20130614

Petróleo Bruto e Seus Derivados


Petróleo Bruto

Petróleo (do latim petroleum, petrus = pedra e oleum = óleo) é uma mistura complexa de hidrocarbonetos, composta na sua maioria de hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos, podendo conter também quantidades pequenas de nitrogênio, oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos, principalmente de níquel e vanádio. Esta categoria inclui petróleos leves, médios e pesados, assim como os óleos extraídos de areias impregnadas de alcatrão.
 A forma líquida é comumente chamada de óleo cru, a gasosa constitui os gases naturais e a parte viscosa ou sólida constitui o betume encontrado nas areias betuminosas. O óleo cru geralmente contém água com sais inorgânicos dissolvidos que devem ser eliminados no processamento ulterior. As propriedades do petróleo bruto dependem muito de onde se origina e variam bastante de uma região para outra, em cor e composição.

Surgimento do petróleo

Há inúmeras teorias sobre o surgimento do petróleo, porém, a mais aceita é que ele surgiu através de restos orgânicos de animais e vegetais depositados no fundo de lagos e mares sofrendo transformações químicas ao longo de milhares de anos. Substância inflamável possui estado físico oleoso e com densidade menor do que a água. A tabela abaixo nos dá uma visão dos elementos químicos encontrados em um petróleo bruto típico.

                                                                                                 
Composição típica do petróleo bruto
Elemento
Percentagem(peso)
Carbono
Hidrogênio
Nitrogênio
Oxigênio
Enxofre
83-87
11-14
0,1-2
0-2
0,05-2,5

Formação do petróleo

A formação do petróleo ocorre principalmente em regiões oceânicas com alta produtividade biológica e alta quantidade de sedimentos finos. Em uma região marinha rica em nutrientes, há uma grande quantidade de organismos marinhos, principalmente plânctons, na coluna d’água. Após a morte, estes organismos acabam se depositando no fundo do mar, onde são soterrados pelos sedimentos que também se depositam no fundo. Inicialmente, esta matéria orgânica soterrada sofrerá ação de bactérias presentes no sedimento, as quais modificam e degradam-na
.
Com a deposição de sedimentos a pressão e a temperatura sobre esta matéria orgânica irá aumentar. Nesse ponto, já não há mais bactérias, e as ligações químicas dessa matéria orgânica serão quebradas somente devido ao aumento de temperatura e pressão da camada sedimentar. A transformação da matéria orgânica em petróleo depende do gradiente geotermal das camadas sedimentares. Quanto mais profunda a camada, maior a temperatura e pressão sobre esta matéria orgânica, mais ligações químicas serão quebradas e maior será a qualidade do petróleo gerado. Após sua formação, ele acaba migrando para rochas sedimentares porosas e permeáveis através de falhas e fissuras nas rochas, por alívio de pressão. Como a pressão na rocha geradora é muito alta, depois de formado, o petróleo tende a abandonar essa rocha migrando para regiões no sedimento com menores pressões que ocorrem em rochas porosas e permeáveis como os arenitos.


Produtos Derivados do Petróleo Bruto

O petróleo é a fonte de energia com a importância geopolítica atual, uma vez que o produto constitui a base da economia produtiva mundial e pode ser transportado ao redor do mundo com relativa facilidade.

Além de gerar combustíveis como a gasolina, óleo diesel e querosene de aviação, o petróleo é também a base de diversos produtos industrializados, que vão da parafina e da nafta petroquímica aos tecidos e plásticos.

A seguir a exemplificação de alguns derivados do petróleo:

• Gás liquefeito de petróleo (GLP) - consiste de uma fração composta por propano e butano, sendo armazenado em botijões e utilizado como gás de cozinha.

• Gasolina - é um dos produtos de maior importância do petróleo, sendo um líquido inflamável e volátil. Consiste de uma mistura de isômeros de hidrocarbonetos de C5 a C9, obtida primeiramente por destilação e por outros processos nas refinarias. Hoje em dia, com a finalidade de baratear e aumentar a octanagem da gasolina são adicionados outros produtos não derivados de petróleo à gasolina, como, por exemplo, o metanol e o etanol. Uma curiosidade foi a introdução da gasolina na aviação, tendo início junto com o 14 Bis, avião inventado por Santos Dumont, no qual se utilizava um motor de carro.

