01-Petróleo e Petroquímica

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Processos da Indústria Química II
Processos da Indústria Química II
PROCESSOS DA INDÚSTRIA 
QUÍMICA II
Petróleo e Petroquímica
Profª Maria Cristina T. Casado
Centro de Educação Tecnológica da FIEC
Processos da Indústria Química II
I. Introdução
• O petróleo é uma matéria-prima essencial à vida moderna, 
sendo o componente básico para a produção de milhares 
de produtos de forma indireta. Dele se produz gasolina, 
combustível de aviação, gás de cozinha, lubrificantes, 
borrachas, plásticos, tecidos sintéticos, tintas e até mesmo 
energia elétrica. Ele é encontrado a profundidades 
variáveis, tanto no subsolo terrestre como no marítimo. 
Gauto, Marcelo Antunes; Rosa, Gilber Ricardo (2013-01-01). Química Industrial (Tekne)
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II. O petróleo
• O petróleo se forma como resultado da ação da própria natureza 
• transforma em óleo e gás a matéria orgânica de restos de animais e 
de vegetais depositados há milhões de anos no fundo de antigos 
mares e lagos. 
• com o passar do tempo, outras camadas foram se depositando 
sobre esses restos de animais e vegetais. 
• a ação do calor e da pressão, causados por essas novas camadas, 
transformou aquela matéria orgânica em petróleo. 
• O petróleo não é encontrado em qualquer lugar, mas somente 
onde ocorreu acúmulo de material orgânico, como dito 
anteriormente – as chamadas bacias sedimentares.
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II. O petróleo
• Reações termoquímicas (ação do calor e pela pressão provocada pelo 
sucessivo empilhamento de camadas) transformaram esses depósitos 
orgânicos em óleo e gás. 
• As substâncias orgânicas são compostas por moléculas ricas em carbono e 
hidrogênio, em níveis variáveis. Por isso, o petróleo (óleo e gás) pode ser 
definido como uma mistura complexa de hidrocarbonetos gasosos, líquidos 
e sólidos.
• Geralmente, o petróleo é encontrado nos poros e/ou fraturas de rochas.
• O petróleo não se acumula na rocha onde foi gerado, chamada rocha-geradora, 
mas ‘migra’ através das rochas porosas e permeáveis em direção às áreas com 
menor pressão, até encontrar uma camada impermeável que bloqueie o seu 
escapamento para a superfície.
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II. O petróleo
• Rocha-reservatório – rocha que armazena o petróleo
• Armadilhas – obstáculos naturais que impedem a sua migração para zonas 
de pressões ainda mais baixas. 
• Quando retido, o petróleo pode ser armazenado em reservatórios 
localizados desde próximos à superfície até a profundidades superiores a 
5000 metros. 
• Para que o petróleo seja encontrado, é necessária uma combinação de 
diversos fatores: 
• existência de uma bacia sedimentar (embora nem todas possuam acúmulos comerciais de óleo ou 
gás) 
• rochas geradoras, rochas-reservatório e rochas impermeáveis em adequada associação.
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III. Exploração e perfuração de poços
1. Levantamento topográfico aéreo, a aerofotogrametria. 
• realizar a perfuração com a menor margem de erro possível. 
2. Sísmica, uma espécie de ultrassonografia do subsolo. 
• permite reconstituir as condições de formação e acumulação de 
petróleo em determinada região. 
• permite ‘desenhar’ o corte transversal das rochas.
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III. Exploração e perfuração de poços
Gauto, Marcelo Antunes; Rosa, Gilber 
Ricardo. Química Industrial (Tekne)
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IV. Produção dos poços
Uma vez descoberto o petróleo: 
• poços de extensão (delimitação) – estimar as dimensões da 
jazida. 
• poços de desenvolvimento - colocam o campo em produção.
A fase seguinte é denominada completação - o poço é preparado 
para produzir. 
• uma tubulação de aço, chamada coluna de revestimento, é 
introduzida no poço. Em torno dela, é colocada uma camada de 
cimento, para impedir a penetração de fluidos indesejáveis e o 
desmoronamento das paredes do poço.
