensioativas).

Concluindo, todas as antecedências encontradas, mostram que existem dois grupos de sistemas, classificados segundo os aditivos químicos usados como coadjuvantes dos respectivos métodos de purificação.

Por um lado, nos sistemas mais antigos, são utilizados basicamente o ácido sulfúrico e argilas, em maiores ou menores quantidades, para o processo principal, ou para o acabamento das bases, sendo que são obtidos, além dos lubrificantes, uma apreciável quantidade de resíduo asfáltico com alto conteúdo ácido (chamado de borra ácida), e torta de filtro, ambas substâncias de difícil deposição.

Por outro lado, existem vários processos em que em diferentes etapas do sistema operativo utilizam-se quantidades apreciáveis de substâncias alcalinas, que ficam, em última instância, concentradas no resíduo asfáltico.

Portanto, ambos os grupos de processos classificados da maneira acima descrita, mesmo com a utilização de métodos com solventes seletivos, geram resíduos asfálticos com alto conteúdo de ácidos ou de álcalis livres que impedem ou dificultam a reutilização industrial.

Em nenhum dos processos utilizados nas técnicas atuais, se consegue um componente asfáltico, com propriedades para re-uso na indústria, representando resíduos de difícil deposição.

Objetivos da Invenção O objetivo da invenção é promover um sistema para melhorar a extração seletiva de óleos lubrificantes em sistemas líquido/líquido com solventes alifáticos, minimizando pré-tratamentos e evitando uso de catalisadores, pela introdução neste processo de um equipamento contator/extrator de desenho especial que em um só passo promove uma íntima mistura do óleo com o solvente de extração, o qual por sua característica consegue aumentar em grau superlativo a superfície de transferência de fase, sem produzir emulsificação, evitando assim o uso excessivo de dispendiosos produtos químicos. A presente invenção diminui substancialmente a relação de solvente/óleo, devido à maior eficiência e seletividade da extração, com a conseqüente economia de energia para a evaporação do solvente na etapa de separação logo da extração.

Além disso, qualquer tratamento de acabamento para qualidade de especificação de óleos lubrificantes básicos, evitando odores típicos da indústria, deposição de carvão dentro das instalações, prolongando os ciclos de operarão e diminuindo conseqüentemente os custos de limpeza manutenção e perdas por períodos freqüentes de inatividade da planta de processo.

Outro objetivo da presente invenção é a diluição do oxigênio no processo, por injeção de vapor super aquecido, nas etapas de destilação atmosférica e de fracionamento a pressão reduzida, sendo que, com este artifício, minimizam-se as reações de oxidação e formação de substâncias coloridas e instáveis.

Outro objetivo da invenção é evitar a produção de borras ácidas, também chamadas de "sludge ácido" durante o processo de acabamento das bases lubrificantes, devido ao fato de que este método de purificação, por extração com solventes seletivos, preferentemente propano líquido ou normal hexano, separa quase a totalidade se substâncias impurificantes, sendo necessário, após destilação fracionada, apenas um ajuste da cor dos óleos, por uso de argilas ativadas, ou leves aplicações de ácido sulfúrico.

No sistema proposto, é obtido um produto asfáltico que apresenta características que permite seu uso como matéria-prima na elaboração de asfaltos industriais, pelo processo aqui apresentado, onde uma pequena quantidade de resíduo asfáltico ácido (sludge) produzido no acabamento das bases lubrificantes é misturado com o produto de fundo da saída de extração com propano (refinado alcalino), e o óleo pesado do fundo da torre fracionadora. Essa mistura é realizada e ajustada de tal maneira, que o produto final não contenha nem álcalis livres nem ácidos livres.

