petróleo e meio ambiente - raquel simas · efeitos sobre o sistema cardiovacular co e chumbo →...

Instituto Superior de Tecnologia de Paracambi

Petróleo e Meio Ambiente

Curso:Tecnólogo em Gestão Ambiental

Professora: Raquel Simas Pereira Teixeira

Emissões Atmosféricas


As emissões atmosféricas provenientes das refinarias incluem:

Emissões fugitivas dos compostos voláteis presentes no óleo

cru e nas suas frações;

Emissões geradas pela queima de combustíveis nos

aquecedores de processo e nas caldeiras;

Emissões das unidades de processo propriamente ditas

Emissões Fugitivas

Ocorrem em toda a refinaria e escapam das centenas de fontes

potenciais dessa emissões, que compreendem válvulas, bombas,

tanques, válvulas de alívio e flanges.

Essas emissões podem ser reduzidas através do uso de um

grande número de técnicas:

Uso de equipamentos com maior resistência a vazamentos;

Redução do número de tanques de armazenamento e de outras fontes

potenciais;

Uso de tanques com teto flutuante;

Uso de um Programa de Detecção e Reparo de Vazamentos.

Emissões Geradas pelos

Aquecedores Os aquecedores podem ser fontes potenciais de emissões de:

CO;

SOx;

NOx;

Material particulado e

Hidrocarbonetos.

Operadas apropriadamente e queimando combustíveis limpos →

emissões baixas.

Combustão não completa ou aquecedores sujos com piche ou

outros resíduos → emissões significativas.

Emissões Geradas pelas

Correntes Gasosas

Correntes gasosas que deixam as unidades de processo das

refinarias → quantidades variáveis de gás de refinaria , gás

sulfídrico e amônia.

Correntes → coletadas e enviadas para as unidades de

tratamento de gás e de recuperação de enxofre.

Gás recuperado → usado como combustível.

Enxofre elementar → vendido.

Emissões de recuperação de enxofre → sulfeto de hidrogênio,

óxidos de enxofre e de nitrogênio.

Outras Fontes de Emissão

Regeneração periódica dos catalisadores de processo →

correntes gasosas que podem conter CO, material particulado e

hidrocarbonetos voláteis.

Correntes são tratadas → passando por uma caldeira de CO

(queima monóxido de carbono e hidrocarbonetos) → por

precipitadores eletrostáticos ou ciclones ( remover o material

particulado presente no gás).

Os Efeitos Gerais da Poluição

Atomosférica

Principais poluentes atmosféricos:

Óxidos de enxofre e nitrogênio;

Monóxido de carbono;

Materiais particulados;

Hidrocarbonetos ( constituem as emissões fugitivas de compsostos

orgânicos voláteis, os VOC`s).

São liberados nas áreas de armazenamento (tancagem), nas

unidades de processo, nos eventuais vazamentos e nas unidades

de queima de combustíveis fósseis (fornos e caldeiras) que geram

calor e energia para consumo da própria refinaria.

Impactos dos Poluentes sobre a

Saúde

Irritação nos Olhos

Umas das manifestações mais predominantes, que é associada

com a exposição a aldeídos e a oxidantes fotoquímicos.

Concentração mínima para ocorrer irritação nos olhos por

ação de oxidantes fotoquímicos → 0,10 – 0,15 ppm.


Saúde

Efeitos sobre o sistema cardiovacular

CO e chumbo → absorvidos através da corrente sanguinea →

efeitos diretos ou indiretos.

Doenças cardiovasculares → efeitos indiretos de outras

doenças incitada pela poluição do ar.

Exemplo: individuos com problemas respiratórios morrem de “cor

pulmonale” uma falência cardíaca resultante do estresse decorrente e

algumas crônicas e severas doenças respiratórias.


Saúde Efeitos sobre o sistema respiratório

Sistema respiratório → principal mecanismo de trocas gasosas.

Poluição do ar → agente causador ou agravante de doenças

como: bronquite crônica, enfisema pulmonar, câncer de pulmão,

asma brônquica e infecções respiratórias.

