Petróleo pps

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I – INTRODUÇÃO Os hidrocarbonetos formam cerca de 80% de sua composição. Complexos organometálicos e sais de ácidos orgânicos respondem pela constituição em elementos orgânicos. Gás sulfídrico (H 2 S) e enxofre elementar respondem pela maior parte de sua constituição em elementos inorgânicos. Geralmente, gases e água também acompanham o petróleo bruto. O petróleo cru tem uma composição centesimal com pouca variação, à base de hidrocarbonetos de série homólogas. As diferenças em suas propriedades físicas são explicadas pela quantidade relativa de cada série e de cada componente individual.

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  1. 1. I INTRODUO Os hidrocarbonetos formam cerca de 80% de sua composio. Complexos organometlicos e sais de cidos orgnicos respondem pela constituio em elementos orgnicos. Gs sulfdrico (H2S) e enxofre elementar respondem pela maior parte de sua constituio em elementos inorgnicos. Geralmente, gases e gua tambm acompanham o petrleo bruto. O petrleo cru tem uma composio centesimal com pouca variao, base de hidrocarbonetos de srie homlogas. As diferenas em suas propriedades fsicas so explicadas pela quantidade relativa de cada srie e de cada componente individual.
  2. 2. I INTRODUO O estado fsico de uma mistura de HC depende no s da sua composio, mas fundamentalmente das condies de P e T a que a mesma est submetida. Entende-se por composio no s quais HC esto presentes, mas em que propores eles se apresenta na mistura. Quando a mistura de HC se apresenta no estado gasoso, recebe o nome de gs natural ou gs. Predominam os HC mais leves da srie das parafinas, sendo o METANO o mais abundante e exatamente por isso que a mistura se apresenta nesse estado fsico. Quando no estado lquido, o petrleo chamado de leo cru ou simplesmente leo.
  3. 3. I INTRODUO Imagine uma mistura de HC que se encontra no estado lquido em uma jazida a 2000 m de profundidade. Levada para a superfcie Procurar um novo estado de equilbrio devido s novas condies de P e T a que esto sendo submetidas. Nessa nova situao, uma parte dos HC, predominantemente os mais leves, se vaporizar, enquanto os menos leves permanecero no estado lquido. A parte que antes se encontrava lquida e permaneceu lquida recebe o nome de leo. A parte que se vaporizou recebe o nome de gs. Nas condies do reservatrio, temos, no exatamente leo e sim uma mistura lquida de HC.
  4. 4. I INTRODUO Uma substncia pode se apresentar de diferentes formas, sem contudo ter sua constituio, ou seja, a matria de que feita alterada. Ex: gua gelo, lquida ou vapor continua a ser H2O. Essas formas em que uma substncia pode se apresentar d-se o nome de Estados Fsicos ou Fase, que definida pelas condies de P e T. As acumulaes de petrleo so submetidas a constantes alteraes das condies de P e T em decorrncia dos seus processos produtivos, que acontecem tanto para o produto que est sendo retirado do interior da jazida para a superfcie com para o produto que permanece no interior da rocha.
  5. 5. I INTRODUO Como se sabe, a depender da composio e das condies de P e T , uma acumulao de petrleo pode se apresentar totalmente lquida, totalmente gasosa ou ainda com uma parte lquida e uma parte gasosa em equilbrio. Dessa forma pode-se dizer que existe reservatrio de lquidos, chamados de reservatrio de leo, reservatrio de gs e reservatrio com as duas fases em equilbrio. Reservatrio de leo e gs. Como se procede a retida dos fluidos?
