GÁS NATURAL
Luiz Fernando - Químico
O Gás Natural
 O gás natural é um combustível fóssil, na
forma gasosa, contendo principalmente
carbono e hidrogênio, ocorrendo em
jazidas ou depósitos subterrâneos.
 É o resultado da degradação da matéria
orgânica de forma anaeróbica oriunda de
quantidades extraordinárias de
microorganismos que, em eras préhistóricas, se acumulavam nas águas
litorâneas dos mares da época.
 A composição do gás natural pode variar
bastante, predominando o gás metano,
principal componente (90 a 95% ou
mais), etano, propano, butano e outros
gases em menores proporções.
 O Gás Natural apresenta baixos teores
de dióxido de carbono, compostos de
enxofre, água e contaminantes, como
nitrogênio.
Composição Típica do Gás Natural
Metano
Etano
Propano
Iso-Butano
N-Butano
Pentano
Dióxido de
Carbono
Nitrogênio
Oxigênio
CH4
C2H6
C3H8
iC4H10
nC4H10
C5H12
CO2
N2
O2
 A Combustão do Gás Natural é
completa, liberando como produtos o
dióxido de carbono (CO2) e vapor de
água, sendo os dois componentes não
tóxicos, o que faz do gás natural uma
energia ecológica e não poluente.
 A exploração do gás natural pode estar associada à
de petróleo ou pode partir de jazidas produtoras
exclusivas. Em todo o mundo, assim como no
Brasil, as primeiras descobertas de gás vieram
associadas às descobertas de petróleo.
 Esse combustível é responsável por
quase 30% da energia consumida na
Terra, sendo superado apenas pelo
petróleo e pelo carvão. Em alguns
países, como a Holanda, ele chega a
representar 50% do suprimento
energético.
 Pela lei numero 9.478/97 (Lei do
Petróleo), o gás natural "é a porção do
petróleo que existe na fase gasosa ou
em solução no óleo, nas condições
originais de reservatório, e que
permanece no estado gasoso nas
condições atmosféricas de pressão e
temperatura"
Utilização
 Como Combustível: A sua combustão é limpa
e dá uma vida mais longa aos equipamentos
que utilizam o gás e menor custo de
manutenção.
 Como Automotivo: Utilizado para motores de
ônibus, automóveis e caminhões substituindo
a gasolina e o álcool, pode ser até 70% mais
barato que outros combustíveis e é menos
poluente.
 Como Industrial: Utilizada em indústrias para
a produção de metanol, amônia e uréia.
O GNV – Gás Natural Veicular
 O GNV é diferente do
GLP (Gás Liquefeito de
Petróleo) por ser formado
por hidrocarbonetos na
faixa do metano e do
etano, enquanto o GLP
possui em sua
constituição,
hidrocarbonetos na faixa
do propano e do butano.
 A queima do GNV é uma
das menos poluentes,
praticamente sem
emissão de monóxido de
carbono. O GNV é, sem
dúvida, a melhor opção
de combustível para
utilização em grandes
centros urbanos.
O Gás Natural na Indústria
 A célula combustível é um
dispositivo que combina o
oxigênio do ar para
produzir eletricidade,
calor e água através de
uma reação química.
 Em seu interior ocorre a
reação química: Gás
natural +Ar = Eletricidade
+ calor + água + CO2
O gás Natural na Termelétrica
 A geração é feita através da queima do
gás natural nas turbinas que acionam os
geradores de energia.
 Vantagens das termelétricas movidas a
gás natural
representam um baixo impacto
ambiental;
Podem ser construídas próximo aos
centros de consumo;
São mais seguras do que as
termelétricas convencionais;
São economicamente mais vantajosas
Dispensam áreas para estocagem de
carvão ou parque de tanques de óleo;
Pode ser construído em menos tempo e
com menor investimento, se comparadas
às convencionais;
Necessitam de menos empregados para
o seu funcionamento.
