ENE107 - PG - 09Petroleo e correntes

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Aula 09
• Petróleo e Correntes
– Composição do Petróleo
– Caracterização de correntes de petróleo
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É uma mistura de substâncias oleosas, inflamável, geralmente menos densa que
a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou
castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho). Trata-se de
uma combinação complexa de hidrocarbonetos.
O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua prospecção envolve
elevados custos e complexidade de estudos. É também atualmente a principal
fonte de energia, servindo também como base para fabricação dos mais variados
produtos, dentre os quais destacam-se benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão,
Petróleo
Introdução
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produtos, dentre os quais destacam-se benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão,
polímeros plásticos e até mesmo medicamentos.
Além de gerar a gasolina que serve de combustível para grande parte dos
automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do petróleo
como, por exemplo, a parafina, GLP, produtos asfálticos, nafta petroquímica,
querosene, polímeros, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo
diesel e combustível de aviação.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Petróleo
Petróleo
Histórico
A história do petróleo começa dezenas de centenas de milhões de anos atrás, quando os
precursores orgânicos para os combustíveis fósseis são criados.
Plantas marinha e terrestres absorvem a energia solar e usa para produzir carboidratos,
estes e outros materiais orgânicos, eventualmente, são depositados no chão, rios, lagos, e
fundos marinhos. Com o tempo eles são enterrados.
Pela ação do calor, tempo e pressão eles são transformados em hidrocarbonetos sólidos,
líquidos ou gasosos (carvão, petróleo ou gás natural).
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líquidos ou gasosos (carvão, petróleo ou gás natural).
História antiga está repleta de referências a óleo extraído das infiltrações superficiais.
Petróleo
Constituintes
O petróleo no estado líquido é uma substância oleosa, inflamável, menos densa que
a água, com cheiro característico e cor variando entre o negro e o castanho-claro.
O petróleo é constituído, basicamente, por uma mistura de compostos químicos
orgânicos (hidrocarbonetos).
Quando a mistura contêm uma maior porcentagem de moléculas pequenas seu
estado físico é gasoso
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
estado físico é gasoso
Quando a mistura contem moléculas maiores seu estado físico é líquido (CNTP)
O petróleo contêm centenas de compostos químicos, e separa-los em componentes
puros ou misturas de composição conhecida é praticamente impossível.
O petróleo é normalmente separado em frações de acordo com a faixa de ebulição 
dos compostos.
Petróleo
Constituintes
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Petróleo
Constituintes
O óleos obtidos de diferentes reservatórios de petróleo possuem características
diferentes.
Alguns são pretos, densos, viscosos, liberando pouco ou nenhum gás, enquanto que
outros são castanhos ou bastante claros, com baixa viscosidade e densidade,
liberando quantidade apreciável de gás. Outros reservatórios, ainda, podem produzir
somente gás. Entretanto, todos eles produzem análises elementares semelhantes
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
A alta porcentagem de carbono e hidrogênio existente no petróleo mostra que os
seus principais constituintes são os hidrocarbonetos.
Os outros constituintes aparecem sob a forma de compostos orgânicos que contém
outros elementos, sendo os mais comuns o nitrogênio, enxofre e o oxigênio. Metais
também podem ocorrer como sais de ácidos orgânicos.
Petróleo
Constituintes
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Petróleo
Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados por carbono e hidrogênio.
De acordo com sua estrutura, são classificados em saturados, insaturados e
aromáticos.
Os hidrocarbonetos saturados, também denominados de alcanos ou parafinas
(por serem comparativamente inertes), são aqueles cujos átomos de carbono são
unidos somente por ligações simples e ao maior número possível de átomos de
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
unidos somente por ligações simples e ao maior número possível de átomos de
hidrogênio, constituindo cadeias Iineares, ramificadas ou cíclicas, interligadas ou
não.
Os hidrocarbonetos insaturados, também denominados de olefinas, apresentam
pelo menos uma dupla ou tripla ligação carbono-carbono.
Os hidrocarbonetos aromáticos, também chamados de arenos, apresentam pelo
menos um anel de benzeno na sua estrutura.
Petróleo
Hidrocarbonetos parafínicos normais
Os hidrocarbonetos parafínicos normais ou alcanos possuem a fórmula geral
CnH2n+2. 
Os nomes dos alcanos são formados por um prefixo (que especifica o número
de carbonos) e do sufixo ano. O mais simples deles é o metano, constituído 
por um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogênio. 
