Evolução e Perfil

A biotecnologia pode ser definida como a aplicação de sistemas biológicos a processos técnicos e industriais. Abrange organismos tradicionais e geneticamente modificados. A biotecnologia tradicional é o resultado da hibridação clássica, acasalamento ou cruzamento de vários organismos para criar novos organismos que são usados ​​há séculos para produzir pão, cerveja, queijo, soja, saquê, vitaminas, plantas híbridas e antibióticos. Mais recentemente, vários organismos também têm sido usados ​​para tratar águas residuais, esgoto humano e resíduos tóxicos industriais.

A biotecnologia moderna combina os princípios da química e das ciências biológicas (biologia molecular e celular, genética, imunologia) com disciplinas tecnológicas (engenharia, informática) para produzir bens e serviços e para a gestão ambiental. A biotecnologia moderna utiliza enzimas de restrição para cortar e colar informações genéticas, DNA, de um organismo para outro fora das células vivas. O DNA composto é então reintroduzido nas células hospedeiras para determinar se a característica desejada é expressa. A célula resultante é chamada de clone modificado, recombinante ou organismo geneticamente manipulado (OGM). A “moderna” indústria da biotecnologia nasceu em 1961-1965 com a quebra do código genético e cresceu dramaticamente desde os primeiros experimentos bem-sucedidos de clonagem de DNA em 1972.

Desde o início dos anos 1970, os cientistas entenderam que a engenharia genética é uma tecnologia extremamente poderosa e promissora, mas que há riscos potencialmente sérios a serem considerados. Já em 1974, os cientistas pediram uma moratória mundial sobre tipos específicos de experimentos, a fim de avaliar os riscos e elaborar diretrizes apropriadas para evitar perigos biológicos e ecológicos (Committee on Recombinant DNA Molecules, National Research Council, National Academy of Sciences 1974 ). Algumas das preocupações expressas envolviam a potencial “fuga de vetores que poderiam iniciar um processo irreversível, com potencial para criar problemas muitas vezes maiores do que os decorrentes da multiplicidade de recombinações genéticas que ocorrem espontaneamente na natureza”. Havia preocupações de que “microorganismos com genes transplantados poderiam ser perigosos para o homem ou outras formas de vida. O dano pode ocorrer se a célula hospedeira alterada tiver uma vantagem competitiva que promova sua sobrevivência em algum nicho dentro do ecossistema” (NIH 1976). Também foi bem entendido que os trabalhadores de laboratório seriam os “canários na mina de carvão” e alguma tentativa deveria ser feita para proteger os trabalhadores, bem como o meio ambiente, de perigos desconhecidos e potencialmente graves.

Uma conferência internacional em Asilomar, Califórnia, foi realizada em fevereiro de 1975. Seu relatório continha as primeiras diretrizes de consenso baseadas em estratégias de contenção biológica e física para controlar os perigos potenciais previstos na nova tecnologia. Certos experimentos foram julgados como apresentando perigos potenciais tão sérios que a conferência recomendou que não fossem conduzidos naquela época (NIH 1976). O seguinte trabalho foi originalmente banido:

• trabalhar com DNA de organismos patogênicos e oncogenes
• formando recombinantes que incorporam genes de toxina
• trabalho que pode estender a gama de hospedeiros de patógenos de plantas
• introdução de genes de resistência a medicamentos em organismos não conhecidos por adquiri-los naturalmente e onde o tratamento seria comprometido
• liberação deliberada no meio ambiente (Freifelder 1978).

 

Nos Estados Unidos, as primeiras diretrizes do National Institutes of Health (NIHG) foram publicadas em 1976, substituindo as diretrizes de Asilomar. Esses NIHG permitiram que a pesquisa prosseguisse classificando os experimentos por classes de risco com base nos riscos associados à célula hospedeira, sistemas vetoriais que transportam genes para as células e inserções de genes, permitindo ou restringindo a condução dos experimentos com base na avaliação de risco. A premissa básica do NIHG - fornecer proteção ao trabalhador e, por extensão, segurança da comunidade - permanece em vigor até hoje (NIH 1996). O NIHG é atualizado regularmente e evoluiu para ser um padrão de prática amplamente aceito para biotecnologia nos EUA. A conformidade é exigida de instituições que recebem financiamento federal, bem como por muitos decretos municipais ou municipais. O NIHG fornece uma base para regulamentações em outros países ao redor do mundo, incluindo a Suíça (SCBS 1995) e o Japão (National Institute of Health 1996).

Desde 1976, o NIHG foi expandido para incorporar considerações de contenção e aprovação para novas tecnologias, incluindo instalações de produção em larga escala e propostas de terapia genética somática de plantas, animais e humanos. Alguns dos experimentos originalmente proibidos agora são permitidos com aprovação específica do NIH ou com práticas de contenção específicas.

Em 1986, o Escritório de Política Científica e Tecnológica dos Estados Unidos (OSTP) publicou sua Estrutura Coordenada para Regulamentação de Biotecnologia. Ele abordou a questão política subjacente de saber se os regulamentos existentes eram adequados para avaliar os produtos derivados das novas tecnologias e se os processos de revisão para pesquisa eram suficientes para proteger o público e o meio ambiente. As agências reguladoras e de pesquisa dos EUA (Environmental Protection Agency (EPA), Food and Drug Administration (FDA), Occupational Safety and Health Administration (OSHA), NIH, US Department of Agriculture (USDA) e National Science Foundation (NSF)) concordaram em regulamentar produtos, não processos, e que novos regulamentos especiais não eram necessários para proteger os trabalhadores, o público ou o meio ambiente. A política foi estabelecida para operar os programas regulatórios de forma integrada e coordenada, minimizando a sobreposição e, na medida do possível, a responsabilidade pela aprovação do produto caberia a uma agência. As agências coordenariam esforços adotando definições consistentes e usando revisões científicas (avaliações de risco) de rigor científico comparável (OSHA 1984; OSTP 1986).

O NIHG e a Estrutura Coordenada forneceram um grau apropriado de discussão científica objetiva e participação pública, o que resultou no crescimento da biotecnologia dos EUA em uma indústria multibilionária. Antes de 1970, havia menos de 100 empresas envolvidas em todos os aspectos da biotecnologia moderna. Em 1977, outras 125 empresas se juntaram às fileiras; em 1983, mais 381 empresas elevaram o nível de investimento de capital privado para mais de US$ 1 bilhão. Em 1994, a indústria cresceu para mais de 1,230 empresas (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee 1993), e a capitalização de mercado é de mais de US$ 6 bilhões.

O emprego nas empresas de biotecnologia dos Estados Unidos em 1980 era de cerca de 700 pessoas; em 1994, cerca de 1,300 empresas empregavam mais de 100,000 trabalhadores (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee, 1993). Além disso, existe toda uma indústria de apoio que fornece suprimentos (químicos, componentes de mídia, linhas de células), equipamentos, instrumentação e serviços (banco de células, validação, calibração) necessários para garantir a integridade da pesquisa e produção.

Em todo o mundo tem havido um grande nível de preocupação e ceticismo sobre a segurança da ciência e de seus produtos. O Conselho das Comunidades Européias (Parlamento das Comunidades Européias 1987) desenvolveu diretrizes para proteger os trabalhadores dos riscos associados à exposição a produtos biológicos (Conselho das Comunidades Européias 1990a) e colocar controles ambientais em atividades experimentais e comerciais, incluindo liberação deliberada. “Lançamento” inclui a comercialização de produtos que usam OGMs (Conselho das Comunidades Européias 1990b; Van Houten e Flemming 1993). Padrões e diretrizes pertencentes a produtos de biotecnologia dentro de organizações internacionais e multilaterais, como Organização Mundial da Saúde (OMS), Organização Internacional de Padrões (ISO), Comissão da Comunidade Européia, Organização para Alimentação e Agricultura (FAO) e Microbial Strains Data Network foram desenvolvidos ( OSTP 1986).

A moderna indústria de biotecnologia pode ser considerada em termos de quatro grandes setores da indústria, cada um com pesquisa e desenvolvimento (P&D) de laboratório, de campo e/ou clínico que dão suporte à produção real de bens e serviços.

• produtos biomédico-farmacêuticos, biológicos e de dispositivos médicos
• alimentos agrícolas, peixes e animais transgênicos, plantas resistentes a doenças e pragas
• produtos industriais geneticamente melhorados, como ácido cítrico, butanol, acetona, etanol e enzimas detergentes (ver tabela 1)
• tratamento de águas residuais ambientais, descontaminação de resíduos industriais.

 

Tabela 1. Microrganismos de importância industrial

* Importante para a biotecnologia moderna.

 

Trabalhadores de biotecnologia

A biotecnologia começa no laboratório de pesquisa e é uma ciência multidisciplinar. Biólogos moleculares e celulares, imunologistas, geneticistas, químicos de proteínas e peptídeos, bioquímicos e engenheiros bioquímicos estão mais diretamente expostos aos perigos reais e potenciais da tecnologia de DNA recombinante (rDNA). Outros trabalhadores que podem ser expostos menos diretamente a riscos biológicos de rDNA incluem pessoal de serviço e suporte, como técnicos de ventilação e refrigeração, prestadores de serviços de calibração e pessoal de limpeza. Em uma pesquisa recente com profissionais de saúde e segurança na indústria, descobriu-se que os trabalhadores expostos direta e indiretamente compreendem cerca de 30 a 40% da força de trabalho total em empresas comerciais típicas de biotecnologia (Lee e Ryan, 1996). A pesquisa em biotecnologia não se limita à “indústria”; é conduzido nas instituições acadêmicas, médicas e governamentais também.

Trabalhadores de laboratório de biotecnologia estão expostos a uma ampla variedade de produtos químicos perigosos e tóxicos, a riscos biológicos recombinantes e não recombinantes ou de “tipo selvagem”, patógenos humanos transmitidos pelo sangue e doenças zoonóticas, bem como materiais radioativos usados ​​em experimentos de rotulagem. Além disso, distúrbios musculoesqueléticos e lesões por esforço repetitivo estão se tornando mais amplamente reconhecidos como riscos potenciais para os pesquisadores devido ao uso extensivo de computadores e micropipetas manuais.

Operadores de fabricação de biotecnologia também estão expostos a produtos químicos perigosos, mas não a variedade que se vê no ambiente de pesquisa. Dependendo do produto e do processo, pode haver exposição a radionuclídeos na fabricação. Mesmo no nível mais baixo de risco biológico, os processos de fabricação da biotecnologia são sistemas fechados e o potencial de exposição às culturas recombinantes é baixo, exceto no caso de acidentes. Nas instalações de produção biomédica, a aplicação das boas práticas de fabricação atuais complementa as diretrizes de biossegurança para proteger os trabalhadores no chão de fábrica. Os principais perigos para os trabalhadores de manufatura em operações de boas práticas de larga escala (GLSP) envolvendo organismos recombinantes não perigosos incluem lesões musculoesqueléticas traumáticas (por exemplo, dores nas costas e dores), queimaduras térmicas de linhas de vapor e queimaduras químicas de ácidos e cáusticos (ácido fosfórico , hidróxido de sódio e potássio) utilizados no processo.

Os profissionais de saúde, incluindo técnicos de laboratório clínico, são expostos a vetores de terapia gênica, excrementos e amostras de laboratório durante a administração de medicamentos e cuidados de pacientes inscritos nesses procedimentos experimentais. Empregadas domésticas também podem ser expostas. A proteção do trabalhador e do meio ambiente são dois pontos experimentais obrigatórios a serem considerados ao fazer a solicitação ao NIH para experimentos de terapia genética humana (NIH 1996).

Os trabalhadores agrícolas podem ter exposição grosseira a produtos recombinantes, plantas ou animais durante a aplicação de pesticidas, plantio, colheita e processamento. Independentemente do risco potencial de risco biológico decorrente da exposição a plantas e animais geneticamente modificados, os riscos físicos tradicionais envolvendo equipamentos agrícolas e criação de animais também estão presentes. Controles de engenharia, EPI, treinamento e supervisão médica são usados ​​de acordo com os riscos previstos (Legaspi e Zenz 1994; Pratt e May 1994). EPI, incluindo macacões, respiradores, luvas utilitárias, óculos de proteção ou capuzes, são importantes para a segurança do trabalhador durante a aplicação, crescimento e colheita de plantas geneticamente modificadas ou organismos do solo.

Processos e Perigos

No processo biotecnológico do setor biomédico, células ou organismos, modificados de forma específica para produzir os produtos desejados, são cultivados em biorreatores de monocultura. Na cultura de células de mamíferos, o produto proteico é secretado das células para o meio nutriente circundante, e uma variedade de métodos de separação química (cromatografia de tamanho ou afinidade, eletroforese) pode ser usada para capturar e purificar o produto. Onde Escherichia coli organismos hospedeiros são usados ​​em fermentações, o produto desejado é produzido dentro da membrana celular e as células devem ser fisicamente rompidas para colher o produto. A exposição a endotoxinas é um risco potencial desse processo. Freqüentemente, antibióticos são adicionados ao meio de produção para aumentar a produção do produto desejado ou manter a pressão seletiva em elementos de produção genética (plasmídeos) que de outra forma seriam instáveis. Sensibilidades alérgicas a esses materiais são possíveis. Em geral, são riscos de exposição a aerossóis.

Vazamentos e liberações de aerossóis são antecipados e a exposição potencial é controlada de várias maneiras. As penetrações nos vasos do reator são necessárias para fornecer nutrientes e oxigênio, para liberar o dióxido de carbono (CO₂) e para monitorar e controlar o sistema. Cada penetração deve ser selada ou filtrada (0.2 mícron) para evitar a contaminação da cultura. A filtragem dos gases de exaustão também protege os trabalhadores e o ambiente na área de trabalho dos aerossóis gerados durante a cultura ou fermentação. Dependendo do potencial de risco biológico do sistema, a inativação biológica validada de efluentes líquidos (geralmente por calor, vapor ou métodos químicos) é uma prática padrão. Outros riscos potenciais na fabricação de biotecnologia são semelhantes aos de outras indústrias: ruído, proteção mecânica, queimaduras por vapor/calor, contato com corrosivos e assim por diante.

Enzimas e fermentação industrial são abordadas em outras partes deste enciclopédia e envolvem os processos, perigos e controles que são similares para sistemas de produção geneticamente modificados.

A agricultura tradicional depende do desenvolvimento de linhagens que utilizam o cruzamento tradicional de espécies de plantas relacionadas. A grande vantagem das plantas geneticamente modificadas é que o tempo entre as gerações e o número de cruzamentos necessários para obter a característica desejada são bastante reduzidos. Além disso, a dependência atualmente impopular de pesticidas e fertilizantes químicos (que contribuem para a poluição do escoamento) está favorecendo uma tecnologia que potencialmente tornará essas aplicações desnecessárias.

A biotecnologia vegetal envolve a escolha de uma espécie de planta geneticamente flexível e/ou financeiramente significativa para modificações. Como as células vegetais têm paredes celulares de celulose resistentes, os métodos usados ​​para transferir DNA para células vegetais diferem daqueles usados ​​para bactérias e linhas celulares de mamíferos no setor biomédico. Existem dois métodos principais usados ​​para introduzir DNA modificado em células vegetais (Watrud, Metz e Fishoff 1996):

• uma arma de partículas atira DNA na célula de interesse
• um desarmado, não tumorigênico Agrobacterium tumefaciens vírus introduz cassetes de genes no material genético da célula.

 

Tipo selvagem Agrobacterium tumefaciens é um patógeno natural de plantas que causa tumores de galhas em plantas danificadas. Essas cepas de vetores modificados e desarmados não causam a formação de tumores em plantas.

Após a transformação por qualquer um dos métodos, as células vegetais são diluídas, plaqueadas e cultivadas em meios de cultura de tecidos seletivos por um período relativamente longo (em comparação com as taxas de crescimento bacteriano) em câmaras de crescimento vegetal ou incubadoras. As plantas regeneradas a partir do tecido tratado são transplantadas para o solo em câmaras de crescimento fechadas para posterior crescimento. Após atingirem a idade apropriada, eles são examinados quanto à expressão das características desejadas e então cultivados em estufas. São necessárias várias gerações de experimentos em casa de vegetação para avaliar a estabilidade genética da característica de interesse e gerar o estoque de sementes necessário para estudos posteriores. Os dados de impacto ambiental também são coletados durante esta fase do trabalho e enviados com propostas às agências reguladoras para aprovação de liberação de teste de campo aberto.

Controles: o exemplo dos Estados Unidos

O NIHG (NIH 1996) descreve uma abordagem sistemática para prevenir a exposição do trabalhador e a liberação ambiental de organismos recombinantes. Cada instituição (por exemplo, universidade, hospital ou laboratório comercial) é responsável por conduzir pesquisas de rDNA com segurança e em conformidade com o NIHG. Isso é realizado por meio de um sistema administrativo que define responsabilidades e exige avaliações de risco abrangentes por cientistas experientes e oficiais de biossegurança, implementação de controles de exposição, programas de vigilância médica e planejamento de emergência. Um Comitê Institucional de Biossegurança (IBC) fornece os mecanismos para revisão e aprovação de experimentos dentro da instituição. Em alguns casos, é necessária a aprovação do próprio NIH Recombinant Advisory Committee (RAC).

O grau de controle depende da gravidade do risco e é descrito em termos de designações de Nível de Biossegurança (BL) 1-4; BL1 sendo o menos restritivo e BL4 o mais. Diretrizes de contenção são dadas para pesquisa, pesquisa e desenvolvimento em larga escala (maior que 10 litros de cultura), produção em larga escala e experimentos com animais e plantas em grande e pequena escala.

O Apêndice G do NIHG (NIH 1996) descreve a contenção física em escala de laboratório. BL1 é apropriado para trabalhar com agentes de risco potencial desconhecido ou mínimo para o pessoal do laboratório ou para o meio ambiente. O laboratório não está separado dos padrões gerais de tráfego do edifício. O trabalho é conduzido em bancadas abertas. Nenhum dispositivo de contenção especial é necessário ou usado. O pessoal do laboratório é treinado em procedimentos de laboratório e supervisionado por um cientista com treinamento geral em microbiologia ou ciência relacionada.

BL2 é adequado para trabalhos envolvendo agentes de risco potencial moderado para pessoas e meio ambiente. O acesso ao laboratório é limitado quando o trabalho está sendo realizado, os trabalhadores têm treinamento específico no manuseio de agentes patogênicos e são orientados por cientistas competentes, e o trabalho que gera aerossóis é realizado em cabines de segurança biológica ou outros equipamentos de contenção. Este trabalho pode exigir vigilância médica ou vacinação conforme apropriado e determinado pelo IBC.

BL3 é aplicável quando o trabalho é realizado com agentes nativos ou exóticos que podem causar doenças graves ou potencialmente letais como resultado da exposição por inalação. Os trabalhadores têm treinamento específico e são supervisionados por cientistas competentes e experientes no manuseio desses agentes perigosos. Todos os procedimentos são feitos sob condições de contenção que requerem engenharia especial e EPI.

O BL4 é reservado para os agentes mais perigosos e exóticos que representam um alto risco individual e comunitário de doenças com risco de vida. Existem apenas alguns laboratórios BL4 no mundo.

O Apêndice K aborda a contenção física para atividades de pesquisa ou produção em volumes superiores a 10 l (grande escala). Como nas diretrizes de pequena escala, há uma hierarquia de requisitos de contenção do menor ao maior potencial de perigo: GLSP a BL3-Large-Scale (BL3-LS).

O NIHG, Apêndice P, abrange o trabalho com plantas em nível de bancada, câmara de crescimento e escala de estufa. Como observa a introdução: “O principal objetivo da contenção de plantas é evitar a transmissão não intencional de um genoma de planta contendo DNA recombinante, incluindo material hereditário nuclear ou organela ou liberação de organismos derivados de DNA recombinante associados a plantas. Em geral, esses organismos não representam ameaça à saúde humana ou aos animais superiores, a menos que sejam deliberadamente modificados para esse fim. No entanto, é possível a disseminação inadvertida de um patógeno grave de uma estufa para uma cultura agrícola local ou a introdução e estabelecimento não intencional de um organismo em um novo ecossistema” (NIH 1996). Nos Estados Unidos, a EPA e o Serviço de Inspeção Sanitária Animal e Vegetal (APHIS) do USDA são conjuntamente responsáveis ​​pela avaliação de risco e pela revisão dos dados gerados antes da aprovação para testes de liberação de campo (EPA 1996; Foudin e Gay 1995). Questões como persistência e disseminação na água, ar e solo, por espécies de insetos e animais, a presença de outras culturas similares na área, estabilidade ambiental (geada ou sensibilidade ao calor) e competição com espécies nativas são avaliadas - muitas vezes primeiro na estufa (Liberman et al. 1996).

Os níveis de contenção de plantas para instalações e práticas também variam de BL1 a BL4. Experimentos típicos de BL1 envolvem autoclonagem. BL2 pode envolver a transferência de características de um patógeno para uma planta hospedeira. BL3 pode envolver a expressão de toxinas ou agentes perigosos para o meio ambiente. A proteção do trabalhador é alcançada em vários níveis por EPI e controles de engenharia, como estufas e headhouses com fluxo de ar direcional e filtros de ar particulado de alta eficiência (HEPA) para evitar a liberação de pólen. Dependendo do risco, a proteção ambiental e comunitária de agentes potencialmente perigosos pode ser alcançada por controles biológicos. Exemplos são uma característica sensível à temperatura, característica de sensibilidade a drogas ou necessidade nutricional não presente na natureza.

À medida que o conhecimento científico aumentava e a tecnologia avançava, esperava-se que o NIHG necessitasse de revisão e revisão. Nos últimos 20 anos, o RAC tem se reunido para analisar e aprovar propostas de mudanças. Por exemplo, o NIHG não emite mais proibições gerais sobre a liberação deliberada de organismos geneticamente modificados; lançamentos de testes de campo de produtos agrícolas e experimentos de terapia genética humana são permitidos em circunstâncias apropriadas e após avaliação de risco adequada. Uma alteração muito significativa no NIHG foi a criação da categoria de contenção GLSP. Ele relaxou os requisitos de contenção para “cepas recombinantes não patogênicas e não toxigênicas derivadas de organismos hospedeiros que têm uma longa história de uso seguro em larga escala ou que construíram limitações ambientais que permitem o crescimento ideal em ambiente de larga escala, mas com sobrevivência limitada sem consequências adversas para o meio ambiente” (NIH 1991). Esse mecanismo permitiu que a tecnologia avançasse sem deixar de considerar as necessidades de segurança.

Controles: o exemplo da Comunidade Européia

Em abril de 1990, a Comunidade Européia (CE) promulgou duas diretivas sobre o uso contido e a liberação deliberada no meio ambiente de OGMs. Ambas as diretivas exigem que os Estados-Membros assegurem que sejam tomadas todas as medidas adequadas para evitar efeitos adversos na saúde humana ou no ambiente, nomeadamente obrigando o utilizador a avaliar antecipadamente todos os riscos relevantes. Na Alemanha, a Lei de Tecnologia Genética foi aprovada em 1990, parcialmente em resposta às Diretivas da CE, mas também para responder a uma necessidade de autoridade legal para construir uma instalação experimental de produção de insulina recombinante (Reutsch e Broderick 1996). Na Suíça, os regulamentos são baseados no NIHG dos EUA, nas diretivas do Conselho da CE e na lei alemã sobre tecnologia genética. Os suíços exigem registro anual e atualizações de experimentos ao governo. Em geral, os padrões de rDNA na Europa são mais restritivos do que nos EUA, e isso contribuiu para que muitas empresas farmacêuticas européias transferissem a pesquisa de rDNA de seus países de origem. No entanto, os regulamentos suíços permitem uma categoria de nível 4 de segurança em grande escala, que não é permitida pelo NIHG (SCBS 1995).

Produtos de Biotecnologia

Alguns dos produtos biológicos e farmacêuticos produzidos com sucesso por biotecnologias de DNA recombinante incluem: insulina humana; hormônio de crescimento humano; vacinas contra hepatite; alfa-interferão; beta-interferão; gama-interferão; Fator estimulador de colônias de granulócitos; ativador de tecido plasminogênio; Fator estimulador de colônias de granulócitos-macrófagos; IL2; Eritropoietina; Crymax, produto inseticida para controle de lagartas em hortaliças; culturas de nozes e vinhas; Tomate Flavr Savr (TM); Chymogen, uma enzima que produz queijo; ATIII (antitrombina III), derivado do leite de cabra transgênico usado para prevenir coágulos sanguíneos em cirurgias; BST e PST (somatotropina bovina e suína) usados ​​para aumentar a produção de leite e carne.

Problemas de saúde e padrões de doenças

Existem cinco riscos principais para a saúde decorrentes da exposição a microrganismos ou seus produtos em biotecnologia em escala industrial:

• infection
• reação a endotoxina
• alergia a microorganismos
• reação alérgica a um produto
• reação tóxica a um produto.

 

A infecção é improvável, uma vez que não patógenos são usados ​​na maioria dos processos industriais. No entanto, é possível que microorganismos considerados inofensivos, como Pseudomonas e Aspergillus espécies podem causar infecção em indivíduos imunocomprometidos (Bennett 1990). A exposição à endotoxina, um componente da camada lipopolissacarídica da parede celular de todas as bactérias gram negativas, em concentrações superiores a cerca de 300 ng/m3 causa sintomas transitórios semelhantes aos da gripe (Balzer 1994). Trabalhadores de muitas indústrias, incluindo agricultura tradicional e biotecnologia, experimentaram os efeitos da exposição a endotoxinas. Reações alérgicas ao microrganismo ou produto também ocorrem em muitas indústrias. A asma ocupacional foi diagnosticada na indústria de biotecnologia para uma ampla gama de microrganismos e produtos, incluindo aspergillus niger, Penicillium spp. e proteases; algumas empresas observaram incidências em mais de 12% da força de trabalho. As reações tóxicas podem ser tão variadas quanto os organismos e produtos. Foi demonstrado que a exposição a antibióticos causa mudanças na flora microbiana no intestino. Os fungos são conhecidos por serem capazes de produzir toxinas e carcinógenos sob certas condições de crescimento (Bennett 1990).

Para lidar com a preocupação de que os trabalhadores expostos seriam os primeiros a desenvolver possíveis efeitos adversos à saúde com a nova tecnologia, a vigilância médica dos trabalhadores com rDNA faz parte do NIHG desde o início. Cabe às Comissões Institucionais de Biossegurança, em consulta com o médico do trabalho, definir, projeto a projeto, qual a vigilância médica adequada. Dependendo da identidade do agente específico, da natureza do risco biológico, das possíveis vias de exposição e da disponibilidade de vacinas, os componentes do programa de vigilância médica podem incluir exames físicos pré-colocação, exames periódicos de acompanhamento, vacinas específicas, avaliações de alergias e doenças, soros pré-exposição e pesquisas epidemiológicas.

Bennett (1990) acredita que é improvável que microorganismos geneticamente modificados representem mais uma infecção ou risco alérgico do que o organismo original, mas pode haver riscos adicionais do novo produto ou do rDNA. Um relatório recente observa que a expressão de um alérgeno da castanha-do-pará na soja transgênica pode causar efeitos inesperados na saúde de trabalhadores e consumidores (Nordlee et al. 1996). Outros novos perigos podem ser o uso de linhagens de células animais contendo oncogenes desconhecidos ou não detectados ou vírus potencialmente prejudiciais aos seres humanos.

É importante notar que os primeiros temores relativos à criação de espécies mutantes geneticamente perigosas ou supertoxinas não se concretizaram. A OMS descobriu que a biotecnologia não apresenta riscos diferentes de outras indústrias de processamento (Miller 1983) e, de acordo com Liberman, Ducatman e Fink (1990), “o consenso atual é que os riscos potenciais do rDNA foram exagerados inicialmente e que o os perigos associados a esta pesquisa são semelhantes aos associados ao organismo, vetor, DNA, solventes e aparato físico sendo usado”. Eles concluem que os organismos modificados estão fadados a apresentar perigos; no entanto, a contenção pode ser definida para minimizar a exposição.

É muito difícil identificar exposições ocupacionais específicas para a indústria de biotecnologia. “Biotecnologia” não é uma indústria separada com um código distinto de Classificação Industrial Padrão (SIC); em vez disso, é visto como um processo ou conjunto de ferramentas usadas em muitas aplicações industriais. Consequentemente, quando os acidentes e exposições são relatados, os dados dos casos envolvendo trabalhadores da biotecnologia são incluídos entre os dados de todos os outros que ocorrem no setor da indústria receptora (por exemplo, agricultura, indústria farmacêutica ou saúde). Além disso, sabe-se que incidentes e acidentes de laboratório são subnotificados.

Poucas doenças especificamente devidas a DNA geneticamente alterado foram relatadas; no entanto, eles não são desconhecidos. Pelo menos uma infecção local documentada e soroconversão foi relatada quando um trabalhador sofreu uma picada de agulha contaminada com um vetor vaccinia recombinante (Openshaw et al. 1991).

Problemas de política

Na década de 1980, os primeiros produtos da biotecnologia surgiram nos Estados Unidos e na Europa. A insulina geneticamente modificada foi aprovada para uso em 1982, assim como uma vacina geneticamente modificada contra a doença dos porcos “diarreia” (Sattelle 1991). Foi demonstrado que a somatotropina bovina recombinante (BST) aumenta a produção de leite de uma vaca e o peso do gado de corte. Preocupações foram levantadas sobre saúde pública e segurança do produto e se os regulamentos existentes eram adequados para lidar com essas preocupações em todas as diferentes áreas onde os produtos da biotecnologia poderiam ser comercializados. O NIHG fornece proteção aos trabalhadores e ao meio ambiente durante as fases de pesquisa e desenvolvimento. A segurança e eficácia do produto não são responsabilidade do NIHG. Nos EUA, por meio do Coordinated Framework, os riscos potenciais dos produtos da biotecnologia são avaliados pela agência mais apropriada (FDA, EPA ou USDA).

O debate sobre a segurança da engenharia genética e dos produtos da biotecnologia continua (Thomas e Myers 1993), especialmente no que diz respeito a aplicações agrícolas e alimentos para consumo humano. Os consumidores de algumas áreas querem produtos rotulados para identificar quais são os híbridos tradicionais e quais são derivados da biotecnologia. Certos fabricantes de produtos lácteos se recusam a usar leite de vacas recebendo BST. É proibido em alguns países (por exemplo, Suíça). A FDA considerou os produtos seguros, mas também há questões econômicas e sociais que podem não ser aceitáveis ​​para o público. A BST pode, de fato, criar uma desvantagem competitiva para fazendas menores, a maioria das quais são familiares. Ao contrário das aplicações médicas, onde pode não haver alternativa ao tratamento geneticamente modificado, quando os alimentos tradicionais estão disponíveis e são abundantes, o público é a favor da hibridização tradicional em relação aos alimentos recombinantes. No entanto, ambientes hostis e a atual escassez mundial de alimentos podem mudar essa atitude.

Novas aplicações da tecnologia para a saúde humana e doenças hereditárias reviveram as preocupações e criaram novas questões éticas e sociais. O Projeto Genoma Humano, que começou no início dos anos 1980, produzirá um mapa físico e genético do material genético humano. Este mapa fornecerá aos pesquisadores informações para comparar a expressão gênica “saudável ou normal” e “doente” para melhor entender, prever e apontar curas para os defeitos genéticos básicos. As tecnologias do Genoma Humano produziram novos testes de diagnóstico para a doença de Huntington, fibrose cística e câncer de mama e cólon. Espera-se que a terapia genética humana somática corrija ou melhore os tratamentos para doenças hereditárias. A “impressão digital” do DNA por mapeamento de polimorfismo de fragmentos de restrição de material genético é usada como prova forense em casos de estupro, sequestro e homicídio. Pode ser usado para provar (ou, tecnicamente, refutar) a paternidade. Também pode ser usado em áreas mais controversas, como para avaliar as chances de desenvolver câncer e doenças cardíacas para cobertura de seguro e tratamentos preventivos ou como evidência em tribunais de crimes de guerra e como “dogtags” genéticos nas forças armadas.

Embora tecnicamente viável, o trabalho em experimentos de linhagem germinativa humana (transmissível de geração em geração) não foi considerado para aprovação nos EUA devido a sérias considerações sociais e éticas. No entanto, audiências públicas estão planejadas nos Estados Unidos para reabrir a discussão sobre a terapia de linhagem germinativa humana e as melhorias desejáveis ​​de características não associadas a doenças.

Finalmente, além das questões de segurança, sociais e éticas, as teorias legais sobre a propriedade de genes e DNA e a responsabilidade pelo uso ou uso indevido ainda estão evoluindo.

As implicações de longo prazo da liberação ambiental de vários agentes precisam ser seguidas. Novas questões de contenção biológica e gama de hospedeiros surgirão para o trabalho que é cuidadosamente e adequadamente controlado no ambiente de laboratório, mas para o qual todas as possibilidades ambientais não são conhecidas. Os países em desenvolvimento, onde podem não existir conhecimento científico adequado e/ou agências reguladoras, podem se ver relutantes ou incapazes de assumir a avaliação de risco para seu ambiente específico. Isso poderia levar a restrições desnecessárias ou a uma política imprudente de “portas abertas”, ambas as quais poderiam ser prejudiciais ao benefício de longo prazo do país (Ho 1996).

