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PROGRAMA INTERDISCIPLINAR EM

ENGENHARIA DE PETRÓLEO, GÁS

NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

Deise Fernanda Barbosa

Curva de Destilação de Petróleo Pesado:

Extensão de Valores para Altas Temperaturas
Monografia de Graduação

Monografia apresentada ao Programa Interdisciplinar em Engenharia de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis da UFPR (PRH-24) como parte dos requisitos parciais para obtenção do título de Especialista em Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.

Orientador: Prof. Moacir Kaminski

Curitiba


Fevereiro de 2009

PROGRAMA INTERDISCIPLINAR EM

ENGENHARIA DE PETRÓLEO, GÁS

NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
Deise Fernanda Barbosa

Curva de Destilação de Petróleo Pesado:

Extensão de Valores para Altas Temperaturas


Monografia de Graduação
Monografia apresentada ao Programa Interdisciplinar em Engenharia de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis da UFPR (PRH-24) como parte dos requisitos parciais para obtenção do título de Especialista em Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Aprovada pelo examinador abaixo assinado.

_____________________________________



Prof. Moacir Kaminski

Orientador

Departamento de Engenharia Química – UFPR
Curitiba

Fevereiro de 2009



AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por permitir meu convívio com pessoas generosas e pelos meus dons para que eu pudesse seguir a carreira de engenheira química.

Ao meu namorado Carlos Ignácio por seu enorme amor, carinho, amizade e paciência em me ouvir quando eu só falava em PRH-24, petróleo, destilação e viscosidade.

Quando decidi participar da seleção para bolsistas do PRH-24 escolhi o professor Eng. Moacir Kaminski como orientador porque sabia que, com ele, além de aprender sobre o petróleo também me encorajaria a moldar minhas características de pessoa esforçada e com opinião própria, determinada, responsável, extrovertida. Sou grata por todas as oportunidades, orientação e ensinamentos que tive.

Ao Professor Eng. Juarez que esteve sempre disposto a auxiliar em qualquer atividade do estudo. Também, ao Professor Eng. Papa Matar por ter emprestado sua novíssima bomba de vácuo.

Pelo apoio do Laboratório da Análise de Combustíveis Automotivos (LACAUT), localizado na própria universidade, em realizar análises, doar reagentes e frascos para os alunos de pesquisa do curso de engenharia química. Agradecendo em especial a Eng. Lilian Cristina Côcco, que lá trabalha, pelas boas dicas, grande atenção e boas horas de conversa.

Aos colegas do Laboratório de Análises da Unidade de Negócio da Industrialização do XISTO (SIX – PETROBRAS S.A) por terem realizado as destilações simuladas em cromatografia a gás e principalmente a Técnica Química Lilian Ernst, pela grande amizade, atenção e ensinamentos sobre química. Também, da PETROBRAS S.A, o Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES) por incentivarem as pesquisas e enviarem amostras de petróleo para que as mesmas fossem realizadas.

Agradeço a minha família e a todos aqueles que confiam em mim e desejam o meu sucesso.

E por fim ao apoio e financiamento à pesquisa do PRH-ANP, as oportunidades que o PRH-24 proporcionou e a dedicação da Pesquisadora Visitante Cláudia Marino em organizar todos os eventos que trazem conhecimento aos alunos que participam deste grupo.

RESUMO

Barbosa, Deise Fernanda; Kaminski, Moacir. Curva de Destilação de Petróleo Pesado: Extensão de Valores para Altas Temperaturas. Curitiba, 2009. Monografia de Graduação – Programa Interdisciplinar em Engenharia de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, Universidade Federal do Paraná.

