Quimica do Petróleo I - Apostila

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PROPRIEDADES UTILIZADAS PARA CARACTERIZAR 
E VALORIZAR OS PETRÓLEOS 
 2 
o 1) Curva PEV 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Permite a separação do óleo cru em cortes ou frações de acordo com suas 
temperaturas de ebulição. O Procedimento PEV é normalizado pela ASTM, 
pelas normas D-2892 e D-5236. 
 
Chegando às refinarias, o petróleo cru é analisado para que possamos 
conhecer suas características e então definir os processos a que será 
submetido para a obtenção de determinados produtos. 
 
Evidentemente, as refinarias, conhecendo suas limitações, já adquirem 
petróleos dentro de determinadas especificações. A separação das frações é 
baseada no Ponto de ebulição dos hidrocarbonetos. 
Curva de Curva de Curva de Curva de PPPPontos de ontos de ontos de ontos de EEEEbulibulibulibuliçãçãçãção o o o VVVVerdadeiroserdadeiroserdadeiroserdadeiros ---- PEVPEVPEVPEV 
 ( ( ( ( TTTTrue rue rue rue BBBBoiling oiling oiling oiling PPPPoints oints oints oints –––– TBPTBPTBPTBP ) ) ) ) 
T (°°°°C ) 
 
% vaporizado (%destilada em 
volume) 
 3 
2) Densidade e Grau API 
A densidade de uma substância é definida como a relação entre a massa 
específica da substância e a massa específica de um padrão. Sendo a massa 
específica uma função da temperatura, deve-se sempre definir a que valores 
de temperaturas está relacionada a densidade. 
dT1/T2 = 
( )
( )
ρ
ρ
AMOSTRA À T
À T
1
2PADRÃO
 
 
(2.1) 
 
 
Além da densidade relativa, pode-se utilizar outras grandezas para exprimir a 
densidade de um líquido, entre as quais citam-se: 
5,1315,141
F60/60
−=
o
d
APIo 
(2.2) 
oBé = 140 130
60 60
d
F/ o
−
 
 
(2.3) 
Densidade relativa de um produto é definida como a relação entre a massa 
específica desse produto a uma dada temperatura e a massa específica de um 
padrão a mesma ou diferente temperatura. A densidade do petróleo é importante 
porque ela reflete, por si só, o conteúdo de frações leves e pesadas do cru, pois se 
trata de uma propriedade aditiva em base volumétrica. 
 
 4 
Grau API 
Formulação 
 
5,1315,141
F60/60
−=
o
d
APIo
 
 
em que a densidade é medida relativamente à densidade da água . A 
densidade, portanto, pode ser obtida por: 
Obs: 60°F (Temperatura padrão EUA), correspondem a 15,55...°C No Brasil é 
20ºC. 
 
Menor API = Maior densidade, significa composição mais rica em 
hidrocarbonetos pesados com potencial de geração de derivados mais 
pesados ( de menor valor de mercado ) 
 
Exemplo 1: Um derivado de petróleo tem o ºAPI igual a 34,31. Calcule a 
sua densidade d60/60ºF e estime a sua d20/4ºC. 
 
Tabela 1: Classificação de Petróleos segundo a Densidade. 
DENSIDADE (º API) CLASSIFICAÇÃO 
API > 40 EXTRA-LEVE 
40 > API > 33 LEVE 
33 > API > 27 MÉDIO 
27 > API > 19 PESADO 
19 > API > 15 EXTRA-PESADO 
API < 15 ASFÁLTICO 
 
Exemplo: Um derivado de petróleo tem o ºAPI igual a 34,31. Calcule a sua 
densidade d60/60ºF (d=0,8534). 
O petróleo encontrado pela Petrobras no campo petrolífero de Tupi (bacia de 
Santos) em Novembro de 2007 foi testado e classificado como 28º API, ao 
contrário do que é frequêntemente dito é do tipo médio e não leve. Um dos 
motivos para a sua divulgação como leve é a comparação com a média da 
densidade do petróleo nacional. 
 5 
 
2.1 Variação da Densidade Relativa com a Temperatura 
 Em alguns casos, pode-se desejar trabalhar com valores de densidade 
relativa, em bases de temperaturas diferentes daquelas que foram observadas 
na análise. 
 Então, torna-se necessário efetuar mudança de base de temperatura. No 
Brasil, a temperatura padrão de medição de líquidos é T1= 20oC exceto para a 
água T2= 4oC, onde o valor de sua massa específica é 1g/cm3. 
dT1/T2 = 
( )
( )
ρ
ρ
A
H O
1
2 2
T
T
 
(2.4) 
 Em alguns outros países, como os Estados Unidos à temperatura de 
 6 
referência de medida de líquidos é T3= 15,6oC e a água também é medida 
nesta mesma temperatura, T2= 15,6oC. 
dT3/T4 = 
( )
( )
4OH
3A
2 T
T
ρ
ρ
 
