Refino de Petróleo - Aula 01
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Evoluo do Refino - Histria
Em meados do sculo XIX, os franceses e ingleses j haviaconstrudo aproximadamente, 130 instalaes de refinoprimitivas para aproveitar o leo do xisto. Outros fatoshistricos importantes forma:
1848 O qumico Francis Pease fez uma refinaria em Bfalo,produzindo lubrificante e iluminastes.
1849 Samule Kier, Estuda a possibilidade de estudar o
refino atrves poos de gua sagada, e o petrleo apenas umintruso.
1880 23 de 89 refinarias dos EUA, so da Standard Oil, comuma participao de 84% da capacidade do refino no pas. 2
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Evoluo do Refino Brasileiro
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A Petrobrs nasce a 3 de Outubro de 1953 com o grande
desafio de garantir a independncia economica do Brasil.
Herdou do CNP campos com capacidade produtiva de 2.700
BOE/dia, muito aqum do necessrio na poca (137.000
BOE/dia). Para aumentar a competitividade a soluo era
investir no refino. Tambm no momento da sua criao, a
Petrobrs adquire a refinaria de Mataripe (atual RLAM) que
processava 5.000 BOE/dia.
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Evoluo do Refino Brasileiro
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Em 1955 inaugura-se a refinaria de Cubato (atualmente
RPCB) com capacidade para 45.000 BOE/dia. Com isso a
produo atingiu 25.000 BOE/dia, um valor ainda muito
aqum do consumo. Assim, na poca o lucro da atividade no
pas se resumia distribuio de derivados que praticamente
estavam nas mos de multinacionais, logo sem gerar renda
interna.
A soluo passou ento pelo Monoplio da Unio sobre o
petrleo nacional.
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O que Refinaria
chamada de refinaria de petrleoa instalao industrial construda comobjetivo de realizar a limpeza e o refino do leo cru extrado,transformando-o em diferentes subprodutos derivados do petrleo como:
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Lubrificantesleos e graxas
Matria-prima de anti-spticos
Fertilizantes
DetergentesCeras
Aguarrs
Asfalto
Coque,
DieselGasolina
GLP
Nafta
QueroseneQuerosene de aviao
Outros produtos como o plstico.
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Antes da Refinaria ....Explorao: A reconstruo da histria geolgica de uma rea, atravs da
observao de rochas e formaes rochosas
Explotao: A fase exploratria do campo petrolfero engloba as tcnicas
de desenvolvimento e produo da reserva comprovada de
hidrocarbonetos de um campo petrolfero
Transporte: Pelo fato dos campos petrolferos no serem localizados,necessariamente, prximos dos terminais e refinarias de leo e gs,
necessrio o transporte da produo atravs de embarcaes, caminhes,
vages, ou tubulaes (oleodutos e gasodutos)
Refino: Processamento da mistura de hidrocarbonetos proveniente da
rocha reservatrio, para a obteno dos componentes que seroutilizados nas mais diversas aplicaes (derivados)
Distribuio: Comercializao dos produtos finais com as distribuidoras,
que se incumbiro de oferec-los, na sua forma original ou aditivada, ao
consumidor final
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O Refino ....
Refino: constitui a separao desde insumo, via processos
fsico-qumicos, em fraes de derivados que so processados
em unidades de separao e converso at os produtos finais.
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Refinaria Henrique Lages - REVAP
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O Refino .... Seu Objetivo
Uma refinaria de petrleo, ao ser planejada e construda ,pode destinar-se a dois objetivos bsicos:
Produo de Combustveise matrias-primas petroqumicas
Produo de Lubrificantes Bsicos e parafinas
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O Refino .... Primeiro Objetivo
Na demanda de combustveis que bem maior que a produooutros produtos. fundamental a produo em larga escala defraes destinadas obteno de GLP, gasolina, Diesel,Querosene e leo Combustvel.
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O Refino .... Segundo Objetivo
De menor expresso, objetivo de maximizao de fraes bsicalubrificantes e parafinas3 vezes menor valor agregado que oscombustveis, conferindo alta rentabilidade aos refinadores,embora os investimentos tambm sejam altos.