  6. 6. Elemento Percentagem em Peso (%) Carbono 83,9 a 86,8 Hidrognio 11,4 a 14,0 Enxofre 0,06 a 9,00 Nitrognio 0,11 a 1,70 Oxignio 0,50 Metais (Fe, Ni, V, etc.) 0,30 Os compostos que no so classificados como hidrocarbonetos concentram-se nas fraes mais pesadas do petrleo. A composio elementar mdia do petrleo estabelecida da seguinte forma: I INTRODUO
  7. 7. Os hidrocarbonetos podem ocorrer no petrleo desde o metano (CH4) at compostos com mais de 60 tomos de carbono. Os tomos de carbono podem estar conectados atravs de ligaes simples, duplas ou triplas, e os arranjos moleculares so os mais diversos, abrangendo estruturas lineares, ramificadas ou cclicas, saturadas ou insaturadas, alifticas ou aromticas. Os alcanos tm frmula qumica geral CnH2n+2 e so conhecidos na indstria de petrleo como parafinas. So os principais constituintes do petrleo leve, encontrando-se nas fraes de menor densidade. Quanto maior o nmero de tomos de carbono na cadeia, maior ser a temperatura de ebulio. C1 C4 Hidrocarbonetos Gasosos C5 C17 Hidrocarbonetos Lquidos C18 Hidrocarbonetos Slidos I INTRODUO
  8. 8. As olefinas so hidrocarbonetos cujas ligaes entre carbonos so realizadas atravs de ligaes duplas em cadeias abertas, podendo ser normais ou ramificadas (Frmula qumica geral CnH2n). No so encontradas no petrleo bruto; sua origem vem de processos fsico-qumicos realizados durante o refino, como o craqueamento. Possuem caractersticas e propriedades diferentes dos hidrocarbonetos saturados. Os hidrocarbonetos acetilnicos so compostos que possuem ligao tripla (Frmula qumica geral CnH2n-2). Eteno ou 1-Buteno Etino ou Propino Etileno Acetileno CH C H H H CH C H H H CC H H H H CH C H CH C HC H H I INTRODUO
  9. 9. Os ciclanos, de frmula geral CnH2n, contm um ou mais anis saturados e so conhecidos na indstria de petrleo como compostos naftnicos, por se concentrarem na frao de petrleo denominada nafta. So classificados como cicloparafinas, de cadeia do tipo fechada e saturada, podendo tambm conter ramificaes. As estruturas naftnicas que predominam no petrleo so os derivados do ciclopentano e do ciclohexano. Em vrios tipos de petrleo, podem-se encontrar compostos naftnicos com 1, 2 ou 3 ramificaes parafnicas como constituintes principais. Em certos casos, podem-se ainda encontrar compostos naftnicos formados por dois ou mais anis conjugados ou isolados. CH2 Ciclopentano Diciclohexilmetano [4,4,0]-diciclodecano I INTRODUO
  10. 10. Os cortes de petrleo referentes nafta apresentam uma pequena proporo de compostos aromticos de baixo peso molecular (benzeno, tolueno e xileno). Os derivados intermedirios (querosene e gasleo) contm compostos aromticos com ramificaes na forma de cadeias parafnicas substituintes. Podem ser encontrados ainda compostos mistos, que apresentam ncleo aromticos e naftnicos. CH3 CnH2n+1 Tolueno Aromtico genrico com Ciclohexilbenzeno ramificao parafnica I INTRODUO
  11. 11. Assim, os tipos de hidrocarbonetos presentes ou originrios do petrleo so agrupados da seguinte forma: Aromticos Alifticos (Cadeia aberta) Cclicos (Cadeia fechada) Saturados Insaturados Parafinas Olefinas Diolefinas Acetilnicos Hidrocarbonetos Cicloparafinas ou Naftnicos I INTRODUO
  12. 12. O quadro seguinte resume as principais propriedades fsico- qumicas de alguns hidrocarbonetos presentes no petrleo. Observe- se, em especial, a larga faixa de valores de seus pontos de ebulio. Hidrocarbonetos Parafnicos Quadro Demonstrativo das Principais Caractersticas Hidrocarboneto Frmula Ponto de Fuso / C Ponto de Ebulio / C Massa Especfica como Lquido 20C/4C Metano CH4 -182,5 -161,7 0,2600 (15C/4C) Etano C2H6 -183,3 -88,6 0,3400 Propano C3H8 -187,7 -42,0 0,5000 Butano C4H10 -138,4 -0,5 0,5788 Pentano C5H12 -129,7 36,1 0,6262 Hexano C6H14 -95,3 68,7 0,6594 Heptano C7H16 -90,5 98,4 0,6837 Octano C8H18 -56,8 125,6 0,7025 Nonano C9H20 -53,7 150,7 0,7176 Decano C10H22 -29,7 174,0 0,7300 Undecano C11H24 -25,6 195,8 0,7404 I INTRODUO
  13. 13. Petrleo Bruto = Hidrocarbonetos + Contaminantes I INTRODUO Todos os tipos de petrleos contm efetivamente os mesmos hidrocarbonetos, porm em diferentes quantidades. A quantidade relativa de cada classe do hidrocarboneto presente muito varivel de petrleo para petrleo. Como conseqncia, as caractersticas dos tipos de petrleo sero diferentes, de acordo com essas quantidades. No entanto, a quantidade relativa dos compostos individuais dentro de uma mesma classe de hidrocarbonetos apresenta pouca variao, sendo aproximadamente da mesma ordem de grandeza para diferentes tipos de petrleos.
