Como melhorar a eficiência da destilação de óleo residual por meio da otimização da desidratação da matéria-prima

Uma usina de destilação de óleo residual pode ter capacidade nominal suficiente e, mesmo assim, operar bem abaixo de sua produção diária prevista.

Em muitas instalações existentes, a restrição começa antes da destilação. Um teor de água elevado ou irregular prolonga o tempo de pré-tratamento, aumenta a quantidade de material que precisa ser aquecido e separado e pode fazer com que a seção de destilação fique à espera da matéria-prima preparada.

O objetivo prático de desidratação de óleo usado portanto, não se trata simplesmente de remover a água. Trata-se de fornecer ao sistema de destilação a jusante uma alimentação suficientemente controlada na vazão necessária, sem permitir que o pré-tratamento se torne o gargalo da produção.

Para os operadores que buscam aprimorar uma planta já existente, quatro questões são fundamentais:

• Qual é, na verdade, a quantidade de óleo preparado que a seção de desidratação produz diariamente?
• Quanto tempo de produção é perdido enquanto a destilação aguarda a chegada da matéria-prima preparada?
• Quais fluxos de petróleo de entrada geram os ciclos de desidratação mais longos?
• A seção de pré-tratamento existente é capaz de suportar de forma sustentável a taxa de destilação necessária?

Essas questões constituem uma base mais útil para melhorar a eficiência da planta do que apenas o volume do tanque de desidratação ou a TPD indicada na placa de identificação.

Meça a ração preparada, não apenas o rendimento de óleo úmido

Um erro comum é avaliar a eficiência do pré-tratamento com base na quantidade de óleo residual bruto que entra no sistema.

Para os equipamentos a jusante, o valor mais relevante é:

Qual é a quantidade de ração preparada adequada que chega à unidade de destilação a cada dia de operação?

Considere um exemplo simplificado. Uma fábrica precisa de 10 toneladas por dia de óleo preparado para sua seção de destilação. Se o óleo recebido contiver 8% em peso de água, seriam necessárias aproximadamente 10,87 toneladas de matéria-prima úmida para fornecer 10 toneladas, sem levar em conta sólidos, lodo, material rejeitado ou outras perdas do processo.

Essa não é uma fórmula universal de projeto. O volume real de óleo usado varia demais para que um único número possa representar todos os projetos. O exemplo apenas ilustra por que não se deve presumir automaticamente que uma seção de pré-tratamento de 10 TPD e uma seção de destilação de 10 TPD sejam compatíveis.

Se a unidade de destilação fica regularmente à espera de matéria-prima, melhorar esse equilíbrio a montante pode aumentar a produção efetiva sem a necessidade de substituir imediatamente o principal
planta de destilação de óleo usado.

Remova a água livre em grande quantidade antes de utilizar mais energia para a desidratação

Nem toda a água presente no óleo usado coletado precisa ser tratada da mesma maneira.

Algumas cargas recebidas contêm uma camada distinta de água livre que pode se separar durante o armazenamento controlado ou a sedimentação. Outras matérias-primas contêm água dispersa ou emulsionada, que é mais difícil de remover.

Quando é possível separar a água livre em grande quantidade antes da etapa de desidratação por aquecimento, isso reduz a quantidade de água que a seção de pré-tratamento de maior capacidade deve processar.

Uma sequência prática poderia ser:

recebimento → separação → decantação / remoção da água livre → remoção de sólidos → desidratação controlada → armazenamento da ração preparada → destilação

A configuração exata depende da matéria-prima e das instalações existentes.

O ponto importante em termos de eficiência é evitar o uso de uma etapa de desidratação que exija maior consumo de energia para uma separação que poderia ter sido concluída em uma etapa anterior do processo.

Portanto, os operadores devem acompanhar:

1. quanta água é removida durante a recepção ou a decantação;
2. qual a quantidade removida durante a etapa principal de desidratação; e
3. o estado do óleo preparado que entra na destilação.

Se a maior parte da água que entra estiver sendo removida apenas na etapa final de aquecimento, pode haver uma oportunidade de reduzir essa carga antes da desidratação.

Não trate todas as alimentações de água do 5% como se fossem iguais

Um resultado de laboratório que indique que um óleo residual contém 5% de água não descreve o problema da desidratação em sua totalidade.

Dois óleos com teor total de água semelhante podem exigir tempos de pré-tratamento muito diferentes.

A diferença pode ser causada por:

• água livre versus água emulsificada;
• viscosidade do óleo;
• lodo e sólidos finos;
• pacotes de aditivos para lubrificantes;
• origem do óleo usado;
• mistura ou agitação prévia;
• temperatura da alimentação;
• contaminação por outros líquidos.

Um óleo lubrificante à base de minerais relativamente homogêneo, coletado de uma única fonte industrial, pode apresentar um comportamento muito diferente do óleo misto coletado de várias oficinas, frotas e fábricas.

Isso tem importância do ponto de vista comercial. Se o óleo de um fornecedor pode ser preparado rapidamente, enquanto o material de outro fornecedor duplica repetidamente o tempo de desidratação, calcular a média das duas linhas de produção para obter um único valor mensal de água acaba ocultando o problema operacional real.

Para fábricas que recebem matéria-prima de vários fornecedores, a realização de testes representativos também ajuda a distinguir um problema de desidratação de um problema mais amplo relacionado à qualidade da matéria-prima. Consulte nosso guia sobre
Análise de óleo usado antes da seleção do equipamento
para as principais propriedades da ração que devem ser analisadas.

Evite que a ração úmida de difícil manuseio atrapalhe todo o processo de alimentação

A segregação da matéria-prima costuma ser tratada apenas como uma medida de controle de qualidade. Em uma usina comercial de processamento de óleo usado, ela também pode melhorar a eficiência da produção.

Considere uma instalação com quantidade suficiente de óleo lubrificante relativamente controlado para manter o sistema de destilação em operação, mas em que um caminhão-tanque que chega contém um teor de água excepcionalmente alto ou uma emulsão persistente.

Se essa carga for imediatamente misturada ao tanque principal de óleo bruto, um navio-tanque problemático pode transformar uma quantidade muito maior de matéria-prima — que, de outra forma, seria fácil de lidar — em um lote de pré-tratamento demorado.

Manter o material questionável separado permite que o operador decida se ele deve ser:

• ficou por mais tempo;
• desidratados separadamente;
• misturados somente após a confirmação da compatibilidade;
• submetidos a testes adicionais; ou
• excluído do fluxo normal do processo.

Isso é particularmente importante na coleta de óleo hidráulico usado, óleo de engrenagem, óleo de transmissão e outros lubrificantes industriais provenientes de diversas fontes.

O líquido de arrefecimento, o fluido hidráulico à base de água e glicol, o fluido de freio, os solventes e as misturas químicas não identificadas não devem ser tratados simplesmente como óleo residual com alto teor de água.

Um sistema de desidratação maior não é a solução para uma matéria-prima incompatível.

Para equipamentos de reciclagem de óleo usado, a aceitação da ração e o pré-tratamento devem, portanto, ser considerados parte da mesma estratégia operacional.

Ajustar o ciclo de desidratação à demanda de destilação

Mesmo quando o próprio processo de desidratação funciona corretamente, uma má coordenação entre o pré-tratamento e a destilação pode reduzir a utilização geral da unidade.

Um ciclo de pré-tratamento pode incluir:

carregamento → aquecimento → desidratação → decantação → filtração → transferência → preparação para o próximo lote

Se não houver óleo preparado disponível no momento em que a seção de destilação precisar dele, o equipamento principal deverá parar ou reduzir a alimentação.

A medida de capacidade mais útil é, portanto:

ração preparada por ciclo × número de ciclos de pré-tratamento possíveis por dia útil

em vez de apenas o volume do vaso.

Um tanque de desidratação maior não produz necessariamente mais óleo processado por dia. Se o lote maior também exigir, proporcionalmente, mais tempo de aquecimento e desidratação, o ganho na produtividade prática pode ser limitado.

Antes de alterar o tamanho do equipamento, compare:

• tamanho atual do lote de pré-tratamento;
• tempo real do ciclo;
• ração preparada produzida por lote;
• ciclos realizáveis por dia;
• demanda por destilação a jusante;
• horas que a seção de destilação fica aguardando a alimentação.

Isso mostra se o verdadeiro problema é a capacidade do equipamento, as condições da alimentação ou simplesmente uma incompatibilidade entre dois ciclos do processo.

Utilize o buffer de alimentação pré-preparada quando os dois processos forem executados em ciclos diferentes

Quando o pré-tratamento e a destilação não operam exatamente na mesma velocidade, um tampão de alimentação preparada pode ajudar a separar os dois ciclos operacionais.

O processo passa a ser:

óleo residual bruto → desidratação / pré-tratamento → tanque de alimentação preparada → destilação

O tanque de ração preparada não gera, por si só, capacidade de processamento. Sua função é manter a disponibilidade de ração.

Enquanto a unidade de destilação consome o óleo preparado anteriormente, a seção de pré-tratamento pode preparar a próxima quantidade de matéria-prima.

Essa disposição pode ser útil quando:

• o pré-tratamento é realizado em lotes;
• o volume de água que entra varia;
• a destilação opera por períodos de produção mais longos;
• são processadas várias fontes de ração;
• Os tempos dos ciclos de pré-tratamento e destilação não coincidem.

Há uma limitação importante.

Se o pré-tratamento produzir, de forma sustentável, apenas 6 toneladas de óleo tratado por dia, enquanto a unidade de processamento a jusante necessita de 10 toneladas, a instalação de um tanque de reserva maior apenas adia a escassez de matéria-prima.

O gargalo da desidratação ainda precisa ser corrigido.

Evite o tratamento excessivo de rações que já sejam adequadas para destilação

Os problemas de eficiência também podem ocorrer na direção oposta.

O pré-tratamento deve ter um objetivo operacional definido. Prolongar a desidratação além do necessário simplesmente porque “quanto mais seco, melhor” pode aumentar o tempo do ciclo sem trazer nenhum benefício útil para as etapas posteriores.

O ponto final da desidratação deve, portanto, estar relacionado a:

• o processo de destilação a jusante;
• características reais da ração;
• estabilidade operacional necessária;
• a base de projeto acordada para a usina.

Não existe uma porcentagem universal de água que deva ser aplicada em todos os projetos de óleo residual sem levar em conta a configuração do processo.

Em vez de perguntar apenas:

“Qual porcentagem de água a máquina de desidratação consegue atingir?”

uma pergunta mais útil seria:

“Quais são as condições de alimentação exigidas pela seção de destilação a jusante, e o sistema de pré-tratamento é capaz de fornecer essa alimentação de forma consistente na vazão necessária?”

Isso relaciona diretamente o desempenho na desidratação com a produção da fábrica.

Acompanhar se as alterações causadas pela desidratação realmente melhoram a eficiência das plantas

Após alterar a segregação da ração, a remoção de água livre, a operação de desidratação ou o armazenamento tampão da ração preparada, o operador precisa confirmar se toda a planta realmente apresentou melhorias.

Um número particularmente útil é:

horas de espera na destilação causadas pela indisponibilidade da matéria-prima preparada

Se esse valor diminuir enquanto as horas de destilação estáveis e o volume diário de ração preparada aumentarem, as melhorias na desidratação estão gerando um benefício real para a fábrica.

Quando a otimização de processos deixa de ser suficiente?

As mudanças operacionais têm limites.

A seção de desidratação existente deve ser avaliada para uma modernização dos equipamentos quando a fábrica apresentar repetidamente condições como:

• a unidade de destilação aguarda regularmente a entrada de matéria-prima preparada;
• a presença de água em alto nível é uma característica normal da matéria-prima, e não uma exceção ocasional;
• a desidratação é, consistentemente, a etapa mais longa do ciclo de produção;
• a produção sustentável de rações preparadas permanece abaixo da demanda do setor a jusante;
• a expansão planejada da fábrica aumentará significativamente a demanda por matéria-prima;
• O sistema atual não consegue processar a faixa normal de alimentação dentro do cronograma operacional exigido.

A decisão ainda deve se basear no gargalo real.

Se já houver uma quantidade suficiente de matéria-prima preparada disponível, mas o aumento da vazão de alimentação na destilação causar instabilidade no vácuo ou um controle inadequado das frações, aumentar a capacidade de desidratação não resolverá o problema.

Nesse caso, a restrição passou para uma etapa posterior do processo.

O que preparar antes de solicitar uma análise da eficiência de desidratação

Um fornecedor de equipamentos pode oferecer uma recomendação muito mais útil quando o cliente fornece dados operacionais, em vez de simplesmente solicitar uma máquina maior.

Para uma fábrica já existente, prepare:

• tipos e fontes de óleo usado;
• condição típica da água de entrada;
• nível máximo de água normalmente aceito;
• se a água está principalmente na forma livre ou emulsionada;
• método atual de pré-tratamento;
• tamanho do lote de pré-tratamento;
• tempo real do ciclo de pré-tratamento;
• ração preparada produzida por dia;
• taxa real de alimentação da destilação;
• horas que a unidade de destilação aguarda a alimentação;
• condição do lodo e dos sólidos;
• capacidade atual dos tanques de óleo bruto e ração pronta;
• produtividade diária real atual;
• metas futuras de rendimento.

Se o projeto também estiver avaliando uma usina como um todo, consulte nosso
Guia de capacidade para usinas de reciclagem de óleo usado de 5, 10 ou 20 TPD
antes de definir a nova meta de processamento.

O objetivo é distinguir entre três situações bem diferentes:

um problema operacional, um problema com a matéria-prima ou um sistema de pré-tratamento com capacidade insuficiente.

Essa distinção deve ser feita antes da aquisição de equipamentos adicionais.

Perguntas frequentes

Uma desidratação mais eficaz pode aumentar a capacidade de destilação de óleo residual?

Isso pode aumentar a produtividade prática quando o pré-tratamento limita o fornecimento de matéria-prima preparada. Se a seção de destilação já receber óleo adequado em quantidade suficiente, o gargalo pode estar, na verdade, no vácuo, no aquecimento, no fracionamento, na condensação ou em outra etapa a jusante.

Um tanque de desidratação maior é sempre mais eficiente?

Não. A produção diária de ração preparada depende do tamanho do lote, do tempo de aquecimento, das condições da água, da filtragem, da transferência e de todo o ciclo de pré-tratamento. Um recipiente maior pode não aumentar significativamente a produtividade se o ciclo também se tornar mais longo.

O óleo usado com alto teor de água deve ser misturado com óleo mais seco antes do processamento?

Não automaticamente. A mistura não remove a água e pode transformar uma carga de entrada difícil em um lote variável maior. A segregação e a avaliação da alimentação devem vir em primeiro lugar.

A água livre requer o mesmo tratamento que a água emulsificada?

Não. A água livre em massa pode ser removida mais cedo por meio de sedimentação ou separação controlada, enquanto a água dispersa ou emulsionada pode exigir um processo de desidratação diferente. Portanto, é preciso avaliar as condições da matéria-prima, em vez de basear-se apenas na porcentagem total de água.

Como posso saber se a desidratação é realmente o gargalo da planta?

Compare a produção sustentável de ração preparada com a demanda real de ração da unidade de destilação. Se a unidade principal ficar repetidamente aguardando o óleo preparado e o pré-tratamento não conseguir suprir essa lacuna dentro do cronograma operacional, é provável que a desidratação ou outra etapa de pré-tratamento esteja limitando a utilização da planta.