Pesquisa de Química- composição do petróleo

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CENTRO PAULA SOUZA
ETEC CARLOS DE CAMPOS
QUÍMICA
PETRÓLEO
ARIANE DE SOUSA CARDOSO – Nº 03
3º MÉDIO B
SÃO PAULO
1º SEMESTRE / 2015
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO	03
1.1 PETRÓLEO	04
2.1 HIDROCARBONETOS	05
2.2 REFINAÇÃO.	06
2.2 REFINAÇÃO- CONTINUAÇÃO	07
2.2 REFINAÇÃO- CONTINUAÇÃO	08
2.3 CLAREAMENTO	09
2.3 CLAREAMENTO- CONTINUAÇÃO	10
2.4 PRÉ –SAL 	11
2.4 PRÉ-SAL- CONTINUAÇÃO	12
2.5 UTILIZAÇÃO	13
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	14
INTRODUÇÃO
É chamado de petróleo  o líquido oleoso de origem fóssil, formado ao longo de milhões de anos no subsolo, em profundidades variáveis, com acumulações tanto a poucos metros da superfície terrestre quanto a mais de três mil metros de profundidade, em meio a um terreno de rochas sedimentares. Sua cor varia segundo a origem, oscilando do negro ao âmbar e é muito rico em hidrocarbonetos  (HC). De fato, sua composição química deriva da combinação de átomos de carbono e hidrogênio. Substância inflamável possui uma densidade menor do que a da água, e é atualmente a principal fonte de energia do mundo moderno.
1.1 PETRÓLEO 
O petróleo é uma substância oleosa, inflamável, com cheiro característico e em geral, menos denso que a água e com cor variando entre o negro e o castanho escuro.
Embora objeto de muitas discussões no passado, hoje tem-se como certa a sua origem orgânica, sendo uma combinação de moléculas de carbono e hidrogênio.
Admite-se que esta origem esteja ligada à decomposição dos seres que compõem o plâncton - organismos em suspensão nas águas doces ou salgadas, tais como protozoários, celenterados e outros - causados pela pouca oxigenação e pela ação de bactérias.
Estes seres decompostos foram, ao longo de milhões de anos, se acumulando no fundo dos mares e dos lagos, sendo pressionados pelos movimentos da crosta terrestre e transformaram-se na substância oleosa que é o petróleo.
Ao contrário do que se pensa o petróleo não permanece na rocha que foi gerado - a rocha matriz - mas desloca-se até encontrar um terreno apropriado para se concentrar.
Estes terrenos são denominados bacias sedimentares, formadas por camadas ou lençóis porosos de areia, arenitos ou calcários. O petróleo aloja-se ali, ocupando os poros rochosos como forma "lagos". Ele acumula-se, formando jazidas. Ali são encontrados o gás natural, na parte mais alta, e petróleo e água nas mais baixas.
2.1 HIDROCARBONETOS
O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos, substâncias cujas moléculas são formadas somente por átomos de carbono e hidrogênio. Hidrocarbonetos que apresentam apenas ligações simples entre átomos de carbono são chamados desaturados, os que possuem ligações duplas ou triplas recebem a denominação de insaturados. “Tanto os hidrocarbonetos saturados como os insaturados podem apresentar estruturas em cadeia aberta, normal ou ramificada, ou ainda estruturas cíclicas.” 
Após a extração do petróleo, este é transportado por oleodutos até os grandes navios petroleiros, que dão continuidade ao transporte até os portos marítimos, onde mais uma vez, o petróleo é bombeado até as refinarias. Na refinaria de petróleo, as substâncias são separadas por destilação fracionada, na destilação fracionada pela diferença de temperatura são separados os diferentes derivados do petróleo.
 Dessa forma, o petróleo é algo de grande utilidade para a humanidade, realmente é uma das melhores fontes de combustível e energia conhecida, mas devemos ter preocupação ao utilizá-lo de modo desenfreado, pois, como vimos, ele não é uma fonte renovável de energia, e por essa razão já fora causa de algumas guerras entre determinados países.
2.2 REFINAÇÃO 
O petróleo não é usado diretamente na forma bruta, por isso ele precisa passar por esse processo. Esse combustível é composto de uma mistura complexa de hidrocarbonetos, além de pequenas quantidades de outras classes de compostos orgânicos que contêm nitrogênio, oxigênio e enxofre. Não é possível isolar cada um desses compostos orgânicos que compõem o petróleo, tendo em vista que muitos possuem pontos de ebulição muito próximos. Por isso, o refinamento do petróleo isola frações, ou seja, grupos com um número menor de compostos orgânicos, principalmente hidrocarbonetos que possuem massas molares próximas.
Portanto, a diferença básica entre essas frações do petróleo é a quantidade de átomos de carbono presentes em suas moléculas. Por exemplo, a gasolina é uma fração do petróleo formada por hidrocarbonetos que possuem de 6 a 10 átomos de carbono, enquanto que outra fração do petróleo, o óleo diesel, possui moléculas com 15 a 18 carbonos. Veja na imagem abaixo outras frações do petróleo e a quantidade de átomos de carbono em cada caso, além das amplas aplicações dessas frações em nossa sociedade:
Quanto maior a massa molar de um composto orgânico, maior é o seu ponto de ebulição, ou seja, a temperatura que passa do estado líquido para o estado de vapor. Essa propriedade é importante, porque uma das principais técnicas usadas nas refinarias é a destilação fracionada do petróleo, e ela se baseia nessa propriedade para separar as frações do petróleo.
