O documento discute o petróleo, sua origem, composição e impurezas. Aborda os principais componentes do petróleo como hidrocarbonetos alcanos, ciclanos e aromáticos. Também apresenta os não-hidrocarbonetos como compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio, além de metais como contaminantes. Por fim, explica o refino do petróleo e suas principais frações.

1. 2 o CONGRESSO BRASILEIRO
DE P&D EM PETRÓLEO & GÁS
QUALIDADE DE COMBUSTÍVEIS
AUTOMOTIVOS
O PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS
Maria Letícia Murta Valle
Escola de Química/UFRJ
murta@eq.ufrj.br

2. TEMAS ABORDADOS
1. O PETRÓLEO: origem, composição e
impurezas
2. REFINO: produtos e processos
3. GASOLINA e DIESEL: composição

3. O QUE É O PETRÓLEO ?
 Mistura
de
hidrocarbonetos
parafínicos,
naftênicos e aromáticos em proporções variáveis
contendo como impurezas compostos de S, N e O
e metais.
 Estão
associados ao petróleo gás natural,
sedimentos (areia) e água salgada. A separação da
água e dos sedimentos é iniciada no campo de
produção pois não estão incorporadas ao óleo
(impurezas oleofóbicas) e finalizada nas refinarias
(dessalinização).

4. COMPOSIÇÃO ELEMENTAR
MÉDIA
Elemento
% em peso
Carbono
83 a 87
Hidrogênio
11 a 14
Enxofre
0,06 a 8
Nitrogênio
011 a 1,7
Oxigênio
0,50
Metais ( Fe, Ni, V etc.)
0,30

5. ORIGEM DO PETRÓLEO
• Resultado
de uma lenta degradação bacteriológica
de substâncias orgânicas que se depositaram no
fundo dos lagos

6. PROSPECÇÃO - EXEMPLO

7. ORIGEM DO PETRÓLEO

8. ORIGEM DO PETRÓLEO
• Presença de porfirinas indicam origem
orgânica
• Rocha reservatório – o petróleo é o negro

9. A HISTÓRIA DO PETRÓLEO
 Existem referências de utilização do petróleo na Bíblia
 Alguns povos utilizavam o petróleo há cerca de 600 anos
para
o
cozimento
de
alimentos,
iluminação
e
aquecimento.
 Apenas no século XIX Edwin Laurence Drake fez jorrar
petróleo em escala comercial iniciando uma corrida ao
chamado ouro negro fazendo com que a produção
mundial no ano seguinte atingisse a marca de 70.000
toneladas.
 Em 1887, com o advento dos motores a explosão, as
frações de petróleo passaram a ter grandes aplicações,
surgindo assim a gasolina, o diesel e o querosene de
aviação etc.

10. PROPRIEDADES DO
PETRÓLEO
 As propriedades físicas do petróleo variam bastante, podem ser muito fluídos e
claros, com grandes proporções de destilados leves, e óleos muito viscosos e
escuros com grandes proporções de destilados pesados. Esta é a forma mais
simples de se classificar os óleos crus: leves e pesados.
 Pelo fato dos óleos serem constituídos, basicamente, de hidrocarbonetos a sua
densidade específica varia inversamente com a relação atômica C/H. A densidade
específica do óleo cru pode variar de 0,70 a 1,00.
 Em geral, ele é inflamável na temperatura ambiente.
 Seu odor pode apresentar características agradáveis, típicas de compostos
aromáticos, até o aroma fortemente desagradável produzido pelos compostos de
enxofre.
 A composição elementar varia muito pouco porque o óleo cru é composto por
séries homólogas de hidrocarbonetos.

