ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Oliveira, K.G. (UFRN) ; Carvalho, L.S. (UFRN) ; Oliveira, F.M. (UFRN) ; Rocha, L.S.Q. (UFRN) ; Costa, G.I.Q. (UFRN) ; Silva, T.M.G. (UFRN) ; Câmara, A.B.F. (UFRN) ; Urbina, M.M. (UFAL) ; Barbosa, F.F. (UFRN) ; Lima, A.S.B. (UFRN)
Resumo
O método SARA foi aplicado neste trabalho, para petróleos médios e pesados, obtendo-se os percentuais mássicos das frações de saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos, que foram relacionadas com propriedades físico-químicas do óleo cru, tais como, ponto de fluidez, densidade API e destilação PEV, sendo estas utilizadas para a caracterização do óleo. O foco deste trabalho foi a otimização do método SARA associado a propriedades físico-químicas obtidas por correlações matemáticas, com os dados de curva PEV e densidade API. A caracterização do óleo cru foi obtida pela técnica de separação SARA e os resultados foram compatíveis com os obtidos por métodos matemáticos. A otimização do método SARA, utilizando centrifugação e banho ultrassom, foi eficaz na separação das frações do óleo.
Palavras chaves
Separação SARA; Correlações matemáticas; Óleo bruto
Introdução
Os óleos pesados sempre geraram contratempos para a indústria do refino, pois as frações residuais apresentam baixo valor agregado para a comercialização. A metodologia SARA é uma técnica utilizada para inferir a composição mássica de frações mais pesadas, em função de Saturados, Resinas, Asfaltenos e Aromáticos do óleo, utilizando a separação por solventes, e seus resultados são relacionados com outras técnicas, que permitem a obtenção de propriedades físico-químicas, experimentalmente ou a partir de correlações matemáticas, utilizadas para inferir uma possível classificação ao óleo. Estas informações permitem que os processos utilizados na separação do petróleo, em suas frações, sejam mais eficazes e agreguem maior valor aos produtos. Segundo SKLO (2005) as propriedades físico-químicas dos diferentes tipos de petróleos variam sensivelmente com a quantidade relativa de cada grupo de substâncias constituintes, tais como parafinas, olefinas, naftênicos, aromáticos, resinas e asfaltenos. Desta forma, devido às dificuldades de determinação dos diversos tipos de compostos que formam o petróleo, é usual a medição de suas propriedades físico-químicas e, a partir destas, ser estimada a composição do óleo. Por toda sua complexidade, a caracterização composicional e físico-química do petróleo e seus derivados são alvos constantes de estudo da comunidade científica e das empresas do setor (DUARTE et al., 2006). A caracterização composicional do petróleo e de suas frações é uma informação muito importante, pois, por meio desta, é possível determinar as condições operacionais de refino, fazer a seleção de catalisadores apropriados e de operações de mistura, realizar avaliação econômica das misturas e análises de impacto ambiental devido a emissões(IOB et al)
Material e métodos
Os testes foram efetuados utilizando o método SARA, numa adaptação da metodologia descrita por Riazi (2005), com amostras de 02 óleos, óleos 1 e 2, previamente caracterizados por técnicas, tais como, curva de destilação PEV, densidade API, viscosidade e teor de BSW. Inicialmente, pesou-se os frascos vazios, onde foram acrescentados 2 g de óleo cru. Em seguida, foram acrescentados 25 mL de n-heptano para solubilização do óleo, com o auxílio de um banho ultrassom, por 3 min. O óleo solubilizado permaneceu em repouso por 1 h, e seguiu para a centrifugação por 5 min, no nível 4 e mais 5 min no nível 5 da velocidade de uma centrífuga FANEM, para retirar o asfalteno precipitado com n- heptano. Na parte líquida que restou, o malteno, foi adicionado 10 mL de acetona e novamente centrifugou nas mesmas condições anteriores, para retirar a resina precipitada com acetona. O líquido restante foi levado a um funil de separação, onde foi utilizado DMF para extrair a fração de aromáticos. Com todas as frações separadas foi então efetuada a evaporação dos solventes e, posteriormente, a pesagem dos frascos com amostra, para serem comparados com o peso inicial do frasco vazio, com a obtenção assim do teor mássico da amostra do óleo. Através de correlações matemáticas utilizando dados de curva PEV e densidade API foram calculados, o ponto de anilina, teor de aromático e fator Kuop, para serem comparados aos resultados do método SARA. Foram efetuados testes de ponto de fluidez para a caracterização dos óleos.