A alta quantidade de grupos químicos que são separados no início do processo de refino de petróleo, por meio da destilação, faz com que a determinação da composição aproximada de um dado óleo torne-se complexa, demorada e cara. Além disso, há uma grande dificuldade em se caracterizar e processar resíduos de destilação, os quais representam uma parcela significativa da carga de petróleos pesados. Assim, quanto melhor a representação que se consiga para os dados levantados em laboratório, mais ajustado e econômico será o projeto e mais segura será a operação de refino. Este trabalho se concentra em estudar métodos de extensão da curva de destilação de óleos pesados com base em propriedades como viscosidade e densidade de frações de destilação, atmosférica e a vácuo, e de fracionamento com solventes.
Palavras-chave:

Destilação; Petróleo pesado; Resíduo de vácuo; Viscosidade; Fracionamento com solventes.

CONTEÚDO

LISTA DE SÍMBOLOS



Letras Latinas

A




Fator da correlação do AEBP

°API




American Petroleum Institute

AEBP




Ponto de bolha atmosférico equivalente, °C

BP




Ponto de bolha, °C

C




Concentração, g/mL

Cc




Fator de correção para a temperatura observada na destilação atmosférica

D




Porcentagem de recuperação na destilação atmosférica

EP




Ponto final de ebulição, °C

IBP




Ponto inicial de ebulição, °C

K




Fator de caracterização de Watson

k




Constante do viscosímetro, cSt/s

Kc




Fator da correlação de Uyehara-Watson, cP

L




Perda observada na destilação atmosférica

Lc




Correção para a perda na destilação atmosférica

M




Peso molecular, g/mol

n




Índice de refração

P




Pressão observada barométrica, mmHg

Pa




Pressão atmosférica, mmHg

Pe




Porcentagem evaporada na destilação atmosférica

Po




Pressão reduzida observada, mmHg

Pr




Porcentagem recuperada na destilação atmosférica

R




Constante dos gases, cal,mol.K

Rc




Correção para a porcentagem recuperada na destilação atmosférica

Ri




Intercepto de refração

RV




Resíduo de vácuo

S




Gravidade especifica

T




Temperatura observada, °C

t




Tempo, s

tAEBP




Fator de correção para o AEBP

Tb




Temperatura de bolha média, °R

tsolução




Tempo de escoamento da solução, s

tsolvente




Tempo de escoamento do solvente, s

V1




Viscosidades universais Saybolt, SSU a 37,78°C

V2




Viscosidades universais Saybolt, SSU a 98,89°C

VCG




Constante de gravidade viscosidade

x




Fração mássica

xa




Fração de aromáticos

xn




Fração de naftênicos

xp




Fração de parafinas

Letras Gregas






Viscosidade cinemática, cSt






Densidade, g/cm³






Viscosidade dinâmica, g/cm³

rel




Viscosidade relativa

esp




Viscosidade especifica

[]




Viscosidade intrínseca

solução




Viscosidade cinemática da solução, cSt






Fração volumétrica






Parâmetro característico de viscosidade para a equação de Lobe.

solução




Densidade da solução, g/cm³

soluto




Viscosidade dinâmica do soluto, cP

100




Viscosidade cinemática, cSt a 100°F

210




Viscosidade cinemática, cSt a 210°F

1 INTRODUÇÃO

A importância do petróleo como fonte de energia mundial e representando uma matriz não renovável faz com que seu processamento seja constantemente estudado e otimizado, para que se obtenha um maior aproveitamento dessa matéria-prima.

O processamento do petróleo, após passar pela dessalga, inicia-se pela operação de destilação. A destilação envolve a separação das moléculas por suas diferenças na pressão de vapor, que diminui com o aumento do peso molecular, aromaticidade e polaridade, ou seja, é inversamente proporcional ao ponto de bolha. Esta operação é dividida em duas etapas: a destilação atmosférica e a destilação a vácuo.

A primeira consiste na destilação do petróleo em pressão aproximadamente atmosférica e temperatura até 300°C. Obtém-se até frações leves, como gás, querosene, gasolina, óleo diesel, etc., e frações pesadas como o óleo lubrificante e o resíduo atmosférico. Essa etapa é limitada a 350°C no refervedor, visto que a partir dessa temperatura e pressão alguns compostos se decompõem porque a energia necessária para evaporação de uma molécula excede a energia requerida para quebrar ligações intramoleculares.

