Tecnologías Petrobras para Producción de Diesel de Fuentes Renovables

Tecnologías Petrobras para Producción de Diesel de Fuentes Renovables

Francesco Palombo

Mauro Iurk Rocha Jornadas Latinoamericanas de Refinación

2 Noviembre 2006

SumarioSumario

• Escenario brasileño

• Desafíos tecnológicos y mercado de diesel

• Plano de inversiones 2007-2011

• Producción de diesel de fuentes renovables

• biodiesel

• proceso H-BIO

• Consideraciones finales

• Petrobras posicionada como una Compañía de Energía

• Metas de Desarrollo Sustentable y Responsabilidad Social

• Desafíos en la Exploración y Producción en aguas profundas

• Características del principal crudo nacional

– pesado, ácido, bajo azufre y alto nitrógeno

• Aumento de la participación de gas natural en la matriz energética

• Especificaciones más rígidas para combustibles automotivos

• Rotas no convencionales para producción de combustibles

• Aumento de la demanda por renovables y combustibles limpios

Escenario BrasileñoEscenario Brasileño

• Orientaciones para calidad internacional de productos Motivaciones:

- Adecuación a especificaciones futuras más rígidas

- Reducir “gap” de la calidad comparada a EEUU y Europa

- Poseer flexibilidad para la exportación de excedentes de

combustibles

- Aumento de la participación en el mercado de biocombustibles

Downstream • PROCESAMIENTO DE CRUDOS PESADOS

• EQUILÍBRIO MERCADO AUTOMOTIVO

• GAS NATURAL x DIESEL x GASOLINA

• CALIDAD DE COMBUSTIBLE

• LOGÍSTICA

• INTEGRACIÓN PETROQUÍMICA

Desafios TecnológicosDesafios Tecnológicos

Mercado Brasileño de Productos Derivados de Petróleo

Mercado Brasileño de Productos Derivados de Petróleo

LPG Gasolina Nafta Diesel+Querosene Aceite Combust

Otros

196300

226

732

127121

2003 Estimativa 2010

222

323

246

874

100258

1000 bpd1000 bpdCrecimiento en

2,4% año 2.023

1.700

19,4 %

Combustibles Automotivos

Combustibles Automotivos

M m3 Producción Consumo Import / Export

Gasolina A 17.578 15.618 12,9 %

Gasolina C

(25% etanol)

21.973

Diesel 38.252 40.882 6,6 %

Diesel

Gasohol

Etanol

Gas Natural57,7

36,6

3,5 2,2% participación en el mercado % participación en el mercado

Fuente: ANP –base 2004

0%

5%

10%

15%

20%

25%

2000 2001 2002 2003 2004

import diesel export gasolina

Consumo Brasileño de DieselConsumo Brasileño de Diesel

400

500

600

700

800

900

1.000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

MBPD

Diesel

GNV

Bio Diesel

CALIDAD DEL AIRE

CALIDAD COMBUSTIBLES MÁS RÍGIDA TECNOLOGÍA DE MOTORES MÁS AVANZADA PROGRAMAS I/M SISTEMAS DE MONITOREO DE LA CALIDAD AIRE

LEGISLACIÓN PARA CONTROL DE EMISIONES

SALUD

ozono NOx + Cx Hy

SOxHCHC

NOx PM

EMISIONES

Ciclo Calidad del DieselCiclo Calidad del Diesel

g/ kwh 1992 1995 2000 2005 2008

Euro I Euro II Euro III Euro IV Euro V

CO 4,5 4,0

HC 1,1 1,1

NOx 8,0 7,0 5,0 3,5 2,0

Part. 0,36 0,15 0,10 0,02 0,02

1994 1996 2000 2006 2010

CONAMA Fase I -II Fase III Fase IV P 5 P 6

Part. --- 0,7/ 0,4 0,15 0,10 0,02

2,1 1,5

0,460,66EUROPA

CO 11,2 4,9 4,0 2,1 1,5

HC 2,45 1,23 1,1 0,66 0,46

NOx 14,4 9,0 7,0 5,0 3,5 BRASIL

Limites de Emisiones en Motor Diesel

Limites de Emisiones en Motor Diesel

0

20

40

60

80

100

NOx CO HC MP

FASE I FASE II FASE III FASE IV

61 71 69 83%%

Vehículos de CargaVehículos de CargaVehículos de CargaVehículos de Carga

Europa

EE.UU.