(2.5) 
 Desejando-se alterar a base de referência deve-se converter através de 
uma das seguintes equações: 
 
d20/4 = - 0,0166 . 2 60/60d + 1,0311 . d60/60 - 0,0182 
para 0,644 ≤≤≤≤ d60/60 ≤≤≤≤ 0,934 
(2.6) 
d20/4 =1,2394 . 3 60/60d - 3,7387 . 
2
60/60d + 4,7524 . d60/60 - 1,2566 (2.7) 
para 0,934 <<<< d60/60 ≤≤≤≤ 1,060 
d60/60 = 0,0156 . ( )d 20 4 2/ + 0,9706 . ( )d 20 4/ + 0,0175 (2.8) 
para 0,644≤≤≤≤ d20/4 ≤≤≤≤ 0,931 
d60/60 = 0,0638 . ( )d 20 4 2/ + 0,8769 . ( )d 20 4/ + 0,0628 (2.9) 
Para, 0,931 <<<< d20/4 ≤≤≤≤ 1,060 
 
 
Misturas de Líquidos Ideais: 
Uma mistura de líquidos é dita ideal quando: 
Vmistura =Σ Vcomponentes = Σ Vi (não existindo contração nem expansão) 
Para efeitos práticos, uma mistura líquida de hidrocarbonetos de uma mesma família 
pode ser considerada como uma mistura ideal. 
A) A massa específica e a densidade da mistura são obtidas pelo somatório das 
multiplicações das massas específicas e densidades dos componentes pelas 
respectivas frações volumétricas. Assim, para uma mistura de k componentes, 
temos: 
ρmist = mmist / Vmist = / = / 
 / = Φi ρmist = Φi 
 dmist = ρmist / ρágua = Φi/ Φi/ 
dmist = Φi 
 7 
B) O ºAPI da mistura é obtido pelo somatório da multiplicação do ºAPI dos 
componentes pelas respectivas frações mássicas, para uma mistura de “k” 
componentes. 
 ºAPImist= / …= 
APImist=∑APIifi 
 
 
Exemplo 2: Calcule a densidade d20/4ºC de uma mistura líquida com a seguinte 
composição volumétrica: n-heptano= 40%; n-octano= 60%. 
Dados: 
Componente n-heptano n-octano 
Massa específica, ρ a 
20ºC, kg/m3 
683,74 702,5 
ρ H2O= 1000 kg/m3 
 
Exemplo 3: Calcule o ºAPI médio de uma mistura líquida com a seguinte fração 
mássica: n-heptano= 45%; n-octano= 55%. 
 
3) 
• Teor de EnxofreTeor de EnxofreTeor de EnxofreTeor de Enxofre
Menor teor de Enxofre ( Menor teor de Enxofre ( Menor teor de Enxofre ( Menor teor de Enxofre ( sweetsweetsweetsweet crudescrudescrudescrudes ) produzem ) produzem ) produzem ) produzem 
derivados menos poluentes derivados menos poluentes derivados menos poluentes derivados menos poluentes 
Maior teor de Enxofre Maior teor de Enxofre Maior teor de Enxofre Maior teor de Enxofre ==== necessidade de tratamento dos der necessidade de tratamento dos der necessidade de tratamento dos der necessidade de tratamento dos der 
 
 
 
4)4)4)4) AcidezAcidezAcidezAcidez 
Petróleos mais ácidos necessitam de refinarias com metalurgia 
apropriada � menor valor de mercado. 
ACIDEZ Naftênica é definida como a quantidade de KOH necessária 
para neutralizar 1 grama de amostra. Normalmente, a acidez naftência 
é provocada pela presença de compostos oxigenados de origem ácida, 
que costuma ocorrer em petróleo biodegradados. O Material que 
suporta o ataque desses ácidos naftênicos é o aço AISI 316. 
 
 8 
 9 
 
 
5) 5) 5) 5) ViscosidadeViscosidadeViscosidadeViscosidade 
A viscosidade é a propriedade que determina o grau de resistência do 
fluido ao escoamento (uma força cisalhante), e , portanto é uma 
propriedade que influencia no transporte do petróleo. A viscosidade 
absoluta (ou dinâmica) de um fluido é importante no estudo do 
escoamento de fluidos Newtonianos através de tubulações ou dutos. 
Elevada viscosidade causa problemas de escoamento. Petróleos com 
elevada viscosidade são escoados em mistura para reduzir o custo de 
bombeamento. 
 
