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COMBUSTO E COMBUSTVEIS

COMBUSTVEIS LQUIDOS

Os combustveis lquidos so os mais importantes atualmente:

Motores de combusto interna e de compresso;

Indstrias;

Produo de energia eltrica.

As reaes de combusto dos combustveis lquidos se processam em fase gasosa.

A introduo do combustvel lquido no espao da combusto j aquecido, provoca um cracking trmico das molculas.

As partculas do combustvel, no estado de vapor, entram em combusto com o oxignio do ar, liberando calor.

Classificao:

1. Petrleo e seus derivados;

2. Derivados do alcatro de hulha ou do linhito;

3. Destilados dos xistos betuminosos;

4. Hidrocarbonetos sintticos;

5. Biocombustveis.

VISO GERAL

PETRLEO E SEUS DERIVADOS

Utilizao do petrleo.

Tempos remotos: obteno de calor e luz;

Sculo passado: desenvolvimento da indstria do petrleo;

Atualmente: combustveis.

Caractersticas do petrleo.

Lquido natural oleoso;

Cor amarelado at preto;

Viscosidade varivel;

Poder calorfico de 9.700 a 11.700 kcal/kg;

Peso especfico de 0,77 a 0,98 kg/L.


Distribuio percentual das reservas provadas de petrleo

segundo Unidades da Federao (31/12/2008)


Distribuio percentual da produo de derivados de petrleo

energticos - 2008

Evoluo das Exportaes Brasileiras de lcool

(milhes de litros)

Evoluo da Dependncia

Externa de Petrleo (%)

Dependncia Externa = (Demanda de Petrleo e Deriv.)(Produo Total de Petrleo)

Fonte: Balano Energtico Nacional 2009 (BEN) Ministrio de Minas e Energia


Constituio do petrleo

Hidrocarbonetos parafnicos, aromticos e naftnicos;

Derivados oxigenados, sulfurados ou nitrogenados;

Impurezas (gua e matrias inorgnicas).

Composio elementar Origem do petrleo

Elemento %

C 81 a 87

H 10 a 14

S 0 a 6

O 0 a 7

N 0 a 1,2

Refino: conjunto de processos que sofrem os petrleos

para se obterem os produtos desejados. So tipos de

processamentos:

a) Separao: destilao, adsoro, filtrao, extrao por

solventes;

b) Converso: cracking (craqueamento) e polimerizao;

c) Qumico: remoo de constituintes indesejveis, por

meio de reaes qumicas.



Derivados obtidos da destilao atmosfrica

1. Gases incondensveis: destilam at cerca de 50oC. Desta frao obtem-se GLP, butadieno, e outros hidrocarbonetos;

2. Gasolina direta ou de topping: destila de 50 a 189oC. Produz ter de petrleo e gasolina;

3. Querosene: destila de 170 a 280oC;

4. leos combustveis: destila entre 230 e 280oC. Produz o leo diesel;

5. Resduo: utilizvel para combusto em caldeiras e fornos. submetido a destilao a vcuo para produzir leos lubrificantes.

REFINO DO PETRLEO

DESTILAO DO PETRLEO

Frao ( % ) Temperatura de

destilao(C) N de

Gs de cozinha

(GLP) 7.5 abaixo de 20 3 a 4

Solvente para colas e

tintas 11.2 60 - 100 6 a 8

Gasolina 16.2 80 - 205 5 a 13

Querosene 5.0 175 - 275 9 a 17

leo diesel e leo

combustvel 50.4 acima de 250 9 a 40

leo lubrificante e

parafina 1.2 acima de 350 acima de 17

Asfalto 1.8 slidos no volteis Estruturas

policclicas

Outros 6.7 - -

PETRLEO E DERIVADOS ATMOSFRICOS

Especificaes e testes efetuados nos combustveis lquidos

derivados do petrleo

1. Densidade: (g/cm 3 ou grau API);

2. Viscosidade: poises (g/cm.seg), utiliza os viscosmetros de

Saybolt;

3. Resduo carbonoso: indica a massa de resduos aps a

evaporao fora do contato do ar;

4. Poder antioxidante: indica a resistncia a oxidao pelo oxignio

do ar;

5. Ponto de fulgor e de inflamao: temperaturas mnimas em que,

sob a ao de chama emitem um lampejo, cessando aps a

combusto (fulgor) ou entram em combusto contnua (inflamao);

6. Resinas (gomas): indicam a tendncia polimerizao dos

hidrocarbonetos insaturados existentes;

7. Curvas de destilao: indicam a volatilidade dos combustveis.

8. Poder calorfico: indica a rentabilidade trmica do combustvel.

9. Poder antidetonante: octanagem e cetanagem.

Poder antidetonante: octanagem e cetanagem

Quanto menos longa for sua cadeia e quanto maior o nmero de

ramificaes: maior ser o poder antidetonante.

