Petroleo e Seus derivados

Petroleo e Seus derivados

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5.8. O processo de refino É a separação e purificação dos seus componentes, como no esquema abaixo:

Nesse esquema, o petróleo cru (ou bruto) entra em uma fornalha (lado esquerdo), onde é aquecido entra na torre de destilação a pressão atmosférica, conforme figura acima, onde sai os produtos básicos como óleo diesel e óleos leves utilizados em veículos automotores e residências, a querosene, a gasolina e por ultimo os gases neste caso o GLP (gás liquefeito de petróleo) gás de cozinha (atente para a descrição, ao lado dessa torre, com os nomes das frações, seus intervalos de ebulição e a composição química, ai representada pelos números de átomos de carbono em cada fração), a sobre desta torre, os resíduos pesados, seguem para segunda torre, durante o percurso sai os óleos comíveis mais pesados, usados em industriais e combustíveis de navios, ao chegarem à segunda fase, o resíduo da primeira torre é reaquecido e vai para segunda torre, de destilação a vácuo (ou melhor, destilação a pressão reduzida), a maioria dos produtos é a seguir objetos de tratamentos suplementares para melhorar sua qualidade: reforma catalítica, hidrodessulfuração (onde há geração de enxofre em pó). É obtida finalmente toda uma série de produto dos que respondem as necessidades dos consumidores: carburantes, solventes, gasolinas especiais, combustíveis e produtos diversos. Durante o pro- cesso de refino ocorrem ainda outras inúmeras operações unitárias de maneira a minimizar as perdas do processo. Ao final sobra resíduo final, que é o asfalto.

5.9. Subprodutos mais importantes

O gás, uma das frações mais importantes obtidas na destilação, é composto das substâncias com ponto de ebulição entre –165° C e 30° C, como o metano, o etano, o propano e o butano. O éter de petróleo tem ponto de ebulição entre 30° C e 90° C e é formado por cadeias de cinco a sete carbonos. A gasolina, um dos subprodutos mais conhecidos, tem ponto de ebulição entre 30° C e 200° C, é formada de uma mistura de hidrocarbonetos que possuem de cinco a 12 átomos de carbono. Para obter querosene, o ponto de ebulição fica entre 175° C e 275° C. Óleos mais pesados, com cadeias carbonadas de 15 a 18 carbonos, apresentam uma temperatura de ebulição entre 175° C e 400° C. As ceras, sólidas na temperatura ambiente, entram em ebulição em torno de 350° C. No final do processo, resta o alcatrão, o resíduo sólido.

5.10. A importância da qualidade do petróleo

Todo petróleo, em estado natural, é uma mistura de hidrocarbonetos, que são compostos formados por átomos de carbono e de hidrogênio. Além de tais hidrocarbonetos, o petróleo contém, em proporções bem menores, compostos oxigenados, nitrogenados, sulfurados e metais pesados, conhecidos como contaminantes. Conhecer a qualidade do petróleo a destilar, portanto, é fundamental para as operações de refinação, pois a sua composição e o seu aspecto variam em larga faixa, segundo a formação geológica do terreno de onde foi extraído e a natureza da matéria orgânica que lhe deu origem. Assim, há petróleos leves, que dão elevado rendimento em nafta e óleo diesel; petróleos pesados, que têm alto rendimento em óleo combustível; petróleos com alto ou baixo teor de enxofre e outros contaminantes, etc., sendo que o conhecimento prévio destas características facilita a operação do refino.

5.1. Relação entre o tipo do petróleo e os rendimentos dos derivados obtidos

A relação entre o tipo do petróleo e os rendimentos dos derivados obtidos é direta, pois um petróleo leve tem maior rendimento de produtos leves (GLP, nafta, óleo diesel) e menos rendimento de produtos pesados (óleos combustíveis e asfalto) do que um petróleo pesado, onde ocorre o inverso. A instalação de unidades de conversão, que transformam frações pesa- das em frações mais leves, pode atenuar essa diferença em rendimentos, mas não consegue eliminá-la. Ao longo do tempo, a industrial do petróleo tem sempre procurado instalar unidades de conversão (craqueamento catalítico, coqueamento retardado, hidrocraqueamento, etc.) em suas refinarias, com a finalidade de diminuir a influência da natureza do petróleo nos rendimentos dos produtos obtidos.