Odorantes no Gás Natural
 A única mudança na composição do GN visando
sua distribuição e uso ocorre pela exigência da
adição de odorante;
 Os odorantes são compostos sulfonados, os
mais utilizados nas indústrias são as misturas de
mercaptanas e o tetrahidrotiofeno (THT);
 A concentração dos odorantes é
aproximadamente na ordem de 5 a 6 gramas por
milhão de metros cúbicos de GN.
Vantagens do Gás Natural
 Baixo Impacto Ambiental: o gás é um
combustível ecológico. Sua queima
produz uma combustão limpa,
melhorando a qualidade do ar, pois
substitui formas de energias poluidoras
como carvão, lenha e óleo combustível.
Contribui ainda para a redução do
desmatamento.
 Facilidade de Transporte e Manuseio:
Contribui para a redução do tráfego de
caminhões que transportam outros tipos
de combustíveis. Não requer estocagem,
eliminando os riscos do armazenamento
de combustíveis.
 Vetor de Atração de Investimentos: A
disponibilidade do gás atrai novas
empresas, contribuindo para a geração
de empregos na região.
 Segurança: Por ser mais leve do que o
ar, o gás se dissipa rapidamente pela
atmosfera em caso de vazamento. Esta
é a grande diferença em relação ao gás
de cozinha (GLP) que, por ser mais
pesado que o ar, tende a se acumular
junto ao ponto de vazamento, facilitando
a formação de mistura explosiva.
Desvantagens
Desvantagens em relação ao Butano:
 Mais Difícil de Ser Transportado, devido
ao fato de ocupar maior volume, mesmo
pressurizado;
 Mais Difícil de Ser Liquidado, requerendo
temperaturas da ordem de -160°C.
Desvantagens do Gás Natural como
energia:
 É um combustível fóssil, portanto finito;
 Apresenta riscos de asfixia, incêndio e explosão;
 O gás natural tende a se acumular nas partes
mais elevadas quando em ambientes fechados;
 Em caso de fogo em locais com insuficiência de
oxigênio, poderá ser gerado monóxido de
carbono, altamente tóxico.
Histórico do Gás Natural
 Os registros históricos indicam que na
China já se conhecia GN, porém somente
em 211 a.C. os chineses descobriram seu
potencial utilizando-o para ferver água do
mar, entre outras atividades;
 O gás natural passou a ser utilizado em
maior escala na Europa no final do século
XIX, com a invenção do queimador
Bunsen, em 1885, que misturava ar com
gás natural e com a construção de um
gasoduto à prova de vazamentos, em
1890.
 No Brasil iniciou-se a indústria do gás em
1828, com D. Pedro I licenciando uma
empresa para executar a iluminação das
ruas da cidade do Rio de Janeiro;
 Em São Paulo a iluminação iniciou-se
em 1872, propiciada pela empresa
inglesa denominada The Sâo Paulo Gás
Company Ltda.
 Somente na década de 40, com a
descoberta de gás na Bacia de
Candeias, e para não desperdiçá-lo,
queimando-o, iniciou-se efetivamente o
uso do gás natural no Brasil, com
fornecimento deste combustível às
indústrias do Recôncavo Baiano.
 As reservas brasileiras de gás natural
triplicaram nos últimos dez anos, devido
às descobertas decorrentes do primeiro
"choque do petróleo", 1973;
 Os principais campos produtores de gás
do país estão localizados nos Estados do
Rio Grande do Norte, Ceará, Alagoas,
Sergipe, Bahia, Espírito Santo e Rio de
Janeiro.
Exploração do Gás
 A exploração é a etapa inicial dentro da
cadeia de gás natural, consistindo em
duas fases:
pesquisa
perfuração
 Pesquisa – feita através de testes
sísmicos, verifica-se a existência em
bacias sedimentares de rochas
reservatórias.
 Perfuração - perfurado um poço pioneiro e
poços de delimitação para comprovação
da existência gás natural ou petróleo em
nível comercial e mapeamento do
reservatório, que será encaminhado para
a produção.