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PRODUTOS INTERMEDIRIOS
Refinaria...Fluxograma do Processo do Refino
TRATAMENTOPRIMRIO
DESTILAOFRACIONADA
DESTILAOA VCUO
DESULFONIZAOCRAQUEAMENTO
EXTRAO
GASES E IMPUREZAS PRODUTOS LEVES
SUBPRODUTOS
OFF-SHORE REFINO11
ON-SHORE
FPSO
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RefinariasBeneficiamento do Petrleo Cru
O petrleo assim que retirado do solo, porm, quase no tem
utilizao alguma, mas depois de passar por diversos tratamentos
qumicos e fsicos, torna-se de grande utilidade.
exatamente nesse ponto que se torna indispensvel o trabalho de
beneficiamento realizado pelas refinarias.
Para realizar seu trabalho, a refinaria recebe o petrleo em sua forma
primria, o chamado leo cru, que vem das plataformas de extrao. O
transporte feito a partir de oleodutos, sendo guardado em tanques
de armazenamento, de onde partir para ser processado.12
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RefinariasBeneficiamento do Petrleo Cru
Uma vez armazenado, o material submetido a diversosprocessos Fsico e qumicos. Esse processo tem por objetivorealizar a separao dos diversos tipos de hidrocarbonetos
presentes no petrleo, proporcionando a produo de seusderivados.
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Refinarias Demanda/
Instalaes
Na instalao de uma refinaria, diversos fatores tcnicos soobedecidos, destacando-se sua localizao, as necessidades deummercado e o tipo de petrleo a ser processado. A refinaria
pode, por exemplo, estar prxima a uma regio onde hajagrande consumo de derivados e/ou prxima a reas produtorasde petrleo.
Os produtos finais das refinarias sofinalmente encaminhadoss
distribuidoras, que os comercializaro em sua forma original ouaditivada.
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Refinarias Brasileiras
O Brasil dispe de pouqussimas refinarias, hoje todas estatais. Comisso, existe um gargalo crescente para a transformao do leo em
derivados. Segundo o Anurio Estatstico da ANP, consumo e produo
de petrleo no Brasil subiram dez vezes mais que o refino, em dez
anos. Com o desenvolvimento do Pr-Sal sendo acelerado, a situao
tende a piorar. Portanto, a construo de novas refinarias mais que
necessria e a demanda para o incio de produo do Comperj
urgente. O Brasil est produzindo e consumindo cerca de 40% a mais de
petrleo do que h dez anos, mas a capacidade de transformar a
matria-prima em produtos como diesel, gs, gasolina, lubrificantes,
nafta, leo combustvel e querosene de aviao avanou s 4,5%neste
perodo, e cobre apenas dois teros do consumo de quase trs milhes
de barris dirios.
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Processo de Refino
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um conjunto de processos fsicos e qumicos com o objetivode tornar o leo cru em derivados. Compreende a destilao
(coluna/vcuo), regenerao e craqueamento.
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O processo de refino bem mais do que a decomposio do
leo cru em HCsconsumveis. Compreende tambm:
Retirada do sal e gua
Aquecimento do leo em fogo diretoNa coluna o leo aquecido junto com a gua
Condensao e sada dos produtos
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FIM...
Prxima Aula .... 41
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Primeira etapa do refino
Esta primeira fase corresponde destilao do leo crunuma torre de destilao atmosfrica. Ao longo da torre
existem diversos pratos perfurados, cada um para uma
frao desejada. O petrleo pr-aquecido e introduzido na metade da
torre Como a parte de baixo mais quente, os HCs gasosos
tendem a subir e se condensar Nesta etapa se recolhem gs, gasolina, nafta e
querosene As fraes retiradas precisam ainda de mais tratamento
antes de serem utilizadas
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Torre de destilao
O que ocorre na torre uma destilao fracionada. Istosignifica que o petrleo vai ser aquecido e vo secolhendo os produtos obtidos atravs de um sistema detorre. Dependendo da temperatura sai um tipodiferente de produto, esse processo interessante do
ponto de vista deEngenharia dePetrleo pois
permite que
muitas coisassejam fabricadasao mesmo tempo.
