Análise das fracções gasosas do petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímica, Notas de estudo de Engenharia Química

Baixe Análise das fracções gasosas do petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity! INSTITUTO MÉDIO INDUSTRIAL DE LUANDA ÁREA DE FORMAÇÃO DE QUÍMICA CURSO TÉCNICO DE PETROQUÍMICA PROJECTO TECNOLOGICO 12ª CLASSE TEMA: Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímica GRUPO - 5 (V) TURMA- QP12A Autores: Isaaú Rita Jacob Rita Ivania da Costa Orientador: Eng. Joel Sebastião Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 1 INTRODUÇÃO Ao longo do nosso trabalho abordaremos sobre as fracções gasosas do petróleo e as suas respectivas utilizações na indústria petroquímica. Abordaremos tudo relacionado ao petróleo, isto é, a sua origem, constituição, classificação, destilação e os seus contaminantes. Abordaremos também sobre cada constituinte da fracção gasosa do petróleo, isto é: metano, etano, propano e butano e GLP (propano butano). É muito importante analisar a fracção gasosa do petróleo porque a partir dela obtemos produtos usados actualmente em grandes escalas como é o caso do gás de cozinha e os plásticos. O petróleo passa por unidades de operações múltiplas cujas operações usadas dependem do das propriedades de petróleo que será processado, operações estas que são de natureza física que têm como objectivo de desmembrar o petróleo em sua fracções básicas ou processar uma fracção previamente produzida a fim de retirar um grupo específico de componente. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 2 Carbono 83,9-86,8 Hidrogénio 11,4-14 Enxofre 0,06-9 Nitrogénio 0,11-1,70 Oxigénio 0,50 Metais 0,30 1.3.1- COMPOSTOS NITROGENADOS O nitrogénio é um componente universal de combustíveis fósseis associados à matriz orgânica. A maioria destes compostos nitrogenados presentes no petróleo e resíduos têm efeito muito importante na estabilidade de processos catalíticos. Por exemplo, eles podem causar o envenenamento de catalisadores, além da formação de gomas na gasolina. Um grande número de compostos básicos apresenta propriedades tóxicas, especialmente os heterocíclicos e aminas aromáticas primárias. Os compostos nitrogenados neutros são em geral menos tóxicos do que os básicos. Apresentam-se na forma orgânica e são termicamente estáveis. Eles aumentam a capacidade do petróleo reter água na forma de emulsão, dificultam o processo de separação da água. E durante o refino tornam instáveis os produtos finais, propiciando a formação de gomas e alterando a coloração. A remoção e a identificação de compostos nitrogenados é uma parte muito importante durante o refino do petróleo. Além de envenenarem os catalisadores pode resultar na formação de poluentes ambientais (SOx, NOx) durante a combustão. Compostos causam vários problemas ambientais associados ao processamento de combustíveis. 1.3.2- COMPOSTOS SULFURADOS Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 5 A presença de compostos sulfurados em fracções do petróleo é altamente invejável devido a sua acção corrosiva e poluição atmosférica, promovida por gases prejudiciais ao meio ambiente, gerados durante a combustão. Eles aumentam a polaridade dos óleos contribuindo na formação dos produtos, conferem cor e cheiro nos produtos finais e são muito tóxicos. Assim há constante busca de redução de enxofre nos combustíveis. Durante o processo de combustão o enxofre reage com o oxigénio para formar SO2 e SO3. O SO3 por sua vez a partir da sua reacção com água forma H2SO4 que é extremamente nocivo às parte metálicas de equipamentos podendo levar a altíssima taxas de corrosão e formação de chuva ácida. S (g) O2 (g)→ SO2(g) SO2(g) O2 (g) →SO3 (g) SO3 (g) H2O (l)→ H2SO4 (g) Visando uma redução de compostos sulfurados, têm-se buscado o desenvolvimento de tecnologias para a remoção de enxofre de combustíveis. Os processos de hidrotratamento são bastante utilizados, além dos catalisadores sofisticados de cobalto e molibdénio resultando no alto custo de eliminação do teor de enxofre. Entretanto, um processo alternativo ao hidrotratamento é a adsorção por ter condições de operação menos severa e mais económica. E sabe-se ainda que alguns metais como por exemplo o zinco apresenta afinidade com o enxofre formando compostos complexos que propiciam a adsorção de compostos sulfurados. 