Arranjos produtivos aula 2

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Aula 2
O petróleo, do latim petra (pedra) e oleum (óleo) é uma
combinação complexa de hidrocarbonetos com cadeias carbônicas
de diversos comprimentos, que podem ser abertas, fechadas ou
com ramificações. É uma substância viscosa, menos densa que a
água, com cheiro característico e de cor variando entre o negro e o
castanho.
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 Teoria Inorgânica: depósitos profundos de hidrocarbonetos aprisionados
durante a formação do planeta. A centenas de quilômetros de profundidade
as moléculas de hidrocarbonetos (principalmente metano) migram do manto
para a crosta ocorrendo complexação das moléculas.
 Teoria Orgânica: Se forma a partir de substâncias orgânicas procedentes da
superfície terrestre (detritos orgânicos), que seriam soterrados. Com o
incremento de temperatura, as moléculas do querogênio começariam a ser
quebradas, gerando compostos orgânicos líquidos e gasosos. Para se ter uma
acumulação de petróleo seria necessário que, após o processo de geração
(cozinha de geração) e expulsão, ocorresse a migração do óleo e/ou gás
através das camadas de rochas adjacentes e porosas, até encontrar uma rocha
selante em uma estrutura geológica que detenha seu caminho, sob a qual
ocorrerá a acumulação do óleo e/ou gás em uma rocha permeável
chamada rocha reservatório.
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ORIGEM DO PETRÓLEO
Fração
Temperatura de 
Ebulição (°C)
Composição 
aproximada Usos
Gás residual
Gás liquefeito de 
petróleo - GLP
-
Até 40°C
C1-C2
C3-C4
Gás combustível.
Gás combustível engarrafado, uso 
doméstico e industrial
Gasolina 40-175 C5-C10 Combustível de automóveis,
solvente
Querosene 175-235 C11-C12 Iluminação, combustível de aviões 
a jato
Gasóleo leve 235-305 C13-C17 Diesel, fornos
Gasóleo pesado 305-400 C18-C25 Combustível, matéria-prima para 
lubrificantes
Lubrificantes 400-510 C26-C38 Óleos lubrificantes
Resíduo Acima de 510 C38-+ Asfalto, piche, impermeabilizantes
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COMPOSIÇÃO MÉDIA DO PETRÓLEO
Elemento % em peso 
Carbono 
Hidrogênio 
Enxofre 
Nitrogênio 
Oxigênio 
Metais ( Fe, Ni, V etc.) 
83 a 87 
11 a 14 
0,06 a 8 
011 a 1,7 
0,50 
0,30 
 
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PODEM SER DIVIDIDOS EM DUAS CLASSES:
1. Hidrocarbonetos propriamente ditos
2. Não hidrocarbonetos: derivados orgânicos sulfurados, oxigenados,
nitrogenados e orgânicos metálicos
 Água: encontrada parcialmente em solução ou emulsão estáveis
Sedimentos: minerais sólidos insolúveis na água e no óleo
Sais inorgânicos: estão sob a forma de cloreto de sódio e magnésio,
carbonato de magnésio.
Ácidos orgânicos: ácidos naftênicos, ácidos lineares e ácidos cíclicos
derivados do ciclopentano e cicloexano.
Além de CO2 e H2S arrastados e/ou dissolvidos na fase líquida.
CONSTITUINTES DO PETRÓLEO
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Água, sais e sedimentos
 Corrosão e acumulação de sólidos nas tubulações e 
equipamentos
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Os hidrocarbonetos presentes no óleo cru podem ser
agrupados e classificados como:
• Alcanos, n-alcanos ou parafinas
• Cicloalcanos ou HC’s naftênicos
• Aromáticos
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Fórmula geral CnH2n+2
Parafinas normais - 15 a 20% em peso de óleo
 Isoparafinas - cerca de 1% em massa
normais (n) 
iso
ramificado H C 3
3C H 
3C H 
R
R
R
H C 2
H C 
C H H C 2
H C 3
H C 3
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 Fórmula geral CnH2n contendo um ou mais anéis saturados, são
conhecidos como naftênicos por se concentrarem na fração do óleo
denominada nafta.
