PETR�LEO O petr�leo (�leo de pedra) � um l�quido oleoso, insol�vel em �gua, mais leve que ela, de cor variando entre amarelo e negro, encontrado em jazidas, no subsolo da crosta
terrestre.
Em m�dia, o petr�leo bruto cont�m os seguintes elementos ou compostos:
carbono - 84% | |
hidrog�nio - 14% | |
enxofre - de 1 a 3% (sulfeto de hidrog�nio, sulfetos, dissulfetos, enxofre elementar) | |
nitrog�nio - menos de 1% (compostos b�sicos com grupos amina) | |
oxig�nio - menos de 1% (encontrado em compostos org�nicos como o di�xido de carbono, fen�is, cetonas e �cidos carbox�licos) | |
metais - menos de 1% (n�quel, ferro, van�dio, cobre, ars�nio) | |
sais - menos de 1% (cloreto de s�dio, cloreto de magn�sio, cloreto de c�lcio) |
O petr�leo � uma mistura de compostos org�nicos, predominando nitidamente os hidrocarbonetos.
O petr�leo � retirado das jazidas por meio de perfura��es na crosta terrestre, atrav�s das quais se atinge o po�o petrol�fero.
Inicialmente, o petr�leo jorra espontaneamente, em raz�o da grande press�o de seus gases; depois de certo tempo, a press�o interna torna-se insuficiente para levar o petr�leo � superf�cie da crosta terrestre, e a extra��o � feita por meio de bombas. Obt�m-se, assim, o petr�leo bruto.
A seguir, o petr�leo bruto � submetido a processos mec�nicos de purifica��o: por decanta��o, � separada a �gua salgada bem como a mat�ria em suspens�o (particularmente areia e argila) etc. Ap�s o tratamento mec�nico, o petr�leo � submetido a um processo de fracionamento.
I. Fracionamento
Por meio de destila��o fracionada em grandes colunas de fracionamento, obt�m-se diversas fra��es de petr�leo.
Segue-se um esquema das principais fra��es obtidas e os respectivos intervalos de temperatura em que destilam.
O processo de refino de petr�leo come�a em uma coluna de destila��o fracionada. � direita, podemos ver v�rios processadores qu�micos
Os v�rios componentes do petr�leo bruto t�m tamanhos, pesos e temperaturas de ebuli��o diferentes. Por isso, o primeiro passo � separar esses componentes. E devido � diferen�a de suas temperaturas de ebuli��o, eles podem ser facilmente separados por um processo chamado de destila��o fracionada. Veja abaixo as etapas.
Aquecer a mistura de duas ou mais subst�ncias (l�quidos) de diferentes pontos de ebuli��o a alta temperatura. O aquecimento costuma ser feito com vapor de alta press�o para temperaturas de cerca de 600�C.
A mistura entra em ebuli��o formando vapor (gases). A maior parte das subst�ncias passam para a fase de vapor.
O vapor entra no fundo de uma coluna longa (coluna de destila��o fracionada) cheia de bandejas ou placas.
ela possuem muitos orif�cios ou prote��es para bolhas a fim de permitir a passagem do vapor | |
as placas aumentam o tempo de contato entre o vapor e os l�quidos na coluna | |
elas ajudam a coletar os l�quidos que se formam nos diferentes pontos da coluna | |
h� uma diferen�a de temperatura pela coluna (mais quente embaixo, mais frio em cima) |
O vapor sobe pela coluna.
Conforme o vapor sobe pelas placas da coluna, ele esfria.
Quando uma subst�ncia na forma de vapor atinge uma altura em que a temperatura da coluna � igual ao ponto de ebuli��o da subst�ncia, ela condensa e forma um l�quido. A subst�ncia com o menor ponto de ebuli��o ir� se condensar no ponto mais alto da coluna. J� as subst�ncias com pontos de ebuli��o maiores condensar�o em partes inferiores da coluna.
As placas recolhem as diferentes fra��es l�quidas.
As fra��es l�quidas recolhidas podem:
passar por condensadores, onde ser�o resfriadas ainda mais, e depois ir para tanques de armazenamento; | |
ir para outras �reas para passar por outros processos qu�micos, t�rmicos ou catal�ticos. |
A destila��o fracionada � �til para separar uma mistura de subst�ncias com diferen�as pequenas em seus pontos de ebuli��o sendo uma etapa muito importante no processo de refino.
