A Petroquímica e Hidrocarbonetos

1. Como a matéria orgânica foi transformada em petróleo?

A matéria orgânica não decomposta, depositada no fundo de oceanos e grandes lagos,  é soterrada por sedimentos, formando camadas isoladas do ar. Com o passar dos anos (milhões de anos) e com a pressão exercida sobre esse material, o petróleo foi se formando.

1. O que é processo de refino ou refinação do petróleo e como ocorre esse processo?

O refinamento do petróleo é a separação dos seus componentes com base na diferença de faixa de ponto de ebulição das diferentes frações, ou seja, grupos com um número menor de compostos orgânicos, principalmente hidrocarbonetos que possuem massas molares próximas. Quanto maior a massa molar de um composto orgânico, maior é o seu ponto de ebulição. As refinarias usam principalmente a técnica da destilação fracionada. Basicamente, isto 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. Os hidrocarbonetos de maiores massas molares forma uma fração que permanece no fundo do recipiente no estado líquido, já as frações com menores massas molares passaram para o estado de vapor e sobem na torre, chegando à próxima bandeja. 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, essa fornalha está acoplada uma torre de destilação a vácuo. Desse modo, esses compostos pesados entram em ebulição em temperaturas menores que 400ºC, o que impede que suas moléculas se decomponham. 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 obtidos principalmente graxa, parafinas, óleos lubrificantes e betume que é usado para fazer asfalto e na impermeabilização. Para uma maior aproveitamento do petróleo, depois do refino ele pode passar por um processo chamado de craqueamento.

1. No que consiste os processos denominados cracking (ou craqueamento do petróleo) e forming (reforma catalítica)?

Visto que a diferença entre as frações obtidas na refinação do petróleo está somente no tamanho das moléculas, surgiu um processo químico em que algumas frações, bem como resíduos que restam após o fracionamento, são submetidas. Esse processo é chamado de craqueamento e é conhecido também como cracking. 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. O reforming, ou reforma catalítica, é o refino através de catalisadores que resultam em obtenção de gasolina com elevado índice de octana ou um produto rico em hidrocarbonetos aromáticos nobres, como o benzeno. Nele, é realizado as estapas de pré tratamento, onde há a remoção das impurezas, como oxigênio e metais, depois a etapa de reforma, onde ocorrem os processos que resultam na formação de coque. Acaba na etapa de estabilização, a separação entre o gás combustível e o reformado catalítico líquido

1. O que mede o índice de octanos e como ele varia?

O índice de octano mede o número de octano de um combustível, representando o percentual de isoctano (C8H18) e heptano (C7H16) contidos nele. Este índice mede a resistência de um combustível a se auto-inflamar. Quanto mais elevado for o índice, mais resistente é o combustível à detonação, o fenômeno denominado de autodetonância.

1. Pesquise a diferença existente na composição e nas aplicações dos gases combustíveis abaixo e onde eles são encontrados:

1. gás liquefeito de petróleo (GLP)

É uma mistura de gases condensáveis presentes no gás natural ou dissolvidos no petróleo, praticamente, propano e butano, utilizado como combustível em aplicações de aquecimento (como em fogões) e veículos. Torna-se liquefeito apenas quando é armazenado em botijões ou tanques de aço em pressões de 6 a 8 kgf/cm².

1. gás natural

Sua composição pode variar muito, dependendo de fatores relativos ao reservatório, processo de produção, condicionamento, processamento e transporte. De uma maneira geral, o gás natural apresenta teor de metano superiores a 70% de sua composição, densidade menor que 1 e poder calorífico superior entre 8.000 e 10.000 kcal/m³, dependendo dos teores de pesados (etano e propano principalmente) e inertes (nitrogênio e gás carbônico). É utilizado diretamente como combustível tanto em indústrias, casas e automóveis. É encontrado em formações rochosas subterrâneas ou em reservatórios de hidrocarbonetos em camadas de carvão através de jazidas de petróleo, por acumulações em rochas porosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis, associadas ou não a depósitos petrolíferos.

1. gás do carvão da hulha

Trata-se gás de caráter combustível, composto por gás hidrogênio (H2), metano (CH4) e monóxido de carbono (CO). Essa substância foi muito utilizada como combustível de lampiões, sendo, por isso, chamado de gás de iluminação. É extraído da hulha, um dos carvões fósseis mais importantes e abundantes da terra.

1. Biogás

A produção de biogás ocorre naturalmente em qualquer local submerso em que o oxigênio atmosférico não consiga penetrar, como em pântanos, no fundo de copos d'água, intestino de animais, ou de forma antrópica como em aterros sanitários e usinas de biogás. Normalmente consiste em uma mistura gasosa composta principalmente de gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2), com pequenas quantidades de gás sulfídrico (H2S) e umidade. Pode ser utilizado como gás combustível para substituir o gás natural ou GLP, mas também se utiliza na geração de energia elétrica, com muita aplicação no meio rural.