Faculdade de Ciências Cultura e Extensão do RNFaculdade de Ciências, Cultura e Extensão do RN CST em Petróleo e Gás
QUÍMICA DO PETRÓLEOQUÍMICA DO PETRÓLEO
Prof. a Amanda Duarte Gondim
Aula 07 – Petróleo
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CONCEITOS DO PETRÓLEO
PETRÓLEO
CONCEITOS DO PETRÓLEO
PETRÓLEO
Líquido é uma substância oleosa, inflamável, menos densa do que a água, com cor variada entre negro e castanho‐claro .variada entre negro e castanho claro .
É considerado um fonte de energia não renovável, de origem fóssil.
PETRÓLEO = MISTURA DE HIDROCARBONETOS + IMPUREZAS
Na natureza, quando encontrado, está nos poros das rochas, chamadas de rochas reservatórios.
Os óleos obtidos de diferentes reservatórios de petróleo possuem características diferentes. p p
COMPOSIÇÃO DO PETRÓLEOCOMPOSIÇÃO DO PETRÓLEO
Análise elementar de óleo cru típico (% em peso)
Elementos % em peso
Hid ê i H 11 14Hidrogênio ‐ H 11 – 14
Carbono – C 83 – 87
Enxofre – S 0,06 – 8Enxofre S 0,06 8
Nitrogênio – N 0,11 – 1,7
Oxigênio – O 0,1 – 2
Metais < 0,3
Petróleo (Conceito, composição e Classificação) (Aula 07)Prof.a Amanda Duarte Gondim
CONCEITOS DO PETRÓLEOCONCEITOS DO PETRÓLEO
PETRÓLEO
É constituído por inúmero compostos químicos.
PETRÓLEO
É dividido em FRAÇÕES de acordo com sua faixa de ebulição dos composto.
As FRAÇÕES típicas do petróleo são:
Fração Temperatura de Ebulição (ºC)
Composição aproximada Usos
Gás Residual ‐ C1 – C2 Gás combustívelGás Residual C1 C2 Gás combustívelGás liquefeito de petróleo – GLP Até 40 C3 – C4 Gás combustível engarrafado, uso
doméstico e industrial.Gasolina 40 – 175 C5 – C10 Combustível de automóveis, solvente.
Il i ã b tí l d iõQuerosene 175 – 235 C11 – C12 Iluminação, combustível de aviões a jato.
Gasóleo leve 235 – 305 C13 – C17 Diesel, fornos.
Gasóleo pesado 305 – 400 C18 – C25 Combustível, matéria‐prima para l b ifi tGasóleo pesado 305 400 C18 C25 lubrificantes.
Lubrificantes 400 – 510 C26 – C38 Óleos lubrificantes.Residuo Acima de 510 C38+ Asfalto, piche, impermeabilizantes.
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
O t ól é tit ídO petróleo é constituído por:
Hidrocarbonetos (compostos orgânicos) ‐ parafínicos, isoparafínicos, naftênicos e ( p g ) p , p ,aromáticos;
Compostos orgânicos contendo elementos químicos como nitrogênio enxofreCompostos orgânicos contendo elementos químicos como nitrogênio, enxofre, oxigênio;
Metais ‐ principalmente níquel e vanádio;
á i diImpurezas ‐ como a água, sais e sedimentos.
Petróleo (Conceito, composição e Classificação) (Aula 07)Prof.a Amanda Duarte Gondim
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
O hid b t dOs hidrocarbonetos podem ser:
Hidrocarbonetos Parafínicos Normais:
São alcanos (CnH2n + 2), ligações simples e compostos lineares.
Exemplos:
MetanoCH4 C2H6 C3H8
Etano Propano
Hidrocarbonetos Parafínicos Ramificados:
São alcanos (CnHn2n+ 2), ligações simples e compostos com ramificações.
Exemplos:
IsobutanoC4H10
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
Hidrocarbonetos Parafínicos Cíclicos:
São alcanos (CnH2n ), ligações simples e são compostos cíclicos .( n 2n ), g ç p p
Exemplos:
São denominados cíclicos ou naftênicos.
Ciclopropano CiclobutanoC3H6 C4H8
Hidrocarbonetos Insaturados:
São alcenos ou alcinos, possui ligações duplas ou triplas.
Obs.: No Petróleo cru quase não há hidrocarbonetos insaturados . São compostos
São denominados olefinas.
Exemplos:Eteno Etino
instáveis.
C2H4 C2H2
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
Hidrocarbonetos Aromáticos:
Possui ligações simples e duplas em anéis com seis carbonos.
São estáveis e possui odor característico.
Exemplos:
Benzeno Tolueno Naftênico
C HC6H6 C7H8C10H8
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
Característica do hidrocarbonetos:
Parafina Isoparafina Naftênico Aromático
Densidade baixa baixa média Alta
Gasolina ruim boa média Muito boaGasolina ruim boa média Muito boa
Diesel bom médio médio Ruim
Lubrificantes ótimo bom Médio Ruim
Resistentes à oxidação
boa boa boa má
Petróleo (Conceito, composição e Classificação) (Aula 07)Prof.a Amanda Duarte Gondim
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
O t â i d l t í iOs compostos orgânico com a presença de elementos químicos:
Aparece em toda faixa de ebulição, mas principalmente nas frações mais pesadas.
A presença destes contaminantes irá implicar numa maior ou menor qualidade do petróleo
CONTAMINANTE ELEMENTO QUÍMICO PRESENTE PREJUÍZO e CARACTERISTICAS
Compostos Orgânicos Corrosão, Toxidez (SO2 e SO3), Poluição, Aumento de
A presença destes contaminantes irá implicar numa maior ou menor qualidade do petróleo.