 O gás natural é encontrado no subsolo,
por acumulações em rochas porosas,
isoladas do exterior por rochas
impermeáveis, associadas ou não a
depósitos petrolíferos;
 Em função do teor de petróleo bruto e de
gás livre classifica-se o gás, quanto ao seu
estado de origem, em gás associado e
gás não-associado.
 Gás Associado - é aquele que, no
reservatório, está dissolvido no óleo ou
sob a forma de capa de gás.
 Gás Não-associado - é aquele que, no
reservatório, está livre ou em presença
de quantidades muito pequenas de óleo.
Processamento do Gás
 Na produção, o gás deve passar por
vasos separadores, que são projetados e
equipados para tirar os hidrocarbonetos e
a água que estiverem em estado líquido e
as partículas sólidas.
 Se estiver contaminado por compostos de
enxofre, então ele é enviado para
Unidades de Dessulfurização, onde esses
contaminantes serão removidos.
 O Processamento de Gás
Natural é realizado
através de uma
instalação industrial
denominada Unidade de
Processamento de Gás
Natural (UPGN).
Esfera de armazenamento de gás a alta pressão
 O objetivo da UPGN é
separar as frações
pesadas ou ricas (propano
e mais pesados)
existentes no gás natural
úmido ou rico, gerando o
chamado gás natural seco
ou pobre (metano e etano)
e uma corrente de Líquido
de Gás Natural (LGN).
 O LGN (Líquido de Gás Natural) é
composto pelas frações mais pesadas
que o propano: o gás liquefeito de
petróleo (GLP), popularmente conhecido
como gás de cozinha, e a gasolina
natural.
 Quando se produz uma corrente de LGN
com frações mais pesadas que o etano,
recupera-se também uma fração de gás
natural pobre predominante em Metano.
Essa UPGN recebe o nome de Unidade de
Recuperação de Líquidos (URL).
 O que é Gás Natural Rico?
Gás que tem teor de compostos mais
pesados que o propano, constituído
pelas frações de GLP e gasolina natural
 O que é Gás Natural Pobre?
Gás que tem predominância em Metano
 Os principais tipos de processos
aplicáveis a uma UPGN são os
seguintes:
 Refrigeração simples
 Absorção refrigerada
 Expansão Joule-Thompson
 Turbo-expansão
Dependendo do tipo de processo a ser
empregado, pode-se dizer que estes
realizam as separações através de uma
seqüência de operações, que pode
incluir tratamento (para eliminação de
teores remanescentes de umidade),
compressão, absorção e resfriamento.
Os hidrocarbonetos recuperados podem
ser estabilizados e separados por
fracionamento, para obtenção dos
produtos desejados, na própria UPGN ou
em outras unidades específicas, tais
como as Unidades de Fracionamento de
Líquidos (UFL) e de Processamento de
Condensado de Gás Natural (UPCGN).
Condicionamento
 O gás natural pode ser armazenado na
forma líquida à pressão atmosférica;
 Para tanto os tanques devem ser
dotados de bom isolamento térmico e
mantidos à temperatura inferior ao ponto
de condensação do gás natural.
Transporte
 O transporte na fase gasosa pode ser
realizado a alta pressão, comprimido a
230kgf/cm2, e a temperatura ambiente,
através de barcaças ou de caminhões
tanques, quando o volume demandado é
pequeno e a distância envolvida é
relativamente curta.
 Para grandes volumes e em regime
de operação contínua, o ideal é utilizarse de gasodutos que operam a pressão
de 120kgf/cm2, por ser econômico e
confiável.
 Como o GN depois de ser processado,
torna-se inodoro e é capaz de se tornar
explosivo em condições ambientais,
acrescenta-se uma substância
odorante na distribuição e no
transporte.
 As formas de fazer o transporte do gás
natural são:
Gás Natural Comprimido (GNC);
Gasodutos;
Gás Natural Liquefeito.
