Aula 14 - Combustíveis líquidos

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COMBUSTÃO E COMBUSTÍVEIS 
 
COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS 
Os combustíveis líquidos são os mais importantes atualmente: 
– Motores de combustão interna e de compressão; 
– Indústrias; 
– Produção de energia elétrica. 
As reações de combustão dos combustíveis líquidos se 
processam em fase gasosa. 
– A introdução do combustível líquido no espaço da combustão já 
aquecido, provoca um cracking térmico das moléculas. 
– As partículas do combustível, no estado de vapor, entram em 
combustão com o oxigênio do ar, liberando calor. 
Classificação: 
1. Petróleo e seus derivados; 
2. Derivados do alcatrão de hulha ou do linhito; 
3. Destilados dos xistos betuminosos; 
4. Hidrocarbonetos sintéticos; 
5. Biocombustíveis. 
 
VISÃO GERAL 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
Utilização do petróleo. 
– Tempos remotos: obtenção de calor e luz; 
– Século passado: desenvolvimento da indústria do petróleo; 
– Atualmente: combustíveis. 
 
Características do petróleo. 
– Líquido natural oleoso; 
– Cor amarelado até preto; 
– Viscosidade variável; 
– Poder calorífico de 9.700 a 11.700 kcal/kg; 
– Peso específico de 0,77 a 0,98 kg/L. 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
Distribuição percentual das reservas provadas de petróleo 
segundo Unidades da Federação (31/12/2008) 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
Distribuição percentual da produção de derivados de petróleo 
energéticos - 2008 
Evolução das Exportações Brasileiras de Álcool 
(milhões de litros) 
Evolução da Dependência 
Externa de Petróleo (%) 
•Dependência Externa = (Demanda 
de Petróleo e Deriv.)–(Produção 
Total de Petróleo) 
•Fonte: Balanço Energético 
Nacional 2009 (BEN) – Ministério 
de Minas e Energia 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
Constituição do petróleo 
– Hidrocarbonetos parafínicos, aromáticos e naftênicos; 
– Derivados oxigenados, sulfurados ou nitrogenados; 
– Impurezas (água e matérias inorgânicas). 
 
Composição elementar Origem do petróleo 
 
 
Elemento % 
C 81 a 87 
H 10 a 14 
S 0 a 6 
O 0 a 7 
N 0 a 1,2 
Refino: conjunto de processos que sofrem os petróleos 
para se obterem os produtos desejados. São tipos de 
processamentos: 
a) Separação: destilação, adsorção, filtração, extração por 
solventes; 
b) Conversão: cracking (craqueamento) e polimerização; 
c) Químico: remoção de constituintes indesejáveis, por 
meio de reações químicas. 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
Derivados obtidos da destilação atmosférica 
1. Gases “incondensáveis”: destilam até cerca de 50oC. Desta 
fração obtem-se GLP, butadieno, e outros hidrocarbonetos; 
2. Gasolina direta ou de topping: destila de 50 a 189oC. 
Produz éter de petróleo e gasolina; 
3. Querosene: destila de 170 a 280oC; 
4. Óleos combustíveis: destila entre 230 e 280oC. Produz o 
óleo diesel; 
5. Resíduo: utilizável para combustão em caldeiras e fornos. É 
submetido a destilação a vácuo para produzir óleos 
lubrificantes. 
REFINO DO PETRÓLEO 
 
 
DESTILAÇÃO DO PETRÓLEO 
Fração ( % ) 
Temperatura de 
destilação(°C) 
Nº de 
Gás de cozinha 
(GLP) 
7.5 abaixo de 20 3 a 4 
Solvente para colas e 
tintas 
11.2 60 - 100 6 a 8 
Gasolina 16.2 80 - 205 5 a 13 
Querosene 5.0 175 - 275 9 a 17 
Óleo diesel e óleo 
combustível 
50.4 acima de 250 9 a 40 
Óleo lubrificante e 
parafina 
1.2 acima de 350 acima de 17 
Asfalto 1.8 sólidos não voláteis 
Estruturas 
policíclicas 
Outros 6.7 - - 
PETRÓLEO E DERIVADOS ATMOSFÉRICOS 
Especificações e testes efetuados nos combustíveis líquidos 
derivados do petróleo 
1. Densidade: (g/cm 3 ou grau API); 
2. Viscosidade: poises (g/cm.seg), utiliza os viscosímetros de 
Saybolt; 
3. Resíduo carbonoso: indica a massa de resíduos após a 
evaporação fora do contato do ar; 
4. Poder antioxidante: indica a resistência a oxidação pelo oxigênio 
do ar; 
5. Ponto de fulgor e de inflamação: temperaturas mínimas em que, 
sob a ação de chama emitem um lampejo, cessando após a 
combustão (fulgor) ou entram em combustão contínua (inflamação); 
6. Resinas (gomas): indicam a tendência à polimerização dos 
hidrocarbonetos insaturados existentes; 
7. Curvas de destilação: indicam a volatilidade dos combustíveis. 
8. Poder calorífico: indica a rentabilidade térmica do combustível. 
9. Poder antidetonante: octanagem e cetanagem. 
 