1.3.3- COMPOSTOS OXIGENADOS Os compostos oxigenados aparecem como ácidos carboxílicos, fenóis, ésteres, amidas, cetonas e benzenofuranos e se concentram nas fracções mais pesadas. São responsáveis pela acidez, coloração pela presença de ácidos nafténicos, e o odor pela presença de fenóis, formação de gomas e corrosivdade. Na indústria do petróleo, grande parte dos ácidos orgânicos são chamados de ácidos nafténicos (NA). Os NA mais comuns são os ácidos monocarboxílicos com a carboxila ligada a uma cadeia acíclica contendo um ou mais cicloalcanos geminados. 1.3.4- COMPOSTOS ORGANOMETÁLICOS. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 6 Os compostos Organometálicos apresentam-se na forma de sais orgânicos dissolvidos na água emulsionada ao petróleo, facilmente removidos através do processo de dessalgação e como compostos complexos que tendem a se concentrar nas fracções mais pesadas do petróleo. Os metais que contaminam o óleo são: o ferro, zinco, chumbo, sódio, cromo e níquel. A presença de sódio em combustíveis para fornos reduz o ponto de fusão dos tijolos refractários, e o vanádio nos gases de combustão pode atacar os tubos de exaustão. 1.4-CLASSIFICAÇÃO DO PETRÓLEO Classifica-se o petróleo quanto: ♦ O tipo de hidrocarboneto que o constitui ♦ Teor de enxofre ♦ Densidade em API Quanto ao tipo de hidrocarboneto que o constitui Quanto ao tipo de hidrocarboneto que o constitui o petróleo classifica-se em: ♦ Parafínicos: Quando existe predominância de alcanos (parafinas). Este tipo de petróleo produz subprodutos com seguintes propriedades: Gasolina com baixo índice de octanagem Querosene de alta qualidade Óleo diesel com boas características de combustão Óleo lubrificante com alto índice de viscosidade e de elevada estabilidade e alto ponto de fluidez. Resíduos de refinação com elevada percentagem de parafina. ♦ Nafténicos: Quando existe predominância de cicloalcanos. Este tipo de petróleo produz seguintes subprodutos: Fracções significativas de gasolina, nafta petroquímica, querosene de aviação e lubrificantes. ♦ Aromáticos: Quando existe predominância de Benzeno. Este óleo é raro e produz gasolina com alto índice de octanagem e asfalto. Quanto ao teor de enxofre Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 7 2.1- ANÁLISE DAS PROPRIEDADES FÍSICAS Propriedade física: é uma propriedade geral ou seja que não está ligada em particular a nenhuma substância. Uma propriedade física tem as características de poder ser medida ou observado sem que a composição da substancia seja afetada. Calor de combustão Calor de combustão é a variação da entalpia ou seja é quantidade de calor liberada pela queima de calor em mole de uma substância. O calor de combustão é determinado utilizando uma bomba calorimétrica (calorímetro). Neste aparelho a combustão ocorre a volume constante, consequentemente, pode se determinar a variação de energia durante a reacção. Calorímetro é o material usado para medir o calor de combustão, basicamente é constituído, por um recipiente com paredes adiabáticas, contendo uma massa conhecida por de parede de água, onde se introduz um sistema em reacção. O recipiente é provido de um agitador e de um termómetro que mede a variação de temperatura ocorrida durante a reacção. Usa-se o calorímetro devido: - A sua capacidade térmica (calorímetro) - A capacidade térmica da água - A capacidade térmica dos materiais presentes no calorímetro Calor latente O calor latente também chamado de calor de transformação, é a grandeza física relacionada a quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase. O calor latente pode assumir valores positivos ou negativos. Usa-se o termómetro para medir a temperatura e se for positivo quer dizer que a substância está recebendo calor, se for negativo está cedendo calor. Densidade A densidade é a razão entre a massa e o volume. A unidade da densidade dos gases costuma se g/L. Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. Nos gases Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 10 Para definir a densidade nos gases utiliza-se como massa de volume de referência o ar, que nas condiçõesnormais de temperatura e pressão (PTN ) (temperatura de 0 °C e pressão atmosférica 101 325 Pa ) corresponde a 1,2928 kg/m³. No caso dos gases, sua massa de volume difere dos líquidos, e, por consequência dos sólidos . Nos gases, suas moléculas estão separadas devido à temperatura que está acima da temperatura de ebulição do líquido correspondente. Microscopicamente, isto corresponde dizer que nos gases a atração entre as moléculas e/ou átomos que os compõem não são suficientemente intensas frente à energia cinética desses mesmos constituintes para mantê-los próximos. Nos líquidos e nos sólidos, contudo, as moléculas e átomos estão muitíssimo próximas. Temperatura de auto-ignição A temperatura de auto-ignição de uma substância é a temperatura mínima à qual a substância entra em combustão espontânea, numa atmosfera normal e sem o recurso a uma fonte de ignição externa. A temperatura de auto-ignição de uma substância decresce quando a pressão atmosférica aumenta ou quando aumenta a concentração de oxigénio. Ponto de fusão Entende-se por ponto de fusão a temperatura em que uma substância passa do estado sólido passa o estado líquido. Por exemplo, a água pura passa do estado sólido para o estado líquido, sob pressão de 1 atm, à temperatura de 0 ºC. Diz-se assim que o Ponto de Fusão da água pura é 0 ºC. O ponto de fusão de uma substância, a uma determinada pressão, é um valor constante, fator característico de uma substância pura, e por isso a sua determinação constitui um dos métodos pelo qual pode-se calcular o grau de pureza desta substância. Com isto, se ao determinamos o ponto de fusão de uma substância que pensamos ser pura e durante a sua fusão existirem variações de temperatura superiores a 1oC, essa substância não pode ser considerada uma substância pura. Ponto de ebulição Ponto de ebuliçãoé a temperatura em que uma substância líquida passa para o estado gasoso, à determinada pressão. Por exemplo, a água pura passa do estado sólido para o estado líquido, sob pressão de 1 atm, à temperatura de 0 ºC. Quando essa água pura passa do estado líquido para o estado gasoso, sob a mesma pressão, à temperatura de 100 ºC. Diz-se assim que o Ponto de Ebulição da água pura é 100 ºC. Na determinação do ponto de ebulição de um líquido podese utilizar um tubo de ensaio pequeno, acoplado a um termómetro, é colocada certa quantidade do líquido a ser analisado, Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 11 utilizando se para isso uma pipeta de Pasteur ou um capilar fechado em um dos lados é introduzido invertido nesse líquido. Viscosidade Viscosidade é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento, a uma dada temperatura. É, normalmente, expressa em Poise (P) ou CentiPoise (cP).A temperatura influi significativamente na viscosidade de uma substância. Quanto maior for a temperatura, menor será a viscosidade do produto, inversamente, quanto menor for a temperatura, maior será a viscosidade do produto. Viscosidade do gás A viscosidade do gás é produzida predominantemente da transferência de quantidade de movimento entre camadas adjacentes que se movam em velocidades de módulos diferentes. Viscosidade do líquido A viscosidade de qualquer fluido vem do seu atrito interno. Nos fluidos líquidos, este atrito interno origina-se das forças de atração entre moléculas relativamente próximas. Massa molar A massa molar é a massa em gramas de um mol de entidades elementares – átomos, moléculas, íons, elétrons, outras partículas ou outros grupos específicos de tais partículas. É representada pela letra " M" e expressa na unidade g/mol . Relação entre massas atômica e molar A massa molar de um elemento químico ou de uma substância é numericamente igual à massa atômica desse elemento ou do total das massas atômicas componentes da substância em unidades de massa atômica. Desta forma, conhecendo-se a massa atômica de um elemento ou dos elementos constituintes da substância, sabe-se também a sua massa molar. Pressão de vapor A pressão de vapor é pressão exercida por um vapor quando este está em equilíbrio termodinâmico com o liquido que lhe deu origem ou seja, a quantidade de líquido (solução) que evapora é mesma que se condensa. Quanto mais se aumenta a temperatura, maior será a taxa de ebulição da água, mas, enquanto a pressão exercida pelo vapor for menor do que a pressão exercida pela atmosfera,a quantidade de moléculas que se condensa aumenta a medida que compensa a