PROCESSOS DE REFINO
Petróleo bruto
Petróleo bruto é o termo para o óleo não processado. Ele Os tipos de petróleo
também é conhecido apenas como petróleo. O petróleo
bruto contêm os seguintes
bruto é um combustível fóssil, o que significa que ele é
elementos ou compostos:
formado pelo processo de decomposição de matéria

carbono - 84%
orgânica, restos vegetais, algas, alguns tipos de plâncton e

hidrogênio - 14%
restos de animais marinhos - ocorrido durante centenas de

enxofre - de 1 a 3%
milhões de anos na história geológica da Terra. Os tipos
(sulfato de hidrogênio,
de petróleo bruto podem apresentar cores diferentes, de
sulfetos, dissulfetos,
transparentes a negro, assim como viscosidades
enxofre básico)
diferentes, que podem ser semelhantes à água ou quase

nitrogênio - menos
sólidas.
de 1% (compostos
O petróleo bruto é o ponto de partida para muitas
substâncias diferentes porque contém hidrocarbonetos.
Os hidrocarbonetos são moléculas que contém hidrogênio
e carbono e existem em diferentes tamanhos e
estruturas, com cadeias ramificadas e não ramificadas e
anéis.
Duas características são importantes nos hidrocarbonetos:



básicos com grupos
amina)
oxigênio - menos
de 1% (encontrado
em compostos
orgânicos como o
dióxido de carbono,
fenóis, cetonas e
ácidos carboxílicos)
metais - menos de
1% (níquel, ferro,
vanádio, cobre,
arsênio)
sais - menos de 1%
(cloreto de sódio,
cloreto de magnésio,
cloreto de cálcio)

eles contêm muita energia. O uso de muitos dos
produtos derivados de petróleo bruto como a
gasolina, óleo diesel e o querosene estão baseados
nessa energia;

eles podem ter formas diferentes. O menor
hidrocarboneto é o metano (CH4), um gás mais leve
do que o ar. Cadeias líquidas contêm
cinco carbonos ou mais, e as cadeias sólidas
costumam ser muito longas. Ao ligar cadeias de hidrocarboneto
artificialmente, obtemos vários produtos, tais como borracha sintética, náilon
e plástico.
As principais classes de hidrocarbonetos em petróleo bruto incluem:



Parafinas

fórmula geral: CnH2n+2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)

as moléculas são cadeias ramificadas ou não

em temperatura ambiente podem ser gases ou líquidos, dependendo
da molécula

exemplos: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano,
hexano
Aromáticos

fórmula geral: C6H5 - Y (Y é uma molécula mais longa e não
ramificada que se conecta a anéis benzênicos)

estruturas em anel

os anéis contêm seis átomos de carbono, com ligações duplas e
simples alternando-se entre os carbonos gralmente são líquidos

exemplos: benzeno, naftaleno
Naftenos ou cicloalcanos

fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)

estruturas em anel

os anéis contêm apenas ligações simples entre os átomos de
carbono

em temperatura ambiente, geralmente são líquidos


exemplos: ciclohexano, metilciclopentano
Outros hidrocarbonetos

Alcenos

fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente
de 1 a 20)

moléculas de cadeias ramificadas ou não que contêm
uma ligação dupla carbono-carbono

podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso

exemplos: etileno, buteno, isobuteno

Dienos e Alcinos

fórmula geral: CnH2n-2 (n é um número inteiro, geralmente
de 1 a 20)

moléculas de cadeias ramificadas ou não que contêm
duas ligações duplas carbono-carbono

podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso

exemplos: acetileno, butadieno
Produtos derivados do petróleo bruto
O petróleo bruto contém centenas de diferentes tipos de hidrocarbonetos misturados e,
para separá-los, é necessário refinar o petróleo.
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O processo de refino de petróleo começa com uma coluna de destilação fracionada
As cadeias de hidrocarbonetos de diferentes tamanhos têm pontos de ebulição que vão
aumentando progressivamente, o que possibilita separá-las através do processo de
destilação. É isso o que acontece em uma refinaria de petróleo. Na etapa inicial do refino,
o petróleo bruto é aquecido e as diferentes cadeias são separadas de acordo com suas
temperaturas de evaporação. Cada comprimento de cadeia diferente tem uma propriedade
diferente que a torna útil de uma maneira específica.
Para entender a diversidade contida no petróleo bruto e o motivo pelo qual o refino de
petróleo bruto é tão importante, veja uma lista de produtos que obtemos a partir do
petróleo bruto:

gás de petróleo: usado para aquecer, cozinhar, fabricar plásticos









alcanos com cadeias curtas (de 1 a 4 átomos de carbono)
normalmente conhecidos pelos nomes de metano, etano, propano,
butano

faixa de ebulição: menos de 40°C

são liquefeitos sob pressão para criar o GLP (gás liquefeito de
petróleo)
nafta: intermediário que irá passar por mais processamento para produzir
gasolina

mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono

faixa de ebulição: de 60 a 100°C
gasolina: combustível de motores

líquido

alcanos e cicloalcanos (de 5 a 12 átomos de carbono)

faixa de ebulição: de 40 a 205°C
querosene: combustível para motores de jatos e tratores, além de ser material
inicial para a fabricação de outros produtos

líquido

alcanos (de 10 a 18 carbonos) e aromáticos

faixa de ebulição: de 175 a 325°C
gasóleo ou diesel destilado: usado para diesel e óleo combustível, além de
ser um intermediário para fabricação de outros produtos

líquido

alcanos contêm 12 ou mais átomos de carbono

faixa de ebulição: de 250 a 350°C
óleo lubrificante: usado para óleo de motor, graxa e outros lubrificantes

líquido

cadeia longa (de 20 a 50 átomos de carbono) de alcanos,
cicloalcanos e aromáticos

faixa de ebulição: de 300 a 370°C
petróleo pesado ou óleo combustível: usado como combustível industrial,
também serve como intermediário na fabricação de outros produtos

líquido

cadeia longa (de 20 a 70 átomos de carbono) de alcanos,
cicloalcanos e aromáticos

faixa de ebulição: de 370 a 600°C
resíduos: coque, asfalto, alcatrão, ceras, além de ser material inicial para
fabricação de outros produtos

sólido

compostos com vários anéis e mais de 70 átomos de carbono

faixa de ebulição: mais de 600°C
O processo
Como já mencionamos, um barril de petróleo bruto é composto por diversos tipos de
hidrocarbonetos. O refino de petróleo separa tudo isso em várias substâncias. Para isso,
os químicos seguem algumas etapas.
 A maneira mais antiga e comum de separar os vários componentes (chamados
de frações) é usar as diferenças entre as temperaturas de ebulição. Isso é
chamado de destilação fracionada. Basicamente, esquenta-se o petróleo
bruto deixando-o evaporar e depois condensa-se este vapor.
 Técnicas mais novas usam o processamento químico, térmico ou
catalítico em algumas das frações para criar outras, em um processo chamado
de conversão. O processamento químico, por exemplo, pode quebrar
cadeias longas em outras menores. Isso permite que uma refinaria transforme
óleo diesel em combustível, de acordo com a demanda por gasolina.
 As refinarias devem tratar as frações para remover as impurezas.

As refinarias combinam as várias frações (processadas e não processadas)
em misturas para fabricar os produtos desejados. Por exemplo, as diferentes
misturas de cadeias podem criar gasolinas com diferentes índices de
octanagem.
Os produtos são armazenados no local até que sejam entregues aos diferentes
compradores, como postos de gasolina, aeroportos e fábricas de produtos químicos. Além
de fazer produtos baseados no petróleo, as refinarias também devem tratar os dejetos
envolvidos nos processos para minimizar a poluição do ar e da água.
Destilação fracionada
Os vários componentes do petróleo bruto têm tamanhos, pesos e temperaturas de
ebulição diferentes. Por isso, o primeiro passo é separar esses componentes. E devido à
diferença de suas temperaturas de ebulição, eles podem ser facilmente separados por um
processo chamado de destilação fracionada. Veja abaixo as etapas.
 Aquecer a mistura de duas ou mais substâncias (líquidos) de diferentes pontos de
ebulição a alta temperatura. O aquecimento costuma ser feito com vapor de alta
pressão para temperaturas de cerca de 600°C.
 A mistura entra em ebulição formando vapor (gases). A maior parte das
substâncias encontra-se no estado de vapor.
 O vapor entra no fundo de uma coluna longa (coluna de destilação fracionada)
cheia de bandejas ou placas.
 ela possuem muitos orifícios ou proteções para bolhas a fim de permitir
a passagem do vapor
 as placas aumentam o tempo de contato entre o vapor e os líquidos na
coluna
 elas ajudam a coletar os líquidos que se formam nos diferentes pontos
da coluna
 há uma diferença de temperatura pela coluna (mais quente em cima,
mais fria embaixo)
 O vapor sobe pela coluna.
 Conforme o vapor sobe pelas placas da coluna, ele esfria.
 Quando uma substância na forma de vapor atinge uma altura em que a
temperatura da coluna é igual ao ponto de ebulição da substância, ela
condensa e forma um líquido. A substância com o menor ponto de ebulição irá
se condensar no ponto mais alto da coluna. Já as substâncias com pontos de
ebulição maiores irão se condensar em partes inferiores da coluna.
 As placas recolhem as diferentes frações líquidas.
 As frações líquidas recolhidas podem:
 passar por condensadores, onde serão resfriadas ainda mais, e depois ir
para tanques de armazenamento
 ir para outras áreas para passar por outros processos químicos,
térmicos ou catalíticos
A destilação fracionada é útil para separar uma mistura de substâncias com diferenças
pequenas em seus pontos de ebulição sendo uma etapa muito importante no processo de
refino.
Processamento químico
Pode-se transformar uma fração em outra usando um destes três métodos:

dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores
(craqueamento)

combinando pedaços menores para criar outros maiores (reforma)

rearranjando vários pedaços para fazer os hidrocarbonetos desejados
Craqueamento
O craqueamento divide grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores.
O craqueamento divide cadeias grandes em outras menores
Há vários tipos de craqueamento.

