Produção de derivados do petróleo (destilação fracionada)

O QUE É MATÉRIA?Matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço.Qualquer coisa que tenha existência física ou real é matéria. Tudo o que existe no universo conhecido manifesta-se como matéria ou energia.A matéria pode ser líquida, sólida ou gasosa. São exemplos de matéria: papel, madeira, ar, água, pedra. 

Analisando a matéria qualitativamente (qualidade) chamamos a matéria de substância.Substância – possui uma composição característica, determinada e um conjunto definido de propriedades.Pode ser simples (formada por só um elemento químico) ou composta (formada por vários elementos químicos).Exemplos de substância simples: ouro, mercúrio, ferro, zinco.Exemplos de substância composta: água, açúcar (sacarose), sal de cozinha (cloreto de sódio).

Analisando a matéria quantitativamente chamamos a matéria de Corpo.Corpo - São quantidades limitadas de matéria. Como por exemplo: um bloco de gelo, uma barra de ouro.Os corpos trabalhados e com certo uso são chamados de objetos. Uma barra de ouro (corpo) pode ser transformada em anel, brinco (objeto).

Toda a matéria é constituída de átomos...

Sua constituição…Núcleo - região constituída basicamente por dois tipos

de partículas.

- prótons (apresentam massa e dotadas de carga elétrica positiva).

- nêutrons (apresentam massa praticamente igual a do prótons e possuem carga elétrica nula).

Eletrosfera - região constituída pelos elétrons.

- elétrons são partículas que apresentam massa extremamente reduzida, dotadas de carga elétrica negativa e de valor absoluto igual a dos prótons.

ELEMENTOS QUÍMICOS

Os átomos são diferentes uns dos outros devido as quantidades destas partículas nele existentes. O elementos químico Hidrogênio, por exemplo, possui apenas um próton e um elétron em sua órbita. Já os átomos do elemento metálico ferro possuem 26 prótons, 30 nêutrons (em média) formando o seu núcleo, e 26 elétrons divididos em 4 camadas na eletrosfera

Número Atômico (Z): é a quantidade de prótons que existe no núcleo do átomo, pois deles dependem os elétrons e o número de camadas que o átomo terá. Pode-se representar o Número Atômico (Z) por um número abaixo e a esquerda do símbolo do elemento.

Massa Atômica (A): é a massa total do átomo, ou seja, a soma dos prótons e dos nêutrons. Representamos a Massa Atômica (A) por um número acima e a esquerda do símbolo do elemento. No caso do ferro será A = 26 prótons + 30 nêutrons = 56.

Comparação de Termos

ElementElementoo

Substância que pode ser Substância que pode ser quebrada sem perda de suas quebrada sem perda de suas propriedadespropriedades

ÁtomoÁtomo A menor unidade que tem as A menor unidade que tem as propriedades características de um propriedades características de um elementoelemento

MoléculaMolécula Dois ou mais átomos unidos por Dois ou mais átomos unidos por ligações químicasligações químicas

Composição de um Átomo

• Núcleo Próton = particula positivamente carregada (+) Neutron = particula descarregada (n ou +)Número de prótons + Número de neutrons = Massa Atômica Número de prótons = Número Atomico

Elétrons = partículas negativamente carregadas Número de prótons = Número de elétrons

Cada elétron circula o núcleo em uma órbitarepresentando um nível de energia específico.

CC121266

ÁTOMO

• Número atômico ( Z ): é o numero de prótons de um átomo.Z = P

• Numero de massa (A ): é a soma de prótons e nêutrons de um átomo.A = p + n

Através de Z e A pode-se determinar o numero de partículas fundamentais do átomo, levando em conta que:

• Num átomo neutro, isolado o numero de elétrons é igual ao numero de prótons, logo é p = e = Z.