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Segunda etapa do refino
Um forno promove o re-aquecimento do resduo
atmosfrico (RAT) at a temperatura ideal para o
fracionamento. A torre vai fracionar a vcuo o RAT
produzindo fraes que tenham possibilidade deprocessamento e gerao de produtos de maior valor
agregado (GLP, gasolina, querosene e diesel).
Formao de coque devido a decomposio trmica do
petrleo nas tubulaes e no fundo da torre a
temperatura mxima de controle 400 C
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Coque
O coque um tipo de combustvel derivado do carvo betuminoso.Obtm-se do aquecimento do desse carvo, sem combusto, numrecipiente fechado.
Shot Coke - Apresenta alto teor de enxofre e metais. Apresentaforma esfrica de vrias dimenses. (Cimenteiras)
Coque Esponja - Contm resinas e mdios teores de enxofre,asfaltenos e metais a olho nu, o material apresenta pequenosporos e paredes espessas. (Indstria do alumnio)
Coque Agulha - Classificado como material anisotrpico. Contmbaixa presena de asfaltenos, resinas e metais. (Indstria do ao)
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Coqueamento retardado
um processo de obteno de coque a partir de uma
grande variedade de cargas, normalmente, leo cru
reduzido, resduo de vcuo, leo decantado, alcatro de
craqueamento trmico e respectivas misturas. A unidadede coqueamento produz, ainda,gs combustvel, GLP,
nafta, gasleo leve e gasleo pesado para FCC.
Rendimentos tpicos:18% peso de coque
62% volume de diesel
16% volume de nafta
6% volume de GLP4% peso de gs de refinaria
6% diluente para leoscombustveis
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Terceira etapa do refino
nesta fase que se faz o craqueamento (trmico ou
cataltico). O princpio o mesmo: quebram-se cadeias de
HCsmuito grandes em compostos economicamente mais
viveis.
O primeiro requer uma temperatura e presso muito alta,
e um tanto imprevisvel, j o segundo mais fcil de
controlar visto se usar um catalisador no processo.
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Processos de separao
Os processos de separao so sempre de natureza fsica
e tm como objetivo desdobrar o petrleo em fraes
bsicas ou processar uma frao previamente produzida
para retirar dela compostos especficos. Como exemplos
destes processos podemos citar:
Destilao
Desasfaltao a propano
Desaromatizao a furfural
Adsoro de n-parafinas
Desparafinao/ desolificao a
solvente (MIBC)
Extrao de aromticos
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Destilao
um processo de separao dos componentes de uma
mistura de lquidos miscveis baseado na diferena de
temperatura de ebulio dos seus componentes
individuais. De carter muito importante para uma
refinaria j que a destilao usada em quase todos os
processos de refino. Outros processos de separao,
converso e tratamento usam a destilao como etapa
intermediria ou final das suas operaes.
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Desasfaltao a propano
Este processo tem por finalidade extrair um solvente, o propano
lquido a alta presso, que um gasleo impossvel de obter pela
destilao. Como subproduto obtem-se o resduo asfltico que
pode ser usado como asfalto ou leo combustvel ultraviscoso.
O leo desasfaltado pode ser incorporado ao gasleo pesado
(GOP), para posterior craqueamento e consequente converso
em nafta e GLP; ou para produo de lubrificantes, o leo bsicoBrighstock ou leo de cilindro.
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Desaromatizao a furfural
Processo para produo de lubrificantes por ao de um solvente
especfico (furfural). Consiste na remoo dos compostos
aromticos de um corte lubrificante para garantir uma menor
variao da viscosidade com a variao da temperatura(aumentar o IV). O leo aromtico coletado e pode ser usado
como leo extensor de borracha sinttica, ou adicionado ao pool
de leo combustvel da refinaria. O produto principal estocado
para posterior processamento na unidade MIBC (Metil-Isobutil-
Cetona)
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Desparafinao a MIBC
A desparafinao torna-se necessria porque so essas
cadeias lineares que so responsveis pela baixa fluidez
do leo. Assim, com o auxlio de um solvente, a frao
oleosa solubilizada deixando a frao parafnica no
estado slido. Como, a esta altura, as fases slidas e
lquidas possuem fluidez diferentes, possivel filtrar-se
as n-parafinas. O leo desparafinado e a parafina so
enviados para estocagem.