  14. 14. Temperatura Frao < 33C Butanos e inferiores 33105C Gasolina 105158C Nafta 158233C Querosene 233427C Gasleo > 427C Resduo I INTRODUO Uma forma simples de separar os constituintes bsicos do petrleo promover uma destilao da amostra. Com isso, obtm-se curvas de destilao caractersticas, que so grficos de temperatura versus volume percentual de material evaporado. Determinam-se, assim, os tipos de hidrocarbonetos presentes na amostra analisada, em funo das faixas de temperatura dos materiais destilados. A amostra poder ento ser classificada em termos de cortes ou fraes. Por exemplo, podemos ter:
  15. 15. Butano e inferiores Gasolina Nafta Querosene Gasleo Leve Gasleo Pesado Resduo Atmosfrico Flashing Craqueamento Cataltico Composio do Combustvel Destilado Hidrotratamento Reforma Cataltica Composio da Gasolina Automotiva Processamento de Gs < 33C 33-105C > 427C 105-158C 233-343C 343-427C 158-233C leo Bruto DESTILAO ATMOSFRICA I INTRODUO A destilao atmosfrica normalmente a etapa inicial de transformao realizada em uma refinaria de petrleo, aps dessalinizao e pr-aquecimento. O diagrama abaixo oferece uma listagem dos tipos de produtos esperados e seu destino.
  16. 16. A densidade especfica do material calculada tendo-se como referncia a gua. Obviamente, quanto maior o valor de API, mais leve o composto. Por exemplo, podem-se ter: Asfalto 11API leo bruto pesado 18API leo bruto leve 36API Nafta 50API Gasolina 60API I INTRODUO Uma amostra de petrleo e mesmo suas fraes podem ser ainda caracterizadas pelo grau de densidade API (API), do American Petroleum Institute, definida por:
  17. 17. Petrleos Leves: acima de 30API ( < 0,72 g / cm3 ) Petrleos Mdios: entre 21 e 30API Petrleos Pesados: abaixo de 21API ( > 0,92 g / cm3 ) Petrleos Doces (sweet): teor de enxofre < 0,5 % de sua massa Petrleos cidos (sour): teor de enxofre > 0,5 % em massa I INTRODUO Dessa forma, uma amostra de petrleo pode ser classificada segundo o grau de densidade API, como segue: Segundo o teor de enxofre da amostra, tem-se a seguinte classificao para o leo bruto:
  18. 18. leos Parafnicos: Alta concentrao de hidrocarbonetos parafnicos, comparada s de aromticos e naftnicos; leos Naftnicos: Apresentam teores maiores de hidrocarbonetos naftnicos e aromticos do que em amostras de leos parafnicos; leos Asflticos: Contm uma quantidade relativamente grande de compostos aromticos polinucleados, alta concentrao de asfaltenos e menor teor relativo de parafinas. I INTRODUO E tambm, segundo a razo dos componentes qumicos presentes no leo, pode-se estabelecer a seguinte classificao:
  19. 19. A indstria do petrleo composta de cinco segmentos constitutivos bsicos: Distribuio Refino Transporte Explorao Explotao Indstria do Petrleo I INTRODUO
  20. 20. A explorao envolve a observao das rochas e a reconstruo geolgica de uma rea, com o objetivo de identificar novas reservas petrolferas. Os mtodos comuns empregados para se explorar petrleo so o ssmico, o magntico, o gravimtrico e o aerofotomtrico. Explorao ssmica em terra. Fonte: API Explorao ssmica em mar. Fonte: US Geological Survey I INTRODUO
  21. 21. No mtodo ssmico, avalia-se o tempo de propagao de ondas artificiais nas formaes geolgicas estudadas. Tais formaes influenciam a intensidade e direo do campo magntico da terra, cujas variaes podem ser medidas atravs de mtodos magnticos. De modo semelhante, o mtodo gravimtico consiste no uso de equipamentos na superfcie do solo para observar pequenas alteraes locais na gravidade do planeta. Finalmente, podem-se ainda obter imagens do solo, analisadas segundo mtodos aerofotomtricos, particularmente com o uso de satlites. I INTRODUO
