Propriedades do Petróleo. Petroleo Angolano

Propriedades do Petróleo. Petroleo Angolano

Propriedades do Petróleo. Petróleo Angolano

Introdução

Petróleo, palavra originada do Latim Petra (pedra) + Oleum (óleo), é uma complexa mistura líquida de compostos orgânicos e inorgânicos em que predominam os hidrocarbonetos, desde os alcanos mais simples até os aromáticos mais complexos.

De acordo com a ASTM - American Society for Testing and Materials: “O petróleo é uma mistura de ocorrência natural, consistindo predominantemente de hidrocarbonetos e derivados orgânicos sulfurados, nitrogenados e, ou oxigenados, o qual é, ou pode ser, removido da terra no estado líquido”.

O petróleo é encontrado em muitos lugares da crusta terrestre e em grandes quantidades, e desse modo o seu processo de formação deve ser espontâneo.

Trata-se de uma mistura inflamável, de coloração variável entre amarela e preta, encontrada nas rochas de bacias sedimentares e originada da decomposição da matéria orgânica depositada no fundo de mares e lagos que sofreu transformações químicas pela acção de temperatura, pressão, pouca oxigenação e bactérias.

Tais transformações prosseguem em maior ou menor grau até o momento da descoberta da jazida e extracção do petróleo nela contido. Dessa forma, é impossível a obtenção de amostras de petróleo com a mesma composição química, até mesmo em um mesmo campo produtor.

Fluxograma extraido do PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)

Objectivos

Realizei esta investigação no intuito de aprofundar os meus conhecimentos sobre as propriedades do Petróleo e compilar esta dissertação das propriedades mais gerais com alguma relevância ao Petróleo angolano.

Propriedades Físicas e Químicas do Petróleo

Falar de propriedades é falar de um conjunto de características identificadoras de algo, nesse caso relativamente ao petróleo.

  1. Propriedades Físicas

As diferenças em suas propriedades físicas são explicadas pela quantidade relativa de cada série e de cada componente individual.

O quadro seguinte resume as principais propriedades físicas de alguns hidrocarbonetos presentes no petróleo.

Tabela extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Todos os tipos de petróleos contêm efectivamente os mesmos hidrocarbonetos, porém em diferentes quantidades.

Uma amostra de petróleo e mesmo suas fracções podem ser ainda caracterizadas pelo Grau de densidade API (°API), do American Petroleum Institute, definida por:

Expressão extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

A densidade específica do material é calculada tendo-se como referência a água. Obviamente, quanto maior o valor de °API, mais leve é o composto. Por exemplo, podem-se ter:

Tabela extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Dessa forma, uma amostra de petróleo pode ser classificada segundo o grau de densidade API, como segue:

  • Petróleos Leves: acima de 30°API ( < 0,72 g / cm3 );

  • Petróleos Médios: entre 21 e 30°API;

  • Petróleos Pesados: abaixo de 21°API ( > 0,92 g / cm3 );

Outras grandezas também definem algumas propriedades do óleo bruto. Entre elas, citam-se:

  • Teor de sal: Podendo ser expresso em miligramas de NaCl por litro de óleo, indica a quantidade de sal dissolvido na água presente no óleo em forma de emulsão;

  • Ponto de fluidez: Indica a menor temperatura que permite que o óleo flua em determinadas condições de teste;

  • Viscosidade: É força imposta por um líquido ao deslocamento mútuo das suas moléculas.

  • Poder Calorífico: é quantidade de calor que pode libertar 1kg (ou Kmol) de um líquido durante a sua combustão (Kcal/Kg). O poder calórifico do petróleo bruto normalmente é de 10600 Kcal/Kg.

  • Massa Volumétrica: É quantidade em massa de um determinado volume, para o petróleo bruto ela varia de 0,8 a 0,9, e é importante para o petróleo bruto porque em combinação com outras propriedades ela pode informar-nos sobre a origem do petróleo, a sua natureza química, etc.

A relação entre os volumes de gás associado e óleo em um reservatório define a Razão Gás/Óleo, denotada por RGO.

Expressão extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

  1. Propriedades Químicas

Os hidrocarbonetos formam cerca de 80% de sua composição. Complexos organometálicos e sais de ácidos orgânicos que respondem pela constituição em elementos orgânicos.

