Indústria Petroquímica

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Profª Daniele do Esp. Santo
Processos Químicos III
21/09/2011
Indústria Petroquímica
A PETROQUÍMICA pode ser definida como a indústria de produtos químicos derivados do petróleo.
Os PRODUTOS PETROQUÍMICOS, na sua essência e de um ponto de vista econômico, são muitos materiais básicos que devem sofrer outras conversões químicas para se transformarem em fertilizantes, como a amônia; ou em plásticos, cujas variedades e quantidades crescem de ano para ano; ou em borracha, com todas as sua variedades; em fibras, especialmente, náilon, poliésteres e acrílicas; e, com importância crescente, em tintas.
Os PRODUTOS PETROQUÍMICOS são importantes na fabricação de aditivos de óleos lubrificantes, de pesticidas e de solventes, e também como fonte alternativa e substancial de material aromático.
PETRÓLEO
São líquidos pardos e escuros, com reflexos azulados na luz, de cheiro desagradável (devido às substâncias sulfetadas), que ardem com notável brilho. 
O petróleo bruto é uma complexa mistura líquida de compostos orgânicos e inorgânicos em que predominam os hidrocarbonetos, desde os alcanos mais simples até os aromáticos mais complexos.
As indústrias de 1ª geração, também conhecidas como centrais de matérias-primas, as quais produzem os petroquímicos básicos (1ª geração petroquímica);
 As indústrias de 2ª geração, as quais processam os petroquímicos básicos para
fabricar os produtos intermediários (2ª geração petroquímica);
 As indústrias de 3ª geração, também conhecidas como indústrias de transformação, as quais processam os produtos intermediários para manufaturar os bens de consumo que chegam até o consumidor.
Antiguidade:
O registro da participação do petróleo na vida do homem remonta a tempos bíblicos.
5000 AC – egípcios (mumificação)
3000 AC – Península Arábica (comércio: argamassa, impermeabilização, iluminação e guerra)
1 AC – Romanos ( saúde)
Idade Média – Elixir medicinal
Petróleo – História
No novo mundo os índios pré-colombianos utilizavam o petróleo para decorar e impermeabilizar potes de cerâmica.
O petróleo era retirado de exsudações naturais encontradas em todos os continentes.
1859 – Cel. Drake descobre petróleo em Tittusville, Pensilvânia, utilizando o processo de percussão movido a vapor. Nesse momento foi iniciada a exploração comercial do petróleo nos Estados Unidos. Esse poço produziu 2m³/dia de óleo.
Descobriu-se que a destilação do petróleo resultava em produtos que substituíam, com grande margem de lucro, o querosene obtido a partir do carvão e o óleo de baleia,que eram largamente utilizados para a iluminação.
Posteriormente foram inventados os motores a gasolina e diesel.
Após cinco anos, achavam-se constituídas, nos Estados Unidos, nada menos que 543 companhias entregues ao novo e rendoso ramo de atividade de exploração de petróleo.
Na Europa, paralelamente à fase de Drake, desenvolveu-se uma reduzida indústria de petróleo, que sofreu a dura competição do carvão, linhita, turfa e alcatrão.
Naquela época, as zonas urbanas usavam velas de cera, lâmpadas de óleo de baleia e iluminação por gás e carvão.
Enquanto isso, a população rural não dispunha de iluminação noturna, despertando com o sol e dormindo ao escurecer.
COMPOSIÇÃO PETRÓLEO BRUTO
Os óleos obtidos de diferentes reservatórios de petróleo possuem características diferentes. Alguns são pretos, densos, viscosos, liberando pouco ou nenhum gás, enquanto outros castanhos ou bastante claros, com baixa viscosidade e densidade, liberando quantidade apreciável de gás.
Outros reservatórios produzem somente gás. Entretanto, todos eles possuem análises elementares semelhantes às dadas na Tabela.
Fe, Ni, V, etc.
Os hidrocarbonetos podem ocorrer no petróleo desde o metano (CH4) até compostos com mais de 60 átomos de carbono.
Os átomos de carbono podem estar conectados através de ligações simples, duplas ou triplas, e os arranjos moleculares são os mais diversos, abrangendo estruturas lineares, ramificadas ou cíclicas, saturadas ou insaturadas, alifáticas ou aromáticas. 
Os alcanos têm fórmula química geral CnH2n+2 e são conhecidos na indústria de petróleo como parafinas. São os principais constituintes do petróleo leve, encontrando-se nas frações de menor densidade. Quanto maior o número de átomos de carbono na cadeia, maior será a temperatura de ebulição.