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IV. Produção dos poços
A operação seguinte é o canhoneio – um canhão especial desce 
pelo interior do revestimento e, acionado da superfície, provoca 
perfurações no aço e no cimento, abrindo furos nas zonas 
portadoras de óleo ou gás e permitindo o escoamento desses 
fluidos para o interior do poço. 
Outra tubulação, de menor diâmetro (coluna de produção), é 
introduzida no poço, para levar os fluidos até a superfície. Na 
saída do poço, é instalado um conjunto de válvulas conhecido 
como árvore de natal para controlar a produção.
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IV. Produção dos poços
Componentes de uma árvore de natal
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IV. Produção dos poços
O óleo pode vir à superfície espontaneamente, impelido 
pela pressão interna dos gases. Caso não ocorra, o uso de 
equipamentos para bombear os fluidos faz-se necessário. 
• O bombeamento pode ser mecânico, hidráulico, elétrico, 
etc. O bombeio mecânico, utilizado em terra, é feito por 
meio do cavalo de pau, um equipamento montado na 
cabeça do poço que aciona uma bomba colocada no seu 
interior.
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IV. Produção dos poços
Estrutura de bombeamento mecânico (cavalo de pau).
Gauto, Marcelo Antunes; Rosa, Gilber Ricardo (2013-01-01). Química Industrial
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IV. Produção dos poços
Com o passar do tempo, alguns estímulos externos são 
utilizados para extração do petróleo – recuperação 
secundária, visando sempre aumentar a recuperação de 
petróleo
• injeção de gás ou de água, ou dos dois simultaneamente 
• injeção gás carbônico, vapor, soda cáustica, polímeros e 
vários outros produtos.
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IV. Produção dos poços
O petróleo obtido segue então para os separadores 
• separação do gás natural. 
• o óleo é tratado, separado da água salgada, que geralmente 
contém, e armazenado para posterior transporte às refinarias 
ou terminais. 
• o gás natural é submetido a um processo no qual são retiradas 
partículas líquidas, que vão gerar o gás liquefeito de petróleo 
(GLP) ou gás de cozinha. 
• Parte desse gás é reinjetado nos poços, para estimular a produção de 
petróleo. 
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V. Refino
O petróleo bruto retirado das jazidas contém diversos 
hidrocarbonetos e contaminantes 
 Necessidade de refino 
• separar e purificar as diversas frações obtidas através de um 
conjunto de operações unitárias e conversões químicas. 
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V. Refino
Nas refinarias, o petróleo é submetido a diversos processos 
físico-químicos pelos quais se obtém grande diversidade de 
compostos: 
• asfalto, 
• lubrificantes, 
• solventes, 
• parafinas, 
• coque de petróleo, 
• resíduos, entre outros. 
• gás liquefeito de petróleo (GLP)
• gasolina, 
• naftas, 
• óleo diesel, 
• gasóleos, 
• querosene de aviação, 
• querosene de iluminação, 
• óleo combustível, 
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V. Refino
O petróleo bruto pode variar quanto à sua composição química e 
a seu aspecto. 
• alto teor de enxofre
• grandes concentraçõesde gás sulfídrico
• pesados e viscosos
• leves e voláteis
O petróleo pode ter uma ampla gama de cores, desde o amarelo 
claro, semelhante à gasolina, podendo apresentar-se esverdeado, 
marrom ou preto.
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V. Refino – classificação do petróleo
Uma amostra de petróleo pode ser classificada de diversas 
formas: 
• grau de densidade API (API) – American Petroleum 
Institute 
• teor de enxofre 
• razão dos componentes químicos presentes (parafínicos, 
naftênicos, asfálticos, etc.)
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V. Refino – classificação do petróleo
1. Grau API: 
A densidade do óleo utilizada é a densidade específica 
calculada tendo-se como referência a água. 
 quanto maior o valor de API, mais leve é o óleo ou o 
derivado.
