PETROQUIMICA AULA 05

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Petroquímica
Produtos Petroquímicos
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O QUE SERÁ ABORDADO?
3. Produtos Petroquímicos
3.1 Produtos petroquímicos básicos na química do C1: Estrutura e aplicações
3.2 Produtos petroquímicos básicos na química do C2: Estrutura e aplicações
 
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Todos os segmentos industriais utilizam insumos oriundos da indústria química, em maior ou menor proporção;
• A Indústria Química/Petroquímica é, por essa razão, uma base da sustentabilidade do desenvolvimento industrial;
• A Indústria Química/Petroquímica de Base abre um leque de possibilidades para o desenvolvimento e sustentabilidade das CADEIAS PRODUTIVAS AMPLIADAS;
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Petroquímica: elo das Cadeias Produtivas Ampliadas
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Insumos básicos, o princípio de todas as cadeias
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As principais matérias primas convencionais e alternativas
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	Vários produtos químicos intermediários podem ser sintetizados, direta ou indiretamente, a partir das transformações do metano. A este procedimento se dá o nome de Química do C1.
Metano, etano e propano são frações do gás natural, e que são fundamentais para a competitividade das cadeias produtivas do C1 (metanol e fertilizantes) e C2 (eteno e derivados);
Química do C1.
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O QUE SERÁ ABORDADO?
De uma maneira geral é possível dividir estes produtos em três categorias:
• Derivados diretos do metano ou de primeira geração, principalmente os clorados e o ácido cianídrico;
• Derivados de segunda e terceira gerações, principalmente baseados em produtos obtidos a partir de gás de síntese tais como metanol e amônia: os álcoois oxo, acrilatos, fosfogênio, acetaldeído, ácido acético, etileno glicol e acetato de vinila;
• Derivados de gerações superiores, que têm como origem os produtos dos dois grupos já citados.
 
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O processo de conversão de gás natural em olefinas ocorre em duas etapas.
 A primeira etapa, que converte o gás natural em metanol, tem sido disponível nas indústrias por algum tempo. 
Na segunda etapa ocorre a transformação do metanol resultante em olefinas.
O methanol to olefins (MTO)
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A transformação do gás natural em produtos químicos intermediários ou combustíveis líquidos pode ser feita via rota direta ou indireta.
A rota direta envolve a reação direta do metano por oxidação ou processo de pirólise.
	A pirólise é feita a alta temperatura (1200 C), produzindo misturas de acetilenos, etilenos e aromáticos. Porém, este processo requer um alto consumo de energia e a transformação a produtos líquidos é muito difícil.
	Já o acoplamento oxidativo do metano é um processo em que o metano é colocado em contato com o oxigênio na presença de um catalisador a uma temperatura elevada e pressão moderada. Os produtos são etano, etileno, CO, CO2, H2 e H2O.
Na rota indireta a produção de combustíveis líquidos ou produtos químicos intermediários é feita através da transformação de metano em gás de síntese (mistura de CO e H2) pela reação subsequente para produtos líquidos, de produção de dimetil éter (DME) e de metanol de baixa pressão (LPM)
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Rota indireta de produção de combustíveis líquidos ou produtos químicos
intermediários a partir do gás natural
O processo de síntese de Fischer-Tropsch foi introduzido, para a produção de combustíveis líquidos a partir de carvão.
A síntese de Fischer-Tropsch converte dois compostos, H2 e CO, em uma variedade complexa de produtos que podem ser diretamente consumidos como combustíveis, por exemplo diesel, ou produtos especiais como lubrificantes, na presença de um catalisador.
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Características dos principais Produtos – C1
Metano : Gás natural seco, é matéria prima fundamental para a produção de fertilizantes e de Metanol. 
O metano de gás natural, é matéria-prima para gás de síntese para a produção de amônia, metanol e outros produtos. 
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol: é um líquido claro e altamente polar que tem uma extensa variedade de aplicações.
Utilizado como material de partida na obtenção do formaldeído, ácido acético, metanos clorados, dimetiltereftalato (DMT), metilaminas, metacrilato de metila, etc. 
Ponto de fusão igual a -97 ºC e Ponto de ebulição de 64,7ºC. 
Sua solubilidade em água é infinita, pois, por possuir moléculas pequenas, com o grupo OH – grupo característico dos álcoois – suas moléculas formam ligações de hidrogênio com a água.
