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Maria do Carmo Lourenço
EQ 737 – Impactos Ambientais Ind. de Pet. e Gás – Aula 6 – Sem1/2012
Petróleo bruto
hidrocarbonetos
é
uma
complexa
mistura
de
Não existem
dois petróleos
idênticos!
Contaminações de S, N, O e metais
rendimento
Sua composição varia significativamente em função
de seu reservatório de origem
x
qualidade
Petróleo no estado bruto tem poucas aplicações,
servindo quase que somente como óleo combustível
BENEFICIAMENTO OU REFINO DO PETRÓLEO
Petróleo
foi um dos primeiros recursos
naturais usados pelos nossos antepassados.
Mas seu uso só foi intensificado a partir da
metade do século XIX.
EUROPA
1850 (Escócia) James Young descobriu que o
petróleo podia ser extraído do carvão e xisto
betuminoso, e criou processos de refinação.
1846
(Baku/Azerbaijão) Primeiro poço
perfurado. O Azerbaijão foi o maior produtor
de petróleo no século XIX e no final do século
XIX sua produção era de mais da metade da
produção mundial.
1857 (Romênia) Perfurado primeiro poço
comercial.
AMÉRICA
DO NORTE
1847 (Pittsbourg – Pensilvânia) – petróleo
originado
de
vazamentos
naturais
era
engarrafado e vendido como lubrificante;
1858 (Canadá) – primeiro poço perfurado nas
Américas;
1859 (Pensilvânia) – primeiro poço perfurado nos
EUA e é considerado como nascimento da
indústria petrolífera americana.
BRASIL
1892 a 1896 (São Paulo) Primeira sondagem
foi realizada por iniciativa de Eugênio
Ferreira de Camargo. Foi responsável pela
primeira perfuração que teve como resultado
apenas água sulfurosa.
1932 (Uruguaiana/RS) Instalada primeira
refinaria de petróleo, a Refinaria Riograndense de Petróleo, que utilizava petróleo
importado (Chile).
1939 (Lobato/BA) Descoberta de petróleo.
1939 Criada CNP- Conselho Nacional do
Petróleo
1953 – Criação da Petrobrás
BRASIL
No Brasil, o petróleo é encontrado em águas
oceânicas profundas, o que encarece a sua
extração.
O maior estado produtor é o Rio de Janeiro,
na Bacia de Campos, cuja contribuição é de
quase 75%.
• Óleo de pedra.
Significado
• Encontrado impregnado em determinadas rochas
porosas (arenito) dispostas em camadas geológicas
Ocorrência sedimentares.
Origem
• Formado na Terra há milhões de anos, a partir da
decomposição de pequenos animais marinhos,
plâncton e vegetação típica de regiões alagadiças e é
encontrado junto ao gás de petróleo.
CeH
Organometálicos
Pequenas
quantidades
Compostos
oxigenados
Compostos
sulfurados
Compostos
nitrogenados
Mais de 90 % dos
óleos crus
Hidrocarbonetos
1. Alcanos
2. Cicloalcanos
3. Aromáticos
Demais compostos
encontrados no
petróleo em
quantidades mínimas
são considerados
como impurezas
oleofílicas
Tabela 1. Composição percentual do petróleo
Elemento Químico
Concentração (% Peso)
Carbono
83-87
Hidrogênio
11-14
Enxofre
0,06-8
Oxigênio
0,1-2
Nitrogênio
0,11-1,7
Metais
Até 0,3
Parafinas
fórmula geral: CnH2n+2
Temperatura ambiente podem ser gases ou
líquidos
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
geralmente são líquidos
exemplos: benzeno, naftaleno
Naftenos ou cicloalcanos
fórmula geral: CnH2n
estruturas em anel, com um ou mais anéis
em temperatura ambiente, em geral são líquidos
exemplos: ciclohexano, metilciclopentano
Alcenos
fórmula geral: CnH2n
podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso
exemplos: etileno, buteno, isobuteno
Dienos e Alcinos
fórmula geral: CnH2n-2
podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso
exemplos: acetileno, butadieno
Derivados do Petróleo
% por barril
Diesel
33,9
Gasolina
16,2
Óleo combustível
16,5
Naftas
11,2
GLP
7,5
Querosene
5,0
Asfalto
1,8
Lubrificantes
1,2
Diversos
6,7
Gás de Petróleo
aquecer, cozinhar, fabricar plástico
alcanos com cadeias curtas (1 a 4 átomos de
carbono)
faixa de ebulição: menos de 40ºC
Nafta
intermediário da gasolina
mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono
faixa de ebulição: de 60 a 100ºC
Gasolina
combustível de motores
mistura de alcanos e cicloalcanos (de 5 a 12
átomos de carbono)
faixa de ebulição: de 40 a 205ºC
Querosene
combustivel para motores de jatos , material
inicial para a fabricação de outros produtos
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 outros produtos
alcanos contendo 12 ou mais átomos de carbono
faixa de ebulição: de 250 a 350 ºC
Óleo lubrificante
usado para óleo de motor, graxa e outros
lubrificantes
alcanos, cicloalcanos e aromáticos de cadeias
longas (20 a 50 átomos de carbono)
faixa de ebulição: 300 a 370ºC
Petróleo pesado ou óleo combustível
usado como combustível industrial, também serve
como intermediário na fabricação de outros produtos
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, material inicial
para fabricação de outros produtos
compostos com vários anéis com 70 átomos de
carbono ou mais
faixa de ebulição: mais de 600°C
IMPUREZAS
OLEOFILICAS
Conferem ao petróleo e derivados propriedades
indesejáveis que são o motivo da existência de
muitos processos dispendiosos de tratamento.