Os fluidosque seguem esta lei são chamados de fluidos Newtonianos. 
 10 
A introdução da constante de proporcionalidade na lei de Newton leva ao 
resultado: 
τ = F/A =µµµµ du/dy 
Onde: µ é a viscosidade dinâmica; du é a diferença de velocidade entre duas 
camadas de fluidos adjacentes e dy a distância entre duas camadas de fluidos 
adjacentes. 
Esta viscosidade é dependente da temperatura do fluido e é praticamente 
independente da pressão. 
Se o sistema de unidades é absoluto, como o SI, as unidades são: 
µµµµ = τ /( du/dy ) = (F/A)/( du/dy) = [ ML/T2 L2]/[ L/T L] = M/LT = L-1MT-1 
No SI: [µµµµ] = kg/m.s = Pa.s; também se usa µµµµ = (g)/(cm.s)= P (Poise) 
1cP=P/100 
 
Outra grandeza útil é a viscosidade do fluido dividida pela sua massa 
específica, conhecida por viscosidade cinemática. A sua dimensão física é 
L2T-1 (sua unidade é cm2/s), conhecida como STOKE (st). Sendo o centistokes 
(CST = 0,01 st; mm2/s) a unidade mais empregada no SI é o m2/s. 
νννν = µµµµ /ρρρρ ∴∴∴∴ νννν = µµµµ /ρρρρ = (ML-1T-1)/(ML-3)= L2T-1 = L2/T 
 
Exemplo 1: A viscosidade da água a 20ºC é 1mPa.s; calcule o seu valor 
equivalente em centipoise. 
 
6)6)6)6) Ponto de fluidezPonto de fluidezPonto de fluidezPonto de fluidez 
O ponto de fluidez é definido como a menor temperatura na qual uma 
substância ainda flui. Ele se constitui em um indicativo da 
parafinicidade da substância, pois maiores teores de parafínicos 
conduzem a maiores pontos defluidez. O conhecimento do ponto de 
fluidez é importante no caso de petróleos, porque a partir dele são 
definidas suas condições de transferência em oleodutos. 
APF= petróleos com ponto de fluidez superior a temperatura ambiente 
BPF= petróleos com ponto de fluidez inferior a temperatura ambiente 
 
 
 
 
 
 
 
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 GLP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 NAFTA PETROQUÍMICA 
 
 
GASOLINA 
QUEROSENE 
 DIESEL 
 
 
LUBRIFICANTES/PARAFINAS 
ÓLEO COMBUSTÍVEL 
 
ASFALTOS 
 
 
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Unidade 3: Petróleo e Seus Derivados. (Refino do Petróleo) 
O refino é constituído por uma série de operações de beneficiamento às quais 
o petróleo bruto é submetido para a obtenção de produtos específicos. Refinar 
petróleo, portanto, é separar as frações desejadas, processá-las e transformá-
las em produtos vendáveis. 
 
A primeira etapa do processo de refino é a destilação primária. Nela, são 
extraídas do petróleo as principais frações, que dão origem à gasolina, óleo 
diesel, nafta, solventes e querosenes (de iluminação e de aviação), além de 
parte do GLP (gás de cozinha). Em seguida, o resíduo da destilação primária é 
processado na destilação a vácuo, na qual é extraída do petróleo mais uma 
parcela de diesel, além de frações de um produto pesado chamado gasóleo, 
destinado à produção de lubrificantes ou a processos mais sofisticados, como o 
craqueamento catalítico, onde o gasóleo é transformado em GLP, gasolina e 
óleo diesel. O resíduo da destilação a vácuo pode ser usado como asfalto ou 
na produção de óleo combustível. Uma série de outras unidades de processo 
transformam frações pesadas do petróleo em produtos mais leves e colocam 
as frações destiladas nas especificações para consumo. 
O petróleo, em estado natural, é uma mistura de hidrocarbonetos – compostos 
formados por átomos de carbono e hidrogênio. Além desses hidrocarbonetos, o 
petróleo contém, em proporções bem menores, compostos oxigenados, 
nitrogenados, sulfurados e metais pesados. Todos esses elementos combinam-
se de forma infinitamente variável. Conhecer a qualidade do petróleo a destilar 
é fundamental para as operações de refinação, pois sua composição e aspecto 
variam segundo a formação geológica do terreno de onde o petróleo foi 
extraído e a natureza da matéria orgânica que lhe deu origem. Assim, há 
petróleos leves, que dão elevado rendimento em nafta e óleo diesel; petróleos 
pesados, que têm alto rendimento em óleo combustível; petróleos com alto ou 
baixo teor de enxofre, etc. O conhecimento prévio dessas características facilita 
a operação de refino. 
 