Por último, objetiva a obtenção de cortes lubrificantes básicos na qualidade de especificação, e, como conseqüência conjunta dos objetivos descritos, diminuem os custos de processamento, especialmente por introduzir sistemas mais eficazes, e o uso de menores quantidades de produtos químicos, e mais baratos, fornecendo um sistema para eliminar totalmente a produção de resíduos ácidos de difícil utilização ou aplicação, que são transformados, em este caso, em matéria-prima para outras indústrias, conseguindo-se desta maneira o total aproveitamento de todas as substâncias contidas nos óleos usados com isenção da água proveniente do óleo e do vapor condensado do processo.

Descritivo da invenção O processo dessa invenção possibilita o re-refino de óleos minerais usados obtendo cortes bases lubrificantes de boa qualidade, e um produto asfáltico (neutro) apto para uso na indústria de artigos para impermeabilização e asfaltos industriais. Esse sistema apresenta também a vantagem da economia no uso de produtos químicos, melhora do fator de serviço por menor deposição de incrustações nos equipamentos, desaparecimento de cheiros, e resíduos típicos desta indústria, com a única exceção de uma pequena quantidade de água contida no óleo usado, somando uma mínima quantidade de condensado devido ao vapor super aquecido, necessário para o processo. O sistema funciona pela combinação das seguintes etapas: 1) Desasfaltação com solventes seletivos alifáticos, mediante um contator/extrator, das características descritas na presente invenção. 2) Separação por destilação à pressão perto da atmosférica para eliminação de leves, em presença de vapor de água super aquecido. 3) Destilação a vácuo em torre fracionadora, com injeção de vapor super aquecido, à temperatura e vácuo moderado. 4) Acabamento dos cortes lubrificantes mais viscosos, pelo uso de pequenas quantidades de ácido sulfúrico e/ou argilas ativadas. 5) Mistura dos produtos de fundo da torre extratora (extrato), com o produto de fundo da torre de destilação a vácuo, e o asfalto ácido obtido no acabamento dos lubrificantes produzidos, com ajuste para conseguir um produto neutro, ou seja, sem ácidos livres nem álcalis livres.

Assim, o processo que opera em forma contínua se inicia com a separação das impurezas do óleo por sistema de extração por solventes seletivos alifáticos, previamente a um ajuste do pH por agregado de álcalis em solução aquosa em quantidade suficiente, a temperatura moderada, em razão de facilitar as seguintes etapas e evitar a corrosão dos equipamentos. A mistura de óleo e solvente é realizada em um dispositivo contator/extrator do tipo descrito, onde se consegue uma alta eficiência no contato entre as substâncias em estado líquido, com grande aumento da superfície de transferência de fase, um tempo de residência maior no sistema de mistura, com alta taxa de dissolução de hidrocarbonetos nobres dos óleos lubrificantes, e ao mesmo tempo em que as gotículas insolúveis no solvente permanecem em suspensão, sem chegar a formar emulsão.

Esse sistema tem demonstrado resultados eficazes, por evitar o uso de excessivas quantidades de álcalis e uso de catalisadores de transferência de fase ou de substâncias redutoras. Por outro lado permite operar com uma relação solvente/óleo menor que nos processos anteriores de extração por solventes seletivos, com a conseqüente economia de energia na separação do solvente/óleo. O produto que passa do contator/extrator para os decantadores ou separadores de solvente/extrato é refinado, produzindo uma rápida separação das fases, das respectivas partes superiores e inferiores dos equipamentos. A corrente superior é dirigida para a sessão de separação do solvente do óleo. Na parte inferior saem duas correntes separadas, o asfalto e outras substâncias insolúveis no solvente, chamado de extrato, e por outro a água separada por um ponto mínimo inferior do decantador.

