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Ágatha Kariya Caroline Badini Joyce Lopes Pedro Marcondes Rodrigo Frizzi Valdinei Rodrigues É chamado petróleo o fluido oleoso, de origem fóssil rico em hidrocarbonetos e bastante viscoso. Formado ao longo de milhões de anos no subsolo, tem uma cor bastante escura, variando de negro a âmbar, dependendo de sua origem. É uma substancia inflamável de densidade maior do que a água e que ocupa atualmente o posto de principal fonte energética no mundo moderno. O petróleo faz parte de diversos produtos do nosso dia- a-dia. Além dos combustíveis, ele também está presente em fertilizantes, plásticos, tintas, borracha, entre outros. Várias teorias existem quanto a formação do petróleo, entretanto a mais aceita é de que surgiu pela decomposição e transformações químicas ocorridas em depósitos naturais de material orgânico ao longo de milhões de anos. Seres vivos São soterrados por convulsões da natureza Resultando em mistura orgânica chamada sapropel Passam por reações químicas em condições extremas Transforma-se em petróleo Registros históricos da utilização do petróleo remontam a 4 000 a.C. para pavimentação de estradas, calefação de grandes construções, aquecimento e iluminação de casas, etc. Os chineses já perfuravam poços, usando hastes de bambu. Por volta de 347 a.C. No início da era cristã, os árabes davam ao petróleo fins bélicos e de iluminação. O petróleo já era produzido em escala comercial, para os padrões da época O primeiro poço de petróleo foi descoberto nos Estados Unidos, Pensilvânia, no ano de 1859 por Edwin Laurentine. Ele foi encontrado em uma região de pequena profundidade (21m). O poço mostrou-se produtor e portanto marca o nascimento da indústria moderna petrolífera. Em princípio extrai-se apenas o querosene para a iluminação, mas com advento da indústria automobilística (Ford fabrica o primeiro modelo em 1896) e do avião (os irmãos Wright voam em 1903), somado à sua utilização nas guerras, tornou-se o principal produto estratégico do mundo moderno. Até o final do século XIX, os Estados Unidos dominaram praticamente sozinhos o comércio mundial de petróleo, devido em grande parte à atuação do empresário John D. Rockefeller. A supremacia americana só era ameaçada, nas últimas décadas do século XIX, pela produção de óleo nas jazidas do Cáucaso, exploradas pelo grupo Nobel, com capital russo e sueco. As antigas potências colonialistas (Inglaterra, França e Holanda) perderam suas energias na 2ª guerra. Um forte movimento nacionalista teve então início. No Irã, em 1951, deu-se a primeira crise com a política do 1º Ministro Mossadegh que nacionalizou a British Petroleum. Mas, em 1953, a CIA e o serviço secreto inglês, numa operação conjunta, conseguiram reverter a situação. A segunda crise do petróleo ocorreu em 1956 quando o Presidente do Egito, Gamal Nasser, nacionalizou o Canal de Suez, em mãos de uma companhia anglo-francesa. Com a intervenção militar de tropas inglesas e francesas ocorreu um boicote do mundo árabe A terceira crise ocorreu durante a Guerra dos Seis Dias, quando Israel travou uma guerra fulminante com seus vizinhos. Mas a mais grave, a quarta, ocorreu durante a Guerra do Yon-Kippur, quando os árabes agora organizados no cartel da OPEP (fundada em Bagdá, em 1960), decidiram aumentar o preço do barril de petróleo (de U$ 2,9 para U$ 11,65), um aumento de 301%. A penúltima grande crise mundial, a quinta crise, ocorreu como resultado da espetacular deposição do Xá Reza Pahlevi, em 1979, seguida pela Revolução Xiita que desorganizou todo o setor produtivo do Irã. A crise estendeu-se até 1981, quando o preço do barril saltou 1072% em relação ao preço de 1973. Depois de ter-se envolvido numa desgastante guerra de fronteiras com o Irã, o ditador iraquiano Saddam Hussein resolveu atacar, em 1990, o emirado do Kuwait, um dos maiores produtores de petróleo dom mundo. Saddam o transformou na 19ª província da República Iraquiana. Tinha início a sexta crise do petróleo do após-Guerra. 1° Fase (1858-1938) 1864 – Thomas Denny Sargent recebeu concessão para prospecção e lavra do petróleo na Bahia. 