• Querosene - o querosene é uma fração intermediária entre a gasolina e o óleo diesel. Esse derivado é obtido da destilação fracionada do petróleo in natura, com ponto de ebulição variando de 150 °C a 300 °C. O querosene não é mais o principal produto de utilização industrial, mas é largamente utilizado como combustível de turbinas de avião a jato, tendo ainda aplicação como solvente. Tem como característica produzir queima isenta de odor e fumaça.

• Óleo diesel - é um combustível empregado em motores diesel. É um líquido mais viscoso que a gasolina, possuindo fluorescência azul. Sua característica primordial é a viscosidade, considerando que, através dessa propriedade, é garantida a lubrificação. É comum a presença de compostos de enxofre no óleo diesel, cuja combustão dá origem a óxido e ácidos corrosivos e nocivos aos seres vivos, que geram a chuva ácida. O despertar da consciência de preservação do meio ambiente está induzindo os refinadores a instalar processos de hidrodessulfuração para reduzir o teor de enxofre.


• Parafina - é um produto comercial versátil, de aplicação industrial bastante ampla, como, por exemplo: impermeabilizante de papéis, gomas de mascar, explosivos, lápis, revestimentos internos de barris, revestimentos de pneus e mangueiras, entre outras.

Introdução


Petróleo é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho. É também atualmente a principal fonte de energia, servindo também como base para fabricação dos mais variados produtos, dentre os quais destacam-se benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já foi causa de muitas guerras e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Oriente Médio.

Além de gerar a gasolina que serve de combustível para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo diesel e combustível de aviação.


História e Maiores Produtores de Petróleo


História do Petróleo


A formação do petróleo ocorreu durante a era Mesozoica  aproximadamente entre 250 a 65 milhões de anos atrás. Sendo formado a partir da decomposição da matéria orgânica ao longo do tempo, é encontrado nos poros de determinadas camadas sedimentares conhecidas como “rochas reservatório”. Trata-se, portanto, de um energético não renovável, o que aumenta a importância da descoberta de novos campos produtores ou de novas regiões produtoras
.
Desde a Antiguidade, temos relatos que nos contam sobre a existência desse material em algumas civilizações. Há cerca de seis mil anos, era utilizado como asfalto, para fixação de pisos e tijolos. Há também registros do seu uso nos Jardins da Babilônia e como arma de guerra pelos gregos bizantinos, assim como também era usado no Antigo Egito, onde utilizavam esse material para embalsamar os seus mortos.

A moderna indústria petrolífera data de meados do século XIX. E até o final do século XIX, os Estados Unidos dominaram praticamente sozinhos o comércio mundial de petróleo, essa supremacia americana só era ameaçada, nas últimas décadas do século XIX, pela produção de óleo nas jazidas do Cáucaso, exploradas pelo grupo Nobel, com capital russo e sueco. 

A empresa Royal Dutch–Shell Group, de capital anglo–holandês, apoiada pelo governo britânico, expandiu-se rapidamente no século XX, e passou a controlar a maior parte das reservas conhecidas do Oriente Médio, mais tarde, passou a investir na Califórnia e no México, e entrou na Venezuela. Paralelamente, companhias européias realizaram intensas pesquisas em todo o Oriente Médio, e a comprovaram que região dispunha de cerca de 70% das reservas mundiais, o que provocou reviravolta em todos os planos de exploração.

A primeira guerra mundial pôs em evidência a importância estratégica do petróleo. A transformação do petróleo em material de guerra e o uso generalizado de seus derivados fizeram com que o controle do suprimento se tornasse questão de interesse nacional. O governo americano passou a incentivar empresas do país a operarem no exterior.

Choques do petróleo 


Desde que o petróleo foi descoberto, no final do século XIX, foi consumido pela sociedade de forma abundante, principalmente na atual sociedade industrial e de consumo. 

Na década de 70 descobriu-se que o petróleo é uma fonte esgotável, tal afirmação elevou o preço do produto, em pouco mais de sete anos o preço do barril de petróleo praticamente triplicou. 
Isso provocou o aumento do valor do produto primário de países subdesenvolvidos, superando os produtos industrializados oriundos de países desenvolvidos. 


Foram vários os fatores que propiciaram a elevação do preço do petróleo, dentre eles podemos citar a criação da OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo), formada pelos principais produtores de petróleo do mundo para unificar o preço do produto, promovendo um cartel internacional e controlando a oferta do produto no mercado. 