 Gás Natural Comprimido
(GNC)
O Gás Natural é
armazenado em um
conjunto de cilindros
metálicos através de
compressores especiais, a
uma pressão de 250
atmosferas.
Esse conjunto de cilindros
(ou módulo, ou cesta, ou
feixe de cilindros) é
transportado até os
pontos de consumo por
meio de caminhões,
carretas, balsas ou
plataformas ferroviárias.
Ao chegar no ponto de
consumo, o conjunto de
cilindros é descarregado
e conectado a uma
estação de
descompressão e
regulagem,
possibilitando, então, seu
consumo final.
O conjunto de cilindros
vazios retorna ao ponto
de carga através da
unidade de transporte,
reiniciando o ciclo.
 Vantagem do GNC.
A principal vantagem do
GNC é a criação de
novos mercados
consumidores em
localidades não servidas
por gasodutos,
possibilitando a utilização
do Gás Natural em
substituição a outros
combustíveis.
Carreta abastecendo
Compressor
Descompressor
Gás Natural Comprimido – transporte ponto a ponto
Gás Natural Virtual – Substituição de parte do gasoduto
por transporte GNC.
 Gasoduto
Os gasodutos têm se
constituído na
solução mais
amplamente utilizada
para o transporte do
gás natural.
Gasoduto é um duto
(uma tubulação) para
conduzir o gás natural,
que nele é introduzido
sob pressão, por meio
de compressores.
 A rede de tubulação é
formada por peças
cilíndricas de aço ou de
polietileno (esta é adotada
em rede de distribuição);
 No caso do material ser
ferroso, é adicionado um
sistema de eletrodos para
efetuar a proteção
galvânica, e assim evitar a
ocorrência de corrosão
 para diminuir o atrito do
gás com a parede interna
do duto, é colocado sobre
ela uma tinta epóxi;
 Ao longo do trajeto são,
distribuídos válvulas de
bloqueio automático, para
facilitar a manutenção
preventiva e isolar trechos
quando ocorrer o
rompimento do duto.
Estação de Compressão
 Para manter o nível de pressão préestabelecido e compensar as perdas de
carga causadas pelo consumo e pelo
atrito do gás com a parede interna do
próprio duto, são dimensionados e
distribuídos vários sistemas de
compressão por turbinas a gás ou
motores elétricos ao longo da rede.
Estação de Redução de Pressão e de
Medição
 São compostas por válvulas de
redução de pressão, de bloqueio
automático e/ou alívio de pressão, são
instaladas nos pontos de entrega com
o objetivo de adequar a pressão para o
uso, ou seja, limitar a pressão entre a
máxima e a mínima contratada.
Estação de Controle e Redução de Pressão
Sistema de Supervisão e
Controle
 Dependendo do grau de importância da rede, o
sistema de supervisão e controle pode ser
relativamente simples ou complexo,
 As informações das grandezas monitoradas e os
acionamentos dos comandos podem ser
disponíveis somente no local, ou serem
também à distância, que além de telesupervisionar a rede, possibilita interferir em sua
configuração através de comandos acionados
remotamente.
Descrição dos principais
Dispositivos do Sistema de Duto
 Válvula de Bloqueio
Inserido em pontos estratégicos da rede, com
o objetivo de propiciar o isolamento de
uma parte do sistema, para manutenção ou
facilitar a drenagem de impurezas
acumuladas.
 Tipos de válvulas utilizados para bloqueio:
Válvula Tipo Esfera;
Válvula Tipo Macho;
Válvula Tipo Globo;
Válvula Tipo Borboleta.
 Válvula de Bloqueio
Automático
dispositivos de proteção que
atua rapidamente caso
ocorra uma anormalidade
no setor em que se
encontra instalado,
decorrente do aumento
excessivo da pressão
(falha no regulador de
pressão) ou do aumento
exagerado do fluxo de gás
(rompimento da
tubulação).
 Válvula de Alívio de Pressão e de
Segurança
Normalmente é aplicada como retaguarda
para a válvula de bloqueio automático,
pois a sua graduação de atuação é
superior a de atuação desta.