Margem Percentual de Segurança

Poluentes Melhor

estimativa

Efeito Adverso Padrão

SOx 300 - 400 g/m3

Curta duração

“Mortality harvest 365 μ/m3

91 g/m3

Longa duração

80 μ/m3

Longa duração Profunda penetração nos

tecidos pulmonares

150 μ/m3

Curta duração Agravamento da asma e da

bronquite

50 μ/m3

NOx 141 g/m3

Longa Duração

Aumento da severidade das

doenças respiratórias agudas

100 μ/m3

CO 23 mg/m3 (8h)

73 mg/m3 (1h)

Diminuição da tolerância ao

esforço em pacientes

cardíacos

10 μ/m3

40 μ/m3

Oxidantes

Fotoquímicos

200 g/m3

Curta duração

Aumento da suscetibilidade a

infecções

160 μ/m3

Impactos sobre os Materiais

Os poluentes atmosféricos são conhecidos por seus efeitos

sobre os materiais, principalmente sobre os metais ( corrosão):

Pedra-mármores;

Pinturas;

Tecidos;

Borracha;

Couro;

Papel.

Impactos sobre os Materiais

Mecanismos físicos e químicos:

Danos físicos → efeito abrasivo dos materiais particulados levados

pelo ar sobre as superfícies.

Reações químicas → contato direto entre os poluentes e os

materiais.

Gase absorvidos → ação imediata sobre o material ou convertidos

em novas substâncias.

A ação de substâncias químicas usualmente resulta em

mudanças irreversíveis. Consequentemente, o dano químico

nos materiais é um problema mais sério do que as mudanças

físicas ocasionados pelos materiais particulados.

Efeitos sobre a Visibilidade

Presença de contaminantes na atmosfera → absorção e

dispersão da luz solar e notavel redução de visibilidade.

Períodos de mínima visibilidade → máximas concentrações de

sulfatos e nitratos na atmosfera.

O NO2 em concentração alta → efeito significativo ao

absorver a região azul-verde do espectro visível da radiação

solar → atmosfera adquire uma coloração amarela-pardacenta-

avermelhada.

Efeitos Globais

Um dos problemas de caráter global mais relevante associado à

poluição atmosféricas é o das Chuvas Ácidas.

O pH das chuvas → 5,65 → dissolução de gases

(especialmente CO2).

Lançamento de gases na atmosfera (principalmente óxidos de

enxofre e de nitrogênio) → aumento da acidez das águas →

chuvas ácidas.

Compostos na atmosfera → transformam-se em sulfatos e

nitratos → combinados com vapor d’água → forma ácidos

sulfúrico e nítrico → provocam a chuva ácida → pH inferior a

5,65.

Efeito Globais

Modificações das características dos solos → lavagem pela

chuva ácida e mudanças provocadas nas grandes massas de

água → aumento da concentração de metais tóxicos →

consequencias ecológicas irreversíveis.

Efeitos Globais

Outro problema → mudanças climáticas.

aumento da concentração de dióxido de carbono e de outros

contaminantes → elevação geral da temperatura → efeito estufa →

modificação no regime das chuvas → alterações nas terras cultiváveis

e sobre a extensão dos desertos.

Hidrocarbonetos halogenados e os óxidos de nitrogênio →

diminuição do ozônio na estratosfera → buraco na camada de ozônio

→ aumento da quantidade de radiação ultravioleta que chega a Terra.

Principais Poluentes

Óxidos de Enxofre (SOx);

Óxidos de Nitrogênio ( NOx);

Monóxido de Carbono (CO);

Benzeno, Tolueno e Xileno (BTX);

Material Particulado;

Acetileno, Butano, Etano, Etenio, GLP, Metano, Propano e

Propeno ( VOC`s)

Óxidos de Enxofre

Origem

Elemento químico naturalmente presente no petróleo;

Percentual varia de acordo com a origem do petróleo;

Quantidade das emissões de óxidos de enxofre varia em função do

teor de enxofre presente no petróleo.

Tipo de Petróleo (País de Origem) % em peso de enxofre

Kuwait 2,5

Iraniano (pesado) 1,58

Roncador ( Brasil) 0,55

WTI (USA) 0,24

Marlim (Brasil) 0,78

Mesa (Venezuela) 1,00

Produzidos :

Durante a queima dos combustíveis utilizados para geração

de energia e calor;

Durante a regeneração do catalisador utilizado no processo

de craqueamento catalítico;

Nos processos de dessulfurização e de reforma.

