Destilação a Pressão Reduzida e Gasolinas

Destilação a Pressão Reduzida

Destilação a pressão reduzida

A destilação é um processo destinado a separar líquidos solúveis por aquecimento e vaporização. Após a destilação fracionada ou "topping" obtém-se um material chamado éter de petróleo, que também deve ser destilado antes do uso. O problema é que, se destilado da mesma forma que o petróleo bruto, o ponto de ebulição de alguns frações é muito elevado e o líquido pode se decompor antes de evaporar. A temperatura de decomposição do material pode ser inferior ao seu ponto de ebulição; por exemplo, a partir de aproximadamente 350 °C as cadeias carbonadas começam a se decompor, temperatura insuficiente para destilar certas frações sem degradação.

Para resolver isso, utiliza-se a destilação a pressão reduzida. Nela reduz-se a pressão à qual o líquido está submetido durante a destilação (a pressão atmosférica normal é de 760 milímetros de mercúrio, enquanto as pressões usadas podem ficar da ordem de cerca de 40 mmHg), o que diminui o ponto de ebulição e permite destilar o material sem perda por decomposição térmica.

Após a destilação sob pressão reduzida extraem-se materiais como gasóleo pesado, óleos lubrificantes (leves, médios e pesados), asfalto, alcatrão, petrolato, parafina, entre outros.

Destilação a Vácuo

Destilação a vácuo

As torres de destilação a vácuo fornecem a pressão reduzida necessária para evitar o craqueamento térmico durante a destilação do resíduo bruto que chega em altas temperaturas da coluna atmosférica. Os projetos internos de algumas torres de vácuo diferem das torres atmosféricas: em vez de pratos, são frequentemente usados enchimentos aleatórios e separadores/coalescedores para remover partículas em suspensão. Às vezes utilizam-se torres de maior diâmetro para reduzir a velocidade ascensional dos vapores.

Uma torre de vácuo de primeira fase produz óleos de gás, material base para lubrificantes e resíduos pesados para a desasfaltagem. Uma torre de segunda fase, que opera em níveis inferiores de pressão, processa frações residuais adicionais que não foram utilizadas na primeira torre para produção de lubrificantes ou desasfaltagem.

Normalmente, as torres de vácuo também são usadas para separar produtos do craqueamento catalítico de detritos. Além disso, os resíduos de vácuo podem ser enviados para um coquificador (coker) para uso posterior como matéria-prima para lubrificantes e asfalto, ou para unidades de dessulfurização e posterior mistura para produzir combustíveis de baixo teor de enxofre.

Nafta e Gasolina

Nafta

A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos refinados, parcialmente obtida no topo da coluna de destilação atmosférica. Diferentes refinarias produzem geralmente dois tipos de nafta/gasolina: leves e pesadas, que se distinguem pela faixa de destilação utilizada na produção de diferentes tipos de gasolina. A gasolina é altamente inflamável e seu manuseio e armazenamento exigem cuidado especial. Além do uso como combustível veicular, a gasolina é empregada em aplicações agrícolas como solvente e na indústria de tintas e solventes específicos.

A gasolina, como todos os hidrocarbonetos de petróleo, é um produto misto cujas propriedades — como octanagem e volatilidade — determinam o arranque a frio, potência máxima, aceleração, estabilidade e funcionamento silencioso do motor. É utilizada principalmente em motores de veículos, motores marítimos e ferramentas motorizadas (aparadores, cortadores, serras, etc.).

Tipos comerciais de gasolina

• Gasolina sem chumbo regular: conhecida como regular, com número de octanas (geralmente RON) mínimo em torno de 89. É uma gasolina sem chumbo de uso comum; não é indicada para motores de alto desempenho, mas é menos poluente e menos corrosiva para as partes internas do motor.
• Gasolina com chumbo (normal): historicamente chamada de "com chumbo", com níveis de octanas mais baixos, cerca de 82 (mín.). Esse tipo apresenta maior contaminação por compostos tóxicos e é mais poluente e corrosivo para motores, razão pela qual seu uso foi sendo reduzido.
• Gasolina premium ou super: com octanagem elevada (por exemplo, 96 RON) — pertencente à geração de combustíveis reformulados, frequentemente com adição de compostos oxigenados como o MTBE (éter metílico butílico terciário) para melhorar a combustão. Recomendada para motores de alta taxa de compressão, tem aditivos que ajudam a evitar depósitos no sistema de admissão, carburadores, injetores e válvulas, prolongando a vida útil do motor.
• Ultra ou Super Premium: formulações ainda mais especializadas com índices de octanas que podem atingir 98 RON ou mais, voltadas para maior desempenho e resposta do motor.