AS PRINCIPAIS CLASSES DE HIDROCARBONETOS EM PETRÓLEO BRUTO: 
Parafinas 
	fórmula geral: CnH2n+2
	Temperatura ambiente podem ser gases ou líquidos
	exemplos: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano, hexano 
Aromáticos 
	fórmula geral: C6H5 - Y (Y é uma molécula mais longa e não ramificada que se conecta a anéis benzênicos)
	estruturas em anel, com um ou mais anéis  
	geralmente são líquidos  
	exemplos: benzeno, naftaleno 
 Naftenos ou cicloalcanos 
	fórmula geral: CnH2n 
	estruturas em anel, com um ou mais anéis  
	em temperatura ambiente, geralmente são líquidos 
	exemplos: ciclohexano, metilciclopentano 
Alcenos 
	fórmula geral: CnH2n 
	podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso 
	exemplos: etileno, buteno, isobuteno 
Dienos e Alcinos 
	fórmula geral: CnH2n-2 
	podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso 
	exemplos: acetileno, butadieno 
A tabela apresenta a composição química de um petróleo típico.
Os principais grupos de componentes dos óleos são os hidrocarbonetos aromáticos, as resinas e os asfaltenos.
O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos que abrange desde o metano até o hexano. Encontra-se na forma livre ou associado a o óleo em reservatórios naturais, contendo pequenas quantidades de diluentes e contaminantes. A tabela seguinte mostra as faixas decomposição dos gases extraídos a partir de reservatórios de óleo.
- Petróleo Brent: petróleo produzido na região do Mar do Norte, provenientes dos sistemas de exploração petrolífera de Brent e Ninian. É o petróleo na sua forma bruta (crú) sem passar pelo sistema de refino.
- Petróleo Light: petróleo leve, sem impurezas, que já passou pelo sistema de refino.
- Petróleo Naftênico: petróleo com grande quantidade de hidrocarbonetos naftênicos.
-Petróleo Parafínico: petróleo com grande concentração de hidrocarnonetos parafínicos.
- Petróleo Aromático: com grande concentração de hidrocarbonetos aromáticos.
Tipos de petróleo:
• CLASSE PARAFÍNICA (75% ou mais de parafinas)
Nesta classe estão os óleos leves, fluidos ou de alto ponto de fluidez, com densidade inferior a 0,85. A maior parte dos petróleos produzidos no Nordeste brasileiro é classificada como parafínica.
Este tipo de petróleo produz subprodutos com as seguintes propriedades:
- Gasolina de baixo índice de octanagem.
- Querosene de alta qualidade.
- Óleo diesel com boas características de combustão.
- Óleos lubrificantes de alto índice de viscosidade, elevada estabilidade química e alto ponto de fluidez.
- Resíduos de refinação com elevada percentagem de parafina.
• CLASSE PARAFÍNICO-NAFTÊNICA (50 – 70% parafinas, >20% de naftênicos)
Os óleos desta classe são os que apresentam densidade e viscosidade maiores do que os
parafínicos, mas ainda são moderados. A maioria dos petróleos produzidos na Bacia de
Campos, RJ, é deste tipo.
• CLASSE NAFTÊNICA (>70% de naftênicos)
Nesta classe enquadra-se um número muito pequeno de óleos. Apresentam baixo teor de enxofre se originam da alteração bioquímica de óleos parafínicos e parafínico-naftênicos. Alguns óleos da América do Sul, da Rússia e do Mar do Norte pertencem a esta classe.
O petróleo do tipo naftênico produz subprodutos com as seguintes propriedades principais:
- Gasolina de alto índice de octonagem.
- Óleos lubrificantes de baixo resíduo de carbono.
- Resíduos asfálticos na refinação.
CLASSE AROMÁTICA INTERMEDIÁRIA (>50% de hidrocarbonetos a aromáticos)
Compreende óleos freqüentemente pesados, contendo uma densidade usualmente é maior que 0,85. Alguns óleos do Oriente Médio (Arábia Saudita, Catar, Kuwait, Iraque, Síria e Turquia), África Ocidental, Venezuela, Califórnia e Mediterrâneo
(Sicília, Espanha e Grécia) são desta classe.
