aula 07 - química do petróleo

Faculdade de Ciências Cultura e Extensão do RNFaculdade de Ciências, Cultura e Extensão do RN CST em Petróleo e Gás

QUÍMICA DO PETRÓLEOQUÍMICA DO PETRÓLEO

Prof. a Amanda Duarte Gondim

Aula 07 – Petróleo

e‐mail: [email protected]

CONCEITOS DO PETRÓLEO

PETRÓLEO

CONCEITOS DO PETRÓLEO

PETRÓLEO

Líquido é uma substância oleosa, inflamável, menos densa do que a água, com cor variada entre negro e castanho‐claro .variada entre negro e castanho claro .

É considerado um fonte de energia não renovável, de origem fóssil.

PETRÓLEO = MISTURA DE HIDROCARBONETOS + IMPUREZAS

Na natureza, quando encontrado, está nos poros das rochas, chamadas de rochas reservatórios.

Os óleos obtidos de diferentes reservatórios de petróleo possuem características diferentes. p p

COMPOSIÇÃO DO PETRÓLEOCOMPOSIÇÃO DO PETRÓLEO

Análise elementar de óleo cru típico (% em peso)

Elementos % em peso

Hid ê i H 11 14Hidrogênio ‐ H 11 – 14

Carbono – C 83 – 87

Enxofre – S 0,06 – 8Enxofre S 0,06 8

Nitrogênio – N 0,11 – 1,7

Oxigênio – O 0,1 – 2

Metais < 0,3

Petróleo (Conceito, composição e Classificação) (Aula 07)Prof.a Amanda Duarte Gondim

CONCEITOS DO PETRÓLEOCONCEITOS DO PETRÓLEO

PETRÓLEO

É constituído por inúmero compostos químicos.

PETRÓLEO

É dividido em FRAÇÕES de acordo com sua faixa de ebulição dos composto.

As FRAÇÕES típicas do petróleo são:

Fração Temperatura de Ebulição (ºC)

Composição aproximada Usos

Gás Residual ‐ C1 – C2 Gás combustívelGás Residual C1 C2 Gás combustívelGás liquefeito de petróleo – GLP Até 40 C3 – C4 Gás combustível engarrafado, uso

doméstico e industrial.Gasolina 40 – 175 C5 – C10 Combustível de automóveis, solvente.

Il i ã b tí l d iõQuerosene 175 – 235 C11 – C12 Iluminação, combustível de aviões a jato.

Gasóleo leve 235 – 305 C13 – C17 Diesel, fornos.

Gasóleo pesado 305 – 400 C18 – C25 Combustível, matéria‐prima para l b ifi tGasóleo pesado 305 400 C18 C25 lubrificantes.

Lubrificantes 400 – 510 C26 – C38 Óleos lubrificantes.Residuo Acima de 510 C38+ Asfalto, piche, impermeabilizantes.

PETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTESPETRÓLEO E SEUS CONSTITUINTES

O t ól é tit ídO petróleo é constituído por:

Hidrocarbonetos (compostos orgânicos) ‐ parafínicos, isoparafínicos, naftênicos e ( p g ) p , p ,aromáticos;

Compostos orgânicos contendo elementos químicos como nitrogênio enxofreCompostos orgânicos contendo elementos químicos como nitrogênio, enxofre, oxigênio;

Metais ‐ principalmente níquel e vanádio;

á i diImpurezas ‐ como a água, sais e sedimentos.



O hid b t dOs hidrocarbonetos podem ser:

Hidrocarbonetos Parafínicos Normais:

São alcanos (CnH2n + 2), ligações simples e compostos lineares.

Exemplos:

MetanoCH4 C2H6 C3H8

Etano Propano

Hidrocarbonetos Parafínicos Ramificados:

São alcanos (CnHn2n+ 2), ligações simples e compostos com ramificações.

Exemplos:

IsobutanoC4H10


Hidrocarbonetos Parafínicos Cíclicos:

São alcanos (CnH2n ), ligações simples e são compostos cíclicos .( n 2n ), g ç p p

Exemplos:

São denominados cíclicos ou naftênicos.

Ciclopropano CiclobutanoC3H6 C4H8

Hidrocarbonetos Insaturados:

São alcenos ou alcinos, possui ligações duplas ou triplas.

Obs.: No Petróleo cru quase não há hidrocarbonetos insaturados . São compostos

São denominados olefinas.

Exemplos:Eteno Etino

instáveis.

C2H4 C2H2


Hidrocarbonetos Aromáticos:

Possui ligações simples e duplas em anéis com seis carbonos.

São estáveis e possui odor característico.

Exemplos:

Benzeno Tolueno Naftênico

C HC6H6 C7H8C10H8


Característica do hidrocarbonetos:

Parafina Isoparafina Naftênico Aromático

Densidade baixa baixa média Alta

Gasolina ruim boa média Muito boaGasolina ruim boa média Muito boa

Diesel bom médio médio Ruim

Lubrificantes ótimo bom Médio Ruim

Resistentes à oxidação

boa boa boa má



O t â i d l t í iOs compostos orgânico com a presença de elementos químicos:

Aparece em toda faixa de ebulição, mas principalmente nas frações mais pesadas.

A presença destes contaminantes irá implicar numa maior ou menor qualidade do petróleo

CONTAMINANTE ELEMENTO QUÍMICO PRESENTE PREJUÍZO e CARACTERISTICAS

Compostos Orgânicos Corrosão, Toxidez (SO2 e SO3), Poluição, Aumento de

A presença destes contaminantes irá implicar numa maior ou menor qualidade do petróleo.