A válvula de segurança fecha caso a
pressão diminua para um valor abaixo do
disparo, enquanto que na válvula de alívio
é restabelecida assim que a pressão
retorne ao valor de disparo.
 Válvula Reguladora de
Pressão
É utilizada para manter os
níveis de pressão dentro
de uma faixa satisfatória,
e similarmente a válvula
de bloqueio automática,
pode ser acionada
diretamente ou por
piloto.
quanto maior a pressão menor a abertura
 Válvula de Retenção
É adotada em Estação Reguladora de
Pressão que possui a configuração By
Pass, para permitir que haja a seletividade
entre as válvulas de bloqueio.
Gasoduto Brasil Bolívia
Gasoduto Brasil-Bolívia
Gasoduto Brasil-Bolívia, também conhecido
como Gasbol
O Gasbol é uma via de transporte de gás
natural entre a Bolívia e o Brasil com
3.150 quilômetros de extensão, sendo
2.593 em território brasileiro (trecho
administrado pela Transportadora
Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S/A TBG) e 557 em território boliviano (trecho
administrado pela Gás Transboliviano
S.A. -GTB).
O gasoduto tem seu início
na cidade boliviana de
Santa Cruz de la Sierra e
seu fim na cidade
gaúcha de Canoas,
atravessando também os
estados de Mato Grosso
do Sul, São Paulo,
Paraná, Santa Catarina,
passando por cerca
quatro mil propriedades
em 135 municípios.
O Gasbol Começou a ser
construído em 1997,
iniciando sua operação
em 1999. Estima-se que
estará plenamente
operativo em 2010, com
o objetivo de que o gás
natural chegue a 15%
de todo o consumo
energético brasileiro.
Vale ressaltar que de todo o Gás Natural
distribuído no Brasil em 2005, cerca de
48% tiveram como fonte a importação, e
destes, 97% provenientes da Bolívia.
Mapa de gasoduto em operação
 Gás natural liquefeito ou GNL
É basicamente gás natural que, após
purificado, é condensando ao estado
líquido por meio da redução da sua
temperatura a -163 graus Celsius.
 Navio Criogênico
Criogenia é o processo de
produção, manutenção
e utilização de
temperaturas
extremamente baixas,
inferiores a - 46º C
 O transporte de gás
natural liquefeito (GNL), à
temperatura de 162°C
negativos, em navios
criogênicos, só
costuma ser econômico
para grandes volumes e
distâncias.
 É usado onde não há
possibilidade de outra
alternativa.
 Os navios utilizados
neste transporte são da
ordem de 100 mil m3 de
capacidade.
Predominantemente, o GNL é composto
por metano e pode conter quantidades
mínimas de etano, propano, nitrogênio
ou outros componentes normalmente
encontrados no gás natural.
 Como é feito a liquefação do GN?
A liquefação consiste em processos
termodinâmicos que promovem a
mudança de estado dos gases para o
estado líquido.
Devido às características de alguns gases,
(o metano entre eles), a mudança para o
estado líquido não ocorrer com a
elevação da pressão, sendo necessário
a adoção de resfriamento.
Para tais gases, chamados criogênicos,
a temperatura acima da qual não existe
uma mudança distinta das fases líquido e
vapor, a temperatura crítica, se encontra
abaixo da temperatura ambiente.
A liquefação do gás natural permite estocálo e transportá-lo sob forma condensada
em condições técnico-econômicas
viáveis.
Reservas Brasileiras de
GN
 em 1998 as reservas totais de GN
atingiram a marca de 409,8 bilhões de
m3, com o decréscimo de 5,9% em
relação ao volume de 97.
 Desse total, 225,9 bilhões de m3 (55,1%)
referem-se ao volume provado e 183,9
bilhões de m3 (44,9%) à soma das
reservas prováveis e possíveis.
 O consumo médio de GN no Brasil é de
42 milhões de m3 por dia.