 Hidrocarbonetos naftênicos - 20 a 40% em peso do óleo
Hidrocarbonetos com 1 anel
R
alquilciclopentanos
R
alquilcicloexanos
R é em geral um CH3
Metilciclohexano 
2,4%
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C
H
H
diciclometano
diciloexano
decalina
Anéis isolados
Anéis conjugados
HCHC
R
C
H
3
C
H
3
3
HC
HCHC
colestano
RC H 3
C H 3
Hidrocarbonetos com 
múltiplos anéis
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tolueno
metilnaftaleno
tetraidronaftaleno
tetraidrofenantreno
Monoaromáticos
Poliaromáticos
Naftênicos 
aromáticos
1 ou mais 
anéis 
aromáticos
anéis 
aromáticos e 
naftênicos
Concentram-se
nas frações mais
pesadas podendo
chegar a 10 %
usualmente,
entre 20 a 54%
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AROMÁTICOS
BTEX
Parcialmente solúveis em água e facilmente 
volatilizados a temperatura ambiente
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Resumindo...
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Tipos de compostos
Sulfurados
Nitrogenados
Oxigenados (não ácidos como resinas, cresóis etc.)
Oxigenados (ácidos naftênicos)
Organometálicos (ferro, níquel, cobre, vanádio, arsênio etc.)
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Compostos sulfurados:
 orgânicos e inorgânicos (H2S)
 estão presentes em todos os óleos
 se S  1% petróleo leve
 quanto maior a % de enxofre, maior é a
densidade
 aumentam a polaridade do óleo
 problemas no manuseio e transporte
Tiofenos
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N
H
N
H
N
H
NN
HH
Benzocarbazol C16H11N
Carbazol C12H9NPirrol C4H5N
Indol C8H7N
 em média 0,17 % em peso de N 
 altos os teores acima de 0,25% em peso.
 maior concentração nas frações pesadas.
N
H
H
N
Quinolina C9H7NPiridina C5H5N 
H
N
Indolina C8H9N
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•ácidos carboxílicos
•fenóis
•cresóis
•ésteres
•amidas
•cetonas
•benzofuranos
Podem ocorrer como:
ácido naftênico cetona éster
ácido carboxílico fenol cresol
•Presentes nas frações mais 
pesadas
•Aumento da acidez
•Aumento da corrosividade
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 sais inorgânicos: dissolvidos na água
emulsionada ao petróleo (CaCO3 e
BaSO4)
 Compostos organometálicos:
concentram-se nas frações mais pesadas 
 compostos metálicos: envenenam os
catalisadores, destacando-se o Ni e o V
Elemento Faixa de variação no 
petróleo - ppm 
Cu 
Ca 
Mg 
Ba 
Sr 
Zn 
Hg 
Ce 
B 
Al 
Ga 
Ti 
Zr 
Si 
Sn 
Pb 
V 
Fe 
Co 
Ni 
0,2 - 12,0 
1,0 - 2,5 
1,0 - 2,5 
0,001 - 0,1 
0,001 - 0,1 
0,5 - 1,0 
0,03 - 0,1 
 0,001 - 0,6 
0,001 - 0,1 
0,5 - 1,0 
0,001 - 0,1 
0,001 - 0,4 
0,001 - 0,4 
0,1 - 5,0 
0,1 - 0,3 
0,001 - 0,2 
5,0 - 1500 
0,04 - 120 
0,001 - 12 
3,0 - 120 
 
Podem estar sob a forma de:
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 Compostos por núcleos policíclicos aromáticos ou naftênicos aromáticos 
 Contendo S, N, O elevando a polaridade das moléculas
 Alta relação C/H
 Se diferenciam pela solubilidade em n-alcanos de baixo peso molecular
Asfaltenos: peso molecular  1000, disperso
Resinas: peso molecular 500 a 1000, solúvel 
Precipitação de Asfaltenos
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Gás:
Mistura de HC’s de 1 a 7C
Livre ou associado ao óleo
- Metano (Principalmente): Chamado gás dos pântanos (produto da
decomposição anaeróbia de vegetais). Também formado na
decomposição do lixo caseiro e resíduo de fazendas.