quantidade de moléculas que vaporiza, restabelecendo assim o equilíbrio dinâmico. Limites de explosividade Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 12 Massa molecular 16,0425 g/mol Temperatura de auto ignição 537 ºC Viscosidade gás a 101,325 Kpa a 26,8 ºC 0,01118 cP Viscosidade do liquido a -180 ºC 0,202 cP Calor latente de fusão -182,5 ºC 58,42 KJ/Kg Ponto de fulgor -188 ºC Limite de esplosividade 4,4-17 % 2.3.2-APLICAÇÃO O Metano é usado como matéria-prima para fabricar: dióxido de carbono, etanol, cloreto de metilo, diclorometano, amónia e acetileno. O metano de alta pureza é usado em laboratórios para testes de resistência ao fogo em alguns plásticos e também como matéria-prima para misturas de gases utilizadas na calibração de analisadores. Este gás tem ainda uma aplicação na produção de carbono preto de alta qualidade que é usado em uma variedade de componentes electrónicos. Recentemente, o gás natural, que tem como principal componente o Metano (Cerca de 90%), vem sendo utilizado como combustível alternativo em auto-carros, caminhões e outros veículos de transporte, sendo que em São Paulo (Brasil), por exemplo, já existem diversos postos de gasolina devidamente equipados para abastecer estes veículos adaptados. 2.3.3-EFEITOS SOBRE O HOMEM O metano não é tóxico, é considerado como produto asfixiante simples e não impõe limites de exposição, entretanto, no ambiente de trabalho, deve se garantir que a concentração mínima de oxigénio seja de 18% em volume. Em situações na qual a concentração de oxigénio esteja abaixo deste valor, são consideradas de situações risco grave. Devido a alta inflamabilidade do produto, deve se garantir que o limite inferior de inflamabilidade do metano que é de 5% no ar atmosférico jamais seja atingido, por isso é recomendado que seja respirado um limite de 1%. Em caso de exposição elevada do produto, ele pode causar asfixia e neste caso os sintomas são: náuseas, pressão na testa e nos olhos, pode ainda causar perda de consciência ou morte. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 15 O metano tem um odor semelhante ao óleo, mas esse odor não é suficiente para alertar quando a concentração do produto está excessivamente elevada. 2.4-ETANO O etano é um dos constituintes da fracção gasosa do petróleo que permite a produção de uma grande variedade de entradas industriais especialmente para a categoria de plástico. O etano é um hidrocarboneto gasoso alifático saturado, inflamável, incolor e inodoro. É o segundo membro da série dos hidrocarbonetos alcanos (parafinas). O seu ponto de fusão é de -183ºCe seu ponto de ebulição é de -88,6 ºC. Encontra-se no petróleo, no gás natural e no gás das instalações de coque, podendo também ser obtido por adição de hidrogénio ao eteno (etileno). O etano é utilizado na indústria química para a produção de etanol, acetaldeído, acetato de vinila, dicloroeteno, estireno, álcoois superiores, polietileno entre outros. 2.4.1-PROPRIEDADES FÍSICAS Tabela 3- Propriedades físicas do etano Propriedeades Valores Unidades Calor lactante de fusão -183,3 ºC 95,09 KJ/Kg Densidade (gás) a 101,325 Kpa 1,2420 Kg/m3 Massa Molecular 30,070 g/mol Ponto de ebulição a 101,325 Kpa -88,6 ºC Pressão de vapor a 21,1ºC 3845,2 Kpa Temperatura de auto ignição 472,2 ºC Viscosidade (gás) à 101,325 Kpa 0,00852 cP Viscosidade (liquido) à -180 ºC 0,192 cP 2.4.2-EFEITO SOBRE O HOMEM O etano não é tóxico mas, considera-se o etano como um produto asfixiante simples e não impõe limites de exposição, entretanto, no ambiente de trabalho deve se garantir que a concentração mínima de oxigénio seja 18% em volume. Em caso de super exposição do produto, ele pode causar asfixia e como o etano é inodoro não pode se utilizar o olfacto para alertar quando a concentração do produto está excessivamente elevada. Em caso de super exposição ao produto, ele põe causar asfixia e neste caso os sintomas são: Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 16 ♦ Náuseas ♦ Pressão na testa e nos olhos podendo ainda causar perda de consciência e morte. Uma pessoa que seja vítima de asfixia por etano deve ser imediatamente removida para uma área descontaminada, de preferência ao ar livre. Caso a pessoa esteja apresentando dificuldade respiratória pode ser administrado oxigénio. Caso a pessoa esteja apresentando perda de consciência e parada respiratória é preciso fazer a respiração artificial (boca a boca) seguida de administração de oxigénio. Caso haja parada cardíaca, é necessário efectuar uma massagem cardíaca simultaneamente a respiração artificial, fazendo-se 5 massagens cardíacas e uma respiração alternadamente. Em qualquer caso é necessário chamar imediatamente um médico ou socorro especializado. 