Óxidos de Enxofre

Óxidos de Enxofre

Efeitos sobre a saúde humana:

Inalação de concentrações elevadas de óxidos → intoxicação aguda;

Baixas concentrações → sintoma mais comum → tosse;

Contato com a pele → provoca queimaduras devido à baixa

temperatura;

No tubo digestivo → diluição na saliva → formando os ácidos

sulfúricos e sulforoso.

Os dentes perdem o brilho, amarelamento do esmalte, erosões

dentárias e distúrbios das gengivas.

Óxidos de Enxofre

Efeito sobre o Meio Ambiente:

Toxicidade sobre as plantas:

Danos agudos necrose dos tecidos podendo ocasionar a

morte;

Danos crônicos clorose (amarelamento das folhas),

manchas esbranquiçadas, queda prematura das folhagens.

A severidades dos danos depende:

Da dose à qual a planta foi exposta;

Idade das folhas (folhas jovens são muito sensíveis a SO2 ,

enquanto que as folhas velhas são menos).

Óxidos de Enxofre Chuvas ácidas:

Diminuição do pH das águas superficiais e subterrâneas:

prejuízos para o abastecimento humano e outros usos e

aumento da solubilidade do alumínio e dos metais pesados (cádmio, zinco e

mercúrio) extremamente tóxicos (peixes com altas concentrações de metais em

sua carne.)

Declínio da população de peixes e de outros organismos aquáticos,

com reflexo nas atividades recreativas (pesca) , econômicas e

turísticas;

Alterações na química dos solos, que provoca o aumento da acidez do

solo libera alguns metais pesados e alumínio.

Corrosão de monumentos históricos, estátuas, edificações, obras-de-

arte.

Óxidos de Nitrogênio

Origem

Queima de combustíveis fósseis

Produzidos

Combinação do nitrogênio e do oxigênio que compôem o ar utilizado

nas reações de combustão, quando este é submetido a elevadas

temperaturas;

Oxidação do nitrogênio que está naturalmente presente no

combustível, sob a forma de compostos orgânicos nitrogenados.


Efeitos sobre a Saúde Humana

Exposição aguda

NO2 é relativamente solúvel em água e quando inalado atinge os

alvéolos pulmonares, onde se transforma em ácido nitroso ( HNO2)

e ácido nítrico (HNO3), que são altamente irritantes para o tecido

pulmonar, provocando tosse e dificuldade para respirar;

A concentração do gás entre 100 e 500 ppm pode ocasionar morte

súbita devido à constrição brônquica, edema pulmonar e

insuficiência respiratória;

Nos olhos provoca conjutivite;


No sangue o óxido nitroso liga-se a hemoglobina no mesmo sítio do

oxigênio, sendo que com uma afinidade 1400 vezes maior, o que

resulta numa redução no transporte deste.

No aparelho cardiovascular pode ocasionar insuficiência surgindo

taquicardia, dilatação do coração e congestão torácica;

No sistema nervoso central o NO2 provoca inquietação, letargia, perda

da consciência, ansiedade e confusão mental;

No aparelho digestivo surgem náuseas e dor abdominal.


Exposição Crônica

Sonolência, tontura e vômitos que podem estar associados às

alterações sanguíneas;

Estudos indicam que o NO2 pode ser um agente causador ou

agravante de infecções respiratórias;

Suspeito de carcinogecididade.


Efeitos sobre o Meio Ambiente

São capazes de causar danos à vegetação, porém necessita-

se altas concentrações. Os danos se traduzem em lesões

irregulares, brancas ou marrons, nos tecidos próximos à

margem das folhas;

Aumento da acidez das águas, formando as chuvas ácidas;

Sinergia de os efeitos entre o NO2 e o SO2, que em baixas

concentrações e juntos provocam alterações na vegetação.

Monóxido de Carbono

Origem

Unidades de combustão (aquecedores e caldeiras);

Regenerador do catalisador da unidade de craqueamento catalítico;

Efeito sobre a Saúde Humana

Exposição aguda

Os efeitos clínicos da intoxicação pelo CO dependem da

concentração à qual o individuo é exposto, variando desde a dor de

cabeça leve e tontura, até náuseas, vômitos, coma e até mesmo a

morte.


