O PETRÓLEO COMO FONTE DE ENERGIA

Transcrição

1 Universidade Federal do Ceará Centro de Tecnologia Curso de Engenharias de Energias e Meio Ambiente Disciplina de Introdução a EEMA O PETRÓLEO COMO FONTE DE ENERGIA Profa. Mônica C.G. Albuquerque

2 O PETRÓLEO Origens Características Classificação Aplicações

3 ORIGENS

4 O Petróleo PETRÓLEO do latim Petra (pedra) e Oleum (óleo). É uma misturas de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos. Também pode conter quantidades pequenas de nitrogênio (N), oxigênio (O), compostos de enxofre (S) e metais, principalmente níquel (Ni) e vanádio (V).

5 Origem Atualmente, a teoria mais aceita entre os geólogos é a de que o petróleo seja oriundo de substâncias de natureza orgânica, resultantes de processos físico-químicos sofridos pela matéria orgânica que se depositou juntamente com fragmentos de rochas durante a formação de rochas sedimentares, milhões de anos atrás. Devido a efeitos mecânicos, ocorre a migração do petróleo no subsolo, acumulando-se em rochas porosas e permeáveis denominadas rochas reservatório.

6 Origem Ao longo da vida produtiva de um campo de petróleo ocorre, geralmente, a produção simultânea de gás, óleo e água, juntamente com impurezas;

7 Origem Devido as circunstâncias que foi formado o petróleo é encontrado em cavidades existentes entre as camadas do subsolo, quer em terra firme, quer sob o mar. Geralmente acompanhado de água salgada e de gás natural. Solo Rocha Cascalho Água salgada Gás natural Petróleo Rocha

8 Origem Poço produtor de óleo x poço produtor de gás Água salgada

9 Origem Tanto na terra como no mar, em grandes profundidades, junto com água salgada. As principais áreas produtoras de petróleo no Brasil, são: Fonte: Petrobrás

10 CARACTERÍSTICAS

11 Características O petróleo é uma mistura oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro característico e de cor variando entre o negro e o castanho escuro. Embora objeto de muitas discussões no passado, hoje temse como certa a sua origem orgânica, sendo uma combinação de moléculas de carbono e hidrogênio.

12 Características Composição Hidrocarbonetos Contaminantes Orgânicos sulfurados, nitrogenados, oxigenados e metálicos Impurezas Inorgânicas água, sais e sedimentos

13 Características Composição Química do Petróleo Composição elementar : Todos esses elementos são importantes para a indústria petroquímica. Elementos % do Peso Molecular Carbono 82,2 87,1 Hidrogênio 11,7 14,7 Enxofre 0,1 5,5 Nitrogênio 0,1 1,5 Oxigênio 0,1 4,5

14 Características Hidrocarbonetos São substâncias compostas somente por átomos de carbono (C) e de hidrogênio (H), formando diversos tipos de moléculas; Classificação dos hidrocarbonetos: Parafínicos, Naftênicos, Aromáticos Olefínicos

15 Características Parafínicos (ou Alcanos): Cadeias carbônicas retilíneas, ramificadas ou não, com ligações simples entre os átomos de carbono;

16 Características Olefinas (ou alquenos): Alguns átomos de carbono estão ligados a somente três átomos, o que implica em uma ou várias ligações duplas H H H H C C C H H CH 3 CH CH CH 3 Exemplos: C 2 H 4 - Eteno - Etileno C 3 H 6 - Propeno - Propileno C 4 H 8 - Buteno - Butileno C 5 H 10 - Penteno

17 Características Naftênicos (ou ciclo-alcanos): Cadeias carbônicas fechadas, com ligações simples entre os átomos de carbono;

18 Características Aromáticos: Contém o chamado Núcleo Benzênico, composto por uma cadeia fechada de 6 átomos de carbono, com ligações simples e duplas, alternadas.

19 Características Também no óleo cru estão presentes hidrocarbonetos formados por combinações de elementos das 4 classes:

20 Características Contaminantes Orgânicos (contém hetero-átomos) Hetero-átomos mais comuns: enxofre (S), nitrogênio (N), oxigênio (O), e de metais como níquel (Ni), ferro (Fe), cobre (Cu), sódio (Na) e vanádio (V).

21 Características Sulfurados Contaminantes que contêm enxofre Eles têm importância especial, já que aparecem em vários tipos de petróleo e, normalmente, em proporções muito maiores que os outros contaminantes; Contaminantes sulfurados causam problemas no transporte, manuseio e uso dos derivados em que estão presentes;

22 Características Sulfurados Podem está presente em sua forma inorgânica ou fazendo parte de moléculas orgânicas;

23 Oxigenados: Características Ácidos Carboxílicos: R-COOH Ésteres:R-COO-R Exemplos:

24 Nitrogenados Características Geralmente nas frações de ponto de ebulição superior a 250 o C, especialmente nas resinas e asfaltenos

25 Nitrogenados Características

26 Características Compostos organometálicos (frações mais pesadas)

27 CLASSIFICAÇÃO

28 Classificação De acordo com seus constituintes: Parafínicos; Parafínico-naftêncico; Naftênico; Aromático.

29 Classificação De acordo com a concentração de enxofre: doces (sweet), quando apresentam baixo conteúdo de enxofre (menos do que 0,5 % de sua massa); ácidos (sour), quando apresentam teor mais elevado.