11. FINO
FRAÇÕES BÁSICAS DO
Corte
Corte
C1 e C2
C1 e C2
C3 e C4
C3 e C4
20 a 220 ºC
Fração
Uso
gás combustível
• combustível de refinaria
combustível de refinaria
• matéria prima petroquímica (etileno
matéria prima petroquímica (etileno) )
Fração
gás
combustível
gás liqüefeito
gás liqüefeito
20 a 220 ºC
nafta
150 a 300 ºC
150 a 300
ºC
querosene
querosene
100 a 400 a 400
100 ºC
gasóleo atmosférico
gasóleo
400 a (*)
570
400 a 570 ºC(*)
ºC
acima de
570 ºC
acima de 570 ºC
gasóleo
gasóleo de vácuo
vácuo
de
resíduo
resíduo de vácuo
vácuo
de
ºC
(*)
nafta
atmosférico
Uso
• combustível doméstico e industrial, ·
• combustível doméstico e industrial
• matéria prima para petroquímica ,
matéria prima para petroquímica
• obtenção de gasolina de aviação veículo
obtenção de gasolina de aviação
propelente para aerosóis
• veículo propelente para aerosóis
• gasolina automotiva de
• gasolina automotiva de aviaçãoaviação,·
• matéria prima
matéria prima para petroquímica
para
petroquímica,
produção de solventes industriais
• produção de solventes industriais
• querosene de jato (QAV),
• querosene de jato (QAV) querosene de
• querosene (QI), parafinas para a
iluminação de iluminação (QI)
produção de detergentes de detergentes
• parafinas para a produção
combustíveis para motores a diesel
• combustíveis para motores a diesel (óleo
diesel)
(óleo diesel), combustível doméstico e
industrial,matéria
para
• combustível doméstico eprima
industrial
petroquímica (gasóleopetroquímica (gasóleo
petroquímico)
matéria prima para
• carga para craqueamento (gasolina e GLP) e
petroquímico) craqueamento (gasolina
carga para
GLP), ·produção de lubrificantes (sub- • produção de lubrificantes (sub-produto
produto - parafinas), matéria prima para
parafinas)
petroquímica para petroquímica
• matéria prima
•
• óleo combustível, asfalto (pavimentação
e isolamento),
lubrificantes
viscosidade, coque de petróleo
de
alta
A destilação é realizada à pressão atmosférica até ≈ 400 ºC após o que é feito vácuo no sistema a (fundo) a 400 ºC.

12. P
R
I
N
C
I
P
A
I
S
Temperatura de ebulição ºC
F
R
A
Ç
Õ
E
S
600
N º de átomos de carbono
50
500
35
400
25
20
300
200
14
10
100
7
6
0
4
-100
2
1

13. DERIVADOS DO PETRÓLEO
Classificação
Derivados
Energéticos
gás combustível, gás liquefeito,
gás
combustível,
gasolina de aviação e automotiva
liquefeito,
querosene de aviação e iluminação
óleo diesel e óleo combustível
gasolina
de
aviação
coque verde etc.
Classificação
Energéticos
Não energéticos
Não energéticos
Derivados
gás
e
automotiva
querosene
de
aviação
e
iluminação
óleo residual, óleo combustível
gás residual
gás diesel e solventes, naftas,
solventes,verdegasóleo petroquímico
coque naftas, etc.
gasóleo petroquímico, óleos
óleos lubrificantes e isolantes
lubrificantes
e
isolantes,
graxas e parafinas
graxas e e asfaltico
resíduo aromáticoparafinas, resíduo
asfalto etc
aromático e asfaltico, asfalto
etc

14. CONSTITUINTES DO
PETRÓLEO
PODEM SER DIVIDIDOS EM DUAS CLASSES
 hidrocarbonetos propriamente ditos
 não hidrocarbonetos: derivados orgânicos sulfurados,
oxigenados, nitrogenados e orgânicos metálicos
OUTRAS IMPUREZAS
 Água : encontrada parcialmente em solução ou emulsão estáveis
Sedimentos: minerais sólidos insolúveis na água e no óleo
Sais inorgânicos: estão sob a forma de cloreto de sódio e magnésio,
de magnésio.
carbonato
Ácidos orgânicos: ácidos naftênicos, ácidos lineares e ácidos cíclicos derivados
do

15. HIDROCARBONETOS
Os hidrocarbonetos presentes no óleo cru
podem ser agrupados e classificados como:
alcanos
ciclanos
aromáticos

16. ALCANOS: parafinas



Fórmula geral C n H 2n+2
Parafinas normais - 15 a 20% em peso de óleo
Isoparafinas - cerca de 1% em peso
normais (n)
iso
ramificado
H 3C
C H2
H 3C
CH
CH
H 3C
CH
R
R
3
C H
2
CH
R é em geral o radical
C H3
R
3

17. CICLANOS: naftênicos
Fórmula geral C n H 2n contendo um ou mais
anéis saturados, são conhecidos como naftênicos
por
se
concentrarem
na
fração
do
óleo
denominada nafta.
Hidrocarbonetos naftênicos - 20 a 40% em
peso do óleo
Hidrocarbonetos
com 1 anel
R
alquilciclopentanos
R é em geral um CH 3
R
alquilcicloexano
s