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Petróleo
Hidrocarbonetos parafínicos ramificados
Os hidrocarbonetos parafínicos podem apresentar ramificacões em um ou
mais átomos de carbono e são também denominados de isoparafinas, ou
isoalcanos. Tem a mesma fórmula geral dos alcanos normais.
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Petróleo
Hidrocarbonetos parafínicos cíclicos
Em muitos hidrocarbonetos os átomos de carbono são dispostos na forma de
anéis. Podem apresentar radicais parafínicos normais ou ramificados ligados
ao anel ou a outro hidrocarboneto cíclico. Na industria do petróleo são
conhecidos como naftênicos.
A nomenclatura utilizada e a mesma dos parafínicos agora como prefixo ciclo
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Petróleo
Hidrocarbonetos insaturados
Os hidrocarbonetos insaturados, dos quais os mais comuns são os alcenos,
apresentam a fórmula geral CnH2n. Assim como para os alcanos, o prefixo
especifica o número de carbonos e o sufixo eno.
Dependendo do número de duplas ligações, são conhecidos como
diolefinas, triolefinas, etc. Quando ocorre uma tripla ligação carbono-
carbono, os hidrocarbonetos insaturados são denominados de alcinos, e o
sufixo é ino.
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Os hidrocarbonetos insaturados constituem um grupo extremamente
reativo. Embora sejam biologicamente metabolizados em grande
quantidade, dificilmente são preservados na natureza.
Petróleo
Hidrocarbonetos aromáticos
São constituídos por ligações duplas e simples que se alternam em anéis com
seis átomos de carbono. O composto mais simples é o benzeno. Ao contrário
dos compostos insaturados, o benzeno tem considerável estabilidade.
Devido ao seu pronunciado odor, todos os compostos que contém o anel
benzeno são conhecidos como hidrocarbonetos aromáticos. Tal como nos
naftênicos, pode ocorrer a presença de aromáticos formados por mais de uma
anel benzênico, que podem estar isolados, conjugados ou condensados.
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas
O petróleo contém apreciável quantidade de constituintes que possuem
elementos como enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais.
Estes constituintes, considerados como impurezas, podem aparecer em toda a
faixa de ebulição do petróleo, mas tendem a se concentrar nas frações mais
pesadas.
Impurezas Oleofílicas - São as impurezas dissolvidas no óleo (ou parte
integrante do mesmo), sendo formadas por compostos orgânicos com a
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integrante do mesmo), sendo formadas por compostos orgânicos com a
presença de heteroátomos (S, N, O e metais).
Dividem-se em:
Petróleo
Emulsões
Emulsão é a mistura entre dois líquidos imiscíveis em que um deles (a fase
dispersa) encontra-se na forma de finos glóbulos no seio do outro líquido (a
fase contínua), formando uma mistura estável. Exemplos de emulsões incluem
manteiga e margarina. As emulsões mais conhecidas consistem de água e
óleo.
As emulsões são instáveis termodinamicamente e, portanto não se formam
espontaneamente, sendo necessário fornecer energia para formá-las através
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espontaneamente, sendo necessário fornecer energia para formá-las atravésde agitação, de homogeneizadores, ou de processos de spray. Com o tempo,
as emulsões tendem a retornar para o estado estável de óleo separado da
água.
Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
a) Compostos sulfurados
O enxofre é o terceiro elemento mais abundante encontrado no petróleo, e sua
concentração média é de 0,65% em peso, com uma faixa apresentando valores
entre 0,02 e 4.00%. 0 enxofre ocorre no petróleo nas formas de sulfetos,
polissulfetos, gás sulfídrico entre outros.
Tais compostos estão presentes em todos os tipos de petróleo e, em geral quanto
maior a densidade do petróleo, maior será seu teor de enxofre.
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maior a densidade do petróleo, maior será seu teor de enxofre.
Os compostos sulfurados, indesejáveis, são os responsáveis pela a corrosividade
dos produtos do petróleo, contaminam os catalisadores utilizados nos processos
de transformação, determinam a cor e o cheiro dos produtos finais e são tóxicos.
Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
b) Compostos nitrogenados
O petróleo contém em media 0,17% em peso de nitrogênio, com maior
concentração nas frações pesadas.
Os compostos nitrogenados apresentam-se quase que em sua totalidade na
forma orgânica e são termicamente estáveis.
Os compostos nitrogenados aumentam a capacidade do óleo de reter a água
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Os compostos nitrogenados aumentam a capacidade do óleo de reter a água
em emulsão. Durante o refino tornam instáveis os produtos finais, propiciando
a formação de gomas e alterando a coloração, além de serem também
responsáveis pela contaminação dos catalisadores.
Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
c) Composto oxigenados
Tal como os nitrogenados, aparecem no petróleo.
De um modo geral, eles tendem a se concentrar nas frações mais pesadas e
são responsáveis pela acidez e coloração, odor, formação de gomas e
corrosividade das frações do petróleo.
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Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
d) Resinas e asfaltenos
Resinas e asfaltenos são
moléculas grandes, com alta
relação carbono/hidrogênio e
presença de enxofre, oxigênio e
nitrogênio (de 6,9 a 7,3%).
A estrutura básica é constituída de
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
A estrutura básica é constituída de
3 a 10 ou mais anéis, geralmente
aromáticos em cada molécula.
Representa um desafio adicional
na especificação dos derivados
para baixos teores de impurezas,
quando obtidos pelo
processamento de asfaltenos.
Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
e) Compostos metálicos e orgometálicos
Apresentam-se de duas formas: como sais orgânicos dissolvidos na água
emulsionada ao petróleo, facilmente removidos através do processo de
dessalgação, e na forma de compostos organometálicos complexos, que
tendem a se concentrar nas frações mais pesadas.
Os metais que podem ocorrer no petróleo são: ferro, zinco, cobre, chumbo,
cobalto, arsênico, manganês, cromo, sódio, níquel e vanádio. O teor varia de 1
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Fundamentos da Engenharia do Petróleo
cobalto, arsênico, manganês, cromo, sódio, níquel e vanádio. O teor varia de 1
a 1.200 ppm.
Petróleo
Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofóbicas
Entre estas impurezas, incluem-se: águas, sais (brometos, iodetos, sulfetos,
cloretos,etc.), argilas, areias e sedimentos (por exemplo, provenientes de
corrosão de equipamentos). Na verdade, a principal fonte destas impurezas
são as gotículas de fluídos aquosos, salinos, conhecidos como "água de
formação", que acompanham o óleo cru nas suas jazidas. Em geral,
quantidades elevadas de sais, sedimentos ou água afetam negativamente o
refino de petróleo, o que demanda um processo de separação primário do óleo
cru, antes de sua chegada à refinaria.
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cru, antes de sua chegada à refinaria.
Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Como o petróleo é uma mistura de muitos componentes, é praticamente
impossível separá-lo em substâncias puras ou misturas de composição
conhecida, o que implica que suas propriedades não podem ser conhecidas
de maneira exata. Assim algumas de suas características são determinadas
como valores médios da mistura, ou obtidas somente através de correlações
matemáticas.
Curvas de destilação
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Curvas de destilação
Frações ou cortes
Grau API
Curvas PEV (ponto de ebulição verdadeiro)
Outras
Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Curvas de destilação
Em função da grande variação de composição química, cada óleo tem uma
curva típica de destilação, ou seja, não há uma temperatura de ebulição
específica para um determinado petróleo, mas sim uma faixa.
Quanto maior for o seu teor de carbono, maior será a sua temperatura de
ebulição
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Existe uma interseção nas faixas de corte entre diferentes derivados, o que
afetará a decisão de produção de um refinador conforme a demanda do seu
mercado.
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Frações (ou "Cortes")
Frações ou cortes na curva de destilação representam os grupos de
hidrocarbonetos cujo ponto de ebulição se encontra dentro de determinada
faixa de temperatura
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Grau API
Grau API é apenas uma das formas de expressar densidade, através de um
índice adimensional, mas é a mais comum na indústria do petróleo. Quanto
maior for a densidade do petróleo, menor será o seu grau API, ou mais pesado
será o petróleo.
d60/60 = densidade relativa da amostra a 60°F, em 
relação à da água a 60°F.
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Não existe um consenso técnico-científico sobre que tipo de óleo
constitui um óleo pesado. Na verdade, esta falta de consenso repercute
na própria definição entre os geólogos e os engenheiros de petróleo do
que vêm a ser reservas "convencionais" e "não convencionais" de óleo.
Óleos Leves: densidade inferior a 870 kg/m3 ou API superior a 31,1
Óleos Médios: densidade entre 920 kg/m3 - 870 kg/m3 ou API entre 22,3- 31,1
Óleos Pesados: densidade entre 1 000 kg/m3 - 920 kg/m3 ou APl entre 10,0- 22,3
Óleos Extrapesados: densidade superior a 1 000 kg/m3 ou API inferior a 10,0
Petróleo
Parâmetros de Caracterização
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Curvas PEV (ponto de ebulição verdadeiro)
Método de determinação da curva de destilação do petróleo.
