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Aula 2 - Química do Petróleo

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COMPOSIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DO 
PETRÓLEO
Aula. Química do Petróleo
Professora: Lívia V. A. de Castilho
02/08/2021
INTRODUÇÃO
CONSTITUINTES DO PETRÓLEO
• Do latim petra e oleum →“óleo de pedra”
• O petróleo bruto → As frações leves formam os gases e as frações
pesadas, o óleo cru – hidrocarbonetos (C e H) e pequenas
quantidades de compostos orgânicos contendo S, O, N e metais V, Ni,
Fe, Cu.
• Como é extremamente difícil separá-los em componentes puros ou
misturas de composição conhecida, a separação é feita em frações
por grupos de hidrocarbonetos.
INTRODUÇÃO
CONSTITUINTES DO PETRÓLEO
• Mistura de Hidrocarbonetos
• Quanto menor a molécula, mais volátil. (gasoso);
• Quanto maior o molécula, mais viscoso e mais escuro (líquido).
• Carbono: 83-87 %
• Hidrogênio: 11 a 14%
• Enxofre: 1-8% 
• Nitrogênio: 0.1-2%
• Oxigênio: 0.1-2%
• Metais: até 0.3%
• Barril (bbl)
• 1 bbl = 159 L
INTRODUÇÃO
CLASSIFICAÇÃO
• CLASSIFICAÇÃO – CONSTITUINTES
• Interessa desde geoquímicos (para relacionar à rocha-mãe) até refinadores 
(quantidade das diversas frações).
• CLASSIFICAÇÃO - PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
• O mercado internacional precifica o óleo cru por suas propriedades físico -
químicas.
• Ex.: óleos parafínicos → querosene de aviação (QAV), diesel, lubrificante e 
parafinas. óleos naftênicos → frações significativas de gasolina, nafta 
petroquímica, QAV e lubrificantes. óleos aromáticos → produção de gasolina, 
solventes e asfalto.
CLASSIFICAÇÃO
PROPRIEDADE FÍSICO-QUÍMICA
• Classificados pelo American Petroleum Institute – API – em vários graus 
(inversamente proporcional à densidade). 
• Maior graduação → melhor (mais leves). Ex.: 17º API é muito pesado e 30º API é 
leve.
• Fatores que afetam o ºAPI:
• A idade geológica: rochas antigas maior graduação; mas, rochas terciárias 
podem ter cerca de 40º API (ex.: Mar do Norte).
• Profundidade do reservatório: quanto maior, maior a graduação.
• Tectonismo: altas graduações são comuns em regiões com muitas tensões.
• Salinidade: origem marinha > graduações que ambientes com água salobra.
• Teor de enxofre: alto em óleos de baixa graduação.
CLASSIFICAÇÃO
PROPRIEDADE FÍSICO-QUÍMICA
• API – medida de densidade 
• ºAPI = (141,5/d) - 131,5
• d =141,5/(131,5+ º API )
• d = m/v 
• >30 ºAPI = leve; 22-30 ºAPI = médio; <22 ºAPI= pesado; 
<10 ºAPI= extrapesado
• Quanto maior o ºAPI, maior o $$$
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• Todos os petróleos contêm os mesmos HCs, em quantidades 
diferentes;
• A quantidade relativa de cada grupo de HC varia muito para 
cada tipo de petróleo;
• A quantidade relativa dos compostos individuais dentro de cada 
grupo de HC é aproximadamente igual.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• Os hidrocarbonetos são divididos em 3 classes principais, 
baseadas nas ligações C-C
• HC saturados → ligações simples C-C acíclicos - parafinas 
ou alcanos; ligações simples C-C cíclicos – naftenos ou 
cicloalcanos;
• HC insaturados → Insaturados, conhecidos como olefinas, 
ligação dupla – alcenos; ligação tripla C-C – alcinos ou 
acetilenos;
• HC aromáticos → compostos cíclicos relacionados à 
estrutura do benzeno.
CLASSIFICAÇÃO
COMPOSIÇÃO QUÍMICA (FRAÇÕES) DE PETRÓLEO TÍPICO
• Parafinas Normais - 14%
• Parafinas Ramificadas - 16%
• Parafinas Cíclicas - 30%
• Aromáticos - 30%
• Resinas e Asfaltenos - 10%
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
• HIDROCARBONETOS INSATURADOS
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS SULFORADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS NITROGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS OXIGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS RESINAS E ASFALTENOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS METÁLICOS
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
• HIDROCARBONETOS INSATURADOS
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS SULFORADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS NITROGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS OXIGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS RESINAS E ASFALTENOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS METÁLICOS
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS
Parafínicos normais ou alcanos - fórmula geral CnH2n+2
n-parafinas ou n-alcanos – Cadeia linear não ramificada. O mais 
simples é o metano.
Isoparafinas ou Isoalcanos – Cadeias ramificadas (isomerização 
estrutural), butano e todos os alcanos subsequentes podem existir como n-
parafinas ou isoparafinas. 
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
• HIDROCARBONETOS INSATURADOS
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS SULFORADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS NITROGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS OXIGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS RESINAS E ASFALTENOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS METÁLICOS
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS INSATURADOS
Alcenos (olefinas) - fórmula geral CnH2n
Alcinos - fórmula geral CnH2n-2
Dependendo do número de duplas ligações, são conhecidos como
diolefinas ou dienos ou alcadienos, triolefinas ou trienos, etc.
Olefinas não estão presentes naturalmente no óleo cru, mas são
formadas durante os processos de conversão e são mais reativas que as
parafinas normais.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
• HIDROCARBONETOS INSATURADOS
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS SULFORADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS NITROGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS OXIGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS RESINAS E ASFALTENOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS METÁLICOS
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
Conhecidos como Naftênicos ou cicloalcanos – fórmula geral CnH2n.
HC saturados com pelo menos 1 anel de átomos de C.
Podem apresentar radicais parafínicos normais ou ramificados ligados 
ao anel ou outro HC cíclico.
A nomenclatura utilizada é a mesma dos parafínicos normais, agora 
com a adição do prefixo ciclo.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
Ponto de ebulição e densidade dos naftenos são superiores aos dos 
alcanos com o mesmo número de átomos de C.
Mais comuns no óleo cru são anéis com 5 ou 6 átomos de C com 
substituintes alquilas ligados a eles. Os naftenos com vários anéis estão 
presentes nas partes mais pesadas do óleo cru.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS
• HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS CÍCLICOS
• HIDROCARBONETOS INSATURADOS
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS SULFORADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS NITROGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS OXIGENADOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS RESINAS E ASFALTENOS
• NÃO-HIDROCARBONETOS COMPOSTOS METÁLICOS
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
Ligações duplas e simples que se alternam em anéis com seis átomos 
de C. O mais simples é o benzeno.
Ao contrário dos insaturados, o benzeno tem considerável estabilidade 
e, devido ao seu pronunciado odor, todos os compostos que contêm o anel 
benzênico são conhecidos como hidrocarbonetos aromáticos.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
Pode ocorrer aromáticos formados por mais de um anel benzênico.
Podem ocorrer ainda compostos mistos, isto é, que apresentam 
núcleo aromático e radical naftênico, ou núcleo naftênico e radical aromático.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
Frações leves → monoaromáticos (anel benzeno com 1 ou mais 
atomos de H substituído por outro átomo ou grupos alquilas como o tolueno e o 
xileno; Importantes matérias-primas petroquímicas e aumentam a octanagem da 
gasolina.
CLASSIFICAÇÃO
CONSTITUINTES
• HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
Frações pesadas → aromáticos polinucleares;