A segunda etapa realiza a destilação do resíduo atmosférico em pressão inferior à atmosférica, ou seja, a vácuo. O vácuo permite obter destilados de alto ponto de bolha e aprofundar o fracionamento da carga sem sua decomposição térmica. Nessa etapa obtêm-se frações mais pesadas que na destilação atmosférica, como o gasóleo leve, o gasóleo pesado e o resíduo de vácuo. A temperatura obtida em pressão reduzida pode ser convertida em uma temperatura em que o material entraria em ebulição sob pressão atmosférica, esse é o chamado ponto de bolha atmosférico equivalente (AEBP).

Para garantir uma resposta segura ao planejamento da operação de refino, a análise mais importante que caracteriza um determinado óleo é seu comportamento quando sofre o fracionamento por destilação.

Além disso, a destilação é importante no fato de simplificar a interpretação das análises da composição em frações, porque reduz a faixa de peso molecular e a variedade de grupos químicos, o ponto de bolha das frações determina seu custo e o planejamento de sua utilização, permite a comparação com outros óleos e elimina ou minimiza as interações entre moléculas grandes e pequenas que podem interferir na separação por natureza química em um estágio posterior.

A escala de temperatura de bolha que se inicia na destilação atmosférica e continua com o AEBP em pressões reduzidas é conhecida como curva de destilação. Nesta curva pode-se descrever um dado petróleo em termos de suas propriedades físicas e químicas à medida que elas mudam com o aumento do ponto de bolha como base comum. Esse conceito proporciona duas vantagens. A primeira é limitar a continuidade das mudanças na composição daquelas faixas de ebulição que são fáceis de analisar – destilados leves (130°C a 220°C) – das que são menos acessíveis – destilados médios (220°C a 345°C) – e as mais difíceis – resíduo de vácuo (> 540°C). A segunda vantagem é a possibilidade de comparar petróleos e suas frações em uma base comum.



Figura 1 – O efeito do peso molecular na temperatura de bolha. [Altgelt, 1994]

A pressão de vapor de um composto e conseqüentemente seu ponto de ebulição é uma medida das forças de atração entre as moléculas. Essas forças variam com a estrutura molecular, levando a diferenças no ponto de ebulição de compostos com um dado peso molar, mas de estrutura química diferente. Por isso, observa-se na Figura 1 que compostos com peso molar semelhante cobrem uma larga escala de ebulição. Inversamente, uma faixa de ebulição contém uma grande escala de peso molar. Para uma série de compostos homólogos, o ponto de ebulição aumenta com a massa molar, isso ocorre devido ao aumento das forças intermoleculares de atração de Van de Waals quando as moléculas se tornam maiores. Compostos com anéis aromáticos e grupos funcionais com ligação contendo hidrogênio ou outro tipo de ligação polar apresentam forças intermoleculares adicionais a podem conter peso molar relativamente pequeno, mas um ponto de ebulição alto e por isso se espera que se concentrem nas frações pesadas.

O resíduo de vácuo pode ainda ser fracionado em operações como a desasfaltação com solventes, resultando em asfalto e óleo desasfaltado, que geralmente é carga para o craqueamento catalítico fluidizado (FCC) ou então transformado em sua estrutura química em opções como: coqueamento retardado, resultando coque e gasóleo; viscoredução, produzindo gasóleo e resíduo de coque. O resíduo de vácuo pode ainda ser diretamente misturado a solventes e outros resíduos para formar combustível de caldeiras e fornos.

