Processos Industriais Orgânicos Prof. Flavio Facio

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Matérias Primas Basicamente todos os compostos que apresentam o elemento quimico carbono são possiveis materias primas para os processos químicos organicos. Contudo, temos que considerar vários aspéctos tecnicos/economicos. Atualmente podemos dividir as fontes de matéria prima em dois grandes grupos: renovaveis e minerais. Renovaveis Animais (ácidos graxos, oleos, etc) Vegetais (açucares, oleos, celulose, etc) Microbiologica (gases, etanol, etc) Minerais Carvão (gases, hidrocarbonetos, etc) Gas natural (metano, etc) Petroleo (hidrocarbonetos, gases) Minerais (carbonatos)

Petroquímica 1 – Generalidades: A industria do petroleo talvez seja a mais importante industria organica para a civilização moderna. No inicio, a refinaria de petroleo utilizava o simples processo fisico de fracionamento do oleo cru ( petroleo ) por destilação. A medida que os mercados foram sendo ampliados, novas fontes descobertas com composição química diferente e o próprio avanço tecnologico tornou-se necessário o uso da química para sua adequação. O petroleo fornece materia prima para diversos processos organicos de maneira tecnica e economica, para exemplificar podemos citar: produção de negro de fumo ( carbono elementar ), glicois ( alcoois ), elastomeros sintéticos, plásticos, etc. Históricamente a industria petroquimica é bastante recente e parece inacreditável que tenha crescido tanto em tão pouco tempo. Podemos identificar o ano de 1859 na Pensilvania, nos Estados Unidos da América o primeiro poço de petroleo economicamente explorado. Inicialmente o querosene era o principal produto extraido e utilizado na iluminação, logo a seguir a gasolina passa a ser o principal produto devido a demanda como combustivel nos motores automotivos.

Petroquímica No inicio a destilação era descontinua e efetuada em pequenas quantidades, o petroleo cru era bombeado para uma retorta cilindrica e aquecida por uma chama direta, o destilado era condensado e tornava-se liquido, ao final na retorta restava os compostos de alto peso molecular. 2 – Componentes do petroleo: O petroleo cru é constituido por centenas de diferentes compostos químicos, do metano ao asfalto. A análise elementar média apresenta de 83 a 87 % em carbono, 11 a 15 % em hidrogenio, de 0 a 0,5 % em nitrogenio, de 0 a 6 % em enxofre e de 0 a 3 % em oxigenio. Podemos dividir os hidrocarbonetos do petroleo em duas grandes classes, conforme o tipo de cadeia carbonica, aberta ou fechada: Compostos de cadeia aberta: Parafinas normais: com série homologa CnH2n+2 são os maiores constituintes de todos os petroleos e estão presentes nas gasolinas automotivas, como exemplos temos o hexano, heptano, octano, etc.

Petroquímica Isoparafinas: São compostos de cadeia ramificadas normalmente obtidas por reformas catalíticas. O petroleo cru apresenta pequenas quantidades destes compostos e podemos citar o 2 e 3 metilpentano com série homologa CnH2n+2. Olefinas: Com série homologa CnH2n esta praticamente ausente ou em pequenas quantidades no petroleo cru. Os processos de craqueamento produzem grandes quantidades de olefinas, como combustiveis tem uma aplicação reduzida devido a facilidade de reação química apresentada pelas insaturações, se oxidando ou sofrendo polimerizações ao serem estocadas. Por outro lado são produtos de elevada importancia como matéria prima em diversas sinteses. como exemplo temos o eteno, propeno e buteno.

Petroquímica Compostos de cadeia fechada: Naftenicos: Série homologa CnH2n, coincidente com a das olefinas, são compostos saturados e podem ser considerados a segunda maior série nos petroleos, como exemplo temos o ciclopentano e o ciclohexano, ( C5H10 e C6H12 ). Aromáticos: Compostos com série homologa CnH2n-6, estão presentes nos petroleos em pequenas quantidades, apenas os crus de Borneo e Sumatra apresentam quantidades expressivas. Os compostos típicos deste grupo são: Xilol C6H4 ( CH3 )2 Toluol C6H5 CH3

Petroquímica 3 – Classificação dos petroleos: De uma maneira geral os petroleos podem ser classificados antes do refino em tres bases: Base Parafinica: São petroleos que apresentam basicamente hidrocarbonetos de cadeia aberta e saturadas, por destilação produzem gasolinas de baixo peso molecular e oleos cerosos. Base Intermediária: São crus que contém quantidades apreciáveis de compostos parafinicos e naftenicos, fornecem por destilação gasolinas de médio peso molecular, oleos cerosos e asfalto. Base Naftenica: Estes crus contém elevado teor em compostos ciclicos e fornecem gasolinas de elevado peso molecular, oleos a serem refinados e asfalto.