• CLASSE AROMÁTICO-NAFTÊNICA (>35% de naftênicos)
Óleos deste grupo sofreram processo inicial de biodegradação, no qual foram removidas as parafinas. Eles são derivados dos óleos parafínicos e parafínico-naftênicos. Alguns óleos da África Ocidental são deste tipo.
• CLASSE AROMÁTICO-ASFÁLTICA (>35% de asfaltenos e resinas)
Estes óleos são oriundos de um processo de biodegradação avançada em que ocorreria a reunião de monocicloalcenos e oxidação. Podem também nela se enquadrar alguns poucos óleos verdadeiramente aromáticos não degradados da Venezuela e África Ocidental.
Entretanto, ela compreende principalmente óleos pesados e viscosos, resultantes da alteração dos óleos aromáticos intermediários. Nesta classe encontra-se os óleos do Canadá ocidental, Venezuela e sul da França.
Derivados de petróleo:
Petróleo
Energéticos
Não-Energéticos
Gás Combustível
Gás Liquefeito
Gasolina de Aviação
Gasolina Automotiva
Querosene de Aviação
Querosene de Iluminação
Óleo Diesel
Óleos Combustíveis
Coque Verde
Outros
Gás Residual
Solventes
Naftas
Gasóleo Petroquímico
Óleos Lubrificantes
Óleos Isolantes
Graxas
Parafinas
Resíduo Aromático
Resíduo Asfático
Asfaltos
A indústria do petróleo é composta de cinco segmentos
constitutivos básicos:
Exploração sísmica em terra.
Fonte: API
Exploração sísmica em mar.
Fonte: US Geological Survey
A exploração envolve a observação das rochas e a reconstrução geológica de uma área, com o objetivo de identificar novas reservas petrolíferas. Os métodos comuns empregados para se explorar petróleo são o sísmico, o magnético, o gravimétrico e o aerofotométrico.
O petróleo é encontrado em equilíbrio com excesso de gás natural (gás associado ou livre), água e impurezas, e contém certa quantidade de gás dissolvido (gás em solução) e água emulsionada. A quantidade relativa dessas fases determina o tipo de reservatório.
Durante a explotação, são empregadas técnicas de desenvolvimento e produção da reserva após comprovação de sua existência. O poço é então perfurado e preparado para produção, caracterizando a fase de completação.
Em reservas terrestres, dependendo das condições físicas do poço, a produção é feita através de bombeamento mecânico, injeção de gás ou injeção de água.
Em reservas marítimas, por sua vez, a produção poderá ser feita em plataformas fixas, plataformas auto-eleváveis (em águas rasas: aproximadamente 90 m) ou plataformas semi-submersíveis, e auxiliada por navios-sonda. Em determinados casos, pode haver integração entre esses métodos e adaptações.
Plataformas Fixas
PLATAFORMAS NO BRASIL
- Primeiras unidades utilizadas
- Laminas d’água 300m
- Estruturas modulares de aço
- Projetadas para receber: 
 Equipamento de perfuração
 Estocagem de material
 Alojamento de pessoal
Plataformas Auto-eleváveis (PAs)
 Constituídas de balsa equipada com estrutura de apoio
 Movimentam-se para baixo até o fundo do mar
 São móveis
 Perfuração de poços
- Lâminas d’água de 5 a 130 m
Plataformas Semi-submersíveis 
 Estruturas com 1 ou + conveses
 Apoiada por colunas em flutuadores submersos
 Grande mobilidade
 Preferidas para a perfuração de poços exploratórios
Navios-sonda 
 Navio projetado para perfuração de poços submarinos
 Torre de perfuração no centro do navio
 Sistema de posicionamento : sensores acústicos, propulsores e computadores
 Anulam o efeito de vento, ondas e correntes
Plataformas tipo FPSO - (Floating, Production, Storage and Offloading) 
 Sistema flutuante de produção, armazenamento e transferência de óleo
 Planta de processo separa e trata os fluidos produzidos
 Navio aliviador
 Os maiores capacidade de 200 mil barris/dia
 Produção de gás de 3 milhões metros cúbicos dia
O REFINO DO PETRÓLEO compreende uma série de operações físicas e químicas interligadas entre si que garantem o aproveitamento pleno de seu potencial energético através da geração dos cortes, ou produtos fracionados derivados,
de composição e propriedades físico-químicas determinadas.