Entretanto, esse resíduo pode representar cerca de 60% de um petróleo pesado. Ocorre que o óleo pesado inquestionavelmente torna-se mais importante face ao esgotamento das reservas de óleo leve além de estar sendo largamente encontrado em novos poços. Isso requer que estudos sobre as características e comportamento do resíduo de vácuo sejam incentivados para que se possa aproveitá-lo cada vez mais, agregar maior valor aos seus produtos e até mesmo obter produtos de grande solicitação pelo mercado consumidor, como a gasolina, o querosene e o diesel.

Sabe-se que o termo petróleo pesado se refere aos óleos crus de elevada densidade (baixo grau API). Observa-se que estes são pobres em alcanos e ricos em naftenos de alta densidade, aromáticos e compostos contendo heteroátomos e formam grande quantidade de resíduo não destilável. A densidade do petróleo e de suas frações é descrita em °API (American Petroleum Institute). A escala API varia inversamente à densidade relativa, isto é, quanto maior a densidade relativa menor o °API. Petróleos com °API > 30 são considerados leves, entre 22 e 30 são médios, abaixo de 22 são classificados como pesados e abaixo de 10 são extrapesados. O uso desse tipo de escala tem a finalidade de ampliar a faixa de valores representativos das mensurações, de modo a facilitar sua compreensão. Os produtos do petróleo, assim como o próprio óleo, apresentam valores de densidade que variam entre 0,5 g/cm³ a 1,2 g/cm³, uma faixa pequena portanto.

O resíduo de vácuo é composto por uma complexa mistura de compostos de alto peso molecular, como asfaltenos, resinas, saturados e aromáticos, que dificultam e encarecem sua caracterização. Os compostos saturados de alto peso molecular são aqueles que apresentam apenas ligações sigma entre carbonos, já os aromáticos são aqueles que apresentam o anel benzênico em sua estrutura molecular. Os asfaltenos apresentam estrutura molecular muito complexa, que podem conter heteroátomos de enxofre, nitrogênio e metais, e por definição são aquelas moléculas que precipitam do petróleo pela adição de n-heptano. Após a precipitação dos asfaltenos o material remanescente em suspensão é chamado malteno. Os maltenos podem ser separados em resinas e óleo por adsorção em argilas e posterior lavagem com solvente. A fração que sai com o solvente é o óleo e a que fica retida no adsorvente são as resinas.

Mantendo-se o conceito de que a destilação separa as frações por peso molecular para uma dada classe de compostos, é possível desenvolver um método de separação que faz o mesmo, mas está baseado na solubilidade em vez da volatilidade. O princípio de ambos os métodos são as varias interações moleculares (forças de Van der Waals), as quais consistem em forças de dispersão que são aproximadamente proporcionais ao peso molecular. À medida que as forças de dispersão aumentam, também aumentam o ponto de bolha e o parâmetro de solubilidade. Portanto, para cada tipo de composto, a base de ambos os métodos de separação é o peso e estrutura molecular.

Nas frações obtidas por separação baseada na solubilidade do resíduo de vácuo em solventes pode-se então avaliar algumas propriedades importantes, do mesmo modo que nas frações obtidas por destilação, como a densidade, o índice de refração e a viscosidade, neste caso a intrínseca. A densidade é um indicador da qualidade do óleo. O índice de refração juntamente com a densidade pode ser correlacionado com a quantidade de aromáticos, naftenicos e parafinas. Já a viscosidade pode ser visualizada como sendo a energia requerida para criar um buraco no líquido grande o bastante para uma molécula trocar de lugar com a vizinha e em muitos casos ela é ¼ ou da energia de evaporação.

Esses conceitos de solubilidade e destilação permitem avaliar a curva de destilação por um novo método, que utiliza a determinação da viscosidade intrínseca e densidade de frações do resíduo de vácuo e a converte em AEBP, visto que os existentes utilizam cartas de probabilidade ou a obtenção das frações por equipamentos de elevado custo.