A Petrobras, por exemplo, produz em suas refinarias mais de 80 produtos 
diferentes. 
Os rendimentos obtidos, em derivados, em relação ao petróleo processado 
dependem do tipo do petróleo e da complexidade da refinaria. Os principais 
derivados e sua utilização são: 
• Gás ácido - Produção de enxofre 
• Eteno - Petroquímica 
• Dióxido de carbono - Fluido refrigerante 
• Propanos especiais - Fluido refrigerante 
• Propeno - Petroquímica 
• Butanos especiais - Propelentes 
• Gás liquefeito de petróleo – Combustível doméstico 
• Gasolinas - Combustível automotivo 
• Naftas - Solventes 
• Naftas para petroquímica - Petroquímica 
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• Aguarrás mineral - Solventes 
• Solventes de borracha - Solventes 
• Hexano comercial - Petroquímica, extração de óleos 
• Solventes diversos - Solventes 
• Benzeno - Petroquímica 
• Tolueno - Petroquímica, solventes 
• Xilenos - Petroquímica, solventes 
• Querosene de iluminação - Iluminação e combustível doméstico 
• Querosene de aviação - Combustível para aviões 
• Óleo diesel - Combustível para ônibus, caminhões, etc. 
• Lubrificantes básicos - Lubrificantes de máquinas e motores em geral 
• Parafinas - Fabricação de velas, indústria de alimentos 
• Óleos combustíveis - Combustíveis industriais 
• Resíduo aromático - Produção de negro de fumo 
• Extrato aromático - Óleo extensor de borracha e plastificante 
• Óleos especiais - Usos variados 
• Asfaltos - Pavimentação 
• Coque - Indústria de produção de alumínio 
• Enxofre - Produção de ácido sulfúrico 
• n-Parafinas - Produção de detergentes biodegradáveis 
3.1 O PROCESSO DE REFINO 
 
Os processos de refino variam de uma refinaria para outra. Isso significa 
que nem todas as refinarias possuem as mesmas unidades de processamento. 
Existem alguns fatores que são responsáveis por essas diferenças entre as 
refinarias. Um primeiro fator seria o tipo de petróleo a ser processado, já que, 
por exemplo, poderiam ser obtidas frações com qualidade e viabilidade 
econômica, não apropriadas para uma determinada região de consumo. Um 
segundo fator seria o da necessidade do mercado de uma determinada região 
em relação a uma fração obtida, visto que esse mercado se modifica com o 
tempo. Um terceiro fator seria em relação ao meio ambiente, associado à 
evolução tecnológica, o que leva atualmente à criação de processos com maior 
tecnologia e avanços econômicos. 
 
 Nos últimos anos às grandes reservas de petróleos leves tem diminuído 
muito, sendo esperado que os petróleos fiquem cada vez mais pesados e com 
maiores teores de enxofre, metais e asfaltenos, o que torna o seu 
processamento mais complexo. Por outro lado, a legislação ambiental se torna 
cada vez mais severa quanto às emissões de poluentes, gerando, por exemplo, 
uma redução na demanda de óleos com elevado teor de enxofre. 
 14 
 
 Durante o refino do petróleo, compostos orgânicos pesados incluindo 
asfaltenos, compostos heterociclícos, hidrocarbonetos pesados e outros 
produtos não voláteis permanecem como produto de fundo nas várias unidades 
de processamento de petróleo numa refinaria, formando uma mistura 
complexa, denominada de resíduo (Mansoori e colaboradores, 2001b). 
 
 Uma conseqüência direta do processamento de óleos mais pesados é o 
aumento da fração de correntes residuais (óleos pesados, resíduos de 
destilação à pressão atmosférica, a vácuo ou até mesmo betumes), sendo 
então necessária a incorporação ao sistema de refino de processos, que 
aumentem a capacidade de transformação destas frações em produtos com 
maior valor comercial. 
 O processamento de correntes residuais de petróleo pode ter como 
objetivos:• Produzir óleos desasfaltados e/ou desparafinados, com baixos teores de 
asfaltenos, resinas e metais; 
• Extrair óleos lubrificantes; 
• Preparo para posterior craqueamento; 
• Produção de frações mais leves economicamente mais rentáveis. 
 
Em um esquema típico de refino são encontradas as seguintes principais 
fases do processamento do petróleo (Farah, 2002; Abadie, 2003): 
 
♦ Processos de Separação: são processos onde ocorre apenas à separação 
física dos componentes da carga. Ocorrem através da ação energética 
(variações de temperatura e/ou pressão) ou de transferência de massa 
(solubilidade em solventes). Fazem parte deste grupo a Destilação 
Atmosférica, a Destilação a Vácuo, a Desparafinação a Solvente, a 
Desasfaltação a Propano, a Desaromatização a Furfural, e outros. 
 
♦ Processos de Conversão: são processos de natureza química, visando 
transformar uma fração em outra de maior interesse econômico, ou com o 
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objetivo de se alterar a constituição molecular de uma determinada fração, 
sem no entanto transformá-la em outra. Isto é possível através de reações 
de craqueamento ou rearranjo molecular. São exemplos, o Craqueamento 
Térmico, o Craqueamento Catalítico, a Reformação Catalítica, o 
Coqueamento Retardado, o Hidrocraqueamento e outros. 
 
♦ Processos de Tratamento: embora sejam processos de natureza química, 
não têm como objetivo principal provocar modificações químicas nas 
frações e sim melhorar a qualidade da fração eliminando ou diminuindo os 
contaminantes ou impurezas presentes. São classificados em Tratamento 
convencional (usados em frações leves) e o Hidrotratamento (HDT) ou 
Hidroacabamento (usados em frações médias e pesadas). São exemplos 
de Processos de Tratamento Convencional: Lavagem Cáustica, Tratamento 
com Etanolaminas, Tratamento Merox, Tratamento Bender e outros. 
Processos de Hidrotratamento são utilizados em frações médias 
(querosene, diesel) e pesadas (gasóleos, lubrificantes e outros). 
 