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Desparafinao a MIBC
O primeiro seguir para um processo de hidroacabamento
enquanto que a parafina poder ser desoleificada para produo
de parafinas comerciais ou adicionada ao gasleo para posterior
craqueamento cataltico
Desoleificao a MIBC
Processo semelhante desparafinao s que realizado em
condies mais rigorosas, para retirar o leo contido na parafina,
de modo que seja considerado como produto comercial.
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Extrao de aromticos
O objetivo desta unidade semelhante ao da
Desaromatizao por furfural, embora a carga, solvente,
produtos e condies de operao sejam diferentes. A
carga uma nafta proveniente de uma unidade de
reforma cataltica, rica em aromticos leves (BTXs).
Estes HCs tm um alto valor de mercado e so
importantes matrias-primas para a indstria
petroqumica. A extrao feita com um solvente (exp.:
TEG).
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Extrao de aromticos
Os aromticos extrados, depois da remoo do solvente,so fracionados e destinados estocagem para futuracomercializao. Os no aromticos so enviados para a
pool de gasolina.
Adsoro de n-parafinas
Indicada para remover cadeias parafnicas linearescontidas na frao querosene. Estas parafinas sovaliosas matrias-primas para a indstria petroqumica,especificamente na produo de detergentes sintticosbiodegradveis. Isto torna o processo duplamentevantajoso j que permite a produo adequada dequerosene de aviao como tambm o aproveitamento
das parafinas.
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Adsoro de n-parafinas
O processo consiste na adsoro das cadeias lineares
atravs da sua passagem na fase gasosa num leito de
peneiras moleculares. O leito captura as n-parafinas
permitindo a passagem dos demais compostos.
Posteriormente os HCs adsorvidos so removidos,
fracionados e estocados para posterior envio indstria
petroqumica.
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F
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Fraes
Derivados de petrleo e tpicas faixas de corteFonte: Fundamentos do Refino de Petrleo; Tecnologia e Economia.
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Produtos Finais
Os produtos finais dividem-se em trs categorias:
1. Combustveis: gasolina, diesel, leo combustvel, GLP, entre
outros.
2. Produtos acabados no combustveis: solventes, lubrificantes,
graxas, asfalto e coque.
3. Intermedirios da indstria qumica: nafta, etano, propano,
butano, etileno, propileno, entre outros.
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Produto Utilizao Produto Utilizao
Gs cido Produo de enxofre Querosene de iluminao Iluminao e combustvel domstico
Eteno Petroqumica Querosene de aviao Combustvel para avies
Dixido de carbono Fludo refrigerante leo diesel Combustvel para nibus, caminhes, etc.
Propanos especiais Fludo refrigerante Lubrificantes bsicos Lubrificantes de mquinas e motores em geral
Propeno Petroqumica Parafinas Fabricao de velas, indstria de alimentos
Butanos especiais Propelentes leos combustveis Combustveis industriais
Gs liqefeito de petrleo Combustvel domstico Resduo aromtico Produo de negro de fumo
Gasolinas Combustvel automotivo Extrato aromtico leo extensor de borracha e plastificante
Naftas Solventes leos especiais Usos variados
Naftas para petroqumica Petroqumica Asfaltos Pavimentao / Impermeabilizao
Aguarrs mineral Solventes Coque Indstria de produo de alumnio
Solventes de borracha Solventes Enxofre Produo de cido sulfrico
Hexano comercial Petroqumica, extrao de leos N-Parafinas Produo de detergentes biodegradveis
Solventes diversos Solventes Benzeno Petroqumica
Tolueno Petroqumica, solventes Xilenos Petroqumica, solventes
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Destilao a presso atmosfrica
Aps ser dessalgado, o leo pr-aquecido e segue para uma
coluna de destilao a presso atmosfrica.