Compostos OrgânicosSulfurados Enxofre (S) – 0,06 – 8%
( 2 3) çPolaridade (estabilidade de emulsões),
Contaminação de Catalisadores
Compostos Orgânicos Nitrogênio (N) – em média de 0 17%
Retenção de água emulsionada, Contaminação de catalisadores, Alteração da coloração de produtos
Nitrogenados Nitrogênio (N) em média de 0,17% finais, Termicamente estável.
Compostos OrgânicosOxigenados Oxigênio (O) Acidez, Corrosividade, formação de gomas, odor.
R i (di l id ) lt l l
Resina e Asfalteno Moléculas grandes com O, N e S
Resinas (dissolvidas no cru): alto peso molecular, cor avermelhada.
Asfaltenos (disperso em formas coloidal): escuros e não sóluveis (forma de coloídes).
Agressão a materiais Contaminação deCompostos OrgânicosMetálicos
Metais (principalmente Ni e V) – 1 a 1200 ppm
Agressão a materiais, Contaminação de catalisadores.
PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES
Exemplos:
Compostos Sulfurados: sulfetos, polissufetos, benzotiofenos, dissulfeto de carbono, ácido sulfídrico e enxofre elementarácido sulfídrico e enxofre elementar.
Compostos Nitrogenados: piridinas, quinolinas, pirróis, compostos policíclicos com oxigênio (Em geral, na forma orgânica)
Compostos Oxigenados: ácidos carboxílicos, ácidos naftênicos, fenóis , crésois, ésteres, aminas, cetonas e benzofuranos.
Resinas e asfaltenos:
Compostos Orgânicometálicos: em geral na forma de sais orgânicos dissolvidas em águá, emulsionada ao petróleo.
IMPUREZAS OLEOFÓBICAS
São água, sais, argilas, areia e sedimentos.g , , g ,
Petróleo (Conceito, composição e Classificação) (Aula 07)Prof.a Amanda Duarte Gondim
Classificação de PetróleoClassificação de Petróleo
De acordo com a composição química:
CLASSE COMPOSIÇÃO CARACTERÍSTICAS LOCAIS QUE PRODUZEM
PARAFÍNICA75% ou mais de
parafinasÓleos leves com densidade
inferior que 0.85 e viscosidade baixa
Nordeste brasileiro
PARAFÍNICO 50-70% parafinas Densidade e viscosidade Bacia de CamposPARAFÍNICO-NAFTÊNICO
50-70% parafinas, >20% de naftênicos
Densidade e viscosidade maiores que os parafínicos, mas ainda são moderados
Bacia de Campos
NAFTÊNICA> 70% de naftênicos Enquadram-se um número
muito pequeno com baixo teorAlguns da América do Sul,
Rússia e Mar do NorteNAFTÊNICA muito pequeno com baixo teor de enxofre
Rússia e Mar do Norte
AROMÁTICA INTERMEDIÁRI
A
> 50% de hidrocarbonetos a
aromáticos
Óleos pesados com densidade maior que 0.85
Oriente Médio, África Ocidental, Venezuela, califórnia e
MediterrâneoA
AROMÁTICO-NAFTÊNICA
> 35% de naftênicos Sofreram processo de biodegradação e são derivados dos parafínicos e parafínicos-
naftênicos
África Ocidental
naftênicos
AROMÁTICO-ASFÁTICO
> 35% de asfaltenos e resinas
Biodegradação avançada com óleos viscosos e pesados
Canadá Ocidental, Venezuela e Sul da França
Classificação de PetróleoClassificação de Petróleo
ÃCORRELAÇÃO INDEX (CI):
Desenvolvido pela Secretaria de Mina dos EUA;É baseado na relação entre a densidade versus ao ponto de ebulição em Kelvin (K);É baseado na relação entre a densidade versus ao ponto de ebulição em Kelvin (K);Para hidrocarbonetos puros é dado o valor de CI = 0 e os aromático o valor de CI = 100;
CI = 473,7 x d 456,8 + 48,640 x K,
K é a temperatura em kelvin do ponto de ebulição da fração de petróleo determinada por destilação.d é densidade específica;
Os valores para o índice:• entre 0 e 15 indicam a predominância de hidrocarbonetos parafínicos na fração.• entre 15 e 50 indica predominância de naftenos e/ou misturas de parafinas, naftalenos, e aromáticos. • acima de 50 indica uma predominância de espécies aromáticas• acima de 50 indica uma predominância de espécies aromáticas.
Petróleo (Conceito, composição e Classificação) (Aula 07)Prof.a Amanda Duarte Gondim
Classificação de PetróleoClassificação de Petróleo
De acordo com o grau API (American Petroleum Institute):
O grau API é apenas uma forma de expressar a densidade do petróleo, através do índice adimensional.
Quanto maior densidade do petróleo, menor o grau API.É a classificação mais utilizada.
API = (141,5/dr(60/60) – 131,5
dr (60/60) é a densidade da amostra a 60°F
Classificação Densidade (kg/m3) API
Petróleo Leves Inferior a 870 Superior a 31,1
Petróleo Médios 870 ‐ 920 22,3 – 31,1
Petróleo Pesados 920 1000 10 0 22 3Petróleo Pesados 920 ‐ 1000 10,0 – 22,3
Petróleo Extra‐Pesados Superior a 1000 Inferior a 10,0
Classificação de PetróleoClassificação de Petróleo
De acordo com o teor de enxofre:
Teor de En ofre NomeadoTeor de Enxofre Nomeado
> 2,5% de S Petróleo Azedo
2,5 – 0,5% de S Petróleo Semi‐doce, ,
< 0,5% de S Petróleo Doce
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Exercícios !!!Exercícios !!!
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