A seguir serão comentados alguns processos de refino com o objetivo 
de mostrar as correntes principais formadas, em especial a formação de 
resíduo atmosférico (RAT) e resíduo de vácuo (RV). O RAT é a carga da 
destilação a vácuo e do craquemento catalítico fluidizado (FCC) enquanto que 
o RV, que é mais rico em asfaltenos, é a carga do processo de desasfaltação e 
de coqueamento retardado. 
 
3.1.1 DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA. 
 
O objetivo da destilação é a separação do petróleo em diversas 
correntes, como gás combustível, GLP, naftas, querosene, gasóleos 
(atmosférico e de vácuo), óleo combustível, asfalto, lubrificantes e resíduos. A 
Tabela 4 apresenta alguns desses produtos com a faixa de destilação 
característica. Algumas dessas frações sofrem um processamento posterior 
para conversão em outros produtos. Outras frações passam por um tratamento 
para melhoria de suas características para atender as necessidades do 
 16 
mercado consumidor (Barker, 1985; Thomas, 2001; Farah, 2002; Abadie, 
2003). 
Tabela 3: Produtos Obtidos pelo Processo de Destilação Atmosférica e a 
Vácuo (Thomas, 2001; Farah, 2002). 
PRODUTOS DA UNIDADE DE DESTILAÇÃO DO PETRÓLEO 
FRAÇÃO FAIXA DE 
DESTILAÇÃO(°C) 
PRODUTOS 
COMERCIAIS 
Gás Liquefeito do Petróleo -44 a 0 GLP 
Nafta Leve Atmosférica 32 a 90 Gasolina 
Nafta Pesada Atmosférica 90 a 190 Petroquímica 
Querosene 100 a 270 Querosene de 
Aviação 
Gasóleo Leve Atmosférico 270 a 320 Óleo Diesel 
Gasóleo Pesado Atmosférico 320 a 390 Combustível 
Gasóleo Leve de Vácuo 390 a 440 Lubrificantes 
Gasóleo Pesado de Vácuo 440 a 600 Carga de FCC, 
Lubrificantes e Asfalto 
Resíduo Atmosférico Acima de 370 Gasóleo 
Resíduo de Vácuo Acima de 600 Óleo Combustível e 
Lubrificantes 
 
O processamento do petróleo, chamado refinação, começa pela 
destilação, uma operação unitária, consistindo na vaporização e posterior 
condensação fracionada de seus constituintes pela ação de temperatura e 
pressão, devido à diferença de seus pontos de ebulição. Desta forma com a 
variação das condições de aquecimento de um petróleo, é possível a 
vaporização de compostos leves, médios e pesados, que, podem ser 
separados ao se condensarem. Paralelamente ocorre a formação de um 
resíduo pesado constituído principalmente de hidrocarbonetos de elevados 
pesos moleculares, que nas condições de temperatura e pressão na qual a 
destilação é realizada não se vaporizam. 
 
 17 
Na refinaria uma unidade de destilação do petróleo é composta 
basicamente de três seções principais: 1) pré-aquecimento e dessalinização; 2) 
destilação atmosférica e 3) destilação a vácuo. A Figura 1 mostra a destilação 
atmosférica com as duas baterias de pré-aquecimento e a dessalgadora. 
 
Figura 1: Unidade de Destilação Atmosférica (Abadie, 2003; Brasil, 2003). 
 
No início do processo de destilação, o petróleo frio, é bombeado através 
de vários trocadores de calor, onde é aquecido progressivamente ao mesmo 
tempo em que resfria os produtos que deixam a unidade de destilação. O 
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conjunto dos permutadores de calor dessa seção é conhecido como bateria de 
pré-aquecimento. 
 
O petróleo antes de ser destilado, passa por uma dessalgadora, e sua 
temperatura nessa etapa está na faixa de 120-160ºC. A dessalgadora tem 
como objetivo remover os sais, água e partículas em suspensão. Esses 
contaminantes, em relação ao petróleo, devem ser removidos, pois causam 
sérios danos às unidades de destilação como fator limitante do tempo de 
campanha e provocando operação ineficiente da unidade. Um dos maiores 
problemas são os sais de cloro, que liberam ácido clorídrico, o que pode causar 
corrosão acentuada nos equipamentos e tubulações. O petróleo, após ser 
dessalinizado, passa numa segunda bateria de pré-aquecimento, onde a 
temperatura é elevada ao máximo possível conseguida por troca térmica com 
as correntes quentes que deixam o processo (Brasil, 2003). 
 