Além disso, é importante ter cuidado ao introduzir agentes agrícolas modificados em novos ambientes onde não há gelo ou outras pressões naturais de contenção. Populações indígenas ou trocadores naturais de informações genéticas irão acasalar com agentes recombinantes na natureza, resultando na transferência de características modificadas? Essas características seriam prejudiciais em outros agentes? Qual seria o efeito para os administradores de tratamento? As reações imunes limitarão a propagação? Os agentes vivos projetados são capazes de cruzar as barreiras das espécies? Eles persistem no ambiente de desertos, montanhas, planícies e cidades?

Sumário

A biotecnologia moderna nos Estados Unidos desenvolveu-se sob diretrizes consensuais e regulamentos locais desde o início dos anos 1970. Um exame cuidadoso não mostrou traços inesperados e incontroláveis ​​expressos por um organismo recombinante. É uma tecnologia útil, sem a qual muitas melhorias médicas baseadas em proteínas terapêuticas naturais não seriam possíveis. Em muitos países desenvolvidos, a biotecnologia é uma grande força econômica e toda uma indústria cresceu em torno da revolução da biotecnologia.

As questões médicas para os trabalhadores de biotecnologia estão relacionadas aos riscos específicos do hospedeiro, vetor e DNA e às operações físicas realizadas. Até agora, a doença do trabalhador pode ser evitada por engenharia, práticas de trabalho, vacinas e controles de contenção biológica específicos para o risco, avaliados caso a caso. E a estrutura administrativa está pronta para fazer avaliações prospectivas de risco para cada novo protocolo experimental. Se este histórico de segurança continua na liberação ambiental de materiais viáveis ​​é uma questão de avaliação contínua dos potenciais riscos ambientais - persistência, disseminação, trocadores naturais, características da célula hospedeira, especificidade do intervalo de hospedeiros para agentes de transferência usados, natureza do gene inserido e assim por diante. Isso é importante considerar para todos os possíveis ambientes e espécies afetadas, a fim de minimizar as surpresas que a natureza costuma apresentar.

 

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Adaptado da 3ª edição, “Enciclopédia de Saúde e Segurança Ocupacional”.

A indústria pirotécnica pode ser definida como a fabricação de artigos pirotécnicos (fogos de artifício) para entretenimento, para uso técnico e militar em sinalização e iluminação, para uso como pesticidas e para diversos outros fins. Estes artigos contêm substâncias pirotécnicas constituídas por pós ou composições pastosas que são moldadas, compactadas ou comprimidas conforme necessário. Quando eles são acesos, a energia que eles contêm é liberada para dar efeitos específicos, como iluminação, detonação, assobios, gritos, formação de fumaça, combustão lenta, propulsão, ignição, priming, disparo e desintegração. A substância pirotécnica mais importante ainda é a pólvora negra (pólvora, composta por carvão, enxofre e nitrato de potássio), que pode ser usada solta para detonação, compactada para propulsão ou tiro, ou tamponada com carvão de madeira como primer.

Processos

As matérias-primas utilizadas na fabricação de pirotecnia devem ser muito puras, livres de todas as impurezas mecânicas e (principalmente) livres de ingredientes ácidos. Isso também se aplica a materiais subsidiários como papel, papelão e cola. A Tabela 1 lista matérias-primas comuns usadas na fabricação de pirotecnia.

Tabela 1. Matérias-primas utilizadas na fabricação de pirotecnia

 

Depois de secas, moídas e peneiradas, as matérias-primas são pesadas e misturadas em um prédio especial. Antigamente, eles eram sempre misturados à mão, mas nas fábricas modernas, misturadores mecânicos são frequentemente usados. Após a mistura, as substâncias devem ser mantidas em depósitos especiais para evitar acúmulos nas salas de trabalho. Apenas as quantidades necessárias para as operações de processamento reais devem ser levadas desses edifícios para as salas de trabalho.

As caixas para artigos pirotécnicos podem ser de papel, papelão, material sintético ou metal. O método de embalagem varia. Por exemplo, para detonação, a composição é derramada solta em uma caixa e selada, enquanto que para propulsão, iluminação, grito ou assobio ela é despejada solta na caixa e depois compactada ou comprimida e selada.

A compactação ou compressão antigamente era feita por golpes de um martelo em uma ferramenta de “assentamento” de madeira, mas esse método raramente é empregado em instalações modernas; prensas hidráulicas ou prensas de pastilhas rotativas são usadas em seu lugar. As prensas hidráulicas permitem que a composição seja comprimida simultaneamente em vários casos.

Substâncias de iluminação são frequentemente moldadas quando molhadas para formar estrelas, que são então secas e colocadas em caixas para foguetes, bombas e assim por diante. Substâncias feitas por um processo úmido devem ser bem secas ou podem inflamar espontaneamente.

Uma vez que muitas substâncias pirotécnicas são difíceis de inflamar quando comprimidas, os artigos pirotécnicos em questão são fornecidos com um ingrediente intermediário ou primário para garantir a ignição; o caso é então selado. O artigo é inflamado do lado de fora por um fósforo rápido, um fusível, um raspador ou, às vezes, por uma cápsula de percussão.

Riscos

Os perigos mais importantes na pirotecnia são claramente o fogo e a explosão. Devido ao pequeno número de máquinas envolvidas, os riscos mecânicos são menos importantes; eles são semelhantes aos de outras indústrias.

A sensibilidade da maioria das substâncias pirotécnicas é tal que, na forma solta, elas podem ser facilmente incendiadas por golpes, fricção, faíscas e calor. Apresentam riscos de incêndio e explosão e são considerados explosivos. Muitas substâncias pirotécnicas têm o efeito explosivo de explosivos comuns, e os trabalhadores podem ter suas roupas ou corpo queimados por chamas.

Durante o processamento de substâncias tóxicas usadas em pirotecnia (por exemplo, compostos de chumbo e bário e arsenito de acetato de cobre), pode haver risco à saúde devido à inalação do pó durante a pesagem e mistura.

Medidas de Segurança e Saúde

Somente pessoas confiáveis ​​devem ser empregadas na fabricação de substâncias pirotécnicas. Jovens menores de 18 anos não devem ser empregados. Instrução adequada e supervisão dos trabalhadores são necessárias.

Antes de qualquer processo de fabricação é importante verificar a sensibilidade das substâncias pirotécnicas ao atrito, impacto e calor, e também a sua ação explosiva. A natureza do processo de fabricação e as quantidades permitidas nas salas de trabalho e nos edifícios de armazenamento e secagem dependerão dessas propriedades.

As seguintes precauções fundamentais devem ser tomadas na fabricação de substâncias e artigos pirotécnicos:

• Os edifícios na parte não perigosa do empreendimento (escritórios, oficinas, refeitórios e assim por diante) devem ser localizados bem longe daqueles nas áreas perigosas.
• Deve haver edifícios de fabricação, processamento e armazenamento separados para os diferentes processos de fabricação nas áreas perigosas e esses edifícios devem estar situados bem separados
• Os edifícios de processamento devem ser divididos em salas de trabalho separadas.
• As quantidades de substâncias pirotécnicas nos edifícios de mistura, processamento, armazenamento e secagem devem ser limitadas.
• O número de trabalhadores nas diferentes salas de trabalho deve ser limitado.

 

As seguintes distâncias são recomendadas:

• entre edifícios nas áreas perigosas e aqueles nas áreas não perigosas, pelo menos 30 m
• entre os vários edifícios de processamento, 15 m
• entre edifícios de mistura, secagem e armazenamento e outros edifícios, 20 a 40 m dependendo da construção e do número de trabalhadores afetados
• entre diferentes edifícios de mistura, secagem e armazenamento, 15 a 20 m.

 

As distâncias entre os locais de trabalho podem ser reduzidas em circunstâncias favoráveis ​​e se forem construídas paredes de proteção entre eles.

Devem ser previstos edifícios separados para os seguintes fins: armazenamento e preparação de matérias-primas, mistura, armazenamento de composições, processamento (embalagem, compactação ou compressão), secagem, acabamento (colar, envernizar, embalar, parafinar, etc.), secar e armazenar o artigos acabados e armazenamento de pólvora negra.

As seguintes matérias-primas devem ser armazenadas em salas isoladas: cloratos e percloratos, perclorato de amônio; nitratos, peróxidos e outras substâncias oxidantes; metais leves; substâncias combustíveis; líquidos inflamáveis; fósforo vermelho; nitrocelulose. A nitrocelulose deve ser mantida úmida. Os pós metálicos devem ser protegidos contra humidade, óleos gordos e gorduras. Os oxidantes devem ser armazenados separadamente de outros materiais.

Projeto de construção

Para a mistura, os edifícios do tipo ventilação de explosão (três paredes resistentes, telhado resistente e uma parede de ventilação de plástico) são os mais adequados. É aconselhável uma parede protetora em frente à parede do respiradouro. Salas de mistura para substâncias contendo cloratos não devem ser usadas para substâncias contendo metais ou sulfeto de antimônio.

Para a secagem, edifícios com área de ventilação de explosão e edifícios cobertos com terra e providos de parede de ventilação de explosão mostraram-se satisfatórios. Eles devem ser cercados por um aterro. Em estufas de secagem é aconselhável uma temperatura ambiente controlada de 50 ºC.

Nos edifícios de processamento devem existir salas separadas para: enchimento; comprimir ou compactar; cortar, “sufocar” e fechar os casos; envernizamento de substâncias pirotécnicas moldadas e comprimidas; priming substâncias pirotécnicas; armazenamento de substâncias pirotécnicas e produtos intermediários; embalagem; e armazenar substâncias embaladas. Uma fileira de edifícios com áreas de ventilação de explosão foi considerada a melhor. A resistência das paredes intermediárias deve ser adequada à natureza e quantidade das substâncias manuseadas.

A seguir estão as regras básicas para edifícios nos quais materiais potencialmente explosivos são usados ​​ou presentes:

• As edificações devem ser térreas e sem subsolo.
• As superfícies do telhado devem oferecer proteção suficiente contra a propagação do fogo.
• As paredes dos quartos devem ser lisas e laváveis.
• Os pisos devem ter uma superfície nivelada e lisa, sem lacunas. Devem ser feitos de material macio como xilolito, asfalto isento de areia e materiais sintéticos. Pisos de madeira comuns não devem ser usados. Os pisos das salas perigosas devem ser eletricamente condutivos e os trabalhadores devem usar sapatos com solas eletricamente condutivas.
• As portas e janelas de todos os edifícios devem abrir para fora. Durante o horário de trabalho, as portas não devem ser trancadas.
• O aquecimento de edifícios por meio de fogueiras não é permitido. Para aquecer edifícios perigosos, apenas água quente, vapor de baixa pressão ou sistemas elétricos à prova de poeira devem ser usados. Os radiadores devem ser lisos e fáceis de limpar em todos os lados: radiadores com tubos aletados não devem ser usados. Recomenda-se uma temperatura de 115 ºC para o aquecimento de superfícies e tubagens.
• Bancadas e prateleiras devem ser feitas de material resistente ao fogo ou madeira dura.
• As salas de trabalho, armazenamento e secagem e seus equipamentos devem ser limpos regularmente com pano úmido.
• Locais de trabalho, entradas e saídas de emergência devem ser planejados de forma que as salas possam ser evacuadas rapidamente.
• Na medida do possível, os locais de trabalho devem ser separados por paredes de proteção.
• Os estoques necessários devem ser armazenados com segurança.
• Todos os edifícios devem ser equipados com pára-raios.
• Deve ser proibido fumar, fazer chamas vivas e portar fósforos e isqueiros dentro das instalações.

 

Equipamentos necessários

As prensas mecânicas devem ter telas ou paredes de proteção para que, em caso de incêndio, os trabalhadores não corram perigo e o fogo não se espalhe para os locais de trabalho vizinhos. Se grandes quantidades de materiais forem manuseadas, as prensas devem estar em salas isoladas e operadas de fora. Nenhuma pessoa deve permanecer na sala de imprensa.

Os aparelhos de extinção de incêndio devem ser fornecidos em quantidade suficiente, marcados de forma visível e verificados em intervalos regulares. Devem ser adequados à natureza dos materiais presentes. Os extintores de incêndio Classe D devem ser usados ​​para queimar pó metálico, não água, espuma, pó químico seco ou dióxido de carbono. Chuveiros, cobertores de lã e cobertores retardadores de fogo são recomendados para extinguir roupas em chamas.

As pessoas que entram em contato com substâncias pirotécnicas ou podem ser ameaçadas por chamas devem usar roupas de proteção adequadas resistentes ao fogo e ao calor. A roupa deve ser limpa diariamente em local designado para o efeito para remover quaisquer contaminantes.

Medidas devem ser tomadas na empresa para prestar primeiros socorros em caso de acidentes.

Materiais

Resíduos perigosos com propriedades diferentes devem ser coletados separadamente. Os recipientes de lixo devem ser esvaziados diariamente. Até à sua destruição, os resíduos recolhidos devem ser guardados num local protegido a pelo menos 15 m de qualquer edifício. Os produtos defeituosos e os produtos intermediários devem, em regra, ser tratados como resíduos. Eles só devem ser reprocessados ​​se isso não criar nenhum risco.

Quando materiais prejudiciais à saúde são processados, o contato direto com eles deve ser evitado. Gases, vapores e poeiras nocivos devem ser eliminados de forma eficaz e segura. Se os sistemas de exaustão forem inadequados, deve-se usar equipamento de proteção respiratória. Roupas de proteção adequadas devem ser fornecidas.

 

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Perfil Geral

O refino de petróleo começa com a destilação, ou fracionamento, de óleos brutos em grupos de hidrocarbonetos separados. Os produtos resultantes estão diretamente relacionados às características do petróleo bruto que está sendo processado. A maioria desses produtos de destilação é posteriormente convertida em produtos mais utilizáveis, alterando suas estruturas físicas e moleculares por meio de craqueamento, reforma e outros processos de conversão. Estes produtos são posteriormente submetidos a vários processos de tratamento e separação, tais como extracção, hidrotratamento e edulcoração, de modo a produzir produtos acabados. Considerando que as refinarias mais simples são geralmente limitadas à destilação atmosférica e a vácuo, as refinarias integradas incorporam fracionamento, conversão, tratamento e mistura com lubrificante, combustíveis pesados ​​e fabricação de asfalto; eles também podem incluir processamento petroquímico.

A primeira refinaria, inaugurada em 1861, produzia querosene por destilação atmosférica simples. Seus subprodutos incluíam alcatrão e nafta. Logo se descobriu que óleos lubrificantes de alta qualidade poderiam ser produzidos pela destilação do petróleo sob vácuo. No entanto, nos 30 anos seguintes, o querosene foi o produto mais desejado pelos consumidores. Os dois eventos mais significativos que mudaram essa situação foram:

• a invenção da luz elétrica, que diminuiu a demanda por querosene
• a invenção do motor de combustão interna, que criou uma demanda por óleo diesel e gasolina (nafta).

 

Com o advento da produção em massa e a Primeira Guerra Mundial, o número de veículos movidos a gasolina aumentou dramaticamente e a demanda por gasolina aumentou proporcionalmente. No entanto, apenas uma certa quantidade de gasolina poderia ser obtida do petróleo bruto por meio de processos de destilação atmosférica e a vácuo. O primeiro processo de craqueamento térmico foi desenvolvido em 1913. O craqueamento térmico submeteu combustíveis pesados ​​a pressão e calor intenso, quebrando fisicamente suas moléculas grandes em moléculas menores, produzindo gasolina adicional e combustíveis destilados. Uma forma sofisticada de craqueamento térmico, visbreaking, foi desenvolvida no final da década de 1930 para produzir produtos mais desejáveis ​​e valiosos.

À medida que os motores a gasolina de alta compressão foram desenvolvidos, houve uma demanda por gasolina de alta octanagem com melhores características antidetonantes. A introdução de processos de craqueamento catalítico e polimerização em meados da década de 1930 atendeu a essa demanda, fornecendo melhores rendimentos de gasolina e números de octanagem mais altos. A alquilação, outro processo catalítico, foi desenvolvida no início da década de 1940 para produzir mais gasolina de aviação de alta octanagem e matérias-primas petroquímicas, as matérias-primas para explosivos e borracha sintética. Posteriormente, a isomerização catalítica foi desenvolvida para converter hidrocarbonetos para produzir maiores quantidades de matérias-primas de alquilação.

Após a Segunda Guerra Mundial, foram introduzidos vários processos de reforma que melhoraram a qualidade e o rendimento da gasolina e produziram produtos de maior qualidade. Algumas delas envolviam o uso de catalisadores e/ou hidrogênio para alterar as moléculas e remover o enxofre. Catalisadores aprimorados e métodos de processo, como hidrocraqueamento e reforma, foram desenvolvidos ao longo da década de 1960 para aumentar o rendimento da gasolina e melhorar as características antidetonantes. Esses processos catalíticos também produziram moléculas com ligação dupla (alcenos), formando a base da indústria petroquímica moderna.

O número e os tipos de diferentes processos usados ​​nas refinarias modernas dependem principalmente da natureza da matéria-prima bruta e dos requisitos do produto acabado. Os processos também são afetados por fatores econômicos, incluindo custos brutos, valores de produtos, disponibilidade de serviços públicos e transporte. A cronologia da introdução de vários processos é dada na tabela 1.

Tabela 1. Resumo da história do processamento de refino

 

Processos e operações básicas de refino

Os processos e operações de refino de petróleo podem ser classificados nas seguintes áreas básicas: separação, conversão, tratamento, formulação e mistura, operações auxiliares de refino e operações não processuais de refino. Veja a figura 1 para um fluxograma simplificado.

Figura 1. Gráfico do processo da refinaria

Separação. O petróleo bruto é fisicamente separado por fracionamento em torres de destilação atmosférica e a vácuo, em grupos de moléculas de hidrocarbonetos com vários intervalos de ponto de ebulição, chamados de “frações” ou “cortes”.

Conversão. Os processos de conversão usados ​​para alterar o tamanho e/ou a estrutura das moléculas de hidrocarbonetos incluem:

• decomposição (divisão) por cracking hidro, térmico e catalítico, coqueificação e visbreaking
• unificação (combinação) através de alquilação e polimerização
• alteração (reorganização) com isomerização e reforma catalítica
• tratamento.

 

Desde o início do refino, vários métodos de tratamento têm sido usados ​​para remover não hidrocarbonetos, impurezas e outros constituintes que afetam adversamente as propriedades de desempenho dos produtos acabados ou reduzem a eficiência dos processos de conversão. O tratamento envolve reações químicas e separação física, como dissolução, absorção ou precipitação, usando uma variedade e combinação de processos. Os métodos de tratamento incluem a remoção ou separação de aromáticos e naftenos, bem como a remoção de impurezas e contaminantes indesejáveis. Compostos adoçantes e ácidos são usados ​​para dessulfurar o petróleo bruto antes do processamento e para tratar produtos durante e após o processamento. Outros métodos de tratamento incluem dessalinização bruta, adoçamento químico, tratamento ácido, contato com argila, hidrodessulfuração, refino com solvente, lavagem cáustica, hidrotratamento, secagem, extração com solvente e desparafinação com solvente.

Formulação e mistura é o processo de misturar e combinar frações de hidrocarbonetos, aditivos e outros componentes para produzir produtos acabados com propriedades específicas de desempenho desejadas.

Operações auxiliares de refino. Outras operações de refinaria que são necessárias para dar suporte ao processamento de hidrocarbonetos incluem recuperação de extremidades leves; remoção de água ácida; tratamento e resfriamento de resíduos sólidos, águas residuais e águas de processo; produção de hidrogênio; recuperação de enxofre; e tratamento de gases ácidos e residuais. Outras funções do processo são fornecer catalisadores, reagentes, vapor, ar, nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e gases combustíveis.

Instalações não processuais da refinaria. Todas as refinarias têm uma infinidade de instalações, funções, equipamentos e sistemas que suportam as operações de processamento de hidrocarbonetos. Operações típicas de suporte são geração de calor e energia; movimentação de produtos; tanque de armazenamento; Envio e manipulação; sinalizadores e sistemas de alívio; fornos e aquecedores; alarmes e sensores; e amostragem, teste e inspeção. As instalações e sistemas não relacionados ao processo incluem combate a incêndios, sistemas de água e proteção, controles de ruído e poluição, laboratórios, salas de controle, armazéns, manutenção e instalações administrativas.

Principais produtos do refino de petróleo bruto

O refino de petróleo evoluiu continuamente em resposta à mudança na demanda dos consumidores por produtos melhores e diferentes. O requisito original do processo era produzir querosene como uma fonte de combustível mais barata e melhor para iluminação do que o óleo de baleia. O desenvolvimento do motor de combustão interna levou à produção de benzeno, gasolina e diesel. A evolução do avião criou a necessidade de gasolina de aviação de alta octanagem e combustível de aviação, que é uma forma sofisticada do produto original da refinaria, o querosene. As refinarias atuais produzem uma variedade de produtos, muitos dos quais são utilizados como matérias-primas para processos de craqueamento e fabricação de lubrificantes e para a indústria petroquímica. Esses produtos podem ser amplamente classificados como combustíveis, matérias-primas petroquímicas, solventes, óleos de processo, lubrificantes e produtos especiais como cera, asfalto e coque. (Ver tabela 2.)

Tabela 2. Principais produtos do refino de petróleo bruto

Dióxido de enxofre

Os gases de combustão da queima de combustíveis com alto teor de enxofre geralmente contêm altos níveis de dióxido de enxofre, que geralmente é removido por lavagem com água.

cáusticos

Cáusticos são adicionados à água de dessalinização para neutralizar os ácidos e reduzir a corrosão. Cáusticos também são adicionados ao petróleo dessalinizado para reduzir a quantidade de cloretos corrosivos nas torres. Eles são usados ​​em processos de tratamento de refinarias para remover contaminantes de correntes de hidrocarbonetos.

Óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono

O gás de combustão contém até 200 ppm de óxido nítrico, que reage lentamente com o oxigênio para formar dióxido de nitrogênio. O óxido nítrico não é removido pela lavagem com água e o dióxido de nitrogênio pode se dissolver na água para formar ácido nitroso e nítrico. Os gases de combustão normalmente contêm apenas uma pequena quantidade de monóxido de carbono, a menos que a combustão seja anormal.

Sulfureto de hidrogênio

O sulfeto de hidrogênio é encontrado naturalmente na maioria dos petróleos brutos e também é formado durante o processamento pela decomposição de compostos instáveis ​​de enxofre. O sulfeto de hidrogênio é um gás extremamente tóxico, incolor e inflamável, mais pesado que o ar e solúvel em água. Tem um odor de ovo podre que é perceptível em concentrações bem abaixo de seu limite de exposição muito baixo. Não se pode confiar neste cheiro para fornecer um aviso adequado, pois os sentidos são quase imediatamente dessensibilizados após a exposição. Detectores especiais são necessários para alertar os trabalhadores sobre a presença de sulfeto de hidrogênio, e proteção respiratória adequada deve ser usada na presença do gás. A exposição a níveis baixos de sulfeto de hidrogênio causará irritação, tontura e dores de cabeça, enquanto a exposição a níveis acima dos limites prescritos causará depressão do sistema nervoso e, eventualmente, morte.

água azeda

Água ácida é água de processo que contém sulfeto de hidrogênio, amônia, fenóis, hidrocarbonetos e compostos de enxofre de baixo peso molecular. A água ácida é produzida pela remoção a vapor das frações de hidrocarbonetos durante a destilação, regeneração do catalisador ou remoção a vapor do sulfeto de hidrogênio durante o hidrotratamento e o hidroacabamento. A água ácida também é gerada pela adição de água a processos para absorver sulfeto de hidrogênio e amônia.

Ácido sulfúrico e ácido fluorídrico

Ácido sulfúrico e ácido fluorídrico são usados ​​como catalisadores em processos de alquilação. O ácido sulfúrico também é usado em alguns dos processos de tratamento.

Catalisadores sólidos

Vários catalisadores sólidos diferentes em muitas formas e formatos, desde pastilhas a grânulos e pós, feitos de vários materiais e com várias composições, são usados ​​em processos de refino. Os catalisadores de pellets extrudados são usados ​​em unidades de leito móvel e fixo, enquanto os processos de leito fluidizado usam catalisadores particulados finos e esféricos. Os catalisadores utilizados nos processos que removem o enxofre são impregnados com cobalto, níquel ou molibdênio. As unidades de craqueamento usam catalisadores de função ácida, como argila natural, sílica alumina e zeólitas sintéticas. Catalisadores de função ácida impregnados com platina ou outros metais nobres são usados ​​em isomerização e reforma. Os catalisadores usados ​​requerem manuseio especial e proteção contra exposições, pois podem conter metais, óleos aromáticos, compostos aromáticos policíclicos cancerígenos ou outros materiais perigosos e também podem ser pirofóricos.

Combustíveis

Os principais produtos combustíveis são gás liquefeito de petróleo, gasolina, querosene, combustível para aviação, óleo diesel e óleo para aquecimento e óleos combustíveis residuais.

Gás de petróleo liquefeito (GLP), que consiste em misturas de hidrocarbonetos parafínicos e olefínicos, como propano e butano, é produzido para uso como combustível e armazenado e manuseado como líquido sob pressão. O GLP tem pontos de ebulição que variam de cerca de –74 °C a
38 °C, é incolor e os vapores são mais pesados ​​que o ar e extremamente inflamáveis. As qualidades importantes de uma perspectiva de saúde e segurança ocupacional dos GLPs são a pressão de vapor e o controle de contaminantes.

Gasolina. O produto de refinaria mais importante é a gasolina para motores, uma mistura de frações de hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulição, incluindo reformado, alquilado, nafta alifática (nafta leve de destilação direta), nafta aromática (nafta de craqueamento térmico e catalítico) e aditivos. Os estoques de mistura de gasolina têm pontos de ebulição que variam da temperatura ambiente até cerca de 204 °C e um ponto de inflamação abaixo de -40 °C. As qualidades críticas da gasolina são número de octanas (antidetonante), volatilidade (partida e bloqueio de vapor) e pressão de vapor (controle ambiental). Os aditivos são usados ​​para melhorar o desempenho da gasolina e fornecer proteção contra oxidação e formação de ferrugem. A gasolina de aviação é um produto de alta octanagem, especialmente misturado para funcionar bem em grandes altitudes.

Tetra etil chumbo (TEL) e tetra metil chumbo (TML) são aditivos de gasolina que melhoram a octanagem e o desempenho antidetonante. Em um esforço para reduzir as emissões de chumbo dos escapamentos automotivos, esses aditivos não são mais de uso comum, exceto na gasolina de aviação.

Éter etílico butílico terciário (ETBE), éter metil butílico terciário (MTBE), éter terciário amil metílico (TAME) e outros compostos oxigenados são usados ​​no lugar de TEL e TML para melhorar o desempenho antidetonante da gasolina sem chumbo e reduzir as emissões de monóxido de carbono.

Combustível de aviação e querosene. O querosene é uma mistura de parafinas e naftenos com geralmente menos de 20% de aromáticos. Tem um ponto de inflamação acima de 38 °C e uma faixa de ebulição de 160 °C a 288 °C e é usado para iluminação, aquecimento, solventes e mistura em combustível diesel. O combustível de aviação é um produto de querosene destilado médio cujas qualidades críticas são ponto de congelamento, ponto de inflamação e ponto de fumaça. O combustível de jato comercial tem uma faixa de ebulição de cerca de 191 °C a 274 °C e o combustível de aviação militar de 55 °C a 288 °C.

Combustíveis destilados. Os combustíveis diesel e óleos de aquecimento doméstico são misturas de cor clara de parafinas, naftenos e aromáticos e podem conter quantidades moderadas de olefinas. Os combustíveis destilados têm pontos de fulgor acima de 60 °C e intervalos de ebulição de cerca de 163 °C a 371 °C e são frequentemente hidrodessulfurizados para melhorar a estabilidade. Os combustíveis destilados são combustíveis e quando aquecidos podem emitir vapores que podem formar misturas inflamáveis ​​com o ar. As qualidades desejáveis ​​exigidas para os combustíveis destilados incluem pontos de fulgor e de fluidez controlados, queima limpa, sem formação de depósitos em tanques de armazenamento e um índice de cetano de combustível diesel adequado para uma boa partida e combustão.

Combustíveis residuais. Muitos navios e instalações comerciais e industriais usam combustíveis residuais ou combinações de combustíveis residuais e destilados, para energia, calor e processamento. Os combustíveis residuais são misturas líquidas de cor escura e altamente viscosas de grandes moléculas de hidrocarbonetos, com pontos de inflamação acima de 121 °C e pontos de ebulição elevados. As especificações críticas para combustíveis residuais são viscosidade e baixo teor de enxofre (para controle ambiental).

Considerações de saúde e segurança

O principal risco de segurança do GLP e da gasolina é o fogo. A alta volatilidade e alta inflamabilidade dos produtos de baixo ponto de ebulição permitem que os vapores evaporem prontamente no ar e formem misturas inflamáveis ​​que podem ser facilmente inflamadas. Este é um perigo reconhecido que requer precauções específicas de armazenamento, contenção e manuseio e medidas de segurança para assegurar que a liberação de vapores e fontes de ignição sejam controladas para que não ocorram incêndios. Os combustíveis menos voláteis, como querosene e óleo diesel, devem ser manuseados com cuidado para evitar derramamentos e possível ignição, pois seus vapores também são combustíveis quando misturados ao ar na faixa inflamável. Ao trabalhar em atmosferas contendo vapores de combustível, as concentrações de vapores de produtos altamente voláteis e inflamáveis ​​no ar geralmente são restritas a não mais de 10% dos limites inferiores de inflamabilidade (LFL) e as concentrações de vapores de produtos combustíveis menos voláteis a não mais de 20 % LFL, dependendo dos regulamentos aplicáveis ​​da empresa e do governo, a fim de reduzir o risco de ignição.

Embora os níveis de vapor de gasolina em misturas de ar sejam normalmente mantidos abaixo de 10% do LFL para fins de segurança, essa concentração está consideravelmente acima dos limites de exposição a serem observados por motivos de saúde. Quando inaladas, pequenas quantidades de vapor de gasolina no ar, bem abaixo do limite inferior de inflamabilidade, podem causar irritação, dores de cabeça e tontura, enquanto a inalação de concentrações maiores pode causar perda de consciência e, eventualmente, a morte. Efeitos de saúde a longo prazo também podem ser possíveis. A gasolina contém benzeno, por exemplo, um conhecido agente cancerígeno com limites de exposição permitidos de apenas algumas partes por milhão. Portanto, mesmo trabalhar em atmosferas de vapor de gasolina em níveis abaixo de 10% LFL requer precauções adequadas de higiene industrial, como proteção respiratória ou exaustão local.

No passado, muitas gasolinas continham aditivos antidetonantes de chumbo tetraetila ou tetrametilalquil, que são tóxicos e apresentam sérios riscos de absorção de chumbo por contato com a pele ou inalação. Os tanques ou recipientes que continham gasolina com chumbo a qualquer momento durante seu uso devem ser ventilados, completamente limpos, testados com um dispositivo especial de teste de “chumbo no ar” e certificados como isentos de chumbo para garantir que os trabalhadores possam entrar sem usar auto- equipamento de ar respirável contido ou fornecido, mesmo que os níveis de oxigênio estejam normais e os tanques agora contenham gasolina sem chumbo ou outros produtos.

As frações gasosas do petróleo e os produtos combustíveis altamente voláteis têm um efeito anestésico suave, geralmente em proporção inversa ao peso molecular. Combustíveis líquidos de baixo ponto de ebulição, como gasolina e querosene, produzem uma pneumonia química grave se inalados e não devem ser ingeridos com sifão ou ingeridos acidentalmente. Gases e vapores também podem estar presentes em concentrações suficientemente altas para deslocar o oxigênio (no ar) abaixo dos níveis respiratórios normais. A manutenção das concentrações de vapor abaixo dos limites de exposição e dos níveis de oxigênio nas faixas normais de respiração geralmente é realizada por purga ou ventilação.

Os destilados craqueados contêm pequenas quantidades de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) cancerígenos; portanto, a exposição deve ser limitada. A dermatite também pode se desenvolver devido à exposição à gasolina, querosene e combustíveis destilados, pois eles tendem a desengordurar a pele. A prevenção é feita pelo uso de equipamentos de proteção individual, cremes de barreira ou contato reduzido e boas práticas de higiene, como lavar com água morna e sabão em vez de lavar as mãos com gasolina, querosene ou solventes. Algumas pessoas têm sensibilidade cutânea aos corantes usados ​​para colorir a gasolina e outros produtos destilados.

Os óleos combustíveis residuais contêm traços de metais e podem conter sulfeto de hidrogênio, que é extremamente tóxico. Combustíveis residuais que têm altos estoques rachados fervendo acima de 370 °C contêm PAHs cancerígenos. A exposição repetida a combustíveis residuais sem proteção pessoal adequada deve ser evitada, especialmente ao abrir tanques e recipientes, pois pode ser emitido gás sulfídrico.

Matérias-primas petroquímicas

Muitos produtos derivados do refino de petróleo bruto, como eteno, propeno e butadieno, são hidrocarbonetos olefínicos derivados de processos de craqueamento de refinarias e são destinados ao uso na indústria petroquímica como matérias-primas para a produção de plásticos, amônia, borracha sintética, glicol e em breve.