• O numero de nêutron ( n ) é igual ao numero de massa ( A ) menos o numero de prótons ( p ), ou:n = A - pou n = A - Z

Resumindo…p = ee = pn =A – p ou n = A – Z Z = eA = p + n ou A = Z + n

Modelos Atómicos

Hidrogênio (H)Hidrogênio (H) Hélio (He)Hélio (He)

NúcleoNúcleo

CamadaCamada

de Elétronsde Elétrons

Diferentes Tipos de Átomos

HélioHélio

Max 2eMax 2e--Max 2eMax 2e--

+7p+7p++

+4p+4p++

+2p+2p++

+4e+4e--

+4n+4n±±

+2n+2n±±

+2e+2e--

Max 8eMax 8e--Max 8eMax 8e--

+7e+7e--

+8n+8n±±

+5p+5p++

+5e+5e--

+4n+4n±±

CálcioCálcio

22ee--

22nn 22pp++6e6e--

66nn 6p 6p++

8e8e--

88nn 8p 8p++15e15e--

1616nn 15p 15p++20e20e--

2020nn 20p 20p++

Camada eletrônicaCamada eletrônicamais internamais interna

FósforoFósforoOxigênioOxigênio

Distribuição Eletrônica

Distribuição dos elementos na tabela periódica

Tabela periódica

Formas de representar moléculas - Metano

Ligações Químicas Forças que seguram os

átomosLigaçãoLigação CaracterísticasCaracterísticas

IônicaIônica Um átomo perde um elétron, Um átomo perde um elétron, outro ganha um elétronoutro ganha um elétron

CovalenteCovalente Átomos compartilham elétronsÁtomos compartilham elétrons

Covalente Covalente Polar Polar

Átoms compartilham elétrons Átoms compartilham elétrons desigualmentedesigualmente

Pontes de Pontes de HidrogênioHidrogênio

Hidrogênio covalentemente Hidrogênio covalentemente ligado é atraído por outro ligado é atraído por outro átomoátomo

±±++

––

±±++±±++±±++ ±±++±±++±±

++±±++

––

––

–– ––––

––

±±++

––

––

––

±±++

––

±±++±±++±±++ ±±++±±++±±

++±±++

––

––

–– ––––

––

±±++

––

––

––––

––

––

––

––––

––

Ligação Iônica no NaCl

±±++

––

±±++±±++±±++ ±±++±±++±±

++±±++

––

––

–– ––––

––

±±++

––

––

––

––

sódiosódio#e=2+8+1=#p#e=2+8+1=#p

±±++

––

±±++±±++±±++ ±±++±±++±±

++±±++

––

––

–– ––––

––

±±++

––

––

––––

––

––

––

––––

––

clorocloro#e=2+8+7=#p#e=2+8+7=#p

––

––

Íon sódio Íon sódio #e = #p -1#e = #p -1

íon cloretoíon cloreto #e = #p+1 #e = #p+1

––

Carga negativaCarga negativa

Carga positivaCarga positiva

Ligação Iônica no NaClClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

NaNa++ NaNa++ NaNa++

NaNa++ NaNa++ NaNa++

NaNa++ NaNa++ NaNa++

NaNa++

NaNa++

NaNa++

NaNa++ NaNa++ NaNa++ NaNa++

• Opostos se atraem.

• Sódios se acomodam entre cloros.

• formam-se cristais cúbicos perfeitos.

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

ClCl-- ClCl-- ClCl-- ClCl--

NaNa++ NaNa++ NaNa++

NaNa++ NaNa++ NaNa++

NaNa++ NaNa++ NaNa++

NaNa++

NaNa++

NaNa++

NaNa++ NaNa++ NaNa++ NaNa++

O que é uma mistura??

MISTURA é a reunião de duas ou mais substâncias, sem que haja reação química entre elas, mantendo cada qual suas propriedades.

Homogênea – quando não é possível distinguir as substâncias misturadas.

Heterogênea – quando é possível distinguir as substâncias. Essas misturas apresentam fases distintas. Há misturas bifásicas, trifásicas, tetrafásicas, etc...

O que é uma mistura???

Separação de misturas

Catação

Flotação no tratamento do esgoto

Petróleo?

FORMAÇÃO DO PETRÓLEO

Etimologia: Petra – “pedra”; Oleum – “óleo”.

Estado Físico: Líquido viscoso e coloração escura (maioria dos casos).

Ocorrência: Encontrado em poros de rochas, em terra firme ou sob o mar.