O petróleo antes de entrar na torre de destilação atmosférica, deverá ser 
aquecido até um valor estipulado, então passa por fornos tubulares onde 
recebe energia térmica produzida pela queima do óleo ou mesmo do gás 
produzido na unidade atingindo até a temperatura de 371 ºC. Porém não deve 
ser ultrapassada esta temperatura, a partir da qual inicia-se à decomposição 
térmica das frações pesadas presentes no petróleo. O craqueamento térmico é 
uma ocorrência indesejável em unidades de destilação, porque provoca a 
deposição do coque nos tubos dos fornos e nas regiões das torres, causando 
problemas operacionais (Abadie, 2003). 
 
Uma coluna de destilação de petróleo que opera em condições 
atmosféricas tem como produtos de topo o gás combustível, que é a corrente 
mais leve do petróleo e a de menor rendimento, o GLP e a nafta leve, que são 
condensados fora da torre e posteriormente, são separados. Os produtos 
laterais são a nafta pesada, o querosene e os gasóleos. O resíduo de 
destilação atmosférica que deixa o fundo da coluna é chamado de Resíduo 
Atmosférico (RAT) e dele ainda podem ser retiradas frações importantes, 
através da destilação a vácuo (Brasil, 2003). 
 
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O RAT é um corte de elevada massa molecular e nele já se concentram 
os asfaltenos presentes no óleo. O RAT tem baixo valor comercial, e sua única 
utilização direta é como óleo combustível, entretanto nele estão contidas 
frações de elevado potencial econômico que não podem ser separadas na 
destilação atmosférica por causa dos seus altos pontos de ebulição. Assim, 
esse resíduo é encaminhado às torres de destilação que operam a vácuo. 
 
3.1.2 DESTILAÇÃO A VÁCUO. 
 
 A destilação a vácuo é usada para retirar do petróleo às frações mais 
pesadas, conseguindo fracionar o RAT. Ela retira do petróleo uma grande parte 
das frações lubrificantes de baixa e média viscosidade, porém não consegue 
recuperar as frações lubrificantesmais pesadas, de alta viscosidade e alto 
valor comercial. Essas frações permanecem no resíduo, em conjunto com as 
resinas e os asfaltenos. 
 
A necessidade de pressões subatmosféricas, na destilação a vácuo se 
deve ao fato de que acima de uma determinada temperatura (370°C), 
começam a ocorrer às reações de craqueamento térmico (Farah, 2002; Abadie, 
2003; Brasil, 2003). 
 
O RAT, que é o produto de fundo da destilação atmosférica, é a carga 
para a destilação a vácuo. Esse resíduo precisa ser processado, pois ainda 
estão presentes componentes de alto valor comercial em sua constituição. A 
destilação a vácuo é útil, pois tem como objetivo recuperar essas frações de 
elevado valor comercial como o gasóleo leve (GOL) e gasóleo pesado (GOP). 
Estas frações deixam a coluna pela parte superior, sob a forma de vapor e o 
produto residual da destilação a vácuo é conhecido como Resíduo de Vácuo 
(RV) (Farah, 2002; Abadie, 2003). 
 
A carga aquecida, após deixar os fornos, vai para a torre de vácuo a 
uma pressão de 100 mmHg o que já provoca a vaporização de boa parte da 
carga. Os hidrocarbonetos vaporizados, como na destilação atmosférica, 
 20 
atravessam as bandejas de fracionamento e são coletados em duas retiradas 
laterais: gasóleo leve (GOL) e gasóleo pesado (GOP), que normalmente, 
constituem a carga para a unidade de FCC (Brasil, 2003). O GOL é um produto 
pouco mais pesado que o óleo diesel e pode ser a ele misturado quanto seu 
ponto inicial de ebulição não é elevado. 
 
As frações mais pesadas do óleo – RAT e RV - obtidas durante o refino, 
apresentam as maiores concentrações em asfaltenos. O RV é constituído de 
hidrocarbonetos de elevada massa molecular, baixa razão H/C, alto teor de 
aromáticos, enxofre e nitrogênio, traços de níquel e vanádio e tem ainda um 
baixo valor comercial (Miller e colaboradores, 1998). Conforme suas 
especificações, o RV pode ser encaminhado para tanque de óleo combustível 
após acerto final da viscosidade, ou para tanque de cimento asfáltico (CAP) 
(Brasil, 2003). Em algumas refinarias o RV é carga da unidade de 
coqueamento e da unidade de desasfaltação a propano. Este resíduo de vácuo 
fornecerá óleo lubrificante ou servirá de carga para a próxima etapa, o 
craqueamento catalítico (Fisher e colaboradores, 1998; Farah, 2002; Abadie, 
2003). 
 
Com o processamento cada vez maior de óleos pesados e com o 
aumento da demanda de produtos nobres (gasolina e diesel), o RAT que é 
utilizado como carga da unidade de destilação a vácuo passou a ser utilizado, 
também, como carga da unidade de craqueamento catalítico. Na Figura 2, está 
representada uma unidade de destilação a vácuo para a produção de 
combustíveis. 
 21 
 
Figura 2: Unidade de Destilação a Vácuo (Abadie, 2003; Brasil, 2003). 
 