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

350 50 (10 anticipación)

500 15

AZUFRE, max.ppm

Brasil1000/ 2000/3500

2009

500/2000 50/500

Azufre en el DieselAzufre en el Diesel

Emisiones SO2 de motores diesel Emisiones SO2 de motores diesel

Contenido Azufre Contenido Azufre ppmppm

22,6 15,3 15,4 14,9 7,6 7,4 5,45,0

0,7

25,5 27,3

31,733,1

34,737,4

41,743,7

18,7

0

10

20

30

40

50

1980 1992 1994 1997 1998 2000 2002 2005 2009

con

sum

o (

mil

lon

es

m3

)

0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

kg S

O2 /

m3

die

sel

5.000

2.00013.000

xx

5002.0003.5005.00010.00010.000

2.0002.000

e3.000

3.000 e

5.0005.000 ( ECO 92 )( ECO 92 )METROP

REGULAR

500 50

Limites de Emisiones CONAMA

423 M ton SO2/año 29 M ton SO2/año203 M ton SO2/año

US$ 23,1 mil millones en Downstream

61%

13%

12%

14%

Refining PipelinesSea Transport Petrochemical

US$ 14,2

US$ 3,2

US$ 3,

0

US$ 2,8

....... US$ 14,2 mil millones en Refino

31%

19%

14%

26%

10%

Fuel Quality Expansion

Maintenance/HSE Conversion

Others

US$ 4,4

US$ 3,7US$ 2,7

US

$ 2,0

US$ 1,4

Inversiones Downstream (2007-2011)

Inversiones Downstream (2007-2011)

Diesel de Fuentes RenovablesDiesel de Fuentes Renovables

• Ruta de Transesterificación

- Aceite Vegetal + alcohol escala industrial

- Semillas + alcohol escala piloto en Brasil

• Ruta Hidrotratamiento

- Aceite Vegetal + hidrógeno escala industrial

- H-BIO co-procesamiento diesel + aceite vegetal escala piloto/prueba industrial

- Status de la Tecnología en el Mundo

HBIO & Biodiesel – ComplementaridadesHBIO & Biodiesel – Complementaridades

AgronegocioAgronegocio

Cosecha Extracción

SemillaAceiteVegetal

Glicerina Otros

TRANSESTERIFICACIÓNEtanol oMetanol

O

O

Refinería

HidrógenoFracciones

Diesel

H-BIO

Biodiesel

Estaciones de Servicio

Distribución

Diesel

B2 o B5mezclaB2 o B5mezcla

DieselDieselO

Biomasa29.1%

Petróleo y derivados39.7%

Gas Natural8.7%

Carbón Mineral6.5%

Hidroeletricidad14.5%

Uranio 1.5%

Matriz Energética Brasileña

Recursos Renovables43.6%

Fuente: MME / BEN 2005

Brasil es aun importador de diesel

Brasil es un país de destaque en el escenario mundial de biocombustibles

Extensión territorial y condiciones de clima y solo propicias para la producción de biomasa

El cultivo de oleaginosas es propicio en todo territorio

La demanda mundial por combustibles renovables es creciente

La producción de biodiesel es considerada estratégica para el país

Creación de puestos de trabajo y renta en Brasil

Brasil y el Biodiesel

Brasil y el Biodiesel

Motivaciones

Programa Brasileño de Biodiesel

Programa Brasileño de Biodiesel

Garantía de fabricantes de autosdependerá de aprobación entestes de campo

B2

B5

Permitido hasta 2008

Mandatorio en 2008(~ 870 millones de litros / año)

Garantizado por fabricantes de autos

Mandatorio en 2013(~ 2,5 mil millones de litros)

Permitido hasta 2008

Programa Brasileño de Testes

Programa Brasileño de Testes

• Test de Campo:- Evaluación B5

• Test Dinamómetro - Evaluación de misturas B5, B10, B20,.... B100

Tipos de

Biodiesel

Concentraciones de Biodiesel

Tipos de Sistema

de Inyección

Modelos de Motor

Aplicación

Diversos Fabricantes de Autos

Factores Críticos

Rutas de Producci

ón

Biodiesel para el Programa Brasileño

Biodiesel para el Programa Brasileño

SOJA

RICIN

O

Baja Estabilidad de Oxidación

Larga Escala de Producción

Alta Viscosidad

Desarrollo de Puestos de Trabajoy Renta para Pequeños Productores

Especificación Brasileña de B100 (1)

Especificación Brasileña de B100 (1)

Aparência Aspecto - limpo e isento de particulas

Massa específica a 20°C kg/m³ anotar

Ponto de fulgor ºC 100 mínDestilação 90% vol. recuperados

ºC 360 máx (anotar)

Viscosidade cinemática a 40ºC

cSt (mm²/s) anotar

Ponto de entupimento de filtro a frio

ºC sazonal e regional

Teor de éster % massa anotarEnxofre total % massa anotarResíduo de carbono dos 100% destilados

% massa 0,1 máx

Número de cetano - anotarCinzas sulfatadas % massa 0,02 máx

CorrosãoCorrosividade ao cobre, 3h, 50ºC

- 1 máx

h 6 min

Característica UnidadeLimites Resolução ANP

42/2004

Combustão

Volatilidade

Fluidez

Composição

Estabilidade à oxidação a 110ºC

Água e Sedimentos

% volume 0,05 máx

Sódio + Potássio mg/kg 10 máxCálcio + Magnésio mg/kg anotarFósforo mg/kg anotarGlicerina livre % massa 0,02 máxGlicerina total % massa 0,38 máxMonoglicerídeos % massa anotarDiglicerídeos % massa anotarTriglicerídeos % massa anotarMetanol ou Etanol % massa 0,5 máxContaminação total

mg/kg anotar

mg KOH/g 0,8 máxg/100 g anotar

Característica UnidadeLimites Resolução

ANP 42/2004

Contaminantes

Índice de acidezÍndice de iodo

Especificación Brasileña de B100 (2)Especificación Brasileña de B100 (2)

Planta Prototipo Biodiesel de Petrobras

Planta Prototipo Biodiesel de Petrobras

De aceite vegetal Fase 1 – proceso batelada

600 litros biodiesel metílico400 litros biodiesel etílico

Fase 2 – proceso continuo: 24.000 l /día 6.000 ton /año

De semillas vegetales

Capacidad de reacción :

500 kg de semillas por batelada

purificación 12000 t/año - continua

Planta Prototipo Biodiesel de Petrobras

Planta Prototipo Biodiesel de Petrobras

BA

MG

CE

Semi-árido

Candeias

Montes Claros

Quixadá

Adherencia a los objetivos del Programa Brasileño de Producción y Uso de Biodiesel

- 3 Sitios : 50.000 ton/año cada

- inicio en 2008

Plantas Petrobras Industriales de Biodiesel

Plantas Petrobras Industriales de Biodiesel

Julho 2006Julho 2006Julho 2006Julho 2006

Tecnología Petrobras H-BIOTecnología Petrobras H-BIO

• El proceso H-BIO :El proceso H-BIO :

Añade una fuente de aceite renovable en el esquema de producción de diesel, mientras saca provecho de plantas de hidrotratamiento existentes.