DERIVADOS DE PETRÓLEO E SUAS APLICAÇÕES
CARACTERIZAÇÃO DO PETRÓLEO
Uma amostra de petróleo e mesmo suas frações podem ser ainda caracterizadas pelo grau de densidade API (°API), do American Petroleum Institute, definida por:
A densidade específica do material é calculada tendo-se como referência a água. Obviamente, quanto maior o valor de °API, mais leve é o composto. Por exemplo, podem-se ter:
Dessa forma, uma amostra de petróleo pode ser classificada segundo o grau de densidade API, como segue:
Petróleos Leves: acima de 30°API ( < 0,72 g / cm3 )
Petróleos Médios: entre 21 e 30°API
Petróleos Pesados: abaixo de 21°API ( > 0,92 g / cm3 )
Os OBJETIVOS BÁSICOS de uma refinaria de petróleo são:
Produção de combustíveis e matérias-primas petroquímicas;
Produção de lubrificantes básicos e parafinas.
Os esquemas de refino são estabelecidos em função dos TIPOS DE PROCESSOS necessários, os quais são classificados segundo quatro grupos principais:
Processos de separação;
Processos de conversão;
Processos de tratamento;
Processos auxiliares.
RESERVAS PROVADAS DE PETRÓLEO EM ESCALA MUNDIAL
INVESTIMENTO NO PARQUE ATUAL DE REFINO
A expectativa de crescimento da curva de produção da Companhia torna necessária a ampliação da capacidade de refino para garantir a integração das suas atividades
Refinarias
Capacidade (Tbpd)
Carga (Tbpd)
Paulínia - Replan (SP)
365
348
Landulpho Alves - Rlam (BA)
323
261
Duque de Caxias -Reduc (RJ)
242
243
Henrique Lage - Revap (SP)
251
236
Alberto Pasqualini - Refap (RS)
189
148
Pres. Getúlio Vargas - Repar (PR)
189
169
Pres. Bernardes - RPBC (SP)
170
153
Gabriel Passos - Regap (MG)
151
132
Manaus - Reman (AM)
46
41
Capuava - Recap (SP)
53
42
Fortaleza - Lubnor (CE)
7
6
TOTAL BRASIL
1,986
1,779
RLAM
REGAP
REDUC
REVAP
REPLAN
RECAP
RPBC
REPAR
REFAP
LUBNOR
REMAN
Os limitados investimentos ao longo dos últimos 25 anos e a crescente demanda do mercado doméstico também apontam para a necessidade de novos investimentos no refino
 Recordes de produção de petróleo no Brasil: 
 Diário: 2.256 mil barris, em 27 de dezembro
 Mensal: 2.122 mil barris/dia em dezembro 
 Anual: 2.004 mil barris/dia em 2010
 Produção internacional cresceu 3% e atingiu 245 mil bbld;
 Declaração de Comercialidade de Lula e Cernambi e entrada em operação do sistema piloto de Lula, no pré-sal da Bacia de Santos;
 Reservas provadas alcançaram 15,986 bilhões de boe pelo critério SPE/ANP. Pré-Sal contribuiu com 1,071 bilhão de boe da Bacia de Santos e 0,210 bilhão da Bacia do Campos; 
DESTAQUES DE 2010 
 Volume de vendas de derivados no mercado brasileiro elevou em 11% e o de gás natural em 33%;
 Realização da maior oferta pública de ações da história, captando R$ 120,2 bilhões;
 Direito de produzir, em áreas do pré-sal, o volume de 5 bilhões de boe, através do Contrato de Cessão Onerosa; 
 Investimentos de R$ 76.411 milhões em 2010, ante R$ 70.757 em 2009.
Cernambi Sul
Guará Sul
Iara Horst
Carioca NE
Lula Sul
Piloto Lula IG1
 Concessão
Cessão Onerosa
Realizações de 2010
41
PRÉ-SAL DA BACIA DE SANTOS
9 sondas operando no cluster, com expectativa de até 3 novas unidades;
4 poços com perfuração já concluída, com meta de 20 poços no ano;
Início do Sistema de Lula NE (BM-S-11): 1S11;
Início do TLD de Carioca NE (BM-S-9): 2S11;
Início de produção do sistema de Cernambi Sul (BM-S-11): final de 2011.
Contrato de Cessão Onerosa para produção de 5 bilhões;
Início do Projeto Piloto FPSO Cidade de Angra dos Reis em Lula; 
Início do TLD de Guará;
8 novos poços perfurados, totalizando 20 poços no Pré-sal na Bacia de Santos.
Atividades para 2011
Libra (ANP)
Guará Norte
Piloto Lula P7
Poços em perfuração, completação ou avaliação