2o CONGRESSO BRASILEIRO DE P&D EM PETRLEO & GS QUALIDADE DE COMBUSTVEIS AUTOMOTIVOS

O PETRLEO E SEUS DERIVADOS

Maria Letcia Murta Valle Escola de Qumica/UFRJmurta@eq.ufrj.br2003

TEMAS ABORDADOS1. O PETRLEO: origem, composio e impurezas 2. REFINO: produtos e processos3. GASOLINA e DIESEL: composio

O QUE O PETRLEO ?

Mistura de hidrocarbonetos parafnicos, naftnicos e aromticos em propores variveis contendo como impurezas compostos de S, N e O e metais.

Esto associados ao petrleo gs natural, sedimentos (areia) e gua salgada. A separao da gua e dos sedimentos iniciada no campo de produo pois no esto incorporadas ao leo (impurezas oleofbicas) e finalizada nas refinarias (dessalinizao).

COMPOSIO ELEMENTAR MDIA

ORIGEM DO PETRLEO Resultado de uma lenta degradao bacteriolgica de substncias orgnicas que se depositaram no fundo dos lagos

PROSPECO - EXEMPLO

ORIGEM DO PETRLEO

ORIGEM DO PETRLEO Presena de porfirinas indicam origem orgnica

Rocha reservatrio o petrleo o negro

A HISTRIA DO PETRLEO Existem referncias de utilizao do petrleo na Bblia Alguns povos utilizavam o petrleo h cerca de 600 anos para o cozimento de alimentos, iluminao e aquecimento. Apenas no sculo XIX Edwin Laurence Drake fez jorrar petrleo em escala comercial iniciando uma corrida ao chamado ouro negro fazendo com que a produo mundial no ano seguinte atingisse a marca de 70.000 toneladas.Em 1887, com o advento dos motores a exploso, as fraes de petrleo passaram a ter grandes aplicaes, surgindo assim a gasolina, o diesel e o querosene de aviao etc.

PROPRIEDADES DO PETRLEO

As propriedades fsicas do petrleo variam bastante, podem ser muito fludos e claros, com grandes propores de destilados leves, e leos muito viscosos e escuros com grandes propores de destilados pesados. Esta a forma mais simples de se classificar os leos crus: leves e pesados.

Pelo fato dos leos serem constitudos, basicamente, de hidrocarbonetos a sua densidade especfica varia inversamente com a relao atmica C/H. A densidade especfica do leo cru pode variar de 0,70 a 1,00.

Em geral, ele inflamvel na temperatura ambiente. Seu odor pode apresentar caractersticas agradveis, tpicas de compostos aromticos, at o aroma fortemente desagradvel produzido pelos compostos de enxofre.A composio elementar varia muito pouco porque o leo cru composto por sries homlogas de hidrocarbonetos.

FRAES BSICAS DO REFINO

(*) A destilao realizada presso atmosfrica at 400 C aps o que feito vcuo no sistema a (fundo) a 400 C.

Temperatura de ebulio CN de tomos de carbono-100010020030040050060012467101420253550PRINCIPAISFRAES

DERIVADOS DO PETRLEO

CONSTITUINTES DO PETRLEO

PODEM SER DIVIDIDOS EM DUAS CLASSES hidrocarbonetos propriamente ditos

no hidrocarbonetos: derivados orgnicos sulfurados, oxigenados, nitrogenados e orgnicos metlicos

OUTRAS IMPUREZAS

gua: encontrada parcialmente em soluo ou emulso estveis Sedimentos: minerais slidos insolveis na gua e no leo

Sais inorgnicos: esto sob a forma de cloreto de sdio e magnsio, carbonato de magnsio.

cidos orgnicos: cidos naftnicos, cidos lineares e cidos cclicos derivados do ciclopentano e cicloexano.

HIDROCARBONETOS

Os hidrocarbonetos presentes no leo crupodem ser agrupados e classificados como:alcanosciclanosaromticos

ALCANOS: parafinasFrmula geral CnH2n+2 Parafinas normais - 15 a 20% em peso de leo Isoparafinas - cerca de 1% em peso

normais (n) isoramificadoH C 33C H 3C H R3C H RRH C 2H C C H H C 2R em geral o radical H C 3H C 3

CICLANOS: naftnicosRalquilciclopentanosRalquilcicloexanos Frmula geral CnH2n contendo um ou mais anis saturados, so conhecidos como naftnicos por se concentrarem na frao do leo denominada nafta. Hidrocarbonetos naftnicos - 20 a 40% em peso do leo

Hidrocarbonetos com 1 anelR em geral um CH3

CICLANOS: naftnicosCHH diciclometano diciloexano decalinaAnis isoladosAnis conjugadosAnis condensadosHCHCRCH3CH33HCHCHCcolestanoRCH3CH3Hidrocarbonetos com 2 anis

AROMTICOSCH3CH3toluenometilnaftalenoC H 33H C dimetilfenantrenotetraidronaftalenotetraidrofenantrenoMonoaromticosPoliaromticosNaftnicos aromticos1 ou mais anis aromticosanis aromticos e naftnicosConcentram-se nas fraes mais pesadas podendo chegar a 10 %usualmente, entre 20 a 54%

NO HIDROCARBONETOS

CONTAMINANTES: sulfuradosCompostos sulfurados:

orgnicos e inorgnicos ( H2S ) esto presentes em todos os leos se S 1% petrleo leve maior % de S maior a densidade

OrgnicosTiofenos

CONTAMINANTES: nitrogenados

NNHHNo basicosBenzo () carbazol C16H11N

Carbazol C12H9NPirrol C4H5N

Indol C8H7Nem geral 2% em peso de N2 altos os teores acima de 0,25% em peso.maior concentrao nas fraes pesadas (gasleo e resduo de vcuo).

