quimica do petróleo - óleo diesel

7/31/2019 Quimica do petrleo - leo diesel

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QUMICA DO PETRLEO PROF. JOHNY 1

LEO DIESEL

1. INTRODUO

Combustvel derivado do petrleo, constitudo basicamente por

hidrocarbonetos, o leo diesel um composto formados principalmente portomos de carbono, hidrognio e em baixas concentraes por enxofre, nitrognio e

oxignio e selecionados de acordo com as caractersticas de ignio e de

escoamento adequadas ao funcionamento dos motores diesel. um produto

inflamvel, txico, voltil, lmpido, isento de material em suspenso e com odor forte e

caracterstico.

O motor diesel um motor de elevada taxa de compresso , no qual o

combustvel entra em ignio devido ao calor desenvolvido na compresso, noutilizando vela. O ciclo do motor diesel compreende a admisso do ar na cmara de

combusto, a compresso desse ar, a injeo do combustvel que queima

espontaneamente, a expanso dos gases e a exausto dos gases de combusto.

2. NATUREZA E COMPOSIO

um derivado do petrleo, constitudo basicamente de hidrocarbonetos, com

faixa de destilao entre 150 a 380C, de 12 a 24 tomos de carbono, com um

conjunto de propriedades fsico-qumicas que permitem a sua utilizao em mquinas

movidas por motores que seguem o ciclo diesel. A faixa descrita corresponde aos

destilados intermedirios do petrleo, que destilam aps o querosene e assemelham-se

aos gasleos mais leves.

A composio qumica muito varivel no que diz respeito distribuio desses

hidrocarbonetos, que podem ser classificados em trs tipos: parafinas, naftnicos e

aromticos para os produtos de destilao direta, aparecendo ainda as olefinas

quando o leo diesel contm, tambm, produtos de craqueamento.

3. OBTENOA partir do refino do petrleo obtm-se, pelo processo inicial de destilao

atmosfrica, entre outras, as fraes denominadas de leo diesel leve e pesado,

bsicas para a produo de leo diesel. A elas podem ser agregadas outras fraes

como a nafta, o querosene e o gasleo leve de vcuo resultando no produto conhecido

como leo diesel. A incorporao destas fraes e de outras obtidas por outros


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processos de refinao, depender da demanda global de derivados de petrleo pelo

mercado consumidor.

O atual modelo energtico brasileiro apoiado entre outros pontos, no

transporte de cargas em motores diesel, por via rodoviria, em detrimento do

transporte ferrovirio, fluvial ou cabotagem. Isso faz com que o leo diesel seja o

derivado propulsor do refino em nosso pas, correspondendo a 34% volume do barril

de petrleo

O diesel formulado pela mistura de diversas correntes, tais como, gasleos,

nafta pesada, diesel leve e diesel pesado, provenientes das etapas de processamento

do petrleo bruto. No Brasil, os leos usados em motores do automotivos so

obtidos, predominantemente, por destilao atmosfrica. O leo obtido por

craqueamento cataltico, denominado leo leve de resduo, de baixa qualidade.

Aplicaes

- SETOR ECONMICO

- SETOR DE TRANSPORTES

Gerao eletricidade: 3,10 %Setor energtico: 0,70 %Setor agropecurio: 16,5 %Setor transportes : 77,2 %Setor industrial: 1,90 %Comercial + Pblico: 0,60 %

No total No setor

Rodovirio: 74,4 % 96,4 %Ferrovirio: 1,5 % 1,9 %Hidrovirio: 1,3 % 1,7 %


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Esquema de refino Pool de leo diesel

4. CARACTERSTICAS E REQUISITOS DE DESEMPENHO

Um bom combustvel para mquinas diesel deve ter como principaiscaractersticas:

tima qualidade de ignio, de maneira que a combusto se inicie o mais rpido

possvel aps a injeo; Proporcionar queima limpa e completa produzindo o mnimo de resduos,

depsitos e cinzas;

No ser corrosivo e no produzir, pela combusto, gases txicoe e corrosivos;

Ser facilmente atomizvel de forma a se obter timo misturamento com o ar;

Escoar perfeitamente em baixas temperaturas;

No conter gua nem sedimentos, os quais podem ocasionar a interrupo do

fluxo de combustvel para os cilindros;

Proporcionar segurana e facilidade de manuseio e estocagem.