1897 – O fazendeiro Eugenio Ferreira de Camargo, perfurou um poço de 488 m, considerado o primeiro poço petrolífero do país, porém apenas 2 barris foram extraídos dele. 1938 – Criação do Conselho Nacional do Petróleo (CNP), por Getúlio Vargas: criação de um parque refinador no País. A história do Petróleo no Brasil pode ser dividida em 4 fases: 1° Fase (1858-1938) 2° Fase (1939-1953) 3° Fase (1954-1996) 4° Fase (1996-até os dias atuais) 2° Fase (1939-1953) 1939-1953 - Só era permitido a empresas brasileiras refinar petróleo no país. 1941 – Jorrou petróleo comercial pela primeira vez, resultante de trabalhos do CNP 1940-1945 – Cresceu a campanha denominada “Campanha do Petróleo” pelo controle nacional sobre o petróleo. Campanha “O Petróleo é nosso” no governo de Getúlio Vargas 1953 – Getulio Vargas enviou ao Congresso o projeto prevendo a criação da PETROBRAS (Petróleo Brasileiro S/A). 3° Fase (1954-1996) 1954 – O Brasil já tinha um consumo de 150.000 barris por dia de derivados. 1954 –Refinaria Capuava: capacidade para 20.000 barris por dia. 1955 - Foi construída a refinaria de Cubatão, com capacidade para 45000 barris por dia. 1957 - Foi construída a refinaria de Manaus, com capacidade para 5000 barris por dia. 1968 – 1974 – Foram encontrados jazidas em Guaricema (1968), Dourado, Camorim, Caioba (1970), Ubarana (1973), Bacia Potiguar e Garoupa (1974). 4° Fase (1996-até os dias atuais) 1997 – União permitiu contratos com empresas privadas para Refino. 2013 - Recorde de processamento de petróleo nas refinarias. A carga refinada foi de 2,1 milhões de barris, volume cerca de 10 mil barris/dia. Um programa de prospecção visa fundamentalmente dois objetivos: Localizar dentro de uma bacia sedimentar as situações geológicas que tenham condições para a acumulação de petróleo. Verificar qual, dentre estas situações, possui mais chances de conter petróleo. Não se pode prever, portanto, onde existe petróleo, e sim os locais mais favoráveis para sua ocorrência. Existem dois termos muito utilizados e distintos na prospecção de petróleo que são: Exploração de petróleo Explotação de petróleo O QUE É EXPLORAÇÃO DE PETRÓLEO? É a busca de jazimentos de petróleo e de gás natural realizada, normalmente, através da perfuração de poços. ONDE SE BUSCA UMA NOVA JAZIDA DE PETRÓLEO? Em bacias sedimentares, nas áreas situadas em: terra águas rasas (até 300 m) águas profundas (300 até 1500 m) águas ultra-profundas (> 1500m). Sistema Petrolífero Conjunto de fatores naturais que atuam no sentido de criar ou não uma acumulação de petróleo ou de gás natural. Rocha geradora: Uma rocha geradora deve possuir matéria orgânica em quantidade e qualidade adequadas e submetida ao estágio de evolução térmica necessário para degradação do querogênio. Rocha reservatório (Rocha porosa de boa permeabilidade): é uma formação que ocorre após a produção do petróleo nos poros de rochas sedimentares geradoras, resultante da decomposição da matéria orgânica e de algumas condições físico-químicas (tempo, temperatura, pressão). Haverá a migração do petróleo para outras regiões, onde dar-se-á o seu acúmulo. Rocha Selante: Rocha selante ou selo, em uma estrutura sedimentar éuma barreira que impede a migração de hidrocarbonetos das rochas- reservatório, favorecendo a sua acumulação. Sua característica principal é sua baixa permeabilidade, ocorrendo superposta ao reservatório. Além da impermeabilidade, a rocha selante deve ser dotada da plasticidade, característica que a capacita a manter sua condição selante mesmo após submetida a esforço determinante de deformações. Selo Armadilha Reservatório Migração Geração Métodos Geológicos Geologia de superfície Aerofotogrametria e fotogeologia Geologia de subsuperfície Métodos Potencias Gravimetria Magnetometria Métodos Sísmicos Sísmica de Reflexão: Método investigativo mais comumente utilizado na indústria do petróleo. É insumo fundamental para a Exploração e Explotação de Petróleo. Dois tipos básicos existem: ◦Levantamento sísmico 2D; ◦Levantamento sísmico 3D. NAVIO SÍSMICO EM OPERAÇÃO Streamers são cabos que contém receptores, são flutuantes e podem ser rebocados no mar. Airguns são canhões de ar comprimido que produzem ondas acústicas. São a fonte de energia sísmica utilizada no mar. As seções sísmicas são interpretadas gerando mapas. A partir desses mapas são identificados os locais mais propícios para se encontrar uma acumulação de petróleo, as chamadas oportunidades exploratórias ou leads; Oportunidades exploratórias se aprovadas