Esse processo apresenta a particularidade que a água separada do fundo do decantador é injetada no processo na corrente do óleo já separado do solvente que passa para a destilação a pressão atmosférica (etapa 2). Essas águas, uma vez evaporadas, deixam hidróxidos de metais e alcalinidade residual, que passam a formar parte do óleo, em forma finamente dividida, que continua no posterior processo de destilação. Dessa maneira, se consegue uma água mais limpa para tratamento (condensado), sendo que a alcalinidade remanescente contribui para a proteção contra a corrosão dos equipamentos nas etapas seguintes. O óleo, já livre de solvente, passa para o sistema de evaporação do tipo de torre com pratos semi-abertos (stripping), onde o produto re-circula várias vezes do fundo para o trocador de calor ou forno tubular, retornando ao topo da mesma, a uma temperatura de 200 a 250 graus Celsius, recebendo a injeção de água do fundo dos decantadores mencionados na etapa 1, que se transformam em vapor. Simultaneamente, é injetado vapor super aquecido para favorecer a evaporação instantânea das frações leves, e diluir possível presença de oxigênio que pode interferir na qualidade do óleo final. A destilação a vácuo (etapa 3), no sistema da invenção, é realizada em uma torre fracionadora à temperatura entre 320 a 350 graus Celsius, e uma pressão de 5 a 15 milibares no topo de torre, e 20 a 30 milibares na zona flash. A coluna de fracionamento está dotada de várias sessões com recheios com os respectivos refluxos para a regulação das características dos cortes bases lubrificantes extraídos lateralmente. O aquecimento entre as etapas 2 e 3 se produz pela passagem em trocadores de calor desenhados especialmente, para conseguir um mínimo de diferença de temperatura entre os fluidos de aquecimento, e o óleo circulante a ser refinado. Além disso, é injetado vapor super aquecido para aumentar a velocidade para regime turbulento no interior dos tubos, e simultaneamente, uma grande proporção de produto do fundo da torre fracionadora é re-circulado para favorecer a transferência de calor, de acordo com os princípios do estado da técnica.

No fundo da torre fracionadora é injetado vapor super aquecido, que permite, por um lado, operar com a mínima temperatura da linha de transferência para evitar craqueamento, e, por outro lado, diluir possível presença de oxigênio que é a causa de formação de substâncias indesejável para a qualidade dos lubrificantes.

Foi descoberto que o uso de vapor superaquecido injetados nos dois pontos mencionados, combinado com uma melhor purificação na etapa de extração à propano acima descrita, resulta em uma melhora observada na qualidade final dos produtos. A operação assim concebida, mediante a utilização do novo dispositivo contator/extrator, permite usar o mínimo de produtos químicos, que mesmo precisando de um leve acabamento de algumas bases obtidas com ácido e argila, evitam processos de separação de álcalis excedentes por extração com água, e permite transformar a totalidade dos produtos obtidos em derivados com valor comercial. O presente processo deve ser considerado como funcional no conjunto dessas etapas de operação, sendo que, apesar de ainda serem aplicados alguns fundamentos convencionais, como uso de vapor nos sistemas de destilação, e acabamento das bases lubrificantes com pequenas quantidades de argilas ativadas e/ou mínimas aplicações de ácido sulfúrico, não implica em um retrocesso, pelo contrario, se torna necessário por três razões fundamentais: a) Os asfaltos com certa acidez obtidos no acabamento das bases lubrificantes, são usados para a neutralização dos álcalis livres, que apesar de serem aplicados neste processo em baixa proporção, se concentram nos asfaltos, da desasfaltação à propano e no fundo da destilação a vácuo. Portanto, no processo da presente invenção, realiza-se uma mistura controlada e ajustada, mediante a quantidade de cáustico injetado ao princípio do processo, para obter um plastificante asfáltico genericamente neutro, e como conseqüência, uma diminuição de sua viscosidade. Foi comprovado que o produto assim obtido e usado na indústria de materiais para impermeabilização apresenta bom desempenho nas especificações e na durabilidade dos produtos elaborados. b) O óleo usado, que é a matéria-prima para esses processos, pode conter na sua composição algumas pequenas quantidades de hidrocarbonetos não saturados, provenientes do uso ou da decomposição dos aditivos, ou formados no próprio processo de re-refino, por excelente que esse seja. Como a eliminação dessas substâncias só é possível por hidrogenação (processo de alto investimento e custo operativo), no processo da invenção, é eliminado por tratamento com ácido sulfúrico que quimicamente favorece reações que eliminam as duplas ligações, obtendo maior grau na estabilidade e melhora na cor dos óleos básicos acabados. c) Foi comprovado que a torta de filtro obtida nesse processo pode ser usada como carga mineral na formulação de massas para elaboração de mantas ou membranas asfalticas com excelentes resultados nos ensaios de plasticidade, comportamento a frio, e em ensaios de envelhecimento acelerado.