Solventes de petróleo

Uma variedade de compostos puros, incluindo benzeno, tolueno, xileno, hexano e heptano, cujos pontos de ebulição e composição de hidrocarbonetos são rigorosamente controlados, são produzidos para uso como solventes. Os solventes podem ser classificados como aromáticos ou não aromáticos, dependendo de sua composição. Seu uso como diluentes de tinta, fluidos de limpeza a seco, desengordurantes, solventes industriais e de pesticidas e assim por diante, é geralmente determinado por seus pontos de inflamação, que variam de bem abaixo de -18 °C a acima de 60 °C.

Os perigos associados aos solventes são semelhantes aos dos combustíveis, pois os solventes de baixo ponto de inflamação são inflamáveis ​​e seus vapores, quando misturados com o ar na faixa de inflamabilidade, são inflamáveis. Solventes aromáticos geralmente têm mais toxicidade do que solventes não aromáticos.

Óleos de processo

Os óleos de processo incluem correntes de alto ponto de ebulição, correntes atmosféricas diretas ou destiladas a vácuo e aquelas que são produzidas por craqueamento catalítico ou térmico. Essas misturas complexas, que contêm grandes moléculas de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos com mais de 15 átomos de carbono, são utilizadas como matéria-prima para craqueamento ou fabricação de lubrificantes. Os óleos de processo têm viscosidades bastante altas, pontos de ebulição variando de 260 °C a 538 °C e pontos de inflamação acima de 121 °C.

Os óleos de processo são irritantes para a pele e contêm altas concentrações de PAHs, bem como compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio. A inalação de vapores e névoas deve ser evitada, e a exposição da pele deve ser controlada pelo uso de proteção individual e boas práticas de higiene.

Lubrificantes e graxas

Os estoques básicos de óleo lubrificante são produzidos por processos especiais de refino para atender a requisitos específicos do consumidor. Os óleos básicos lubrificantes são misturas de óleos parafínicos, naftênicos e aromáticos de cor clara a média, baixa volatilidade e média a alta viscosidade, com intervalos de ebulição de 371 °C a 538 °C. Aditivos, como desemulsificantes, antioxidantes e melhoradores de viscosidade, são misturados aos óleos lubrificantes básicos para fornecer as características necessárias para óleos de motores, turbinas e óleos hidráulicos, graxas industriais, lubrificantes, óleos de engrenagens e óleos de corte. A qualidade mais crítica para o estoque básico de óleo lubrificante é um alto índice de viscosidade, proporcionando menos alteração na viscosidade sob temperaturas variáveis. Esta característica pode estar presente na matéria-prima do petróleo bruto ou ser obtida através do uso de aditivos melhoradores do índice de viscosidade. Detergentes são adicionados para manter em suspensão qualquer borra formada durante o uso do óleo.

As graxas são misturas de óleos lubrificantes e sabões metálicos, com a adição de materiais especiais como amianto, grafite, molibdênio, silicones e talco para fornecer isolamento ou lubricidade. Os óleos de corte e de processamento de metais são óleos lubrificantes com aditivos especiais, como cloro, enxofre e aditivos de ácidos graxos, que reagem sob o calor para fornecer lubrificação e proteção às ferramentas de corte. Emulsificantes e agentes de prevenção de bactérias são adicionados aos óleos de corte solúveis em água.

Embora os óleos lubrificantes por si só não sejam irritantes e tenham pouca toxicidade, os aditivos podem apresentar riscos. Os usuários devem consultar as informações de dados de segurança de materiais do fornecedor para determinar os perigos de aditivos, lubrificantes, óleos de corte e graxas específicos. O principal perigo do lubrificante é a dermatite, que geralmente pode ser controlada pelo uso de equipamentos de proteção individual juntamente com práticas de higiene adequadas. Ocasionalmente, os trabalhadores podem desenvolver uma sensibilidade a óleos ou lubrificantes de corte, o que exigirá uma transferência para um trabalho em que o contato não possa ocorrer. Existem algumas preocupações sobre a exposição cancerígena a névoas de óleos de corte e fusos leves à base de naftênicos, que podem ser controlados por substituição, controles de engenharia ou proteção pessoal. Os perigos da exposição à graxa são semelhantes aos do óleo lubrificante, com a adição de quaisquer perigos apresentados pelos materiais graxa ou aditivos. A maioria desses perigos é discutida em outra parte deste enciclopédia.

Produtos especiais

Cera é usado para proteger produtos alimentícios; em revestimentos; como ingrediente em outros produtos, como cosméticos e graxa para sapatos e para velas.

Sulphur é produzido a partir do refino do petróleo. É armazenado como um líquido fundido aquecido em tanques fechados ou como um sólido em recipientes ou ao ar livre.

Coca é carbono quase puro, com diversas utilizações, desde eletrodos a briquetes de carvão, dependendo de suas características físicas, resultantes do processo de coqueificação.

Asfalto, que é usado principalmente para pavimentação de estradas e materiais de cobertura, deve ser inerte à maioria dos produtos químicos e condições climáticas.

Ceras e asfaltos são sólidos à temperatura ambiente, sendo necessárias temperaturas mais altas para armazenamento, manuseio e transporte, com o consequente risco de queimaduras. A cera de petróleo é tão altamente refinada que geralmente não apresenta nenhum perigo. O contato da pele com a cera pode levar ao entupimento dos poros, o que pode ser controlado por práticas de higiene adequadas. A exposição ao sulfeto de hidrogênio quando os tanques de asfalto e enxofre fundido são abertos pode ser controlada pelo uso de controles de engenharia apropriados ou proteção respiratória. O enxofre também é facilmente inflamável em temperaturas elevadas. O asfalto é discutido em outro lugar no enciclopédia.

Processos de Refino de Petróleo

O refino de hidrocarbonetos é o uso de produtos químicos, catalisadores, calor e pressão para separar e combinar os tipos básicos de moléculas de hidrocarbonetos encontradas naturalmente no petróleo bruto em grupos de moléculas semelhantes. O processo de refino também reorganiza as estruturas e os padrões de ligação das moléculas básicas em moléculas e compostos de hidrocarbonetos diferentes e mais desejáveis. O tipo de hidrocarboneto (parafínico, naftênico ou aromático), e não os compostos químicos específicos presentes, é o fator mais significativo no processo de refino.

Em toda a refinaria, procedimentos operacionais, práticas de trabalho seguras e o uso de roupas e equipamentos de proteção individual apropriados, incluindo proteção respiratória aprovada, são necessários para exposições a incêndio, produtos químicos, particulados, calor e ruído e durante operações de processo, amostragem, inspeção, parada e atividades de manutenção. Como a maioria dos processos de refinaria é contínua e os fluxos do processo estão contidos em vasos e tubulações fechados, o potencial de exposição é limitado. No entanto, existe o potencial de incêndio porque, embora as operações da refinaria sejam processos fechados, se ocorrer um vazamento ou liberação de líquido, vapor ou gás de hidrocarboneto, os aquecedores, fornos e trocadores de calor nas unidades de processo são fontes de ignição.

Pré-tratamento de petróleo bruto

Dessalinização

O petróleo bruto geralmente contém água, sais inorgânicos, sólidos suspensos e traços de metais solúveis em água. A primeira etapa do processo de refino é remover esses contaminantes por meio da dessalinização (desidratação), a fim de reduzir a corrosão, o entupimento e a incrustação dos equipamentos e evitar o envenenamento dos catalisadores nas unidades de processamento. Dessalinização química, separação eletrostática e filtragem são três métodos típicos de dessalinização de petróleo bruto. Na dessalinização química, água e surfactantes químicos (desemulsificantes) são adicionados ao petróleo bruto, aquecidos para que os sais e outras impurezas se dissolvam na água ou se prendam à água, e então são mantidos em um tanque onde se depositam. A dessalinização elétrica aplica cargas eletrostáticas de alta tensão para concentrar os glóbulos de água em suspensão na parte inferior do tanque de decantação. Os surfactantes são adicionados apenas quando o petróleo bruto tem uma grande quantidade de sólidos suspensos. Um terceiro processo, menos comum, envolve a filtragem de petróleo bruto aquecido usando terra de diatomáceas como meio de filtração.

Na dessalinização química e eletrostática, a matéria-prima bruta é aquecida entre 66 °C e 177 °C, para reduzir a viscosidade e a tensão superficial para facilitar a mistura e a separação da água. A temperatura é limitada pela pressão de vapor da matéria-prima de petróleo bruto. Ambos os métodos de dessalinização são contínuos. Cáusticos ou ácidos podem ser adicionados para ajustar o pH da lavagem com água e amônia adicionada para reduzir a corrosão. As águas residuais, juntamente com os contaminantes, são descarregadas do fundo do tanque de decantação para a estação de tratamento de águas residuais. O petróleo bruto dessalinizado é continuamente retirado do topo dos tanques de decantação e enviado para uma torre de destilação atmosférica de petróleo bruto (fracionamento). (Veja a figura 2.)

Figura 2. Processo de dessalinização (pré-tratamento)

A dessalinização inadequada causa o entupimento dos tubos do aquecedor e dos trocadores de calor em todas as unidades de processo da refinaria, restringindo o fluxo do produto e a transferência de calor, resultando em falhas devido ao aumento das pressões e temperaturas. Pressionar demais a unidade de dessalinização causará falha.

A corrosão, que ocorre devido à presença de sulfeto de hidrogênio, cloreto de hidrogênio, ácidos naftênicos (orgânicos) e outros contaminantes no petróleo bruto, também causa falhas nos equipamentos. A corrosão ocorre quando sais neutralizados (cloretos e sulfetos de amônio) são umedecidos pela água condensada. Como a dessalinização é um processo fechado, há pouco potencial de exposição a petróleo bruto ou produtos químicos de processo, a menos que ocorra um vazamento ou liberação. Um incêndio pode ocorrer como resultado de um vazamento nos aquecedores, permitindo a liberação de componentes de baixo ponto de ebulição do petróleo bruto.

Existe a possibilidade de exposição a amônia, desemulsificantes químicos secos, cáusticos e/ou ácidos durante a dessalinização. Onde temperaturas operacionais elevadas são usadas ao dessalinizar óleos crus ácidos, o sulfeto de hidrogênio estará presente. Dependendo da matéria-prima bruta e dos produtos químicos de tratamento usados, as águas residuais conterão quantidades variáveis ​​de cloretos, sulfetos, bicarbonatos, amônia, hidrocarbonetos, fenol e sólidos suspensos. Se a terra de diatomáceas for usada na filtração, as exposições devem ser minimizadas ou controladas, pois a terra de diatomáceas pode conter sílica com um tamanho de partícula muito fino, tornando-a um potencial risco respiratório.

Processos de separação de petróleo bruto

A primeira etapa do refino de petróleo é o fracionamento do petróleo bruto em torres de destilação atmosférica e a vácuo. O petróleo bruto aquecido é fisicamente separado em várias frações, ou cortes diretos, diferenciados por faixas específicas de ponto de ebulição e classificados, em ordem decrescente de volatilidade, como gases, destilados leves, destilados médios, gasóleos e resíduos. O fracionamento funciona porque a gradação de temperatura do fundo para o topo da torre de destilação faz com que os componentes de ponto de ebulição mais alto se condensem primeiro, enquanto as frações de ponto de ebulição mais baixo sobem mais alto na torre antes de se condensarem. Dentro da torre, os vapores ascendentes e os líquidos descendentes (refluxo) se misturam em níveis onde possuem composições em equilíbrio entre si. Nesses níveis (ou estágios) estão localizadas bandejas especiais que removem uma fração do líquido que se condensa em cada nível. Em uma unidade de petróleo bruto típica de dois estágios, a torre atmosférica, produzindo frações leves e destilados, é imediatamente seguida por uma torre de vácuo que processa os resíduos atmosféricos. Após a destilação, apenas alguns hidrocarbonetos são adequados para uso como produtos acabados sem processamento adicional.

destilação atmosférica

Nas torres de destilação atmosférica, a matéria-prima bruta dessalinizada é pré-aquecida usando o calor do processo recuperado. Em seguida, flui para um aquecedor de carga de petróleo bruto de queima direta, onde é alimentado na coluna de destilação vertical logo acima do fundo a pressões ligeiramente acima da atmosfera e a temperaturas de 343 ° C a 371 ° C, para evitar rachaduras térmicas indesejáveis ​​em temperaturas mais altas . As frações mais leves (ponto de ebulição mais baixo) se difundem na parte superior da torre e são continuamente retiradas e direcionadas para outras unidades para posterior processamento, tratamento, mistura e distribuição.

As frações com os pontos de ebulição mais baixos, como gás combustível e nafta leve, são removidas do topo da torre por uma linha aérea como vapores. A nafta, ou gasolina destilada, é retirada da seção superior da torre como um fluxo aéreo. Esses produtos são usados ​​como matérias-primas petroquímicas e de reformadores, misturas de gasolina, solventes e GLPs.

Frações intermediárias de ebulição, incluindo gasóleo, nafta pesada e destilados, são removidas da seção central da torre como fluxos laterais. Estes são enviados para operações de acabamento para uso como querosene, óleo diesel, óleo combustível, querosene de aviação, matéria-prima do cracker catalítico e estoques de mistura. Algumas dessas frações líquidas são despojadas de suas extremidades mais leves, que são devolvidas à torre como fluxos descendentes de refluxo.

As frações mais pesadas e com ponto de ebulição mais alto (chamadas resíduo, fundo ou petróleo bruto) que condensam ou permanecem no fundo da torre, são usadas para óleo combustível, fabricação de betume ou matéria-prima de craqueamento, ou são direcionadas para um aquecedor e para o torre de destilação a vácuo para posterior fracionamento. (Veja a figura 3 e a figura 4.)

Figura 3. Processo de destilação atmosférica

Figura 4. Esquema do processo de destilação atmosférica

Destilação a vácuo

As torres de destilação a vácuo fornecem a pressão reduzida necessária para evitar rachaduras térmicas ao destilar o resíduo, ou petróleo bruto, da torre atmosférica em temperaturas mais altas. Os designs internos de algumas torres de vácuo são diferentes das torres atmosféricas em que embalagens aleatórias e almofadas de desembaciamento são usadas em vez de bandejas. Torres de diâmetro maior também podem ser usadas para manter as velocidades mais baixas. Uma típica torre de vácuo de primeira fase pode produzir gasóleos, óleos lubrificantes básicos e resíduos pesados ​​para desasfaltação de propano. Uma torre de segunda fase, operando em um vácuo mais baixo, destila o excesso de resíduo da torre atmosférica que não é usado para processamento de estoque de lubrificante, e o excesso de resíduo da primeira torre de vácuo não usado para desasfaltação.

As torres de vácuo são normalmente usadas para separar as matérias-primas do cracker catalítico do resíduo excedente. O fundo da torre a vácuo também pode ser enviado para um coqueador, usado como lubrificante ou massa asfáltica ou dessulfurizado e misturado a óleo combustível com baixo teor de enxofre. (Veja a figura 5 e a figura 6.)

Figura 5. Processo de destilação a vácuo

Figura 6. Esquema do processo de destilação a vácuo

Colunas de destilação

Dentro das refinarias, existem inúmeras outras torres de destilação menores, chamadas de colunas, projetadas para separar produtos específicos e únicos, que funcionam com os mesmos princípios das torres atmosféricas. Por exemplo, um despropanizador é uma pequena coluna projetada para separar o propano do isobutano e componentes mais pesados. Outra coluna maior é usada para separar etil benzeno e xileno. Pequenas torres “borbulhadoras”, chamadas de strippers, usam vapor para remover vestígios de produtos leves (gasolina) de fluxos de produtos mais pesados.

As temperaturas, pressões e refluxo de controle devem ser mantidos dentro dos parâmetros operacionais para evitar a ocorrência de craqueamento térmico nas torres de destilação. Os sistemas de alívio são fornecidos porque podem ocorrer variações nos níveis de pressão, temperatura ou líquido se os dispositivos de controle automático falharem. As operações são monitoradas para evitar que o petróleo entre na carga do reformador. As matérias-primas brutas podem conter quantidades apreciáveis ​​de água em suspensão que se separam durante a partida e, junto com a água remanescente na torre da purga de vapor, se depositam no fundo da torre. Esta água pode aquecer até o ponto de ebulição e criar uma explosão de vaporização instantânea ao entrar em contato com o óleo na unidade.

O trocador de pré-aquecimento, o forno de pré-aquecimento e o trocador de fundo, a torre atmosférica e o forno a vácuo, a torre a vácuo e a parte superior são suscetíveis à corrosão por ácido clorídrico (HCl), sulfeto de hidrogênio (H₂S), água, compostos sulfurados e ácidos orgânicos. Ao processar petróleo bruto azedo, pode ocorrer corrosão severa em torres atmosféricas e de vácuo, onde as temperaturas do metal excedem 232 °C, e na tubulação do forno. Molhado H₂S também causará rachaduras no aço. Ao processar petróleo bruto com alto teor de nitrogênio, óxidos de nitrogênio, que são corrosivos para o aço quando resfriados a baixas temperaturas na presença de água, se formam nos gases de combustão dos fornos.

Produtos químicos são usados ​​para controlar a corrosão pelo ácido clorídrico produzido em unidades de destilação. A amônia pode ser injetada na corrente aérea antes da condensação inicial e/ou uma solução alcalina pode ser cuidadosamente injetada na alimentação de petróleo bruto quente. Se água de lavagem suficiente não for injetada, depósitos de cloreto de amônio podem se formar, causando corrosão grave.

A destilação atmosférica e a vácuo são processos fechados e as exposições são mínimas. Quando os petróleos brutos ácidos (com alto teor de enxofre) são processados, pode haver exposição potencial ao sulfeto de hidrogênio no trocador de pré-aquecimento e no forno, na zona de flash da torre e no sistema aéreo, no forno a vácuo e na torre e no trocador inferior. Óleos brutos e produtos de destilação contêm compostos aromáticos de alto ponto de ebulição, incluindo PAHs cancerígenos. A exposição de curto prazo a altas concentrações de vapor de nafta pode resultar em dores de cabeça, náuseas e tonturas, e a exposição de longo prazo pode resultar em perda de consciência. O benzeno está presente nas naftas aromáticas e a exposição deve ser limitada. A sobrecarga do desexanizador pode conter grandes quantidades de hexano normal, o que pode afetar o sistema nervoso. O cloreto de hidrogênio pode estar presente no trocador de pré-aquecimento, nas zonas superiores da torre e nos cabeçotes. As águas residuais podem conter sulfetos solúveis em água em altas concentrações e outros compostos solúveis em água, como amônia, cloretos, fenol e mercaptano, dependendo da matéria-prima bruta e dos produtos químicos de tratamento.

Processos de conversão de petróleo bruto

Processos de conversão, como craqueamento, combinação e rearranjo, alteram o tamanho e a estrutura das moléculas de hidrocarbonetos para converter frações em produtos mais desejáveis. (Ver tabela 3.)

Tabela 3. Visão geral dos processos de refino de petróleo

 

Várias moléculas de hidrocarbonetos normalmente não encontradas no petróleo bruto, mas importantes para o processo de refino, são criadas como resultado da conversão. As olefinas (alcenos, di-olefinas e alcinos) são moléculas de hidrocarbonetos do tipo anel ou cadeia insaturada com pelo menos uma ligação dupla. Eles geralmente são formados por craqueamento térmico e catalítico e raramente ocorrem naturalmente em petróleo bruto não processado.

Alcenos são moléculas de cadeia linear com a fórmula C_nH_n contendo pelo menos uma ligação dupla (insaturada) na cadeia. A molécula de alceno mais simples é a monoolefina etileno, com dois átomos de carbono, unidos por uma ligação dupla, e quatro átomos de hidrogênio. Di-olefinas (contendo duas ligações duplas), como 1,2-butadieno e 1,3-butadieno, e alcinos (contendo uma ligação tripla), como acetileno, ocorrem em C₅ e frações mais leves de craqueamento. As olefinas são mais reativas do que as parafinas ou naftenos e se combinam facilmente com outros elementos, como hidrogênio, cloro e bromo.

Processos de craqueamento

Após a destilação, processos de refinaria subsequentes são usados ​​para alterar as estruturas moleculares das frações para criar produtos mais desejáveis. Um desses processos, craqueamento, quebra (ou racha) frações de petróleo mais pesadas e com ponto de ebulição mais alto em produtos mais valiosos, como hidrocarbonetos gasosos, estoques de mistura de gasolina, gasóleo e óleo combustível. Durante o processo, algumas das moléculas se combinam (polimerizam) para formar moléculas maiores. Os tipos básicos de craqueamento são o craqueamento térmico, o craqueamento catalítico e o hidrocraqueamento.

Processos de craqueamento térmico

Os processos de craqueamento térmico, desenvolvidos em 1913, aquecem combustíveis destilados e óleos pesados ​​sob pressão em grandes tambores até que se quebrem (se dividam) em moléculas menores com melhores características antidetonantes. Esse método inicial, que produzia grandes quantidades de coque sólido indesejado, evoluiu para processos modernos de craqueamento térmico, incluindo visbreaking, craqueamento a vapor e coqueamento.

Visquebrante

Visbreaking é uma forma suave de craqueamento térmico que reduz o ponto de fluidez dos resíduos cerosos e reduz significativamente a viscosidade da matéria-prima sem afetar sua faixa de ponto de ebulição. O resíduo da torre de destilação atmosférica é levemente rachado em um aquecedor à pressão atmosférica. Em seguida, é resfriada com gasóleo frio para controlar o overcracking e submetida a flash em uma torre de destilação. O alcatrão residual craqueado termicamente, que se acumula no fundo da torre de fracionamento, é submetido a vácuo em um decapante e o destilado é reciclado. (Veja a figura 7.)

Figura 7. Processo de viscorredução

rachaduras a vapor

O craqueamento a vapor produz olefinas por craqueamento térmico de grandes matérias-primas de moléculas de hidrocarbonetos a pressões ligeiramente acima da atmosférica e a temperaturas muito altas. O resíduo do craqueamento a vapor é misturado a combustíveis pesados. A nafta produzida a partir do craqueamento a vapor geralmente contém benzeno, que é extraído antes do hidrotratamento.

Coque

A coqueificação é uma forma severa de craqueamento térmico usada para obter gasolina de destilação direta (nafta de coque) e várias frações de destilados médios usadas como matérias-primas de craqueamento catalítico. Este processo reduz tão completamente o hidrogênio da molécula de hidrocarboneto, que o resíduo é uma forma de carbono quase puro chamado Coca. Os dois processos de coqueificação mais comuns são o coqueamento retardado e o coque contínuo (de contato ou fluido), que, dependendo do mecanismo de reação, tempo, temperatura e matéria-prima bruta, produz três tipos de coque: esponja, favo de mel e agulha. (Veja a figura 8.)

Figura 8. Processo de coqueificação

• Coqueamento retardado. No coqueamento retardado, a matéria-prima é primeiro carregada em um fracionador para separar os hidrocarbonetos mais leves e, em seguida, combinada com óleo pesado reciclado. A matéria-prima pesada é alimentada ao forno de coqueificação e aquecida a altas temperaturas a baixas pressões para evitar a coqueificação prematura nos tubos do aquecedor, produzindo vaporização parcial e rachaduras suaves. A mistura líquido/vapor é bombeada do aquecedor para um ou mais tambores de coqueamento, onde o material quente é mantido por aproximadamente 24 horas (atrasado) a baixas pressões até que se quebre em produtos mais leves. Depois que o coque atinge um nível predeterminado em um tambor, o fluxo é desviado para outro tambor para manter a operação contínua. O vapor dos tambores é devolvido ao fracionador para separar o gás, a nafta e o gasóleo e reciclar os hidrocarbonetos mais pesados ​​através do forno. O tambor cheio é vaporizado para remover os hidrocarbonetos não craqueados, resfriado por injeção de água e descoqueado mecanicamente por um trado que se eleva do fundo do tambor ou hidraulicamente pela fratura do leito de coque com água de alta pressão ejetada de um cortador rotativo.
• Coqueamento contínuo. O coqueamento contínuo (de contato ou fluido) é um processo de leito móvel que opera a pressões mais baixas e temperaturas mais altas do que o coqueamento retardado. Na coqueificação contínua, o craqueamento térmico ocorre usando o calor transferido de partículas quentes de coque recicladas para a matéria-prima em um misturador radial, chamado de reator. Gases e vapores são retirados do reator, extintos para interromper a reação posterior e fracionados. O coque reagido entra em um tambor de compensação e é elevado para um alimentador e classificador onde as partículas maiores de coque são removidas. O coque restante é descartado no pré-aquecedor do reator para reciclagem com matéria-prima. O processo é automático, pois há um fluxo contínuo de coque e matéria-prima, e a coqueificação ocorre tanto no reator quanto no tambor de compensação.

 

Considerações de saúde e segurança

Na coqueificação, o controle de temperatura deve ser mantido dentro de uma faixa estreita, pois altas temperaturas produzirão coque que é muito difícil de cortar do tambor. Por outro lado, temperaturas muito baixas resultarão em uma pasta de alto teor asfáltico. Caso as temperaturas de coque fiquem fora de controle, pode ocorrer uma reação exotérmica.

No craqueamento térmico, quando os petróleos crus são processados, a corrosão pode ocorrer onde as temperaturas do metal estão entre 232 °C e 482 °C. Parece que o coque forma uma camada protetora no metal acima de 482 °C. No entanto, a corrosão por sulfeto de hidrogênio ocorre quando as temperaturas não são adequadamente controladas acima de 482 °C. A parte inferior da torre, trocadores de alta temperatura, fornalha e tambores de imersão estão sujeitos à corrosão. Mudanças térmicas contínuas fazem com que as cascas dos tambores de coque se inchem e rachem.

A injeção de água ou vapor é usada para evitar o acúmulo de coque nos tubos do forno de coqueamento retardado. A água deve ser totalmente drenada do coqueador, para não causar explosão ao recarregar com coque quente. Em emergências, meios alternativos de saída da plataforma de trabalho em cima de tambores de coque são necessários.

Queimaduras podem ocorrer durante o manuseio de coque quente, de vapor em caso de vazamento na linha de vapor ou de água quente, coque quente ou pasta quente que pode ser expelida ao abrir os coqueadores. Existe o potencial de exposição a naftas aromáticas contendo benzeno, sulfeto de hidrogênio e gases de monóxido de carbono, e a vestígios de PAHs cancerígenos associados às operações de coqueificação. A água ácida residual pode ser altamente alcalina e conter óleo, sulfetos, amônia e fenol. Quando o coque é movido como uma pasta, pode ocorrer esgotamento do oxigênio em espaços confinados, como silos de armazenamento, porque o carbono úmido absorve o oxigênio.

Processos de craqueamento catalítico

O craqueamento catalítico quebra hidrocarbonetos complexos em moléculas mais simples para aumentar a qualidade e a quantidade de produtos mais leves e desejáveis ​​e diminuir a quantidade de resíduos. Os hidrocarbonetos pesados ​​são expostos a alta temperatura e baixa pressão a catalisadores que promovem reações químicas. Esse processo reorganiza a estrutura molecular, convertendo matérias-primas de hidrocarbonetos pesados ​​em frações mais leves, como querosene, gasolina, GLP, óleo de aquecimento e matérias-primas petroquímicas (consulte a figura 9 e a figura 10). A seleção de um catalisador depende de uma combinação da maior reatividade possível e da melhor resistência ao atrito. Os catalisadores utilizados nas unidades de craqueamento das refinarias são tipicamente materiais sólidos (zeólita, hidrosilicato de alumínio, argila bentonita tratada, terra Fuller, bauxita e sílica-alumina) que se apresentam na forma de pós, grânulos, pellets ou materiais moldados denominados extruditos.

Figura 9. Processo de craqueamento catalítico

Figura 10. Esquema do processo de craqueamento catalítico

Existem três funções básicas em todos os processos de craqueamento catalítico:

• Reação – a matéria-prima reage com o catalisador e se decompõe em diferentes hidrocarbonetos.
• Regeneração - o catalisador é reativado pela queima do coque.
• Fracionamento—o fluxo de hidrocarbonetos craqueado é separado em vários produtos.

 

Os processos de craqueamento catalítico são muito flexíveis e os parâmetros operacionais podem ser ajustados para atender às mudanças na demanda do produto. Os três tipos básicos de processos de craqueamento catalítico são:

• Craqueamento catalítico fluido (FCC)
• craqueamento catalítico de leito móvel
• craqueamento catalítico termofor (TCC).

 

Craqueamento catalítico fluido

Os craqueadores catalíticos de leito fluidizado possuem uma seção de catalisador (riser, reator e regenerador) e uma seção de fracionamento, ambas operando juntas como uma unidade integrada de processamento. O FCC usa catalisador em pó fino, suspenso em vapor de óleo ou gás, que atua como um fluido. O craqueamento ocorre no tubo de alimentação (riser) no qual a mistura de catalisador e hidrocarbonetos flui através do reator.

O processo FCC mistura uma carga de hidrocarboneto pré-aquecida com catalisador quente e regenerado à medida que entra no riser que leva ao reator. A carga se combina com o óleo reciclado dentro do riser, é vaporizada e elevada à temperatura do reator pelo catalisador quente. À medida que a mistura sobe pelo reator, a carga é quebrada a baixa pressão. Este craqueamento continua até que os vapores de óleo sejam separados do catalisador nos ciclones do reator. A corrente de produto resultante entra em uma coluna onde é separada em frações, com parte do óleo pesado direcionado de volta ao riser como óleo reciclado.

O catalisador gasto é regenerado para remover o coque que se acumula no catalisador durante o processo. O catalisador gasto flui através do separador de catalisador para o regenerador, onde se mistura com o ar pré-aquecido, queimando a maior parte dos depósitos de coque. Catalisador novo é adicionado e catalisador desgastado removido para otimizar o processo de craqueamento.

Craqueamento catalítico de leito móvel

O craqueamento catalítico em leito móvel é semelhante ao craqueamento catalítico fluido; no entanto, o catalisador está na forma de grânulos em vez de pó fino. Os pellets movem-se continuamente por um transportador ou tubos de elevação pneumática para um funil de armazenamento no topo da unidade e, em seguida, fluem para baixo por gravidade através do reator para um regenerador. O regenerador e a tremonha são isolados do reator por selos de vapor. O produto craqueado é separado em gás de reciclagem, óleo, óleo clarificado, destilado, nafta e gás úmido.

Craqueamento Catalítico Thermofor

No craqueamento catalítico termofor, a matéria-prima pré-aquecida flui por gravidade através do leito do reator catalítico. Os vapores são separados do catalisador e enviados para uma torre de fracionamento. O catalisador gasto é regenerado, resfriado e reciclado, e o gás de combustão da regeneração é enviado para uma caldeira de monóxido de carbono para recuperação de calor.

Considerações de saúde e segurança

Amostras e testes regulares de matéria-prima, produto e fluxos de reciclagem devem ser realizados para garantir que o processo de craqueamento esteja funcionando como pretendido e que nenhum contaminante tenha entrado no fluxo do processo. Corrosivos ou depósitos na matéria-prima podem sujar os compressores de gás. Ao processar petróleo bruto azedo, a corrosão pode ser esperada onde as temperaturas estão abaixo
482°C. A corrosão ocorre onde existem fases líquida e vapor e em áreas sujeitas a resfriamento local, como bocais e suportes de plataforma. Ao processar matérias-primas com alto teor de nitrogênio, a exposição à amônia e ao cianeto pode sujeitar o equipamento de aço carbono no sistema aéreo FCC à corrosão, rachaduras ou bolhas de hidrogênio, que podem ser minimizadas por lavagem com água ou por inibidores de corrosão. A lavagem com água pode ser usada para proteger os condensadores suspensos na coluna principal sujeitos a incrustações de hidrossulfeto de amônio.

Equipamentos críticos, incluindo bombas, compressores, fornos e trocadores de calor devem ser inspecionados. As inspeções devem incluir a verificação de vazamentos devido à erosão ou outras avarias, como acúmulo de catalisador nos expansores, coqueamento nas linhas aéreas de alimentação de resíduos de matéria-prima e outras condições operacionais incomuns.

Hidrocarbonetos líquidos no catalisador ou entrando na corrente de ar de combustão aquecida podem causar reações exotérmicas. Em alguns processos, deve-se tomar cuidado para garantir que concentrações explosivas de pó de catalisador não estejam presentes durante a recarga ou descarte. Ao descarregar catalisador coque, existe a possibilidade de incêndios de sulfeto de ferro. O sulfeto de ferro inflamará espontaneamente quando exposto ao ar e, portanto, precisa ser umedecido com água para evitar que se torne uma fonte de ignição para vapores. O catalisador coqueificado pode ser resfriado abaixo de 49°C antes de ser despejado do reator, ou primeiro despejado em recipientes purgados com nitrogênio inerte e depois resfriado antes do manuseio posterior.

A possibilidade de exposição a líquidos ou vapores de hidrocarbonetos extremamente quentes está presente durante a amostragem do processo ou se ocorrer um vazamento ou liberação. Além disso, a exposição a PAHs cancerígenos, nafta aromática contendo benzeno, gás azedo (gás combustível de processos como craqueamento catalítico e hidrotratamento, que contém sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono), sulfeto de hidrogênio e/ou gás monóxido de carbono pode ocorrer durante a liberação de produto ou vapor. A formação inadvertida de carbonila de níquel altamente tóxica pode ocorrer em processos de craqueamento que usam catalisadores de níquel com potencial resultante para exposições perigosas.

