Resumo de Propriedades e Caracterização de Hidrocarbonetos

## Introdução O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos e heteroátomos que é utilizado como matéria-prima básica nas indústrias energética e petroquímica. Suas propriedades físicas e químicas dependem da composição e da faixa de ebulição de suas frações. Este material explica conceitos essenciais para a caracterização do petróleo: curvas de destilação, pontos de ebulição médios, gravidade API, densidade, fatores de caracterização e exemplos práticos. > Definição: O petróleo bruto é uma mistura natural de hidrocarbonetos (alcanos, naftenos e aromáticos) juntamente com heteroátomos como enxofre, nitrogênio e oxigênio, e compostos metálicos em traços. ## 1. Destilação e temperatura de ebulição Misturas complexas não apresentam um ponto de ebulição único; por isso, são caracterizadas por uma curva de destilação que indica temperaturas em frações específicas de destilado (por exemplo: T10, T30, T50, T70, T90). ### Métodos Normalizados - **ASTM D86**: Destilação à pressão próxima da atmosférica, comum para produtos leves e médios. - **ASTM D2892**: Destilação TBP (True Boiling Point), usada em fracionamentos mais detalhados. - **ASTM D1160**: Destilação a vácuo, para frações pesadas. > Definição: A pressão de vapor é a pressão exercida pelo vapor em equilíbrio com sua fase líquida a uma dada temperatura. ### Slope (SL) ou inclinação de destilação A inclinação entre T10 e T90 dá uma ideia da faixa de ebulição: $$SL = \frac{T_{90} - T_{10}}{90\%\text{vol} - 10\%\text{vol}} = \frac{T_{90} - T_{10}}{80\%\text{vol}}$$ Um SL pequeno indica uma fração de ebulição estreita. Curiosidade: Você sabia que a maior refinaria do mundo processa mais de um milhão de barris por dia em uma única instalação combinada? ## 2. Pontos de Ebulição Médios (ABP) São usados para correlacionar propriedades físicas. Os tipos mais empregados são: - **VABP** (Volume Average Boiling Point) ou Temperatura Média Volumétrica - **MABP** (Molal Average Boiling Point) ou Temperatura Média Molar - **WABP** (Weight Average Boiling Point) ou Temperatura Média Gravimétrica - **CABP** (Cubic Average Boiling Point) ou Temperatura Média Cúbica - **MeABP** (Mean Average Boiling Point) ou Temperatura Média > Definição: As temperaturas médias de ebulição são valores representativos calculados a partir da curva de destilação para caracterizar misturas de hidrocarbonetos. ### Cálculo a partir da curva ASTM D86 Quando as frações molares ou em massa não são conhecidas, os ABP são estimados usando as temperaturas T10, T30, T50, T70 e T90 obtidas pela ASTM D86. Por exemplo, a MeABP geralmente se aproxima do T50 quando SL < 0.8. Exemplo prático: para uma amostra com T ASTM (10,30,50,70,90) = (261.7, 270, 279.4, 289.4, 307.2) °C, MeABP ≈ 279 °C, próximo a T50 = 279.4 °C. Aqui SL = 0.57 (indicando fração estreita). ## 3. Gravidade Específica e Gravidade API A densidade relativa (gravidade específica, sg) é definida como o quociente entre a densidade do fluido e a densidade do fluido de referência (água a 4 °C ou convencionalmente a 15,56 °C). A gravidade API relaciona a leveza do petróleo bruto: $$\text{API} = \frac{141.5}{\text{sg}} - 131.5$$ > Definição: A gravidade API é uma medida utilizada para classificar a densidade do petróleo bruto em relação à água; valores maiores indicam petróleos brutos mais leves. Tabela de referência (exemplo de petróleos brutos mexicanos): | Petróleo Bruto | API | | --- | ---:| | Olmeca | 39.3 | | Istmo | 33.6 | | Maya | 22.0 | | KMZ | 13.0 | ### Regras de Mistura Para misturas por volume com frações $X_i$ e API de cada componente, a mistura pode ser calculada usando a relação entre sg e API de cada componente e fazendo a média de acordo com a fração volumétrica. ## 4. Densidade e sua dependência com a temperatura A densidade diminui ao aumentar a temperatura. Para hidrocarbonetos, usam-se correções tabeladas para converter densidades medidas para uma referência (p. ex. 15.56 °C ou 20 °C). > Definição: Densidade relativa a 15.5