QUEROSENE

NAFTA PESADA

NAFTA LEVE

BUTANO

PROPANO

GS COMBUSTVEL

GASLEODE VCUO

RESDUO DE VCUO

DIESEL LEVE

QUEROSENE

DIESEL HDC

GASLEOCOQUE

PETRLEO SEPARAODE GASES EDE NAFTAS

DESTILAO

ATMOSFRICA

DESTILAO VCUO

CRAQUEAMENTOCATALTICO

COQUEAMENTO

RETARDADO

HIDROTRATAMENTO

LEO LEVE

TANQUE

DELEO

DIESEL

DIESELPESADO


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ESPECIFICAO leo diesel RESOLUO ANP DE 15 DE JULHO DE 2006

CARACTERSTICA(1)

UNIDADE LIMITE MTODO

TIPO ABNT ASTM

Metropolitano InteriorAPARNCIA

Aspecto Lmpido isento deimpurezas

Visual (2)

Cor - Vermelho Visual (2)

Cor ASTM, mx. 3,0 3,0 (3) NBR14483

D1500

COMPOSIO

Teor de Biodiesel,

(4)

% vol. 2,0 2,0 Espectrometria de

Infra-vermelhoEnxofre Total, mx. mg/kg 500 2.000 NBR14875

-

NBR14533

-

D1552

D2622

D4294

D5453

VOLATILIDADE

Destilao C NBR 9619 D 86

10% vol.,recuperados

Anotar

50% vol.,recuperados, mx.

245,0 a 310,0

85% vol.,recuperados, mx.

360,0 370,0

90% vol.,recuperados

Anotar

Massa especfica a20C

kg/m3 820 a 865 820 a 880 NBR 7148,

NBR14065

D1298D4052

Ponto de fulgor,min.

C 38,0 NBR 7974

NBR14598

-

D 56

D 93

D3828

FLUIDEZ

Viscosidade a40C, mx.

(mm2/s)cSt

2,0 a 5,0 NBR10441

D 445

Ponto deentupimento defiltro a frio

C (5) NBR14747 D6371


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COMBUSTO

Nmero de Cetano,mn. (6)

- 42 - D 613

Resduo de carbonoRamsbottom no

resduo dos 10%finais da destilao,mx.

% massa 0,25 NBR14318

D 524

Cinzas, mx. % massa 0,010 NBR 9842 D 482

CORROSO

Corrosividade aocobre, 3h a 50C,mx.

- 1 NBR14359

D 130

CONTAMINANTES

gua e Sedimentos,

mx.

% volume 0,05 NBR

14647

D

1796

LUBRICIDADE

Lubricidade, mx.(7)

mcron 460 - D6079

(1) Podero ser includas nesta especificao outras caractersticas, com seus respectivos limites, para leo diesel

obtido de processo distinto de refino e processamento de gs natural ou a partir de matria prima que no o petrleo.

(2) A visualizao ser realizada em proveta de vidro de 1L.

(3) Limite requerido antes da adio do corante. O corante vermelho, segundo especificao constante da Tabela III

deste Regulamento Tcnico, dever ser adicionado no teor de 20mg/L pelas Refinarias, Centrais de Matrias Primas

Petroqumicas e Importadores.

(4) Adio no obrigatria. Com o objetivo de formar base de dados, os agentes autorizados que procederem a mistura

leo diesel/biodiesel B2 e dispuserem de espectrmetro de infravermelho devero fazer a anlise e anotar o

resultado.

(5) Limites conforme Tabela II.

(6) Alternativamente ao ensaio de Nmero de Cetano fica permitida a determinao do ndice de Cetano calculado pelo

mtodo NBR 14759 (ASTM D 4737), cuja especificao fica estabelecida no valor mnimo de 45. Em caso de

desacordo de resultados prevalecer o valor do Nmero de Cetano.(7) At 01.04.2007, data em que devero estar sanadas as atuais limitaes laboratoriais dos Produtores, apenas os

leos diesel que apresentarem teores de enxofre inferiores a 250mg/kg necessitaro ter suas lubricidades

determinadas, e informadas ANP, sem, contudo, comprometer a comercializao dos produtos.


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I) DENSIDADE OU MASSA ESPECFICA

Estipular um valor mnimo para a densidade necessrio para que se possa

obter potncia mxima j que a bomba de injeo regulada por vazo

volumtrica. O limite mximo deve ser controlado para se evitar a formao de

fumaa quando o motor trabalha em plena carga, decorrente do aumento da

quantidade mssica na cmara de combusto alterando a relao ar/ combustvel.