Basicamente, essa técnica consiste em colocar o petróleo em um forno ou fornalha para ser aquecido a cerca de 400ºC. Essa fornalha é acoplada a uma torre de destilação a pressão atmosférica (ou torre de fracionamento) que possui vários pratos ou bandejas de destilação (no máximo 50 bandejas). Conforme vai subindo, cada bandeja apresenta uma temperatura diferente que vai diminuindo nesse sentido. 
Assim, ocorre o seguinte, os hidrocarbonetos de maiores massas molares (de moléculas com maior quantidade de carbonos) formam uma fração que permanece no fundo do recipiente no estado líquido, pois o seu ponto de ebulição é muito elevado. Já as frações com menores massas molares e que possuem menores pontos de ebulição, passam para o estado de vapor e sobem na torre de destilação, chegando à próxima bandeja. Se a temperatura nessa bandeja for menor que o ponto de ebulição da fração, ela se condensa e é retida. Se não, ele continua subindo para a próxima bandeja e assim sucessivamente, até a fração mais leve chegar no último prato da coluna, onde a temperatura é a menor e é coletada ali.
Esse processo se repete novamente, para garantir a eficiência do processo. Nesta parte do processo são obtidos principalmente gás, gasolina, nafta e querosene.
O líquido de massa molar elevada que permaneceu na parte inferior da torre de destilação é então encaminhada para outro forno, para ser aquecida novamente. Mas, acontece que essa fornalha está acoplada uma torre de destilação a vácuo ou a pressão reduzida, ou seja, que possui a pressão de vapor menor que a pressão atmosférica. Desse modo, esses compostos pesados entram em ebulição em temperaturas menores que 400ºC, o que impede que suas moléculas se decomponham, isto é, sejam quebradas. O mesmo processo que ocorreu na outra torre de destilação ocorre novamente e são obtidas novas frações desse resíduo. Essas frações do petróleo são mais pesadas que as obtidas na primeira destilação. Nesta parte do processo são obtidas principalmente graxas, parafinas, óleos lubrificantes e betume que é usado para fazer asfalto e na impermeabilização.
CLAREAMENTO
A principal diferença entre essas frações está na quantidade de átomos de carbono nas moléculas de seus constituintes. Quanto maior for esse número, mais pesada será a fração. Por exemplo, a fração mais leve é o gás natural, que é composto praticamente de metano, que contém somente um átomo de carbono. Já a gasolina, que é líquida, possui moléculas com 6 até 10 átomos de carbono. O óleo diesel possui de 15 a 18 carbonos, e a parafina possui sólidos de massa molar elevada, como o C36H74.
Visto que a diferença está somente no tamanho das moléculas, surgiu um processo químico em que algumas frações do petróleo, bem como resíduos do petróleo que restam após o fracionamento, são submetidas. Esse processo é chamado de craqueamento e é conhecido tambémcomo cracking. A palavra “craqueamento” vem do inglês to crack, que significa “quebrar”.
É exatamente isso que é feito nesse processo, ocorre a quebra de moléculas longas de hidrocarbonetos de elevada massa molar para a formação de outras moléculas com cadeias menores e massas molares mais baixas, como alcanos, alcenos e, inclusive, carbono e hidrogênio.
Por exemplo, a fração de querosene é formada por moléculas com 10 a 16 átomos de carbono, como o C12H26. Essa é uma molécula longa que pode passar pelo craqueamento em refinarias de petróleo e ser transformada em moléculas menores, como o C8H18, que compõe a gasolina. Veja essa reação abaixo:
1 C12H26 → 1 C8H18 + 2 C2H4
Fração de fração de alceno
querosene gasolina (eteno)
Esse processo é muito importante, pois permite que frações do petróleo que são vendidas por valores menores transformem-se em frações de maior valor comercial.
A gasolina é atualmente a fração mais importante do petróleo. Mas no processo de refinamento, é obtida uma porcentagem muito pequena (de 7% a 15%) de gasolina em relação à demanda atual. O craqueamento soluciona esse problema, pois aumenta a quantidade e a qualidade da gasolina produzida. Ele ajuda a aumentar de 20 a 50% a quantidade de gasolina produzida por barril de petróleo.
O craqueamento é realizado em colunas de fracionamento das refinarias de petróleo e existem dois tipos: o craqueamento térmico e o catalítico. O craqueamento térmico é realizado com temperatura e pressão elevadas que rompem as moléculas mais pesadas. Por exemplo, no craqueamento do querosene, do óleo diesel e do óleo lubrificante em gasolina, são utilizadas temperaturas que vão de 450 a 700ºC. Já o craqueamento catalítico diferencia-se do térmico apenas pelo uso de um catalisador. Os catalisadores são substâncias capazes de aumentar a velocidade de determinadas reações químicas sem participar da reação, ou seja, são regenerados ao final dela. Em virtude do uso de calor, esse processo também é chamado de pirólise, nome que deriva dos termos gregos pira, que significa “fogo”, e lise, que significa “quebra”. Assim, a pirólise pode ser definida como “quebra pelo fogo”e é um tipo de reação química de decomposição ou análise, em que o calor decompõe uma substância em dois ou mais produtos.
