Matérias-primas, Resíduos e Processos do Petróleo

Diferenças entre matérias‑primas, produtos e resíduos

As diferenças entre as matérias‑primas e produtos, resíduos e subprodutos, craqueamento e separação.

Matéria‑prima: pode ser de origem natural (selvagem) ou obtida por processos químicos básicos. O nitrogênio pode estar presente nesse material; para remover o ar realiza‑se liquefação e destilação.

Derivados: resíduos de um processo que podem ser usados em outros processos; são obtidos a partir de uma matéria‑prima.

Lixo: material que deve ser gerido e que não tem valor intrínseco. Na gestão de resíduos pode‑se aplicar processos de reciclagem; por vezes consideramos o lixo como uma matéria‑prima energética para obtenção de energia. Se não for aproveitável, deve ser eliminado. Em alguns casos é possível reciclar, mas os processos têm alto custo.

Craqueamento e fracionamento

Craqueamento: romper as moléculas de óleo em moléculas menores (mais leves). Operação química.

Fracionamento: operação física que separa os componentes por volatilidade.

Energias renováveis e não renováveis

Energias renováveis: obtidas a partir de substâncias ou materiais que podem ser regenerados.

Não renováveis: esgotam‑se e não são regeneráveis no curto ou médio prazo.

Reações químicas — processo Solvay

Levante as reações químicas que ocorrem no processo Solvay, indicando as operações da unidade que são executadas.

Correto.

Óleo e petróleo: definição

Óleo: refere‑se a óleo de origem mineral (óleo de pedra).

O petróleo pode ser descrito como um líquido viscoso, variando do amarelo ao marrom escuro ou preto, com reflexos esverdeados. Tem cheiro característico e flutua na água.

Quanto à mistura de hidrocarbonetos, considera‑se que no petróleo os alcanos de 1 a 4 átomos de carbono são gases; os de 5 a 20 carbonos são líquidos; e aqueles com mais de 20 carbonos tendem a ser sólidos à temperatura ambiente.

O petróleo bruto varia muito na composição, dependendo do tipo de reservatório, mas em média pode conter entre 83–86% de carbono e 11–13% de hidrogênio (o carbono é cerca de 12 vezes mais pesado que o hidrogênio).

Quanto maior o teor de carbono em relação ao hidrogênio, maior a proporção de produtos pesados no óleo.

Verdadeiro ou Falso

• "A América é um país que está incorporado à OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo)" — Falso.
• "O etano e o propano são hidrocarbonetos de baixa octanagem na gasolina comercial" — Falso.
• "Óleos parafínicos produzem mais gasolina do que asfalto" — Verdadeiro.
• "No petróleo bruto, a gravidade API é inversamente proporcional ao peso específico" — Verdadeiro.
• "A gravidade API é um bom indicador para diferenciar óleos parafínicos e aromáticos em bruto" — Falso; para isso usa‑se o fator de caracterização de Watson ou outros índices de correlação.
• "O fator de caracterização de Watson de um óleo parafínico bruto é inferior ao de um aromático" — Falso; a parafina geralmente apresenta valores maiores (ex.: ~15) enquanto os óleos aromáticos têm valores menores (ex.: ~10).
• "Petróleos brutos com pequenas quantidades de vanádio, níquel e cobre facilitam a atividade de craqueamento térmico ou geram catalisadores" — Falso; essas impurezas envenenam os catalisadores.

Produtos da destilação fracionada

Refere‑se ao primeiro corte da destilação fracionada. Os resíduos (bottoms) saem com temperaturas de ebulição superiores a 400 °C.

As frações mais abundantes são: gasolina (que pode ser reformada), diesel e querosene.

As menores proporções correspondem a sólidos e GLP.

Armazenagem, transporte e distribuição em Espanha

Em Espanha, o armazenamento, transporte e distribuição de produtos petrolíferos são geridos pela empresa CLH (Compañía Logística de Hidrocarburos).

Tratamento de frações pesadas

Em relação às frações pesadas:

• Cristalização: por este processo obtêm‑se ceras, lubrificantes e graxas para uso industrial (gorduras secundárias).
• Remodelagem / Reconversão: pode originar diesel, querosene e outros produtos utilizados na indústria petroquímica.
• Craqueamento: quebram‑se moléculas em outras menores; o craqueamento catalítico é mais adequado (mais barato, menos poluente) e permite obter combustíveis industriais.