Efeitos agudos da exposição humana ao monóxido de carbono

Concentração

atmposférica de CO

(ppm)

Tempo médio para

acumulação

(minutos)

Sintomas

50 150 Dor de cabeça leve

100 120 Dor de cabeça

moderada e tontura

250 120 Dor de cabeça severa

e tontura

500 90 Náuseas vômitos,

colapso

1000 60 Coma

10000 5 Morte



Na verdade o CO não pode ser considerado como um

contaminante atmosférico no sentido estrito, pois é encontrado

em atmosfera puras de modo natural e, além disse, ao entrar na

atmosfera é oxidado e transforma-se em CO2.

Entretanto, o acúmulo deste último na atmosfera oferece

alguns riscos, entre eles uma possível modificação no clima da

Terra decorrente do efeito estufa.

Gás Sulfídrico

Origem

Gerado nas unidades de polimerização, na etapa de lavagem

cáustica, assim como nas unidades de tratamento de gás ácido e

recuperação de enxofre.

Efeito sobre a Saúde Humana

É altamente tóxico e irritante;

Atua sobre o sistema nervoso, os olhos e as vias respiratórias;

A intoxicação pela substância pode ser aguda ou crônica dependendo

da concentração do gás no ar, da duração, da frequência da exposição

e da suscetibilidade individual.

Gás Sulfídrico

Exposição Aguda

Gás volátil, e a principal via de penetração é a respiratória;

Atinge a corrente sanguínea e é distribuído por todo o organismo,

produzindo efeitos sistêmicos.

Sistema nervoso central: excitação seguida de depressão, fraqueza,

dor de cabeça, náusea, vômito, alucinações, amnésia, irritabilidade,

delírios, sonolência, fraqueza, chegando até as convulsões e a morte.

Sistema respiratório: tosse, respiração acelerada, espasmos

brônquico, rinite com perda de olfato.

Ação irritante do H2S sobre a pele e as mucosas gastrintestinais

provoca prurido e vermelhidão.

Nos olhos: conjutivite e lacrimejamento.

Gás Sulfídrico


Efeitos sistêmicos: alterações neurológicas, distúrbios

neurovegetativos, vertigens, dores de cabeça, nervosismo, paralisia e

fraqueza.

Taxas elevadas de aborto forma encontradas em mulheres grávidas

expostas a H2S.

Distúrbios digestivos: perda de apetite, perda de peso e náuseas.

Gás Sulfídrico


Chamuscamento da folhas dos vegetais;

Gás sulfídrico combinado com água da chuva dá origem ao

ácido sulfídrico, que provoca necrose nas partes superiores das

folhas, similares a outras lesões provocadas por outros

compostos ácidos ou básicos.

Benzeno, Tolueno e Xileno

Origem

Componentes do petróleo, presente em muitas operações de refino;

Produzidos durante o processo de reforma catalítica;

A volatilidade natural faz com que as emissões fugitivas sejam a

maior fonte de liberação.

Efeitos sobre a saúde humana

Exposição Aguda

Via Respiratória: irritação dos brônquios e da laringe, surgindo tosse,

rouquidão e edema pulmonar;

Sistema nervoso central: fadigas, dores de cabeça, tontura,

convulsão, coma e morte em consequencia de parada respiratória.

Na pele: dermatite de contato, eritema e bolhas.



Produção de um ataque à medula óssea, o que pode traduzir-se em

anemia e leucemia aguda;

Carcinogênico;

Exposição prolongada: fadiga, náuseas, perda de apetite, vertigem,

dor de cabeça, irritabilidade e nervosismo;

Pele: secura, fissura e dermatite.


Efeitos no organismo das diferentes concentrações do benzeno

Concentração de

vapores de

benzeno

Tempo de

exposição

Resposta

25 8 horas Nenhuma

50 – 100 6 horas Leve sonolência e

dor de cabeça leve

500 1 hora Sintomas de

toxicidade aguda

7000 30 minutos Perigoso para a

vida, efeitos

imunodepressivos

20000 5 minutos Fatal


Efeitos sobre o meio ambiente

Benzeno: narcose ( acumulo de substância nas membranas

celulares e interfere no funcionamento normal dessas

membranas);

Tolueno: degradado por microorganismos;

Xileno: possui uma mobilidade moderada através do solo,

onde pode persistir por muitos anos.