O craqueamento do petróleo também é importante economicamente porque muitos de seus subprodutos são usados como matéria-prima na produção de plásticos, borrachas e novos materiais.
2.4 PRÉ-SAL
A camada pré-sal é uma espécie de bolsão onde ficam acumulados hidrocarbonetos como petróleo e gás metano e que fica localizada logo abaixo da “camada de sal” em regiões de bacias sedimentares que contém grandes estruturas halocinéticas (locais onde há a ascensão de corpos salinos).
Este é o caso da “camada pré-sal” localizada na bacia sedimentar litorânea brasileira, mais precisamente, entre os litorais do Espírito Santo e Santa Catarina em uma extensão de cerca de 800 quilômetros abrangendo a região de três bacias sedimentares: as bacias do Espírito Santo, Campos e Santos.
As bacias sedimentares deste tipo sempre tiveram grande importância para a indústria petrolífera, pois sua existência está quase sempre relacionada com a ocorrência de jazidas petrolíferas (cerca de 60% de todo petróleo produzido no mundo está em estruturas deste tipo) como as existentes no Golfo Pérsico.
Somente a camada de sal possui uma extensão que pode chegar a 2 km de espessura. A camada pré-sal brasileira fica a mais de 7 mil metros de profundidade e já foram encontrados vários campos e poços de petróleo na região, dentre eles estão os campos batizados de Tupi, com uma estimativa de conter de 5 a 8 bilhões de barris, o Carioca, o campo de Jubarte e o de Júpiter, entre outros.
O petróleo da camada pré-sal é mais leve do que o petróleo encontrado no restante do Brasil, como o petróleo da Bacia de Campos, geralmente considerado petróleo pesado. O petróleo é um tipo de hidrocarboneto fóssil, mais precisamente, uma mistura de várias substâncias em que predominam cadeias de carbono e hidrogênio, mas também aprecem diferentes porcentagens deenxofre e nitrogênio, dependendo da qualidade.
A densidade do petróleo permite classificá-lo em leve, mediano, pesado e ultra-pesado. Esta classificação é baseada nas características físico-químicas do petróleo, considerando a análise da densidade do óleo (grau API) e a viscosidade do óleo (medida em cP ou centipoises). O petróleo do pré-sal tem densidade ou grau API superior a 28° API, sendo que a maior parte do óleo encontrado possui grau API maior que 31°, sendo classificado petróleo leve. A Petrobrás também identificou que este óleo tem baixo teor de substâncias poluentes como enxofre e nitrogênio, normalmente encontrados em grande quantidade no petróleo pesado.
Conforme a classificação da ANP:
Petróleo Leve – densidade igual ou inferior a 0,87 (ou grau API igual ou superior a 31°).
Petróleo Mediano – densidade superior a 0,87 e igual ou inferior a 0,92 (ou grau API igual ou superior a 22° e inferior a 31°).
Petróleo Pesado – densidade superior a 0,92 e igual ou inferior a 1,00 (ou grau API igual ou superior a 10° e inferior a 22°).
Petróleo Extra-pesado – densidade superior a 1,00 (ou grau API inferior a 10°).
Assim, o petróleo leve, como óleo da camada pré-sal, é estratégico para o Brasil, pois:
É mais fácil de ser refinado, produzindo uma porcentagem maior de derivados finos;
Tem menos enxofre, poluindo menos quando é refinado;
Portanto, é comercializado por um valor maior no mercado internacional.
2.5 UTILIZAÇÃO
O petróleo é um recurso mineral formado por uma grande mistura de compostos. A partir do seu refino, são extraídos diversos produtos, como gasolina, diesel, querosene, gás de cozinha, óleo combustível e lubrificante, parafina e compostos químicos que são matérias-primas para as indústrias de tintas, ceras, vernizes, resinas, extração de óleos e gorduras vegetais, pneus, borrachas, fósforos, chicletes, filmes fotográficos e fertilizantes.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
SILVA, ANDRÉ http://www.infoescola.com/quimica/petroleo-como-principal-fonte-de-hidrocarbonetos/
WMNETT http://wmnett.com.br/quimica/aplicacoes-do-petroleo-hidrocarbonetos/
 FOGAÇA, JENIFER http://www.brasilescola.com/quimica/craqueamento-petroleo.htm
EXPLORAÇÃO E PRODUÇÃO DE PETRÓLEO E GÁS http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/areas-de-atuacao/exploracao-e-producao-de-petroleo-e-gas/?gclid=CPCt-ZmS28UCFcQXHwod_bUApA
PRÉ-SAL http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/areas-de-atuacao/exploracao-e-producao-de-petroleo-e-gas/pre-sal/
PETRÓLEO http://fontes-de-energia.info/petroleo.htm
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