5.12. O Transporte

Como a extração do petróleo ocorre muitas vezes em áreas distantes dos centros de consumo, seu transporte para as refinarias e mercados exige sistemas complexos e especializados, como oleodutos, navios petroleiros, caminhões ou vagões - tanques.

Quando se trata de longas distâncias, o meio mais barato é o navio petroleiro, cujo agigantamento tem contribuído para a redução dos custos de transporte.

No transporte por terra de grandes quantidades de petróleo, os custos mais baixos se obtêm pelo uso de oleodutos, tubulações que, mediante bombeamento levam o produto às refinarias.

6. Frações Hidrocarbônicas do Petróleo

6.1. Hidrocarbonetos

São compostos formados exclusivamente pelo composto binário de carbono e hidrogênio, conseqüentemente, os hidrocarbonetos obedecem a formula geral CxHy, sendo que x é o numero de átomos de carbono e y o numero de átomos de hidrogênio. Veja que a existência apenas de carbono e hidrogênio, em compostos desse tipo, justifica muito bem o nome hidrocarboneto (hidro, do hidrogênio, e carboneto, do carbono).

Os hidrocarbonetos constituem uma classe de compostos orgânico muito grande, variada e importante, pois englobam petróleo e seus derivados, o gás natura etc.. No nosso caso a grande importância dos carbonetos se deve ao fato de suas moléculas servirem de “esqueleto” para a formação do petróleo. Os hidrocarbonetos podem ser subdivididos em:

• Alcanos – possuem cadeia aberta e saturada. (CnH2n+2) • Alcenos - possuem cadeia aberta e insaturada por dupla ligação. (CnH2n)

• alcinos - possuem cadeia aberta e insaturada por tripla ligação. (CnH2n-2)

• alcadienos ou dienos - possuem cadeia aberta e insaturada por duas duplas ligações. (CnH2n-2)

• ciclanos – possuem cadeia fechada saturada. (CnH2n)

• ciclenos – possuem cadeia fechada insaturada por dupla ligação. (CnH2n-2)

• Aromáticos – possuem pelo menos um anel benzênico ou aromático em sua estrutura.

Iremos trabalhar com os alcanos, formadores básicos dos produtos petrolíferos utilizados em nossas vidas.

Alcanos (ou hidrocarbonetos parafinicos) são hidrocarbonetos acíclicos e saturados, isto é, que tem cadeias abertas e apresentam apenas ligações simples entre seus carbonos. Por exemplo, que apresentam a formula estrutural CH3 – CH3 e a formula molecular e C2H6.

Sua formula geral é CnH2n+2, a incógnita n significa o numero de átomos de carbono. Por serem fornecedores do petróleo e do gás natural, são muito importantes como combustíveis, por isto representam o ponto de partida da indústria petroquímica, que o s utiliza para produzir milhares de derivados, como plásticos, tintas, fibras e têxteis, sendo estão sempre presentes em nossas vidas.

Os Alcanos sofrem combustão, isto é, queimam com muita facilidade. Quando acendemos um isqueiro comum (gás butano, C4H10), a faísca provoca a reação do butano com o oxigênio do ar, resultando a chama característica:

Reações semelhantes ocorrem na queima de todos os derivados do petróleo, pois o produto principal que desejamos é o calor, que é o mesmo que energia, o que produzimos pela reação.

Propriedades químicas Os alcanos possuem baixa reatividade porque as ligações simples C-H e C-C são relativamente estáveis, difíceis de quebrar e são apolares. Eles não reagem com ácidos, bases, metais ou agentes oxidantes. Pode parecer surpreendente, mas o petróleo (em que o octano é um dos principais componentes) não reage com ácido sulfúrico concentrado, metal sódio ou manganato de potássio. Esta neutralidade é a origem do termo parafinas (do Latim para+affinis, que significa “pouca afinidade”).