Térmico: grandes cadeias são aquecidas a altas temperaturas (e altas
pressões também) até que elas se quebrem (craquejem).

vapor: vapor de alta temperatura (816°C) é usado para craquear
etano, butano e nafta em etileno e benzeno, que são usados para
fabricar produtos químicos;

viscorredução: os resíduos da torre de destilação são aquecidos
(482°C), resfriados com gasóleo e rapidamente colocados em uma
torre de destilação. Este processo reduz a viscosidade de óleos
pesados e produz o alcatrão;

coqueamento: os resíduos da torre de destilação são aquecidos a
temperaturas acima de 482°C até que se quebrem em óleo pesado,
gasolina e nafta. Ao final do processo, sobra um resíduo pesado de
carbono (coque). O coque é limpo e vendido.

Catalítico: usa um catalisasor para
aumentar a velocidade da reação de
craqueamento. Os catalisadores incluem a
zeólita, hidrossilicato de alumínio, bauxita e
alumino-silicatos.

craqueamento catalítico fluido
("fluid cracking catalysis", FCC):
um catalisador fluido aquecido
(538°C) craqueia gasóleo em óleo
diesel e gasolina;

hidrocraqueamento: semelhante
ao craqueamento catalítico fluído,
mas usa um catalisador diferente,
Foto cedida Phillips Petroleum Company
Catalisadores usados no
temperaturas menores, pressão maior
craqueamento catalítico ou
e gás hidrogênio. Ele craqueia o óleo
reformação
pesado em gasolina e querosene
(combustível de aviação).
Após vários hidrocarbonetos terem sido craqueados em outros menores, os produtos
passam por mais uma coluna de destilação fracionada para separá-los.
Reforma
Algumas vezes, é preciso combinar hidrocarbonetos menores para fazer outros maiores.
Este processo é chamado de reforma. O principal processo á a reforma catalítica, que
utiliza um catalisador (platina, mistura platina-rênio) para transformar nafta de baixo peso
molecular em compostos aromáticos, usados na fabricação de produtos químicos e para
misturar na gasolina. Um subproduto importante dessa reação é o gás hidrogênio, usado
para o hidrocraqueamento ou vendido.
Um reformador combina cadeias de hidrocarbonetos
Alquilação
Às vezes, as estruturas de moléculas em uma fração são rearranjadas para produzir outra.
Isso normalmente é feito por meio de um processo chamado alquilação. Na alquilação,
compostos de baixo peso molecular, como o propileno e o buteno, são misturados na
presença de um catalisador como o ácido fluorídrico ou ácido sulfúrico (um subproduto da
remoção de impureza de muitos produtos do petróleo). Os produtos da alquilação são
hidrocarbonetos ricos em isoctanas, usados em tipos de gasolina que buscam reduzir o
poder de detonação (consulte O que é octano para mais detalhes).
Reorganizando cadeias
Agora que vimos como as diferentes frações são alteradas, vamos discutir como elas são
tratadas e misturadas para fabricar os produtos que são comercializados.
Uma refinaria de petróleo é uma combinação de todas essas unidades.
Tratando e misturando as frações obtidas no refino de petróleo
Frações destiladas e processadas quimicamente são tratadas para que as impurezas
como compostos orgânicos contendo enxofre, nitrogênio, oxigênio, água, metais pesados
e sais inorgânicos sejam removidas. O tratamento costuma ser feito ao passar as frações
pelas seguintes etapas:

uma coluna de ácido sulfúrico remove hidrocarbonetos insaturados (os que
possuem ligações duplas carbono-carbono), compostos de nitrogênio,
compostos de oxigênio e sólidos residuais (alcatrão, asfalto)

uma coluna de absorção preenchida com agentes secantes remove a água

tratamento para remover o enxofre e compostos de enxofre
Após o tratamento das frações, elas são resfriadas e
misturadas para formar vários produtos:

gasolina de vários tipos, com ou sem aditivos

óleos lubrificantes de diferentes pesos
moleculares e tipos (por exemplo, 10W-40, 5W-30)

querosene de vários tipos

combustível de aviação

óleo diesel

óleo combustível

diferentes tipos de produtos químicos para a
produção de plásticos e outros polímeros
Foto cedida Phillips Petroleum
Plásticos produzidos a partir
de frações de petróleo refinado