A regeneração do catalisador envolve a remoção de vapor e descoqueamento, o que resulta em exposição potencial a fluxos de resíduos fluidos que podem conter quantidades variáveis ​​de água ácida, hidrocarboneto, fenol, amônia, sulfeto de hidrogênio, mercaptano e outros materiais, dependendo das matérias-primas, petróleo bruto e processos. Práticas de trabalho seguras e o uso de equipamentos de proteção individual (EPI) apropriados são necessários ao manusear o catalisador gasto, recarregar o catalisador ou se ocorrerem vazamentos ou liberações.

processo de hidrocraqueamento

O hidrocraqueamento é um processo de duas etapas que combina o craqueamento catalítico e a hidrogenação, no qual as frações destiladas são craqueadas na presença de hidrogênio e catalisadores especiais para produzir produtos mais desejáveis. O hidrocraqueamento tem uma vantagem sobre o craqueamento catalítico, pois as matérias-primas com alto teor de enxofre podem ser processadas sem dessulfurização prévia. No processo, a matéria-prima aromática pesada é convertida em produtos mais leves sob pressões muito altas e temperaturas relativamente altas. Quando a matéria-prima tem alto teor de parafínicos, o hidrogênio evita a formação de PAHs, reduz a formação de alcatrão e evita o acúmulo de coque no catalisador. O hidrocraqueamento produz quantidades relativamente grandes de isobutano para matérias-primas de alquilação e também causa isomerização para controle do ponto de fluidez e controle do ponto de fumaça, ambos importantes em combustível de aviação de alta qualidade.

Na primeira etapa, a matéria-prima é misturada com hidrogênio reciclado, aquecida e enviada ao reator primário, onde grande parte da matéria-prima é convertida em destilados médios. Os compostos de enxofre e nitrogênio são convertidos por um catalisador no reator de estágio primário em sulfeto de hidrogênio e amônia. O resíduo é aquecido e enviado para um separador de alta pressão, onde os gases ricos em hidrogênio são removidos e reciclados. Os hidrocarbonetos restantes são separados ou purificados para remover o sulfeto de hidrogênio, amônia e gases leves, que são coletados em um acumulador, onde a gasolina é separada do gás azedo.

Os hidrocarbonetos líquidos extraídos do reator primário são misturados com hidrogênio e enviados para o reator de segundo estágio, onde são quebrados em gasolina de alta qualidade, combustível de aviação e estoques de mistura de destilados. Esses produtos passam por uma série de separadores de alta e baixa pressão para a retirada dos gases, que são reciclados. Os hidrocarbonetos líquidos são estabilizados, separados e separados, com os produtos de nafta leve do hidrocraqueador usados ​​para misturar a gasolina, enquanto as naftas mais pesadas são recicladas ou enviadas para uma unidade reformadora catalítica. (Veja a figura 11.)

Figura 11. Processo de hidrocraqueamento

Considerações de saúde e segurança

A inspeção e o teste dos dispositivos de alívio de segurança são importantes devido às pressões muito altas neste processo. O controle de processo adequado é necessário para proteger contra o entupimento dos leitos do reator. Devido às temperaturas operacionais e à presença de hidrogênio, o teor de sulfeto de hidrogênio da matéria-prima deve ser estritamente mantido a um mínimo para reduzir a possibilidade de corrosão severa. A corrosão por dióxido de carbono úmido em áreas de condensação também deve ser considerada. Ao processar matérias-primas com alto teor de nitrogênio, a amônia e o sulfeto de hidrogênio formam hidrossulfeto de amônio, que causa corrosão grave em temperaturas abaixo do ponto de orvalho da água. O hidrossulfeto de amônio também está presente na remoção de água ácida. Como o hidrocraqueador opera em pressões e temperaturas muito altas, o controle de vazamentos de hidrocarbonetos e liberações de hidrogênio é importante para evitar incêndios.

Por se tratar de um processo fechado, as exposições são mínimas em condições normais de operação. Existe um potencial de exposição à nafta alifática contendo benzeno, PAHs cancerígenos, gases de hidrocarbonetos e emissões de vapor, gás rico em hidrogênio e gás sulfídrico como resultado de vazamentos de alta pressão. Grandes quantidades de monóxido de carbono podem ser liberadas durante a regeneração e troca do catalisador. A remoção e regeneração do vapor do catalisador cria fluxos de resíduos contendo água ácida e amônia. Práticas de trabalho seguras e equipamentos de proteção individual apropriados são necessários ao manusear o catalisador gasto. Em alguns processos, é necessário cuidado para garantir que concentrações explosivas de poeira catalítica não se formem durante a recarga. O descarregamento de catalisador coqueado requer precauções especiais para evitar incêndios induzidos por sulfeto de ferro. O catalisador coqueado deve ser resfriado abaixo de 49 °C antes de ser despejado ou colocado em recipientes inertes com nitrogênio até que esfrie.

Combinando processos

Dois processos combinados, polimerização e alquilação, são usados ​​para unir pequenas moléculas deficientes em hidrogênio, chamadas olefinas, recuperado do craqueamento térmico e catalítico, a fim de criar estoques de mistura de gasolina mais desejáveis.

Polimerização

A polimerização é o processo de combinação de duas ou mais moléculas orgânicas insaturadas (olefinas) para formar uma única molécula mais pesada com os mesmos elementos na mesma proporção da molécula original. Ele converte olefinas gasosas, como etileno, propileno e butileno, convertidas por unidades de craqueamento térmico e fluido, em moléculas mais pesadas, mais complexas e de alta octanagem, incluindo nafta e matérias-primas petroquímicas. A matéria-prima de olefina é pré-tratada para remover compostos de enxofre e outros indesejáveis ​​e, em seguida, passada por um catalisador de fósforo, geralmente um catalisador sólido ou ácido fosfórico líquido, onde ocorre uma reação polimérica exotérmica. Isso requer o uso de água de resfriamento e a injeção de matéria-prima fria no reator para controlar as temperaturas em várias pressões. O ácido nos líquidos é removido por lavagem cáustica, os líquidos são fracionados e o catalisador ácido é reciclado. O vapor é fracionado para remover butanos e neutralizado para remover vestígios de ácido. (Veja a figura 12.)

Figura 12. Processo de polimerização

Ocorrerá corrosão severa, levando à falha do equipamento, caso a água entre em contato com o ácido fosfórico, como durante a lavagem com água nas paradas. A corrosão também pode ocorrer em manifolds de tubulação, reaquecedores, trocadores e outros locais onde o ácido pode se depositar. Existe um potencial de exposição à lavagem cáustica (hidróxido de sódio), ao ácido fosfórico usado no processo ou lavado durante as paradas e à poeira do catalisador. Existe o potencial para uma reação exotérmica descontrolada caso ocorra perda de água de resfriamento.

Alquilação

A alquilação combina as moléculas de olefinas produzidas a partir do craqueamento catalítico com as de isoparafinas para aumentar o volume e a octanagem das misturas de gasolina. As olefinas reagem com isoparafinas na presença de um catalisador altamente ativo, geralmente ácido sulfúrico ou ácido fluorídrico (ou cloreto de alumínio) para criar uma molécula parafínica de cadeia longa ramificada, chamada alquilar (iso-octano), com excepcional qualidade antidetonante. O alquilado é então separado e fracionado. As temperaturas de reação relativamente baixas de 10°C a 16°C para ácido sulfúrico, 27°C a 0°C para ácido fluorídrico (HF) e 0°C para cloreto de alumínio, são controladas e mantidas por refrigeração. (Veja a figura 13.)

Figura 13. Processo de alquilação

Alquilação do ácido sulfúrico. Em unidades de alquilação de ácido sulfúrico do tipo cascata, as matérias-primas, incluindo propileno, butileno, amileno e isobutano fresco, entram no reator, onde entram em contato com o catalisador de ácido sulfúrico. O reator é dividido em zonas, com olefinas alimentadas através de distribuidores para cada zona, e o ácido sulfúrico e os isobutanos fluindo por defletores de zona para zona. O calor da reação é removido pela evaporação do isobutano. O gás isobutano é retirado do topo do reator, resfriado e reciclado, com uma parte direcionada para a torre do despropanizador. O resíduo do reator é sedimentado e o ácido sulfúrico é removido do fundo do recipiente e recirculado. Lavadores cáusticos e/ou de água são usados ​​para remover pequenas quantidades de ácido da corrente do processo, que então segue para uma torre de isobutanizadora. A sobrecarga de isobutano do debutanizador é reciclada e os hidrocarbonetos restantes são separados em uma torre de reprocessamento e/ou enviados para mistura.

Alquilação do ácido fluorídrico. Existem dois tipos de processos de alquilação de ácido fluorídrico: Phillips e UOP. No processo Phillips, a matéria-prima de olefina e isobutano é seca e alimentada a uma unidade combinada de reator/decantador. O hidrocarboneto da zona de sedimentação é carregado no fracionador principal. A sobrecarga do fracionador principal vai para um despropanizador. O propano, com vestígios de ácido fluorídrico (HF), vai para um decapante de HF e, em seguida, é desfluorado cataliticamente, tratado e enviado para armazenamento. O isobutano é retirado do fracionador principal e reciclado para o reator/decantador, e o alquilado do fundo do fracionador principal é enviado para um divisor.

O processo UOP usa dois reatores com decantadores separados. Metade da matéria-prima seca é carregada no primeiro reator, junto com o isobutano reciclado e compensado, e depois no seu decantador, onde o ácido é reciclado e o hidrocarboneto carregado no segundo reator. A outra metade da matéria-prima vai para o segundo reator, com o ácido do decantador sendo reciclado e os hidrocarbonetos carregados no fracionador principal. O processamento subseqüente é semelhante ao Phillips em que a sobrecarga do fracionador principal vai para um despropanizador, o isobutano é reciclado e o alquilado é enviado para um divisor.

Considerações de saúde e segurança

Ácido sulfúrico e ácido fluorídrico são produtos químicos perigosos, e é essencial ter cuidado durante a entrega e descarga do ácido. É necessário manter as concentrações de ácido sulfúrico de 85 a 95% para uma boa operação e minimizar a corrosão. Para evitar a corrosão do ácido fluorídrico, as concentrações de ácido dentro da unidade de processo devem ser mantidas acima de 65% e a umidade abaixo de 4%. Alguma corrosão e incrustação em unidades de ácido sulfúrico ocorrem a partir da quebra de ésteres de ácido sulfúrico, ou onde cáustico é adicionado para neutralização. Esses ésteres podem ser removidos por tratamento com ácido fresco e lavagem com água quente.

Os transtornos podem ser causados ​​pela perda da água de refrigeração necessária para manter as temperaturas do processo. A pressão na água de resfriamento e no lado do vapor dos trocadores deve ser mantida abaixo da pressão mínima no lado de serviço do ácido para evitar a contaminação da água. Os respiradouros podem ser encaminhados para lavadores de carbonato de sódio para neutralizar o gás fluoreto de hidrogênio ou os vapores de ácido fluorídrico antes da liberação. Meios-fios, drenagem e isolamento podem ser fornecidos para contenção da unidade de processo, de modo que o efluente possa ser neutralizado antes do lançamento no sistema de esgoto.

As unidades de ácido fluorídrico devem ser completamente drenadas e limpas quimicamente antes das reviravoltas e entrada, para remover todos os vestígios de fluoreto de ferro e ácido fluorídrico. Após o desligamento, onde a água foi usada, a unidade deve ser totalmente seca antes da introdução do ácido fluorídrico. Vazamentos, derramamentos ou vazamentos envolvendo ácido fluorídrico ou hidrocarbonetos contendo ácido fluorídrico são extremamente perigosos. Precauções são necessárias para garantir que os equipamentos e materiais que estiveram em contato com o ácido sejam manuseados com cuidado e completamente limpos antes de deixarem a área de processo ou refinaria. Tanques de lavagem de imersão são frequentemente fornecidos para neutralização de equipamentos que entraram em contato com ácido fluorídrico.

Existe um potencial para exposições perigosas e tóxicas graves caso ocorram vazamentos, derramamentos ou liberações. O contato direto com ácido sulfúrico ou fluorídrico causará graves danos à pele e aos olhos, e a inalação de névoas ácidas ou vapores de hidrocarbonetos contendo ácido causará irritação severa e danos ao sistema respiratório. Medidas especiais de preparação para emergências preventivas devem ser usadas, e proteção apropriada deve ser fornecida para o perigo potencial e áreas possivelmente afetadas. Práticas de trabalho seguras e equipamentos de proteção individual adequados para a pele e a respiração são necessários onde houver exposição potencial a ácidos fluorídrico e sulfúrico durante operações normais, como leitura de medidores, inspeção e amostragem de processo, bem como durante atividades de resposta a emergências, manutenção e recuperação. Devem existir procedimentos para assegurar que os equipamentos e roupas de proteção usados ​​em atividades com ácido sulfúrico ou fluorídrico, incluindo roupas de proteção química, coberturas para a cabeça e sapatos, luvas, proteção facial e ocular e equipamento de proteção respiratória, sejam completamente limpos e descontaminados antes de serem reemitidos.

Reorganizando processos

Reforma catalítica e isomerização são processos que rearranjam moléculas de hidrocarbonetos para produzir produtos com características diferentes. Após o craqueamento, alguns fluxos de gasolina, embora tenham o tamanho molecular correto, requerem processamento adicional para melhorar seu desempenho, pois são deficientes em algumas qualidades, como número de octanas ou teor de enxofre. A reforma de hidrogênio (vapor) produz hidrogênio adicional para uso no processamento de hidrogenação.

Reforma catalítica

Os processos de reforma catalítica convertem naftas pesadas de baixa octanagem em hidrocarbonetos aromáticos para matérias-primas petroquímicas e componentes de gasolina de alta octanagem, chamados reforma, por rearranjo molecular ou desidrogenação. Dependendo da matéria-prima e dos catalisadores, os reformados podem ser produzidos com concentrações muito altas de tolueno, benzeno, xileno e outros aromáticos úteis na mistura de gasolina e processamento petroquímico. O hidrogênio, um subproduto significativo, é separado do reformado para reciclagem e uso em outros processos. O produto resultante depende da temperatura e pressão do reator, do catalisador usado e da taxa de reciclagem do hidrogênio. Alguns reformadores catalíticos operam em baixa pressão e outros em alta pressão. Alguns sistemas de reforma catalítica regeneram continuamente o catalisador, algumas instalações regeneram todos os reatores durante as paradas e outras retiram um reator por vez da corrente para a regeneração do catalisador.

Na reforma catalítica, a matéria-prima da nafta é pré-tratada com hidrogênio para remover contaminantes como compostos de cloro, enxofre e nitrogênio, que podem envenenar o catalisador. O produto é flashado e fracionado em torres onde são removidos os contaminantes e gases remanescentes. A matéria-prima nafta dessulfurizada é enviada para o reformador catalítico, onde é aquecida a vapor e passada por um reator com leito estacionário de catalisador bimetálico ou metálico contendo uma pequena quantidade de platina, molibdênio, rênio ou outros metais nobres. As duas reações primárias que ocorrem são a produção de aromáticos de alta octanagem pela remoção de hidrogênio das moléculas de matéria-prima e a conversão de parafinas normais em cadeia ramificada ou isoparafinas.

Na plataforma, outro processo de reforma catalítica, a matéria-prima que não foi hidrodessulfurizada é combinada com gás de reciclagem e primeiro passa por um catalisador mais barato. Quaisquer impurezas restantes são convertidas em sulfeto de hidrogênio e amônia e removidas antes que a corrente passe sobre o catalisador de platina. Vapor rico em hidrogênio é recirculado para inibir reações que podem envenenar o catalisador. A saída do reator é separada em reformado líquido, que é enviado para uma torre de decapagem, e gás, que é comprimido e reciclado. (Veja a figura 14.)

Figura 14. Processo de reforma catalítica

Os procedimentos operacionais são necessários para controlar os pontos quentes durante a inicialização. Deve-se tomar cuidado para não quebrar ou esmagar o catalisador ao carregar os leitos, pois pequenos finos obstruirão as telas do reformador. São necessárias precauções contra poeira ao regenerar ou substituir o catalisador. Pequenas emissões de monóxido de carbono e sulfeto de hidrogênio podem ocorrer durante a regeneração do catalisador.

A lavagem com água deve ser considerada quando ocorrer incrustação do estabilizador nos reformadores devido à formação de cloreto de amônio e sais de ferro. Cloreto de amônio pode se formar em trocadores de pré-tratamento e causar corrosão e incrustação. O cloreto de hidrogênio, a partir da hidrogenação de compostos de cloro, pode formar ácidos ou sal de cloreto de amônio. Existe o potencial de exposição a naftas alifáticas e aromáticas, gás de processo rico em hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e benzeno caso ocorra vazamento ou liberação.

Isomerização

A isomerização converte n-butano, n-pentano e n-hexano em suas respectivas isoparafinas. Alguns dos componentes normais de parafina de cadeia linear da nafta leve de destilação direta têm baixo teor de octanagem. Estes podem ser convertidos em isômeros de cadeia ramificada de alta octanagem, rearranjando as ligações entre os átomos, sem alterar o número ou os tipos de átomos. A isomerização é semelhante à reforma catalítica em que as moléculas de hidrocarbonetos são rearranjadas, mas ao contrário da reforma catalítica, a isomerização apenas converte parafinas normais em isoparafinas. A isomerização usa um catalisador diferente da reforma catalítica.

Os dois processos distintos de isomerização são butano (C₄) e pentano/hexano. (C₅/C₆).

Butano (C₄) a isomerização produz matéria-prima para alquilação. Um processo de baixa temperatura usa cloreto de alumínio altamente ativo ou catalisador de cloreto de hidrogênio sem aquecedores acionados, para isomerizar n-butano. A matéria-prima tratada e pré-aquecida é adicionada à corrente de reciclo, misturada com HCl e passada pelo reator (consulte a figura 15).

Figura 15. Isomerização de C4

A isomerização pentano/hexano é usada para aumentar o número de octanas convertendo n-pentano e n-hexano. Em um processo típico de isomerização de pentano/hexano, a matéria-prima seca e dessulfurizada é misturada com uma pequena quantidade de cloreto orgânico e hidrogênio reciclado e aquecida à temperatura do reator. Em seguida, é passado sobre o catalisador de metal suportado no primeiro reator, onde o benzeno e as olefinas são hidrogenados. A alimentação segue para o reator de isomerização, onde as parafinas são cataliticamente isomerizadas a isoparafinas, resfriadas e passadas para um separador. O gás separador e o hidrogênio, com o hidrogênio de reposição, são reciclados. O líquido é neutralizado com materiais alcalinos e enviado para uma coluna de stripper, onde o cloreto de hidrogênio é recuperado e reciclado. (Veja a figura 16.)

Figura 16. Processo de isomerização

Se a matéria-prima não for completamente seca e dessulfurizada, existe o potencial de formação de ácido, levando ao envenenamento do catalisador e à corrosão do metal. Água ou vapor não devem entrar em áreas onde o cloreto de hidrogênio está presente. São necessárias precauções para evitar que o HCl entre em esgotos e drenos. Existe um potencial de exposição a vapores e líquidos de isopentano e nafta alifática, bem como a gás de processo rico em hidrogênio, ácido clorídrico e cloreto de hidrogênio e a poeira quando catalisador sólido é usado.

Produção de hidrogênio (reforma a vapor)

Hidrogênio de alta pureza (95 a 99%) é necessário para hidrodessulfuração, hidrogenação, hidrocraqueamento e processos petroquímicos. Se não for produzido hidrogênio suficiente como subprodutos dos processos de refinaria para atender à demanda total da refinaria, é necessária a fabricação de hidrogênio adicional.

Na reforma a vapor de hidrogênio, gases dessulfurizados são misturados com vapor superaquecido e reformados em tubos contendo um catalisador à base de níquel. O gás reformado, que consiste em vapor, hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono, é resfriado e passado por conversores onde o monóxido de carbono reage com o vapor para formar hidrogênio e dióxido de carbono. O dióxido de carbono é purificado com soluções de amina e liberado para a atmosfera quando as soluções são reativadas por aquecimento. Qualquer monóxido de carbono remanescente na corrente de produto é convertido em metano. (Veja a figura 17.)

Figura 17. Processo de reforma a vapor

Inspeções e testes devem ser realizados onde houver a possibilidade de falha da válvula devido a contaminantes no hidrogênio. O transporte de depuradores cáusticos para evitar a corrosão nos pré-aquecedores deve ser controlado e os cloretos da matéria-prima ou do sistema de vapor devem ser impedidos de entrar nos tubos do reformador e contaminar o catalisador. As exposições podem resultar da contaminação do condensado por materiais de processo, como cáusticos e compostos de amina, e do excesso de hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Existe o potencial de queimaduras de gases quentes e vapor superaquecido caso ocorra uma liberação.

Processos diversos de refinaria

Base de lubrificante e processos de cera

Óleos lubrificantes e ceras são refinados a partir de várias frações de destilação atmosférica e a vácuo. Com a invenção da destilação a vácuo, descobriu-se que o resíduo ceroso produzia um lubrificante melhor do que qualquer uma das gorduras animais então em uso, o que foi o início da moderna tecnologia de refino de lubrificantes de hidrocarbonetos, cujo objetivo principal é remover produtos indesejáveis, como asfaltos, aromáticos sulfonados e ceras parafínicas e isoparafínicas das frações residuais para produzir lubrificantes de alta qualidade. Isso é feito por uma série de processos, incluindo desasfaltação, extração por solvente e processos de separação e tratamento, como desparafinação e hidroacabamento. (Veja a figura 18)

Figura 18. Processo de fabricação de óleo lubrificante e cera

No processamento de extração, o petróleo bruto reduzido da unidade de vácuo é desasfaltado com propano e combinado com matéria-prima de óleo lubrificante direto, pré-aquecido e extraído com solvente para produzir uma matéria-prima chamada refinado. Em um processo típico de extração que usa fenol como solvente, a matéria-prima é misturada com fenol na seção de tratamento a temperaturas abaixo de 204 °C. O fenol é então separado do refinado e reciclado. O refinado pode então ser submetido a outro processo de extração que utiliza furfural para separar compostos aromáticos de hidrocarbonetos não aromáticos, produzindo um refinado de cor mais clara com índice de viscosidade e oxidação melhorados e estabilidade térmica.

O refinado desparafinado também pode ser submetido a processamento adicional para melhorar as qualidades do estoque de base. Adsorventes de argila são usados ​​para remover moléculas instáveis ​​de cor escura de óleos lubrificantes básicos. Um processo alternativo, o hidroacabamento lubrificante, passa refinado desparafinado quente e hidrogênio por meio de um catalisador que altera levemente a estrutura molecular, resultando em um óleo de cor mais clara com características aprimoradas. Os estoques básicos de óleo lubrificante tratados são então misturados e/ou combinados com aditivos para atender às características físicas e químicas exigidas de óleos de motor, lubrificantes industriais e óleos de usinagem.

Os dois tipos distintos de cera derivados do petróleo bruto são a parafina, produzida a partir de estoques destilados, e a cera microcristalina, fabricada a partir de estoques residuais. O refinado da unidade de extração contém uma quantidade considerável de cera, que pode ser removida por extração com solvente e cristalização. O refinado é misturado com um solvente, como propano, metiletilcetona (MEK) e mistura de tolueno ou metilisobutilcetona (MIBK), e pré-resfriado em trocadores de calor. A temperatura de cristalização é alcançada pela evaporação do propano no resfriador e nos tanques de alimentação do filtro. A cera é continuamente removida por filtros e lavada com solvente frio para recuperar o óleo retido. O solvente é recuperado do refinado desparafinado por flashing e vaporização, e reciclado.

A cera é aquecida com solvente quente, resfriada, filtrada e submetida a uma lavagem final para remover todos os vestígios de óleo. Antes de usar a cera, ela pode ser hidroacabada para melhorar seu odor e eliminar todos os vestígios de aromáticos para que a cera possa ser usada no processamento de alimentos. O refinado desparafinado, que contém pequenas quantidades de parafinas, naftenos e alguns aromáticos, pode ser posteriormente processado para uso como estoques básicos de óleo lubrificante.

O controle da temperatura do tratador é importante para prevenir a corrosão do fenol. A cera pode entupir os sistemas de esgoto ou drenagem de óleo e interferir no tratamento de águas residuais. Existe o potencial de exposição a solventes do processo, como fenol, propano, uma mistura de metiletilcetona e tolueno ou metilisobutilcetona. A inalação de gases e vapores de hidrocarbonetos, nafta aromática contendo benzeno, sulfeto de hidrogênio e gás de processo rico em hidrogênio é um perigo.

processamento de asfalto

Após as operações de destilação primária, o asfalto é uma porção de matéria residual que requer processamento adicional para conferir as características exigidas para seu uso final. O asfalto para materiais de cobertura é produzido por sopro de ar. O resíduo é aquecido em um tubo ainda quase até seu ponto de fulgor e carregado para uma torre de sopro onde o ar quente é injetado por um período de tempo pré-determinado. A desidrogenação do asfalto forma sulfeto de hidrogênio e a oxidação cria dióxido de enxofre. O vapor é usado para cobrir o topo da torre para arrastar os contaminantes e é passado por um purificador para condensar os hidrocarbonetos.

A destilação a vácuo é geralmente usada para produzir asfalto de alcatrão para estradas. O resíduo é aquecido e carregado em uma coluna onde o vácuo é aplicado para evitar rachaduras.

O vapor condensado dos vários processos de asfalto conterá vestígios de hidrocarbonetos. Qualquer interrupção do vácuo pode resultar na entrada de ar atmosférico e subsequente incêndio. Na produção de asfalto, elevar a temperatura do fundo da torre de vácuo para melhorar a eficiência pode gerar metano por craqueamento térmico. Isso cria vapores em tanques de armazenamento de asfalto que estão na faixa inflamável, mas não detectáveis ​​pelo teste de flash. O sopro de ar pode criar alguns aromáticos polinucleares (ou seja, PAHs). O vapor condensado do processo de sopro de asfalto também pode conter vários contaminantes.

Processos de adoçamento e tratamento de hidrocarbonetos

Muitos produtos, como naftas térmicas de visbreaking, coqueificação ou craqueamento térmico e naftas com alto teor de enxofre e destilados da destilação de petróleo bruto, requerem tratamento para serem usados ​​em misturas de gasolina e óleo combustível. Produtos de destilação, incluindo querosene e outros destilados, podem conter vestígios de aromáticos, e naftenos e óleos lubrificantes podem conter cera. Esses indesejáveis ​​são removidos em estágios intermediários de refino ou imediatamente antes do envio dos produtos para mistura e armazenamento, por processos de refino, como extração por solvente e desparafinação por solvente. Uma variedade de produtos intermediários e acabados, incluindo destilados médios, gasolina, querosene, combustível de aviação e gases ácidos precisam ser secos e adoçados.

O tratamento é realizado em um estágio intermediário do processo de refino ou imediatamente antes de enviar os produtos acabados para mistura e armazenamento. O tratamento remove contaminantes do óleo, como compostos orgânicos contendo enxofre, nitrogênio e oxigênio, metais dissolvidos, sais inorgânicos e sais solúveis dissolvidos em água emulsionada. Os materiais de tratamento incluem ácidos, solventes, álcalis e agentes oxidantes e de adsorção. Os tratamentos ácidos são usados ​​para melhorar o odor, a cor e outras propriedades dos lubrificantes básicos, para prevenir a corrosão e a contaminação do catalisador e para melhorar a estabilidade do produto. O sulfeto de hidrogênio, que é removido do gás azedo “seco” por um agente absorvente (dietanolamina), é queimado, usado como combustível ou convertido em enxofre. O tipo de tratamento e agentes depende da matéria-prima bruta, processos intermediários e especificações do produto final.

Processos de tratamento de solventes

Extração de solvente separa aromáticos, naftenos e impurezas de fluxos de produtos por dissolução ou precipitação. A extração por solvente previne a corrosão, protege o catalisador em processos subseqüentes e melhora os produtos acabados removendo hidrocarbonetos insaturados e aromáticos dos óleos lubrificantes e graxas.

A matéria-prima é seca e submetida a tratamento contínuo com solvente em contracorrente. Em um processo, a matéria-prima é lavada com um líquido no qual as substâncias a serem removidas são mais solúveis do que no produto resultante desejado. Em outro processo, solventes selecionados são adicionados, fazendo com que as impurezas precipitem para fora do produto. O solvente é separado da corrente de produto por aquecimento, evaporação ou fracionamento, com vestígios residuais subsequentemente removidos do refinado por decapagem a vapor ou evaporação a vácuo. A precipitação elétrica pode ser usada para a separação de compostos inorgânicos. O solvente é então regenerado para ser usado novamente no processo.

Os produtos químicos típicos usados ​​no processo de extração incluem uma grande variedade de ácidos, álcalis e solventes, incluindo fenol e furfural, bem como agentes oxidantes e agentes de adsorção. No processo de adsorção, materiais sólidos altamente porosos coletam moléculas líquidas em suas superfícies. A seleção de processos e agentes químicos específicos depende da natureza da matéria-prima a ser tratada, dos contaminantes presentes e dos requisitos do produto acabado. (Veja a figura 19.)

Figura 19. Processo de extração por solvente

desparafinação com solvente remove a cera do destilado ou dos estoques básicos residuais e pode ser aplicado em qualquer estágio do processo de refino. Na desparafinação com solvente, as matérias-primas cerosas são resfriadas por trocador de calor e refrigeração, e o solvente é adicionado para ajudar a desenvolver cristais que são removidos por filtração a vácuo. O óleo desparafinado e o solvente são evaporados e removidos, e a cera passa por um decantador de água, fracionador de solvente e torre de evaporação. (Veja a figura 20.)

Figura 20. Processo de desparafinação com solvente

Solvente desasfaltante separa frações de óleo pesado para produzir óleo lubrificante pesado, matéria-prima de craqueamento catalítico e asfalto. A matéria-prima e o propano líquido (ou hexano) são bombeados para uma torre de extração com misturas, temperaturas e pressões precisamente controladas. A separação ocorre em um contator de disco rotativo, com base nas diferenças de solubilidade. Os produtos são então evaporados e vaporizados para recuperar o propano para reciclagem. A desasfaltação com solvente também remove compostos de enxofre e nitrogênio, metais, resíduos de carbono e parafinas da matéria-prima. (Veja a figura 21.)

Figura 21. Processo de desasfaltação com solvente

Considerações de saúde e segurança.

Na desparafinação com solvente, a interrupção do vácuo criará um risco potencial de incêndio ao permitir a entrada de ar na unidade. Existe o potencial de exposição a vapores de solvente de desparafinação, uma mistura de MEK e tolueno. Embora a extração por solvente seja um processo fechado, há exposição potencial a PAHs cancerígenos nos óleos de processo e a solventes de extração como fenol, furfural, glicol, MEK, aminas e outros produtos químicos de processo durante o manuseio e as operações.

A desasfaltação requer controle exato de temperatura e pressão para evitar transtornos. Além disso, umidade, excesso de solvente ou queda na temperatura operacional podem causar a formação de espuma que afeta o controle de temperatura do produto e pode criar um distúrbio. O contato com jatos de óleo quente causará queimaduras na pele. Existe o potencial de exposição a correntes de óleo quente contendo compostos aromáticos policíclicos cancerígenos, propano liquefeito e vapores de propano, sulfeto de hidrogênio e dióxido de enxofre.

processos de hidrotratamento

O hidrotratamento é usado para remover cerca de 90% dos contaminantes, incluindo nitrogênio, enxofre, metais e hidrocarbonetos insaturados (olefinas), de frações de petróleo líquido, como gasolina de destilação direta. O hidrotratamento é semelhante ao hidrocraqueamento, pois tanto o hidrogênio quanto o catalisador são usados ​​para enriquecer o teor de hidrogênio da matéria-prima de olefina. No entanto, o grau de saturação não é tão grande quanto o obtido no hidrocraqueamento. Normalmente, o hidrotratamento é feito antes de processos como reforma catalítica, de modo que o catalisador não seja contaminado por matéria-prima não tratada. O hidrotratamento também é usado antes do craqueamento catalítico para reduzir o enxofre e melhorar o rendimento do produto, e para atualizar as frações do destilado médio do petróleo em querosene acabado, óleo diesel e óleos combustíveis para aquecimento.

Os processos de hidrotratamento diferem dependendo das matérias-primas e catalisadores. A hidrodessulfuração remove o enxofre do querosene, reduz os aromáticos e as características de formação de goma e satura quaisquer olefinas. A hidroconformação é um processo de desidrogenação usado para recuperar o excesso de hidrogênio e produzir gasolina de alta octanagem. Os produtos hidrotratados são misturados ou usados ​​como matéria-prima de reforma catalítica.

In hidrodessulfurização catalítica, a matéria-prima é desaerada, misturada com hidrogênio, pré-aquecida e carregada sob alta pressão através de um reator catalítico de leito fixo. O hidrogênio é separado e reciclado e o produto estabilizado em uma coluna de stripper onde as extremidades leves são removidas.

Durante este processo, compostos de enxofre e nitrogênio presentes na matéria-prima são convertidos em sulfeto de hidrogênio (H₂S) e amônia (NH₃). O sulfeto de hidrogênio residual e a amônia são removidos por remoção a vapor, por uma combinação de separadores de alta e baixa pressão ou por lavagem com amina que recupera o sulfeto de hidrogênio em uma corrente altamente concentrada adequada para conversão em enxofre elementar. (Veja a figura 22 e a figura 23.)