Algumas
podem
ser
recuperadas
no
processamento com fins comerciais, como o
enxofre e os ácidos naftênicos.
Tabela 2. Impurezas oleofílicas
Tipos de compostos
Teor (%)
Sulfurados
0,1 a 5, como enxofre
Nitrogenados
0,05 a 15, em volume
Oxigenados (não ácidos) como
resinas, cresóis, etc.
0 a 2, como oxigênio
Oxigenados (ácidos naftênicos)
0,3 a 0,4, em volume
Organometálicos (ferro, níquel,
cobre, vanádio, arsênio, etc.)
Até 400 ppm, como metal
No refino de petróleo os
hidrocarbonetos são separados
e/ou convertidos em produtos
(derivados) utilizando-se vários
processos (físicos e químicos)
A unidade industrial
responsável pelas realização
desses processos é chamada
de REFINARIA.
Etapas físicas e
químicas de separação
REFINARIAS
Frações de Destilação
Etapas de separação e
conversão
Derivados finais
São um complexo sistema
de operações múltipas; e
as operações usadas em
uma
dada
refinaria
dependem
das
propriedades do petróleo
que será refinado.
As refinarias são responsáveis por
diversos impactos ao meio
ambiente.
Obtenção
da maior quantidade possível de
derivados de alto valor comercial, ao menor
custo operacional, com máxima qualidade,
minimizando-se ao máximo a geração dos
produtos de pequenos valores de mercado.
Processos
encontrados em uma refinaria:
Separação
Conversão
Tratamento
Auxiliares
Esses
processos
têm
por
finalidade
desmembrar o petróleo em suas frações mais
básicas, ou processar uma fração que tenha
sido anteriormente gerada para que dela se
remova um grupo específico de compostos.
São
sempre de natureza física.
Modificações
de temperatura e/ou pressão
ou o uso de diferentes solventes efetuam a
separação desejada.
As
principais operações dessa natureza
encontradas em uma refinaria são:
Dessalinização;
Destilação
atmosférica;
Destilação à vácuo;
Desasfaltação a propano;
Desaromatização a furfural;
Desparafinação;
Desoleificação.
Antes
do petróleo ser separado em frações, é
necessária a remoção de sais corrosivos
(também metais e sólidos em suspensão).
Mistura-se
o óleo cru aquecido cerca de 3-10 %
de seu volume com água (emulsão).
A água utilizada geralmente é água não
tratada ou parcialmente tratada originada em
outras etapas do refino.
Para separar a água do petróleo emprega-se:
Adição de desemulsificadores (quebra da estabilidade da
emulsão)
Aplicação de alto potencial elétrico (coalescer as
moléculas de água salgada)
Resíduo
Lama
oleosa e uma corrente de água salgada,
de alta temperatura, adicionada as outras
correntes de águas residuais para posterior
tratamento na ETE.
Petróleo
cru dessalinizado é aquecido em
fornos tubulares até 400 °C (máximo para
não ocorrer decomposição térmica).
A essa temperatura boa parte do petróleo
volatiliza e essa carga alimenta uma torre de
destilação à pressão atmosférica.
Resíduo
Gás de refinaria: metano e etano.
Pode conter ainda gás sulfídrico e vapores de
amônia.
Passa por um sistema de tratamento sendo
depois de purificado, usado como combustível
para os fornos de aquecimento.
Resíduo
do fundo de destilação atmosférica,
que não pode ser destilado sob pressão
atmosférica sem sofrer decomposição
térmica.
Destilação
a vácuo é a destilação das frações
de petróleo a pressões muito baixas (0,01 a
0,05 atm).
Redução
da pressão promove uma redução de
temperatura de ebulição de carga.