Fluxograma extraido do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Gás sulfídrico (H2S) e enxofre elementar respondem pela maior parte de sua constituição em elementos inorgânicos.

Geralmente, gases e água também acompanham o petróleo bruto.O petróleo é encontrado em equilíbrio com excesso de gás natural (gás associado ou livre), água e impurezas, e contém certa quantidade de gás dissolvido (gás em solução) e água emulsionada. A quantidade relativa dessas fases determina o tipo de reservatório.

Tabela extraída do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Os compostos que não são classificados como hidrocarbonetos concentram-se nas fracções mais pesadas do petróleo. A composição elementar média do petróleo é estabelecida da seguinte forma:

Tabela extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Os hidrocarbonetos podem ser encontrados no petróleo vão desde o metano (CH4) até compostos com mais de 60 átomos de carbono. Os átomos de carbono podem estar conectados através de ligações simples, duplas e triplas, e os arranjos moleculares são os mais diversos, abrangendo estruturas lineares, ramificadas ou cíclicas, saturadas ou instauradas, alifáticas ou aromáticas.

Quanto maior o número de átomos de carbono na cadeia, maior será a temperatura de ebulição.

Os ciclanos, de fórmula geral CnH2n, contêm um ou mais anéis saturados e são conhecidos na indústria de petróleo como compostos naftênicos, por se concentrarem na fracção de petróleo denominada nafta. São classificados como cicloparafinas, de cadeia do tipo fechada e saturada, podendo também conter ramificações.

As estruturas naftênicas que predominam no petróleo são os derivados do ciclopentano e do ciclohexano.

Em vários tipos de petróleo, podem-se encontrar compostos naftênicos com 1, 2 ou 3 ramificações parafínicas como constituintes principais. Em certos casos, podem-se ainda encontrar compostos naftênicos formados por dois ou mais anéis conjugados ou isolados. Como por exemplo:

Figura extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Os cortes de petróleo referentes à nafta apresentam uma pequena proporção de compostos aromáticos de baixo peso molecular (benzeno, tolueno e xileno).

Os derivados intermediários (querosene e gas óleo) contêm compostos aromáticos com ramificações na forma de cadeias parafínicas substituintes.

Podem ser encontrados ainda compostos mistos, que apresentam núcleo aromáticos e naftênicos.

Figura extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

Assim, os tipos de hidrocarbonetos presentes ou originários do petróleo são agrupados da seguinte forma:

Tabela extraida do Livro “PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru)”

A quantidade relativa de cada classe do hidrocarboneto presente é muito variável de petróleo para petróleo. Como consequência, as características dos tipos de petróleo serão diferentes, de acordo com essas quantidades.

O Índice de Acidez Naftênica expressa a quantidade de KOH, em miligramas, necessária para retirar a acidez de uma amostra de 1g de óleo bruto.

E também, segundo a razão dos componentes químicos presentes no óleo, pode-se estabelecer a seguinte classificação:

  1. Óleos Parafínicos: Alta concentração de hidrocarbonetos parafínicos, comparada às de aromáticos e naftênicos;

  2. Óleos Naftênicos: Apresentam teores maiores de hidrocarbonetos naftênicos e aromáticos do que em amostras de óleos parafínicos;

  3. Óleos Asfálticos: Contêm uma quantidade relativamente grande de compostos aromáticos, alta concentração de asfaltenos e menor teor relativo de parafinas.

O Teor de cinzas é outra propriedade eestabelece a quantidade de constituintes metálicos no óleo após sua combustão completa.

Em função do Teor de enxofre o petróleo pode ser classificados em:

  • Petróleos “Doces” (sweet): teor de enxofre < 0,5 % de sua massa;

  • Petróleos “Ácidos” (sour): teor de enxofre > 0,5 % em massa.

Propriedades do Petróleo de Angola em Particular

A margem continental angolana compreende três grandes bacias petrolíferas com diferentes histórias de exploração e estágios de maturidade sendo a bacia do do Congo, a norte Bacia do Kwanza, no centro e a bacia do Namibe a sul, elas pertencem a grande bacia salíferas da África Ocidental que uma das maiores do mundo. O sistema petrolífero está provado nas Bacias do Baixo Congo e do Kwanza e apenas identificados Namibe existem ainda as bacias interiores do Kassenje, Okawango e Etosha encontram em fase de reconhecimento.