- É incolor e inodoro e queima com chama pouco perceptível. Ao GN
combustível é adicionado o t-butil-mercaptan, composto de enxofre
(tiol: RSH), para detecção de vazamentos.
 Classe parafínica (75% ou mais de parafinas): teor de resinas e asfaltenos
menor que 10%;
 Classe parafínico-naftênica (50-70% parafinas, > 20% de naftênicos):
maioria dos óleos da Bacia de Campos;
 Classe naftênica (>70% de naftênicos): pequeno grupo de óleos originados
da alteração bioquímica dos óleos anteriores;
 Classe aromática-intermediária (>50% de hidrocarbonetos aromáticos):
óleos frequentemente pesados;
 Classe aromático-naftênica (>35% de naftênicos): processo inicial de
biodegradação
 Classe aromático-asfáltica (>35% de asfaltenos e resinas): biodegradação
avançada.
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Em relação ao teor de Enxofre (S) na amostra, tem-se a
seguinte classificação para o óleo bruto:
 Petróleos “Doces” (sweet): teor de enxofre < 0,5 % de sua 
massa•
 Petróleos “Ácidos” (sour): teor de enxofre > 0,5% de sua 
massa
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Grau API: escala hidrométrica idealizada pelo American
Petroleum Institute - API, juntamentecom a National
Bureau of Standards e utilizada para medir a densidade
relativa de líquidos;
ρ
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A escala API, medida em graus, varia inversamente à densidade relativa
O grau de API permite classificar o petróleo em:
Petróleos Leves: densidade inferior a 870 kg/m3 ou API superior a 31,1.
 Petróleos Médios: densidade entre 920 kg/m3 - 870 kg/m3 ou API
entre 22,3 - 31,1.
 Petróleos Pesados: densidade entre 1000 kg/m3 – 920 kg/m3 ou API
entre 10,0 – 23,3.
 Petróleos Extra-Pesados: densidade superior a 1000 kg/m3 ou API
inferior a 10,0.
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 Teor de sais e sedimentos: este teor afeta basicamente o refino
devido à formação de depósitos e de corrosão.
 Viscosidade: a 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
movimentação do petróleo.
 Fator de caracterização (KUOP): fator proposto pela Universal Oil
Products (UOP): KUOP = (TB/d)
1/3. Indica a natureza do óleo:
≥ 12,0: predominantemente parafínico;
≤10,0: predominantemente aromático;
< 11,8: naftênicos
 Total Acid Number (TAN) ou Número de Acidez Total: índice que
mede a acidez naftênica do petróleo. O TAN representa a massa em
miligramas de hidróxido de potássio (KOH) necessária para
neutralizar um grama de óleo. É considerado alto quando cima de
1,0 mg KOH/g.
Ácidos naftênicos podem atacar as unidades da refinaria:
- Investir no tratamento de carga da refinaria;
- Diluir a carga com óleos não-ácidos;
- Investir em metalurgia (ex.: ligas capazes de resistir a ácidos
naftênicos)
API: Petróleo produzido no Brasil: Fazenda Belém (12,7°API) a Urucu
(46,8°API) → Média = 24,6°
Produção brasileira: Inicialmente faixa de 35°API → decrescendo
Em 2006, 30% da produção nacional era Marlim (19°API)
Teor de Enxofre: média de 0,54% em peso (semidoce, pouco
sulfurosa) → bom para o refino e uma exceção neste tipo de óleo.
Óleos da Bacia de Campos: Maior teor de enxofre do país
Acidez: TAN médio de 0,64 mg KOH/g. Marlim com valor de 1,09
mg/KOH/g → especificidade negativa → cresce o custo do refino.
KUOP: valor médio de 11,7 → Naftênico