Petróleo: O petróleo faz parte de diversos produtos do nosso dia-a-dia. Além dos combustíveis, ele também está presente em fertilizantes, plásticos, tintas, borracha, entre outros.
Esse óleo de origem fóssil, que levou milhões de anos para ser formado nas rochas sedimentares, se tornou a principal fonte de energia do mundo moderno. Aqui no Brasil, a maior parte das reservas está nos campos marítimos, em lâminas d’água com profundidades maiores do que as dos demais países produtores. Encontrar petróleo exigiu da Petrobras conhecimento e tecnologia, além de ousadia e criatividade.
O petróleo bruto tem que passar por uma refinação antes de ser consumido. A refinação consiste numa série de tratamentos físicos e químicos que visam a separação do petróleo bruto em numerosos componentes, os chamados derivados. De acordo com as características do petróleo bruto, escolhe-se um entre os vários processos de refinação. Contudo, há passos obrigatórios seguidos por qualquer processo. O petróleo bruto é inicialmente submetido à destilação fraccionada. Esta técnica, de forma sumária, consiste em aquecer o petróleo bruto e conduzi-lo à parte inferior de uma torre, denominada torre de fraccionamento ou coluna de destilação.
No seu interior, a torre dispõe de uma série de pratos ou vasos colocados a diferentes alturas. Quando o petróleo é aquecido até à sua temperatura de ebulição liberta vapores que sobem pela coluna através de tubos soldados aos pratos e cobertos por campânulas, de maneira que os vapores são forçados a borbulhar através do líquido que há nos pratos. O nível de líquido de cada prato é determinado pela altura de um tubo de retorno que conduz o excesso de líquido ao prato imediatamente inferior.
Os componentes mais voláteis (substâncias mais leves) de baixo ponto de ebulição, ascendem continuamente pela coluna de fraccionamento em direção ao topo da coluna, que é a parte mais fria, até condensarem. Os componentes de elevado ponto de ebulição condensam-se em diferentes alturas da coluna e refluem para baixo. Desta maneira consegue-se que, a uma determinada altura da coluna, a temperatura seja sempre a mesma, e que o líquido condensado em cada prato tenha sempre a mesma composição química.
Esses produtos de composição química definida chamam-se fracções e são formadas, principalmente, por gás metano, gasolina, petróleo e gasóleo.
Na base da coluna de fraccionamento, onde a temperatura é mais elevada, fica um resíduo que ainda contém fracções voláteis. Se, para estas serem recuperadas, o resíduo for aquecido a temperaturas ainda mais elevadas, ele decompõe-se. Por isso, para que a destilação prossiga, o resíduo é transladado por meio de bombas para outra coluna, onde, sob uma pressão reduzida próxima do vácuo diminuindo a pressão diminui a temperatura de ebulição, continua em ebulição a uma temperatura mais baixa, não destrutiva, e as fracções vaporizam-se. Esta destilação adicional decompõe o resíduo em óleo diesel (“fuel-oil” ), óleo lubrificante, asfalto ( piche ) e cera parafínica.
A destilação constitui uma separação, puramente física das diferentes substâncias misturadas no petróleo bruto. Deste modo, a destilação não altera a estrutura das moléculas e, assim sendo, as substâncias conservam a sua identidade química.
Para a obtenção de maior número e variedade de produtos, as fracções mais pesadas são partidas em fracções leves pelo processo de Cracking.
Este processo consiste, essencialmente, em decompor pelo calor e ou por catálise uso de um catalisador, as moléculas grandes das substâncias pesadas, cujo ponto de ebulição é elevado, para obter substâncias constituídas por moléculas de tamanho menor e que correspondem substâncias mais voláteis, logo com ponto de ebulição mais baixo. Deste modo, por exemplo, o fuel-oil óleo combustível pesado pode ser convertido em gasolina. O processo oposto ao cracking chama-se polimerização e consiste, essencialmente, em combinar moléculas pequenas de derivados do petróleo para formar outras maiores e mais pesadas, por exemplo, os “plásticos”.
Os processos de destilação do petróleo variam conforme a procura de mercado dos diferentes produtos. As fracções obtidas podem ser, posteriormente, misturadas umas às outras para a obtenção de produtos com as propriedades desejadas pós a extração do petróleo, o transporte se dá por oleodutos até os portos de embarque. Grandes petroleiros dão sequência ao transporte até os terminais marítimos a que se destinam, onde, novamente, através de oleodutos, o petróleo é bombeado até as refinarias.
Como o petróleo é uma mistura de milhares de hidrocarbonetos cujos pontos de ebulição estão muito próximos, seria impossível separá-los um a um; então, a separação é feita em grupos de hidrocarbonetos, chamados frações do petróleo. Cada fração do petróleo é ainda uma mistura de hidrocarbonetos formada por um número menor de substâncias, e sua separação só é possível porque as frações apresentam diferentes pontos de ebulição. Inicialmente o petróleo é aquecido em um forno, sendo praticamente vaporizado, e direcionado para uma coluna de fracionamento provida de várias bandejas.
A temperatura da coluna varia em função da altura, sendo que no topo encontra-se a menor temperatura. Os hidrocarbonetos de massas molares maiores, ainda líquidos, permanecem no fundo e é separada para sofrerem, posteriormente, uma destilação a pressão reduzida. Os mais leves, no estado gasoso, tendem a subir na coluna, resfriando-se. Quando esses vapores atingem uma bandeja com temperatura inferior ao ponto de ebulição de uma das frações, eles se condensam e são retirados da coluna.
Os vapores restantes borbulham através dessa fração já líquida e passam para a bandeja superior, onde o mesmo processo se repete e outra fração é liquefeita e retirada; isso ocorre sucessivamente ao longo de toda uma coluna, que pode estar equipada até com 50 bandejas. Na verdade, é impossível separar de uma maneira eficiente as frações na primeira vez em que este processo é efetuado, por isso ele deve ser repetido. Uma parte dos vapores que deveriam se liquefazer na primeira bandeja sobe para a segunda e só então se liquefaz.
Existem comunicações externas à coluna, entre as bandejas, que permitem que o líquido obtido na segunda bandeja retorne à primeira. Nessa primeira bandeja ocorre a revalorização dos componentes que vieram da segunda bandeja, mas os componentes da primeira bandeja permanecem líquidos e são retirados. Este processo se repete várias vezes em cada bandeja.
