O presente artigo busca auxiliar o processo de tomada de decisões em uma refinaria através da otimização dos fluxos pertinentes ao refino. São justificados os motivos de serem utilizados modelos matemáticos para a otimização dos fluxos em uma refinaria. Também são justificados os motivos pelos quais foi adotado uma abordagem não-linear e explanam-se os ciclos da indústria de refino com relação a modelos lineares e não-lineares. É detalhado o fluxo de dados proposto, que busca a facilidade de manuseio do modelo. Em seguida, apresenta-se a metodologia adotada para o desenvolvimento de um modelo não-linear com base na Refinaria de Paulínia que maximiza o lucro total. Descreve-se a função objetivo, restrições, variáveis e parâmetros utilizados. Para a resolução do modelo, utilizou-se o Global Solver do pacote computacional LINGO. Com base nos gráficos gerados pela exportação da solução para o Microsoft Excel, foram interpretados os resultados obtidos. O modelo permitiu uma análise minuciosa das variáveis envolvidas através do equacionamento detalhado dos processos e da informação obtida nos gráficos.