Constituição: É constituído fundamentalmente por Hidrocarbonetos.

Formação do PetróleoO petróleo se formou há milhões de anos, quando a

matéria orgânica derivada de organismos marinhos e terrestres e depositada em ambientes sedimentares se maturou pela ação de micróbios, calor e pressão. Assim, os tipos de compostos presentes refletem a fonte de matéria-prima.

Como resultado, a natureza do petróleo varia com a sua localização geográfica, fonte da matéria-prima, e história geológica.

O petróleo é considerado uma fonte de energia não renovável, de origem fóssilorigem fóssil e é matéria prima da indústria petrolífera e petroquímica

PETRÓLEO BRUTO CONTÉM EM MÉDIAPETRÓLEO BRUTO CONTÉM EM MÉDIA:

Carbono - 84% Hidrogênio - 14% Enxofre - de 1 a 3% (sulfeto de hidrogênio, sulfetos, dissulfetos, enxofre elementar) Nitrogênio - menos de 1% (compostos básicos com grupos amina) Oxigênio - menos de 1% (encontrado em compostos orgânicos como o dióxido de carbono, fenóis, cetonas e ácidos carboxílicos) Metais - menos de 1% (níquel, ferro, vanádio, cobre, arsênio) Sais - menos de 1% (cloreto de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio)

EXPLORAÇÃO E PRODUÇÃO

O ponto de partida na busca do petróleo é a exploração que realiza os estudos preliminares para a localização de uma jazida. Para identificar o petróleo nos poros das rochas e decidir a melhor forma de extraí-lo das grandes profundidades na terra e no mar, o homem utiliza os conhecimentos de duas ciências: a Geologia e a Geofísica. Um dos métodos mais utilizados pela Geofísica é o da sísmica, que compreende verdadeiros terremotos artificiais, provocados, quase sempre, por meio de explosivos, produzindo ondas que se chocam contra a crosta terrestre e voltam a superfície, sendo captadas por instrumentos que registram determinadas informações sobre o subsolo.

PERFURAÇÃO: SONDAS E PLATAFORMAS

A perfuração é a segunda etapa na busca de petróleo. Ela ocorre em locais previamente determinados pelas pesquisas geológicas e geofísicas. Para realizá-la, perfura-se um poço - o pioneiro - mediante o uso de uma sonda.

Comprovada a existência do petróleo, outros poços serão perfurados para se avaliar a extensão da jazida. Essa informação é que vai determinar se é comercialmente viável ou não, produzir o petróleo descoberto.

Do PoçoPoço à

Solo

Cascalho

Rocha impermeável

Rocha + gás natural

PETRÓLEO

RefinariaRefinaria

EXTRAÇÃO EM TERRAEXTRAÇÃO EM TERRA

EXTRAÇÃO EM ÁGUAS PROFUNDASEXTRAÇÃO EM ÁGUAS PROFUNDAS

Tecnologia no fundo do mar.Tecnologia no fundo do mar.

O petróleo bruto, tal como sai do poço, não tem aplicação direta. Para utilizá-lo, é preciso fracioná-lo em seus diversos componentes, processo que é chamado de refinorefino ou destilação fracionadadestilação fracionada. Para isso, aproveitam-se os diferentes pontos de ebulição das substâncias que compõem o óleo, separando-as para que sejam convertidas em produtos finais

REFINO DO PETRÓLEO

Nas refinarias, os processos físicos e químicos mais utilizados para o refinamento do petróleo são:

Destilação fracionada;

Destilação a vácuo;

Craqueamento térmico ou

catalítico;

Reforma catalítica.

O processo de refinoA primeira etapa do refino, consiste na destilação fracionada que é feita na Unidade de Destilação Atmosférica, por onde passa todo o óleo cru a ser refinado. O óleo pré-aquecido penetra na coluna ou torre de fracionamento que possui uma série de pratos. O petróleo aquecido sobe pela coluna e à medida que vai passando pelos pratos sofre condensação, separando-se em diversas frações

Detalhe do refino

PROCESSOS DE REFINO

Os processos normalmente empregados nas refinarias modernas para o processamento do petróleo (óleo cru) são: destilação, cracking ou craqueamento, polimerização, alquilação, dessulfurização, dessalinização, desidratação e hidrogenação.