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V. Refino – classificação do petróleo
Asfalto - 11API 
Óleo bruto pesado - 18API 
Óleo bruto leve - 36API 
Nafta - 50API 
Gasolina - 60API
Petróleos mais leves dão maior 
quantidade de gasolina, GLP e 
naftas, que são produtos leves. 
Petróleos pesados resultam em 
maiores volumes de óleos 
combustíveis e asfaltos. 
Petróleos intermediários 
produzem o óleo diesel e o 
querosene.
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V. Refino – classificação do petróleo
• Petróleos leves: acima de 30API (densidade do óleo < 0,72 g/cm3) 
• Petróleos médios: entre 21 e 30API 
• Petróleos pesados: abaixo de 21API (densidade do óleo > 0,92 
g/cm3)
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V. Refino – classificação do petróleo
2. Teor de enxofre: 
• Petróleos “doces”: teor de enxofre < 0,5% em massa 
• Petróleos “ácidos”: teor de enxofre > 0,5% em massa
3. Razão entre os componentes químicos (tipo de hidrocarboneto 
predominante na sua composição):
• saturados de cadeia aberta: parafínico. 
• cadeias saturadas e cíclicas: naftênicos. 
• compostos insaturados: aromáticos (contêm o núcleo benzênico).
• cadeias com ligação dupla: os olefínicos.
• cadeias retilíneas com ligação tripla: acetilênicos.
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V. Refino
• O refino do petróleo pode ser dividido em três classes, em função do 
objetivo:
1. Processos de Separação
 Separação física dos componentes presentes no petróleo.
 Não ocorrem alterações químicas nos componentes.
 As principais operações unitárias envolvidas são a destilação e a extração por solventes. 
solventes. 
2. Processos de Transformação
 Envolvem conversões químicas para a obtenção de subprodutos do petróleo de maior 
valor agregado.
 Entre os principais processos de transformação estão o craqueamento, a alquilação, a 
isomerização, a hidrogenação, a desidrogenação e a reforma catalítica. 
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V. Refino
3. Processos de Acabamento
 Podem ser físicos ou químicos.
 Trata-se basicamente da remoção de impurezas e conferem determinadas 
características aos produtos acabados.
 Podemos citar os processos de hidrodessulfurização catalítica, lavagem cáustica 
e extração com aminas. 
Processos 
Físicos
Processos de 
Transformação
Processos de 
Acabamento
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Processo de separação utilizado para fracionar e separar os 
constituintes do petróleo 
• pressão atmosférica ou a vácuo (acima de uma temperatura de 
aproximadamente 360 C começam a ocorrer reações de craqueamento 
térmico). 
• baseia-se na volatilidade de cada componente da mistura. 
• separação em componentes mais “leves” e componentes mais 
“pesados”.
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Antes do processo de des lação, o petróleo deve passar por um 
dessalgador
• remoção de sais inorgânicos, água e sedimentos que estão 
dissolvidos no petróleo.
1.Dessalgação química: 
 aquecimento do petróleo
 adição de água de processo para a diluição de sais 
 adicção algum produto químico coagulante da água
 A mistura resultante é encaminhada a um decantador onde 
ocorre a separação entre as duas fases formadas
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Antes do processo de des lação, o petróleo deve passar 
por um dessalgador
• remoção de sais inorgânicos, água e sedimentos que estão 
dissolvidos no petróleo.
2.Dessalgação elétrica 
é conduzida da mesma maneira, com a diferença de que 
é utilizado um campo elétrico para favorecer a 
coagulação e a sedimentação da fase aquosa.
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V. Refino – Destilação do Óleo
• O petróleo com menor carga de sais é encaminhado para 
uma seção pré-flash 
• separação das frações mais leves do petróleo – o gás liquefeito 
de petróleo (GLP) e a nafta leve 
• isso possibilita maior flexibilidade operacional e equipamentos 
de menor tamanho. 