Grande parte da carga se vaporiza e se fraciona em diferentes
cortes. As fraes mais leves se condensam e so coletadas no
topo da coluna enquanto as mais pesadas so coletadas no fundo
da coluna.
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Destilao do petrleo
Fonte: http://www.galpenergia.com
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Destilao a vcuo
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Destilao a vcuo
Fraes pesadas da destilao atmosfrica, aps aquecimento a
cerca de 400 o Ce parcial vaporizao, seguem para a unidade a
vcuo, que realiza a destilao dessas fraes a presses
reduzidas(40 a 100 mbar).
O vcuo uma forma de reduzir os pontos de ebulio das
fraes pesadas e permitir a separao a menores temperaturas.
O vcuo mantido atravs de injetores de vapor e bombas avcuo.
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Destilao vcuo.
Fonte: Fundamentos da Refinaria de Petrleo
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Os produtos do vcuo seguem para unidades de craqueamento de
forma a se transformarem em derivados de maior valor.
As unidades de separao de uma refinaria constituem processos
energo-intensivos: a destilao atmosfrica e a vcuo consomem
cerca de 40% de toda energia do processo demandada no
complexo da refinaria.
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Craqueamento
Definio:
Denominam-se Craqueamento vrios processos qumicos na
indstria que transformam molculas orgnicas complexas em
molculas mais simples, por meio de calor e/ou catalisador.
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Craqueamento
Aplicaes:
Produo de GLP e Gasolina
Produo de combustveis de queimadores e/ou coque de
petrleo e etileno
Tipos de Craqueamentos:
Processo trmico
Processo cataltico67
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Craqueamento Visco-Reduo
Craqueamento Visco-Reduo:
Reduo da viscosidade;
Aumento na quantidade de gasleo;
No utilizao de catalisador;
Rendimento de 10~15% de converso
A carga pode conter maiores quantidades de
contaminantes, metais e sulfurados
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Craqueamento Trmico
Mais severo que a visco-reduo;
Tempo mximo de permanncia;
Rendimento de 10~15% de converso
Pode conter maiores quantidades de contaminantes, metais
e compostos sulfurados.
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Craqueamento Retardado
Processo trmico no-cataltico;
Separa-se gasleo, gasolina de coqueamento, gases
combustveis e coque de petrleo;Remoo de fraes leves e condensao de fraes pesadas.
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Craqueamento Cataltico
Condies menos rigorosas;
Maior seletividade;
Maior flexibilidade refinaria
Favorecimento de gasolinas com alto ndice de octanagem;
Utilizao de presso, calor e catalisador;
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Craqueamento Cataltico
Regenerao do catalisador, com produo de gases combustveis Importante fonte de emisso atmosfrica das refinarias.
Fluxograma do processo de craqueamento cataltico
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Hidrocraqueaento Cataltico
Ocorre a presses elevadas, na presena de Hidrognio;
Utilizao de catalisadores metlicos;
Produo dos derivados desejados e compostos contaminantes; Processo verstil;
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Petrleo no Brasil
1932: Primeira refinaria 1938: Criao do Conselho Nacional de Petrleo
1939: Primeiro poo de petrleo (Lobato, Bahia)
1953: Criao da Petrobrs
1968: Primeira descoberta no mar (Campo de Guaricema,Sergipe)
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Petrleo no Brasil
1974: Descoberta do campo de Garoupa (Bacia de Campos)
Primeiro choque do petrleo
1979: Segundo choque do petrleo
1984: Descoberta do Campo de Anchova (Bacia de Campos)
Extrao Abaixo dos 500 metros
1997: Regulamentao da lei para novas concessionriasprivadas
1998: Criao da Agncia Nacional do Petrleo
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Petrleo no Brasil
1999: Descoberta de petrleo na Bacia de Santos
2005: Indcios do pr-sal
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Petrleo no Brasil
2006: Autossuficincia 2008: Primeira extrao de petrleo da camada pr-sal no
Campo de Jubarte (Bacia de Santos)
2009: Extrao de petrleo no Campo de Tupi
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Profundidade dos Campos
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Produo Nacional
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