O documento descreve o processo de extração e refino do petróleo, incluindo a destilação fracionada para separar as diferentes frações de hidrocarbonetos e os processos químicos como cracking e reforma para converter frações em produtos mais úteis.
2. Etimologia: Petra – “pedra”; Oleum – “óleo”.
Estado Físico: Líquido viscoso e coloração escura
(maioria dos casos).
Ocorrência: Encontrado em poros de rochas, em
terra firme ou sob o mar.
Constituição: É constituído fundamentalmente por
Hidrocarbonetos.
7. Petróleo bruto é o termo para o óleo não processado. Também é
conhecido apenas como petróleo.
Combustível fóssil, o que significa que é formado pelo processo de
decomposição de matéria orgânica, restos vegetais, algas, alguns tipos
de plâncton e restos de animais marinhos - ocorrido durante centenas
de milhões de anos na história geológica da Terra.
Podem apresentar cores diferentes, de marrons claros a preto, assim
como viscosidades diferentes, que podem ser semelhantes à água ou
quase sólidas.
O petróleo bruto é o ponto de partida para muitas substâncias
diferentes porque contém hidrocarbonetos.
Os hidrocarbonetos são moléculas que contém
hidrogênio e carbono e existem em diferentes
tamanhos e estruturas, com cadeias ramificadas e
não ramificadas e anéis.
8. Em média, o petróleo bruto contém os seguintes elementos ou compostos:
carbono - 84%
hidrogênio - 14%
enxofre - de 1 a 3% (sulfeto de hidrogênio, sulfetos, dissulfetos, enxofre elementar)
nitrogênio - menos de 1% (compostos básicos com grupos amina)
oxigênio - menos de 1% (encontrado em compostos orgânicos como o dióxido de
carbono, fenóis, cetonas e ácidos carboxílicos)
metais - menos de 1% (níquel, ferro, vanádio, cobre, arsênio)
sais - menos de 1% (cloreto de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio)
9. Duas características são importantes nos hidrocarbonetos:
Eles contêm muita energia. Muitos dos produtos derivados de petróleo
bruto como a gasolina, óleo diesel, parafina sólida e assim por diante são
úteis graça a essa energia;
Eles podem ter formas diferentes. O menor hidrocarboneto é o metano
(CH4), um gás mais leve do que o ar. Cadeias mais longas contêm cinco
carbonos ou mais e são líquidos; já nas cadeias muito longas há
hidrocarbonetos sólidos, como a cera. Ao ligar quimicamente cadeias de
hidrocarbonetos artificialmente, obtemos vários produtos, que vão da
borracha sintética até o náilon e o plástico de potes para alimentos.
10. As principais classes de hidrocarbonetos em petróleo bruto incluem:
Parafinas
◦ fórmula geral: CnH2n+2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)
◦ as moléculas são cadeias ramificadas ou não
◦ em temperatura ambiente podem ser gases ou líquidos, dependendo da molécula
◦ exemplos: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano, hexano
Aromáticos
◦ fórmula geral: C6H5 - Y (Y é uma molécula mais longa e não ramificada que se conecta a
anéis benzênicos)
◦ estruturas em anel, com um ou mais anéis
◦ os anéis contêm seis átomos de carbono, com ligações duplas e simples alternando-se entre
os carbonos
◦ geralmente são líquidos
◦ exemplos: benzeno, naftaleno
Naftenos ou cicloalcanos
◦ fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)
◦ estruturas em anel, com um ou mais anéis
◦ os anéis contêm apenas ligações simples entre os átomos de carbono
◦ em temperatura ambiente, geralmente são líquidos
exemplos: ciclohexano, metilciclopentano
11. Outros hidrocarbonetos
Alcenos
fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)
moléculas de cadeias ramificadas ou não que contêm uma ligação
dupla carbono-carbono
podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso
exemplos: etileno, buteno, isobuteno
Dienos e Alcinos
fórmula geral: CnH2n-2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)
moléculas de cadeias ramificadas ou não que contêm duas ligações
duplas carbono-carbono
podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso
exemplos: acetileno, butadieno
12. O petróleo bruto contém centenas de diferentes tipos de
hidrocarbonetos misturados e, para separá-los, é necessário
refinar o petróleo
As cadeias de hidrocarbonetos de diferentes tamanhos têm
pontos de ebulição que vão aumentando progressivamente,
o que possibilita separá-las através do processo de
destilação. É isso o que acontece em uma refinaria de
petróleo. Na etapa inicial do refino, o petróleo bruto é
aquecido e as diferentes cadeias são separadas de acordo
com suas temperaturas de evaporação. Cada comprimento
de cadeia diferente tem uma propriedade diferente que a
torna útil de uma maneira específica.