Destilação Atmosférica e destilação a vácuo : A primeira etapa do processo de refino é a destilação atmosférica. são extraídos, por ordem crescente de densidade, gases combustíveis, GLP, gasolina, nafta, solventes e querosenes, óleo diesel e um óleo pesado, chamado resíduo atmosférico, que é extraído do fundo da torre.

Craqueamento: Os dois principais tipos são o craqueamento térmico e o catalítico.

Polimerização: O objetivo do processo é produzir gasolina com alto teor de octano (hidrocarboneto com oito carbonos), que possui elevado valor comercial

Alquilação: A gasolina obtida por meio da alquilação geralmente apresenta um alto teor de octanagem, sendo de grande importância na produção de gasolina para aviação.

Dessulfurização: Processo utilizado para retirar compostos de enxofre do óleo cru, tais como: gás sulfídrico, mercaptanas, sulfetos e dissulfetos.

Dessalinização e Desidratação: O objetivo destes processos é remover sal e água do óleo cru. Por meio dele o óleo é aquecido e recebe um catalisador. A massa resultante é decantada ou filtrada para retirar a água e o sal contidos no óleo.

Hidrogenização: Processo desenvolvido por técnicos alemães para a transformação de carvão em gasolina. Por meio deste processo, as frações do petróleo são submetidas a altas pressões de hidrogênio e temperaturas elevadas, em presença de catalisadores.

CRAQUEAMENTO OU PIRÓLISE (CRACKING)

Este processo é a terceira etapa do refino que consiste na quebra das moléculas de hidrocarbonetos longos e pesados, convertendo-as em gasolina e outros destilados com maior valor comercial. Os dois principais tipos são o craqueamento térmico e o catalítico.

O térmico utiliza calor e altas pressões para efetuar a conversão de moléculas grandes em outras menores e o catalítico utiliza um catalisador que é uma substância que facilita essa conversão, porém em condições de pressão mais reduzidas. Os catalisadores mais usados são: platina, alumina, bentanina ou sílica.

Em ambos os tipos de craqueamento a utilização de temperaturas relativamente altas é essencial

GASOLINAGASOLINA

Representa apenas entre 7% e 15% do petróleo bruto

CRACKING*

C12H26 → C8H18 + 2 C2H4

(*) Quebra, por aquecimento (450oC – 700oC) de Hidrocarbonetos maiores (querosene / óleos lubrificantes) em cadeias menores (gasolina).

Coluna de destilação fracionada

na indústria petroquímica - Refinaria

Destilação Fracionada

Destilação Fracionada

Esquema completo

As frações e seus pontos de ebulição

Destilação Fracionada

Os produtos que podem ser obtidos a partir de um barril de óleo cru

Petróleo: Atividades industriais

PRÉ-SAL

Entenda o que é a camada pré-sal

A chamada camada pré-sal é uma faixa que se estende ao longo de 800 quilômetros entre os Estados do Espírito Santo e Santa Catarina, abaixo do leito do mar, e engloba três bacias sedimentares (Espírito Santo, Campos e Santos). O petróleo encontrado nesta área está a profundidades que superam os 7 mil metros, abaixo de uma extensa camada de sal que, segundo geólogos, conservam a qualidade do petróleo . Vários campos e poços de petróleo já foram descobertos no pré-sal, entre eles o de Tupi, o principal. Há também os nomeados Guará, Bem-Te-Vi, Carioca, Júpiter e Iara, entre outros.

Um comunicado, em novembro do ano passado, de que Tupi tem reservas gigantes, fez com que os olhos do mundo se voltassem para o Brasil e ampliassem o debate acerca da camada pré-sal. À época do anúncio, a ministra Dilma Rousseff (Casa Civil) chegou a dizer que o Brasil tem condições de se tornar exportador de petróleo com esse óleo. Tupi tem uma reserva estimada pela Petrobras entre 5 bilhões e 8 bilhões de barris de petróleo, sendo considerado uma das maiores descobertas do mundo dos últimos sete anos. Para termos de comparação, as reservas provadas de petróleo e gás natural da Petrobras no Brasil ficaram em 13,920 bilhões (barris de óleo equivalente) em 2007, segundo o critério adotado pela ANP (Agência Nacional do Petróleo). Ou seja, se a nova estimativa estiver correta, Tupi tem potencial para até dobrar o volume de óleo e gás que poderá ser extraído do subsolo brasileiro. Estimativas apontam que a camada, no total, pode abrigar algo próximo de 100 bilhões de boe (barris de óleo equivalente) em reservas, o que colocaria o Brasil entre os dez maiores produtores do mundo.