Poucos compostos j� saem da coluna de destila��o prontos para serem comercializados. Muitos deles devem ser processados quimicamente para criar outras fra��es. Por exemplo, apenas 40% do petr�leo bruto destilado � gasolina. No entanto, a gasolina � um dos principais produtos fabricados pelas empresas de petr�leo. Em vez de destilar continuamente grandes quantidades de petr�leo bruto, essas empresas utilizam processos qu�micos para produzir gasolina a partir de outras fra��es que saem da coluna de destila��o. � este processo que garante uma por��o maior de gasolina em cada barril de petr�leo bruto.
Observa��es: Tomando por base, por exemplo, o petr�leo americano, a composi��o qu�mica das diversas fra��es do petr�leo � a seguinte: os gases do petr�leo s�o constitu�dos de CH4, C2H6, C3H8 e C4H10; o �ter de petr�leo � constitu�do de pentanos e hexanos; a gasolina, de C6H14 a C10H22; a benzina, especialmente de heptanos e octanos; a ligro�na, de octanos e nonanos. O querosene cont�m alcanos com 10 a 16 �tomos de carbono, e as fra��es menos vol�teis (com ponto de ebuli��o mais alto) cont�m hidrocarbonetos superiores.
Portanto, podemos construir a seguinte tabela:
Resumindo temos:
II. Aplica��es das Fra��es do Petr�leo
Os gases do petr�leo - g�s liquefeito do petr�leo (GLP) - t�m grande emprego como combust�vel (g�s engarrafado).
A gasolina � a fra��o de maior consumo pela sua aplica��o como combust�vel nos motores de explos�o.
O �ter de petr�leo, a benzina especial e a ligro�na t�m grande aplica��o como dissolventes org�nicos.
O querosene � empregado na ilumina��o; por�m, hoje em dia, este emprego � bem restrito.
Ogas�leoou �leo diesel tem grande aplica��o como combust�vel dos motores a diesel.
Os �leos lubrificantes, como indica o nome, t�m grande aplica��o como lubrificantes em geral.
A parafina tem grande aplica��o na fabrica��o de velas, graxas para sapatos, ceras para assoalho etc...
O asfalto e o piche de petr�leo s�o muito utilizados na pavimenta��o de vias p�blicas.
III. �ndice de Octanos
Nos motores a explos�o, a mistura de gasolina e ar (combust�vel e comburente) � submetida � compress�o, que varia com a pot�ncia do motor: quanto maior for a pot�ncia do motor, maior tem que ser a compress�o. A simples compress�o da mistura pode produzir sua detona��o; esta detona��o prematura, isto �, por compress�o e n�o pela fa�sca produzida pela vela, deve ser evitada, pois diminui a pot�ncia do motor. Este fen�meno de detona��o prematura da mistura de gasolina e ar � conhecido com o nome de knocking. A qualidade de uma gasolina depende da sua maior ou menor resist�ncia � compress�o sem detona��o, quando em mistura com ar. Evidentemente, quanto maior a sua resist�ncia � compress�o, melhor sua qualidade.
Entre os constituintes da gasolina, o normal heptano oferece baix�ssima resist�ncia � compress�o, isto �, apresenta o fen�meno do knocking a press�es muito baixas; por outro lado, o isoctano (2, 2, 4-trimetil pentano) oferece grande resist�ncia � compress�o, isto �, s� apresenta o knocking a press�es muito altas. Esses dois hidrocarbonetos foram tomados como padr�o para a determina��o da resist�ncia da gasolina � compress�o sem detona��o, quando em mistura com o ar. Foi, ent�o, estabelecido o �ndice de octanos. Ao normal heptano foi arbitrariamente dado o valor zero e ao isoctano o valor 100. Quando se diz que uma gasolina tem X octanos (octanagem X, n�mero de octanos X, �ndice de octanos X), quer-se dizer que a mistura dessa gasolina com o ar no motor de explos�o resiste � mesma compress�o sem detona��o que uma mistura X% de isoctano e (100 � X%) do normal heptano.
Assim, uma gasolina de 80 octanos (octanagem 80, n�mero de octanos 80) � aquela que se comporta no motor como mistura contendo 80% de isoctano e 20% de normal heptano; uma gasolina de 42 octanos � aquela que se comporta no motor como uma mistura contendo 42% de isoctano e 58% de normal heptano.
Evidentemente, quanto maior o �ndice de octanos, melhor a qualidade da gasolina, pois resiste a maiores compress�es sem detona��o prematura (knocking ou batida de pino).