Baseia-se em uma destilação em que as temperaturas medidas correspondem
ao equilíbrio líquido-vapor, no momento da condensação, ou seja, para uma
determinada temperatura, a fase vapor, no topo da coluna, contém somente os
componentes que possuem ponto de ebulição igual ou inferior ao estipulado.
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Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Teor de sais e sedimentos (BSW - Basic Sediments and Water)
Não é uma característica específica do tipo de cru, mas afeta o refino devido à
formação de depósitos e de corrosão.
Ponto de fluidez
Menor temperatura na qual o petróleo ainda flui. Indica o grau de
parafinicidade de um óleo e é importante para a logística da cadeia de
suprimento.
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suprimento.
Viscosidade
Mede as forças internas de atrito do fluido em movimento, ou a perda de carga
em tubulações. Quanto mais viscoso for o petróleo, mais energia será
demandada para sua movimentação.
Índice de correlação BMCI ( Bureau of Mines Correlation Index)
Valores próximos a 100 indicam maior concentração de aromáticos, enquanto 
valores próximos a 0 indicam parafinas de cadeia linear. Fórmula empírica:
Petróleo
Parâmetros de Caracterização
Fator de Caracterização (KUOP)
Fator proposto pela Universal Oil Products (UOP), indica a natureza do óleo.
Valores iguais ou superiores a 12,0 indicam material predominantemente
parafínico, e iguais ou inferiores a 10,0 produtos predominantemente aromáticos.
Óleos naftênicos têm K inferior a 11,8. Definido pela expressão:
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Acidez total (TAN- Total Acid Number)
Índice que mede a acidez naftênica do petróleo. É alto, quando está acima de
1,0.
Acidos naftênicos podem provocar corrosão nas unidades de processo da
refinaria. Há três soluções; primeira, investimento em tratamento da carga da
refinaria;segunda, diluição da carga da refinaria com óleos menos ácidos;
terceira, adaptação da metalurgia das unidades, isto é, instalação de ligas
metálicas capazes de resistir a ácidos naftênicos.
Petróleo
Correntes e características físicas da produção brasileira
O petróleo produzido no Brasil é composto por 53 correntes predominantes, do
pesado Fazenda Belém (12,7 API) ao leve Urucu (48,5 °API).
A densidade média do cru produzido é de 25,1 API, ou seja, apresenta-se como
um óleo intermediário tendendo ao pesado.
Para o volume de produção realizado em 2010, uma parcela de 94,2 é
constituída por crus intermediários e pesados, na metodologia API.
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constituída por crus intermediários e pesados, na metodologia API.
Esta representativa composição de pesados e intermediários demonstra o perfil
de menor valor dos óleos brasileiros no mercado internacional, já que incorrem
em descontos frente às cotações dos óleos marcadores WTI e Brent.
Petróleo
Correntes e características físicas da produção brasileira
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Petróleo
Correntes e características físicas da produção brasileira
A distinção entre óleos convencionais e não convencionais é variável no tempo,
função das tecnologias de refino e de exploração e produção de petróleo. Em
linhas gerais, o óleo convencional é aquele cuja extração é tecnicamente
acessível, custo-efetiva, normalmente geradora de rendas diferenciais, sendo o
óleo facilmente consumido em qualquer parque de refino.
Por sua vez, óleos não convencionais incluem aqueles que são explorados e
produzidos fora das condições tecnológicas usuais, a custos mais elevados e
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produzidos fora das condições tecnológicas usuais, a custos mais elevados e
eventualmente em áreas de difícil acesso. A
Usualmente estes óleos possuem propriedades bem especificas, que tornam o
seu consumo restrito às refinarias capazes de os processar de forma custo-
efetiva.
Petróleo
Correntes e características físicas da produção brasileira
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	Aula 09
	Petróleo Introdução
	Petróleo Histórico
	Petróleo Constituintes
	Petróleo Constituintes
	Petróleo Constituintes
	Petróleo Constituintes
	Petróleo Hidrocarbonetos
	Petróleo Hidrocarbonetos parafínicos normais
	Petróleo Hidrocarbonetos parafínicos ramificados
	Petróleo Hidrocarbonetos parafínicos cíclicos
	Petróleo Hidrocarbonetos insaturados
	Petróleo Hidrocarbonetos aromáticos
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas
	Petróleo Emulsões
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofílicas 
	Petróleo Não-hidrocarbonetos - Impurezas Oleofóbicas
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Parâmetros de Caracterização
	Petróleo Correntes e características físicas da produção brasileira
	Petróleo Correntes e características físicas da produção brasileira
	Petróleo Correntes e características físicas da produção brasileira
	Petróleo Correntes e características físicas da produção brasileira