Octanagem

O índice de octanas é a principal propriedade da gasolina e está altamente relacionado ao desempenho do motor. A octanagem mede a resistência da gasolina à detonação durante a compressão no cilindro. É determinada comparando a tendência de detonação da gasolina com padrões de referência (iso-octano = 100 e n-heptano = 0). Quando a octanagem é inadequada para um motor, a combustão pode ocorrer violentamente, causando autoignição (detonação) que pode provocar danos graves ao motor.

O índice de octanas é medido de duas formas principais:

• RON — Research Octane Number: medido sob condições de carga máxima e baixa velocidade.
• MON — Motor Octane Number: medido sob condições de alta carga e baixa velocidade (situação de aceleração).

Propriedades da gasolina

Octanagem: já descrita como a medida da resistência à detonação.

Curva de destilação: esta propriedade está relacionada à composição da gasolina, sua volatilidade e pressão de vapor. Indica a temperatura na qual evapora uma certa percentagem da amostra de referência.

Volatilidade: medida pela pressão de vapor, está indiretamente ligada ao conteúdo de componentes leves, e afeta segurança durante transporte e armazenamento. A volatilidade deve ser compatibilizada com as características ambientais locais (altitude, temperatura e humidade) e com o projeto do produto.

Teor de enxofre: quantidade de enxofre (S) presente no produto. Valores elevados podem provocar corrosão em partes metálicas do motor e aumentar a poluição atmosférica (chuva ácida), razão pela qual existem limites para esse teor.

Outras propriedades relevantes

• Pressão de vapor Reid (RVP): medida da tendência dos componentes voláteis de evaporar. Valores máximos especificados evitam a formação de bolsas de vapor no sistema de alimentação do motor.
• Gomas e formação de depósitos: relacionada ao grau de estabilidade do combustível; oxidações aceleradas podem formar depósitos e polímeros que prejudicam o sistema de admissão e combustão. Produtos comerciais devem apresentar baixos valores de formação de gomas.
• Densidade: usada para calcular o peso do combustível, importante em aviação para determinar limites de carga.
• Volatilidade específica para aviação: obtida pelo balanço de compostos leves e pesados e pela faixa de destilação; difere significativamente da volatilidade exigida para gasolina veicular.

Contaminação do combustível

Recentemente, a contaminação ambiental causada pela gasolina diminuiu, em grande parte devido à redução do uso de chumbo no combustível, à limitação do teor de aromáticos e olefinas e à adição de compostos oxigenados. Essas medidas reduziram a toxicidade dos gases de combustão e a formação de monóxido de carbono por promoverem uma combustão mais completa.

Gasolina de Aviação (AV-GAS)

Gasolina de aviação (AV-GAS)

A gasolina de aviação, conhecida como AV-GAS, é composta por uma mistura de hidrocarbonetos (principalmente isoparafinas e pequenas quantidades de aromáticos) à qual são adicionados aditivos como tetraetila de chumbo (em formulações antigas), antioxidantes e anticongelantes. A volatilidade e outras características diferem significativamente das gasolinas para veículos. A principal utilização é em aeronaves com motores a pistão.

Existem atualmente diferentes tipos de AV-GAS que se distinguem pelo teor de chumbo e pela coloração. Por exemplo, o tipo 100LL (azul) apresenta teor de chumbo inferior ao de antigas formulações como a 100/130 (verde). A obtenção de algumas gasolinas de aviação envolve processos como a alquilação para aumentar o número de octanas.

Propriedades principais: o número de octanas da AV-GAS varia de acordo com as exigências do motor a pistão e costuma situar-se numa faixa alta (por exemplo, entre 100 e 130, dependendo da formulação e dos aditivos). A pressão de vapor (RVP) indica a tendência de evaporação dos componentes voláteis; um valor máximo reduz o risco de formação de bolsas de vapor no sistema de alimentação.

Estabilidade: a presença de componentes que provocam gomas deve ser controlada, já que a oxidação pode levar à formação de depósitos no sistema de combustão. A densidade é também uma propriedade crítica, especialmente na aviação, para o cálculo da carga útil.

Em resumo, as formulações modernas de gasolina (veicular e de aviação) e o controle de suas propriedades (octanagem, volatilidade, teor de enxofre e estabilidade) visam melhorar o desempenho dos motores, reduzir a corrosão e diminuir o impacto ambiental.