Resultado e discussão
Os resultados encontrados na Tabela 1, para os óleos 1 e 2, relativos ao método
SARA podem ser diretamente relacionados às propriedades físico-químicas
apresentadas na Tabela 2. Os teores de aromáticos, experimental e calculado,
obtidos para os óleos 1 e 2 apresentaram concordância entre si. Os pontos de
fluidez experimentais, de ambos os óleos, que estão relacionados ao teor de
saturados permitiram comprovar a relação existente entre esses parâmetros, ou
seja, quanto maior o teor de saturados, maior o ponto de fluidez. O fator Kuop,
calculado, permite classificar o óleo 1, segundo a literatura especializada,
como um óleo naftênico, alquilnaftênico de cadeia média e alquilaromático de
cadeia longa e o óleo 2, como óleo parafínico com médio peso molecular. O desvio
padrão experimental foi maior para o teor de aromáticos, mas o valor ainda é
aceitável para a técnica usada neste trabalho. Na otimização do método SARA,
percebeu-se que a centrifugação e o uso do ultrassom, foram eficazes na
separação, diminuindo significativamente o tempo de análise. A separação dos
asfaltenos dos maltenos, teve o tempo diminuído de 12h para 1h, o que é um ganho
para essa separação, bem como o ultrassom melhorou a solubilização do óleo. A
teoria sobre a estabilidade do asfalteno no petróleo sugere que as resinas
formam uma camada ao redor destas moléculas e, mudanças na composição do óleo,
como adição de solvente, podem dissolver as resinas que cobrem a superfície dos
asfaltenos e perturbar o sistema asfalteno-resina, levando à floculação (Dyballa
et al., 2006). Verificou-se que a centrifugação e o uso do ultrassom, junto com
um solvente orgânico, que no caso foi o n-heptano, fez com que essa película
estabilizadora, fosse quebrada permitindo maior eficácia para os métodos
utilizados.
Resultado do método SARA para os óleos 1 e 2.
Equações utilizadas para as correlações e resultados das correlações e da técnica do ponto de fluidez para os óleos 1 e 2.
Conclusões
Os resultados experimentais, método SARA, e os obtidos por correlação matemática, foram satisfatórios na obtenção da caracterização do óleo cru, principalmente, para o teor de aromáticos e a correlação com o pontos de fluidez e teor de saturados. A otimização no método SARA foi eficaz para diminuição do tempo de separação das frações de saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos, permitindo realmente a redução no tempo de análise, sendo este é um dos principais pontos que precisam ser otimizados nos métodos de caracterização de petróleo.
Agradecimentos
Agradecimentos ao Laboratório de Caracterização de petróleo e derivados - UFRN, ao PRH-PB-222, ao PPGQ/UFRN
Referências
DUARTE, E.T.F.M.; MIZUTANI, F.T.; XAVIER, G.M.; MELLO, L.F. Avaliação dos métodos de caracterização PNA para frações de petróleo. Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso) – Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro-RJ. p.120, 2006.
DYBALLA, L; HOVELL, I; COELHO, R. R. Utilização do método de viscometria para determinação da massa molecular de asfaltenos. XIV Jornada de Iniciação Científica – CETEM, 2006.
IOB, A.; ALI, M.A.; TAWABINI, B.S.; ABBAS, N.M. Hydrocarbon group (PONA) analysis of reformate by FTIR spectroscopy. Fuel, v. 75, n. 9, p. 1060-1064. 1996.
RIAZI, M.R. Characterization and properties of petroleum fractions. 1ª ed. Philadelphia: ASTM manual series: MNL50, p. 96, 2005.
SKLO, A. S. Fundamentos do refino de petróleo. Rio de Janeiro: Interciência, 2005.
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