Como são separadas as frações de materiais presentes no petróleo nas refinarias?

O artigo está bem completo. Nele vamos conhecer sobre a origem do petróleo e também como é feita a separação das frações de petróleo nas refinarias. Bem, o petróleo é um material viscoso, menos denso que a água, formado pela mistura de hidrocarbonetos (substâncias cujas moléculas são formadas por átomos de carbono e hidrogênio). A teoria mais aceita é que o petróleo originou-se de restos de organismo vegetais e animais, acumulados em camadas sedimentares que, ao longo de milhões de anos, passaram por transformações físicas, químicas, e biológicas.

Da extração do petróleo até a utilização de seus hidrocarbonetos há um longo caminho. Depois de extraído do subsolo, da terra firme ou do mar, o petróleo é transportado em oleodutos (tubulações) a portos de embarque, de onde grandes petroleiros (grandes navios) fazem o transporte, até que ele chegue ao seu destino. Novamente, através de oleodutos, é bombeado até as refinarias para que a separação de suas frações seja processada. Cada uma dessas frações corresponde à de substâncias de constituição semelhantes e com carga aplicação. São elas: gasolina, óleo diesel, querosene, nafta e outros.

As diferentes frações de petróleo correspondem as misturas de hidrocarbonetos com diferentes propriedades físicas e químicas. A diferença entre as frações está relacionada, dentre outros fatores, às estruturas de cadeias carbônicas de suas substâncias. Em função dessas diferenças, as substâncias apresentam diferentes temperaturas de ebulição, propriedade utilizada para separar as frações do petróleo.

Em geral, na medida em que aumenta o número de átomos das moléculas, as propriedades das substâncias, como o estado de agregação (organização de átomos e moléculas), são alteradas. Substanciais orgânicas cujas as moléculas possuem poucos átomos de carbono são gasosas; as substâncias cujas moléculas são maiores são sólidas; as que possuem moléculas com número intermediário de átomos são líquidas. Ocorre que não se separa substâncias do petróleo, e sim frações de substâncias com propriedades físicas semelhantes. Assim, o piche, a gasolina, o óleo diesel e o GLP (gás liquefeito de petróleo, gás de cozinha) são misturas de substâncias, sendo o piche sólido; a gasolina e o óleo, líquidos e o GLP, gasoso. O desafio é justamente separar a complexa mistura de hidrocarbonetos, que é o petróleo, em frações mais simples, com menor diversidade de componentes.

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Os derivados dessas frações são classificados em leves, médio e pesados, conforme o tamanho e a complexidade das cadeias de suas moléculas, Os derivados leves são os que apresentam as menores cadeias carbônicas, São eles: o gás natural (1 e 2 átomos de carbonos), o GLP (3 a3 átomos de carbono) a gasolina e nafta (5 a 12 átomos de carbono). Os derivados médios e pesados possuem uma complexa mistura de hidrocarbonetos, sendo difícil classificá-los por tamanho de cadeias. Os derivados médios que possuem cadeias intermediárias são o querosene e o óleo diesel. Os derivados pesados que possuem cadeias maiores são o óleo combustível, o asfalto e o coque. Esses são os que possuem maiores quantidades de contaminantes que são substâncias diferentes de hidrocarbonetos.

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Processo utilizado nas refinarias para separar as frações de petróleo é conhecido como destilação fracionada, Nela, o fator determinante é a temperatura de ebulição de cada substância.

Inicialmente, o petróleo bruto é aquecido em fornos, sendo parcialmente vaporizado e direcionado para colunas de fracionamento providas de várias bandejas. As temperaturas das colunas variam com a altura, sendo que no topo verificam-se as menores temperaturas.

Os hidrocarbonetos cujas moléculas são maiores (maiores massas moleculares), ainda líquidos, permanecem no fundo; os mais leves são vaporizados e sobem pela coluna. Quando esses vapores atingem bandejas de temperaturas inferiores às suas temperaturas de ebulição, condensam-se e saem da coluna.

Os vapores não condensados passam para bandejas superiores, até encontrar bandejas nas quais se liquefaçam (voltem ao estado líquido). Isso ocorre sucessivamente ao longo de toda a coluna, que pode ser equipada com até 50 bandejas, Com é difícil separar de uma maneira eficiente, as frações de primeira destilação fracionada passam por outras colunas.

Texto adaptado do livro Química Cidadã. Petróleo: fonte de hidrocarbonetos; ed. AJS; Distrib. ed. FTD., São Paulo, 2013.