A partir desse resíduo de vácuo, oriundo de algumas refinarias da 
PETROBRAS, foram extraídos os asfaltenos, objeto de estudo deste trabalho. 
 22 
3. 2. PRODUTOS: COMBUSTÍVEIS ENERGÉTICOS E NÃO 
ENERGÉTICOS 
O Petróleo 
Principais Combustíveis 
Informações extraídas do Anuário Estatístico da Indústria Brasileira do Petróleo - 1990/1997 
ANP - Agência Nacional do Petróleo -ISSN 0101-3874 
 
Combustíveis Energéticos 
Produtos utilizados com a finalidade de produzir energia, seja diretamente, a 
partir de sua queima (combustíveis), 
ou pela sua transformação em outros produtos combustíveis. 
• Álcool 
o Álcool Etílico: Álcool etílico é utilizado como combustível 
automotivo. 
o Álcool Hidratado: Utilizado nos motores dos veículos à álcool. 
o Álcool Anidro: Componente de mistura da Gasolina C. 
• Diesel 
Frações seguintes ao querosene na destilação do petróleo (gasóleo). 
o Diesel Comum: Amplamente empregado como combustível nos 
motores a explosão de máquinas, veículos pesados, et. (ciclo 
diesel); também utilizado como combustível industrial e para 
geração de energia elétrica. 
o Diesel Metropolitano: Combustível automotivo com 
especificações mais rigorosas quanto ao teor de enxofre, para 
uso no transporte urbano, conforme as exigências ambientais. 
o Diesel Marítimo: Combustível para embarcações leves, 
atendendo especificações mais rígidas (ex: ponto de fulgor). 
• Gases 
São hidrocarbonetos leves (C1-C2), usados para fins combustíveis em 
geral. Devido às propriedades físicas de seus componentes, são 
exigidas condições severas para a sua liquefação, o que eleva o custo 
de armazenamento destes produtos 
o Gás Combustível: Gases residuais de refinaria utilizados como 
combustíveis na própria refinaria ou vendidos para alguns 
consumidores. Inclui Gás de Xisto, de características 
semelhantes e Gás Metano. 
o Gás Natural: Mistura de hidrocarbonetos leves gasosos (metano 
e etano, principalmente), obtida da extração de jazidas.É utilizado 
como combustível industrial, automotivo e doméstico. 
o Gases Liquefeitos: Mistura de hidrocarbonetos gasosos mais 
pesados (C3-C4) que, por não exigirem condições severas para 
sua liquefação, podem ser liquefeito por compressão em 
condições de temperatura ambiente, ou por resfriamento, 
mantendo-se a pressão normal. Sua maior aplicação é na cocção 
dos alimentos. Também é utilizado em empilhadeiras, soldagem, 
 23 
esterilização industrial, teste de fogões, maçaricos e outras 
aplicações industriais. 
• Gasolina 
Combustível para motores de combustão interna com ignição por 
centelha (Ciclo Otto). Composto de frações líquidas leves do petróleo, 
variando sua composição, em hidrocarbonetos, desde C5 até C10 ou C12. 
o Gasolina Automotiva: Gasolina para automóveis de 
passageiros, utilitários, veículos leves, lanchas e equipamentos 
agrícolas. À gasolina A mistura-se o Álcool Anidro, para a 
produção da Gasolina C, ou o meyil-tercil-butil-éter – MTBE, para 
a produção da Gasolina B. 
o Gasolina de Aviação: Empregada para aviões com motores de 
pistão. Possui elevado índice de octano (80 a 145) e ponto de 
congelamento igual a –60oC. 
• Nafta Energética 
No caso, a Nafta para Geração de Gás, que é transformada em gás de 
síntese, por um processo industrial (reformação com vapor d´água). Este 
gás é utilizado na produção do gás canalizado doméstico. 
• Óleo Combustível 
São as frações mais pesadas da destilação atmosférica do petróleo. 
Largamente utilizado como combustível industrial em caldeiras; fornos; 
etc. 
o Òleo Combustível ATE: Óleo com alto teor de enxofre (acima de 
1%). 
o Óleo Combustível BTE: Óleo com baixo teor de enxofre (até 
1%). 
o Óleo Combustível Marítimo: Combustível para navios em geral. 
Inclui os MARINE FUELS (misturas com o Diesel em proporções 
variadas e o Óleo Combustível Especial para Marinha – EPM). 
• Querosene 
Frações seguintes à gasolina na destilação do petróleo (ceroseno). 
o Querosene de Iluminação: Utilizado, em geral, como 
combustível de lamparinas. 
o Querosene de Aviação: Combustível para turbina de aviões. 
• Outros Combustíveis Energéticos 
Quaisquer outros produtos energéticos, de aplicação específica, que não 