Octanagem Gasolina

ndice de octano ou octanagem: sistema habitual para graduar esse

combustvel, sendo o 2,2,4-trimetilpentano (isooctano) estabelecido como o

melhor comportamento - poder antidetonante = 100.

Ex.: 82% isooctano e 18% n-heptano - ndice de octanagem = 82

Cetanagem (cetano - C16H34) - leo diesel

De maneira anloga gasolina, as caractersticas antidetonantes de um

leo diesel so indicadas pelo ndice de cetano ou cetanagem (cetano:

C16H34).

COMBUSTVEIS LQUIDOS

Mistura de hidrocarbonetos de 6 a 12 C;

Intervalo de ebulio: 35 a 220 oC;

Ponto de fulgor: 20 oC;

Contedo de Carbono: 83,5 a 85% em peso;

Contedo de Hidrognio:15,0 a 15,8% em peso;

Contedo de Enxofre: menor que 1% em peso.

Peso especfico: 0,70 a 0,85 g/cm3 (a 20 oC)

Calor de vaporizao: 85 a 110 kcal/Kg

Calor especfico (a 15 oC): 0,5 kcal/ kg oC

Poder calorfico: 11.000 kcal/kg


GASOLINA

Mistura de hidrocarbonetos de 9 at 17 tomos de carbono

na molcula, obtido pela destilao direta do petrleo (no

inclui fraes craqueadas).

Incolor e menos voltil que a gasolina.

Usado nas turbinas de avies a jato e em motores de

combusto interna de tratores.

Anlise elementar mdia: 84% C e 16% H (em peso).

Ponto de fulgor: superior a 80 oC.

Poder calorfico: cerca de 11500 kcal/kg.


QUEROSENE

04/16/10

Tem frao mais pesada que o querosene: 9 a 40 tomos

de C, obtidos predominantemente por destilao

atmosfrica.

empregado em motores de compresso (motores diesel);

Peso especfico: 0,85 g/cm3

Anlise elementar: 85,9 a 86,7% de C, 12,7 a 13,4% de H,

menos que 0,8% de (O2 +N2) e 0,1 a 0,7% de S (em

peso).

Ponto de inflamao: 110 oC.

Poder calorfico 10.100 kcal/kg.


LEO DIESEL

O principal o benzeno. Poder calorfico: 10.500 kcal/kg Ponto de fulgor : 15 oC ndice de octano: igual a 88

Xistos so rochas com alto teor de materia argilosa Destilao seca xistos:

Fornece: gases, leos betuminosos e resduos argilosos.

Xisto de trememb por DS: 12% produtos condensveis (20% de gasolina e 50% de leo diesel)

COMBUSTVEIS DERIVADOS DO ALCATRO DE HULHA

DESTILADOS DE XISTOS BETUMINOSOS

Processo Bergius (destilaes, cracking e hidrogenaes)

Linhitos e hulhas com pouca cinza e umidade so modos e

misturados com Fe2O3 e leo, introduzidos em um reator onde

recebem hidrognio a 450 0C e 200 atm (como catalisador o

Molibdnio). Ocorrem destilaes, cracking e hidrogenaes,

formando: principalmente gasolina e leo diesel (leos

combustveis, lubrificantes, gases e compostos amoniacais).

Processo Fischer-Tropsch

Gs de gua (CO e H2) e catalisadores a base de Fe, Co e Ni a

1 atm e 1900C, obtm-se: leos (hidrocarbonetos parafnicos)

com cerca de 60% de destilveis.

HIDROCARBONETOS SINTTICOS

Frmula e grupo funcional: (C2H5OH);

No Brasil utiliza-se at 20% de lcool etlico anidro em

mistura com a gasolina;

Tem alto poder antidetonante;

ndice de octano: 90.

Poder calorfico: 6.500 kcal/kg.

BIOCOMBUSTVEIS - LCOOL ETLICO

BIODIESEL

Exerccio

Um combustvel lquido derivado do petrleo apresenta a seguinte

composio em massa: carbono = 85,7%, hidrognio = 12,1%,

nitrognio = 0,9%, enxofre = 0,3% e umidade = 1,0%. Determine:

a) O volume de ar teoricamente necessrio para a queima

completa de 1,0 kg desse combustvel, sendo o ar medido nas

CNTP.

b) Considerando a queima completa com 30 % de excesso de ar na

temperatura de 25 oC e 760 mmHg, determine o volume de ar

real necessrio.

FIM DA AULA

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