2.4.3-PRECAUÇÕES NO MANUSEAMENTO DO ETANO O maior perigo atribuído ao manuseio do etano é a sua extrema inflamabilidade. Os cilindros de etano devem ser estocados em uma área bem ventilada longe de calor e de todos os tipos de chamas abertas e faíscas. Não se deve usar o etano perto de motores, instalações eléctricas abertas ou de qualquer outro equipamento que possa produzir faíscas. Caso seja necessário ter instalações eléctricas como por exemplo iluminação, estas devem ser a prova de explosão, somente um especialista pode montá-las de forma segura. 2.5-PROPANO O propano, é um hidrocarboneto que nas condições ambientes é um gás incolor, inflamável, não tóxico e com odor característico de gás natural. O propano normalmente é transportado como um gás liquefeito em cilindros de aço sob sua própria pressão de vapor 8,5 bar a 21ºC. 2.5.1-PROPRIEDADES FÍSICAS O propano é um alcano de três carbonos, não tóxico quando inalado, deliberadamente provoca asfixia. Quando sofre combustão o propano apresenta uma chama clara e visível. Abaixo apresentamos uma tabela que mostra algumas propriedades físicas do propano. Tabela 4- Propriedades físicas do propano Propriedades Valores Unidades Densidade (gás) à 101,325 Kpa e 20 ºC 1,868 Kg/m3 Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 17 O gás de petróleo liquefeito, também chamado de gás liquefeito de petróleo é uma mistura de gases de hidrocarboneto utilizado como combustível em aplicações de aquecimento (como por exemplo nos fogões) e em veículos. O GLP é uma mistura de gases condensáveis presente no gás natural ou dissolvidos no petróleo. Os componentes do GLP embora nas condições normais de temperatura e pressão sejam gases são fácies de condessar. Pode-se dizer que o GLP é uma mistura de propano e butano O propano e o butano estão presentes no petróleo (crude, bruto) e no gás natural, embora uma parte se obtenha durante a refinação de petróleo, sobretudo como subproduto do processo de craqueamento catalítico (FCC, da sigla em inglês Fluid Catalytic Cracking). Torna-se liquefeito apenas quando é armazenado em bilhas/botijões ou tanques de aço em pressões de 6 a 8 atmosferas (6 a 8 kgf/cm²). Para sua armazenagem são utilizados recipientes fabricados em aço de várias capacidades volumétricas e formas. Na construção desses recipientes utilizam-se materiais com capacidade mecânica para aguentarem pressões de até 17 kgf/cm², por dois principais motivos: segurança com relação a eventuais possibilidades de rompimento (manuseio inadequado ou excesso de pressão no enchimento) e facilitação da vaporização do produto que é essencial para a sua utilização. Todos os recipientes que contêm GLP são cheios até 85% de sua máxima capacidade. Os outros 15% de espaço livre são utilizados na vaporização do produto que ocorre com a troca de calor entre a parede do recipiente e o GLP armazenado na forma líquida - vaporização natural. Quanto maior a temperatura externa do recipiente maior a velocidade de vaporização do GLP. A vaporização também é directamente proporcional à quantidade de superfície de contacto do recipiente com o GLP (parede molhada). Por exemplo: um botijão de 13 kg de GLP, considerada uma temperatura externa constante, vaporizará mais gás quando cheio do que quando estiver com 50% de sua carga, pois o GLP terá apenas a metade da superfície de contacto com o recipiente para a sua possível troca de calor e eventual vaporização do líquido. Em grandes consumos, onde não é suficiente a vaporização natural para atender a demanda, são utilizados aparelhos chamados de vaporizadores que possibilitam a vaporização do produto. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 20 O princípio básico de um vaporizador é o seguinte: o GLP passa por dentro do aparelho através de um oleoduto aquecido, geralmente por uma resistência eléctrica, troca calor com este oleoduto aquecido e vaporiza-se permitindo o atendimento da demanda, o que chama- se vaporização forçada. O GLP é formado por vários hidrocarbonetos sendo os principais o propano e o butano. Uma molécula de propano é caracterizada pela presença de três átomos de carbono e oito átomos de hidrogénio (C3H8). Já o butano, pela presença de quatro átomos de carbono e dez átomos de Hidrogénio (C4H10). Portanto, uma molécula de butano é mais pesada do que uma molécula de propano e a sua tendência em uma mistura é a de ficar depositada no fundo do recipiente de armazenagem. Ao percentual de mistura desses gases chama-se no jargão densidade (relacionado ao conceito de densidade, relacionado à massa por volume). Quanto maior a presença percentual de propano na mistura, menor a densidade do produto, consequentemente menor o peso do mesmo. Ao contrário, quanto maior o percentual de butano na mistura maior a densidade e consequentemente o seu peso. 2.7.1-GLP AUTO GLP Auto é o uso do gás de petróleo liquefeito (GLP), também chamado de gás liquefeito de petróleo (GLP) como combustível automotivo. Em Portugal por exemplo, desde os anos 1970 que o GLP tem vindo a desenvolver-se como alternativa aos tradicionais combustíveis rodoviários. Actualmente circulam cerca de 40mil automóveis a GLP Auto em Portugal e mais de três milhões na Europa. A referência "Auto"significa que é um combustível que pode ser usado como carburante, normalmente em substituição da gasolina. Uma viatura à GLP auto dispõe de um sistema misto de carburação (GLP e outros combustíveis). É actualmente o mais importante dos combustíveis alternativo e seguramente o mais barato (cerca de 45% mais barato que o gasóleo e 55% mais barato que a gasolina). 2.7.2- CARACTERÍSTICAS DO GLP AUTO Para sua utilização como combustível carburante, a mistura de propano e butano é feita em percentagens variáveis, de forma que seja sempre superior a 89 MON; o propano e butano são pressurizados a 2 e 7 bar de forma a liquefazerem-se. Como combustível para motores de combustão interna, é utilizado no estado gasoso permitindo assim uma excelente homogenização com o comburente (oxigénio) e, consequentemente uma melhor combustão, sem grande agressão para o meio ambiente, pois Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 21 liberta para a atmosfera dióxido de carbono, água e pequenas percentagens de monóxido de carbono. Este combustível não necessita de aditivos para lhe conferir melhor qualidade, mas lhe é adicionado o etil mercaptano para o conferir um cheiro, para que seja detectado em caso de derrame ou fuga, para evitar uma asfixiação. Não contém chumbo nem impurezas e tem um baixo teor em enxofre; o seu poder calorífico é elevado. O GLP auto facilita também o funcionamento do motor a frio e proporciona um trabalhar mais suave e silencioso. No GLP auto a octanagem é mais elevada em ralação a gasolina super 98 octanas sendo que o seu valor em octanagem é de cerca de 100 octanas, o que evita a ocorrência da detonação, melhorando o rendimento e prolongando a vida de motor. 2.7.3-O GLP E O AMBIENTE É um combustível (mais limpo/menos sujo), mais económico e mais rentável, sendo por isso uma boa aposta para reduzir a poluição atmosférica. Diferentes testes comparativos apontam consistentemente para emissões de poluentes abaixo das emissões por motores a gasolina ou gasóleo. Um teste feito pelo Millbrook Vehicle Emissions Laboratories (UK) em 1998 e 1999 revelou os seguintes dados: As emissões de um automóvel com instalação GPL quando comparadas com um automóvel a gasolina são: ♦ 75% Menos emissões de monóxido de carbono (CO) ♦ 85% Menos emissões de hidrocarbonetos não queimados (HC) ♦ 40% Menos emissões de óxidos de azoto (NOx) ♦ 85% Menos emissões de gases com potencial para criar Ozono ♦ 10% Menos emissões de dióxido de carbono (CO2) Os automóveis com instalação GLP são ainda 30% mais silenciosos que os diesel e marginalmente mais silenciosos que os a gasolina. 2.7.4-DESVANTAGENS DO GLP Algumas instalações de GPL Auto, nomeadamente de depósitos cilíndricos, podem eliminar uma parte substancial do espaço disponível na mala. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 22 3.2.1-PROPRIEDADES FÍSICAS O etileno é um gás incolor, odor etéreo, levemente adocicado com liquefaz-se a -103 ºC e solidifica a -169 ºC, sendo o composto químico de maior no sector químico industrial.Abaixo mostramos uma tabela com algumas propriedades físicas do etileno. Tabela 6- Propriedades físicas do Etileno Propriedades Valores Unidade Massa molecular 28,05 g/mol Aparência Gás incolor - Densidade 1,178 Kg/m3 Ponto de fusão -169,2 ºC Ponto de ebulição -103,7 ºC Ponto de fulgor -136 ºC Temperatura de auto ignição 450 ºC Limites de explusividade 2,7- 36 % 3.2.2-MÉTODOS DE OBTENÇÃO DO ETILENO Podemos obter o etileno a partir das seguintes reacções: - Desidrogenação do etano - Desidratação do álcool etílico - Craqueamento do Petróleo Desidrogenação do etano Industrialmente o etileno é preparado pela desidrogenação do etano ou seja pela retirada de hidrogénio no etano. A desidrogenação é efectuada a temperaturas entre 500°C e 750°C, utilizando catalisadores como óxido de crómio, molibdénio, vanádio e de urânio suspensos em alumina. CH 3 - CH3 cr2o3 CH2 = CH2 H2 Desidratação do álcool etílico Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 25 Várias indústrias propõem a fabricação de plástico verde ou ecológico a partir do álcool etílico produzido a partir da cana de açúcar. O método é antigo e semelhante a fabricação de éter etílico: CH3CH2OH H2SO4 CH2=CH2 + H2O O método é catalisado por ácido sulfúrico ou alumina. A baixa temperatura favorece a produção do éter etílico e alta temperatura favorece o etileno. Craqueamento Quando moléculas grandes constituintes do petróleo (geralmente alcanos) são quebradas através de um processo simples de aquecimento utilizando catalisadores que pode ser a sílica ou a alumina (Al2O3), forma-se uma fracção gasosa que contém na sua composição etileno. Esse processo é um dos mais simples que ocorrem com a transformação do petróleo. C4H10 Al2O3 CH2= CH2 + CH3-CH3 O eteno, o mais importante petroquímico básico em volume de produção cuja capacidade actual de produção mundial é de 116 milhões de toneladas, é exclusivamente usado para a fabricação de produtos químicos, com destaque para os polietilenos (de alta e baixa densidade linear), petroquímicos de 2ª geração que juntos respondem por quase 60% do mercado total do eteno como restante usado na produção de óxido de eteno, dicloroetano e etilbenzeno. As condições para a sua produção estão mais ou menos entre as que associam usualmente com a refinação e as que se encontram em geral na produção. 3.2.3-APLICAÇÃO O etileno é usado como: -Anestésico: Em intervenções cirúrgicas pode ser usado como anestésico moderado. -Amadurecimento de frutas: O etileno é produzido naturalmente em plantas, sendo responsável pelo amadurecimento de frutos. É usado para amadurecer de maneira forçada frutas verdes. -Obtenção de álcool: O etileno em presença de ácido sulfúrico transforma-se em etanol (álcool comum). E a partir do etileno também pode obter-se vários polímeros isto é, dependendo da substituição de um átomo de hidrogénio, mas com a reacção de polimerização do eteno obteremos o polímero chamado polietileno. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 26 3.3-POLÍMEROS Polímeros (do grego, muitas partes): são macromoléculas constituídas pela repetição de uma pequena unidade molecular de um determinado composto químico, esta unidade que recebe o nome de monómero. A reacção que dá origem a um polímero é denominada reacção de polimerização, em que a molécula inicial (monómero) se agrupa sucessivamente com outras, produzindo o dímero, trímero, tetrâmero e, por fim, o polímero. A reacção de polimerização é um dos tipos mais importantes de composição de macromoléculas e, em geral, ocorre entre compostos de dupla ligação que se combinam quimicamente. Esse tipo de reacção pode ser divido em basicamente dois grupos: polimerização por adição e a polimerizalção por condensação. Nesta reacção ainda pode obter-se os copolímeros. Polimerização por adição Na polimerização por adição, a macromoléculas final é formada pela junção monómeros todos idênticos entre si. Nesse grupo, o monómero apresenta obrigatoriamente uma ligação dupla entre carbono, no mínimo. No decorrer do processo de polimerização, ocorre o rompimento da ligação dupla, dando origem duas novas ligações simples. A maior parte dos polímeros produzidos pela indústria mundial se da pelo processo de adição. Ex: Polietileno, PVC (Policloreto de