As vantagens obtidas e explicadas nesta descrição do processo compensam e justificam notoriamente a aplicação desses fundamentos, por conseguir notável melhoria na qualidade dos produtos, especialmente devido ao uso do contator/extrator, descrito na presente invenção, e uso de vapor super aquecido, conseguindo assim, menores custos de produção, obtenção de todos os subprodutos com valor comercial, e um elevado fator de serviço da unidade.

Aos fines comparativos se apresentam dois exemplos, que apesar de ter partido de óleos de diferentes origens, com diferentes composições em relação às porcentagem de óleos básicos da formulação original, apresentam similares graus de contaminação e degradação devida ao uso.

Os dois exemplos descritos a seguir, conseguem mostrar as principais diferenças entre um processo de acordo com o atual estado da técnica, e o processo da invenção, especialmente em termos de rendimentos de produtos de aplicação industrial, e na menor utilização de produtos químicos.

Os aspectos mencionados se relacionam diretamente aos resultados econômicos dos processos, devido ao reaproveitamento de praticamente todos os produtos obtidos, minimizando as substâncias residuais.

No exemplo 1, temos o processo do atual estado da técnica (ver Balanço Mássico). O óleo usado tratado apresenta as seguintes características: • Cor..........................................................obscuro • Ponto de fulgor C.O.C........................................165°C • Conteúdo de água (ASTM D-95)...................................4,5 % • Viscosidade a 100°C............................................12,6 cst • Metais.......................................................3500 ppm 1000 quilos deste óleo são extraídos por 2500 quilos de propano líquido, por sistema de mistura com válvula globo e aditivação com cáusticos e aditivos (de acordo ao indicado na patente PCT 116600), posterior destilação atmosférica e à vácuo, prévia aditivação com cáusticos (de acordo ao indicado na patente PCT ES 000354), se observam as quantidades de produtos obtidos, e os produtos químicos usados.

Os cortes lubrificantes obtidos são de 710 quilos (71% em peso), mais 30 quilos de destilados leves, totalizando 740 quilos (74%), apresentando, os óleos básicos, as seguintes características: Óleo leve Óleo pesado Cor 1,5 2,0 Acidez 0,03 0,02 O rendimento em fundos asfálticos é de 205 quilos (20,5% em peso) com alto conteúdo de substâncias alcalinas e alta viscosidade que impedem ou dificultam notoriamente sua aplicação industrial. A esta, se soma 45 quilos de água, com um total de 250 quilos (25%).

No processo do estado da técnica a massa obtida para aplicação industrial e de 740 quilos (74% em peso).

No exemplo 2, temos o processo da invenção (ver Balanço Mássico). O óleo usado apresenta as seguintes características: • Cor..........................................................obscuro • Ponto de fulgor (Cleveland vaso aberto)........................139°C • Conteúdo de água (ASTM D-95).................................4,5 % • Viscosidade a 100°C..........................................13,1 cst • Resíduo de carbono.............................................2,76% 1000 quilos deste óleo são extraídos com 2000 quilos de propano líquido por sistema de mistura com contator/extrator com aditivação com cáusticos de acordo ao processo da invenção, obtendo-se um óleo desasfaltado das seguintes características: • Cor.....................................marrom obscuro com transparência • Resíduo de carbono (Conradson).....0,41% (Diminuição contaminantes 85%) Esse produto foi submetido à posterior destilação atmosférica e sob vácuo, de acordo com o procedimento da invenção, obtendo-se os produtos mostrados no Balanço Mássico. O rendimento em óleos básicos resulta de 720 quilos (72% em peso), mais 15 quilos de destilados leves, totalizando 735 quilos (73,5%), apresentando os óleos básicos as seguintes características: Óleo neutro leve Óleo neutro médio Óleo neutro pesado Cor (ASTM D1500) 2 3 4 Acidez (mg, KOH/Gr) 0,03 0,02 0,02 O rendimento de fundos asfálticos é de 190 quilos (19% em peso), e após uma mistura e neutralização homogênea, apresentam características neutras ou levemente alcalinas que permitem sua aplicação industrial como um plastificante asfáltico.