• OBS.: essa etapa não é obrigatória
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Em seguida, em seção atmosférica, são separadas as frações 
possíveis até uma temperatura máxima de 360 C 
• nafta pesada, querosene, gasóleo de des lação atmosférica (compõe o 
diesel) e resíduo de des lação atmosférica (RAT).
• o RAT compõe a maior parte da carga do processo seguinte, que é a des lação a 
vácuo. 
• na seção de vácuo, com temperaturas que podem chegar a 450 C
• são obtidos gasóleos de vácuo e resíduo de vácuo, comercializados como óleo 
combus vel ou asfalto.
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V. Refino – Destilação do Óleo
Diagrama de blocos da destilação do petróleo cru
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Operações Unitárias – tipos de destilação
1. Destilação diferencial
 processo muito usado na purificação de líquidos 
 consiste basicamente na vaporização de um líquido 
por aquecimento seguida da condensação do vapor 
formado. 
 para uma solução ideal, o ponto de ebulição é atingido 
quando a soma das pressões parciais dos líquidos é igual à 
pressão atmosférica.
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V. Refino – Destilação do Óleo
Esquema de uma destilação diferencial
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Operações Unitárias – tipos de destilação
2. Destilação flash
 a corrente de alimentação (líquido) é aquecida num 
permutador de calor, passando depois por um flash 
adiabático (despressurização rápida) que dá origem a duas 
correntes saturadas – uma de líquido e outra de vapor, em 
equilíbrio.
 O tanque flash permite a separação e a remoção das duas 
fases. 
 A des lação flash so ́permite um grau de separação razoável se 
a diferença de volatilidade entre os dois compostos a separar 
for elevada. 
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V. Refino – Destilação do Óleo
Esquema de uma destilação flash
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Operações Unitárias – tipos de destilação
3. Destilação fracionada
 separação de dois ou mais líquidos de diferentes pontos de 
ebulição, considerados misturas mais complexas
 coluna de fracionamento, que consiste essencialmente em 
uma longa torre vertical através da qual o vapor sobe e e ́
parcialmente condensado em determinada altura.
 o condensado escoa pela coluna e retorna à base da torre. 
Dentro da coluna, o líquido que volta entra em contato direto 
com o vapor ascendente; aqui ocorre um intercâmbio de calor, 
pelo qual o vapor é enriquecido com o componente mais 
volátil. 
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V. Refino – Destilação do Óleo
• Operações Unitárias – tipos de destilação
3. Destilação fracionada
 Uma coluna de fracionamento é projetada para fornecer uma 
série con nua de condensações parciais de vapor e 
vaporizações parciais do condensado
 seu efeito é similar a certo número de des lações separadas.
 a eficiência de uma coluna de fracionamento é medida comparando-
se o seu rendimento com o calculado para uma coluna de pratos 
teoricamente perfeitos em condições similares. 
 a eficiência de uma coluna depende tanto da altura quanto do 
enchimento e de sua construção interna. Sua eficiência é 
frequentemente expressa em termos de altura equivalente por prato 
teórico (HEPT), que pode ser obtida dividindo-se a altura do 
enchimento da coluna pelo número de pratos teóricos
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V. Refino – Destilação do Óleo
Esquema de uma destilação 
fracionada
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V. Refino – Craqueamento
• Terceira etapa do refino
• Quebra das moléculas longas e pesadas dos hidrocarbonetos
• Pode ser:
• Craqueamento térmico:
Atualmente é pouco utilizado
Exige pressões e temperaturas extremamente elevadas
• Craqueamento catalítico fluido:
Utiliza catalisadores e temperaturas mais brandas
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V. Refino – Craqueamento
Diagrama de blocos de uma unidade de craqueamento catalíticoF
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V. Refino – Craqueamento
• Coqueamento Retardado
• Pode ser considerado um tipo de craqueamento, só que em condições 
mais severas.
