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Aula 03 – Gasolina RIO DE JANEIRO Rio de Janeiro, março de 2014 Aula 03 – GASOLINA Processos de obtenção: Os principais processos usados para a produção de gasolina são: 1- DESTILAÇÃO: • O petróleo aquecido a 350ºC-400ºC é bombeado para uma torre de fracionamento onde, à pressão atmosférica é separado em várias frações: gasolina de destilação direta ou primária, querosene, óleo diesel, gasóleo e cru reduzido. • Tanto a quantidade como a composição de hidrocarbonetos da gasolina primária dependem do tipo de petróleo destilado. • Assim sendo, estas gasolinas diferem bastante em suas propriedades, como densidade, características de vaporização, poder antidetonante, etc. • Ela é usada como um dos componentes da gasolina final já que é considerada uma gasolina de baixa octanagem. Aula 03 – GASOLINA 2- RECUPERAÇÃO DE GASOLINA NATURAL O gás proveniente dos poços petrolíferos arrasta uma certa quantidade de hidrocarbonetos da faixa da gasolina. Estes hidrocarbonetos constituem a gasolina natural que pode ser recuperada por vários processos como: • compressão seguida de resfriamento e condensação, • absorção em frações mais pesadas chamadas óleo de absorção que, depois de enriquecidas a gasolina natural, são submetidas a uma destilação, usando-se vapor de arraste para separar a gasolina do óleo de absorção. • A grande quantidade de hidrocarbonetos parafínicos de cadeia linear, existentes na gasolina natural, a torna altamente volátil comprometendo seu poder antidetonante e, por este motivo, limita sua quantidade na gasolina final. 3- CRAQUEAMENTO • Este processo consiste em provocar a “ruptura” ou “quebra” das moléculas de hidrocarbonetos de alto ponto de ebulição para produzir outro de menor ponto de ebulição na faixa da gasolina. Pode-se utilizar o processo térmico ou catalítico. • O craqueamento catalítico, usado modernamente permite o uso de pressões mais baixas do que o craqueamento térmico. • A gasolina de craqueamento catalítico constitui um excelente componente para mistura final, pois tem elevado índice de octano*. Os hidrocarbonetos parafínicos e naftênicos da carga de alimentação, de baixa octanagem, são convertidos em sua maioria em olefinas e aromáticos de alto índice de octano. *índice de octano ou octanagem: É a capacidade que o combustível tem, em se mistura com o ar, de resistir a altas temperaturas na câmara de combustão, sem sofrer detonação; Aula 03 – GASOLINA 4- HIDROCRAQUEAMENTO • Consiste em craquear frações pesadas de petróleo em presença de hidrogênio e de um catalisador. • Este processo aumenta a flexibilidade dos refinadores e permite operar uma grande variedade de cargas como gasóleos virgens, óleos de reciclagem, gasóleo de craqueamento, etc. • As frações produzidas no hidrocraqueamento são muito estáveis; entretanto se elas forem constituir parte substancial da gasolina final, deverão ser submetidas aos processos de reforma para melhorar o índice de octano, por elas não possuirem as olefinas ramificadas de alta octanagem que estão presentes nos produtos oriundos do craqueamento catalítico. Aula 03 – GASOLINA 5- REFORMA • Todos os processos de reforma têm a mesma finalidade: converter frações de hidrocarbonetos de baixa octanagem da faixa da gasolina em frações de octanagem elevada. • Normalmente, as cargas das unidades de reforma são destilados primários de faixa 93 a 204ºC, pois as frações mais leves não são adequadas. • A reforma pode ser térmica, em desuso, ou catalítica. A melhoria de octanagem advém, principalmente, do craqueamento das parafinas pesadas de baixa octanagem, formando parafinas e olefinas mais leves de elevada octanagem. Aula 03 – GASOLINA 6- ALQUILAÇÃO OU ALCOILAÇÃO • Neste processo são produzido hidrocarbonetos de cadeia maior partindo de outros menores, isto é, líquidos na faixa da gasolina a partir de gases de refinaria são obtidos. • É um processo caro, mas o produto final alquilado tem excelentes características antidetonantes. • Introdução de iso-parafinas de alta octanagem a partir de iso-butanos e oleofinas. Aula 03 – GASOLINA 7-POLIMERIZAÇÃO • De modo semelhante à alquilação, a polimerização é um processo para fazer gasolina a partir de gases de refinaria. • Mas, na polimerização, somente reagem os gases olefínicos, ligando suas moléculas para formar líquidos olefínicos. • Os gases parafínicos de alimentação não se alteram durante o processo. É pouco usado industrialmente e, no Brasil, não existe nenhum processo de polimerização para produzir gasolina. Aula 03 – GASOLINA 8- ISOMERIZAÇÃO • Este processo converte hidrocarbonetos de cadeia linear em seus isômeros de cadeia ramificada. O composto sofre uma reestruturação sem alterar seu peso molecular. • Ex: Assim, o heptano normal que tem índice de