O presente trabalho é composto por capítulos e seções com apresentam o objetivo e a justificativa do mesmo; uma revisão bibliografia a respeito dos assuntos que aqui serão detalhados; o procedimento experimental para levantamento de dados em destilação atmosférica e a vácuo, de densidade, viscosidade, índice de refração e diluição de resíduo de vácuo com solventes; os modelos matemáticos utilizados no tratamento dos dados experimentais; o Capítulo 4 contendo os valores experimentais obtidos na destilação manual atmosférica e a vácuo e na extração com solventes; o Capítulo 5 apresenta os resultados obtidos por meio de uma outra técnica de destilação, a simulada, em cromatógrafo a gás; os resultados da simulação da extrapolação da curva de destilação no software ASPEN Plus são apresentados no Capítulo 6; todos esses dados obtidos nas destilações manuais, na diluição com solventes, na destilação simulada e na simulação com o software são comparados no Capitulo 7 intitulado Resultados; finalmente tem-se a conclusão do trabalho, a bibliografia e anexos contendo fatores de conversão para unidades e cópias das normas utilizadas.

1.1 Objetivo do Trabalho

A presente proposta de trabalho tem como objetivo estudar metodologias para a caracterização das frações do petróleo consideradas resíduo não destilável, ou seja, as frações que destilariam em temperaturas acima de 600ºC a pressão atmosférica.

A caracterização do resíduo de vácuo exige o uso de tecnologia avançada e longo tempo de experimentação, tornando tal prática custosa e demorada. Pretende-se com os estudos desenvolver técnicas de ensaio mais simples e padronizadas, que permitam a caracterização de resíduos de vácuo de forma rápida e barata.

Pra isso é necessário realizar a destilação atmosférica e a vácuo de um dado petróleo de baixo °API, fracionar com solventes o resíduo de vácuo e avaliar a densidade, o índice de refração e viscosidade intrínseca das frações obtidas e correlaciona-las com o AEBP. Com essas informações pretende-se construir a curva de destilação do óleo e extrapolar a faixa que corresponde a altas temperaturas.

Além disso, a metodologia proposta será comparada com os resultados de simulação no software ASPEN Plus, que é capaz de extrapolar a curva de destilação por meio probabilístico necessitando apenas dos dados aferidos nas etapas de destilação.

1.2 Justificativa para o Trabalho

A indústria do petróleo tem como ponto de partida o fracionamento do óleo. A correta caracterização de cada óleo empregado permite o planejamento das misturas adequadas entre óleos (blends) a uma determinada campanha e estabelece o conjunto de variáveis, como temperatura de operação e tempo de residência, que permitem a otimização das operações que se seguem ao fracionamento a vácuo e que agregam valor aos produtos da transformação de seu resíduo em operações tais como redução de viscosidade, coqueamento e operações com extração.

Além disso, o maior processamento de petróleos pesados resulta em maior geração de resíduo de vácuo, cuja caracterização é necessária para planejar o melhor emprego deste.

Os benefícios refletir-se-ão no maior aproveitamento de petróleos pesados, resultando em economia até mesmo para o país pela menor necessidade de importação de petróleos leves.

1.3 Revisão Bibliográfica

As atuais metodologias de pesquisas a respeito da caracterização das frações do petróleo pesado estão baseadas em propriedades obtidas por destilação e por extração com solventes.

Os estudos que abordam o método de destilação o fazem à pressão atmosférica até aproximadamente 210ºC, em média, seguida pelo fracionamento sob pressões reduzidas até 400ºC, cujas medidas da temperatura nesta última condição são traduzidas para a temperatura equivalente na pressão atmosférica. As amostras do destilado são coletadas em temperaturas específicas, cuja massa, volume e densidade são avaliados. Além disso, pode-se utilizar o fator de caracterização definido por Watson (que é função da temperatura de bolha e da gravidade específica), que é um índice indicativo da base do óleo (parafínico, naftênico ou aromático).