Compostos OrgânicosSulfurados Enxofre (S) – 0,06 – 8%

( 2 3) çPolaridade (estabilidade de emulsões),

Contaminação de Catalisadores

Compostos Orgânicos Nitrogênio (N) – em média de 0 17%

Retenção de água emulsionada, Contaminação de catalisadores, Alteração da coloração de produtos

Nitrogenados Nitrogênio (N) em média de 0,17% finais, Termicamente estável.

Compostos OrgânicosOxigenados Oxigênio (O) Acidez, Corrosividade, formação de gomas, odor.

R i (di l id ) lt l l

Resina e Asfalteno Moléculas grandes com O, N e S

Resinas (dissolvidas no cru): alto peso molecular, cor avermelhada.

Asfaltenos (disperso em formas coloidal): escuros e não sóluveis (forma de coloídes).

Agressão a materiais Contaminação deCompostos OrgânicosMetálicos

Metais (principalmente Ni e V) – 1 a 1200 ppm

Agressão a materiais, Contaminação de catalisadores.


Exemplos:

Compostos Sulfurados: sulfetos, polissufetos, benzotiofenos, dissulfeto de carbono, ácido sulfídrico e enxofre elementarácido sulfídrico e enxofre elementar.

Compostos Nitrogenados: piridinas, quinolinas, pirróis, compostos policíclicos com oxigênio (Em geral, na forma orgânica)

Compostos Oxigenados: ácidos carboxílicos, ácidos naftênicos, fenóis , crésois, ésteres, aminas, cetonas e benzofuranos.

Resinas e asfaltenos:

Compostos Orgânicometálicos: em geral na forma de sais orgânicos dissolvidas em águá, emulsionada ao petróleo.

IMPUREZAS OLEOFÓBICAS

São água, sais, argilas, areia e sedimentos.g , , g ,


Classificação de PetróleoClassificação de Petróleo

De acordo com a composição química:

CLASSE COMPOSIÇÃO CARACTERÍSTICAS LOCAIS QUE PRODUZEM

PARAFÍNICA75% ou mais de

parafinasÓleos leves com densidade

inferior que 0.85 e viscosidade baixa

Nordeste brasileiro

PARAFÍNICO 50-70% parafinas Densidade e viscosidade Bacia de CamposPARAFÍNICO-NAFTÊNICO

50-70% parafinas, >20% de naftênicos

Densidade e viscosidade maiores que os parafínicos, mas ainda são moderados

Bacia de Campos

NAFTÊNICA> 70% de naftênicos Enquadram-se um número

muito pequeno com baixo teorAlguns da América do Sul,

Rússia e Mar do NorteNAFTÊNICA muito pequeno com baixo teor de enxofre

Rússia e Mar do Norte

AROMÁTICA INTERMEDIÁRI

A

> 50% de hidrocarbonetos a

aromáticos

Óleos pesados com densidade maior que 0.85

Oriente Médio, África Ocidental, Venezuela, califórnia e

MediterrâneoA

AROMÁTICO-NAFTÊNICA

> 35% de naftênicos Sofreram processo de biodegradação e são derivados dos parafínicos e parafínicos-

naftênicos

África Ocidental

naftênicos

AROMÁTICO-ASFÁTICO

> 35% de asfaltenos e resinas

Biodegradação avançada com óleos viscosos e pesados

Canadá Ocidental, Venezuela e Sul da França


ÃCORRELAÇÃO INDEX (CI):

Desenvolvido pela Secretaria de Mina dos EUA;É baseado na relação entre a densidade versus ao ponto de ebulição em Kelvin (K);É baseado na relação entre a densidade versus ao ponto de ebulição em Kelvin (K);Para hidrocarbonetos puros é dado o valor de CI = 0 e os aromático o valor de CI = 100;

CI = 473,7 x d 456,8 + 48,640 x K,

K é a temperatura em kelvin do ponto de ebulição da fração de petróleo determinada por destilação.d é densidade específica;

Os valores para o índice:• entre 0 e 15 indicam a predominância de hidrocarbonetos parafínicos na fração.• entre 15 e 50 indica predominância de naftenos e/ou misturas de parafinas, naftalenos, e aromáticos. • acima de 50 indica uma predominância de espécies aromáticas• acima de 50 indica uma predominância de espécies aromáticas.



De acordo com o grau API (American Petroleum Institute):

O grau API é apenas uma forma de expressar a densidade do petróleo, através do índice adimensional.

Quanto maior densidade do petróleo, menor o grau API.É a classificação mais utilizada.

API = (141,5/dr(60/60) – 131,5

dr (60/60) é a densidade da amostra a 60°F

Classificação Densidade (kg/m3) API

Petróleo Leves Inferior a 870 Superior a 31,1

Petróleo Médios 870 ‐ 920 22,3 – 31,1

Petróleo Pesados 920 1000 10 0 22 3Petróleo Pesados 920 ‐ 1000 10,0 – 22,3

Petróleo Extra‐Pesados Superior a 1000 Inferior a 10,0


De acordo com o teor de enxofre:

Teor de En ofre NomeadoTeor de Enxofre Nomeado

> 2,5% de S Petróleo Azedo

2,5 – 0,5% de S Petróleo Semi‐doce, ,

< 0,5% de S Petróleo Doce


Exercícios !!!Exercícios !!!


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