Figura 22. Processo de hidrodessulfuração

Figura 23. Esquema do processo de hidrodessulfuração

No hidrotratamento, o teor de sulfeto de hidrogênio da matéria-prima deve ser estritamente controlado ao mínimo para reduzir a corrosão. Cloreto de hidrogênio pode se formar e condensar como ácido clorídrico nas partes de baixa temperatura da unidade. Hidrossulfeto de amônio pode se formar em unidades de alta temperatura e alta pressão. No caso de uma liberação, existe o potencial de exposição a vapores de nafta aromática que contêm benzeno, sulfeto de hidrogênio ou gás hidrogênio, ou a amônia, caso ocorra vazamento ou derramamento de água ácida. O fenol também pode estar presente se matérias-primas de alto ponto de ebulição forem processadas.

Tempo de contato e/ou temperatura excessivos criarão coque na unidade. É necessário tomar precauções ao descarregar o catalisador coque da unidade para evitar incêndios de sulfeto de ferro. O catalisador coqueado deve ser resfriado a menos de 49 °C antes da remoção ou despejado em recipientes inertes com nitrogênio, onde pode ser resfriado antes de ser manuseado. Aditivos especiais anti-espuma podem ser usados ​​para prevenir o envenenamento do catalisador devido ao arraste de silicone na matéria-prima do coque.

Outros processos de adoçamento e tratamento

Processos de tratamento, secagem e adoçamento são usados ​​para remover as impurezas dos estoques de mistura. (Veja a figura 24.)

Figura 24. Processos de adoçamento e tratamento

Os processos de adoçamento usam ar ou oxigênio. Se o excesso de oxigênio entrar nesses processos, é possível que ocorra um incêndio no decantador devido à geração de eletricidade estática. Existe um potencial de exposição a sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, cáustico (hidróxido de sódio), cáustico gasto, catalisador gasto (Merox), pó de catalisador e agentes adoçantes (carbonato de sódio e bicarbonato de sódio).

Plantas de amina (tratamento de gás ácido)

O gás ácido (gás combustível de processos como craqueamento catalítico e hidrotratamento, que contém sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono) deve ser tratado antes de poder ser usado como combustível de refinaria. As plantas de aminas removem os contaminantes ácidos do gás azedo e dos fluxos de hidrocarbonetos. Em plantas de aminas, correntes de hidrocarbonetos líquidos e gasosos contendo dióxido de carbono e/ou sulfeto de hidrogênio são carregadas em uma torre de absorção de gás ou contator líquido, onde os contaminantes ácidos são absorvidos por soluções de aminas em contrafluxo - monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA) ou metildietanolamina (MEDA). O gás ou líquido extraído é removido por cima e a amina é enviada para um regenerador. No regenerador, os componentes ácidos são removidos por calor e ação de reebulição e descartados, enquanto a amina é reciclada.

Para minimizar a corrosão, práticas operacionais adequadas devem ser estabelecidas e as temperaturas do fundo do regenerador e do refervedor precisam ser controladas. O oxigênio deve ser mantido fora do sistema para evitar a oxidação da amina. Existe potencial para exposição a compostos de amina (ou seja, MEA, DEA, MDEA), sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono.

Adoçar e secar

O adoçante (remoção de mercaptano) trata os compostos de enxofre (sulfeto de hidrogênio, tiofeno e mercaptano) para melhorar a cor, o odor e a estabilidade à oxidação e reduz as concentrações de dióxido de carbono na gasolina. Alguns mercaptanos são removidos quando o produto entra em contato com produtos químicos solúveis em água (por exemplo, ácido sulfúrico) que reagem com os mercaptanos. Líquido cáustico (hidróxido de sódio), compostos de amina (dietanolamina) ou edulcorantes catalisadores de leito fixo podem ser usados ​​para converter mercaptanas em dissulfetos menos questionáveis.

A secagem do produto (remoção de água) é realizada por absorção de água, com ou sem agentes de adsorção. Alguns processos secam e adoçam simultaneamente por adsorção em peneiras moleculares.

recuperação de enxofre

A recuperação de enxofre remove o sulfeto de hidrogênio dos gases ácidos e dos fluxos de hidrocarbonetos. O processo Clause converte sulfeto de hidrogênio em enxofre elementar por meio do uso de reações térmicas e catalíticas. Depois de queimar o sulfeto de hidrogênio sob condições controladas, os potes knockout removem a água e os hidrocarbonetos dos fluxos de gás de alimentação, que são então expostos a um catalisador para recuperar o enxofre adicional. O vapor de enxofre da queima e conversão é condensado e recuperado.

Tratamento de gás residual

Tanto a oxidação quanto a redução são usadas para tratar o gás residual das unidades de recuperação de enxofre, dependendo da composição do gás e da economia da refinaria. Os processos de oxidação queimam o gás residual para converter todos os compostos de enxofre em dióxido de enxofre, e os processos de redução convertem os compostos de enxofre em sulfeto de hidrogênio.

Lavagem de sulfeto de hidrogênio

A depuração com sulfeto de hidrogênio é um processo primário de tratamento de matéria-prima de hidrocarbonetos usado para evitar o envenenamento do catalisador. Dependendo da matéria-prima e da natureza dos contaminantes, os métodos de dessulfurização variam de absorção de carvão ativado em temperatura ambiente a hidrogenação catalítica em alta temperatura seguida de tratamento com óxido de zinco.

Plantas de gás saturado e insaturado

As matérias-primas de várias unidades de refinaria são enviadas para plantas de tratamento de gás, onde butanos e butenos são removidos para uso como matéria-prima de alquilação, componentes mais pesados ​​são enviados para mistura de gasolina, propano é recuperado para GLP e propeno é removido para uso em petroquímicos.

usinas de gás sat componentes separados de gases de refinaria, incluindo butanos para alquilação, pentanos para mistura de gasolina, GLPs para combustível e etano para produtos petroquímicos. Existem dois processos diferentes de gás sat: fracionamento por absorção ou fracionamento direto. No fracionamento por absorção, gases e líquidos de várias unidades são alimentados a um absorvedor/desetanizador onde C₂ e as frações mais leves são separadas por absorção de óleo magro e removidas para uso como gás combustível ou alimentação petroquímica. As frações mais pesadas remanescentes são separadas e enviadas para um debutanizador, e o óleo pobre é reciclado de volta para o absorvedor/desetanizador. C₃/C₄ é separado dos pentanos no debutanizador, esfregado para remover o sulfeto de hidrogênio e alimentado a um divisor para separar o propano e o butano. A etapa de absorção é eliminada nas plantas de fracionamento. Os processos de gás Sat dependem da matéria-prima e da demanda do produto.

A corrosão ocorre pela presença de sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono e outros compostos como resultado do tratamento prévio. Fluxos contendo amônia devem ser secos antes do processamento. Aditivos anti-incrustantes são usados ​​no óleo de absorção para proteger os trocadores de calor. Os inibidores de corrosão são usados ​​para controlar a corrosão em sistemas aéreos. Existe o potencial de exposição a sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, hidróxido de sódio, MEA, DEA e MDEA a serem transferidos do tratamento anterior.

Usinas de gás insaturado recuperar hidrocarbonetos leves de fluxos de gás úmido de craqueadores catalíticos e acumuladores aéreos de coqueamento retardado ou receptores de fracionamento. Em um processo típico, os gases úmidos são comprimidos e tratados com amina para remover o sulfeto de hidrogênio antes ou depois de entrar em um absorvedor de fracionamento, onde se misturam em um fluxo simultâneo de gasolina debutanizada. As frações leves são separadas por calor em um refervedor, com os gases de escape enviados para um absorvedor de esponja e os fundos enviados para um debutanizador. Uma parte do hidrocarboneto debutanizado é reciclada e o restante vai para um separador para separação. Os gases de sobrecarga vão para um despropanizador para uso como matéria-prima da unidade de alquilação. (Veja a figura 25.)

Figura 25. Processo da planta de gás Unsat

A corrosão pode ocorrer a partir de sulfeto de hidrogênio úmido e cianetos em fábricas de gás não sat que lidam com matérias-primas FCC. A corrosão por sulfeto de hidrogênio e depósitos nas seções de alta pressão de compressores de gás a partir de compostos de amônio são possíveis quando as matérias-primas são do coqueamento retardado ou do TCC. Existe o potencial de exposição ao sulfeto de hidrogênio e a compostos de amina como MEA, DEA e MDEA.

Gasolina, combustível destilado e processos de mistura de matérias-primas lubrificantes

A mistura é a mistura física de várias frações de hidrocarbonetos líquidos diferentes para produzir produtos acabados com características específicas desejadas. Os produtos podem ser misturados em linha através de um sistema múltiplo ou misturados em lotes em tanques e vasos. A mistura em linha de gasolina, destilados, querosene de aviação e lubrificantes básicos é realizada pela injeção de quantidades proporcionais de cada componente no fluxo principal, onde a turbulência promove uma mistura completa.

• As gasolinas são misturas de reformados, alquilados, gasolina de destilação direta, gasolinas térmicas e de craqueamento catalítico, gasolina de coque, butano e aditivos apropriados.
• O óleo combustível e o óleo diesel são misturas de destilados e óleos de ciclo, e o combustível para aviação pode ser destilado direto ou misturado com nafta.
• Os óleos lubrificantes são misturas de óleos básicos refinados
• O asfalto é misturado a partir de vários estoques residuais, dependendo do uso pretendido.

 

Os aditivos são frequentemente misturados à gasolina e aos combustíveis para motores durante ou após a mistura para fornecer propriedades específicas não inerentes aos hidrocarbonetos de petróleo. Esses aditivos incluem intensificadores de octanagem, agentes antidetonantes, antioxidantes, inibidores de goma, inibidores de espuma, inibidores de ferrugem, limpadores de carburadores (carbono), detergentes para limpeza de injetores, odorizadores de diesel, corantes coloridos, antiestáticos destilados, oxidantes de gasolina, como metanol, etanol e éter metil butílico terciário, desativadores de metais e outros.

As operações de mistura em lote e em linha requerem controles rígidos para manter a qualidade desejada do produto. Os derramamentos devem ser limpos e os vazamentos reparados para evitar escorregões e quedas. Aditivos em tambores e sacos precisam ser manuseados adequadamente para evitar tensão e exposição. Existe o potencial de contato com aditivos perigosos, produtos químicos, benzeno e outros materiais durante a mistura, e controles de engenharia apropriados, equipamentos de proteção individual e higiene adequada são necessários para minimizar as exposições.

Operações da Refinaria Auxiliar

As operações auxiliares que dão suporte aos processos de refinaria incluem aquelas que fornecem calor e resfriamento de processo; fornecer alívio de pressão; controlar as emissões atmosféricas; coletar e tratar as águas residuais; fornecer utilidades como energia, vapor, ar e gases de plantas; e bombear, armazenar, tratar e resfriar a água de processo.

Tratamento de água poluída

As águas residuais da refinaria incluem vapor condensado, água de decapagem, soluções cáusticas gastas, purga da torre de resfriamento e da caldeira, água de lavagem, água de neutralização de resíduos alcalinos e ácidos e outras águas associadas ao processo. As águas residuais normalmente contêm hidrocarbonetos, materiais dissolvidos, sólidos suspensos, fenóis, amônia, sulfetos e outros compostos. O tratamento de águas residuais é usado para água de processo, água de escoamento e água de esgoto antes de sua descarga. Esses tratamentos podem exigir licenças ou deve haver reciclagem.

Existe o potencial de incêndio se os vapores das águas residuais contendo hidrocarbonetos atingirem uma fonte de ignição durante o processo de tratamento. Existe o potencial de exposição a vários produtos químicos e resíduos durante a amostragem, inspeção, manutenção e paradas do processo.

Pré-tratamento

O pré-tratamento é a separação inicial de hidrocarbonetos e sólidos das águas residuais. Separadores API, placas interceptoras e tanques de decantação são usados ​​para remover hidrocarbonetos suspensos, lodo oleoso e sólidos por separação por gravidade, desnatação e filtração. Águas residuais ácidas são neutralizadas com amônia, cal ou carbonato de sódio. As águas residuais alcalinas são tratadas com ácido sulfúrico, ácido clorídrico, gases de combustão ricos em dióxido de carbono ou enxofre. Algumas emulsões de óleo em água são primeiro aquecidas para ajudar a separar o óleo da água. A separação por gravidade depende das diferentes gravidades específicas da água e dos glóbulos de óleo imiscíveis, o que permite que o óleo livre seja retirado da superfície das águas residuais.

Decapagem de água ácida

Água contendo sulfetos, chamada de água ácida, é produzida em processos de craqueamento catalítico e hidrotratamento, e sempre que o vapor é condensado na presença de gases contendo sulfeto de hidrogênio.

A decapagem é usada em águas residuais contendo sulfetos e/ou amônia, e a extração por solvente é usada para remover os fenóis das águas residuais. A água residual que deve ser reciclada pode exigir resfriamento para remover o calor e/ou oxidação por pulverização ou remoção de ar para remover quaisquer fenóis, nitratos e amônia remanescentes.

Tratamento secundário

Após o pré-tratamento, os sólidos suspensos são removidos por sedimentação ou flotação a ar. Águas residuais com baixos níveis de sólidos são peneiradas ou filtradas, e agentes de floculação podem ser adicionados para ajudar na separação. Materiais com características de alta adsorção são usados ​​em filtros de leito fixo ou adicionados às águas residuais para formar uma pasta que é removida por sedimentação ou filtração. Os processos de tratamento secundário degradam e oxidam biologicamente a matéria orgânica solúvel pelo uso de lodo ativado, lagoas não aeradas ou aeradas, métodos de filtro biológico ou tratamentos anaeróbicos. Métodos de tratamento adicionais são usados ​​para remover óleos e produtos químicos das águas residuais.

Tratamento terciário

Os tratamentos terciários removem poluentes específicos para atender aos requisitos regulamentares de descarga. Esses tratamentos incluem cloração, ozonização, troca iônica, osmose reversa, adsorção de carvão ativado e outros. O oxigênio comprimido pode ser difundido em fluxos de águas residuais para oxidar certos produtos químicos ou para satisfazer os requisitos regulamentares de teor de oxigênio.

Torres de refrigeração

As torres de resfriamento removem o calor da água de processo por evaporação e transferência de calor latente entre a água quente e o ar. Os dois tipos de torres são contrafluxo e fluxo cruzado.

• No resfriamento de contrafluxo, a água quente do processo é bombeada para o plenum superior e pode cair pela torre. Numerosos slats, ou bicos de pulverização, estão localizados ao longo da torre para dispersar o fluxo de água e ajudar no resfriamento. Simultaneamente, o ar entra pela parte inferior da torre, criando um fluxo concorrente de ar contra a água. As torres de tiragem induzida possuem os ventiladores na saída de ar. As torres de tiragem forçada possuem ventiladores ou sopradores na entrada de ar.
• As torres de fluxo cruzado introduzem o fluxo de ar em ângulos retos com o fluxo de água em toda a estrutura.

 

A água de resfriamento recirculada deve ser tratada para remover as impurezas e quaisquer hidrocarbonetos dissolvidos. Impurezas na água de resfriamento podem corroer e sujar tubulações e trocadores de calor, incrustações de sais dissolvidos podem se depositar em canos e torres de resfriamento de madeira podem ser danificadas por microrganismos.

A água da torre de resfriamento pode ser contaminada por materiais de processo e subprodutos, incluindo dióxido de enxofre, sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono, com exposições resultantes. Há potencial para exposição a produtos químicos de tratamento de água ou sulfeto de hidrogênio quando as águas residuais são tratadas em conjunto com torres de resfriamento. Como a água está saturada com oxigênio por ser resfriada com ar, as chances de corrosão são intensificadas. Um meio de prevenção da corrosão é a adição de um material à água de resfriamento que forma uma película protetora nos tubos e outras superfícies metálicas.

Quando a água de resfriamento é contaminada por hidrocarbonetos, vapores inflamáveis ​​podem evaporar no ar de descarga. Se uma fonte de ignição ou relâmpago estiver presente, os incêndios podem começar. Riscos de incêndio existem quando há áreas relativamente secas em torres de resfriamento de correntes induzidas de construção combustível. A perda de energia dos ventiladores da torre de resfriamento ou das bombas de água pode criar sérias consequências nas operações do processo.

Geração de vapor

O vapor é produzido por meio de operações de aquecedores e caldeiras em usinas centrais de geração de vapor e em várias unidades de processo, usando calor de gases de combustão ou outras fontes. Os sistemas de geração de vapor incluem:

• aquecedores (fornos), com seus queimadores e um sistema de ar de combustão
• sistemas de tiragem ou pressão para remover o gás de combustão do forno, sopradores de fuligem e sistemas de ar comprimido que vedam as aberturas para evitar que o gás de combustão escape
• caldeiras, constituídas por vários tubos que transportam a mistura água/vapor através da fornalha, proporcionando a máxima transferência de calor (esses tubos correm entre os tambores de distribuição de vapor na parte superior da caldeira e os tambores coletores de água na parte inferior da caldeira)
• tambores de vapor para coletar vapor e direcioná-lo para o superaquecedor antes de entrar no sistema de distribuição de vapor.

 

A operação potencialmente mais perigosa na geração de vapor é a partida do aquecedor. Uma mistura inflamável de gás e ar pode se formar como resultado da perda de chama em um ou mais queimadores durante o apagamento. Procedimentos de inicialização específicos são necessários para cada tipo diferente de unidade, incluindo purga antes do desligamento e procedimentos de emergência em caso de falha de ignição ou perda de chama do queimador. Se a água de alimentação estiver baixa e as caldeiras estiverem secas, os tubos superaquecerão e falharão. O excesso de água será transportado para o sistema de distribuição de vapor, causando danos às turbinas. As caldeiras devem ter sistemas de descarga contínua ou intermitente para remover a água dos tambores de vapor e limitar o acúmulo de incrustações nas pás da turbina e nos tubos do superaquecedor. Deve-se tomar cuidado para não superaquecer o superaquecedor durante a partida e o desligamento. Fontes alternativas de combustível devem ser fornecidas em caso de perda de gás combustível devido ao desligamento ou emergência da unidade de refinaria.

Combustível do aquecedor

Qualquer um ou qualquer combinação de combustíveis, incluindo gás de refinaria, gás natural, óleo combustível e carvão em pó pode ser usado em aquecedores. O gás residual da refinaria é coletado das unidades de processo e combinado com gás natural e GLP em um tambor de equilíbrio de gás combustível. O tambor de equilíbrio fornece pressão de sistema constante, combustível com conteúdo de BTU (energia) bastante estável e separação automática de líquidos suspensos em vapores de gás e evita o transporte de grandes volumes de condensado para o sistema de distribuição.

O óleo combustível é tipicamente uma mistura de petróleo bruto de refinaria e resíduos diretos e craqueados, misturados com outros produtos. O sistema de óleo combustível fornece combustível para os aquecedores da unidade de processo e geradores de vapor nas temperaturas e pressões necessárias. O óleo combustível é aquecido até a temperatura de bombeamento, sugado por um filtro grosso de sucção, bombeado para um aquecedor de controle de temperatura e depois por um filtro de malha fina antes de ser queimado. Knockout pots, fornecidos nas unidades de processo, são usados ​​para remover líquidos do gás combustível antes da queima.

Em um exemplo de geração de calor da unidade de processo, as caldeiras de monóxido de carbono (CO) recuperam o calor em unidades de craqueamento catalítico à medida que o monóxido de carbono no gás de combustão é queimado para completar a combustão. Em outros processos, as unidades de recuperação de calor residual usam o calor do gás de combustão para produzir vapor.

distribuição de vapor

O vapor normalmente é gerado por aquecedores e caldeiras combinados em uma unidade. O vapor sai das caldeiras na pressão mais alta exigida pelas unidades de processo ou pelo gerador elétrico. A pressão do vapor é então reduzida em turbinas que acionam bombas e compressores de processo. Quando o vapor de refinaria também é usado para acionar geradores de turbina a vapor para produzir eletricidade, o vapor deve ser produzido a uma pressão muito mais alta do que a necessária para o vapor de processo. O sistema de distribuição de vapor é composto por válvulas, conexões, tubulações e conexões adequadas à pressão do vapor transportado. A maior parte do vapor usado na refinaria é condensada em água em trocadores de calor e reutilizada como água de alimentação de caldeiras ou descarregada para tratamento de águas residuais.

Água de alimentação de vapor

O abastecimento de água de alimentação é uma parte importante da geração de vapor. Sempre deve haver tantos quilos de água entrando no sistema de geração de vapor quantos quilos de vapor saindo dele. A água utilizada na geração de vapor deve estar livre de contaminantes, incluindo minerais e impurezas dissolvidas, que podem danificar o sistema ou afetar o funcionamento. Materiais em suspensão, como lodo, esgoto e óleo, que formam incrustações e lodo, são coagulados ou filtrados da água. Gases dissolvidos, particularmente dióxido de carbono e oxigênio, que causam a corrosão da caldeira, são removidos por desaeração e tratamento. Minerais dissolvidos como sais metálicos, cálcio e carbonatos, que causam incrustações, corrosão e depósitos nas pás das turbinas, são tratados com cal ou carbonato de sódio para precipitá-los fora da água. Dependendo de suas características, a água bruta de alimentação da caldeira pode ser tratada por clarificação, sedimentação, filtração, troca iônica, desaeração e tratamento interno. A água de resfriamento recirculada também deve ser tratada para remover hidrocarbonetos e outros contaminantes.

Aquecedores de processo, trocadores de calor e resfriadores

Aquecedores de processo e trocadores de calor pré-aquecem matérias-primas em torres de destilação e em processos de refinaria para temperaturas de reação. A maior parte do calor fornecido às unidades de processo vem de aquecedores acionados encontrados em unidades de pré-aquecedores de petróleo e reformadores, aquecedores de coqueria e reboilers de grande coluna, que são alimentados por refinaria ou gás natural, destilados e óleos residuais. Os aquecedores geralmente são projetados para operações de processo específicas, e a maioria são projetos verticais cilíndricos ou do tipo caixa. Os trocadores de calor usam vapor ou hidrocarboneto quente, transferidos de alguma outra seção do processo, para entrada de calor.

O calor também é removido de alguns processos por trocadores de ar e água, ventiladores de aletas, resfriadores de gás e líquido e condensadores suspensos ou pela transferência de calor para outros sistemas. O sistema básico de refrigeração mecânica por compressão de vapor é projetado para atender a uma ou mais unidades de processo e inclui um evaporador, compressor, condensador, controles e tubulação. Os refrigerantes comuns são água, mistura de álcool/água ou várias soluções de glicol.

Um meio de fornecer tiragem adequada ou purga de vapor é necessário para reduzir a chance de explosões ao acender fogueiras em fornos de aquecimento. Procedimentos específicos de inicialização e emergência são necessários para cada tipo de unidade. Se o fogo atingir os ventiladores das aletas, pode ocorrer falha devido ao superaquecimento. Se um produto inflamável escapar de um trocador de calor ou resfriador devido a um vazamento, poderá ocorrer um incêndio.

Deve-se tomar cuidado para garantir que toda a pressão seja removida dos tubos do aquecedor antes de remover qualquer coletor ou plugues de conexão. Deve-se considerar o fornecimento de alívio de pressão nos sistemas de tubulação do trocador de calor no caso de eles serem bloqueados enquanto cheios de líquido. Se os controles falharem, podem ocorrer variações de temperatura e pressão em ambos os lados do trocador de calor. Se os tubos do trocador de calor falharem e a pressão do processo for maior que a pressão do aquecedor, o produto pode entrar no aquecedor com consequências a jusante. Se a pressão for menor, o fluxo do aquecedor pode entrar no fluxo do fluido do processo. Se ocorrer perda de circulação em refrigeradores de líquido ou gás, o aumento da temperatura do produto pode afetar as operações a jusante, exigindo alívio de pressão.

Dependendo do combustível, operação do processo e projeto da unidade, existe um potencial de exposição a sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono, hidrocarbonetos, lodo de água de alimentação de caldeiras a vapor e produtos químicos de tratamento de água. O contato da pele com a purga da caldeira, que pode conter compostos fenólicos, deve ser evitado. A exposição ao calor radiante, vapor superaquecido e hidrocarbonetos quentes é possível.

Sistemas de alívio de pressão e flare

Os controles de engenharia incorporados aos processos incluem a redução das concentrações de vapores inflamáveis ​​por ventilação, diluição e inertização. A pressurização é usada para manter as salas de controle acima da pressão atmosférica, a fim de reduzir a possibilidade de entrada de vapores. Os sistemas de alívio de pressão são fornecidos para controlar vapores e líquidos que são liberados por dispositivos de alívio de pressão e purgas. O alívio de pressão é uma liberação automática e planejada quando a pressão operacional atinge um nível predeterminado. A descarga geralmente se refere à liberação intencional de material, como descargas de partidas de unidades de processo, descargas de fornos, desligamentos e emergências. A despressurização de vapor é a remoção rápida de vapores de vasos de pressão em caso de emergência. Isso pode ser feito com o uso de um disco de ruptura, geralmente ajustado para uma pressão mais alta do que a válvula de alívio.

Válvulas de segurança

As válvulas de alívio de segurança, utilizadas para controlar as pressões de ar, vapor, gás e vapor de hidrocarbonetos e líquidos, abrem proporcionalmente ao aumento da pressão em relação à pressão normal de operação. As válvulas de segurança, projetadas principalmente para liberar grandes volumes de vapor, geralmente se abrem em sua capacidade total. A sobrepressão necessária para abrir as válvulas de alívio de líquido, onde a descarga de grande volume não é necessária, aumenta à medida que a válvula se eleva devido ao aumento da resistência da mola. As válvulas de liberação de segurança operadas por piloto, com até seis vezes a capacidade das válvulas de alívio normais, são usadas onde uma vedação mais apertada e descargas de maior volume são necessárias. Líquidos não voláteis são geralmente bombeados para sistemas de separação e recuperação de óleo/água, e líquidos voláteis são enviados para unidades que operam a uma pressão mais baixa.

Flares

Um típico sistema fechado de liberação de pressão e flare inclui válvulas de alívio e linhas de unidades de processo para coleta de descargas, tambores knockout para separar vapores e líquidos, vedações e/ou gás de purga para proteção contra flashback e um sistema de flare e ignitor, que queima os vapores se descarga direta para a atmosfera não é permitida. O vapor pode ser injetado na ponta do queimador para reduzir a fumaça visível.

Líquidos não devem ser descarregados para um sistema de eliminação de vapores. Os tambores knockout de flare e os flares precisam ser grandes o suficiente para lidar com descargas de emergência, e os tambores requerem alívio em caso de sobrepressão. Forneça válvulas de alívio de pressão onde existe o potencial de sobrepressão em processos de refinaria, como devido às seguintes causas:

• perda de água de resfriamento, possivelmente resultando em uma queda de pressão muito maior nos condensadores, por sua vez aumentando a pressão na unidade de processo
• rápida vaporização e aumento de pressão da injeção de um líquido de ponto de ebulição mais baixo, incluindo água, em um recipiente de processo operando em temperaturas mais altas
• expansão do vapor e sobrepressão resultante devido a vapor de processo superaquecido, aquecedores com defeito ou incêndio
• falha de controles automáticos, saídas fechadas, falha do trocador de calor, etc.
• explosão interna, reação química, expansão térmica, gases acumulados, etc.
• perda de refluxo, causando aumento de pressão nas torres de destilação.

Como a quantidade de refluxo afeta o volume de vapores que saem da torre de destilação, a perda de volume causa uma queda de pressão nos condensadores e um aumento de pressão nas torres de destilação.

A manutenção é importante porque as válvulas são necessárias para funcionar corretamente. Problemas comuns de operação de válvulas incluem:

• falha na abertura na pressão de ajuste devido ao entupimento da entrada ou saída da válvula ou por corrosão, impedindo o funcionamento adequado do porta-discos e guias
• falha no reassentamento após abrir devido a incrustações, corrosão ou depósitos na sede ou nas peças móveis, ou por sólidos no fluxo de gás cortando o disco da válvula
• trepidação e abertura prematura, devido à pressão de operação estar muito próxima do ponto de ajuste da válvula.

 

Utilidades

Água. Dependendo da localização e dos recursos da comunidade, as refinarias podem recorrer ao abastecimento público de água para beber e processar água ou podem ter que bombear e tratar sua própria água potável. O tratamento pode incluir uma ampla gama de requisitos, desde a dessalinização até a filtração, cloração e testes.

esgoto. Além disso, dependendo da disponibilidade de estações de tratamento comunitárias ou privadas fora do local, as refinarias podem ter que fornecer permissão, coleta, tratamento e descarte de seus resíduos sanitários.

energia elétrica. As refinarias recebem eletricidade de fontes externas ou produzem sua própria, usando geradores elétricos acionados por turbinas a vapor ou motores a gás. As áreas são classificadas de acordo com o tipo de proteção elétrica necessária para evitar que uma faísca provoque a ignição de vapores ou contenha uma explosão dentro de equipamentos elétricos. As subestações elétricas, que normalmente estão localizadas em áreas não classificadas, longe de fontes de vapor de hidrocarbonetos inflamáveis ​​ou spray de água da torre de resfriamento, contêm transformadores, disjuntores e interruptores de circuito de alimentação. As subestações fornecem energia para as estações de distribuição dentro das áreas da unidade de processo. As estações de distribuição podem estar localizadas em áreas classificadas, desde que os requisitos de classificação elétrica sejam atendidos. As estações de distribuição normalmente usam um transformador preenchido com líquido fornecido com um dispositivo de desconexão preenchido com óleo ou com quebra de ar.

Precauções normais de segurança elétrica, incluindo piso seco, sinais de alerta de “alta tensão” e proteção devem ser implementadas para proteção contra eletrocussão. Os funcionários devem estar familiarizados com os procedimentos de trabalho elétrico seguro da refinaria. Bloqueio/sinalização e outras práticas de trabalho seguras apropriadas devem ser implementadas para evitar energização enquanto o trabalho está sendo executado em equipamentos elétricos de alta tensão. Exposições perigosas podem ocorrer ao trabalhar em torno de transformadores e interruptores que contêm um fluido dielétrico que requer precauções especiais de manuseio. Esses assuntos são discutidos mais detalhadamente em outro lugar neste enciclopédia.

Operações de turbina, gás e compressor de ar

Compressores de ar e gás

Os sistemas de exaustão de refinarias e sistemas de suprimento de ar são projetados para capturar ou diluir gases, fumaças, poeiras e vapores que possam contaminar os espaços de trabalho ou a atmosfera externa. Os contaminantes capturados são recuperados, se possível, ou direcionados para sistemas de descarte após serem limpos ou queimados. Os sistemas de suprimento de ar incluem compressores, resfriadores, receptores de ar, secadores de ar, controles e tubulação de distribuição. Os sopradores também são usados ​​para fornecer ar para determinados processos. O ar da planta é fornecido para a operação de ferramentas movidas a ar, regeneração de catalisadores, aquecedores de processo, descoqueamento de ar-vapor, oxidação de água ácida, adoçamento de gasolina, sopro de asfalto e outros usos. O ar de instrumento é fornecido para uso em instrumentos e controles pneumáticos, motores pneumáticos e conexões de purga. O gás vegetal, como o nitrogênio, é fornecido para vasos inertes e outros usos. Os compressores alternativos e centrífugos são usados ​​para gás e ar comprimido.

Os compressores de ar devem estar localizados de forma que a sucção não absorva vapores inflamáveis ​​ou gases corrosivos. Existe um potencial de incêndio caso ocorra um vazamento nos compressores de gás. Tambores de abertura são necessários para evitar que surtos de líquido entrem nos compressores de gás. Se os gases estiverem contaminados com materiais sólidos, são necessários filtros. A falha dos controles automáticos do compressor afetará os processos. Se a pressão máxima puder ser potencialmente maior do que a pressão de projeto do compressor ou do equipamento de processo, o alívio de pressão deve ser fornecido. A proteção é necessária para peças móveis expostas em compressores. Edifícios de compressores devem ser devidamente classificados eletricamente e provisões para ventilação adequada.

Onde o ar da planta é usado como reserva para o ar do instrumento, as interconexões devem estar a montante do sistema de secagem do ar do instrumento para evitar a contaminação dos instrumentos com umidade. Fontes alternativas de suprimento de ar para instrumentos, como o uso de nitrogênio, podem ser necessárias em caso de falta de energia ou falha do compressor. Aplique as proteções apropriadas para que o gás, o ar da planta e o ar do instrumento não sejam usados ​​como fonte de respiração ou para pressurizar sistemas de água potável.

Turbinas

As turbinas são geralmente movidas a gás ou vapor e são usadas para acionar bombas, compressores, sopradores e outros equipamentos de processo de refinaria. O vapor entra nas turbinas a altas temperaturas e pressões, expandindo-se e acionando pás rotativas enquanto é direcionado por pás fixas.

As turbinas a vapor usadas para exaustão operando sob vácuo precisam de uma válvula de alívio de segurança no lado da descarga para proteção e para manter o vapor em caso de falha de vácuo. Onde a pressão operacional máxima pode ser maior que a pressão de projeto, as turbinas a vapor precisam de dispositivos de alívio. Deve-se considerar o fornecimento de reguladores e dispositivos de controle de sobrevelocidade nas turbinas.

Bombas, Tubulações e Válvulas

Bombas centrífugas e de deslocamento positivo (alternativas) são usadas para mover hidrocarbonetos, água de processo, água de incêndio e águas residuais em toda a refinaria. As bombas são acionadas por motores elétricos, turbinas a vapor ou motores de combustão interna.