13. Para entender a diversidade contida no petróleo bruto e o motivo pelo qual o
seu refino é tão importante, veja uma lista de produtos que obtemos a partir
do petróleo bruto:
gás de petróleo: usado para aquecer, cozinhar, fabricar plásticos
alcanos com cadeias curtas (de 1 a 4 átomos de carbono)
normalmente conhecidos pelos nomes de metano, etano, propano, butano
faixa de ebulição: menos de 40°C
são liquefeitos sob pressão para criar o GLP (gás liquefeito de petróleo)
nafta: intermediário que irá passar por mais processamento para produzir gasolina
mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono
faixa de ebulição: de 60 a 100°C
gasolina: combustível de motores
líquido
mistura de alcanos e cicloalcanos (de 5 a 12 átomos de carbono)
faixa de ebulição: de 40 a 205°C
14. querosene: combustível para motores de jatos e tratores, além de ser material inicial
para a fabricação de outros produtos
◦ líquido
◦ mistura de alcanos (de 10 a 18 carbonos) e aromáticos
◦ faixa de ebulição: de 175 a 325°C
gasóleo ou diesel destilado: usado como diesel e óleo combustível, além de ser um
intermediário para fabricação de outros produtos
◦ líquido
◦ alcanos contendo 12 ou mais átomos de carbono
◦ faixa de ebulição: de 250 a 350°C
óleo lubrificante: usado para óleo de motor, graxa e outros lubrificantes
◦ líquido
◦ alcanos, cicloalnos e aromáticos de cadeias longas (de 20 a 50 átomos de carbono)
◦ faixa de ebulição: de 300 a 370°C
petróleo pesado ou óleo combustível: usado como combustível industrial, também
serve como intermediário na fabricação de outros produtos
◦ líquido
◦ alcanos, cicloalcanos e aromáticos de cadeia longa (de 20 a 70 átomos de carbono)
◦ faixa de ebulição: de 370 a 600°C
resíduos: coque, asfalto, alcatrão, breu, ceras, além de ser material inicial para
fabricação de outros produtos
◦ sólido
◦ compostos com vários anéis com 70 átomos de carbono ou mais
◦ faixa de ebulição: mais de 600°C
15. Os vários componentes do petróleo bruto têm tamanhos,
pesos e temperaturas de ebulição diferentes. Por isso, o
primeiro passo é separar esses componentes. E devido à
diferença de suas temperaturas de ebulição, eles podem
ser facilmente separados por um processo chamado de
destilação fracionada.
Veja as etapas a seguir:
Foto cedida Phillips Petroleum
Colunas de destilação em uma refinaria de petróleo
16. Baseia-se nos diferentes pontos de ebulição, tendo em
vista os diferentes tamanhos de cadeias carbônicas na
mistura de hidrocarbonetos no petróleo . Quanto maior a
cadeia, maior o Ponto de Ebulição.
17.
18. Poucos compostos já saem da coluna de destilação
prontos para serem comercializados. Muitos deles
devem ser processados quimicamente para criar
outras frações. Por exemplo, apenas 40% do
petróleo bruto destilado é gasolina. No entanto, a
gasolina é um dos principais produtos fabricados
pelas empresas de petróleo. Em vez de destilar
continuamente grandes quantidades de petróleo
bruto, essas empresas utilizam processos químicos
para produzir gasolina a partir de outras frações
que saem da coluna de destilação. É este processo
que garante uma porção maior de gasolina em cada
barril de petróleo bruto.
19. Pode-se transformar uma fração em outra usando
um destes três métodos:
dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em
pedaços menores (craqueamento);
combinando pedaços menores para criar outros
maiores (reforma);
rearranjando vários pedaços para fazer os
hidrocarbonetos desejados (alquilação).
20. O craqueamento divide
grandes cadeias de
hidrocarbonetos em pedaços
menores.
O craqueamento divide cadeias grandes
em outras menores
21.
22. Foto cedida Phillips Petroleum Company
Catalisadores usados no craqueamento ou reforma catalítica
23. Algumas vezes, é preciso combinar
hidrocarbonetos menores para fazer
outros maiores. Este processo é chamado
de reforma. O principal processo á a
reforma catalítica, que utiliza um
catalisador (platina, mistura platina-
rênio) para transformar nafta de baixo
peso molecular em
compostos aromáticos, usados na
fabricação de produtos químicos e para
misturar na gasolina. Um subproduto
importante dessa reação é o gás
hidrogênio, usado para o
hidrocraqueamento ou vendido.
Um reformador combina cadeias de
hidrocarbonetos
24. Alquilação
Às vezes, as estruturas de
moléculas em uma fração são
rearranjadas para produzir outra.
Isso normalmente é feito por meio
de um processo chamado
alquilação.
Na alquilação, compostos de baixo
peso molecular, como o propileno
e o buteno, são misturados na
presença de um catalisador como
o ácido fluorídrico ou ácido
sulfúrico (um subproduto da
remoção de impureza de muitos
produtos do petróleo).
Os produtos da alquilação são
hidrocarbonetos ricos em
octanas, usados em tipos de
gasolina para reduzir o poder
de detonação.
25. Uma refinaria de petróleo é uma combinação de
todas essas unidades.
26.
27. Qualidade: maior resistência à compressão.
MENOS SUPORTA: n-heptano:
H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
MAIS SUPORTA: Isoctano:
CH3 H
| |
H3C – C – C – C – CH3
| H2 |
CH3 CH3
28. Escala para medir qualidade:
Índice de Octanagem
0% 50% 100%
0% - Isoctano 100% - Isoctano
100% - n-heptano 0% - n-heptano
ANTIDETONANTES (a gasolina aditivada)
32. RECICLAR:
1 ton plástico → economiza 130 kg de petróleo;
1 ton de vidro → 70% menos energia que fabricá-lo;
1 ton de papel → poupa 22 árvores;
→ 71% menos de energia elétrica;
→ polui o ar 74% menos do que
fabricá-la
34. Olhando esse fluxograma, você sabe classificar
quais são as etapas que tem processos físicos
e quais tem processos químicos?
Se você respondeu: Processos Físicos dessalinização e Separação
e Processos Químicos Conversão eTratamento.
PARABÉNS! ACERTOU!!!
35. Reportagens sobre petróleo na RevistaVeja Online
http://veja.abril.com.br/idade/exclusivo/petroleo/index.html