O petróleo também serve como instrumento político para exercer pressão sobre as grandes potências mundiais. 
Estados Unidos e Europa apoiaram Israel na guerra contra os Árabes, fornecendo armamentos, tal fato irritou os países Árabes, que utilizou o petróleo como meio de atingir as nações que apoiavam Israel, pois diminuíram a produção e elevaram os preços. 


Entre as décadas de 80 e 90 várias oscilações no valor do petróleo ocorreram. 
As crises do petróleo podem ser provocadas por conflitos no Oriente Médio, que limita a produção e eleva o valor. O nível de consumo de um importador interfere no preço, o que reforça a lei da oferta e procura. 

Ao analisar esses fatos, que muitas vezes provocam divergências, dá para imaginar o que acontecerá quando esse recurso esgotar, pois estimativas revelam que o combustível se findará daqui a 70 anos, aproximadamente, o que forçará o homem a buscar novas alternativas de fonte de energia.




O primeiro poço de petróleo é perfurado na Pensilvânia, e assim, é inaugurada a indústria moderna de óleo no mundo. 


História do petróleo no Brasil 


Ao contrario do estereótipo criado pelas pessoas em relação ao uso do petróleo a partir da revolução industrial, é um mito. Pois o petróleo começou a ser utilizado muito antes desse marco importante que foi a revolução industrial. Como, por exemplo, no Egito antigo, que era utilizado para embalsar seus mortos.

No Brasil, a existência do petróleo já era computada durante os tempos do regime imperial. Mas sem muito valor comercial. O petróleo no Brasil começou a ganhar valor considerável mais ou menos na década de 30, em 1932 um relatório foi entregue ao presidente Getúlio Vargas com um laudo técnico que atestava o seu achado.

Nessa mesma década, a descoberta de importante riqueza foi cercada por uma série de medidas institucionais do governo brasileiro. Em 1938, a discussão sobre o uso e a exploração dos recursos do subsolo brasileiro viabilizou a criação do CNP - Conselho Nacional do Petróleo. Em suas primeiras ações, o conselho determinou várias diretrizes com respeito ao petróleo e determinou que as jazidas pertencessem à União. No ano seguinte, o primeiro poço de petróleo foi encontrado no bairro de Lobato.


A maior descoberta do Brasil em relação ao petróleo veio no ano de 2007, com a descoberta do pré- sal, mas que ainda não é explorado, mas segundo cientistas a quantidade de petróleo que o Brasil tem no petróleo é muito grande, o suficiente para durar mais de anos em exploração.

Maiores países produtores de petróleo 

 Os países que possuem maior número de poços de petróleo estão localizados no Oriente Médio, e, por sua vez, são os maiores exportadores mundiais. Os Estados Unidos da América, Rússia, Irã, Arábia Saudita, Venezuela, Kuwait, Líbia, Iraque, Nigéria e Canadá, Cazaquistão, China e Emirados Árabes Unidos são considerados os maiores produtores mundiais. 

Petróleo e Riscos ao Meio Ambiente

       Por se tratar de um produto com alto risco de contaminação, o petróleo provoca graves danos ao meio ambiente quando entra em contato com as águas de oceanos e mares ou com a superfície do solo. Vários acidentes ambientais envolvendo vazamento de petróleo (seja de plataformas ou navios cargueiros) já ocorreram nas últimas décadas. Quando ocorre no oceano, as consequências ambientais são drásticas, pois afeta os ecossistemas litorâneos, provocando grande quantidade de mortes entre peixes e outros animais marítimos. Nem sempre as medidas de limpeza conseguem minimizar o problema. 


Processamento Químico


Uma fração pode ser transformada utilizando algum destes três método:
               
                1. Craqueamento, no qual divide-se grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores.
                2. Reforma, onde se combina pedaços menores para criar outros maiores.
                3. Alquilação, rearranjando vários pedaços para fazer os hidrocarbonetos desejados.

1.       Craqueamento
O craqueamento divide grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores.


O craqueamento divide cadeias grandes em outras menores

Há vários tipos de craqueamento, são eles: o Térmico (vapor, viscorredução, coqueamento) e o catalítico (craqueamento catalítico fluido, hidrocraqueamento).

2. Reforma
Algumas vezes, é preciso combinar hidrocarbonetos menores para fazer outros maiores. Este processo é chamado de reforma.
O principal processo á a reforma catalítica, que utiliza um catalisador (platina, mistura platina-rênio) para transformar nafta de baixo peso molecular em compostos aromáticos, usados na fabricação de produtos químicos e para misturar na gasolina.
 Um subproduto importante dessa reação é o gás hidrogênio, usado para o hidrocraqueamento ou vendido.