Os sistemas de tubulação de processo e utilitários distribuem hidrocarbonetos, vapor, água e outros produtos por toda a instalação. São dimensionados e construídos com materiais dependentes do tipo de serviço, pressão, temperatura e natureza dos produtos. Existem conexões de ventilação, drenagem e amostra na tubulação, bem como provisões para vedação. Diferentes tipos de válvulas, incluindo válvulas de gaveta, válvulas de desvio, válvulas globo e esfera, válvulas plugue, válvulas de bloqueio e purga e válvulas de retenção são usados, dependendo de sua finalidade operacional. Estas válvulas podem ser operadas manualmente ou automaticamente.

Válvulas e instrumentação que requerem manutenção ou outro trabalho devem ser acessíveis no nível do solo ou de uma plataforma operacional. Válvulas de controle remoto, válvulas de incêndio e válvulas de isolamento podem ser usadas para limitar a perda de produto nas linhas de sucção da bomba em caso de vazamento ou incêndio. As conexões de ventilação e drenagem podem ser fornecidas com válvulas de bloqueio duplo ou uma válvula de bloqueio e plugue ou flange cego para proteção contra liberações. Dependendo do produto e serviço, pode ser necessária a prevenção de refluxo da linha de descarga. Provisões podem ser feitas para expansão da tubulação, movimento e mudanças de temperatura para evitar ruptura. Bombas operadas com vazão reduzida ou sem vazão podem superaquecer e romper. A falha dos controles automáticos da bomba pode causar um desvio na pressão e temperatura do processo. O alívio de pressão na tubulação de descarga deve ser fornecido onde as bombas possam sofrer sobrepressão.

Tanque de armazenamento

Tanques de armazenamento atmosférico e tanques de armazenamento de pressão são usados ​​em toda a refinaria para armazenamento de petróleo bruto, hidrocarbonetos intermediários (aqueles usados ​​para processamento) e produtos acabados, tanto líquidos quanto gases. Também são fornecidos tanques para água de incêndio, água de processo e tratamento, ácidos, ar e hidrogênio, aditivos e outros produtos químicos. O tipo, construção, capacidade e localização dos tanques depende de seu uso e da natureza, pressão de vapor, pontos de inflamação e pontos de fluidez dos materiais armazenados. Muitos tipos de tanques são usados ​​em refinarias, sendo os mais simples tanques de teto cônico acima do solo para armazenamento de líquidos combustíveis (não voláteis), como combustíveis diesel, óleos combustíveis e óleos lubrificantes. Tanques de teto flutuante abertos e cobertos (internos), que armazenam líquidos inflamáveis ​​(voláteis), como gasolina e petróleo bruto, restringem a quantidade de espaço entre o topo do produto e o teto do tanque para manter um ambiente rico em vapor atmosfera para impedir a ignição.

O potencial de incêndio existe se os tanques de armazenamento de hidrocarbonetos estiverem cheios demais ou se houver vazamentos que permitam que líquidos e vapores escapem e alcancem fontes de ignição. As refinarias devem estabelecer procedimentos de medição manual e recebimento de produtos para controlar transbordamentos ou fornecer controle automático de transbordamento e sistemas de sinalização nos tanques. Os tanques podem ser equipados com sistemas fixos ou semi-fixos de proteção contra incêndio de espuma-água. Válvulas de controle remoto, válvulas de isolamento e válvulas de incêndio podem ser fornecidas em tanques para bombeamento ou fechamento em caso de incêndio dentro do tanque ou no dique do tanque ou área de armazenamento. Os programas de ventilação de tanques, limpeza e entrada em espaços confinados são usados ​​para controlar o trabalho dentro dos tanques, e os sistemas de autorização de trabalho a quente são usados ​​para controlar as fontes de ignição dentro e ao redor dos tanques de armazenamento.

Manuseio, expedição e transporte

O carregamento de gases e hidrocarbonetos líquidos em dutos, vagões-tanque, caminhões-tanque e embarcações marítimas e barcaças para transporte a terminais e consumidores é a operação final da refinaria. As características do produto, as necessidades de distribuição, os requisitos de transporte, a prevenção de incêndios, a proteção ambiental e os critérios operacionais são importantes ao projetar docas marítimas, estantes de carregamento e coletores de dutos. Os procedimentos operacionais precisam ser estabelecidos e acordados pelo remetente e pelo destinatário, e as comunicações mantidas durante a transferência do produto. Caminhões-tanque e vagões-tanque ferroviários podem ser carregados por cima ou por baixo. Carregar e descarregar gás liquefeito de petróleo (GLP) requer considerações especiais além daquelas para hidrocarbonetos líquidos. Onde necessário, sistemas de recuperação de vapor devem ser fornecidos em prateleiras de carregamento e docas marítimas.

Práticas de trabalho seguras e equipamentos de proteção individual apropriados podem ser necessários ao carregar ou descarregar, limpar derramamentos ou vazamentos, ou ao medir, inspecionar, coletar amostras ou realizar atividades de manutenção em instalações de carregamento ou sistemas de recuperação de vapor. A entrega deve ser interrompida ou desviada em caso de emergência, como transbordamento do compartimento de um caminhão-tanque ou vagão-tanque.

Vários produtos químicos perigosos e tóxicos diferentes são usados ​​nas refinarias, variando de pequenas quantidades de reagentes de teste usados ​​em laboratórios a grandes quantidades de ácido sulfúrico e ácidos fluorídricos usados ​​no processamento alcalino. Esses produtos químicos precisam ser recebidos, armazenados e manuseados adequadamente. Os fabricantes de produtos químicos fornecem informações de segurança de materiais que podem ser usadas pelas refinarias para desenvolver procedimentos de segurança, controles de engenharia, requisitos de proteção pessoal e procedimentos de resposta a emergências para o manuseio de produtos químicos.

A natureza do perigo nas instalações de carga e descarga depende dos produtos que estão sendo carregados e dos produtos previamente transportados no vagão-tanque, caminhão-tanque ou embarcação marítima. A ligação equaliza a carga elétrica entre o rack de carregamento e o caminhão-tanque ou vagão-tanque. O aterramento evita o fluxo de correntes parasitas em instalações de carregamento de caminhões e trilhos. Flanges isolantes são usados ​​em conexões de tubulação de docas marítimas para evitar acúmulo e descargas de eletricidade estática. Os supressores de chamas são instalados no rack de carregamento e nas linhas de recuperação de vapor marinho para evitar o retorno de chamas. Onde o carregamento do switch for permitido, procedimentos seguros devem ser estabelecidos e seguidos.

Sistemas de fechamento automático ou manual nos coletores de abastecimento devem ser fornecidos nos racks de carregamento superior e inferior e nas docas marítimas em caso de vazamentos ou transbordamentos. Proteção anti-queda, como corrimãos, pode ser necessária para docas e racks de carregamento superior. Sistemas de drenagem e recuperação podem ser fornecidos em estantes de carregamento para drenagem pluvial, em docas e para lidar com derramamentos e vazamentos. Precauções são necessárias nas instalações de carregamento de GLP para não sobrecarregar ou sobrepressurizar carros-tanque e caminhões.

Atividades e Instalações de Apoio à Refinaria

Várias instalações, atividades e programas diferentes, cada um com seus próprios requisitos específicos de segurança e saúde, são necessários para dar suporte aos processos da refinaria, dependendo da localização da refinaria e dos recursos disponíveis.

Atividades administrativas

Uma ampla variedade de atividades de suporte administrativo, dependendo da filosofia da empresa de refino e da disponibilidade de serviços comunitários, é necessária para assegurar a operação contínua de uma refinaria. A função que controla os movimentos do óleo para dentro, para dentro e para fora da refinaria é exclusiva das refinarias. As funções administrativas podem ser divididas da seguinte forma. A operação diária das unidades de processo é a função de operações. Outra função é responsável por assegurar que foram feitos arranjos para um fornecimento contínuo de petróleo bruto. Outras atividades funcionais incluem serviços médicos (tanto de emergência como cuidados continuados de saúde), serviço de alimentação, serviços de engenharia, serviços de zeladoria e funções administrativas e gerenciais de rotina comuns à maioria das indústrias, como contabilidade, compras, relações humanas e assim por diante. A função de treinamento da refinaria é responsável pelo treinamento de habilidades e ofícios do supervisor e dos funcionários, incluindo treinamento inicial, de atualização e corretivo, e pela orientação e treinamento de funcionários e contratados em resposta a emergências e práticas e procedimentos de trabalho seguro.

Construção e manutenção

A continuidade da operação segura das refinarias depende do estabelecimento e implementação de programas e procedimentos de manutenção regular e preventiva, assegurando a reposição quando necessário. Reviravoltas, em que toda a refinaria ou unidades de processo inteiras serão desligadas para todo o equipamento em geral e substituídas de uma só vez, é um tipo de programa de manutenção preventiva exclusivo da indústria de processo. As atividades de integridade mecânica, como inspeção, reparo, teste e certificação de válvulas e dispositivos de alívio, que fazem parte do programa de gerenciamento de segurança de processo, são importantes para a operação segura contínua de uma refinaria, assim como as ordens de serviço de manutenção para a eficácia contínua de o programa de “gestão da mudança” da refinaria. Os programas de permissão de trabalho controlam o trabalho a quente e o trabalho seguro, como isolamento e bloqueio, e entrada em espaços confinados. As oficinas de manutenção e instrumentação têm finalidades que incluem:

• trabalho delicado e preciso para testar, manter e calibrar controles de processo de refinaria, instrumentos e computadores
• soldagem
• reparação e revisão de equipamentos
• manutenção de veículos
• carpintaria e assim por diante.

 

A segurança e a saúde na construção e manutenção dependem de alguns dos programas a seguir.

Isolamento

A manutenção, reparo e substituição segura de equipamentos dentro de unidades de processo geralmente requerem o isolamento de tanques, vasos e linhas para evitar a possibilidade de líquidos ou vapores inflamáveis ​​entrarem em uma área onde o trabalho a quente está sendo executado. O isolamento é normalmente obtido desconectando e fechando toda a tubulação que leva para ou de um vaso; cegar ou obstruir o tubo em uma conexão próxima ao tanque ou recipiente; ou fechando um conjunto duplo de válvulas de bloqueio na tubulação, se houver, e abrindo uma válvula de purga entre as duas válvulas fechadas.

Bloqueio/sinalização

Os programas de bloqueio e sinalização evitam a ativação inadvertida de equipamentos elétricos, mecânicos, hidráulicos ou energizados pneumaticamente durante o reparo ou manutenção. Todos os equipamentos alimentados eletricamente devem ter seu disjuntor ou interruptor principal bloqueado ou etiquetado e testado para garantir a inoperância, antes de iniciar o trabalho. Equipamentos mecânicos hidráulicos e pneumáticos devem ser desenergizados e ter sua fonte de energia bloqueada ou marcada antes de iniciar o trabalho. As linhas de fechamento de válvulas que estão sendo trabalhadas ou que estão isoladas também devem ser bloqueadas ou marcadas para evitar a abertura não autorizada.

Metalurgia

A metalurgia é usada para assegurar a resistência e integridade contínuas de linhas, vasos, tanques e reatores que estão sujeitos à corrosão por ácidos, corrosivos, água ácida, gases e outros produtos químicos criados e usados ​​no processamento de petróleo bruto. Métodos de teste não destrutivos são empregados em toda a refinaria para detectar corrosão excessiva e desgaste antes que ocorra a falha. Precauções de segurança adequadas são necessárias para evitar exposições excessivas a trabalhadores que manuseiam ou são expostos a equipamentos de teste radioativos, corantes e produtos químicos.

Armazéns

Os armazéns armazenam não apenas as peças, materiais e equipamentos necessários para as operações contínuas da refinaria, mas também armazenam produtos químicos e aditivos embalados que são usados ​​na manutenção, processamento e mistura. Os armazéns também podem manter suprimentos de roupas e equipamentos de proteção individual necessários, incluindo capacetes, luvas, aventais, proteção para os olhos e rosto, proteção respiratória, calçados de segurança e impermeáveis, roupas resistentes a chamas e roupas de proteção contra ácidos. O armazenamento e separação adequados de líquidos inflamáveis ​​e combustíveis e produtos químicos perigosos são necessários para evitar derramamentos, incêndios e mistura de produtos incompatíveis.

Laboratórios

Os laboratórios são responsáveis ​​por determinar os valores e a consistência dos óleos brutos antes do processamento, bem como realizar os testes necessários para o controle de qualidade do produto acabado. O pessoal do laboratório deve ser treinado para reconhecer os perigos inerentes ao manuseio e mistura de produtos químicos tóxicos e líquidos inflamáveis ​​e fornecer proteção para si e para os outros.

Segurança e Higiene Ambiental e Ocupacional

Outras importantes atividades de apoio à refinaria são a segurança, prevenção e proteção contra incêndios, proteção ambiental e higiene industrial. Estes podem ser fornecidos como funções separadas ou integrados nas operações da refinaria. As atividades de segurança, preparação e resposta a emergências e prevenção e proteção contra incêndios geralmente são responsabilidades da mesma função dentro de uma refinaria.

A função de segurança participa de programas de gerenciamento de segurança de processo como parte das equipes de revisão de projeto, revisão de pré-construção e construção e revisão de pré-inicialização. A segurança geralmente auxilia no processo de qualificação do contratado, revisa as atividades do contratado e investiga incidentes envolvendo funcionários e contratados. O pessoal de segurança pode ser responsável por supervisionar as atividades exigidas pela permissão, como entrada em espaços confinados e trabalho a quente, e por verificar a disponibilidade e prontidão de extintores de incêndio portáteis, instalações de descontaminação, chuveiros de segurança, lava-olhos, dispositivos fixos de detecção e alarmes e emergência aparelho de respiração autônomo colocado em locais estratégicos em caso de liberação de gás tóxico.

Programas de segurança. A função de segurança da refinaria geralmente é responsável pelo desenvolvimento e administração de vários programas de segurança e prevenção de incidentes, incluindo, entre outros, os seguintes:

• construção do projeto e análises de segurança pré-inicialização
• investigação e relatório de acidentes, incidentes e quase acidentes
• planos de preparação para emergências e programas de resposta
• programa de segurança do contratante
• práticas e procedimentos de trabalho seguro
• bloqueio/sinalização
• entrada em espaço confinado e inerte
• andaime
• segurança elétrica, aterramento de equipamentos e programa de proteção contra falhas
• Proteção de máquinas
• sinais e avisos de segurança
• trabalho a quente, trabalho seguro e sistemas de permissão de entrada.

 

Corpo de Bombeiros. As brigadas de incêndio de refinarias e equipes de emergência podem ser membros de brigada em tempo integral; funcionários de refinaria designados, como operadores e pessoal de manutenção que são treinados e designados para responder além de suas funções regulares; ou uma combinação de ambos. Além de incêndios, as brigadas tradicionalmente respondem a outros incidentes de refinaria, como vazamentos de ácido ou gás, resgate de embarcações ou tanques, derramamentos e assim por diante. A função de proteção contra incêndio pode ser responsável pela inspeção e teste de detectores e sinais de incêndio e sistemas e equipamentos fixos e portáteis de proteção contra incêndio, incluindo caminhões de bombeiros, bombas de incêndio, linhas de água de incêndio, hidrantes, mangueiras e bocais.

O combate a incêndios em refinarias difere do combate a incêndios normal porque, em vez de extinguir, muitas vezes é preferível permitir que certos incêndios continuem a queimar. Além disso, cada tipo de hidrocarboneto líquido, gás e vapor possui características químicas de incêndio únicas que devem ser totalmente compreendidas para melhor controlar seus incêndios. Por exemplo, a extinção de um incêndio de vapor de hidrocarboneto sem primeiro parar a liberação de vapor, criaria apenas uma nuvem contínua de vapor de gás com a probabilidade de re-ignição e explosão. Incêndios em tanques contendo petróleo bruto e resíduos pesados ​​precisam ser tratados com técnicas específicas de combate a incêndios para evitar a possibilidade de explosão ou transbordamento do tanque.

Incêndios de hidrocarbonetos geralmente são extintos interrompendo o fluxo do produto e permitindo que o fogo se extinga enquanto se aplica água de resfriamento para proteger equipamentos, tanques e vasos adjacentes da exposição ao calor. Muitos sistemas fixos de proteção contra incêndio são projetados com essa finalidade específica. O combate a incêndios em unidades de processo sob pressão requer consideração e treinamento especiais, principalmente quando catalisadores como o ácido fluorídrico estão envolvidos. Produtos químicos especiais de combate a incêndios, como pó seco e soluções de água e espuma, podem ser usados ​​para extinguir incêndios de hidrocarbonetos e controlar as emissões de vapor.

Preparação para emergências. As refinarias precisam desenvolver e implementar planos de resposta a emergências para diversas situações possíveis, incluindo explosões, incêndios, liberações e resgates. Os planos de emergência devem incluir o uso de assistência externa, incluindo empreiteiros, ajuda governamental e mútua, bem como a disponibilidade de suprimentos e equipamentos especiais, como espuma de combate a incêndio e materiais de contenção e absorção de derramamento.

Teste de gás e vapor

O monitoramento, amostragem e teste de gás, particulado e vapor em refinarias são conduzidos para garantir que o trabalho possa ser executado com segurança e os processos possam ser operados sem exposições, explosões ou incêndios tóxicos ou perigosos. Os testes atmosféricos são realizados usando uma variedade de instrumentos e técnicas para medir o teor de oxigênio, vapores e gases de hidrocarbonetos e para determinar os níveis de exposição perigosa e tóxica. Os instrumentos devem ser devidamente calibrados e ajustados antes do uso, por pessoas qualificadas, para garantir medições confiáveis ​​e precisas. Dependendo do local de trabalho, perigos potenciais e tipo de trabalho sendo executado, testes, amostragem e monitoramento podem ser realizados antes do início do trabalho, ou em intervalos especificados durante o trabalho, ou continuamente ao longo do trabalho.

Ao estabelecer procedimentos de refinaria para amostragem e teste de atmosferas inflamáveis, inertes e tóxicas, o uso de equipamentos de proteção individual, incluindo proteção respiratória apropriada, deve ser considerado. Deve-se notar que os respiradores do tipo canister não são adequados para atmosferas com deficiência de oxigênio. Os requisitos de teste devem depender do grau de perigo que estaria presente no caso de falha do instrumento.

O teste das seguintes substâncias pode ser realizado usando equipamento portátil ou instrumentação fixa:

Oxygen. Os medidores de gás combustível funcionam queimando uma pequena amostra da atmosfera que está sendo testada. Para obter uma leitura precisa de gás combustível, um mínimo de 10% e um máximo de 25% de oxigênio deve estar presente na atmosfera. A quantidade de oxigênio presente na atmosfera é determinada usando um medidor de oxigênio antes ou simultaneamente com o uso do medidor de gás combustível. O teste de oxigênio é essencial ao trabalhar em espaços confinados ou fechados, pois a entrada sem proteção respiratória (desde que não haja exposições tóxicas) requer concentrações normais de oxigênio no ar respirável de aproximadamente 21%. Os medidores de oxigênio também são usados ​​para medir a quantidade de oxigênio presente em espaços inertes, para garantir que não haja presença suficiente para sustentar a combustão durante o trabalho a quente ou outras operações.

Vapores e gases de hidrocarbonetos. “Trabalho a quente” é o trabalho que cria uma fonte de ignição, como soldagem, corte, retificação, limpeza por jateamento, operação de um motor de combustão interna e assim por diante, em uma área onde existe o potencial de exposição a vapores e gases inflamáveis. Para conduzir o trabalho a quente com segurança, instrumentos conhecidos como medidores de gás combustível são usados ​​para testar a atmosfera quanto a vapores de hidrocarbonetos. Vapores ou gases de hidrocarbonetos queimarão apenas quando misturados com ar (oxigênio) em certas proporções e inflamados. Se não houver vapor suficiente no ar, diz-se que a mistura é “muito pobre para queimar” e, se houver muito vapor (pouco oxigênio), a mistura é “muito rica para queimar”. As proporções limitantes são chamadas de “limites superiores e inferiores de inflamabilidade” e são expressas como uma porcentagem do volume de vapor no ar. Cada molécula ou mistura de hidrocarbonetos tem diferentes limites de inflamabilidade, normalmente variando de cerca de 1 a 10% de vapor no ar. O vapor da gasolina, por exemplo, tem um limite inflamável inferior de 1.4% e um limite inflamável superior de 7.6%.

atmosferas tóxicas. Instrumentos especiais são usados ​​para medir os níveis de gases tóxicos e perigosos, vapores e partículas que podem estar presentes na atmosfera onde as pessoas estão trabalhando. Essas medições são usadas para determinar o nível e o tipo de proteção necessária, que pode variar desde a ventilação completa e reposição da atmosfera até o uso de equipamentos respiratórios e de proteção individual pelas pessoas que trabalham na área. Exemplos de exposições perigosas e tóxicas que podem ser encontradas em refinarias incluem amianto, benzeno, sulfeto de hidrogênio, cloro, dióxido de carbono, ácidos sulfúrico e fluorídrico, aminas, fenol e outros.

Programas de saúde e segurança

A base para a higiene industrial da refinaria é um programa de controles administrativos e de engenharia que cobre exposições de instalações a produtos químicos tóxicos e perigosos, segurança e higiene de laboratório, ergonomia e vigilância médica.

Agências reguladoras e empresas estabelecem limites de exposição para vários produtos químicos tóxicos e perigosos. A função de higiene ocupacional realiza monitoramento e amostragem para medir a exposição dos funcionários a produtos químicos e substâncias perigosas e tóxicas. Os higienistas industriais podem desenvolver ou recomendar controles de engenharia, práticas preventivas de trabalho, substituição de produtos, roupas e equipamentos de proteção individual ou medidas alternativas de proteção ou redução da exposição.

Programas médicos. As refinarias normalmente exigem pré-colocação e exames médicos periódicos para determinar a capacidade do funcionário de realizar o trabalho inicialmente e posteriormente, e garantir que os requisitos e exposições de trabalho contínuo não coloquem em risco a saúde ou a segurança do funcionário.

Proteção pessoal. Os programas de proteção pessoal devem abranger exposições típicas de refinarias, como ruído, amianto, isolamento, resíduos perigosos, sulfeto de hidrogênio, benzeno e produtos químicos de processo, incluindo cáusticos, fluoreto de hidrogênio, ácido sulfúrico e assim por diante. A higiene industrial pode designar o equipamento de proteção individual apropriado a ser usado para várias exposições, incluindo pressão negativa e respiradores com suprimento de ar e proteção auditiva, ocular e cutânea.

Segurança do produto. A conscientização sobre a segurança do produto abrange o conhecimento sobre os perigos de produtos químicos e materiais aos quais existe potencial de exposição no local de trabalho e quais ações tomar no caso de ocorrer exposição por ingestão, inalação ou contato com a pele. Estudos toxicológicos de petróleo bruto, fluxos de refinaria, produtos químicos de processo, produtos acabados e novos produtos propostos são conduzidos para determinar os efeitos potenciais da exposição em funcionários e consumidores. Os dados são usados ​​para desenvolver informações de saúde relativas aos limites permitidos de exposição ou quantidades aceitáveis ​​de materiais perigosos em produtos. Essas informações são normalmente distribuídas por fichas de dados de segurança de materiais (MSDSs) ou documentos semelhantes, e os funcionários são treinados ou instruídos sobre os perigos dos materiais no local de trabalho.

Proteção ambiental

A proteção ambiental é uma consideração importante nas operações de refinaria devido aos requisitos de conformidade regulamentar e à necessidade de conservação à medida que os preços e custos do petróleo aumentam. As refinarias de petróleo produzem uma ampla gama de emissões atmosféricas e hídricas que podem ser perigosas para o meio ambiente. Alguns deles são contaminantes do petróleo bruto original, enquanto outros são resultado de processos e operações de refinaria. As emissões atmosféricas incluem sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono (ver tabela 2). As águas residuais normalmente contêm hidrocarbonetos, materiais dissolvidos, sólidos suspensos, fenóis, amônia, sulfetos, ácidos, álcalis e outros contaminantes. Existe também o risco de derramamentos e vazamentos acidentais de uma ampla gama de produtos químicos inflamáveis ​​e/ou tóxicos.

Os controles estabelecidos para conter as liberações de líquidos e vapores e reduzir os custos operacionais incluem o seguinte:

• Conservação de energia. Os controles incluem controle de vazamento de vapor e programas de recuperação de condensado para economizar energia e aumentar a eficiência.
• Poluição da água. Os controles incluem tratamento de águas residuais em separadores API e instalações de tratamento subsequentes, coleta, retenção e tratamento de águas pluviais e programas de contenção e controle de prevenção de derramamento.
• Poluição do ar. Como as refinarias operam continuamente, a detecção de vazamentos, principalmente em válvulas e conexões de tubulação, é importante. Os controles incluem a redução das emissões e liberações de vapor de hidrocarbonetos para a atmosfera, válvulas de refinaria e programas de estanqueidade, vedações de tanques de teto flutuante e programas de contenção de vapor e recuperação de vapor para instalações de carga e descarga e para ventilação de tanques e embarcações.
• Poluição do solo. A prevenção do derramamento de óleo poluindo o solo e contaminando as águas subterrâneas é realizada pelo uso de diques e pelo fornecimento de drenagem para áreas de contenção protegidas e especificadas. A contaminação por derramamento dentro das áreas dos diques pode ser evitada pelo uso de medidas de contenção secundária, como plástico impermeável ou revestimentos de diques de argila.
• Resposta a derramamento. As refinarias devem desenvolver e implementar programas para responder a derramamentos de petróleo bruto, produtos químicos e produtos acabados, tanto na terra quanto na água. Esses programas podem contar com funcionários treinados ou agências e contratados externos para responder à emergência. O tipo, a quantidade necessária e a disponibilidade de suprimentos e equipamentos para limpeza e restauração de derramamentos, no local ou de plantão, devem ser incluídos no plano de preparação.

 

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Definições

Estes termos são usados ​​frequentemente na indústria farmacêutica:

biológicos são vacinas bacterianas e virais, antígenos, antitoxinas e produtos análogos, soros, plasmas e outros derivados do sangue para proteger ou tratar terapeuticamente seres humanos e animais.

A granel são substâncias medicamentosas ativas usadas para fabricar produtos em forma de dosagem, processar rações medicinais para animais ou medicamentos compostos prescritos.

Agentes de diagnóstico auxiliar no diagnóstico de doenças e distúrbios em humanos e animais. Agentes de diagnóstico podem ser produtos químicos inorgânicos para examinar o trato gastrointestinal, produtos químicos orgânicos para visualizar o sistema circulatório e fígado e compostos radioativos para medir a função do sistema orgânico.

Drogas são substâncias com propriedades farmacológicas ativas em humanos e animais. Os medicamentos são combinados com outros materiais, como as necessidades farmacêuticas, para produzir um medicamento.

Farmacêuticos éticos são agentes biológicos e químicos para prevenir, diagnosticar ou tratar doenças e distúrbios em humanos ou animais. Esses produtos são dispensados ​​por prescrição ou aprovação de um profissional médico, farmacêutico ou veterinário.

Excipientes são ingredientes inertes que são combinados com substâncias medicamentosas para criar um produto em forma de dosagem. Os excipientes podem afetar a taxa de absorção, dissolução, metabolismo e distribuição em humanos ou animais.

Produtos farmacêuticos de venda livre são medicamentos vendidos em uma loja de varejo ou farmácia que não requerem receita médica ou aprovação de um profissional médico, farmacêutico ou veterinário.

Farmácia é a arte e a ciência de preparar e dispensar medicamentos para prevenir, diagnosticar ou tratar doenças ou distúrbios em humanos e animais.

farmacocinética é o estudo dos processos metabólicos relacionados à absorção, distribuição, biotransformação e eliminação de uma droga em humanos ou animais.

Farmacodinâmica é o estudo da ação de drogas em relação à sua estrutura química, local de ação e as consequências bioquímicas e fisiológicas em humanos e animais.

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A indústria farmacêutica é um componente importante dos sistemas de saúde em todo o mundo; é composto por muitas organizações públicas e privadas que descobrem, desenvolvem, fabricam e comercializam medicamentos para a saúde humana e animal (Gennaro 1990). A indústria farmacêutica baseia-se principalmente na pesquisa científica e no desenvolvimento (P&D) de medicamentos que previnem ou tratam doenças e distúrbios. Substâncias medicamentosas exibem uma ampla gama de atividades farmacológicas e propriedades toxicológicas (Hardman, Gilman e Limbird 1996; Reynolds 1989). Os avanços científicos e tecnológicos modernos estão acelerando a descoberta e o desenvolvimento de produtos farmacêuticos inovadores com atividade terapêutica aprimorada e efeitos colaterais reduzidos. Biólogos moleculares, químicos medicinais e farmacêuticos estão melhorando os benefícios dos medicamentos por meio de maior potência e especificidade. Esses avanços criam novas preocupações para proteger a saúde e a segurança dos trabalhadores na indústria farmacêutica (Agius 1989; Naumann et al. 1996; Sargent e Kirk 1988; Teichman, Fallon e Brandt-Rauf 1988).

Muitos fatores científicos, sociais e econômicos dinâmicos afetam a indústria farmacêutica. Algumas empresas farmacêuticas operam em mercados nacionais e multinacionais. Portanto, suas atividades estão sujeitas à legislação, regulamentação e políticas relativas ao desenvolvimento e aprovação de medicamentos, fabricação e controle de qualidade, marketing e vendas (Spilker 1994). Cientistas acadêmicos, do governo e da indústria, médicos praticantes e farmacêuticos, bem como o público, influenciam a indústria farmacêutica. Prestadores de cuidados de saúde (por exemplo, médicos, dentistas, enfermeiros, farmacêuticos e veterinários) em hospitais, clínicas, farmácias e consultórios particulares podem prescrever medicamentos ou recomendar como eles devem ser dispensados. Os regulamentos governamentais e as políticas de saúde sobre produtos farmacêuticos são influenciados pelo público, grupos de defesa e interesses privados. Esses fatores complexos interagem para influenciar a descoberta e desenvolvimento, fabricação, marketing e vendas de medicamentos.

A indústria farmacêutica é amplamente impulsionada pela descoberta e desenvolvimento científicos, em conjunto com a experiência toxicológica e clínica (ver figura 1). Existem grandes diferenças entre grandes organizações que se envolvem em uma ampla gama de descoberta e desenvolvimento de medicamentos, fabricação e controle de qualidade, marketing e vendas e organizações menores que se concentram em um aspecto específico. A maioria das empresas farmacêuticas multinacionais está envolvida em todas essas atividades; no entanto, eles podem se especializar em um aspecto com base em fatores do mercado local. Organizações acadêmicas, públicas e privadas realizam pesquisas científicas para descobrir e desenvolver novos medicamentos. A indústria de biotecnologia está se tornando uma das principais contribuintes para a pesquisa farmacêutica inovadora (Swarbick e Boylan, 1996). Freqüentemente, acordos de colaboração entre organizações de pesquisa e grandes empresas farmacêuticas são formados para explorar o potencial de novas substâncias farmacêuticas.

Figura 1. Desenvolvimento de medicamentos na indústria farmacêutica

Muitos países têm proteções legais específicas para medicamentos proprietários e processos de fabricação, conhecidos como direitos de propriedade intelectual. Nos casos em que as proteções legais são limitadas ou inexistentes, algumas empresas se especializam na fabricação e comercialização de medicamentos genéricos (Medical Economics Co. 1995). A indústria farmacêutica requer grandes quantias de investimento de capital devido às altas despesas associadas com P&D, aprovação regulatória, fabricação, garantia e controle de qualidade, marketing e vendas (Spilker 1994). Muitos países têm extensas regulamentações governamentais que afetam o desenvolvimento e a aprovação de medicamentos para venda comercial. Esses países têm requisitos rígidos de boas práticas de fabricação para garantir a integridade das operações de fabricação de medicamentos e a qualidade, segurança e eficácia dos produtos farmacêuticos (Gennaro 1990).

O comércio internacional e doméstico, bem como as políticas e práticas fiscais e financeiras, afetam a forma como a indústria farmacêutica opera dentro de um país (Swarbick e Boylan, 1996). Existem diferenças significativas entre países desenvolvidos e em desenvolvimento, no que diz respeito às suas necessidades de substâncias farmacêuticas. Nos países em desenvolvimento, onde a desnutrição e as doenças infecciosas são prevalentes, suplementos nutricionais, vitaminas e medicamentos anti-infecciosos são mais necessários. Nos países desenvolvidos, onde as doenças associadas ao envelhecimento e doenças específicas são preocupações primárias de saúde, as drogas cardiovasculares, do sistema nervoso central, gastrointestinais, anti-infecciosas, diabetes e quimioterapia estão em maior demanda.

Medicamentos para saúde humana e animal compartilham atividades de P&D e processos de fabricação semelhantes; no entanto, eles têm benefícios terapêuticos únicos e mecanismos para sua aprovação, distribuição, marketing e vendas (Swarbick e Boylan 1996). Os veterinários administram medicamentos para controlar doenças infecciosas e organismos parasitários em animais agrícolas e de companhia. Vacinas e drogas anti-infecciosas e antiparasitárias são comumente usadas para esse fim. Suplementos nutricionais, antibióticos e hormônios são amplamente empregados pela agricultura moderna para promover o crescimento e a saúde dos animais de produção. A P&D de produtos farmacêuticos para a saúde humana e animal são frequentemente aliadas, devido às necessidades concomitantes de controle de agentes infecciosos e doenças.