6.2.1. Alcanos de cadeia não-ramificada

O nome de todos os alcanos termina com -ano. Alcanos de cadeia normal com oito ou menos carbonos são nomeados conforme a seguinte tabela, que também dá o nome do radical alcoila ou alquila, formado pelo destacamento de uma ligação de hidrogênio. Deve-se trocar a terminação em il ou -ila.

Nome do Alcano

Fórmula do

Alcano

Grupo Alcoil

Fórmula do grupo Alcoil

Metano CH4 Metil(a) CH3

Etano C2H6 Etil(a) C2H5

Propano C3H8 Propil(a) C3H7 Butano C4H10 Butil(a) C4H9 Pentano C5H12 Pentil(a) C5H11 Hexano C6H14 Hexil(a) C6H13 Heptano C7H16 Heptil(a) C7H15 Octano C8H18 Octil(a) C8H17

6.2.2. Alcanos de cadeia ramificada

Quando o número de átomos de carbono na cadeia carbonada é superior a 3, as cadeias carbonadas podem se ramificadas. Exemplo de duas cadeias carbonadas ramificadas:

Os grupos de átomos que constituem as ramificações chamam-se radicais alquilo ou grupos alquilo e são simbolizados por R. Os nomes dos radicais alquilo obtêm-se a partir do alcano respectivo, substituindo a terminação ano por ilo. Exemplo:

– CH3 ® metilo; – C2H5 ® etilo;

– C3H7 ® propilo;

1ª Para dar o nome aos alcanos de cadeia ramificada, escolhe-se, para cadeia principal a que contém maior número de átomos de carbono.

2ª Cada átomo de carbono da cadeia principal é, em seguida, numerado em sequência, começando pela extremidade que originará a menor soma dos números dos átomos de carbono (índices) ligados às ramificações (grupos alquilo).

3ª Cada ramificação é indicada pelo nome e posição na cadeia principal, antes do nome do alcano. A posição do grupo alquilo é separada do seu nome por um hífen (-).

4ª Se existirem dois ou mais grupos alquilo iguais acrescenta-se o prefixo multiplicativo di, tri, tetra, ao nome do grupo alquilo, e a sua posição deve ser indicada por ordem crescente. As posições ocupadas por esses grupos alquilo são assinaladas antes do respectivo prefixo e separadas entre si por vírgulas.

5ª Os diferentes grupos alquilo ligados à cadeia principal devem ser indicados por ordem alfabética.

6.3. Hidrocarbonetos e o Petróleo

O óleo cru é formado basicamente de hidrocarbonetos – compostos de carbono e hidrogênio combinados em moléculas de disposição e tamanho diversos. As moléculas menores, com um a quatro átomos de carbono, formam os gases; moléculas maiores (de quatro a cerca de dez átomos de carbono) constituem a gasolina; moléculas ainda maiores, de até cinqüenta átomos de carbono, são as dos combustíveis leves e óleos lubrificantes; e moléculas gigantes, de várias centenas de átomos de carbono, compõem combustíveis pesados, ceras e asfaltos. Junto aos hidrocarbonetos gasosos há apreciáveis quantidades (até 15%) de nitrogênio, dióxido de carbono e ácido sulfídrico, além de pequena porção de hélio e outros gases. Nos hidrocarbonetos líquidos em geral se encontram traços de oxigênio, enxofre e nitrogênio, na forma elementar ou combinados com as moléculas de hidrocarbonetos.

Os átomos de carbono unem-se nas moléculas de hidrocarbonetos de duas matérias diferentes: para formar compostos em forma de anel (hidrocarboneto cíclico) ou de cadeia (hi- drocarboneto acíclico ou alifático). Além disso, cada átomo de carbono pode ser completado de maneira total ou apenas parcial por átomos de hidrogênio e assim formar, respectivamente, moléculas saturadas ou não – saturadas. Os hidrocarbonetos saturados cíclicos chamam-se naftenos e os acíclicos, parafinas; os não saturados cíclicos chamam-se aromáticos e os acíclicos, olefinas ou alcenos.

