Apostila de Química 10 – Petróleo

1.0 Definições

Principais fontes de hidrocarbonetos – Combustíveis fósseis – Petróleo, gás

natural, hulha e Xisto betuminoso.

2.0 Origem do Petróleo

Decomposição química e física de pequenos animais marinhos e vegetação de

regiões alagadiças – Gera um composto orgânico chamado de “sapropel”.

Acumulação do material orgânico com o gás de petróleo.

Surgimento de bolsões entre rochas impermeáveis ou impregnadas em rochas

sedimentares – Bacias.

3.0 Refinarias

Nas refinarias os componentes do petróleo são separados através do processo de

destilação fracionada.

O petróleo é aquecido num forno, parcialmente vaporizado e direcionado para

uma coluna de fracionamento provida de várias bandejas.

A temperatura na coluna varia com a altura, indo do local mais quente para o

mais frio.

À medida que os vapores chegam às partes mais frias, as frações voltam ao

estado líquido e são retiradas.

O resíduo líquido no fundo da coluna é levado para outra que apresenta pressão

inferior à atmosférica – Frações mais pesadas entram em ebulição a temperaturas

mais baixas, obtendo-se frações líquidas do resíduo líquido.

O resíduo restante é submetido à pirólise ou craqueamento (Cracking):

Quebra de moléculas de cadeias longas, obtendo-se moléculas menores.

Aproveitamento quase integral do petróleo – Economia expressiva.

Obtenção de maiores quantidades de GLP e gasolina.

Alquilação:

Processo inverso do craqueamento.

Moléculas pequenas de alcanos e alcenos (resultantes do craqueamento) se

juntam, originando moléculas maiores, produzindo mais gasolina.

4.0 Gasolina

4.1 Índice de Octanagem

Gasolina de baixa octanagem (não resiste à compressão) sofre combustão

prematura, pela simples compressão.

Gasolina de alta octanagem (resiste à compressão) sofre combustão diante de

uma faísca produzida pela vela do motor.

Gasolina constituída apenas de “n-heptano” – Índice de octanagem nula.

Gasolina constituída apenas de “isoctano” – Índice de octanagem máxima.

Quando uma gasolina é referida como sendo de „x‟ octanos, significa que ela

oferece uma resistência à compressão equivalente a uma mistura de x% de

isoctano e 100 – x% de n-heptano.

A qualidade da gasolina é melhorada pela adição de substâncias denominadas

"antidetonantes".

4.2 Tipos de Gasolina

Tipos de gasolina – Gasolina comum, aditivada ou Premium.

Diferenciam-se no preço, na octanagem e na quantidade de aditivos.

Gasolina aditivada:

Gasolina mais aditivos que limpam o motor.

Não aumenta a potência do motor.

Gasolina Premium – Gasolina mais compostos que aumentam a octanagem.

Gasolina adulterada:

Qualquer composto orgânico se dissolve em outro composto orgânico.

Mistura de gasolina a solventes orgânicos descartados de outros

processos industriais.

Afeta o desempenho do motor, levando-o a consumir mais combustível e

podendo danificá-lo seriamente.

Acarreta danos ao meio ambiente.

5.0 Combustão

Principal aplicação dos derivados do petróleo – Produção de energia.

Os hidrocarbonetos são denominados combustíveis – Queimam quando entram

em contato com o oxigênio, denominado de comburente.

Combustão completa – A queima de hidrocarbonetos e oxigênio origina gás

carbônico e água.

Combustão incompleta – A queima de hidrocarbonetos e oxigênio origina

monóxido de carbono/carbono e água.

A quantidade de oxigênio determinará qual combustão será feita.

A combustão completa libera mais energia para qualquer hidrocarboneto.

Comparação de eficiência de combustíveis – Compara-se a quantidade de calor

liberada na combustão completa por mol ou por grama do combustível.

As impurezas presentes nos combustíveis fósseis também sofrem combustão.

6.0 Motor de Combustão Interna

Motores que convertem energia térmica em mecânica, e que produzem calor

com a queima da mistura ar/ combustível.

A maioria dos motores de combustão interna utiliza o princípio do pistão dotado

de um movimento que produz "trabalho" através de uma biela no interior do

cilindro, seguindo um ciclo de quatro tempos, pois neste ciclo se observam

quatro tempos distintos.

Aspiração – Abre-se a válvula de admissão e o pistão desce até o final,

aspirando mistura de ar e combustível. As válvulas de escape estão

fechadas.

Compressão – Com as válvulas de admissão e escape fechadas o pistão

sobe do ponto morto inferior até o superior, comprimindo a mistura. Com

isso a mistura se aquece e as moléculas de ar e combustível ficam

próximas, facilitando a combustão.

Explosão – A vela solta uma faísca e incendeia a mistura, produzindo o

"trabalho", a potência. Os gases da explosão empurram o pistão para

baixo até o ponto morto inferior.

Exaustão – Novamente (pela quarta vez) o pistão percorre seu curso,

agora subindo e expulsando os gases pelas válvulas de escape abertas. As

válvulas de admissão estão fechadas.