O metanol é também considerado tóxico e corrosivo
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol: 
	O metanol é produzido através de uma reação catalítica entre os constituintes reativos do gás de síntese. 
Geralmente, adiciona-se CO2 ao processo para consumir o excesso de hidrogênio normalmente presente no gás de síntese, na proporção de 3:1 em relação ao CO.
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol: pode então ser usado com diversos fins industriais, entre eles:  Oxidação catalítica para síntese de formaldeído/ formol (H −CO −H):
	
Uso em hospitais – histopatologistas
Uso por laboratórios de anatomia e preservação de cadáveres
Uso de formol na indústria de produtos de madeira e papel
Uso na indústria de móveis
Uso na construção civil
Uso na fábrica de tecidos e artigos de vestuário
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol : Reação com HCl em fase vapor para produção de cloreto de metila (CH 3Cl):
Principais hidrocarbonetos clorados
Na temperatura e pressão ambientes é um gás incolor e com odor moderado
Cloreto de metila é manipulado comercialmente como líquido. 
Ele é miscível principalmente em solventes orgânicos e somente levemente solúvel em água.
Cloreto de metila é uma das mais tóxicas substâncias da família dos hidrocarbonetos clorados.
Utilizado como agente de processo e solvente para produção de vernizes especiais e lacas. É solvente e propulsor em aerosol e indústria plástica; agente refrescante para vários objetivos; extrator de gorduras,óleos, perfumes, alcalóides (cafeína) e antibiótico.
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol : Reação de carbonilação para produção de ácido acético (CH 3 −COOH):
Em condições ambientes, esse composto é líquido, pois seu ponto de fusão é igual a 16,6 ºC e seu ponto de ebulição é igual a 118 ºC.
Possui sabor azedo, cheiro forte e irritante, é reativo e solúvel em água, éter e álcool.
Além do vinagre usado principalmente como tempero de saladas, o ácido acético também é usado para a produção de polímeros, como o PVA (Poliacetato de Vinila), essências artificiais para a perfumaria, tintas, corantes, sedas sintéticas, como o acetato de celulose, medicamentos, como o ácido acetilsalicílico (AAS – aspirina®), em solventes, na produção de anidrido acético e de cloreto de acetila, além de acetatos orgânicos.
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol : Reação de carbonilação para produção de ácido acético (CH 3 −COOH):
É um dos polímeros mais usados pelas indústrias
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Características dos principais Produtos – C1
Metanol : Reações de adição com isobuteno ou isoamilenos para produção de éteres
Em geral, líquidos voláteis, incolores, de odor agradável àqueles que apresentam massas moleculares menores.
Líquidos viscosos, xaroposos e gordurosos aqueles que massas moleculares médias.
Sólidos com aspecto de cera aqueles que apresentam as maiores massas moleculares.
Praticamente não apresentam polaridade molecular.
Insolúveis em água, entretanto, solúveis em álcool.
Como não apresentam pontes de hidrogênio possuem pontos de fusão e ebulição inferiores aos dos ácidos e álcoois de mesma massa molecular.
APLICAÇÕES: 
Produção de flavorizantes para a produção de refrescos, doces, pastilhas, xaropes, balas, etc.
Produção de sabões.
Produção de alguns medicamentos.
Produção de perfumes e cosméticos.
Na alimentação.
Na produção de biocombustíveis.
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Características dos principais Produtos – C1
Amônia : é produzida através da reação do hidrogênio com o nitrogênio atmosférico. 
Dentre as aplicações industriais da amônia, citam-se:
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O ácido nítrico é considerado um ácido forte, sendo também bastante corrosivo.
O ácido nítrico puro é um líquido viscoso, incolor e inodoro. Frequentemente, distintas impurezas o colorem de amarelo-acastanhado. A temperatura ambiente libera fumaças (fumos) vermelhos ou amareladas. 
O ácido nítrico concentrado, normalmente usado em laboratórios e aplicações industriais
Ácido nítrico, especialmente concentrado (solução aquosa em teor de nítrico maior que 70% mássico) é utilizado na indústria de explosivos, apenas de forma gasosa.
Ureia é um composto orgânico cristalino, incolor, de fórmula (NH2)2CO, com um ponto de fusão de 132,7 °C.
As principais aplicações da ureia são:
Na manufatura de plásticos, especificamente da resina ureia-formaldeído.