30 Classificação De acordo com a densidade: Classificação dos óleos pela sua densidade, para a qual se utiliza o API (American Petroleum Institute); Leves (acima de 30 API, cerca de 0,72 g/cm 3 ); Médios (entre 21 e 30 API); Pesados (abaixo de 21 API, cerca de 0,92 g/cm 3 ).

31 Classificação o API 141,5 = 131, 5 densidade a 60 o F Densidade a 60 o F é a massa específica do óleo cru medida a 60 o F dividida pela massa específica da água a 60 o F Portanto, quando comparamos dois óleos crus, o de maior densidade terá o menor o API

32 Classificação A partir da observação da densidade do petróleo, se estimam os tipos de derivados que terão maiores possibilidades de serem produzidos no processamento do petróleo. Densidades mais baixas (> API) nafta para a indústria petroquímica, gasolina; Densidades maiores (< API) asfalto, óleos lubrificantes.

33 Classificação Classificação do Petróleo em relação ao ºAPI Densidade(ºAPI) Classificação 40 ou maior Extra leve 33 a 40 Leve 27 a 33 Médio 19 a 27 Pesado 15 a 19 Extra pesado 15 ou menor Asfáltico

34 Tipos de Petróleo, segundo origem: Classificação

35 APLICAÇÕES

36 Aplicações São muitas as aplicações dos derivados do petróleo. Alguns já saem da refinaria prontos para serem consumidos, sendo comercializados diretamente para distribuidores e consumidores; Outros derivados servirão ainda como matérias primas de várias indústrias, para a produção de outros produtos;

37 Diferença de pontos de ebulição Aplicações

38 Aplicações Pontos de ebulição dos subprodutos do petróleo FRAÇÃO % INTERVALO DE TEMPERATURA PRINCIPAIS COMPONENTES GLP 7,5-165º a 30ºC CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 4 H 10 Éter do petróleo 11,2 30º a 90ºC Gasolina 16,2 30º a 200ºC C 5 H 12 C 6 H 14 C 7 H 16 C 8 H 18 C 9 H 20 C 10 H 22 C 10 H 22 C 11 H 24 C 12 H 26 C 13 H 28 C 14 H 30 C 15 H 32 Querosene 5 175º a 275ºC Moléculas maiores Óleos Lubrificantes 50,4 175º a 400ºC Moléculas maiores Parafina 1,2 350ºC Moléculas maiores Alcatrão 8,5 resíduo Moléculas maiores

39 Gás de cozinha Plásticos e borrachas Aplicações Gasolina Essências Comb. aviação Corantes Solventes Detergente Querosene Medicamento Diesel Inseticida Lubrificantes Fertilizante Parafinas Explosivos Asfaltos

40 Aplicações por tipo de petróleo Aplicações

41 Aplicações Derivados do petróleo Aplicações Energéticas ou Nãoenergéticas; Derivados energéticos chamados Combustíveis (geram energia térmica (calor ou luz) ao entrar em combustão na presença do ar e de uma fonte de ignição; Combustíveis são usados...

42 Principais derivados Energéticos ou Combustíveis: Aplicações

43 Aplicações Principais derivados Energéticos ou Combustíveis: Gás Natural Veicular

44 Principais derivados Energéticos ou Combustíveis: Aplicações

45 Principais derivados Energéticos ou Combustíveis: Aplicações Normalmente, os derivados Combustíveis são classificados em Leves, Médios ou Pesados, conforme o comprimento, a complexidade das cadeias carbônicas existentes nas suas moléculas: Assim, por apresentarem as menores cadeias carbônicas, são considerados Leves os seguintes derivados combustíveis;

46 Derivados Energéticos ou Combustíveis: Aplicações Nos demais derivados combustíveis, há muitas misturas de hidrocarbonetos, ficando difícil classificá-los por faixas comprimento e complexidade das cadeias carbônicas Apesar disso, por apresentarem cadeias de comprimentos intermediários, os seguintes derivados são considerados Médios: Querosene e Oleo Diesel; Finalmente, por serem constituídos pelas cadeias carbônicas maiores ou mais complexas, os seguintes derivados são considerados Pesados: Oleo Combustível, Asfalto e Coque; Embora os Contaminantes do petróleo possam estar presentes em todos os derivados, é justamente nos Pesados que eles mais se concentram.

47 Aplicações Derivados não Energéticos com aplicações: Nafta e Gasóleos petroquímicos além de outras matérias-primas específicas para a indústria; Solventes domésticos e industriais, como aguarrás, querosene, etc; Parafinas, utilizadas na indústria alimentícia, fabricação de velas, ceras, cosméticos etc; Lubrificantes básicos, matérias-primas para indústrias fabricantes de óleos para veículos e máquinas industriais; Asfalto, usado na pavimentação de ruas e estradas; Coque, utilizadas por indústrias metalúrgicas para a fabricação de alumínio e titânio, por exemplo;

48 Principais Derivados de Petróleo e seus Usos Aplicações

49 Aplicações Produção de Derivados de Petróleo nas Refinarias Nacionais

50 EXERCÍCIOS!