Petroquímica 4 – Classificação dos produtos da destilação do petroleo: Os produtos do petroleo foram ha muito divididos em frações comerciais, obtidos por operações unitárias de destilação e refino. Podemos considerar uma divisão em função da faixa de destilação ( faixa de peso molecular ). Quando da extração do petroleo ja temos a separação natural dos gases contidos nos jazimentos subterraneos. As frações podem ser classificadas como: Gas natural Gases e gasolina natural leve Destilados leves Gasolinas de médio e alto peso molecular, naftas, querosene de aviação e oleos combustiveis leves. Destilados médios ou intermediários Oleos combustiveis pesados e oleo diesel Destilados pesados Oleos minerais medicinais ( vaselinas ), ceras e oleos lubrificantes

Petroquímica Resíduos Oleos combustiveis, asfalto e coque O gas natural ocorre em reservatórios subterraneos com ou sem petroleo. Embora conhecido ha séculos só foi economicamente viabilizado no inicio do século XIX. O gás natural é composto principalmente de hidrocarbonetos parafinicos do metano ao pentano, dioxido de carbono e as vezes hélio. Os produtos associados ao gás natural são: gasolina leve, o GLP gás liquefeito de petroleo ( propano e butano ), negro de fumo ( C elementar ) e hélio. A gasolina leve tem como composição basicamente o pentano que é misturado a gosolina média e pesada para a adequação comercial ( octanagem ), o GLP é utilizado como gás de cozinha e combustivel em motores a explosão e os demais compostos na industria petroquima em geral. Os destilados leves compreendem as naftas, gasolinas de médio e alto peso molecular, querosenes, oleos combustiveis leves, solventes do petroleo, etc. Como naftas, entendemos compostos hidrocarbonetos leves entre a gasolina e querosene,

Petroquímica São largamente utilizadas nas industrias de tintas e vernizes como solventes, solventes para lavagem a “seco” ( eter de petroleo, hexano ), materia prima para obtenção do eteno. Os aviões a jato utilizam o querosene de aviação, fração apropriada do querosene comercial, também utilizado como iluminante. Os oleos leves de baixo ponto de ebulição ( BPE ) são utilizados como combustiveis em maçaricos industriais. Os destilados médios ou intermediários incluem o gasoleo, oleo combustivel e oleo diesel. Algumas naftas pesadas dos destilados intermediários são utilizadas para reduzir a viscosidade dos compostos asfalticos para que possam ser utilizadas para a pavimentação de estradas. O gasoleo hoje em dia é direcionado ao craqueamento objetivando a obtenção de gasolinas. O oleo diesel é uma fração importante presente no gasoleo utilizado como combustivel em motores de onibus e caminhões. Ainda como destilado médio temos o oleo combustivel de baixo ponto de fluidez ( BPF ) utilizado em maçaricos de caldeiras. Os destilados pesados fornecem os oleos lubrificantes, que são classificados segundo sua viscosidade ( peso molecular ) são aditivados e comercializados, graxas e parafinas. Os oleos pesados podem sofrer craqueamento para conversão à com -

Petroquímica bustiveis leves e gasolinas. Os resíduos de destilação incluem oleo combustivel de alto peso molecular, asfalto e coque são produtos finais da destilação. O asfalto segue para a pavimentação de estradas, ou quando oxidado a quente é indicado para aplicações onde se requer uma dureza maior. O coque ou carvão do petroleo é direcionado para a fabricação de eletrodos e na produção do carbeto de calcio ( CaC2 )

Petroquímica 5 – Fluxograma geral da destilação e refino do petroleo: