Sistema Refratário Nanoestruturado

As Unidades de Craqueamento Catalítico Fluído (FCC) contêm equipamentos chave para processo de produção de gasolina e gás liquefeito de petróleo a partir de frações de hidrocarbonetos de baixo valor comercial (gasóleos e resíduos), provenientes do refino de petróleo. O conceito básico envolvido nestas transformações consiste na realização da quebra de moléculas pesadas por meio do uso de um catalisador em alta temperatura. A rentabilidade do processo como um todo está fortemente relacionada aos esforços em se minimizar as paradas de produção. Essa necessidade de aumento do tempo de campanha aliada ao maior processamento de resíduos tem exposto cada vez mais as limitações dos materiais refratários tradicionalmente utilizados neste setor.

Pensando na necessidade de diminuir a frequência de reparo dos diversos equipamentos envolvidos, cujas interrupções podem alcançar duas semanas de duração ou mais, pesquisadores do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) da UFSCar desenvolveram a patente Formulações refratárias nanoestruturadas de elevada resistência à erosão e ao choque térmico. Criação do docente Victor Carlos Pandolfelli e dos doutorandos Eduardo Prestes e Mariana Braulio, sob demanda da Petrobras, o invento consiste em revestimentos que atuam protegendo por mais tempo os equipamentos utilizados no FCC, minimizando o desgaste decorrente de alterações bruscas na temperatura e contato com as partículas de catalisadores.

De acordo com Pandolfelli, concretos refratários nanoestruturados contribuem para diminuir as perdas de produtividade que ocorrem toda vez que o equipamento tem que ser parado para manutenção. “Cada dia parado equivale a aproximadamente US$ 500 mil de lucro cessante. Ao multiplicar esse valor por dia de manutenção, têm-se uma idéia do impacto financeiro decorrente do uso de um material refratário com inferior desempenho. Portanto, este tipo de revestimento deve ser otimizado para que ele resista preferencialmente até a época de inspeção e, se possível, que permita manutenções cada vez mais espaçadas”.

Associado à questão do desempenho, o sistema desenvolvido também difere dos materiais refratários comumente empregados nesta aplicação devido o uso de partículas nanométricas no lugar de ligantes tradicionais, como o cimento de aluminato de cálcio. Essas partículas aceleram a sinterização do refratário, ocasionando a formação de ligações cerâmicas entre os componentes contidos na formulação quando estes são expostos a temperaturas elevadas e permitindo a produção de materiais com elevada resistência à erosão em temperaturas de até 1000^oC.

Além disso, tais revestimentos também atendem aos requisitos de flexibilidade, podendo ser aplicado em dutos largos e estreitos; tem rápida secagem e variada condutividade térmica, o que promove economia de energia, como também baixo coeficiente de expansão térmica e densidade. “Sendo assim, estes materiais conciliam a inovação e o desempenho, que são dois aspectos que não estão necessariamente associados. Poderia ser nanoligado, mas com propriedades normais, ou não nano, mas com desempenho superior”, observa Pandolfelli.

Outra questão de destaque é que o invento visa ampliar a variedade de produtos específicos para os processos do setor petroquímico, visto que apenas 5% dos materiais refratários produzidos atualmente são destinados à essa área. Isso faz com que muitas vezes a indústria do petróleo tenha que utilizar revestimentos desenvolvidos para atender outras áreas, como do aço, os quais nem sempre são adequados às necessidades dos equipamentos do UFCC.

O sistema refratário proposto já vem sendo testado há três anos, com acompanhamento periódico de seu desempenho. Atualmente, os pesquisadores estão trabalhando em um modelo para a transferência desta tecnologia, de forma que ela possa ser aplicada em escala industrial.