Dentre todas as propriedades mais gerais já acima mencionadas, relevam-se aqui algumas particularidades que dependem muito do tipo de reservatório onde o petróleo é extraído, propriedades essas que vão variando de poço para poço independentemente da bacia.

Teor em compostos sulfurosos, praticamente todos petróleos têm compostos sulfurosos cujo teor varia de um para outro. Para o petróleo angolano, este teor é aproximadamente de 0,14%, estes compostos podem ser:

  1. Compostos sulfurosos de base ácidos (H2S e R-SH);

  2. Os sulfitos (R-S-R´);

  3. Compostos sulfurosos com grande massa molecular.

É de salientar ainda que são compostos corrosivos para os aparelhos e as maquinas e são venenos para os catalisadores.

Quanto ao Teor de enxofre o petróleo explorado nos poços da bacia do Kwanza tem maior predominância a serem do tipo Doce pois os seus teores deste elemento são inferiores a 0,5 % das suas massas.

Outros Aspectos Relevantes

As olefinas são hidrocarbonetos cujas ligações entre carbonos são realizadas através de ligações duplas em cadeias abertas, podendo ser normais ou ramificadas (Fórmula química geral CnH2n). Não são encontradas no petróleo bruto; sua origem vem de processos físico-químicos realizados durante o refino, como o craqueamento. Possuem características e propriedades diferentes dos hidrocarbonetos saturados.

Apôs o Processo de Refinação o Petróleo é fraccionado em derivados, e dependentemente do derivado algumas propriedades do petróleo são melhoradas como a Viscosidade para os Óleos, o Poder Calorífico para o Querosene.

Propriedades existem ainda que sofrem uma redução, como o teor dos compostos inicias do próprio petróleo como por exemplo os Óleos passam por um processo de extracção de Compostos aromáticos para minimizar a sua presença nos Óleos, o Querosene passa pelo processo de desparafinação para extracção de parafinas que acabam com um teor reduzido neste composto, o GO (gasóleo) passa pela hidrorefinação para eliminar compostos sulfurosos, azotados e nitrogenados que também acabam com um teor reduzido.

E por outra existem também aquelas propriedades que por acção de Aditivos são normalizadas nos derivados do petróleo em função das suas utilidades, propriedades como a densidade nas gasolinas.

Conclusão

O petróleo cru tem uma composição centesimal com pouca variação, à base de hidrocarbonetos de séries homólogas.

Geralmente na prática as propriedades variam de reservatório a reservatório mais através de metodologias teóricas experimentais estabelecem-se normalmente o correspondente desta ou daquela propriedade, estabelecem-se limites de variação em que esses correspondentes ou valores devem estar de modo a possibilitar dentre muitos aspectos a elaboração de Normas para elaboração dos equipamentos, possibilitar os posteriores tratamentos e bem como as Normas de certificação da Qualidade dos produtos petrolíferos.

Angola tem um vasto campo de exploração de petróleo sulfuroso que para maior aproveitamento necessário reforçar-se o seu tratamento (refinação) aqui no país, pois danos uma demasiada gama de produtos petrolíferos de potencial utilidade e economicamente rentáveis no caso de uma possível exportação como asfaltos, cerras e gel do petróleo.

Bibliografia

  • Jones Camilo Soares,Whekslay Viana Leal eElvio J. Bortolucci PROPRIEDADES DO PETRÓLEO (Óleo Cru), material didáctico de ENGENHARIA DE PETRÓLEO E GÁS, São Paulo-2011.

  • Hebert de O. Lopes, Eddy MÉTODOS DE ELEVAÇÃO, material didáctico do Centro Universitário da Bahia, Salvador-2009.

  • Matérial de didatico da cadeira de Processos Tecnológicos de Refinação de Petróleo, lecinonadas nos anos lectivos 2010 e 2011, Universidade Jean Piaget de Angola, Viana.

  • Pedro G. Morais e Leonildo A. Sebastião, Bacias Sedimentares Angolanas, material didático de Petrólogia e Geologia do Petróleo, Universidade Jean Piaget de Angola, Viana, 2011.

  • Surinder Parkash., Handbook of Petroleum Refining Processes, Elsevier, 2003.

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