Poder antidetonante: “octanagem” e “cetanagem” 
Quanto menos longa for sua cadeia e quanto maior o número de 
ramificações: maior será o poder antidetonante. 
Octanagem – Gasolina 
Índice de octano ou octanagem: sistema habitual para graduar esse 
combustível, sendo o 2,2,4-trimetilpentano (isooctano) estabelecido como o 
melhor comportamento - poder antidetonante = 100. 
Ex.: 82% isooctano e 18% n-heptano - Índice de octanagem = 82 
Cetanagem (cetano - C16H34) - Óleo diesel 
De maneira análoga à gasolina, as características antidetonantes de um 
óleo diesel são indicadas pelo índice de cetano ou cetanagem (cetano: 
C16H34). 
COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS 
Mistura de hidrocarbonetos de 6 a 12 C; 
Intervalo de ebulição: 35 a 220 oC; 
Ponto de fulgor: 20 oC; 
Conteúdo de Carbono: 83,5 a 85% em peso; 
Conteúdo de Hidrogênio:15,0 a 15,8% em peso; 
Conteúdo de Enxofre: menor que 1% em peso. 
Peso específico: 0,70 a 0,85 g/cm3 (a 20 oC) 
Calor de vaporização: 85 a 110 kcal/Kg 
Calor específico (a 15 oC): 0,5 kcal/ kg oC 
Poder calorífico: 11.000 kcal/kg 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
GASOLINA 
Mistura de hidrocarbonetos de 9 até 17 átomos de carbono 
na molécula, obtido pela destilação direta do petróleo (não 
inclui frações craqueadas). 
Incolor e menos volátil que a gasolina. 
Usado nas turbinas de aviões a jato e em motores de 
combustão interna de tratores. 
Análise elementar média: 84% C e 16% H (em peso). 
Ponto de fulgor: superior a 80 oC. 
Poder calorífico: cerca de 11500 kcal/kg. 
 
 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
QUEROSENE 
04/16/10 
Tem fração mais pesada que o querosene: 9 a 40 átomos 
de C, obtidos predominantemente por destilação 
atmosférica. 
É empregado em motores de compressão (motores diesel); 
Peso específico: 0,85 g/cm3 
Análise elementar: 85,9 a 86,7% de C, 12,7 a 13,4% de H, 
menos que 0,8% de (O2 +N2) e 0,1 a 0,7% de S (em 
peso). 
Ponto de inflamação: 110 oC. 
Poder calorífico 10.100 kcal/kg. 
PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS 
ÓLEO DIESEL 
• O principal é o benzeno. 
• Poder calorífico: 10.500 kcal/kg 
• Ponto de fulgor : 15 oC 
• Índice de octano: igual a 88 
• Xistos são rochas com alto teor de materia argilosa 
• Destilação seca xistos: 
• Fornece: gases, óleos betuminosos e resíduos argilosos. 
• Xisto de tremembé por DS: 12% produtos condensáveis 
(20% de gasolina e 50% de óleo diesel) 
COMBUSTÍVEIS DERIVADOS DO ALCATRÃO DE HULHA 
DESTILADOS DE XISTOS BETUMINOSOS 
Processo Bergius (destilações, cracking e hidrogenações) 
Linhitos e hulhas com pouca cinza e umidade são moídos e 
misturados com Fe2O3 e óleo, introduzidos em um reator onde 
recebem hidrogênio a 450 0C e 200 atm (como catalisador o 
Molibdênio). Ocorrem destilações, cracking e hidrogenações, 
formando: principalmente gasolina e óleo diesel (óleos 
combustíveis, lubrificantes, gases e compostos amoniacais). 
Processo Fischer-Tropsch 
Gás de água (CO e H2) e catalisadores a base de Fe, Co e Ni a 
1 atm e 1900C, obtém-se: óleos (hidrocarbonetos parafínicos) 
com cerca de 60% de destiláveis. 
HIDROCARBONETOS SINTÉTICOS 
Fórmula e grupo funcional: (C2H5OH); 
No Brasil utiliza-se até 20% de álcool etílico anidro em 
mistura com a gasolina; 
Tem alto poder antidetonante;Índice de octano: 90. 
Poder calorífico: 6.500 kcal/kg. 
 
BIOCOMBUSTÍVEIS - ÁLCOOL ETÍLICO 
BIODIESEL 
Exercício 
Um combustível líquido derivado do petróleo apresenta a seguinte 
composição em massa: carbono = 85,7%, hidrogênio = 12,1%, 
nitrogênio = 0,9%, enxofre = 0,3% e umidade = 1,0%. Determine: 
 
a) O volume de ar teoricamente necessário para a queima 
completa de 1,0 kg desse combustível, sendo o ar medido nas 
CNTP. 
b) Considerando a queima completa com 30 % de excesso de ar na 
temperatura de 25 oC e 760 mmHg, determine o volume de ar 
real necessário. 
 
 
 
 
 
FIM DA AULA