18. CICLANOS: naftênicos
Anéis isolados
Hidrocarboneto
s com 2 anéis
Anéis condensados
H
C
H
decalina
diciclometano
C H3
R
CH 3
Anéis conjugados
colestano
CH 3
C
H
diciloexano
CH
C
H
R
CH 3
3

19. AROMÁTICOS
1 ou mais
anéis
aromático
s
Naftênicos
aromáticos
CH3
toluen
o
Monoaromátic
os
CH3
usualment
e, entre
20 a 54%
tetraidronaftal
eno
metilnaftale
no
Poliaromáticos
H 3C
H3 C
dimetilfenantre
no
tetraidrofenantr
eno
anéis
aromático
s e
naftênico
s
Concentram
-se nas
frações
mais
pesadas
podendo
chegar a 10
%

20. NÃO HIDROCARBONETOS
Tipos de compostos
Tipos de compostos
Sulfurados
Nitrogenados
Sulfurados
Oxigenados (não ácidos como resinas, cresóis etc.)
Nitrogenados
Oxigenados (ácidos naftênicos)
Oxigenados
(não
ácidos
como
Organometálicos (ferro, níquel, cobre, vanádio, arsênio etc)
resinas, cresóis etc.)
Oxigenados (ácidos naftênicos)
Organometálicos
(ferro,
níquel,
cobre, vanádio, arsênio etc)
Teor %
Teor %
0,1 a 5 como enxofre
0,05 a 5
0,1 a 15 em volume
como
0 a 2 como
enxofre oxigênio
0,3 a 0,4 em volume
0,05 ppm como metal
em
até 400 a 15
volume
0
a
2
oxigênio
como
0,3 a 0,4 em
volume
até 400 ppm como
metal

21. CONTAMINANTES: sulfurados
Compostos sulfurados:
orgânicos e inorgânicos ( H 2 S )

estão presentes em todos os
óleos

se S < 1% → petróleo leve

maior % de S maior é a densidade

Orgânicos
Tiofenos

22. CONTAMINANTES: nitrogenad
em geral 2% em peso de N 2
altos os teores acima de 0,25% em peso.
maior concentração nas frações pesadas (gasóleo e resíduo de
vácuo).
Carbazol
C 12 H 9 N
Pirrol C 4 H 5 N
Não basicos
N
H
Indol
C 8H 7N
N
H
Benzo (α) carbazol
C 16 H 11 N
N
N
H
H
N
H

23. CONTAMINANTES:
nitrogenados
Piridina
Indolina
C 5H 5N
Básicos
N
H
Quinolina
N
H
C 9H 7N
Benzo
C 8H 9N
N
H
(α) quinolina
N
H
C 13 H 9 N

24. CONTAMINANTES:
oxigenados
Podem ocorrer como:
ácidos
carboxílicos
fenóis
cresóis
ésteres
amidas
cetonas
benzofuranos
ácido naftênico cetona
ácido carboxílico
fenol
éster
cresol

25. CONTAMINANTES: metais
Elemento
Podem estar sob a forma de:



sais inorgânicos : dissolvidos
na água emulsionada ao
petróleo
compostos organometálicos:
concentram-se nas frações
mais pesadas
compostos metálicos:
envenenam os catalisadores,
destacando-se o Ni e o V
Cu
Ca
Mg
Ba
Sr
Zn
Hg
Ce
B
Al
Ga
Ti
Zr
Si
Sn
Pb
V
Fe
Co
Ni
Faixa de variação no
petróleo - ppm
0,2 - 12,0
1,0 - 2,5
1,0 - 2,5
0,001 - 0,1
0,001 - 0,1
0,5 - 1,0
0,03 - 0,1
0,001 - 0,6
0,001 - 0,1
0,5 - 1,0
0,001 - 0,1
0,001 - 0,4
0,001 - 0,4
0,1 - 5,0
0,1 - 0,3
0,001 - 0,2
5,0 - 1500
0,04 - 120
0,001 - 12
3,0 - 120

26. asfaltenos
resinas e
Compostos policíclicos aromáticos ou naftênico aromáticos
contendo S, N, O e metais.
Resinas: peso molecular 500 a 1000
000
Asfaltenos: peso molecu

27. REFINO DO PETRÓLEO:
refinaria
Samuel Kier, um farmacêutico, foi o primeiro a utilizar uma
destilação para produzir óleo iluminante, dando origem ao
processo mais antigo de separação do petróleo em diferentes
frações: a destilação atmosférica ou destilação direta