octano zero (um dos padrões na escala de índice de octano) pode ser isomerizado dando uma mistura de isoheptanos, algum dos quais possuindo índice de octano superior a 100. Aula 03 – GASOLINA Aula 03 – GASOLINA Aula 03 – GASOLINA Características • A demanda de gasolina automotiva pode atingir em alguns países, como os EUA, patamares de até 60% de todo o petróleo refinado. • No Brasil, sobretudo em função do uso alternativo do álcool e GNV, a demanda de gasolina é de cerca de 18% de todo petróleo refinado. Apesar disso, ela ainda é o derivado de petróleo de maior influência no mercado nacional. Aula 03 – GASOLINA Composição química • A gasolina é um combustível constituido basicamente por hidrocarbonetos parafínicos, oleofínicos, naftênicos e aromáticos, cujas proporções relativas dependem dos petróleos e processos de produção utilizados. • Sendo que a maior parte das cadeia são de 5 a 10 átomos de carbono. Sendo mais comum C8H18. A gasolina também pode conter enxofre, nitrogênio e compostos metálicos, todos eles em baixa concentração. Gasolina: As refinarias podem produzir gasolina especiais, específicas para determinar aplicações, com composições químicas diferentes para atender as industrias. GASOLINA TIPO A: Produzida pelas refinarias e entregue as companhias distribuidoras, constituindo-se basicamente de uma mistura de naftas, numa proporção adequada para o enquadramento do produto na especificação prevista. É a gasolina pura, que serva como base para a que vai para os postos revendedores. Aula 03 – GASOLINA GASOLINA TIPO C: É a gasolina comum que se encontra disponível no mercado(postos), sendo preparada pelas distribuidoras, que adicionam álcool anidro a gasolina A, numa porcentagem estabelecida pela agência reguladora. Aula 03 – GASOLINA GASOLINA ADITIVADA: Difere da comum apenas por conter aditivos detergentes/dispersantes, adicionados pelas distribuidoras; é admitida pelo Departamento Nacional de Combustíveis adição de corantes . Os aditivos têm função de impedir a formação de depósitos, mantendo limpos os bicos injetores e as válvulas do motor. Aula 03 – GASOLINA GASOLINA PREMIUM: Apresenta formulação especial, sendo obtida a partir de naftas de elevada octanagem, o que confere ao produto maior resistência a detonação. O que diferencia das demais gasolinas é sua maior octanagem e menor teor de enxofre. Aula 03 – GASOLINA Impurezas Resistência a formação de depósitos: A gasolina deve ser química e termicamente estável para evitar a formação de depósitos. A formação de depósitos podem ser decorrentes: 1- Existências de gomas ( polímerosoriundos da degradação de compostos oleofinicos Devido a oxidação do ar atmosférico) 2- existência de compostos com alto ponto de ebulição. Corrosividade e emissões: controle de cobre e enxofre Aula 03 – GASOLINA Poder calorífico Um combustível é constituído, sobretudo, de hidrogênio e carbono, tendo o hidrogênio o poder calorífico de 28.700 kcal/kg, enquanto que o do carbono é de 8.140 kcal/kg, e por isso, quanto mais rico em hidrogênio for o combustível maior será o seu poder calorífico. Além disso compostos aromáticos tendem a aumentar o poder calorífico da gasolina ( na maioria são tóxicos e ou cancerígenos). Por sua vez, os oxigenados reduzem o poder calorífico da gasolina. COMBUSTÍVEL ENERGIA (kcal/kg) Gasolina 11.200 Aula 03 – GASOLINA • Utilização 1- Motores que operam sob ciclo Otto. 2- Destaque para seu uso como combustível: motocicletas, pequenas embarcações, grupos geradores de energia elétrica, roçadeiras e motosserras. Aula 03 – GASOLINA • Motor Ciclo Otto e seu funcionamento: Função básica do motor = produzir energia mecânica em forma de movimento a partir da energia térmica gerada pela combustão da gasolina, produzindo gases a elevada temperatura e pressão. Aula 03 – GASOLINA • As máquinas à combustão interna do tipo Otto, inventadas no final do século XIX, são compostas de no mínimo um cilindro, contendo um êmbolo móvel (pistão) e diversas peças móveis. A figura 2 é uma representação esquemática e simplificada das partes principais de uma máquina Otto Aula 03 – GASOLINA Aula 03 – GASOLINA Aula 03 – GASOLINA Aula 03 – GASOLINA Aula 03 – GASOLINA A Gasolina adequada para o uso em motores deve possuir os seguintes requisitos de qualidade: • Entrar em combustão sem detonar espontaneamente; • Vaporizar-se adequadamente para garantir as necessidades de fornecimento, de acordo com a temperatura e região do motor, desde a partida até o funcionamento a plena carga; • Não produzir resíduos por combustão, nem oxidação, evitando a formação de depósitos e entupimento no motor; • Não ser corrosivo; • Produzir queima limpa, com baixa emissão de partículas; • Apresentar manuseio seguro. Aula 03 – GASOLINA
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