Aula petroleo-2010

Professores:
Jonathan Mourão - FAESA
Márcia Helena Cassago - FAESA

 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.

Solo
Cascalho
Rocha impermeável
Rocha + gás natural
PETRÓLEO
Refinaria
EXTRAÇÃO EM TERRA

EXTRAÇÃO EM ÁGUAS PROFUNDAS
Tecnologia no fundo do mar.

MISTURA DE HIDROCARBONETOS
DESTILAÇÃO FRACIONADA
FRAÇÕES

 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.

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)

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.

 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

 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

 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.

 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

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
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)
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)
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

 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

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.

 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.

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).

O craqueamento divide
grandes cadeias de
hidrocarbonetos em pedaços
menores.
O craqueamento divide cadeias grandes
em outras menores

Foto cedida Phillips Petroleum Company
Catalisadores usados no craqueamento ou reforma catalítica

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

 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.

Uma refinaria de petróleo é uma combinação de
todas essas unidades.

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

 Escala para medir qualidade:
Índice de Octanagem
0% 50% 100%
0% - Isoctano 100% - Isoctano
100% - n-heptano 0% - n-heptano
ANTIDETONANTES (a gasolina aditivada)

 COMBUSTÃO COMPLETA:
Hidrocarboneto + O2 → CO2 + H2O
 COMBUSTÕES INCOMPLETAS:
Hidrocarboneto + O2 → CO + H2O
Hidrocarboneto + O2 → C + H2O

 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

Você sabe responder qual é a
substância em
cada caixinha preta?

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!!!

Reportagens sobre petróleo na RevistaVeja Online
http://veja.abril.com.br/idade/exclusivo/petroleo/index.html

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