Mais de 50% das reservas totais de gás,
(205,8 bilhões de m3), estão localizadas
na Bacia de Campos e o restante, 49,8%,
distribuído nas demais unidades
operativas da Petrobras. A maior parte das
reservas totais de gás está localizada no
offshore (perfuração marítima), onde se
concentram 252,6 bilhões de m3. Grande
parte das reservas está localizada em
lâmina d'água superior a 1.000 m.
Reservas de Gás Natural por Região de Produção
( Bilhões de m3)
Unidade Operativa Provada Provável + Possível Total
Amazônia
060,0
036,8
096,9
Bahia
024,8
019,1
043,9
Bacia de Campos
094,4
111,4
205,8
Espírito Santo
005,8
002,9
008,7
R.G.N./Ceará
018,4
007,8
026,2
Sergipe/Alagoas
014,2
005,5
019,7
Sul
008,3
000,4
008,7
225,9
183,9
409,8
Distribuição do GN no
mundo
Enquanto as reservas mundiais de
petróleo estão concentradas no Oriente
Médio (64 %), o que permite à OPEP
controlar os preços praticando os
"Savings Procedures" (procedimentos
econômicos). As reservas mundiais de
gás natural são mais distribuídas ao
redor do mundo.
Gráfico da distribuição do petróleo no mundo
Gráfico da distribuição de Gás Natural no mundo
GN Associado, Não Associado e
Processado – Suas Diferenças
Elementos
Associado
N. Associado
Processado
Metano
78,74
87,12
88,56
Etano
5,66
6,35
9,17
Propano
3,97
2,91
0,42
I-Butano
1,44
0,52
-
N-Butano
3,06
0,87
-
I-Pentano
1,09
0,25
-
N-Pentano
1,84
0,23
-
Hexano
1,80
0,18
-
Superiores (C7+)
1,70
0,20
-
Nitrogênio (N2)
0,28
1,13
1,20
CO2
0,43
0,24
0,65
TOTAL 100
100
100
Densidade
0,85
0,66
0,61
Riqueza (%mol C3+)
14,99
5,16
0,42
Poder Cal. Inf. (kcal/m3)
11.666
9.249
8.621
Poder Cal. Sup. (kcal/m3)
12.816
10.223
9.549
 O Gás Natural Associado da tab.
Anterior é proveniente do campo de
Marlin, Bacia de Campos, RJ.
 O Gás Natural Não Associado da tab.
Anterior é do campo de Merluza, Bacia
de Santos, SP.
 O Gás Natural Processado da tab.
Anterior é proveniente da UPGNCandeias, BA.
Gás Natural na Bahia
Reservas na Bahia
 A Bahia possui 10,5% das reservas totais
do país;
 42% das reservas na Bahia estão em
terra;
 campos on-shore estão situados na
região do Recôncavo Baiano;
 campos off-shore na Bacia de Camamu
Compostos
Bacia do Recôncavo (1º T/2006)
Associado
Não-Associado
Metano
81,00
83,80
Etano
9,01
7,33
Propano
4,07
3,54
Butano/iso.
2,25
1,81
Pentano e sup. 1,84
1,05
Nitrogênio
1,44
2,03
CO2
0,66
0,42
Oxigênio
0,03
0,02
Total
100
100
COMBUSTÃO DO GN PRODUTOS
Na combustão do Gás Natural
podemos encontrar os seguintes
produtos:






Dióxido de carbono
Monóxido de carbono
Óxidos de nitrogênio
Óxidos de enxofre
Compostos orgânicos voláteis – VOC´s
Material particulado
Vale ressaltar que a formação de SOx, se
deve a duas causas:
Presença de impurezas ou
Adição de odorantes no GN.
Lembre-se também que a formação de
NOx, se deve a presença de gás
nitrogênio no ar atmosférico.
Usos finais do Gás Natural
Comparativo Ambiental de Formas de Energias
Tep – tonelada equivalente de petróleo