Antidetonadores (ou anti-knocking) s�o subst�ncias adicionadas � gasolina para elevar a sua octanagem, isto �, aumentar a sua resist�ncia � compress�o.
Os antidetonantes mais empregados s�o o chumbo tetraetila ou tetra etilchumbo (Pb (C2H5)4 ) de uso proibido por causa da polui��o ambiental e o cloreto de etileno, (Cl � CH2 � CH2 � Cl).
H� ainda o caso particular da gasolina com �ndice de octanos superior a 100. Adicionando antidetonante a uma gasolina de �ndice de octanos pr�ximo de 100, esse �ndice poder� ultrapassar o valor citado, caso em que ser� obtida uma gasolina que resistir� � compress�o mais elevada que o isoctano.
IV. Cracking ou Craqueamento
O craqueamento divide grandes cadeias de hidrocarbonetos em peda�os menores.
O craqueamento divide cadeias grandes em outras menores
H� v�rios tipos de craqueamento.
T�rmico: grandes cadeias de hidrocarbonetos s�o aquecidas a altas temperaturas (e algumas vezes a altas press�es tamb�m) at� que elas se quebrem (craqueiem).
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Catal�tico: usa um catalisasor para aumentar a velocidade da rea��o de craqueamento. Os catalisadores incluem a ze�lita, hidrossilicato de alum�nio, bauxita e alumino-silicatos.
Catalisadores usados no craqueamento ou reforma catal�tica |
Ap�s v�rios hidrocarbonetos terem sido craqueados em outros menores, os produtos passam por mais uma coluna de destila��o fracionada para separ�-los.
VI. Reforma Catal�tica
Algumas vezes, � preciso combinar hidrocarbonetos menores para fazer outros maiores. Este processo � chamado de reforma. O principal processo � a reforma catal�tica, que utiliza um catalisador (platina, mistura platina-r�nio) para transformar nafta de baixo peso molecular em compostos arom�ticos, usados na fabrica��o de produtos qu�micos e para misturar na gasolina. Um subproduto importante dessa rea��o � o g�s hidrog�nio, usado para o hidrocraqueamento ou vendido.
Um reformador combina cadeias de
hidrocarbonetos
VII. Alquila��o
�s vezes, as estruturas de mol�culas em uma fra��o s�o rearranjadas para produzir outra. Isso normalmente � feito por meio de um processo chamado alquila��o. Na alquila��o, compostos de baixo peso molecular, como o propileno e o buteno, s�o misturados na presen�a de um catalisador como o �cido fluor�drico ou �cido sulf�rico (um subproduto da remo��o de impureza de muitos produtos do petr�leo). Os produtos da alquila��o s�o hidrocarbonetos ricos em octanas, usados em tipos de gasolina para reduzir o poder de detona��o (consulte O que � octano para mais detalhes).
Reorganizando cadeias
Agora que vimos como as diferentes fra��es s�o alteradas, vamos discutir como elas s�o tratadas e misturadas para fabricar os produtos que s�o comercializados.
Uma refinaria de petr�leo � uma combina��o de todas essas unidades
VIII. Tratando e misturando as fra��es obtidas no refino de petr�leo
Pl�sticos produzidos a partir de fra��es de petr�leo refinado
Fra��es destiladas e processadas quimicamente s�o tratadas para que as impurezas como compostos org�nicos contendo enxofre, nitrog�nio, oxig�nio, �gua, metais dissolvidos e sais inorg�nicos sejam removidas. O tratamento costuma ser feito ao passar as fra��es pelas seguintes etapas:
uma coluna de �cido sulf�rico remove hidrocarbonetos insaturados (os que possuem liga��es duplas carbono-carbono), compostos de nitrog�nio, compostos de oxig�nio e s�lidos residuais (alcatr�o, asfalto) | |
uma coluna de absor��o preenchida com agentes secantes para remover a �gua | |
tratamento para remover o enxofre e compostos de enxofre |
Ap�s o tratamento das fra��es, elas s�o resfriadas e misturadas para formar v�rios produtos, tais como:
gasolina de v�rios tipos, com ou sem aditivos | |
�leos lubrificantes de diferentes pesos moleculares e tipos (por exemplo, 10W-40, 5W-30) | |
querosene de v�rios tipos | |
combust�vel de avia��o | |
�leo diesel | |
�leo combust�vel | |
diferentes tipos de produtos qu�micos para a produ��o de pl�sticos e outros pol�meros |
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Este site foi atualizado em 23/07/10