Material Particulado

Origem

Maior fonte de material particulado para a atmosfera é a unidade de

regeneração do catalisador de craquemanto catalítico;

Os gases de exaustão dos aquecedores e das caldeiras também podem

conter partículas.


Efeito sobre a saúde humana

Concentram-se no aparelho respiratório e estão associados à

concentração das partículas, ao tempo de exposição e à capacidade do

sistema respiratório em remover as partículas do ar inalado.

Partículas não tóxicas: aumento do número de mortes devidas a

bronquite, aumento da mortalidade devida a doenças respiratórias e

cardíacas, aumento da gravidade e frequencia das doenças do trato

respiratório e aumento da incidência de bronquites.



Prejudica a agricultura, através da dimnuição do valor do

produto ( a quantidade e/ou qualidade podem ser afetadas e a

época de venda pode ser adiantada ou atrasada) ou do

aumento do custo de produção ( necessidade do uso de

fertilizantes, irrigacão);

Acetileno, Butano, Etano, Eteno,

GLP, Metano, Propano e Propeno

(VOC`s)

Origem

Tanques de armazenamento;

Teminais de carga e descarga de cru e derivados;

Separadores de água e óleo;

Unidades de regeneração de catalisadores;

Bombas, válvulas, e compressores;

Sistemas de vácuo;

Torres de resfriamento.

Acetileno, Butano, Etano, Eteno,

GLP, Metano, Propano e Propeno

(VOC`s)


Essas substâncias são classificadas como asfixiantes simples e quando

presentes em altas concentrações reduzem a pressão parcial do oxigênio

no sangue provocando hipóxido ( baixa oxigenação);


Os hidrocarbonetos que contêm até quatro átomos de carbono são

gases a temperatura ambiente, e são estes os mais importantes do ponto

de vista da contaminação atmosférica, pois favorecem a formação das

reações fotoquímicas.

Amônia

Origem

É formada a partir dos compostos nitrogenados presentes no

petróleo cru e pode ser encontrada em muitas unidades;

Amônia gasosa é frequentemente liberada nas unidades de

destilação, de craqueamento e de tratamento final;

Também são geradas emissões de amônia nas plantas de

tratamento dos efluentes hídricos das refinarias.

Amônia


Exposição aguda

Irritante para os olhos,as vias respiratórias e a pele;

Vias respiratórias: os vapores provocam faringite, laringite,

broncoespasmo, dor torácica, dispnéia e traqueíte;

Na pele: queimaduras graves;

Via digestiva: náuseas, vômitos, sensação de queimação e edema

dos lábios, da boca e do nariz;

Com a ingestão ocorrem queimaduras da boca, es6ofago, podendo

inclusive ocorrer perfuração gástrica.

Amônia


A vegetação atingida adquire coloração verde forte, tornando-se

marrom ou verde ao secar.

Os danos em vegetações provocados pela amônia são usualmente

observados em vazamentos acidentais de amônia anidra, que é usada

em agrucultura como fertilizante;

Os danos agudos são caracterizados por pontos negros necrosados

ao longo das margens das folhas das plantas mais sensíveis.

Medidas de Controle das


Medidas de Controle das


Objetivo: destruição ou coleta de poluentes.

Os equipamentos de controle são normalmente projetados

para os poluentes gasosos ou particulados.

A legislação ambiental vigente para as emissões

atmosféricas tem grande importância na seleção da técnica

de controle que será empregada, assim como os custos

envolvidos na sua implantação.

Controle de Emissões de

Poluentes Gasosos

Controle por diluição na atmosfera através de dispersão

O uso de chaminés de alturas adequadas, projetadas em função das

condições de dispersão dos poluentes na atmosfera local, reduz a

concentração de poluentes ao nível do solo.

Essa abordagem de controle de emissões pode ajudar no alcance

dos padrões de qualidade do ar desejados, pois a atmosfera tem um

grande poder de diluir, dispersar e algumas vezes até destruir uma

grande variedade de poluentes.


Poluentes Gasosos

Uma chaminé eficiente deve ter uma altura mínima de duas vezes e

meia a altura do prédio mais alto das vizinhanças da fonte poluidora.