geológica (robustez técnica) e economicamente (robustez econômica) geram prospectos exploratórios; Prospectos exploratórios quando perfurados tornam-se poços exploratórios. Softwares são desenvolvidos especificamente para a indústria do petróleo. Simulações são necessárias para determinar os pontos potenciais de perfuração. Sonda de perfuração Perfuração Sonda de Produção Poço surgente - Poço no qual o petróleo sobe à superfície espontaneamente, em função da pressão existente no reservatório. Poço Surgente Estação de tratamento Manutenção e Inspeção O processo exploratório envolve riscos elevados de sucesso. Ali, se busca fazer novas descobertas de petróleo e/ou de gás natural; A explotação da jazida significa produzir o petróleo e/ou o gás natural descoberto a fim de transformá-lo em receita; Os investimentos efetuados em E&P são, via de regra, elevados; As companhias de petróleo têm que sobreviver em um ambiente de competição e de restrições crescentes por parte dos órgãos reguladores; Empresas buscam seu crescimento calcado em três pilares: econômico, social e ambiental. Onshore Métodos percussivos Métodos rotativos Perfuração Rotativa Rochas fragmentadas, por processo de raspagem, através de brocas que comprimem e giram sobre elas. Os equipamentos de uma sonda rotativa se dividem em Sistemas de : Métodos de Perfuração SUPERFÍCIE •Sustentação de cargas •Geração e transmição de energia •Movimentação de cargas •Rotação •Circulação de fluidos •Segurança do poço •Monitoração SUBSUPERFÍCIE •Coluna de perfuração •Brocas •Fluido de perfuração Sistema de sustentação de cargas: Sustenta a coluna de perfuração e as tubagens de proteção (casing). Sistema de movimentação de cargas: Através de cabos, permite a movimentação da coluna de perfuração e do casing. Sistema de rotação: Induz a rotação da broca, que contribui para perfurar a formação. Sistema de circulação: Permite a circulação e o tratamento do fluido de perfuração. Sistema de geração e transmissão de energia: A energia, proveniente de motores a diesel ou energia elétrica, aciona todos os equipamentos da sonda. Sistema de segurança do poço: Permite o controlo e fecho do poço, quando ocorre um influxo indesejável da formação para o poço. Offshore Plataformas fixas Plataformas submersíveis Plataformas auto-elevatórias Plataformas flutuantes (semi- submersíveis) Plataformas flutuantes (FPSO- navios flutuantes de produção, processamento, estocagem e distribuição) Plataformas tension leg E para levar o petróleo são utilizados oleodutos e gasodutos, que são tubos subterrâneos que transportam, respectivamente, o óleo e o gás. Esses dutos podem ser terrestres (construídos em terra) ou submarinos (construídos no fundo do mar). Estão localizados em maior escala nas regiões costeiras ─ interligando as plataformas com terminais e estes entre si e as refinarias. O sistema de extração do petróleo varia de acordo com a quantidade de gás acumulado na jazida. Se a quantidade de gás for grande o suficiente, sua pressão pode expulsar por si mesma o óleo, bastando uma tubulação que comunique o poço com o exterior. Se a pressão for fraca ou nula, será preciso ajuda de bombas de extração. Evaporação Condensação Componentes puros ou próximos da pureza A unidade de destilação é sempre a primeira unidade de uma refinaria Única unidade a receber o petróleo bruto Capacidade da refinaria é medida geralmente pelas capacidades das suas unidades de destilação Cortes Conceitos Básicos Volatilidade cadeia, < volatilidade Equilíbrio Líquido- Vapor Pressão de vapor: >T, >Pvap Maior volatilidade Maior Pressão de Vapor Maior Tendência de Evaporar Moléculas Fase Vapor Moléculas Fase Líquida Pressão de Equilíbrio Vapor mais rico no componente mais volátil Quanto menor P, maior a diferença da composição do Líquido e do Vapor Mais fácil a separação Destilação integral (de equilíbrio, autovaporização ou “flash”) Líquido e Vapor em contato Ligados por relações de equilíbrio Destilação Diferencial: Intermitente. Destilação Fracionada: “Destilação Integral em múltiplos estágios”. Líquido aquecido Primeira Bolha Vapor é condensado Geralmente utilizada em laboratórios para controle de qualidade •Múltiplos estágios •Existência de cortes intermediários •Produtos com purezas mais altas Torres de Destilação Seção de enriquecimento/Absorção/Retificação