CONTAMINANTES: nitrogenados

BsicosBenzo () quinolina C13H9N

Indolina C8H9N

Quinolina C9H7N

Piridina C5H5N

N

H

CONTAMINANTES: oxigenadoscidos carboxlicosfeniscresissteresamidascetonasbenzofuranosPodem ocorrer como:cido naftnicocetonastercido carboxlicofenolcresol

CONTAMINANTES: metaissais inorgnicos: dissolvidos na gua emulsionada ao petrleo

compostos organometlicos: concentram-se nas fraes mais pesadas

compostos metlicos: envenenam os catalisadores, destacando-se o Ni e o V

Podem estar sob a forma de:

CONTAMINANTES: resinas e asfaltenosCompostos policclicos aromticos ou naftnico aromticos contendo S, N, O e metais.

Resinas: peso molecular 500 a 1000 Asfaltenos: peso molecular 1000

REFINO DO PETRLEO: refinariaSamuel Kier, um farmacutico, foi o primeiro a utilizar uma destilao para produzir leo iluminante, dando origem ao processo mais antigo de separao do petrleo em diferentes fraes: a destilao atmosfrica ou destilao direta

REFINO DO PETRLEO: processos

Destilao fracionada: o leo cru aquecido, vaporizado e o vapor condensado e coletado separando o petrleo em sua fraes

Processamento qumico: fraes so convertidas em outras, por exemplo, cadeias longas so transformadas em cadeias menores

Tratamento das fraes: para remover impurezas

Mistura de fraes: fraes processadas ou no so combinadas para fazerem os produtos desejados

REFINARIA: esquema

PROCESSAMENTO QUMICO: craqueamentoTransforma molculas grandes em pequenas Pode ser trmico ou catalticoCataltico: FCC e hidrocraqueamento

Catalisador: zelita e slica alumina (exemplos)

PROCESSAMENTO QUMICO: Craqueamento trmico

vaporvapor a alta temperatura 816 C; etano, butano e nafta so transformados em benzeno

viscorreduo o resduo da destilao aquecido a 482 C resfriado com gasleo e flasheado reduzindo a viscosidade

coqueamento o resduo da destilao aquecido acima de 482 C at o craqueamento em leo pesado, gasolina , nafta e um resduo de carbono (coque)

PROCESSAMENTO QUMICO: reformaTransforma nafta de baixo peso molecular em aromticosCatalisador: platina e platina-rnioSub produto: hidrognio

Matrias primas: compostos de baixo peso molecular, tais como, propeno e butenos

Catalisador: cidos fluordrico e sulfrico

Produtos: hidrocarbonetos de alta octanagemPROCESSAMENTO QUMICO: alquilao

ESQUEMA DE UMA REFINARIA MODERNA

COMPOSIO DOS COMBUSTVEIS: gasolinaGASOLINAS PRODUZIDAS NO BRASIL

Comum Premium- octanagem superiorGasolina de aviao - para avies de pequeno porte

GASOLINAS COMERCIALIZADAS NOS POSTOS 76% de gasolina + 24% de lcool anidro combustvelPROCESSOS DE OBTENO DAS NAFTAS

Gasolina Natural Destilao Direta Craqueamento Cataltico Craqueamento Trmico Reformao Cataltica Hidrocraqueamento Cataltico Isomerizao Alcooilao PolimerizaoA composio da gasolina funo dos tipos de processos utilizados nas refinarias para a sua produo

MOTOR A GASOLINA: ciclo OTTOCOMBUSTO POR CENTELHAMENTOmais indicados parafinas altamente ramificadas, olefinas e aromticos (benzeno, tolueno e xilenos)

menos indicados parafinas de cadeia longa e olefinas com mais de quatro tomos de carbono.

COMPOSIO DOS COMBUSTVEIS: dieselTIPOS DE DIESEL PRODUZIDOS NO BRASIL

leo diesel tipo B usado em todas as regies exceto nas regies metropolitanas ( diesel D )

leo diesel tipo D - metropolitano

leo diesel martimo

leo padroPROCESSOS DE OBTENO DE DIESEL

Destilao direta - produto funo do petrleo processado

Outros processos o diesel de pior qualidade e requertratamento posterior (ex. hidrodessulfurizao)

A composio do diesel funo dos tipos de processos utilizados nas refinarias para a sua produo

MOTOR A DIESEL: ciclo DIESELCOMBUSTO POR COMPRESSOCompostos mais indicados: n-parafinas

BIBLIOGRAFIACAMPOS, A C, LEONTINIS, E Petrleo & Derivados, J R Editora Tcnica Ltda (1990)

MUSHRUSH, G W, SPEIGHT, J G ( editor ) Petroleum Products, Instability and Incompatibility, Applied Energy Tecnology Series, Taylor & Francis, (1995) USANEIVA, J Conhea o Petrleo, Ao Livro Tcnico Indstria Comrcio, 5 edio (1986)

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