Devido ao seu alto teor de nitrogênio, a ureia preparada comercialmente é utilizada na fabricação de fertilizantes agrícolas.
Como estabilizador em explosivos de nitrocelulose.
Na alimentação de ruminantes.
Pode ser encontrada em alguns condicionadores de cabelo e loções.
Utilizado para aumentar a solubilidade de corantes na indústria têxtil.
Na produção de ARLA32 (AddBlue), reagente utilizado no SCR para reduzir NOx em veículos Diesel - SCR (Catalizador de Redução Seletiva).
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Dentre as aplicações industriais da amônia, citam-se:
hipoclorito de sódio/peróxido de hidrogênio => Hidrazina 
A hidrazina é primariamente utilizada como um produto químico intermediário na produção de produtos químicos para a agricultura, fibra Spandex e antioxidantes.
É o combustível mono-propelente usado no controle orbital.
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Dentre as aplicações industriais da amônia, citam-se:
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Eteno: é a matéria prima mais importante em termos de volume, número de derivados e valor de venda.
Também conhecido como etileno, é uma matéria-prima de baixo custo, amplamente disponível com alta pureza, e informalmente denominado de “Rei dos Petroquímicos”.
Sua importância na indústria é decorrente de suas propriedades favoráveis e alguns aspectos econômicos, citando-se, por exemplo: 
 Estrutura simples com alta reatividade;  
Composto relativamente barato;  
Facilmente produzido de qualquer fonte de hidrocarboneto através de craqueamento e com alto rendimento;
 Menos subprodutos gerados através da reação do etileno com outros compostos do que nas reações com outras olefinas (por exemplo, as reações com cloro, HCl, O2 e H2O). Produtos importantes são obtidos com alto rendimento e baixo custo.
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Eteno:
Através das reações do eteno, são produzidos 30% de todos os produtos petroquímicos, sendo o óxido de etileno e o dicloroetano os compostos mais importantes. 
Os derivados são usados como plásticos, anticongelantes, solventes, material de vestuário, etc. 
As reações possíveis incluem oxidação, carbonilação oxidativa, cloração, hidratação, alquilação, oligomerização e polimerização. 
Exemplos de aplicações dos compostos oriundos das reações do eteno incluem:  
Uso de óxido de etileno na síntese de diversos produtos químicos de importância comercial, como os etileno-glicóis, as etanolaminas e os alcoóis etoxilados;  
Uso de 1,2-dicloroetano, obtido da cloração direta do eteno, como matéria-prima para a formação do cloreto de vinila, que, através de polimerização, gera o PVC.
Óxido de etileno
1,2-dicloroetano
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Utilização de etanolaminas em diferentes atividades industriais, como na recuperação de CO2 e H2S de gases, como inibidor de corrosão e na produção de detergentes. 
Em particular, as monoetanolaminas (HO–CH2–CH2–NH2) são usados na fabricação de detergentes em pó, enquanto que dietanolaminas e trietanolaminas [NH(CH2CH2OH)2 e N(CH2CH2OH)3] são empregadas como precursores de sabões para formulações de cosméticos;  
Uso de etilbenzeno, produzido através da reação do eteno com o benzeno, como matéria-prima para síntese de estireno, o qual é usado no preparo de poliestireno; 
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 Através da reação do eteno com o ácido acético, ocorre a produção de acetato de vinila, que é utilizado para produzir acetato de polivinila e álcool polivinílico; 
Eteno: 
É um dos polímeros mais usados pelas indústrias
É um dos polímeros mais usados pelas indústrias
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A reação com gás de síntese (CO e H2) resulta no aldeído propiônico, que reage como oxigênio e fornece o ácido propiônico, utilizado como preservativo de cereais.
Eteno: 
Polietileno: É obtido a partir do etileno (eteno). Possui alta resistência à umidade e ao ataque químico, mas tem baixa resistência mecânica. O polietileno é um dos polímeros mais usados pelas indústrias
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Resumão: 
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Exercícios: 
1- De três derivados de produtos petroquímicos a partir da linha de produção do eteno e do metano.
2- Através das reações do eteno, são produzidos 30% de todos os produtos petroquímicos. Através de quais reações o eteno pode ser transformado?
3- Em que consiste o methanol to olefins (MTO)?
4-Explique o signficado da química do C1 e C2?
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