Vinila), etc. Polimerização por condensação Na polimerização por condensação, o polímero é composto pela combinação de dois ou mais monómeros distintos entre si, ocorrendo eliminação de moléculas mais simples, como por exemplo, a água (H2O), amoníaco (NH3) ou o ácido clorídrico (HCl). Nesse tipo de ligação os monómeros não apresentam necessariamente duplas ligações entre os carbonos, no entanto, é preciso apresentar dois tipos diferentes de grupos funcionais. Na natureza podem ser encontrados importantes tipos de polímeros de condensação tais como: amido e proteínas. Copolímeros Por meio da reacção de polimerização, podem ser formados, ainda, os copolímeros. Esse grupo é composto pela união de dois ou mais monómeros diferentes, e essa reacção pode ser tanto de adição quanto de condensação. Os principais exemplos da ocorrência desse processo Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 27 transformação de plásticos. Pelo processo de injecção, o PEAD é utilizado para a confecção de baldes e bacias, bandejas para pintura, banheiras infantis, brinquedos, conta-gotas para bebidas, jarros de água, potes para alimentos, assentos sanitários, bandejas, tampas para garrafas e potes, engradados, bóias para raias de piscina, caixas de água, entre outros. O PEAD e o PEBD têm muitas aplicações em comum, mas em geral, o PEAD é mais duro e resistente e o PEBD é mais flexível e transparente. Um exemplo da relação de dureza e flexibilidade está no facto de que o PEAD é utilizado na fabricação de tampas com rosca (rígidas) e o PEBD na de tampas sem rosca (flexíveis). 3.4.3.1-PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE ♦ Baixo coeficiente de atrito ♦ Excelente resistência química ♦ Soldável, moldável e estampável ♦ Baixo peso específico ♦ Boa resistência dieléctrica ♦ Boa resistência ao impacto ♦ Boa resistência ao corte ♦ Sua limpeza e simples podendo ser feita com água, sabão, produtos químicos básicos ou ácidos e vapor. ♦ O PEAD não retém cheiro ou transmite qualquer sabor Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 30 CONCLUSÃO Durante as pesquisas feitas chegou-se a conclusão que o petróleo é uma mistura de compostos orgânicos contendo outras substâncias em pequenas proporções conhecidas como contaminantes, estes contaminantes devem ser removidos por envenenarem os catalizadores e por produzirem poluentes muito tóxicos. Também é importante conhecer a classificação do petróleo para que possamos saber o tipo de petróleo a cuidar. O petróleo é destilado porque no seu estado bruto tem poucas utilidades, e na sua destilação pela torre de destilação atmosférica obtém-se as diversas fracções, dentre elas a fracções gasosas do petróleo. Dentre as fracções gasosas do petróleo o etano é o mais utilizado na industria petroquímica. O etano pode ser transformado em etileno utilizando os seguintes processos: desidrogenação do etano, desidratação do álcool etilico e craquemento. E o etileno quando polimerizado pode ser utilizado para fabricação de diversos plasticos, filmes termocontroláveis e filmes de uso geral. Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 31 BÍBLIOGRAFIA 1-Petróleo e Gás Natural ( DK Publishing) 2-Artigo- Refino do petróleo e Petroquímico (Prof. Dr. Afonso Avelino Dantas Neto Alexandre Gurgel) 3- Artigo- Propriedades fisicas e quimicas e toxicológicas Importantes para o atendimento a emergências químicas parte 2 (Edson Haddad) 4-Petróleo e Petroquímica (Prof. Dr. Eduardo Luiz Machado) 5-http://www.brasilescola.com/geografia/butano.htm acessado: 03.06.2015 6-Pratica sobre ponto fulgor (Professor Barbieri- Instituto de Ciências e Tecnologia Brasil) 7-Polietileno: Principais Tipos, Propriedades e Aplicações: Autores (Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. Mello, Luiz C. de Santa Maria Instituto de Química, UERJ) 8-http://www.crq4.org.br/quimica viva petroquimica acessado: 18.08.2015 9-http://www.infoescola.com/quimica/reacao-de-polimerizacao/ acessado: 13.06.2015 10-Caracterização do Polietileno de Baixa Densidade Através da Técnica de Análise Dinâmico-Mecânica e Comparação Com a Análise Por Impedância Dieléctrica (Cleuza Maria Wasilkoski) 11-www.infoescola/butano acessado: 28.08.2015 Análises das Fracções Gasosas do Petróleo e a sua aplicação na indústria petroquímicaProjecto Tecnológico 32