Além das convencionais destilações atmosférica e a vácuo, existem outras técnicas desenvolvidas. Dentre elas pode-se citar a microdestilação dinâmica. Esse método consiste em colocar uma fina camada da amostra de óleo em um cadinho que é aquecido e vaporiza as frações sem formação de bolhas. Segundo o pesquisador isso equivale à destilação em baixa pressão. A remoção dos gases é feita rapidamente com ar e utiliza TG-DSC (Thermogravimetry Differential Scanning Calorimetry) para analisar a composição das frações obtidas. [Shishkin, 2006]

Há também, a destilação de alto vácuo, conhecida como Short-path ou Spinning Band, cuja maior vantagem é o vácuo de até 0,001 mmHg. No equipamento a amostra é espalhada como um fino filme na superfície de evaporação para que isso ocorra rapidamente com um pequeno tempo de residência. Entretanto, esse equipamento opera em um processo de não equilíbrio e não se podem medir os pontos de bolha de cada fração obtida, isso deve ser feito por destilação simulada de cada produto. [Altgelt, 1994]

A destilação simulada consiste em um cromatógrafo a gás que pode ser equipado com um analisador de termogravimetria a vácuo ou um cromatógrafo com fluido supercrítico. Essa técnica permite obter frações de até 750°C com o fluido supercrítico. Além dessa técnica ser demorada e cara, a amostra e o eluente movem-se na mesma direção. Em contra partida na destilação a existência do refluxo líquido, que vai na direção oposta ao vapor ascendente, torna o processo contra corrente e mais eficiente que o anterior. [Altgelt, 1994]

Existe também a destilação conhecida como ponto verdadeiro de ebulição (PEV), que consiste em uma coluna de destilação de 15 estágios, com razão de refluxo 15, e consegue destilar o óleo até 700°C utilizando um vácuo de pelo menos 0,001 mmHg. [Altgelt, 1994]

Na linha de pesquisas que utilizam diluição, ou seja, extração com solvente, a caracterização do óleo pesado e do resíduo pode ser feita com fluido supercrítico, em que o solvente superaquecido é distribuído sobre o resíduo, já que a capacidade de solução de um solvente aumenta com o aumento da densidade do mesmo próximo da região crítica. Para esse método pode-se utilizar como solvente o propano, o butano e o pentano, sendo esse último o que apresenta melhores resultados. [Yang, 1999]

A obtenção de frações por meio da extração com fluido supercrítico permite um rendimento entre 75% e 90% de corte para petróleos pesados. As frações podem ser separadas em classes de solubilidade em saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos. O ponto de bolha dessas frações pode ser maior que 700°C e por meio de correlações que utilizam o peso molecular e a densidade permitem a extrapolação do ponto de bolha das frações de resíduo acima de 1000°C. [Zhao, 2005]

Sabendo-se que o isolamento de grupos químicos por solvente está baseado na diferença de solubilidade entre o solvente precipitante e o material precipitado alguns autores correlacionam o parâmetro de solubilidade com propriedades da solução. Assim, é possível otimizar processos com o aumento de rendimento e seleção do processo apropriado para fracionar o resíduo.

O fracionamento seqüencial por diluição, também pode ser realizado em uma coluna cromatográfica recheada com partículas de teflon e vidro. Primeiramente o resíduo é dissolvido e depositado sobre o recheio da coluna sob secagem a vácuo. Depois vários solventes são bombeados seqüencialmente através da coluna e cada um deles extrai uma fração. [Altgelt, 1994]

Existem, também, pesquisas que dirigem suas atenções para a caracterização apenas de asfaltenos, os quais participam do resíduo do fracionamento a vácuo, juntamente com saturados, aromáticos e resinas. [Akbarzadeh, 2005; Al-Sahhaf, 2002; Angle, 2006; Trejo, 2004]

Dentre os trabalhos que podem ser citados sobre precipitação de asfaltenos há aquele que utiliza uma solução regular de n-heptano e tolueno, em que se desenvolveu uma correlação para estimar o peso molar médio dos asfaltenos utilizando a razão resina/asfalteno no óleo pesado. A partir das frações coletadas do resíduo é possível caracterizar a densidade, razão atômica H/C e peso molecular. [Akbarzadeh, 2005]