Seção de Esgotamento Zona de flash/Expansão/Separação da carga Razão de Refluxo= Vazão Refluxo Externo/ Vazão Produto Destilado Número de pratos teóricos e razão de refluxo ↑altura ↑fracionamento ↑razão de refluxo ↑fracionamento ↓ razão de refluxo↑altura Diagrama de Blocos Fluxograma Torres de destilação Retificação •Os processos de conversão são sempre de natureza química. •Visam transformar uma fração em outra(s), ou alterar profundamente a constituição molecular de uma dada fração. •Alto rendimento, alto investimento porém recuperação em curto prazo e transformação de frações de baixo valor comercial (gasóleos, resíduos) em frações de alto valor comercial (GLP, nafta, querosene e diesel). •Pode-se classificar os processos de conversão em dois subgrupos: Catalíticos Não catalíticos. Craqueamento térmico •Carga: gasóleo de vácuo e resíduos atmosféricos. •Problema:geração de coque •Visa: gasolina e GLP •Subprodutos: gás combustível, óleo leve e óleo residual e coque Viscorredução • Condições operacionais muito brandas • Diluentes do resíduo processado: hidrocarbonetos na faixa do diesel e do gasóleo • Atualmente é obsoleto! Craqueamento catalítico •Carga: gasóleo de vácuo e óleo desasfaltado. •Grande geração de nafta de alta octanagem •Coque depositadono catalisador e queimado na regeneração Hidrocraqueamento catalítico •Alto preço •Versátil •Redução de contaminantes Alquilação catalítica •Catalisada por HF ou H2SO4 •Visa, principalmente, a produção de gasolina de alta octanagem •Intermediários importantes: etil-benzeno (produção de estireno), o isopropil-benzeno (produção de fenol e acetona) e o dodecil-benzeno (produção de detergente) Coqueamento retardado ou fluido • Carga: resíduo de vácuo • Age como um craqueamento térmico • Craqueia moléculas de cadeia aberta e moléculas aromáticas polinucleadas, resinas e asfaltenos • Coque importante na indústria de alumínio, siderurgia e aço • Tratamento Merox de GLP • Tratamento Merox de Naftas e Querosene • Tratamento Brender • Tratamento DEA São aqueles que se destinam a fornecer insumos à operação dos outros anteriormente citados, ou a tratar rejeitos desses mesmos processos: • Geração de Hidrogênio (fornecimento deste gás às unidades de hidroprocessamento); • Recuperação de Enxofre (produção desse elemento a partir da queima do gás ácido rico em H2S); • Utilidades (vapor, água, energia elétrica, ar comprimido, distribuição de gás e óleo combustível, tratamento de efluentes e tocha). Distribuição das reservas mundiais Flutuação nos preços do petróleo Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) É o órgão regulador do setor, que visa à delimitação dos blocos e concede o direito de exploração. Pré Sal 2008 - começou a explorar a camada de pré-sal em quantidade reduzida. Estima-se cerca de 80 bilhões de barris de petróleo e gás, o que deixaria o Brasil na posição de sexto maior detentor de reservas no mundo, atrás de Arábia Saudita, Irã, Iraque, Kuwait e Emirados Árabes. 2016 - Acredita-se as reservas estejam sendo efetivamente exploradas em grande escala. Primeiro leilão de área de exploração: 22/10/2013 no RJ. Lei 12.351 de 2010 : Petrobras será a operadora única e sócia das áreas licitadas, com no mínimo 30 por cento de participação. O petróleo ainda é uma das fontes de energia mais importantes do mundo. Petróleo não é uma fonte de energia renovável, mas exploração mundial é expressiva : constante busca e descoberta de novas reservas. Preços dependem: produção, cotação do dólar. Engenheiro Químico: sempre atento à questão de custos para o controle da produção. Promessa de Brasil Autossuficiente e Exportador! Fundamentos de engenharia de petróleo - Thomas, J. E. (2004). Rio de janeiro: editora interciência Apostila: fundamentos de engenharia de petróleo – aula 2 Apostila: fundamentos de engenharia de petróleo – perfuração A Apostila: fundamentos de engenharia de petróleo – perfuração B Monografia submetida à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para a aprovação da disciplina: DAS 5511 Projeto de Fim de Curso Diego Soares Silvestre Processos de refino- Paulo Roberto Costa Camargo Aplicações da Teoria de Controle em uma Refinaria de Petróleo Estudo de Caso: REVAP Rafael Tobias da Silva Dezembro de 2009
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