Um reformador combina cadeias de hidrocarbonetos
3. Alquilação


Às vezes, as estruturas de moléculas em uma fração são rearranjadas para produzir outra. Isso normalmente é feito por meio de um processo chamado alquilação.
Na alquilação, compostos de baixo peso molecular, como o propileno e o buteno, são misturados na presença de um catalisador como o ácido fluorídrico ou ácido sulfúrico (um subproduto da remoção de impureza de muitos produtos do petróleo). Os produtos da alquilação são hidrocarbonetos ricos em octanas, usados em tipos de gasolina para reduzir o poder de detonação.



Reorganizando cadeias

Tipo de Processo de Separação do Petróleo


Quando o petróleo é retirado do subsolo, na sua forma bruta, ele vem cheio de impurezas. Para retirar essas impurezas, primeiramente se usam duas técnicas físicas de separação de misturas. Uma delas é a decantação, que consiste na separação dos componentes de uma mistura pela diferença de suas densidades. Como o petróleo é mais denso que a água, com o tempo a água tende a ficar na parte inferior; e o petróleo na parte superior, separando-se.
Outra técnica física é a filtração, a qual é constituída pela passagem da mistura por um filtro ou malha fina que retém as partículas maiores. Nesse caso, podem ser retidas impurezas sólidas como a areia e a argila.
No entanto, não se fazem apenas técnicas de separação física, mas também um refino do petróleo. O petróleo é composto de uma mistura complexa de hidrocarbonetos e o seu refino transforma essa mistura em frações mais simples com menor diversidade de componentes, denominadas frações do petróleo
O petróleo é uma mistura de centenas de hidrocarbonetos com pontos de ebulição muito próximos, por isso não é possível separar cada um desses componentes um a um. Já as frações do petróleo apresentam diferentes faixas de pontos de ebulição, assim é mais fácil separar o petróleo em grupos ou misturas de hidrocarbonetos, formados por um número menor de substâncias.
Entretanto, visto que a constituição do petróleo pode variar dependendo do seu tipo e origem, antes de se realizar o refinamento, o petróleo passa por um exame laboratorial para que se saiba com maior precisão a sua curva de destilação, ou seja, a temperatura que se deve operar para separar as frações desejadas.
Nas refinarias, os processos físicos e químicos mais utilizados para o refinamento do petróleo são: destilação fracionada, destilação a vácuo, craqueamento térmico ou catalítico e reforma catalítica. Vejamos cada um desses:

1.Destilação Fracionada: baseada na temperatura de ebulição das frações. O petróleo é colocado em um forno, fornalha ou caldeira, e ligado a uma torre de destilação que possui vários níveis, também chamados de pratos ou bandejas. Conforme vai aumentando a altura da torre, a temperatura de cada bandeja vai diminuindo.
O petróleo é aquecido até a sua ebulição, então os vapores dos compostos vão subindo pela torre. Os hidrocarbonetos com moléculas maiores permanecem líquidos na base da torre. Os mais leves são vaporizados e vão subindo pela coluna até atingirem níveis de temperaturas menores que o seu ponto de ebulição, e assim se condensam e saem da coluna.
Abaixo é mostrado um esquema que representa o processo de destilação fracionada e algumas frações que são obtidas por meio dessa técnica, como gás, gasolina e querosene.

Esquema de algumas frações do petróleo obtidas pela destilação fracionada, primeira etapa do seu refino


2.Destilação a vácuo: as frações que não foram separadas na etapa anterior são colocadas em outro tipo de torre de destilação; a diferença consiste na pressão, que é inferior à pressão atmosférica. Isso possibilita que as frações mais pesadas entrem em ebulição em temperaturas mais baixas. Com isso, suas moléculas de cadeia longa não se quebram. Nessa etapa são recolhidas frações, como graxa, parafinas e betume.

3.Craqueamento térmico ou catalítico (Cracking ou Pirólise): o termo “craqueamento” vem do inglês to crack, que significa “quebrar”. E é exatamente isso que é feito nesse processo, ocorre a quebra de moléculas longas de hidrocarbonetos de elevada massa molar em outras de cadeia menor e massa molar mais baixa. É um processo importantíssimo que permite que a partir de um único composto se obtenham vários compostos de moléculas menores, que são usados para várias finalidades.
O craqueamento pode ser térmico ou catalítico. O térmico é feito submetendo-se o petróleo a altas temperaturas e a elevadas pressões. Já o catalítico não necessita disso, mas apenas da presença de catalisadores (e é feito na ausência de oxigênio).
Essa etapa é feita para aumentar o aproveitamento e rendimento do petróleo e conseguir suprir as demandas mundiais cada vez maiores de petróleo e seus derivados. Por exemplo, se a demanda por gasolina aumentar, uma refinaria pode transformar óleo diesel ou querosene em gasolina.

4.Reforma Catalítica (Reforming): nesse processo se reformulam ou reestruturam as moléculas dos derivados do petróleo, podendo transformar hidrocarbonetos de cadeia normal em cadeia ramificada, pela isomerização, ou pode-se também transformar hidrocarbonetos de cadeia normal em hidrocarbonetos de cadeia cíclica ou aromáticos.
Esse processo é importante, pois permite melhorar a qualidade da gasolina, sendo que quanto mais ramificações e cadeia cíclicas e aromáticas o hidrocarbonetos tiver, melhor será o desempenho da gasolina nos motores dos automóveis.

Conclusão

O petróleo é um recurso mineral muito importante na sociedade atualmente, e se destaca por ser matéria prima de muitos produtos e uma grande fonte de energia. É uma mistura de hidrocarbonetos (moléculas de carbono e hidrogênio) que tem origem na decomposição de matéria orgânica, causada pela ação de bactérias em meios com baixo teor de oxigênio.

É formado em um processo lento e gradativo, que levou milhões de anos da decomposição de matéria orgânica proveniente principalmente de plâncton, acumulando-se no fundo dos oceanos, mares e lagos e, pressionada pelos movimentos da crosta terrestre, transformo-se  na substância oleosa denominada petróleo. Essa substancia é encontrada em bacias sedimentares específicas, formadas por camadas ou lençóis porosos de areia, arnitos ou calcários.

Apesar de ser conhecido desde os primórdios da civilização humana, somente em meados do século XIX tiveram início a exploração de campos e a perfuração de poços de petróleo. Durante muitas décadas, o petróleo interferiu de forma significativa na economia.
Além de predominante no setor de transportes, o petróleo ainda é o principal responsável pela geração de energia elétrica me diversos países do mundo.


Bibliografia

As fontes de pesquisas foram:
http://ciencia.hsw.uol.com.br/refino-de-petroleo2.htm

http://www.iqsc.usp.br/cursos/quimicageral/petroleo2-2.htm

http://www.brasil.gov.br/linhadotempo/epocas/1973/choque-do-petroleo#2

http://www.brasilescola.com/brasil/historia-do-petroleo-no-brasil.htm

http://www.brasilescola.com/geografia/a-crise-do-petroleo.htm

http://www.suapesquisa.com/geografia/petroleo/

http://wiki.advfn.com/pt/O_processo_de_refino_de_petr%C3%B3leo


http://www.alunosonline.com.br/quimica/refino-petroleo.html

http://www.infoescola.com/quimica/petroquimica/


http://ciencia.hsw.uol.com.br/refino-de-petroleo5.htm

http://www.brasil.gov.br/sobre/economia/energia/petroleo-gas-natural-e-derivados

http://www.vestibulandoweb.com.br/quimica/teoria/derivados-petroleo.asp

http://www.vestibulandoweb.com.br/quimica/teoria/historia-petroleo.asp

http://cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1A/historia.html


Diário de Bordo

Alunos integrantes do grupo:

Amanda Reis - nº 02
Gustavo Santiago - nº 17
Julia Machado - nº 23
Juliana Lima - nº 25
Thales Berna - nº 34

Todos do 3º Ano D - Etec Guaracy Silveira

Durante o tempo disponibilizado para pesquisa, nós conversamos muito sobre o conteúdo que achávamos mais relevante sobre o tema a ser postado, decidindo então quem pesquisaria o que. Assim foi decidido: 
- Amanda: Processamento Químico e Conclusão;
- Gustavo Santiago: Introdução e Riscos Ambientais;
- Julia Machado:  Derivados do Petróleo e História do Petróleo;
- Juliana Lima: Formação do Petróleo e Petróleo Bruto;
- Thales Berna: Destilação Facionada e Processos.

Essa divisão de tarefas foi feita para uma melhor organização, porém cada integrante pesquisou sobre tudo, não privando a si mesmo de nenhum conhecimento.