Os asfaltenos podem ser removidos do óleo quando diluído em um solvente aromático e adição conjunta de um não solvente, geralmente parafinico. Quando isso é feito, pode-se observar que o tempo de precipitação das partículas de asfalteno variando-se a proporção da mistura dos dois tipos de solvente citados. [Angle, 2006]

A extrapolação da curva de destilação para altas temperaturas, e portanto para a faixa de maiores porcentagens volumétricas fracionadas, também pode ser feita por meio de carta de probabilidades, desenvolvida para a extrapolação de dados em processos onde é impossível obter-se o valor correspondente ao fim da escala (100%), ou método quadrático.

Além disso, encontram-se em publicações anteriores equações que relacionam o peso molar médio de frações do petróleo com o ponto de ebulição atmosférico equivalente, com a densidade, com a relação atômica H/C e com o índice de refração. Essas relações foram testadas com amostras de petróleo e obtiveram pouca dispersão entre os pontos experimentais e os valores calculados por meio de equações.

Na predição de propriedades físicas e termodinâmicas nas frações de petróleo é importante determinar a proporção de parafinas, naftênicos e aromáticos presentes em cada fração. Para isso, muitos métodos para a predição dessa proporção são propostos, já que essa determinação não é usualmente obtida experimentalmente. O método mais conhecido é o n-d-M que prediz aquela proporção a partir de medidas do índice de refração (n), densidade (d) e peso molecular (M) e utiliza correlações empíricas para isso desenvolvidas. [Altgelt, 1994]

Um método proposto por Riazi e Daubert utiliza a constante de gravidade-viscosidade e o intercepto refrativo-densidade para o desenvolvimento de equações a partir do balanço molar. Como o próprio nome já infere, a constante de gravidade-viscosidade é um parâmetro que utiliza a gravidade especifica e a viscosidade Saybolt para caracterizar o óleo. Já o intercepto refrativo-densidade é um parâmetro de caracterização que utiliza o índice de refração e a densidade. [Riazi, 1980]

Não foi encontrado na literatura trabalhos que realizem a extrapolação da curva de destilação com as frações obtidas na diluição do resíduo de vácuo e que proponham uma relação entre a viscosidade das soluções obtidas pela dissolução dos resíduos e as propriedades do resíduo. A proposta para o presente trabalho é o estudo de um método para a obtenção dessa relação, utilizando como parâmetro principal a viscosidade intrínseca das frações do resíduo de vácuo.

Um desafio, para análise dos dados experimentais, é a obtenção do peso molecular das frações. Esta é uma propriedade de grande importância, porque influi diretamente no equilíbrio químico, na cinética de reações, na densidade da fase vapor e no design de processos, e de difícil determinação experimental, que pode ser feita por espectrometria de massa não fragmentativa, osmometria em fase vapor, cromatografia por exclusão de tamanho ou permeação em gel e depressão do ponto de congelamento. Portanto, tentar-se-á utilizar uma correlação que permita o cálculo do peso molecular em função de propriedades de fácil mensuração, como a densidade, a viscosidade, o índice de refração e o ponto de bolha.
2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Neste capítulo é apresentada a metodologia empregada para a obtenção dos dados experimentais para a obtenção da curva de destilação de óleos pesados e sua caracterização a partir de propriedades físico-químicas.

2.1 Destilação Atmosférica

Na presente proposta de trabalho, para a determinação da curva de destilação de um óleo, empregar-se-á um único estágio de equilíbrio na destilação atmosférica baseada na norma ASTM D-86, a qual se encontra anexa a esse documento. Esta etapa é apenas baseada na referida norma, visto que a mesma é destinada à destilação de produtos de petróleo e não o óleo propriamente dito. A Figura 2 apresenta a vidraria utilizada na destilação atmosférica.





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