CURIOSIDADE:

Um dos produtos obtidos na destilação fracionada do petróleo bruto, a gasolina, é produzida dependendo da época do ano. Se for Inverno, como a temperatura é mais baixa, a gasolina é misturada com produtos com baixo ponto de ebulição, ou seja, mais voláteis, para que, ao ocorrer combustão desta no motor do carro, os gases se formem mais facilmente sem temperatura elevada. Daí haver a designação de gasolina de Verão e de Inverno.

VOCÊ SABIA ?

• A cada um minuto são extraídas em torno de 6 mil toneladas de petróleo

cru do planeta.

• Ainda existem cerca de 136 bilhões de toneladas que, se o ritmo de

extração continuar o mesmo, levarão um pouco mais de 43 anos para se 43 anos para se

esgotaremesgotarem.

1.Analise as afirmativas sobre as características do petróleo e marque (V) para as verdadeiras e (F) para as falsas.a)O petróleo é uma fonte energética renovável, e sua utilização não é nociva ao meio ambiente.

b) A formação do petróleo ocorre em milhões de anos, sendo um processo de alteração da matéria orgânica vegetal ou animal.

c) Principal fonte de energia da Primeira Revolução Industrial (século XVIII), o petróleo teve seu uso reduzido nos séculos posteriores.

d) Entre as várias utilidades do petróleo estão a produção de combustíveis (gasolina e diesel), além de produtos como o plástico.

e) As maiores reservas petrolíferas conhecidas estão localizadas nos países do Oriente Médio.

Questionário

2.Na destilação do petróleo, ao ser aumentada gradativamente a temperatura, são obtidos, sucessivamente: a) óleo diesel, gasolina, águas amoniacais;b) gasolina, querosene, óleo diesel;c) óleos lubrificantes, gasolina, querosene;d) alcatrão, querosene, águas amoniacais;e) óleo diesel, gasolina, querosene.

3.(UFSM - RS) Durante a destilação fracionada do petróleo, obtêm-se, sucessivamente, produtos gasosos, nafta, gasolina e óleos lubrificantes. A ordem de volatilidade da cada fração está relacionada com o(a): a) origem do petróleo - animal ou vegetal;b) formação de pontes de hidrogênio intermoleculares;c) tamanho da cadeia carbônica;d) ocorrência de compostos fortemente polares;e) tipo de petróleo empregado - parafínico ou asfáltico.

4(FUVEST - SP) A figura mostra esquematicamente o equipamento utilizado nas refinarias para efetuar a destilação fracionada do petróleo.

Os produtos recolhidos em I, II, III e IV, são respectivamente: a) gás de cozinha, gasolina, óleo diesel e asfalto;b) álcool, asfalto, óleo diesel e gasolina;c) asfalto, gasolina, óleo diesel e acetona;d) gasolina, óleo diesel, gás de cozinha e asfalto;e) querosene, gasolina, óleo diesel e gás de cozinha.

5.(U. E. - PONTA GROSSA - PR) Em relação ao petróleo, assinale alternativa incorreta: a) A composição do petróleo não é constante, diferindo de acordo com a região de onde é extraído.b) O processo de cracking possibilita extrair do petróleo maior quantidade de gasolina.c) A fração de hidrocarbonetos que contém de 3 a 17 carbonos apresenta-se líquida.d) O gás natural, que precede a saída do petróleo, é constituído principalmente por metano.e) O petróleo é produto da decomposição da matéria orgânica e ocorre em bolsões aprisionados por rochas impermeáveis.

Respostas

01F,V,F,V,V

02. B

03. C

04. A

05. C