Es una hidroconversión de misturas de diesel y aceite vegetal.

FCC

DESTIL.ATMOSF.

PETROLEO

COQUEO RETARDADO

DIESELSTRAIGHT RUN

GASÓLEO DE COQUE

LCO

HDT Existentes

FRACIONESNÃO

TRATADASDIESEL

POOL DIESELgasóleo

residuo de vacío

ACEITEVEGETAL

ProcesoH-BIO

residuo atmosférico

DESTIL. VACÍO

H-BIO en un Típico Esquema de Refinería

H-BIO en un Típico Esquema de Refinería

Diesel :

Straight Run + FCC + Coque

Sulfurados5000 ppm *

Nitrogenados 1500 ppm

*

~ 35%m *Nafténicos

~ 40%m *

Aromáticos

Composición Típica de un Diesel HDT

* valores referencia

Parafínicos + Olefinas ~ 25%m *

HDTHDTHDTHDT

~ 45%m *Nafténicos

~ 30%m *

Aromáticos

Parafínicos ~ 25%m *

Nitrogenados

300 ppm *

Sulfurados 500 ppm *

Ricino Girasol Palma AlgodónSoja

Cosechas Típicas 1.500 kg/ha 1.500 kg/ha 3.000 kg/ha 20.000 kg/ha 3.000 kg/ha

Contenido de Aceite Vegetal 47% 42% 18% 20% 15%

Producción de Aceite Vegetal (kg/ha)

705 630 540 4.000 450

Opciones de Carga para el Proceso H-BIO

Opciones de Carga para el Proceso H-BIO

Producción Brasileña en 2005 m3/año

90.000 23.000 5.600.000 151.000 315.000

Estructura Molecular Típica de un Aceite Vegetal

Estructura Molecular Típica de un Aceite Vegetal

H2

carbono

oxígeno

hidrógeno

n-parafinas

Productos del Proceso H-BIOProductos del Proceso H-BIO

agua

CO2

propanometano

CO

C17 e C18

Propiedades de productos líquidosPropiedades de productos líquidos

Diesel S 500

Spec. ANP C18C18 C17C17 C16C16

Número Cetano 42 102,6 101 100

Densidad , kg/m3 820 - 865 784,1 775,2 771,7

Azufre, ppm 500 0 0 0

Destilación ASTM D86

T50%, oC

T85%, oC

245 - 310

360 (máx)

Punto de Ebullición, oC 316 302 287

Viscosidad @ 40oC, cSt 2,0 – 5,0 4,16 3,60 3,12

Punto de Obstrucción, oCEstación y

regional28 22 18

Rendimientos del Proceso H-BIORendimientos del Proceso H-BIO

100 litros de

Aceite de Soja

96 litros de

Diesel

2,2 Nm3 de Propano

+H2

catalizador

2007

• Operación en 3 refinerías

Consumo de aceite vegetal: 256,000 m3/año

(equivalente a 10% del aceite de soja brasileño exportado en 2005)

2008

• Operación en 5 refinerías

Consumo de aceite vegetal : 425,000 m3/año (equivalente a 16% del aceite de soja brasileño exportado en 2005)

Plan de Implementación del Proceso H-BIO

Plan de Implementación del Proceso H-BIO

Desarrollo SustentableDesarrollo Sustentable

Tecnología H-BIO :

• Una nueva manera de incluir cargas renovables para

producción de biocombustibles en adición al

programa brasileño de biodiesel.

• El uso de esta tecnología generará

beneficios ambientales y mejorías en la inclusión social.

Petrobras, como una compañía integrada de

energía, deberá tener un rol importante en el

desarrollo de mercados alternativos de

combustibles e irá contribuir para el

desarrollo de soluciones amigables para el

medio ambiente.

Consideraciones FinalesConsideraciones Finales

Muchas Gracias …