Frações do Petróleo: Refinamento

Para podermos usar o petróleo, é necessário que ele passe por um processo denominado refinamento. O petróleo é uma formado à partir de uma mistura complexa de hidrocarbonetos e pequenas quantidades de outras classes de compostos orgânicos que contêm nitrogênio, oxigênio e enxofre. Não é possível separar cada um desses compostos orgânicos que compõem o petróleo, pois possuem pontos de ebulição muito próximos. Assim, o refinamento do petróleo isola frações, ou seja, grupos com um número menor de compostos orgânicos, como hidrocarbonetos que possuem massas molares próximas, por exemplo.

Então, a diferença básica entre essas frações do petróleo é a quantia de átomos de carbono presentes em suas moléculas. Por exemplo, a gasolina é uma fração do petróleo formada por hidrocarbonetos que possuem de 6 a 10 átomos de carbono, enquanto que outra fração do petróleo, como o óleo diesel, possui moléculas com 15 a 18 carbonos.

Figura 1: Barril de Petróleo

Fonte: Manutenção e Suprimentos¹

Quanto maior a massa molar de um composto orgânico, maior é o seu ponto de ebulição. Essa propriedade é muito importante, pois uma das principais técnicas usadas nas refinarias é a destilação fracionada do petróleo, que se baseia nessa propriedade para separar as frações do petróleo.

Essa técnica consiste em colocar o petróleo em uma fornalha para ser aquecido a cerca de 400ºC. Tal fornalha deve ser acoplada a uma torre de destilação a pressão atmosférica (também conhecida como torre de fracionamento) que possui vários pratos ou bandejas de destilação (no máximo 50 bandejas). Conforme vai subindo, cada bandeja apresenta uma temperatura diferente que vai diminuindo nesse sentido.

Figura 2: Destilação Fracionada do Petróleo

Fonte: SlideShare²

Assim, ocorre o seguinte, os hidrocarbonetos de maiores massas molares (moléculas com maior quantidade de carbonos) formam uma fração que permanece no fundo do recipiente no estado líquido, pois seu ponto de ebulição é elevado. Já as frações com menores massas molares e que possuem menores pontos de ebulição, passam para o estado de vapor e sobem na torre de destilação, chegando à próxima bandeja. Se a temperatura nessa bandeja for menor que o ponto de ebulição da fração, ela se condensa e é retida. Se não, ele continua subindo para a próxima bandeja e assim sucessivamente, até a fração mais leve chegar no último prato da coluna, onde a temperatura é a menor e é coletada ali.

O processo deve ser repetido novamente, para garantir a eficiência do processo. Nesta parte do processo são obtidos principalmente gás, gasolina, nafta e querosene.

Figura 3: Frações do Petróleo

Fonte: Ebah³

O líquido de massa molar elevada que permaneceu na parte inferior da torre de destilação é então encaminhada para um novo forno, onde é aquecido novamente. Porém, agora essa fornalha estará acoplada a uma torre de destilação a vácuo ou a pressão reduzida (possui a pressão de vapor menor que a pressão atmosférica). Assim, esses compostos pesados entram em ebulição em temperaturas menores que 400ºC, impedindo que suas moléculas se decomponham. O mesmo processo que ocorreu na outra torre de destilação ocorre novamente e são obtidas novas frações desse resíduo. Essas frações do petróleo são mais pesadas que as obtidas na primeira destilação. Nesta parte do processo são obtidos principalmente graxa, parafinas, óleos lubrificantes e betume que é usado para fazer asfalto e na impermeabilização.

        Abaixo, temos uma excelente vídeo-aula do Professor Alceu Totti, faz um ótimo comentário sobre as frações do petróleo que foram obtidas por destilação fracionadas:

Questões relacionadas às frações do petróleo são comummente pedidas em vestibulares e ENEM, abaixo temos uma da Universidade Federal de Santa Maria - Rio Grande do Sul:

(UFSM – RS) Durante a destilação fracionada do petróleo, obtêm-se, sucessivamente, produtos gasosos, nafta, gasolina e óleos lubrificantes. A ordem de volatilidade da cada fração está relacionada com o(a):

a) origem do petróleo – animal ou vegetal;

b) formação de pontes de hidrogênio intermoleculares;

c) tamanho da cadeia carbônica;

d) ocorrência de compostos fortemente polares;

e) tipo de petróleo empregado – parafínico ou asfáltico

A resposta correta é a letra C, pois volatilidade é a substância passar do estado sólido para o gasoso, e conforme o petróleo é "fervido" nas fornalhas ele vai se separando seus produtos fracionados.

Observações:

¹: Disponível em: <http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/6972-barril-de-oleo-equivalente-boe/>

²: Disponível em: <http://pt.slideshare.net/kaires/petroleo-e-gasolina>

³: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgjBcAL/enem-fontes-energeticas>

Autores: Artur Scolari, Davi Benvindo e Herick Stimer.