  22. 22. O petrleo encontrado em equilbrio com excesso de gs natural (gs associado ou livre), gua e impurezas, e contm certa quantidade de gs dissolvido (gs em soluo) e gua emulsionada. A quantidade relativa dessas fases determina o tipo de reservatrio. I INTRODUO
  23. 23. A relao entre os volumes de gs associado e leo em um reservatrio define a razo gs/leo, denotada por RGO. I INTRODUO
  24. 24. Durante a explotao, so empregadas tcnicas de desenvolvimento e produo da reserva aps comprovao de sua existncia. O poo ento perfurado e preparado para produo, caracterizando a fase de completao. Em reservas terrestres, dependendo das condies fsicas do poo, a produo feita atravs de bombeamento mecnico, injeo de gs ou injeo de gua. I INTRODUO
  25. 25. Em reservas martimas, por sua vez, a produo poder ser feita em plataformas fixas, plataformas auto-elevveis (em guas rasas: aproximadamente 90 m) ou plataformas semi- submersveis, e auxiliada por navios-sonda. Em determinados casos, pode haver integrao entre esses mtodos e adaptaes. I INTRODUO
  26. 26. A produo ento transportada em embarcaes, caminhes, vages, navios-tanque ou tubulaes (oleodutos ou gasodutos) aos terminais e refinarias de leo ou gs. No transporte martimo, os navios-tanque carregam cargas comumente classi- ficadas como escuras (leo cru, combustvel ou diesel) ou claras (consistindo em produtos j bastante refinados, como gasolina de aviao). I INTRODUO
  27. 27. Em produo martima, os oleodutos tm por funo bsica o transporte do leo bruto dos campos de produo para os terminais martimos, e ento destes para as refinarias. Em produo terrestre, o transporte feito dos campos de produo direto para as refinarias. Os oleodutos so tambm empregados para enviar alguns importantes produtos finais das refinarias para os centros consumidores. I INTRODUO
  28. 28. O refino do petrleo compreende uma srie de operaes fsicas e qumicas interligadas entre si que garantem o aproveitamento pleno de seu potencial energtico atravs da gerao dos cortes, ou produtos fracionados derivados, de composio e propriedades fsico-qumicas determinadas. Refinar petrleo , portanto, separar suas fraes e process- las, transformando-o em produtos de grande utilidade. I INTRODUO
  29. 29. Na instalao de uma refinaria, diversos fatores tcnicos so obedecidos, destacando-se sua localizao, as necessidades de um mercado e o tipo de petrleo a ser processado. A refinaria pode, por exemplo, estar prxima a uma regio onde haja grande consumo de derivados e/ou prxima a reas produtoras de petrleo. Os produtos finais das refinarias so finalmente encaminhados s distribuidoras, que os comercializaro em sua forma original ou aditivada. I INTRODUO
  30. 30. Campos de Petrleo e Gs Natural Gs Natural Seco Separador RefinariaUPGN Consumidor Final Bases de Distribuio Consumidor Final Gs Canalizado Derivados Gs Natural No-associado Gs Natural mido Petrleo Petrleo + Gs Natural Associado EXPLORAO EXPLOTAO REFINO DISTRIBUIO E COMERCIALIZAO Importao TRANSPORTE DOWUPSTREAM I INTRODUO Em resumo, os segmentos bsicos da indstria do petrleo esto interligados conforme mostrado no diagrama abaixo.