Finalidade da destilação a vácuo

A destilação a vácuo serve para separar as frações pesadas do petróleo bruto que não vaporizam na destilação a pressão atmosférica (destilação primária).

Operações físicas preliminares antes da destilação

Operações preliminares incluem:

• Separação de GLP do gás úmido.
• Desidratação (remoção de água, incluindo água salina).
• Dessulfurização e remoção de certos metais.

Unidades usadas na indústria do petróleo

Unidades comuns: tonelada (t), tonelada equivalente de petróleo (tep), pé cúbico (ft³) e gigajoule (GJ).

Gás natural: definição e vantagens

Um hidrocarboneto pode ser considerado gás natural «limpo» se, na sua forma comprimida ou liquefeita, não contiver impurezas. É usado no transporte e em aplicações domésticas muitas vezes sem necessidade de transformação.

As emissões de chaminés provenientes de combustíveis sólidos contêm partículas e outros poluentes secundários; o CO2 proveniente da combustão de gás natural é relativamente mais limpo.

Vantagens do gás natural devido à sua baixa densidade e por ser mais leve que o ar:

• Evita o acúmulo de partículas sólidas, minimizando riscos.
• Sendo mais leve que o ar, dissipa‑se rapidamente na atmosfera.

Outras origens do gás

O gás natural pode ocorrer associado a depósitos de petróleo. Por decomposição anaeróbia de resíduos orgânicos obtém‑se biogás.

Transporte de gás natural

Elementos principais na cadeia de transporte: planta de liquefação (para produzir LNG), gasodutos ou navios metaneiros (transportam o gás liquefeito a baixas temperaturas e alta pressão). No destino é necessária uma planta de regaseificação para reconverter o LNG em gás.

Doçificação (sweetening)

A doçificação consiste na remoção de CO2 e sulfeto de hidrogénio (H2S) do gás natural, pois esses gases são ácidos. Após a remoção obtém‑se gás "doce".

Ressurgimento da engenharia química no século XX

Houve a unificação dos princípios teóricos aplicados às operações unitárias — antes tratadas de forma independente — e o desenvolvimento do estudo dos fenómenos de transporte aplicados a todas as operações unitárias, o que favoreceu o progresso da engenharia química.

Localização e fases para produzir vitamina B a partir de algas

Fatores a considerar para localizar uma fábrica para obter uma calda com vitamina B a partir de alga marinha:

• Tipo de processo: processo discreto ou em lote, adequado quando a matéria‑prima é sazonal e a produção é em pequena escala.
• Localização: próxima da costa (sul da Galiza), por facilidade de secagem ao sol e acesso à matéria‑prima.
• Evitar proximidade a explorações agrícolas ou fossas sépticas que possam contaminar a água.
• Escolher solo industrial licenciado, mais barato e adequado para uso industrial.
• Proteger a propriedade intelectual: patente e autorizações de fabrico.

Requisitos para fabricar ração canina a partir de restos de peixe e cereais

Exigências físicas e operacionais:

• Terrenos industriais licenciados, comunicação e facilidade de obtenção de insumos básicos.
• Proximidade a fornecedores de resíduos (para reduzir custos de transporte) e afastamento da concorrência.

Processo (exemplo):

1. Recepção e análise (pH inicial, inspeção visual).
2. Armazenamento e controle de densidade, peso e dosagem.
3. Moagem, mistura (possivelmente com vapor) e extrusão.
4. Secagem, resfriamento e pulverização para granulagem.
5. Embalagem, rotulagem, boxeamento ou paletização.

Processo descontínuo: idealmente em terreno industrial junto ao mar (sul da Galiza), com mais horas de sol para favorecer a secagem; evitar zonas com criação de gado por risco de contaminação da água.

Necessidades económicas: subsídios e facilitação do acesso à terra industrial.

Outros passos possíveis: moagem em moinho de bolas, extração com água ou álcool, envase e paletização, acondicionamento e rotulagem.

Classificação das indústrias segundo produto

• Soda cáustica: commodity básica.
• Sosa líquida (soda cáustica líquida): pseudocommodity intermediária.
• Aspirina: produto de consumo / especialidade farmacêutica.
• Adubo fosfatado: pseudocommodity final.
• Gelatina: produto final, química fina.