Produtos Químicos Industriais Perigosos e Substâncias Relacionadas a Drogas

Muitos agentes biológicos e químicos diferentes são descobertos, desenvolvidos e usados ​​na indústria farmacêutica (Hardman, Gilman e Limbird 1996; Reynolds 1989). Alguns processos de fabricação nas indústrias farmacêutica, bioquímica e química orgânica sintética são semelhantes; no entanto, a maior diversidade, menor escala e aplicações específicas na indústria farmacêutica são únicas. Uma vez que o objetivo principal é produzir substâncias medicinais com atividade farmacológica, muitos agentes em P&D e fabricação farmacêutica são perigosos para os trabalhadores. Medidas de controle adequadas devem ser implementadas para proteger os trabalhadores de produtos químicos industriais e drogas durante muitas operações de P&D, fabricação e controle de qualidade (ILO 1983; Naumann et al. 1996; Teichman, Fallon e Brandt-Rauf 1988).

A indústria farmacêutica usa agentes biológicos (por exemplo, bactérias e vírus) em muitas aplicações especiais, como produção de vacinas, processos de fermentação, derivação de produtos derivados do sangue e biotecnologia. Os agentes biológicos não são abordados por este perfil devido às suas aplicações farmacêuticas únicas, mas outras referências estão prontamente disponíveis (Swarbick e Boylan 1996). Os agentes químicos podem ser categorizados como produtos químicos industriais e substâncias relacionadas com drogas (Gennaro 1990). Podem ser matérias-primas, produtos intermediários ou acabados. Situações especiais surgem quando produtos químicos industriais ou substâncias medicamentosas são empregados em P&D de laboratório, garantia de qualidade e ensaios de controle, engenharia e manutenção, ou quando são criados como subprodutos ou resíduos.

produtos químicos industriais

Os produtos químicos industriais são usados ​​na pesquisa e desenvolvimento de substâncias ativas de medicamentos e na fabricação de substâncias a granel e produtos farmacêuticos acabados. Os produtos químicos orgânicos e inorgânicos são matérias-primas, servindo como reagentes, reagentes, catalisadores e solventes. O uso de produtos químicos industriais é determinado pelo processo de fabricação e operações específicas. Muitos desses materiais podem ser perigosos para os trabalhadores. Uma vez que as exposições dos trabalhadores a produtos químicos industriais podem ser perigosas, os limites de exposição ocupacional, como os valores-limite (TLVs) foram estabelecidos pelo governo, organizações técnicas e profissionais (ACGIH 1995).

Substâncias relacionadas a drogas

As substâncias farmacologicamente ativas podem ser categorizadas como produtos naturais e drogas sintéticas. Os produtos naturais são derivados de fontes vegetais e animais, enquanto as drogas sintéticas são produzidas por tecnologias microbiológicas e químicas. Antibióticos, hormônios esteroides e peptídicos, vitaminas, enzimas, prostaglandinas e feromônios são produtos naturais importantes. A pesquisa científica está se concentrando cada vez mais em drogas sintéticas devido aos recentes avanços científicos em biologia molecular, bioquímica, farmacologia e tecnologia de computadores. A Tabela 1 lista os principais agentes farmacêuticos.

Tabela 1. Principais categorias de agentes farmacêuticos

 

Substâncias ativas de medicamentos e materiais inertes são combinados durante a fabricação farmacêutica para produzir formas farmacêuticas de medicamentos (por exemplo, comprimidos, cápsulas, líquidos, pós, cremes e pomadas) (Gennaro 1990). As drogas podem ser categorizadas por seu processo de fabricação e benefícios terapêuticos (EPA 1995). As drogas são administradas medicinalmente por meios estritamente prescritos (por exemplo, oral, injeção, pele) e dosagens, enquanto os trabalhadores podem ser expostos a substâncias medicamentosas por inadvertidamente respirar poeira ou vapores no ar ou engolir acidentalmente alimentos ou bebidas contaminadas. Os limites de exposição ocupacional (OELs) são desenvolvidos por toxicologistas e higienistas ocupacionais para fornecer orientação sobre como limitar a exposição dos trabalhadores a substâncias medicamentosas (Naumann et al. 1996; Sargent e Kirk 1988).

necessidades farmacêuticas (por exemplo, aglutinantes, enchimentos, aromatizantes e agentes de volume, conservantes e antioxidantes) são misturados com substâncias ativas, fornecendo as propriedades físicas e farmacológicas desejadas nos produtos em forma de dosagem (Gennaro 1990). Muitas necessidades farmacêuticas não têm ou têm valor terapêutico limitado e são relativamente não perigosas para os trabalhadores durante as operações de desenvolvimento e fabricação de medicamentos. Esses materiais são antioxidantes e conservantes, agentes corantes, aromatizantes e diluentes, emulsificantes e agentes de suspensão, bases de pomadas, solventes e excipientes farmacêuticos.

Operações Farmacêuticas, Perigos Relacionados e Medidas de Controle no Local de Trabalho

As operações de fabricação farmacêutica podem ser categorizadas como produção básica de drogas a granel e fabricação farmacêutica de produtos em forma de dosagem. A Figura 2 ilustra o processo de fabricação.

Figura 2. Processo de fabricação na indústria farmacêutica

A produção básica de substâncias farmacêuticas a granel pode empregar três tipos principais de processos: fermentação, síntese química orgânica e síntese biológica e extração natural (Theodore e McGuinn 1992). Essas operações de fabricação podem ser descontínuas, contínuas ou uma combinação desses processos. Antibióticos, esteróides e vitaminas são produzidos por fermentação, enquanto muitas novas substâncias medicamentosas são produzidas por síntese orgânica. Historicamente, a maioria das substâncias farmacêuticas era derivada de fontes naturais, como plantas, animais, fungos e outros organismos. Os medicamentos naturais são farmacologicamente diversos e difíceis de produzir comercialmente devido à sua química complexa e potência limitada.

Fermentação

A fermentação é um processo bioquímico que emprega microrganismos selecionados e tecnologias microbiológicas para produzir um produto químico. Os processos de fermentação em batelada envolvem três etapas básicas: inóculo e preparação de sementes, fermentação e recuperação de produto or isolamento (Theodore e McGuinn 1992). Um diagrama esquemático de um processo de fermentação é dado na figura 3. A preparação do inóculo começa com uma amostra de esporos de uma cepa microbiana. A cepa é cultivada seletivamente, purificada e cultivada usando uma bateria de técnicas microbiológicas para produzir o produto desejado. Os esporos da cepa microbiana são ativados com água e nutrientes em condições quentes. As células da cultura são cultivadas através de uma série de placas de ágar, tubos de ensaio e frascos sob condições ambientais controladas para criar uma suspensão densa.

Figura 3. Diagrama de um processo de fermentação

As células são transferidas para um tanque de sementes para mais crescimento. O tanque de sementes é um pequeno recipiente de fermentação projetado para otimizar o crescimento do inóculo. As células do tanque de sementes são carregadas para uma produção esterilizada a vapor fermentador. Nutrientes esterilizados e água purificada são adicionados ao recipiente para iniciar a fermentação. Durante a fermentação aeróbica, o conteúdo do fermentador é aquecido, agitado e arejado por um tubo perfurado ou aspersor, mantendo uma taxa de fluxo de ar e temperatura ideais. Após a conclusão das reações bioquímicas, o caldo de fermentação é filtrado para remover os micro-organismos, ou micélio. O fármaco, que pode estar presente no filtrado ou no micélio, é recuperado por várias etapas, como extração por solvente, precipitação, troca iônica e absorção.

Os solventes usados ​​para extrair o produto (tabela 2) geralmente podem ser recuperados; no entanto, pequenas porções permanecem no efluente do processo, dependendo de sua solubilidade e do projeto do equipamento do processo. A precipitação é um método para separar o medicamento do caldo aquoso. O medicamento é filtrado do caldo e extraído dos resíduos sólidos. Cobre e zinco são agentes precipitantes comuns neste processo. A troca iônica ou adsorção remove o produto do caldo por reação química com materiais sólidos, como resinas ou carvão ativado. O medicamento é recuperado da fase sólida por um solvente que pode ser recuperado por evaporação.

Tabela 2. Solventes utilizados na indústria farmacêutica

Fonte: EPA 1995.

Saúde e segurança do trabalhador

Os riscos à segurança do trabalhador podem ser representados por peças e equipamentos móveis da máquina; vapor de alta pressão, água quente, superfícies aquecidas e ambientes de trabalho quentes; produtos químicos corrosivos e irritantes; movimentação manual pesada de materiais e equipamentos; e altos níveis de ruído. A exposição dos trabalhadores a vapores de solventes pode ocorrer durante a recuperação ou isolamento de produtos. A exposição dos trabalhadores a solventes pode resultar de equipamentos de filtração não contidos e emissões fugitivas de vazamentos em bombas, válvulas e estações coletoras durante as etapas de extração e purificação. Uma vez que o isolamento e o crescimento de microrganismos são essenciais para a fermentação, os perigos biológicos são reduzidos pelo emprego de micróbios não patogênicos, mantendo equipamentos de processo fechados e tratando o caldo usado antes de sua descarga.

Geralmente, as preocupações com a segurança do processo são menos importantes durante a fermentação do que durante as operações de síntese orgânica, uma vez que a fermentação é baseada principalmente na química aquosa e requer contenção do processo durante a preparação da semente e a fermentação. Riscos de incêndio e explosão podem surgir durante as extrações com solvente; no entanto, a inflamabilidade dos solventes é reduzida pela diluição com água nas etapas de filtração e recuperação. Riscos de segurança (ou seja, queimaduras térmicas e escaldaduras) são apresentados pelos grandes volumes de vapor pressurizado e água quente associados às operações de fermentação.

Síntese química

Os processos de síntese química usam produtos químicos orgânicos e inorgânicos em operações em lote para produzir substâncias medicamentosas com propriedades físicas e farmacológicas únicas. Normalmente, uma série de reações químicas são realizadas em reatores multifuncionais e os produtos são isolados por extração, cristalização e filtração (Kroschwitz 1992). Os produtos acabados são geralmente secos, moídos e misturados. Plantas de síntese orgânica, equipamentos de processo e utilidades são comparáveis ​​nas indústrias farmacêutica e de química fina. Um diagrama esquemático de um processo de síntese orgânica é dado na figura 4.

Figura 4. Diagrama de um processo de síntese orgânica

A química farmacêutica está se tornando cada vez mais complexa com o processamento em várias etapas, onde o produto de uma etapa se torna um material de partida para a próxima etapa, até que o medicamento acabado seja sintetizado. Os produtos químicos a granel que são intermediários do produto acabado podem ser transferidos entre plantas de síntese orgânica para várias considerações técnicas, financeiras e legais. A maioria dos intermediários e produtos são produzidos em uma série de reações em batelada em um campanha base. Os processos de fabricação operam por períodos de tempo discretos, antes que materiais, equipamentos e utilidades sejam alterados para se preparar para um novo processo. Muitas plantas de síntese orgânica na indústria farmacêutica são projetadas para maximizar sua flexibilidade operacional, devido à diversidade e complexidade da química medicinal moderna. Isso é alcançado através da construção de instalações e instalação de equipamentos de processo que podem ser modificados para novos processos de fabricação, além de seus requisitos de utilidade.

Reatores multifuncionais são os principais equipamentos de processamento em operações de síntese química (ver figura 5). São vasos de pressão reforçados com revestimentos de inox, vidro ou liga metálica. A natureza das reações químicas e as propriedades físicas dos materiais (por exemplo, reativo, corrosivo, inflamável) determinam o projeto, as características e a construção dos reatores. Os reatores multifuncionais possuem invólucros externos e bobinas internas que são preenchidas com água de resfriamento, vapor ou produtos químicos com propriedades especiais de transferência de calor. O invólucro do reator é aquecido ou resfriado, com base nos requisitos das reações químicas. Os reatores multifuncionais têm agitadores, defletores e muitas entradas e saídas que os conectam a outros recipientes de processo, equipamentos e suprimentos químicos a granel. Instrumentos de detecção de temperatura, pressão e peso são instalados para medir e controlar o processo químico no reator. Os reatores podem ser operados em altas pressões ou baixos vácuos, dependendo de seu projeto de engenharia e características e dos requisitos da química do processo.

Figura 5. Diagrama de um reator químico em síntese orgânica

Permutadores de calor são conectados a reatores para aquecer ou resfriar a reação e condensar vapores de solvente quando são aquecidos acima de seu ponto de ebulição, criando um refluxo ou reciclagem dos vapores condensados. Dispositivos de controle de poluição do ar (por exemplo, purificadores e impingers) podem ser conectados às aberturas de exaustão em recipientes de processo, reduzindo as emissões de gás, vapor e poeira (EPA 1993). Solventes voláteis e produtos químicos tóxicos podem ser liberados no local de trabalho ou na atmosfera, a menos que sejam controlados durante a reação por trocadores de calor ou dispositivos de controle de ar. Alguns solventes (ver tabela 2) e reagentes são difíceis de condensar, absorver ou adsorver em dispositivos de controle de ar (por exemplo, cloreto de metileno e clorofórmio) devido às suas propriedades químicas e físicas.

 

Os produtos químicos a granel são recuperados ou isolados por operações de separação, purificação e filtração. Normalmente, esses produtos estão contidos em licores mãe, como sólidos dissolvidos ou suspensos em uma mistura de solventes. Os licores-mãe podem ser transferidos entre recipientes ou equipamentos de processo em tubulações ou mangueiras temporárias ou permanentes, por bombas, gases inertes pressurizados, vácuo ou gravidade. A transferência de materiais é uma preocupação devido às taxas de reação, temperaturas ou pressões críticas, características do equipamento de processamento e potencial para vazamentos e derramamentos. Precauções especiais para minimizar a eletricidade estática são necessárias quando os processos usam ou geram gases e líquidos inflamáveis. Carregando líquidos inflamáveis ​​através de tubos de imersão e aterramento e bonding materiais condutores e mantendo atmosferas inertes dentro do equipamento de processo reduzem o risco de incêndio ou explosão (Crowl e Louvar 1990).

Saúde e segurança do trabalhador

Muitos riscos à saúde e segurança do trabalhador são colocados por operações de síntese. Eles incluem riscos de segurança de peças móveis de máquinas, equipamentos pressurizados e tubulações; movimentação manual pesada de materiais e equipamentos; vapor, líquidos quentes, superfícies aquecidas e ambientes de trabalho quentes; espaços confinados e fontes de energia perigosas (por exemplo, eletricidade); e altos níveis de ruído.

Riscos agudos e crônicos à saúde podem resultar da exposição dos trabalhadores a produtos químicos perigosos durante as operações de síntese. Os produtos químicos com efeitos agudos para a saúde podem danificar os olhos e a pele, ser corrosivos ou irritantes para os tecidos do corpo, causar sensibilização ou reações alérgicas ou ser asfixiantes, causando asfixia ou deficiência de oxigênio. Os produtos químicos com efeitos crônicos à saúde podem causar câncer ou danificar o fígado, os rins ou os pulmões ou afetar os sistemas nervoso, endócrino, reprodutivo ou de outros órgãos. Os perigos de saúde e segurança podem ser controlados pela implementação de medidas de controle apropriadas (por exemplo, modificações de processo, controles de engenharia, práticas administrativas, equipamentos de proteção individual e respiratória).

As reações de síntese orgânica podem criar grandes riscos de segurança de processo de materiais altamente perigosos, incêndio, explosão ou reações químicas descontroladas que impactam a comunidade ao redor da planta. A segurança do processo pode ser muito complexa na síntese orgânica. É abordado de várias maneiras: examinando a dinâmica das reações químicas, propriedades de materiais altamente perigosos, projeto, operação e manutenção de equipamentos e utilidades, treinamento da equipe operacional e de engenharia e preparação e resposta a emergências da instalação e da comunidade local. Orientação técnica está disponível na análise de riscos do processo e atividades de gerenciamento para reduzir os riscos das operações de síntese química (Crowl e Louvar 1990; Kroschwitz 1992).

Extração biológica e natural

Grandes volumes de materiais naturais, como matéria vegetal e animal, podem ser processados ​​para extrair substâncias farmacologicamente ativas (Gennaro 1990; Swarbick e Boylan 1996). Em cada etapa do processo, os volumes de materiais são reduzidos por uma série de processos em batelada, até a obtenção do medicamento final. Normalmente, os processos são realizados em campanhas com duração de algumas semanas, até que se obtenha a quantidade desejada de produto acabado. Solventes são usados ​​para remover gorduras e óleos insolúveis, extraindo assim o fármaco acabado. O pH (acidez) da solução de extração e dos resíduos pode ser ajustado neutralizando-os com ácidos e bases fortes. Compostos metálicos freqüentemente servem como agentes precipitantes e compostos fenólicos como desinfetantes.

Saúde e segurança do trabalhador

Alguns trabalhadores podem desenvolver alergia e/ou irritação na pele devido ao manuseio de certas plantas. A matéria animal pode estar contaminada com organismos infecciosos, a menos que sejam tomadas as devidas precauções. Os trabalhadores podem ser expostos a solventes e produtos químicos corrosivos durante as operações de extração biológica e natural. Os riscos de incêndio e explosão são decorrentes do armazenamento, manuseio, processamento e recuperação de líquidos inflamáveis. Partes mecânicas móveis; vapor quente, água, superfícies e locais de trabalho; e altos níveis de ruído são riscos à segurança do trabalhador.

Questões de segurança do processo são muitas vezes reduzidas pelos grandes volumes de materiais vegetais ou animais e menor escala de atividades de extração de solventes. Riscos de incêndio e explosão e exposição dos trabalhadores a solventes ou produtos químicos corrosivos ou irritantes podem ocorrer durante as operações de extração e recuperação, dependendo da química específica e da contenção do equipamento de processo.

Fabricação farmacêutica de formas farmacêuticas

Substâncias medicamentosas são convertidas em produtos em forma de dosagem antes de serem dispensadas ou administradas a humanos ou animais. Substâncias medicamentosas ativas são misturadas com necessidades farmacêuticas, como aglutinantes, enchimentos, aromatizantes e agentes de volume, conservantes e antioxidantes. Esses ingredientes podem ser secos, moídos, misturados, comprimidos e granulados para atingir as propriedades desejadas antes de serem fabricados como uma formulação final. Comprimidos e cápsulas são formas de dosagem oral muito comuns; outra forma comum são os líquidos estéreis para injeção ou aplicação oftálmica. A Figura 6 ilustra as operações unitárias típicas para a fabricação de produtos farmacêuticos em forma de dosagem.

Figura 6. Fabricação farmacêutica de produtos sob a forma de dosagem

As misturas farmacêuticas podem ser comprimidas por granulação úmida, compressão direta ou slugging para obter as propriedades físicas desejadas, antes de sua formulação como um medicamento acabado. No granulação úmida, os ingredientes ativos e excipientes são umedecidos com soluções aquosas ou solventes para produzir grânulos grossos com tamanhos de partícula aumentados. Os grânulos são secos, misturados com lubrificantes (por exemplo, estearato de magnésio), desintegrantes ou aglutinantes, depois comprimidos em comprimidos. No decorrer compressão direta, uma matriz de metal contém uma quantidade medida da mistura de drogas enquanto um punção comprime o comprimido. Drogas que não são suficientemente estáveis ​​para granulação úmida ou não podem ser comprimidas diretamente são injetadas. Golpeando or granulação seca mistura e comprime comprimidos relativamente grandes que são moídos e peneirados até um tamanho de malha desejado, depois recomprimidos no comprimido final. Materiais misturados e granulados também podem ser produzidos em forma de cápsula. As cápsulas de gelatina dura são secas, aparadas, enchidas e unidas em máquinas de enchimento de cápsulas.

Os líquidos podem ser produzidos como soluções estéreis para injeção no corpo ou administração nos olhos; líquidos, suspensões e xaropes para ingestão oral; e tinturas para aplicação na pele (Gennaro 1990). Condições ambientais altamente controladas, equipamentos de processo contidos e matérias-primas purificadas são necessários para a fabricação de líquidos estéreis para evitar contaminação microbiológica e particulada (Cole 1990; Swarbick e Boylan 1996). Utilidades da instalação (por exemplo, ventilação, vapor e água), equipamentos de processo e superfícies do local de trabalho devem ser limpos e mantidos para prevenir e minimizar a contaminação. Água em altas temperaturas e pressões é usada para destruir e filtrar bactérias e outros contaminantes do abastecimento de água estéril ao preparar soluções para injeção. parenteral líquidos são injetados por administração intradérmica, intramuscular ou intravenosa no corpo. Esses líquidos são esterilizados por calor seco ou úmido sob alta pressão com filtros de retenção de bactérias. Embora as soluções líquidas para uso oral ou tópico não necessitem de esterilização, as soluções para administração nos olhos (oftálmicas) devem ser esterilizadas. Os líquidos orais são preparados misturando as substâncias ativas do fármaco com um solvente ou conservante para inibir o crescimento de fungos e bactérias. Suspensões e emulsões líquidas são produzidas por moinhos colóides e homogeneizadores, respectivamente. Cremes e pomadas são preparados misturando ou combinando ingredientes ativos com vaselina, graxas pesadas ou emolientes antes de serem embalados em tubos de metal ou plástico.

Saúde e segurança do trabalhador

Os riscos à saúde e segurança do trabalhador durante a fabricação farmacêutica são criados por peças móveis de máquinas (por exemplo, engrenagens expostas, correias e eixos) e fontes de energia perigosas (por exemplo, elétrica, pneumática, térmica, etc.); movimentação manual de materiais e equipamentos; vapor de alta pressão, água quente e superfícies aquecidas; líquidos inflamáveis ​​e corrosivos; e altos níveis de ruído. A exposição dos trabalhadores a poeiras transportadas pelo ar pode ocorrer durante as operações de distribuição, secagem, moagem e mistura. A exposição a produtos farmacêuticos é uma preocupação especial quando misturas contendo altas proporções de substâncias ativas de drogas são manuseadas ou processadas. As operações de granulação úmida, composição e revestimento podem criar uma alta exposição dos trabalhadores aos vapores do solvente.

As questões de segurança do processo referem-se principalmente aos riscos de incêndio ou explosão durante a fabricação farmacêutica de formas farmacêuticas. Muitas dessas operações (por exemplo, granulação, mistura, composição e secagem) usam líquidos inflamáveis, que podem criar atmosferas inflamáveis ​​ou explosivas. Como algumas poeiras farmacêuticas são altamente explosivas, suas propriedades físicas devem ser examinadas antes de serem processadas. A secagem em leito fluidizado, moagem e slugging são uma preocupação particular quando envolvem materiais potencialmente explosivos. Medidas de engenharia e práticas de trabalho seguras reduzem os riscos de poeiras explosivas e líquidos inflamáveis ​​(por exemplo, equipamentos e utilitários elétricos à prova de vapor e poeira, aterramento e ligação de equipamentos, recipientes selados com alívio de pressão e atmosferas inertes).

Medidas de controle

Prevenção e proteção contra incêndio e explosão; contenção de processo de substâncias perigosas, perigos de máquina e altos níveis de ruído; diluição e ventilação de exaustão local (LEV); uso de respiradores (por exemplo, máscaras contra poeira e vapores orgânicos e, em alguns casos, respiradores purificadores de ar motorizados ou máscaras e roupas com suprimento de ar) e equipamentos de proteção individual (EPI); e treinamento de trabalhadores sobre riscos no local de trabalho e práticas seguras de trabalho são medidas de controle do local de trabalho aplicáveis ​​durante todas as várias operações de fabricação de produtos farmacêuticos descritas abaixo. Questões específicas envolvem a substituição de materiais menos perigosos sempre que possível durante o desenvolvimento e fabricação de medicamentos. Além disso, minimizar as transferências de materiais, o processamento aberto ou aberto e as atividades de amostragem diminuem o potencial de exposição dos trabalhadores.

O projeto de engenharia e as características das instalações, utilidades e equipamentos de processo podem prevenir a poluição ambiental e reduzir a exposição dos trabalhadores a substâncias perigosas. Modernas instalações de fabricação farmacêutica e equipamentos de processo estão reduzindo os riscos ambientais, de saúde e segurança, evitando a poluição e melhorando a contenção de perigos. Os objetivos de saúde e segurança do trabalhador e controle de qualidade são alcançados melhorando o isolamento, contenção e limpeza das instalações farmacêuticas e equipamentos de processo. Prevenir a exposição dos trabalhadores a substâncias perigosas e produtos farmacêuticos é altamente compatível com a necessidade concomitante de evitar que os trabalhadores contaminem acidentalmente matérias-primas e produtos acabados. Os procedimentos de trabalho seguro e as boas práticas de fabricação são atividades complementares.

Projeto de instalações e problemas de engenharia de processo

O projeto de engenharia e as características das instalações farmacêuticas e equipamentos de processo influenciam a saúde e a segurança do trabalhador. Os materiais de construção, equipamentos de processo e práticas de limpeza afetam muito a limpeza do local de trabalho. Os sistemas de diluição e LEV controlam vapores fugitivos e emissões de poeira durante as operações de fabricação. Medidas de prevenção e proteção contra incêndio e explosão (por exemplo, equipamentos e utilitários elétricos à prova de vapor e poeira, sistemas de extinção, detectores de incêndio e fumaça e alarmes de emergência) são necessários quando líquidos e vapores inflamáveis ​​estão presentes. Os sistemas de armazenamento e manuseio (por exemplo, recipientes de armazenamento, recipientes portáteis, bombas e tubulações) são instalados para movimentar líquidos dentro das instalações de fabricação farmacêutica. Sólidos perigosos podem ser manuseados e processados ​​em equipamentos e recipientes fechados, contêineres individuais a granel (IBCs) e tambores e bolsas selados. O isolamento ou contenção de instalações, equipamentos de processo e materiais perigosos promove a saúde e a segurança do trabalhador. Os perigos mecânicos são controlados com a instalação de proteções de barreira nas peças móveis da máquina.

Os equipamentos e utilidades do processo podem ser controlados por meios manuais ou automáticos. Nas plantas manuais, operadores químicos leia instrumentos e controle equipamentos de processo e utilitários próximos ao equipamento de processo. Em plantas automatizadas, os equipamentos de processo, utilidades e dispositivos de controle são controlados por sistemas distribuídos, permitindo que sejam operados de um local remoto, como uma sala de controle. As operações manuais são freqüentemente empregadas quando os materiais são carregados ou transferidos, os produtos são descarregados e embalados e quando a manutenção é realizada ou surgem condições não rotineiras. Instruções escritas devem ser preparadas, para descrever procedimentos operacionais padrão bem como os riscos à saúde e segurança do trabalhador e as medidas de controle.

Verificação dos controles do local de trabalho

As medidas de controle do local de trabalho são avaliadas periodicamente para proteger os trabalhadores de riscos à saúde e segurança e minimizar a poluição ambiental. Muitos processos de fabricação e equipamentos são validados na indústria farmacêutica para garantir a qualidade dos produtos (Cole 1990; Gennaro 1990; Swarbick e Boylan 1996). Práticas de validação semelhantes podem ser implementadas para medidas de controle no local de trabalho para garantir que sejam eficazes e confiáveis. Periodicamente, as instruções de processo e as práticas seguras de trabalho são revisadas. As atividades de manutenção preventiva identificam quando o processo e o equipamento de engenharia podem falhar, evitando assim problemas. O treinamento e a supervisão informam e educam os trabalhadores sobre riscos ambientais, de saúde e segurança, reforçando as práticas seguras de trabalho e o uso de respiradores e equipamentos de proteção individual. Os programas de inspeção examinam se as condições e práticas de trabalho seguras são mantidas. Isso inclui inspecionar os respiradores e garantir que sejam adequadamente selecionados, usados ​​e mantidos pelos trabalhadores. Os programas de auditoria revisam os sistemas de gestão para identificação, avaliação e controle de riscos ambientais, de saúde e segurança.

Operações da unidade farmacêutica

Pesagem e distribuição

A pesagem e distribuição de sólidos e líquidos é uma atividade muito comum em toda a indústria farmacêutica (Gennaro 1990). Normalmente, os trabalhadores distribuem materiais recolhendo sólidos manualmente e despejando ou bombeando líquidos. A pesagem e a distribuição são frequentemente realizadas em um depósito durante a produção química a granel ou em uma farmácia durante a fabricação de formas farmacêuticas. Devido à probabilidade de derramamentos, vazamentos e emissões fugitivas durante a pesagem e distribuição, medidas adequadas de controle no local de trabalho são necessárias para proteger os trabalhadores. A pesagem e a distribuição devem ser realizadas em uma área de trabalho dividida com boa ventilação de diluição. As superfícies de trabalho nas áreas de pesagem e distribuição de materiais devem ser lisas e vedadas, permitindo sua adequada limpeza. A LEV com capuzes backdraft ou sidedraft evita a liberação de contaminantes do ar ao pesar e dispensar sólidos empoeirados ou líquidos voláteis (Cole 1990). A pesagem e a distribuição de materiais altamente tóxicos podem exigir medidas de controle adicionais, como exaustores de ventilação laminar ou dispositivos de isolamento (por exemplo, porta-luvas ou bolsas de luvas) (Naumann et al. 1996).

Carga e descarga de sólidos e líquidos

Sólidos e líquidos são frequentemente carregados e descarregados de recipientes e equipamentos de processo em operações de fabricação farmacêutica (Gennaro 1990). A carga e descarga de materiais são muitas vezes realizadas manualmente pelos trabalhadores; no entanto, outros métodos são empregados (por exemplo, gravidade, sistemas de transferência mecânicos ou pneumáticos). Equipamentos de processo contidos, sistemas de transferência e controles de engenharia evitam a exposição dos trabalhadores durante o carregamento e descarregamento de materiais altamente perigosos. O carregamento por gravidade de contêineres fechados e sistemas de vácuo, pressão e bombeamento eliminam as emissões fugitivas durante as operações de carregamento e descarregamento. A LEV com entradas flangeadas captura poeiras e vapores fugitivos que são liberados em pontos de transferência abertos.

Separações líquidas

Os líquidos são separados com base em suas propriedades físicas (por exemplo, densidade, solubilidade e miscibilidade) (Kroschwitz 1992). As separações líquidas são comumente realizadas durante a produção química a granel e operações de fabricação farmacêutica. Líquidos perigosos devem ser transferidos, processados ​​e separados em recipientes fechados e sistemas de tubulação para reduzir a exposição dos trabalhadores a derramamentos de líquidos e vapores transportados pelo ar. Lava-olhos e chuveiros de segurança devem estar localizados perto de operações onde líquidos perigosos são transferidos, processados ​​ou separados. Medidas de controle de derramamento e prevenção e proteção contra incêndio e explosão são necessárias ao usar líquidos inflamáveis.

Transferindo líquidos

Os líquidos são frequentemente transferidos entre recipientes de armazenamento, contêineres e equipamentos de processo durante as operações de fabricação farmacêutica. Idealmente, as instalações e os processos de fabricação são projetados para minimizar a necessidade de transferência de materiais perigosos, diminuindo assim a chance de derramamentos e exposições dos trabalhadores. Líquidos podem ser transferidos entre recipientes de processo e equipamentos através de estações múltiplas, áreas onde muitos flanges de tubos estão localizados próximos uns dos outros (Kroschwitz 1992). Isso permite que conexões temporárias sejam feitas entre os sistemas de tubulação. Derramamentos, vazamentos e emissões de vapor podem ocorrer em estações múltiplas; portanto, juntas adequadas e vedações apertadas em mangueiras e tubos são necessários para evitar a poluição ambiental e vazamentos no local de trabalho. Os sistemas de drenagem com tanques ou fossas selados capturam os líquidos derramados para que possam ser reaproveitados e recuperados. Recipientes e recipientes selados e sistemas de tubulação são altamente desejáveis ​​ao transferir grandes volumes de líquidos. Precauções especiais devem ser tomadas ao usar gases inertes para pressurizar linhas de transferência ou equipamentos de processo, pois isso pode aumentar a liberação de compostos orgânicos voláteis (VOCs) e poluentes atmosféricos perigosos. A recirculação ou condensação dos gases de escape e vapores reduz a poluição do ar.

Filtração

Sólidos e líquidos são separados durante as operações de filtração. Os filtros têm designs e características diferentes com contenção e controle variados de líquidos e vapores (Kroschwitz 1992; Perry 1984). Quando filtros abertos são usados ​​para materiais perigosos, os trabalhadores podem ser expostos a líquidos, sólidos úmidos, vapores e aerossóis durante as operações de carga e descarga. O equipamento de processo fechado pode ser usado para filtrar materiais altamente perigosos, reduzindo as emissões de vapor e evitando a exposição dos trabalhadores (consulte a figura 7). A filtração deve ser realizada em áreas com controle de derramamento e boa diluição e LEV. Os vapores de solventes voláteis podem ser exauridos através de respiradouros em equipamentos de processo selados e controlados por dispositivos de emissões atmosféricas (por exemplo, condensadores, depuradores e adsorvedores).

Figura 7. Um filtro de brilho

compondo

Sólidos e líquidos são misturados em operações de composição para produzir soluções, suspensões, xaropes, pomadas e pastas. Equipamentos de processo contido e sistemas de transferência são recomendados ao combinar materiais altamente perigosos (Kroschwitz 1992; Perry 1984). Agentes tamponantes, detergentes e germicidas neutralizantes, agentes de limpeza e biocidas podem ser perigosos para os trabalhadores. Lava-olhos e chuveiros de segurança reduzem as lesões, se os trabalhadores entrarem em contato acidentalmente com substâncias corrosivas ou irritantes. Devido às superfícies molhadas em áreas compostas, os trabalhadores precisam ser protegidos contra riscos elétricos de equipamentos e utilidades. Os perigos térmicos são representados pelo vapor e água quente durante as atividades de composição e limpeza. Lesões de trabalhadores por queimaduras e quedas são evitadas com a instalação de isolamento em superfícies quentes e a manutenção de pisos antiderrapantes secos.