No processo da invenção, a massa obtida de produtos aptos para aplicação industrial é de 910 quilos (91% em peso).

Esse exemplo demonstra que, seguindo o procedimento da invenção, podem-se obter óleos básicos lubrificantes similares ao do primeiro refino, e ao mesmo tempo, conseguir um integral aproveitamento das outras substâncias contidas nos óleos minerais usados, com isenção da água. A seguir, a invenção será descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais estão representadas a título ilustrativo e não limitativo: Na figura 1, é mostrado um esquema do dispositivo chamado de contator/extrator, que está constituído pelas seguintes partes componentes: 1- Corpo cilíndrico 2- Eixo 3- Paleta vertical 4- Paleta inclinada superior a 60° a respeito da seguinte 5- Paleta inclinada inferior a 60 0 a respeito da seguinte 6- Tubo de entrada de produtos 7- Tubo de saída de produtos Na figura 2, é apresentado um esquema simplificado do sistema de funcionamento da invenção: No misturador (1), ingressam o óleo usado e a solução de hidróxido alcalino, onde a uma temperatura moderada, inferior a ebulição da água, é regulado o PH e incorporado o álcali necessário para o processo subseqüente. O contator/extrator (2) é alimentado pela corrente proveniente de 1, e corrente de propano líquido proveniente de 4, onde se realiza a extração das fases solúveis em solvente, para logo se encaminhar para o sistema de decantação (3). Desse equipamento sai três correntes pela parte superior à mistura de extrato/solvente que passa para o vaso de evaporação de solvente (4), com prévio aquecimento pelos trocadores de calor (11). Pelo fundo de 3, sai por um lado a água, que é injetada na recirculação do destilador atmosférico (5), e por outro ponto mais acima, o asfalto e produtos insolúveis em propano, que são enviados para o misturador (10). A corrente proveniente do setor de fundo de 4, construída por óleo desfaltado e desidratado, passa para o evaporador atmosférico (5), e nesse vaso a temperatura é elevada por circulação pelo trocador (12) para 200/220°C, produzindo, com ajuda do vapor super aquecido, a evaporação dos leves e água.

Outra parte do fluxo de fundo de 5, continua para o forno tubular (6), recebendo na entrada do mesmo, injeção de vapor super aquecido, e uma corrente de re-circulação de fundo da torre (7), para aumentar a velocidade dentro dos tubos, e a temperatura para 320 a 350° Celsius.

Do forno tubular (6), a corrente parcialmente vaporizada, ingressa na zona de flash da torre de destilação (7), onde se elevam e fracionam os cortes lubrificantes básicos. O produto no estado líquido desce pela torre e se encontra com uma injeção de vapor super aquecido, que passa por toda a coluna saindo pelo topo para o sistema de vácuo.

Esta torre (7) está concebida com recheios de baixa queda de carga, e coletores com sistemas de refluxos que regulam as características dos óleos básicos. Por extrações laterais, saem os óleos spindle leve, o neutro leve, neutro médio, e o neutro pesado.

Os óleos básicos spindle leve, neutro leve, neutro médio, são tratados se necessário, com argilas ativadas no setor (8), e o neutro pesado com ácido sulfúrico e argila ativada no setor (9) O fundo da torre que contém ainda óleos pesados passa para o misturador (10), onde se produz a mistura e neutralização dos componentes alcalinos e ácidos provenientes do fundo do decantador e do tratamento ácido do neutro pesado. O produto resultante chamado de plastificante asfáltico é enviado para tanque de depósito dotado de sistema de aquecimento. A torta de filtro é passada para silo e preparada para carga de caminhão. A água do óleo, condensados, purga de caldeiras, purgas de sistemas de torres de resfriamento de água, são tratadas ou enviadas para gestor autorizado.

Pelas vantagens que oferece e ainda por revestir-se de características verdadeiramente inovadoras, a invenção preenche todos os requisitos de originalidade e novidade no gênero, reunindo assim condições necessárias para merecer o Privilégio de Invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” caracterizado pelos seguintes passos; a) ajuste de pH para a faixa alcalina, seguido por tratamento em sistema contínuo com solventes alifáticos, usando em um novo dispositivo chamado de contactor/extrator, do tipo cilíndrico horizontal, dotado de um eixo com múltiplas paletas localizado na parte inferior do cilindro que rodam a moderada velocidade, sendo que o óleo e o propano ingressam por um extremo e a mistura sai pelo extremo oposto; os solventes podem ser indistintamente propano, butano, pentano ou hexano; b) separação das fases, em que as impurezas insolúveis em forma de partículas não emulsificadas floculam, decantam e saem pela parte inferior de um ou mais decantadores, e a fase extrato/solvente sai pela parte superior por diferença de densidade; c) separação do solvente do extrato por evaporação contínua; d) separação das frações leves por evaporação contínua a pressão levemente superior a atmosférica, e temperatura de 200 a 250 graus Celsius, em presença de vapor superaquecido; e) obtenção de óleos básicos por destilação a vácuo em torre fracionadora em presença de vapor de água superaquecido, a pressão de 3 a 10 mm Hg absoluto, e temperaturas de 320 a 350 graus Celsius; f) acabamento dos óleos spindle leve e neutro pesado com leve tratamento com ácido e argila; g) Processo de acondicionafnento dos produtos asfálticos, para ser convertidos em materiais de aplicação industrial.

2) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo que relata que por mistura com o chamado dispositivo contactor/extrator, permite um íntimo contato entre o óleo e o solvente que se repete em uma infinidade de vezes devido a que, na medida que a mistura vai avançando no sentido longitudinal, as múltiplas paletas elevam suavemente o óleo mais denso para a parte superior do cilindro contatando-o com o solvente, onde existem uma série de barras chatas aderidas ao corpo cilíndrico que obrigam a corrente a descer e ser retomada pelas paletas.

3) “PROCESSO DE RE-REFiNO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo que permite aumentar o tempo de residência dentro do contactor/extrator, que opera em regime contínuo, dotado de um sistema para regular a velocidade de rotação do eixo e paletas, de modo de conseguir uma alta eficiência de extração, evitando emulsificação das partículas insolúveis e indesejáveis do óleo, sem produzir um regime turbulento.

4) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de usar um aparato chamado de contactor/extrator, que tem a finalidade de desempenhar por si só, a função de contatar com grande eficiência o solvente com o óleo, e assim extrair as sustâncias solúveis do óleo, sem produzir emulsificação, particularizado por ser um cilindro horizontal em que o tempo de residência é superior a 0,25 minutos, preferencialmente 2 minutos; com uma relação de comprimento/diâmetro de 1 ou mais vezes, preferencialmente 4,5 vezes; possui um eixo com três fileiras de paletas colocadas em um ângulo de 60 graus a primeira, respeito da segunda, e de 60 graus da terceira, e assim sucessivamente, uma ao lado da outra, ao longo de todo a espaço interior no sentido longitudinal, ou as paletas podem ser localizadas com espaços vazios de uma em uma, ou por grupos vazios e grupos de paletas; o eixo e as paletas estão localizados na parte inferior do diâmetro do cilindro, sendo que o movimento de rotação que é no mínimo suficiente para uma adequada extração, e uma máxima em que não se chegue a produzir emulsificação; o espaço entre a parte inferior das paletas e o fundo do cilindro é o mínimo, de modo a produzir um efeito de arraste do produto do fundo para a parte superior, sendo a relação do diâmetro de giro das paletas, a respeito ao diâmetro do corpo do cilindro entre 0,3, é o máximo permitido sem que se produza contato com as partes fixas.

5) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo processo que relata que o tipo de contator/extrator poder ser usado em refinaria de petróleo em que se elaboram bases lubrificantes a partir do produto de fundo de torre de destilação a vácuo-P.D.A.- desasfaltado a propano - em que o contator/extrator pode atuar como extrator, e o volumoso extrator pode operar como decantador e separador de fases.

6) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo que relata que o corrente óleo/extrato é aumentada para uma faixa de 40 a 65°C, de modo de baixar a viscosidade e promover a insolubilidade dos asfaltenos e outras impurezas.

7) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo que passa para os decantadores, em que a temperatura mais elevada se promove a precipitação dos asfaltenos, que arrastam compostos organometálicos, aditivos, outros componentes diferentes de hidrocarbonetos dos óleos minerais.

8) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo processo que relata que os produtos de tipo asfálticos são separados pela parte inferior do decantador, e tratado para eliminação de restos de solvente; a água que separa no ponto mínimo inferior do decantador é recuperada e re-injetada no processo de refinação do óleo, onde evapora e condensa nos sistemas de separação de leves do óleo antes da destilação a vácuo.

9) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo em que a separação da extrato do solvente é realizada por aquecimento e evaporação a temperaturas de 110 a 150 graus Celsius e pressões de 12 a 17 bares, no caso de uso de propano.

10) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo em que o extrato é aquecido por passagem por um trocador de calor ou forno tubular, para uma torre de stripping, a 200 a 250 graus Celsius, preferentemente 220, dotado de injeção de vapor super aquecido.

11) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo que relata que o óleo assim obtido, é aquecido a temperaturas de 320 a 350 graus Celsius por meio de forno tubular dotado de recirculação e injeção de vapor de água super aquecido e destilado em torre fracionadora a vácuo de 3 a 10 mm Hg absoluto, onde são obtidos os óleos básicos spindle leve, neutro leve, neutro médio, neutro pesado e um produto de fundo de torre constituído por óleos pesados obscuros.

12) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com as reivindicações 9 e 10, caracterizado pelo processo que relata que o óleo assim obtido, pode também ser acabado com maior facilidade, por outros processos correntes, como regime de capa fina, termocraquemento, hidrogenação catalítica, etc., usando uma menor severidade, devido a uma maior pureza do óleo desasfaltado.

13) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por poder ser submetidos a processos de acabamento com menor consumo de argilas ativadas para a elaboração dos óleos básicos.

14) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com as reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo processo que relata que os óleos assim obtidos que não atingem as características de especificação e de viscosidade maior como o neutro pesado, poder ser objeto de processo de acabamento por menores quantidades de acido sulfúrico entre 0,25 a 1%.

15) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com as reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo processo que relata que o “sludge ácido" ou asfalto com acidez residual, e neutralizada e misturada com o asfalto alcalino obtido no processo de extração, refinado, e do fundo da torre fracionadora, em proporção regulada pelo álcali agregado no princípio do processo, de modo a obter um asfalto neutro.

16) “PROCESSO DE RE-REFINO DE ÓLEOS MINERAIS USADOS POR USO DE SOLVENTE SELETIVO COM APROVEITAMENTO INTEGRAL DE PRODUTOS” de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo processo que, como resultado final, não produz resíduos ácidos nem produto com alto conteúdo de álcalis; o produto obtido apresenta as características de um “componente asfáltico”, apto como produto em indústrias de derivados asfálticos industriais.