se enquadram em nenhum dos subgrupos acima. 
Combustíveis Não Energéticos 
• Asfaltos 
o Cimentos Asfálticos de Petróleo: Asfaltos "sólidos" (pasta de 
alta viscosidade) usados em pavimentação 
o Asfaltos Diluídos de Petróleo: Mistura de asfalto em diluente 
(diesel), para aspersão no piso durante a pavimentação. 
• Coque 
Produto sólido, negro e brilhante, obtido por coqueamento de resíduos 
pesados, essencialmente constituído por carbono (90 a 95%) e que 
queima sem deixar cinzas. É utilizado na metalurgia e na indústria de 
 24 
cerâmica. É também utilizado na fabricação de eletrodos de carvão para 
dínamos nos abrasivos de grafite e nos pigmentos para tintas. 
o Coque de Petróleo: Produto das unidades de coqueamento das 
refinarias. 
o Coque Calcinado:Produto da calcinação do Coque Verde de 
Petróleo, que perde umidade e teores de hidrocarbonetos leves. 
• Gases Liquefeitos Não Energéticos 
Hidrocarbonetos (C3–C4) com outras aplicações não energéticas, tais 
como Alcenos (Propenos; Butenos), matérias-primas para petroquímica, 
Dienos (ex: Butadieno –1, 3, na fabricação da borracha sintética); 
Propano Especial e Butano Especial. 
• Gases Não Energéticos 
Hidrocarbonetos leves (até C2), para fins não energéticos. 
o Gases Petroquímicos: Eteno, petroquímico básico. 
o Gás Natural Não Energético: especificado para aplicações em 
fertilizantes (ex: amônia); siderurgia (redutor siderúrgico) ou 
petroquímica (ex: metanol). 
• Gasóleo Petroquímico 
Carga alternativa das unidades de pirólise das centrais petroquímicas. 
• Lubrificantes 
Utilizados para reduzir o atrito e o desgaste de engrenagens, desde o 
delicado mecanismo de relógio até os pesados mancais de navios e 
máquinas industriais. 
o Lubrificantes Básicos Naftênicos: Matéria-prima para a 
fabricação de Óleos Lubrificantes Acabados. Na sua composição 
química, predominam hidrocarbonetos Alicíclicos (cadeia fechada 
não aromática). 
o Lubrificantes Básicos Parafínicos: Matéria-prima para a 
fabricação de Óleos Lubrificantes Acabados. Na sua composição 
química, predominam hidrocarbonetos Alifáticos (cadeia aberta). 
o Lubrificantes Acabados: Processados, aditivados ou 
industrializados de forma geral, tendo como matéria-prima os 
Lubrificantes Básicos. 
o Lubrificantes Pré-Industrializados: São os lubrificantes q eu 
sofrem tratamento fora das unidades da PETROBRAS, dando 
origem a outro lubrificante, o qual é faturado e entregue como 
produto final da PETROBRAS, havendo a emissão de uma nota 
fiscal de devolução pela empresa que executou o tratamento. Há 
também o caso da empresa que executa o tratamento e fatura o 
produto final (venda direta). 
• Nafta Não Energética 
Naftas para Centrais Petroquímicas: Carga das unidades de pirólise e 
reforma da COPENE; PQU e COPESUL. Nafta para aplicações 
petroquímicas diversas. 
o Nafta Especiais: Nafta para fertilizantes; geração de hidrogênio; 
etc. 
o Nafta para Outros Fins: Aplicações diversas em pequena 
escala. 
 25 
• Parafinas 
Têm largo emprego na indústria de velas; papéis; lona; baterias; pilhas; 
laticínios; frigoríficos e alguns produtos químicos. 
• Solventes 
Utilizados na indústria de tintas; plásticos. Borrachas; resinas, etc. 
Subdividem-se em Alifáticos e Aromáticos. 
o Solventes Alifáticos: Hexano, Aguarrás, Solvente para borracha 
e outros. 
o Solventes Aromáticos: Benzeno, Tolueno, Xileno e outros. 
Utilizados para fins mais nobres, como química fina, polimeração, 
etc. 
• Outros Combustíveis Não Energéticos 
Quaisquer outros produtos não energéticos, de aplicação específica, que 
não se enquadram em nenhum dos subgrupos acima. 
o n-Parafina: Normal Parafina (cadeia normal; Matéria-prima na 
fabricação o Alquilbenzeno Linear que, por sua vez, é utilizado na 
fabricação de detergentes biodegradáveis (como por exemplo, 
pela DETEN, Cvamaçari/BA). 
o Demais Não Energéticos: Resíduo Aromático, Extrato 
Aromático, Resíduo de Desasfaltação e demais produtos não 
enquadrados anteriormente. 
• Combustíveis Não Petrolíferos 
o Nitrogenados: Amônia, Uréia e Ácido Nítrico. 
• Subprodutos 
o Gasosos: Dióxido de Carbono. 
o Líquidos: Dissulfetos. 
o Sólidos: Enxofre.