28. REFINO DO PETRÓLEO:
processos


Destilação fracionada: o óleo cru é aquecido, vaporizado
e o vapor é condensado e coletado separando o petróleo
em sua frações
Processamento químico: frações são convertidas em
outras, por exemplo, cadeias longas são transformadas
em cadeias menores

Tratamento das frações: para remover impurezas

Mistura de frações: frações processadas ou não são
combinadas para fazerem os produtos desejados

29. REFINARIA: esquema

30. ROCESSAMENTO QUÍMICO: craqueamento
Transforma moléculas grandes em pequenas
Pode ser térmico ou catalítico
Catalítico:
FCC e hidrocraqueamento
Catalisador:
zeólita e sílica alumina
(exemplos)

31. ROCESSAMENTO QUÍMICO:
Craqueamento térmico
vapor
vapor a alta temperatura 816 ºC;
etano, butano e nafta são
transformados em benzeno
viscorredução
o resíduo da destilação é aquecido
a 482 ºC resfriado com gasóleo e
flasheado reduzindo a viscosidade
coqueamento
o resíduo da destilação é aquecido
acima de 482 ºC até o
craqueamento em óleo pesado,
gasolina , nafta e um resíduo de
carbono (coque)

32. PROCESSAMENTO QUÍMICO: reforma
Transforma nafta de baixo
peso molecular em
aromáticos
Catalisador:
platina e platina-rênio
Sub produto: hidrogênio

33. PROCESSAMENTO QUÍMICO: alquilação
 Matérias primas:
compostos de baixo
peso
molecular, tais como,
propeno e butenos
Catalisador:
ácidos fluorídrico e
sulfúrico
Produtos:
hidrocarbonetos de alta
octanagem

34. ESQUEMA DE UMA REFINARIA
MODERNA

35. COMPOSIÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS:
gasolina
A composição da gasolina é função dos tipos de processos
utilizados nas refinarias para a sua produção
GASOLINAS PRODUZIDAS
NO BRASIL
Comum
Premium- octanagem superior
Gasolina de aviação - para
aviões de pequeno porte
GASOLINAS COMERCIALIZADAS
NOS POSTOS
76% de gasolina + 24% de álcool
anidro combustível
PROCESSOS DE
OBTENÇÃO DAS
NAFTAS
Gasolina Natural
Destilação Direta
Craqueamento Catalítico
Craqueamento Térmico
Reformação Catalítica
Hidrocraqueamento
Catalítico
Isomerização

36. MOTOR A GASOLINA: ciclo
OTTO
COMBUSTÃO POR CENTELHAMENTO
mais indicados → parafinas
altamente ramificadas,
olefinas e aromáticos
(benzeno, tolueno e xilenos)
menos indicados →
parafinas de cadeia longa e
olefinas com mais de quatro
átomos de carbono.

37. COMPOSIÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS:
diesel
A composição do diesel é função dos tipos de processos
utilizados nas refinarias para a sua produção
TIPOS DE DIESEL
PRODUZIDOS NO BRASIL
PROCESSOS DE
OBTENÇÃO DE DIESEL
Óleo diesel tipo B – usado em todas
as regiões exceto nas regiões
metropolitanas ( diesel D )
Destilação direta - produto é
função do petróleo
processado
Óleo diesel tipo D - metropolitano
Outros processos – o diesel é
de pior qualidade e requer
tratamento posterior (ex.
hidrodessulfurização)
Óleo diesel marítimo
Óleo padrão

38. MOTOR A DIESEL: ciclo
DIESEL
COMBUSTÃO POR COMPRESSÃO
Compostos mais indicados: n-parafinas

39. BIBLIOGRAFIA





CAMPOS, A C, LEONTINIS, E “Petróleo & Derivados”, J R Editora Técnica
Ltda (1990)
MUSHRUSH, G W, SPEIGHT, J G ( editor ) ‘Petroleum Products, Instability
and Incompatibility, Applied Energy Tecnology Series, Taylor & Francis,
(1995) USA
NEIVA, J “Conheça o Petróleo”, Ao Livro Técnico Indústria Comércio, 5ª
edição (1986)
WAUQUIER, J P ( editor ) “Petroleum Refining Crude Oil, Petroleum
Products, Process Flowsheets, Editions Techinip (1995) Fr
WUITHIER,P, “Refino y Tratamiento Quimico - Volume 1”, Editions Cepasa S
A, (1971) Espanha

http://www.anp. com.br

http://www.chevron. com