O óleo cru contém milhares de compostos químicos, desde gases até materiais semisólidos, como asfalto e parafina. Sob grande pressão no interior da Terra, os gases estão dissolvidos nos componentes mais pesados, mas ao atingirem a superfície podem vaporizar-se. Do mesmo modo, a parafina (muito utilizada na fabricação de velas e outros objetos decorativos, é uma mistura de Alcanos de massa molecular elevada) encontra-se dissolvida no petróleo cru, do qual pode separar-se na superfície ao resfriar.

Fisicamente, o petróleo é uma mistura de compostos de diferentes pontos de ebulição.

Esses componentes dividem-se em grupos, ou frações, delimitados por seu ponto de ebulição. Os intervalos de temperatura e a composição de cada fração variam com o tipo de petróleo. As frações cujo ponto de ebulição é inferior a 200º C, entre eles a gasolina, costumam receber o nome genérico de benzinas. A partir do mais baixo ponto de ebulição, de 20º C, até o mais alto, de 400º C, tem-se, pela ordem: éter de petróleo, benzina, nafta ou ligroína, gasolina, querosene, gasóleo (óleo diesel), óleos lubrificantes. Com os resíduos da energética, com o controle rigoroso do consumo, utilização de fontes de energia alternativa e, quando possível, como no caso do Brasil, incremento da exploração de suas jazidas.

Divisão de Hidrocarbonetos derivados do Petróleo

Frações Composição aproximada Ponto de buli- ção/°C Utilização principal

1 a 2 carbonos CH4 (70% a 9%)C2H6

Gás natural

Combustível e matéria-prima na síntese de compostos orgânicos e na fabricação de plásticos.

GLP (gás liquefeito do petróleo) 3 a 4 carbonos -42 a 20

Combustível, gás de cozinha e matéria-prima na síntese de compostos orgânicos e na fabricação de borracha.

Éter de petróleo 5 a 6 carbonos 20 a 60

Solventes em lavagens a seco. O nome éter vem da alta volatilidade desses hidrocarbonetos.

Benzina 7 a 8 carbonos 60 a 90 Solvente orgânico

Nafta ou ligroí- na 8 a 9 carbonos 90 a 120 Solvente e matéria-prima na indústria petroquímica.

Gasolina 6 a 10 carbonos 40 a 200

Combustível de motores de explosão.

Querosene 10 a 16 carbonos 150 a 300

Iluminação, solvente, combustível doméstico, e combustível para aviões.

Óleo diesel 15 a 18 carbonos 250 a 350

Combustível de ônibus e caminhões.

Óleo lubrifican- te 16 a 20 carbonos 300 a 400 Lubrificantes de máquinas e motores.

Vaselina Acima de 20 carbonos -------

Lubrificante, pomadas, cos- méticos, indústria alimentícia.

Parafina Sólidos de massa molar elevada 47 a 65

Fabricação de velas, indústria de alimentos, indústria cosmética, impermebealização, revestimento de papel.

Asfalto

Mistura de hidrocarbonetos parafínicos, aromáticos e compostos heterocíclicos que contém enxofre, nitrogênio e oxigênio.

132 (ponto de inflamação)

Pavimentação de ruas e calçadas, vedação de encanamentos e paredes, impermeabilização de cascos de embarcações, adesivos e laminados elétricos, revestimentos antioxidantes.

Coque Resíduo sólido da destilação destrutiva

(carbonização do petróleo) -------

Redução do ferro em alto forno, revestimento de fornos refratários, obtenção do alumínio e como fonte de gás de síntese.

6.4. Aplicações do petróleo

na indústria mundial vêm do petróleo

Cerca de 90% do petróleo é utilizado com fins energéticos, seja nas centrais termoelétricas, seja como combustível para os meios de transporte ou fornos industriais. Dos 10% restantes são extraídos os produtos que abastecerão as indústrias – 60% das matérias-primas utilizadas

Produção e consumo de petróleo bruto (em toneladas), 1994

Produção

Consumo Regiões com mais produção que consumo Regiões com menos produção que consumo

6.5. Quais os principais produtos obtidos do petróleo?

A PETROBRÁS produz, em suas refinarias, mais de 80 produtos diferentes. Abaixo, uma listagem básica de tais produtos, com a sua utilização principal.

Produto Utilização Produto Utilização

Gás ácido Produção de enxofre Querosene de iluminação Iluminação e combustível doméstico

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