II) PONTO DE ENTUPIMENTO DO FILTRO A FRIO (PEFF): a temperatura

no qual um determinado volume de diesel passa atravs de um filtro padronizado em

um intervalo de tempo. Evitar a formao de cristais, acarretando em entupimento do

filtro, em temperaturas baixas.

III) VISCOSIDADE

Um fluido muito viscoso aumenta a queda de presso na bomba e nos

injetores o que tende a diminuir a presso de injeo e o grau de atomizao.

Entretanto, uma viscosidade baixa pode causar problemas na bomba de

injeo. Viscosidades muito baixas resultam em uma pulverizao com pouca

penetrao, o que prejudica a combusto e diminui a potncia do motor e a economia

do combustvel.

C O N T R O L A

D E N S I D A D E M A S S A D E D I E S E L

Q U E I M A D A

M A I O R E S D E N S I D A D E S

M O T O R E M I S S E S

C O N D U Z E M

M E N O R C O N S U M O *

M A I O R P O T N C I A *

C O M B U S T O

D I F I C U L D A D E D E V A P O R I Z A O *

A U M E N T O D E C O

A U M E N T O D E R E S D U O

* D E V E S E R C O N T R O L A D A E M U M A F A I X A , P A R A E V I T A R G R A N D E S V A R I A E S


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Disperso e Penetrao relao direta com a viscosidade

IV) TEOR DE ENXOFRE TOTAL

A presena de compostos sulfurados indesejvel no diesel devido sua ao

corrosiva e a formao de gases txicos SO2 e SO3. Estes gases apresentam tambm

o inconveniente de produzir depsitos de sulfatos slidos na cmara de combusto

ou reagir com gua produzindo cidos sulfurados altamente corrosivos .

Enxofre, mx.

(ppm)

Europa

EUA

2004 2008

35050

(10 antecipao)

50015

2001 2002 2003 2005 2007 20092004 2006


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Ano

Brasil Europa

2001 350

2002 2150 350

2003 2200 3502004 2300 350

2005 1350 50

2006 1200 50

2007 1200 50

2008 1200 50

2009 350 50

2010 275 10

2011 210 10

2012 140 10

QUALIDADE DE DIESELS (ppm)

Fonte: PETROBRAS

Atualmente:

LEO DIESEL

METROPOLITANO INTERIOR

TEOR DE ENXOFRE

(ppm)* 500 2000

(*)ppm: partes por milho

V) NMERO DE CETANO

Para mquinas diesel, o combustvel, diferentemente do ciclo OTTO (cicloda gasolina), deve ter uma estrutura qumica que favorea a auto-ignio. Quanto

mais parafnico for o leo, melhores sero suas caractersticas de ignio . A

qualidade de um diesel medida por comparao com padres de boa qualidade

(produto parafnico) e de m qualidade (produto aromtico). Est propriedade

expressa pelo nmero de cetano.

O comportamento do leo diesel comparado ao de dois hidrocarbonetos puros que so

usados como referencial:


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n-cetano ou hexadecano: valor de nmero de cetano de 100%

metilnaftaleno: valor de nmero de cetano de 0%

Frmulas do hexadecano e metil-naftaleno

Um diesel que possui nmero de cetano x, caso fosse uma mistura binria se

comportaria similarmente a x% (em volume) de n-cetano e (100-x)% de metil-

naftaleno.

Alm da influncia na auto-ignio, maiores nmero de cetano leva a:

Menor temperatura de partida da mquina;

Reduo dos esforos sobre os componentes metlicos do cilindro em

decorrncia da reduo da detonao;

Aquecimento mais rpido aps a partida em baixas temperaturas;

Menor formao de depsitos carbonosos na cmara de combusto, devido a

esta ser mais completa;

Menor produo de fuligem;

Pequena reduo da potncia desenvolvida e ligeiro aumento do consumo de

combustvel.


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Esquema bsico do motor diesel conexes com a bomba injetora

Comparao entre:Ciclo Otto (gasolina) x Ciclo Diesel

- OTTO (combustvel: gasolina)

a) compresso da mistura entre 7 e 11 kg/cm2.

b) combusto iniciada por sistema eltrico. (combusto por centelhamento)

- DIESEL

a) compresso do ar (e no da mistura) a cerca de 35 kg/cm2. (maiores taxas

de compresso)

b) combusto iniciada pela auto-ignio do combustvel. (combusto por

compresso)

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