Figura 8. Um granulador de alto vapor

Figura FALTA

Granulação

Os sólidos secos e úmidos são granulados para alterar suas propriedades físicas. Os granuladores têm designs e características diferentes com contenção e controle variados de riscos mecânicos e poeiras e vapores transportados pelo ar (Perry 1984; Swarbick e Boylan 1996). Os granuladores fechados podem ser ventilados para dispositivos de controle de ar, reduzindo as emissões de vapores ou poeiras de solventes no local de trabalho e na atmosfera (consulte a figura 8). As preocupações com o manuseio de materiais surgem ao carregar e descarregar granuladores. Equipamentos mecânicos (por exemplo, plataformas elevadas, mesas elevatórias e porta-paletes) auxiliam os trabalhadores na execução de tarefas manuais pesadas. Lava-olhos e chuveiros de segurança são necessários, se os trabalhadores entrarem em contato acidentalmente com solventes ou pós irritantes.

Figura 9. Um secador rotativo a vácuo

Figura FALTA

Secagem

Os sólidos úmidos com água ou solvente são secos durante muitas operações de fabricação farmacêutica. Os secadores têm designs e recursos diferentes, com contenção e controle variados de vapores e poeiras (consulte a figura 9). Vapores de solventes inflamáveis ​​e poeiras explosivas transportadas pelo ar podem criar atmosferas inflamáveis ​​ou explosivas; A ventilação de alívio de explosão é particularmente importante em secadores contidos. A diluição e o LEV reduzem o risco de incêndio ou explosão, além de controlar a exposição dos trabalhadores a vapores de solventes ao manusear bolos úmidos ou a poeiras suspensas no ar ao descarregar produtos secos. O manuseio de materiais pesados ​​pode estar envolvido ao carregar ou descarregar bandejas, caixas ou contêineres do secador (consulte a figura 10). Equipamentos mecânicos (por exemplo, macacos de tambor, elevadores e plataformas de trabalho) auxiliam nessas tarefas manuais. Lava-olhos e chuveiros de segurança devem estar localizados nas proximidades, caso os trabalhadores entrem em contato acidentalmente com solventes e poeiras.

Figura 10. Um secador de prateleira a vácuo

Figura FALTA

fresagem

Os sólidos secos são moídos para alterar suas características de partícula e produzir pós de fluxo livre. Os moinhos têm diferentes designs e características com contenção e controle variados de riscos mecânicos e poeiras transportadas pelo ar (Kroschwitz 1992; Perry 1984). Antes de moer materiais, suas propriedades físicas e perigos devem ser revistos ou testados. As medidas de prevenção e proteção contra explosão envolvem a instalação de equipamentos elétricos e utilitários à prova de poeira, aterramento e ligação de equipamentos e acessórios para eliminar faíscas eletrostáticas, instalação de válvulas de alívio de segurança em fábricas fechadas e construção de painéis de alívio de explosão nas paredes. Essas medidas podem ser necessárias devido à explosividade de algumas substâncias e excipientes, altos níveis de poeira e energias associadas às operações de moagem.

Misturador

Os sólidos secos são misturados para produzir misturas homogêneas. Os misturadores têm designs e recursos diferentes, com contenção e controle variados de riscos mecânicos e poeiras transportadas pelo ar (Kroschwitz 1992; Perry 1984). A exposição dos trabalhadores a substâncias medicamentosas, excipientes e misturas pode ocorrer durante o carregamento e descarregamento do equipamento de mistura. A LEV com entradas flangeadas reduz as emissões de poeira fugitiva durante a mistura. O manuseio de materiais pesados ​​pode ser necessário ao carregar e descarregar sólidos dos misturadores. Equipamentos mecânicos (por exemplo, plataformas de trabalho, guindastes e porta-paletes e tambores) reduzem as demandas físicas do manuseio de materiais pesados.

Compressão

Os sólidos secos são comprimidos ou arrastados para compactá-los, alterando suas propriedades de partícula. O equipamento de compressão tem diferentes designs e características com contenção e controle variados de perigos mecânicos e poeiras transportadas pelo ar (Gennaro 1990; Swarbick e Boylan 1996). O equipamento de compressão pode representar sérios riscos mecânicos se for inadequadamente protegido. Altos níveis de ruído também podem ser produzidos por operações de compressão e slugging. Fechar fontes de impacto, isolar equipamentos vibratórios, rotacionar trabalhadores e usar dispositivos de proteção auditiva (por exemplo, protetores auriculares e plugues) reduzem o impacto da exposição ao ruído.

Figura 11. Prensa de comprimidos com tremonha de carga e captadores de pó em espiral para recuperação do produto

Figura FALTA

Fabricação de forma farmacêutica sólida

Comprimidos e cápsulas são as formas farmacêuticas orais mais comuns. Os comprimidos comprimidos ou moldados contêm misturas de substâncias medicamentosas e excipientes. Estes comprimidos podem ser não revestidos ou revestidos com misturas de solventes ou soluções aquosas. As cápsulas são invólucros de gelatina mole ou dura. Prensas de comprimidos (veja a figura 11), equipamentos de revestimento de comprimidos e máquinas de enchimento de cápsulas têm designs e recursos diferentes com contenção e controle variados de riscos mecânicos e poeiras transportadas pelo ar (Cole 1990). Os trabalhadores podem ser expostos a vapores de solventes ao pulverizar os comprimidos. O equipamento moderno de revestimento de comprimidos é altamente contido; no entanto, o LEV pode ser instalado em recipientes de revestimento abertos mais antigos para controlar vapores de solventes fugitivos. O equipamento de revestimento de comprimidos pode ser ventilado para dispositivos de emissão de ar para controlar VOCs do processo (consulte a figura 12). Sempre que possível, solventes recuperados devem ser reaproveitados pelo processo ou misturas aquosas substituídas por misturas de solventes para revestimento de comprimidos. As modernas prensas de comprimidos e máquinas de enchimento de cápsulas são fechadas por painéis intertravados, reduzindo os riscos de peças em movimento rápido, altos níveis de ruído e emissões de poeira durante sua operação. Os dispositivos de proteção auditiva podem reduzir a exposição do trabalhador ao ruído durante as operações com comprimidos e cápsulas.

Figura 12. Uma máquina de revestimento de comprimidos

Figura FALTA

Fabricação estéril

Os produtos estéreis são fabricados em fábricas farmacêuticas com design modular (ver figura 13), local de trabalho limpo e superfícies de equipamentos e sistemas de ventilação filtrada de ar particulado de alta eficiência (HEPA) (Cole 1990; Gennaro 1990). Os princípios e práticas de controle de contaminação na fabricação de líquidos estéreis são semelhantes aos da indústria de microeletrônica. Os trabalhadores usam roupas de proteção para evitar que contaminem os produtos durante as operações de fabricação estéreis. As tecnologias farmacêuticas estéreis para controlar a contaminação envolvem liofilização de produtos, uso de germicidas líquidos e gases esterilizantes, instalação de ventilação de fluxo laminar, isolamento de módulos com pressões diferenciais de ar e equipamentos de fabricação e enchimento.

Figura 13. Diagrama de uma instalação de fabricação de líquidos estéreis

Os perigos químicos são representados por germicidas tóxicos (por exemplo, formaldeído e glutaraldeído) e gases esterilizantes (por exemplo, óxido de etileno). Sempre que possível, agentes menos perigosos devem ser selecionados (por exemplo, álcoois, compostos de amônio). A esterilização de matérias-primas e equipamentos pode ser realizada por vapor de alta pressão ou gases tóxicos (ou seja, misturas diluídas de gás de óxido de etileno) (Swarbick e Boylan 1996). Os recipientes de esterilização podem ser localizados em áreas separadas com instrumentos remotos e sistemas de controle, ar não recirculado e LEV para extrair emissões de gases tóxicos. Os trabalhadores devem ser treinados em instruções operacionais padrão, práticas de trabalho seguras e resposta de emergência apropriada. As câmaras de esterilização a gás devem ser totalmente evacuadas sob vácuo e purgadas com ar para minimizar as emissões fugitivas no local de trabalho antes que os produtos esterilizados sejam removidos. As emissões de gás das câmaras de esterilização podem ser ventiladas para dispositivos de controle de ar (por exemplo, adsorção de carbono ou conversores catalíticos) para reduzir as emissões atmosféricas. O monitoramento de higiene ocupacional mede as exposições dos trabalhadores a germicidas químicos e gases esterilizantes, auxiliando na avaliação da adequação das medidas de controle. Os riscos de segurança envolvem vapor de alta pressão e água quente, peças móveis da máquina em equipamentos de lavagem, enchimento, tampagem e embalagem, altos níveis de ruído e tarefas manuais repetitivas.

Atividades de limpeza e manutenção

Tarefas não rotineiras podem ocorrer durante a limpeza, reparo e manutenção de equipamentos, utilidades e locais de trabalho. Embora riscos únicos possam surgir durante tarefas não rotineiras, problemas recorrentes de saúde e segurança são encontrados. As superfícies do local de trabalho e do equipamento podem estar contaminadas por materiais perigosos e substâncias medicamentosas, exigindo que sejam limpas antes que trabalhadores desprotegidos realizem serviços ou trabalhos de manutenção. A limpeza é realizada lavando ou enxugando líquidos e varrendo ou aspirando o pó. Varrer a seco e soprar sólidos com ar comprimido não são recomendados, uma vez que criam uma grande exposição dos trabalhadores a poeiras transportadas pelo ar. O esfregão úmido e a aspiração reduzem a exposição dos trabalhadores a poeiras durante as atividades de limpeza. Aspiradores de pó com filtros HEPA podem ser necessários ao limpar substâncias perigosas e drogas de alta potência. Equipamentos à prova de explosão e materiais condutores podem ser necessários em sistemas de vácuo para pós explosivos. Lava-olhos e chuveiros de segurança e EPIs reduzem o efeito do contato acidental dos trabalhadores com detergentes e líquidos de limpeza corrosivos e irritantes.

Energia mecânica, elétrica, pneumática ou térmica perigosa pode precisar ser liberada ou controlada antes que os equipamentos e utilitários sejam atendidos, reparados ou mantidos. Os trabalhadores contratados podem realizar tarefas especiais de produção ou engenharia em fábricas farmacêuticas sem treinamento adequado sobre precauções de segurança. A supervisão cuidadosa dos trabalhadores contratados é importante, para que eles não violem as regras de segurança ou executem trabalhos que gerem incêndio, explosão ou outros riscos graves à saúde e segurança. Programas especiais de segurança do contratado são necessários ao trabalhar com materiais altamente perigosos (por exemplo, tóxicos, reativos, inflamáveis ​​ou explosivos) e processos (por exemplo, exotérmicos ou de alta pressão) em instalações farmacêuticas a granel e de fabricação de formas farmacêuticas.

Embalagens

As operações de embalagem farmacêutica são realizadas com uma série de máquinas integradas e tarefas manuais repetitivas (Gennaro 1990; Swarbick e Boylan 1996). Os produtos acabados em forma de dosagem podem ser embalados em muitos tipos diferentes de recipientes (por exemplo, frascos de plástico ou vidro, blisters de alumínio, bolsas ou sachês, tubos e frascos estéreis). O equipamento mecânico enche, tampa, rotula, encaixota e embala os produtos acabados em contêineres de transporte. A proximidade do trabalhador ao equipamento de embalagem exige proteção de barreira nas peças móveis da máquina, interruptores de controle acessíveis e cabos de parada de emergência e treinamento de funcionários sobre os perigos da máquina e práticas de trabalho seguras. O fechamento e isolamento de equipamentos reduz os níveis de ruído e vibração nas áreas de embalagem. O uso de dispositivos de proteção auditiva (por exemplo, protetores auriculares e plugues) reduz a exposição dos trabalhadores ao ruído. Um bom design industrial promove a produtividade, o conforto e a segurança dos funcionários, abordando os riscos ergonômicos de más posturas corporais, manuseio de materiais e tarefas altamente repetitivas.

Operações de laboratório

As operações de laboratório na indústria farmacêutica são diversas. Eles podem apresentar riscos biológicos, químicos e físicos, dependendo dos agentes específicos, operações, equipamentos e práticas de trabalho empregadas. Existem grandes distinções entre laboratórios que conduzem pesquisas científicas e desenvolvimento de produtos e processos e aqueles que avaliam atividades de garantia e controle de qualidade (Swarbick e Boylan 1996). Os trabalhadores de laboratório podem realizar pesquisas científicas para descobrir substâncias medicamentosas, desenvolver processos de fabricação de produtos químicos a granel e em forma de dosagem ou analisar matérias-primas, intermediários e produtos acabados. As atividades de laboratório devem ser avaliadas individualmente, embora as boas práticas de laboratório se apliquem a muitas situações (National Research Council 1981). Responsabilidades claramente definidas, treinamento e informações, práticas de trabalho seguras e medidas de controle e planos de resposta a emergências são meios importantes para gerenciar com eficácia os riscos ambientais, de saúde e segurança.

Os riscos à saúde e segurança de materiais inflamáveis ​​e tóxicos são reduzidos minimizando seus estoques em laboratórios e armazenando-os em armários separados. Ensaios de laboratório e operações que podem liberar contaminantes do ar podem ser realizados em exaustores ventilados para proteger os trabalhadores. Coberturas de segurança biológica fornecem fluxo laminar para baixo e para dentro, impedindo a liberação de microrganismos (Gennaro 1990; Swarbick e Boylan 1996). O treinamento e as informações do trabalhador descrevem os perigos do trabalho de laboratório, as práticas de trabalho seguras e a resposta de emergência adequada a incêndios e derramamentos. Alimentos e bebidas não devem ser consumidos nas áreas do laboratório. A segurança do laboratório é aprimorada ao exigir que os supervisores aprovem e gerenciem operações altamente perigosas. As boas práticas de laboratório separam, tratam e descartam os resíduos biológicos e químicos. Perigos físicos (por exemplo, radiação e fontes de energia eletromagnética) são frequentemente certificados e operados de acordo com regulamentações específicas.

Riscos gerais de saúde e segurança

Ergonomia e manuseio de materiais

Os materiais expedidos, armazenados, manuseados, processados ​​e embalados na indústria farmacêutica variam desde grandes quantidades de matérias-primas até pequenas embalagens contendo produtos farmacêuticos. As matérias-primas para a produção de produtos químicos a granel são transportadas em contêineres a granel (por exemplo, caminhões-tanque, vagões), tambores de metal e fibra, papel reforçado e sacolas plásticas. A produção farmacêutica utiliza quantidades menores de matérias-primas devido à escala reduzida das operações. Dispositivos de manuseio de materiais (por exemplo, empilhadeiras, elevadores de paletes, elevadores a vácuo e macacos de tambor) auxiliam o manuseio de materiais durante as operações de armazenamento e produção. O trabalho manual pesado pode criar riscos ergonômicos ao mover materiais e equipamentos se os dispositivos mecânicos não estiverem disponíveis. Boas práticas de engenharia industrial e gerenciamento de instalações reduzem as lesões causadas pelo manuseio de materiais, melhorando o design e as características do equipamento e do local de trabalho e diminuindo o tamanho e o peso dos contêineres (Cole 1990). Medidas de controle de engenharia (por exemplo, design ergonômico de ferramentas, materiais e equipamentos) e práticas administrativas (por exemplo, rotatividade de trabalhadores, fornecimento de treinamento de trabalhadores) reduzem os riscos de lesões cumulativas por trauma durante operações de produção e embalagem altamente repetitivas.

Proteção de máquinas e controle de energia perigosa

Peças de máquinas móveis desprotegidas na fabricação de produtos farmacêuticos e equipamentos de embalagem criam riscos mecânicos. Os “pontos de esmagamento e esmagamento” expostos em equipamentos abertos podem ferir gravemente os trabalhadores. Os riscos mecânicos são exacerbados pelo grande número e diferentes designs de equipamentos, condições de trabalho lotadas e interações frequentes entre trabalhadores e equipamentos. Proteções intertravadas, chaves de controle, dispositivos de parada de emergência e treinamento do operador são meios importantes de reduzir os riscos mecânicos. Cabelos soltos, roupas de mangas compridas, joias ou outros objetos podem ficar presos no equipamento. As atividades de inspeção e reparo de rotina identificam e controlam os riscos mecânicos durante as operações de produção e embalagem. Energia elétrica, pneumática e térmica perigosa deve ser liberada ou controlada antes de trabalhar em equipamentos e utilidades ativos. Os trabalhadores são protegidos de fontes de energia perigosas implementando procedimentos de bloqueio/sinalização.

Exposições ao ruído

Altos níveis de ruído podem ser gerados por equipamentos de fabricação e utilidades (por exemplo, ar comprimido, fontes de vácuo e sistemas de ventilação). Devido ao design fechado dos módulos do local de trabalho farmacêutico, os trabalhadores geralmente ficam próximos às máquinas durante as operações de fabricação e embalagem. Os trabalhadores observam e interagem com os equipamentos de produção e embalagem, aumentando assim a sua exposição ao ruído. Os métodos de engenharia reduzem os níveis de ruído modificando, encerrando e atenuando as fontes de ruído. O rodízio de funcionários e o uso de dispositivos de proteção auditiva (por exemplo, protetores auriculares e tampões) reduzem a exposição dos trabalhadores a altos níveis de ruído. Programas abrangentes de conservação auditiva identificam fontes de ruído, reduzem os níveis sonoros no local de trabalho e treinam os trabalhadores sobre os perigos da exposição ao ruído e o uso adequado de dispositivos de proteção auditiva. O monitoramento de ruído e a vigilância médica (ou seja, audiometria) avaliam a exposição dos trabalhadores ao ruído e a consequente perda de audição. Isso ajuda a identificar problemas de ruído e avaliar a adequação das medidas corretivas.

Vapor de solvente e exposições a compostos potentes

Preocupações especiais podem surgir quando os trabalhadores são expostos a vapores de solventes tóxicos e drogas potentes como poeiras transportadas pelo ar. A exposição dos trabalhadores a vapores de solventes e compostos potentes pode ocorrer durante várias operações de fabricação, que precisam ser identificadas, avaliadas e controladas para garantir a proteção dos trabalhadores. Os controles de engenharia são os meios preferidos de controlar essas exposições, devido à sua eficácia e confiabilidade inerentes (Cole 1990; Naumann et al. 1996). Equipamentos de processo fechados e sistemas de manuseio de materiais evitam a exposição dos trabalhadores, enquanto LEV e PPE complementam essas medidas. O aumento da instalação e da contenção do processo é necessário para controlar solventes altamente tóxicos (por exemplo, benzeno, hidrocarbonetos clorados, cetonas) e compostos potentes. Respiradores de pressão positiva (por exemplo, purificação de ar motorizado e fornecimento de ar) e EPI são necessários quando solventes altamente tóxicos e compostos potentes são manuseados e processados. Preocupações especiais são impostas por operações onde altos níveis de vapores de solvente (por exemplo, composição, granulação e revestimento de comprimidos) e poeiras (por exemplo, secagem, moagem e mistura) são gerados. Vestiários e chuveiros, práticas de descontaminação e boas práticas sanitárias (por exemplo, lavagem e banho) são necessários para prevenir ou minimizar os efeitos da exposição dos trabalhadores dentro e fora do local de trabalho.

Gestão de segurança de processo

Programas de segurança de processo são implementados na indústria farmacêutica devido à química complexa, materiais perigosos e operações na fabricação de produtos químicos a granel (Crowl e Louvar 1990). Materiais e processos altamente perigosos podem ser empregados em reações de síntese orgânica de várias etapas para produzir a substância medicamentosa desejada. A termodinâmica e cinética dessas reações químicas devem ser avaliadas, pois podem envolver materiais altamente tóxicos e reativos, lacrimogêneos e compostos inflamáveis ​​ou explosivos.

O gerenciamento de segurança de processo envolve a realização de testes de perigo físico de materiais e reações, realização de estudos de análise de perigo para revisar a química do processo e as práticas de engenharia, exame da manutenção preventiva e integridade mecânica dos equipamentos e utilidades do processo, implementação de treinamento de trabalhadores e desenvolvimento de instruções operacionais e procedimentos de resposta a emergências . Os recursos especiais de engenharia para a segurança do processo incluem a seleção de recipientes com classificação de pressão adequada, a instalação de sistemas de isolamento e supressão e o fornecimento de ventilação de alívio de pressão com tanques coletores. As práticas de gerenciamento de segurança de processo são semelhantes nas indústrias farmacêutica e química ao fabricar produtos farmacêuticos a granel como especialidades químicas orgânicas (Crowl e Louvar 1990; Kroschwitz 1992).

Problemas ambientais

Cada um dos diferentes processos de fabricação farmacêutica tem suas próprias questões ambientais, conforme discutido abaixo.

Fermentação

A fermentação gera grandes volumes de resíduos sólidos que contêm micélios e tortas de filtro usadas (EPA 1995; Theodore e McGuinn 1992). Tortas de filtro contêm micélios, meios filtrantes e pequenas quantidades de nutrientes, intermediários e produtos residuais. Esses resíduos sólidos geralmente não são perigosos, mas podem conter solventes e pequenas quantidades de produtos químicos residuais, dependendo da química específica do processo de fermentação. Podem surgir problemas ambientais se os lotes de fermentação forem infectados com um fago viral que ataca os microrganismos no processo de fermentação. Embora as infecções por fagos sejam raras, elas criam um problema ambiental significativo ao gerar grandes quantidades de caldo residual.

O caldo de fermentação esgotado contém açúcares, amidos, proteínas, nitrogênio, fosfatos e outros nutrientes com alta demanda bioquímica de oxigênio (BOD), demanda química de oxigênio (COD) e sólidos suspensos totais (TSS) com valores de pH variando de 4 a 8. Os caldos de fermentação podem ser tratado por sistemas microbiológicos de efluentes, após a equalização do efluente para promover o funcionamento estável do sistema de tratamento. Vapor e pequenas quantidades de produtos químicos industriais (por exemplo, fenóis, detergentes e desinfetantes) mantêm a esterilidade dos equipamentos e produtos durante a fermentação. Grandes volumes de ar úmido são expelidos dos fermentadores, contendo dióxido de carbono e odores que podem ser tratados antes de serem emitidos para a atmosfera.

Síntese orgânica

Os resíduos da síntese química são complexos devido à variedade de materiais perigosos, reações e operações unitárias (Kroschwitz 1992; Theodore e McGuinn 1992). Os processos de síntese orgânica podem gerar ácidos, bases, licores aquosos ou solventes, cianetos e resíduos metálicos na forma líquida ou pastosa. Os resíduos sólidos podem incluir tortas de filtro contendo sais inorgânicos, subprodutos orgânicos e complexos metálicos. Os solventes residuais na síntese orgânica são geralmente recuperados por destilação e extração. Isso permite que os solventes sejam reutilizados por outros processos e reduz o volume de resíduos líquidos perigosos a serem descartados. Resíduos da destilação (ainda fundos) precisam ser tratados antes de serem descartados. Os sistemas de tratamento típicos incluem remoção de vapor para remover solventes, seguido de tratamento microbiológico de outras substâncias orgânicas. As emissões de substâncias orgânicas e perigosas voláteis durante as operações de síntese orgânica devem ser controladas por dispositivos de controle de poluição do ar (por exemplo, condensadores, depuradores, impingers venturi).

As águas residuais das operações de síntese podem conter licores aquosos, água de lavagem, descargas de bombas, lavadores e sistemas de resfriamento e vazamentos e derramamentos fugitivos (EPA 1995). Esta água residual pode conter muitas substâncias orgânicas e inorgânicas com diferentes composições químicas, toxicidades e biodegradabilidades. Vestígios de matérias-primas, solventes e subprodutos podem estar presentes em licores-mãe aquosos de cristalizações e camadas de lavagem de extrações e limpeza de equipamentos. Essas águas residuais são ricas em BOD, COD e TSS, com acidez ou alcalinidade variáveis ​​e valores de pH variando de 1 a 11.

Extração biológica e natural

Matérias-primas e solventes gastos, água de lavagem e derramamentos são as principais fontes de resíduos sólidos e líquidos (Theodore e McGuinn 1992). Produtos químicos orgânicos e inorgânicos podem estar presentes como resíduos nesses fluxos de resíduos. Normalmente, as águas residuais têm baixa DBO, DQO e TSS, com valores de pH relativamente neutros variando de 6 a 8.

Fabricação farmacêutica de formas farmacêuticas

A fabricação farmacêutica de produtos em forma de dosagem gera resíduos sólidos e líquidos durante a limpeza e esterilização, além de vazamentos e derramamentos e produtos rejeitados (Theodore e McGuinn 1992). As operações de secagem, moagem e mistura geram emissões atmosféricas e de poeira fugitiva. Essas emissões podem ser controladas e recicladas para a fabricação de produtos de forma farmacêutica; no entanto, práticas de controle de qualidade podem evitar isso se outros resíduos estiverem presentes. Quando solventes são usados ​​durante a granulação úmida, composição e revestimento de comprimidos, VOCs e poluentes atmosféricos perigosos podem ser liberados na atmosfera ou no local de trabalho como processo ou emissões fugitivas. As águas residuais podem conter sais inorgânicos, açúcares, xaropes e vestígios de substâncias medicamentosas. Essas águas residuais geralmente têm baixo DBO, DQO e TSS, com valores de pH neutros. Alguns medicamentos antiparasitários ou anti-infecciosos para humanos e animais podem ser tóxicos para organismos aquáticos, exigindo tratamento especial de dejetos líquidos.

Prevenção da poluição ambiental

Minimização de resíduos e prevenção da poluição

As boas práticas administrativas e de engenharia minimizam o impacto ambiental da produção química a granel e das operações de fabricação farmacêutica. A prevenção da poluição emprega a modificação de processos e equipamentos, reciclagem e recuperação de materiais e manutenção de boas práticas de limpeza e operação (Theodore e McGuinn 1992). Essas atividades aprimoram a gestão das questões ambientais, bem como a saúde e a segurança do trabalhador.

Modificações de processo

Os processos podem ser modificados para reformular produtos usando materiais menos perigosos ou persistentes ou alterando as operações de fabricação para reduzir emissões atmosféricas, efluentes líquidos e resíduos sólidos. Reduzir a quantidade e a toxicidade dos resíduos é sábio, pois melhora a eficiência dos processos de fabricação e reduz os custos e impactos do descarte de resíduos. Os regulamentos governamentais de aprovação de medicamentos podem limitar a capacidade dos fabricantes farmacêuticos de alterar materiais perigosos, processos de fabricação, equipamentos e instalações (Spilker 1994). Os fabricantes de medicamentos devem antecipar os impactos ambientais, de saúde e segurança da seleção de materiais perigosos e do projeto do processo de fabricação em um estágio inicial. Torna-se cada vez mais difícil fazer alterações durante os estágios posteriores de desenvolvimento de medicamentos e aprovação regulatória, sem perda considerável de tempo e despesas.

É muito desejável desenvolver processos de fabricação com solventes menos perigosos. Acetato de etila, álcoois e acetona são preferíveis a solventes altamente tóxicos, como benzeno, clorofórmio e tricloroetileno. Sempre que possível, alguns materiais devem ser evitados devido às suas propriedades físicas, ecotoxicidade ou persistência no meio ambiente (por exemplo, metais pesados, cloreto de metileno) (Crowl e Louvar 1990). A substituição de lavagens aquosas por solventes durante as filtrações na produção química a granel reduz os resíduos líquidos e as emissões de vapor. Além disso, a substituição de soluções aquosas por soluções à base de solvente durante o revestimento do comprimido reduz as preocupações ambientais, de saúde e segurança. A prevenção da poluição é promovida pela melhoria e automação dos equipamentos de processo, bem como pela realização de calibração de rotina, reparos e manutenção preventiva. A otimização das reações de síntese orgânica aumenta o rendimento do produto, muitas vezes diminuindo a geração de resíduos. Sistemas incorretos ou ineficientes de controle de temperatura, pressão e material causam reações químicas ineficientes, criando resíduos gasosos, líquidos e sólidos adicionais.

A seguir estão exemplos de modificações de processo na produção farmacêutica a granel (Theodore e McGuinn 1992):

• Minimizar as quantidades de materiais perigosos utilizados e selecionar materiais cujos resíduos possam ser controlados, recuperados e reciclados, sempre que possível.
• Desenvolver e instalar sistemas de reciclagem de matérias-primas (por exemplo, solventes), intermediários, resíduos e materiais de utilidade (por exemplo, água de resfriamento, líquidos de transferência de calor, lubrificantes, condensado de vapor).
• Examine reagentes, solventes e catalisadores para otimizar a eficiência das reações químicas.
• Modifique o design e os recursos do equipamento de processamento para minimizar a poluição e os resíduos.
• Melhore os processos para maximizar o rendimento do produto e as propriedades desejadas, eliminando o processamento adicional (por exemplo, recristalização, secagem e moagem).
• Considere o uso de equipamentos multifuncionais (por exemplo, reatores, filtros e secadores) para reduzir a poluição e os resíduos durante as transferências, limpeza e etapas adicionais do processo.
• Use instrumentos apropriados, sistemas de controle automatizados e programas de computador para maximizar a eficiência dos processos e reduzir a poluição e os resíduos.

 

Recuperação e reciclagem de recursos

A recuperação de recursos usa produtos residuais e recupera materiais durante o processamento, separando as impurezas residuais dos materiais desejados. Resíduos sólidos da fermentação (por exemplo, micélios) podem ser adicionados à alimentação animal como um suplemento nutricional ou como condicionadores de solo e fertilizantes. Os sais inorgânicos podem ser recuperados de licores químicos produzidos durante as operações de síntese orgânica. Os solventes usados ​​são muitas vezes reciclados por separação e destilação. Dispositivos de controle de emissões atmosféricas (por exemplo, condensadores, equipamentos de compressão e refrigeração) reduzem muito as emissões de compostos orgânicos voláteis para a atmosfera (EPA 1993). Esses dispositivos captam vapores de solventes por condensação, possibilitando o reaproveitamento de solventes como matéria-prima ou para limpeza de vasos e equipamentos. Os lavadores neutralizam ou absorvem gases e vapores ácidos, cáusticos e solúveis, descarregando seus efluentes em sistemas de tratamento de resíduos.

Solventes reciclados podem ser reutilizados como meios para realizar reações e extrações e operações de limpeza. Diferentes tipos de solventes não devem ser misturados, pois isso reduz sua capacidade de reciclagem. Alguns solventes devem ser segregados durante o processamento (por exemplo, solventes clorados e não clorados, alifáticos e aromáticos, aquosos e inflamáveis). Os sólidos dissolvidos e suspensos são extraídos ou separados dos solventes, antes que os solventes sejam recuperados. A análise laboratorial identifica a composição e as propriedades dos solventes residuais e das matérias-primas recicladas. Muitas novas tecnologias de prevenção e controle de resíduos estão sendo desenvolvidas para resíduos sólidos, líquidos e gasosos.

Práticas gerais de limpeza e operação

Procedimentos operacionais escritos, instruções de manuseio de materiais e práticas de gerenciamento de resíduos reduzem a geração e melhoram o tratamento de resíduos (Theodore e McGuinn 1992). As boas práticas operacionais e de limpeza identificam responsabilidades específicas para geração, manuseio e tratamento de resíduos. O treinamento e a supervisão da equipe operacional aumentam sua capacidade de melhorar e manter operações eficientes de fabricação e gerenciamento de resíduos. Os trabalhadores devem ser treinados sobre os perigos das práticas de gerenciamento de resíduos e os meios adequados de resposta a derramamentos de emergência, vazamentos e emissões fugitivas. O treinamento do trabalhador deve abordar o manuseio de materiais, limpeza ou neutralização de resíduos e uso de respiradores e EPI. Os dispositivos de detecção de derramamento e vazamento evitam a poluição monitorando rotineiramente equipamentos de produção e utilidades, identificando e controlando emissões fugitivas e vazamentos. Essas atividades podem ser integradas com sucesso a práticas de manutenção preventiva para limpar, calibrar, substituir e reparar equipamentos que geram poluição.

As instruções escritas que descrevem os procedimentos operacionais normais, bem como os procedimentos de partida, parada e emergência, evitam a poluição e reduzem os riscos à saúde e segurança dos trabalhadores. A gestão criteriosa dos estoques de materiais diminui a compra excessiva de matéria-prima e a geração de resíduos. Os sistemas de computador podem auxiliar no gerenciamento eficaz das operações da planta, práticas de manutenção e estoques de materiais. Sistemas automáticos de pesagem, monitoramento e alarme podem ser instalados para melhorar o gerenciamento de materiais e equipamentos (por exemplo, tanques de armazenamento, equipamentos de processo e sistemas de tratamento de resíduos). Instrumentos modernos e sistemas de controle geralmente aumentam a produtividade das operações, reduzindo a poluição e os riscos à saúde e segurança. Programas abrangentes de prevenção da poluição examinam todos os resíduos gerados em uma instalação e examinam as opções para eliminá-los, reduzi-los ou tratá-los. As auditorias ambientais examinam os pontos fortes e fracos dos programas de prevenção da poluição e gestão de resíduos, procurando otimizar o seu desempenho.

 

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