O uso da chaminé não resolve o problema da emissão de poluentes

em si, apenas o mascara ou transfere de local.


Poluentes Gasosos

Aborção de Gases

O processo consiste em uma separação de gases, onde se utiliza

uma fase líquida como absorvente;

Tal separação baseia-se na solubilidade preferencial ou na

reatividade química do gás poluente com a fase líquida;

Aplica-se à remoção de óxidos de enxofre, de vapores de ácido

sulfuríco, de gás sulfídrico e de óxidos de nitrogênio.


Poluentes Gasosos

Adsorção de Gases

Baseia-se na reação dos gases poluentes com uma substância

adsorvente sólida;

É um fenômeno físico-químico, que tem lugar quando as moléculas

ou átomos do gás se concentram na supefície do sólido usado como

adsorvente;

Os adsorventes sólidos são geralmente capazes de adsorver gases

orgânicos e inorgânicos, e um dos mais utilizados é o carvão

ativado, que é muito eficaz na remoção de solventes orgânicos

voláteis.


Poluentes Gasosos Combustão

Converte compostos orgânicos em CO2 e H2O;

Um bom exemplo é o uso de caldeiras de queima de CO junto aos

regeneradores de catalisador;

O CO liberado na regeneração é queimado nas caldeiras

transformando-se em CO2;

Os flares promovem a queima de gases tóxicos e perigosos, nas

unidades que manuseiam hidrocarbonetos, amônia, hidrogênio e

cianeto de hidrogênio.


Material Particulado Ciclones

São equipamentos de coleta de material particulado, para partículas

usualmente maiores que 10 μm;

É um coletor inercial, em formato de cone, sem partes móveis;

O gás efluente, contaminado com o material particulado, é acelerado

através de um movimento espiral, sofrendo a ação de uma força

centrífuga;

As partículas são então arremessadas para fora da espiral de gás, se

chocam com as paredes do ciclone e caem saindo pelo fundo do

equipamento, de onde são removidas, através de um sistema de

válvulas.


Poluentes Gasosos Filtros

São utilizados quando é necessária uma elevada eficiência de

controle, geralmente para partículas com diâmetros menores do que

5 μm;

Consistem em filtros, de lã ou outro tecido, através dos quais é

forçada a passagem do ar poluído, e os particulados deste modo

ficam retidos no tecido.


Poluentes Gasosos Coletores Úmidos

São utilizados quando as partículas que devem ser coletadas estão

molhadas, muito quente ou são corrosivas;

Baseia-se na diferença entre as velocidades das gotas do líquido

coletado (sozinho) e das partículas sólidas poluentes misturadas

com o líquido.

A corrente gasosa é umidificada com jatos de água, e as gotas do

líquido resultante são atomizadas;

A mistura líquido-partículas suspensa na corrente gasosa é então

enviada a um equipamento de separação inercial, disposto no fim de

sua trajetória, que então remove as partículas.


Poluentes Gasosos

Preciptadores Eletrostáticos

Utilizam uma corrente elétrica de alta voltagem para separar os

particulados do gás;

Quatro passos básicos estão envolvidos:

As partículas são eletricamente carregadas através de um processo

de ionização;

São transportadas até uma superfície coletora pela ação da força

que o campo elétrico exerce sobre elas;

Sua carga elétrica é neutralizada na superfície coletora.

Medidas de Minimização das




Substituição dos tanques de armazenamento de cru e

derivados, de teto fixo por tanques de teto flutuante;

Melhoria da combustão nos fornos, aquecedores e caldeira,

pois quando mais eficiente é a reação de queima menor

quantidade de poluentes é emetida ( tal medida tem efeito

preciso sobre as emissões de Nox, CO e material

particulado) ;

Uso de combustíveis menos poluidores para a geração de

calor e energia, como, por exemplo, o gás natural;



Operação e manutenção adequada dos equipamentos,

visando o seu funcionamento nas melhores condições

possíveis, o que também reduz a quantidade de poluentes

emitidos;

Modificação dos processos utilizados, optando-se por

processos mais “limpos”, sempre que isso for possível e

viável;

Processamento de petróleos com menores teores de enxofre,

sempre que isso for possível e viável.

Fim!!!

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