• Produz coque a partir de cargas diversas:
• óleo bruto reduzido, resíduo de vácuo, óleo decantado, alcatrão do craqueamento 
térmico e suas misturas
• CRAQUEAMENTOMoléculas de Cadeia 
Aberta
• COQUEAMENTO
Moléculas Aromáticas 
Polinucleadas, Resinas 
e Asfaltenos
COQUE DE 
PETRÓLEO
GASES, NAFTA, 
DIESEL E GASÓLEO
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V. Refino – Craqueamento
Esquema simplificado de uma unidade de coqueamento
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VI. Refino – Processos de Transformação
Reforma Catalítica
• As gasolinas destiladas e as naftas têm, usualmente, baixa octanagem. 
Estes produtos são enviados a uma unidade de reforma
• conversão de naftas em produtos de maior índice de octanagem 
• gasolinas de alto poder antidetonante e de elevado teor de aromáticos. 
• transformação de hidrocarbonetos lineares e naftênicos em olefinas e, 
principalmente, em aromáticos. 
• os catalisadores utilizados são a platina sobre a alumina ou sobre sílica-
alumina e o óxido de cromo sobre alumina.
• O processo produz grande quantidade de benzeno, tolueno e 
xilenos (BTX) e outros aromáticos. 
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VI. Refino – Processos de Transformação
Reforma Catalítica
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VI. Refino – Processos de Transformação
Esquema simplificado de uma unidade de reforma catalítica
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VI. Refino – Processos de Transformação
Alquilação
• reação de adição de duas moléculas leves para a síntese de uma 
terceira de maior peso molecular, catalisada por um agente de 
forte caráter ácido. 
• resulta na obtenção de cadeias ramificadas a partir de olefinas 
leves. 
• utilizada na produção de gasolina de alta octanagem, a partir de 
componentes leves do GLP, utilizando como catalisador o HF ou 
o H2SO4.
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VI. Refino – Processos de Transformação
Alquilação
• O processo envolve a utilização de uma isoparafina, geralmente o 
isobutano, presente no GLP, combinada a olefinas, tais como o 
propeno, os butenos e os pentenos. 
• São obtidos:
• gasolina sintética especialmente empregada como combustível de aviação 
ou gasolina automotiva de alta octanagem 
• nafta pesada propano e n-butano de alta pureza como produção secundária. 
• Este processo permite também a síntese de compostos 
intermediários de grande importância na indústria petroquímica
• etil-benzeno (para produção de poliestireno) 
• isopropril-benzeno (para produzir fenol e acetona) 
• dodecil-benzeno (matéria-prima de detergentes).Centro de Educação Tecnológica da FIEC
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VI. Refino – Processos de Transformação
Esquema simplificado de 
uma unidade de alquilação
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VII. Processos Auxiliares
• Fornecer insumos para possibilitar a operação 
• Efetuar o tratamento de rejeitos dos outros tipos de processo
• geração de hidrogênio 
• recuperação do enxofre 
• manipulação de insumos que constituem as utilidades em uma refinaria, 
tais como vapor, água, energia elétrica, ar comprimido, distribuição de 
gás e óleo combus vel 
• tratamento de efluentes
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VII. Processos Auxiliares
• Geração de Hidrogênio
• O hidrogênio é matéria-prima importante na indústria 
petroquímica
• síntese de amônia e metanol. 
• hidrotratamento e hidrocraqueamento 
• Pode ser produzido nas unidades de reforma catalítica.
• Quando não possível a síntese de H2 em quantidades suficientes 
para o consumo da refinaria, é comum instalar uma unidade de 
geração de hidrogênio (UGH), 
• reações de oxidação parcial das frações pesadas 
• reforma das frações leves com vapor d’água.
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VII. Processos Auxiliares
• Recuperação do Enxofre
• A unidade de recuperação de enxofre (URE) utiliza como 
carga as correntes de gás ácido (H2S) 
• produzidas no tratamento DEA 
• outras unidades (hidrotratamento, hidrocraqueamento, 
reforma catalítica e coqueamento retardado)
• As reações envolvidasconsistem na oxidação parcial do H2S 
através do processo Clauss, com produção de enxofre 
elementar, segundo as equações químicas abaixo:
H2S + ଷ ଶO2 → SO2 + H2O 
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
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