Em 1859, Edwin Drake e E. B. Bowditch de Seneca Empresa de Petróleo perfurado o primeiro comercial de poços de petróleo nos Estados Unidos, em Titusville, Pensilvânia. O poço produziu cerca de 400 galões de petróleo bruto, menos de dez barris por dia. Logo, poços similares em todo o oeste da Pensilvânia estavam fornecendo petróleo bruto para a produção de querosene que era necessário para abastecer as luzes de rua do país e lâmpadas de casa. O componente de ebulição mais leve, gasolina, foi descartado, uma vez que não tinha mercado. Há relatos históricos de que a gasolina de” desperdício”, que tinha sido despejada em rios, às vezes pegou fogo. Em 1892, foram desenvolvidos os primeiros motores movidos a gasolina, tanto para o carro como para o trator, o que rapidamente proporcionou um mercado para a substância outrora inútil, a gasolina. a gasolina de hoje é o produto mais importante de uma refinaria de petróleo típica.: Todo o processo de refinaria foi projetado para maximizar a sua produção. A gasolina é uma mistura complexa de moléculas com um intervalo de ebulição de 40-200°c (104-392°F). Para produzir vários graus, há uma mistura de muitos componentes de refinaria, cada um dos quais promove qualidades específicas de combustível, tais como classificação octano desejado, volatilidade e minimização de depósitos do motor.
qualidade das octanas
o parâmetro de qualidade mais importante para a gasolina é a qualidade das octanas. O número de octanas é uma medida das propriedades do combustível. Batendo em um motor a gasolina é um ruído de dispersão metálico (pinging), que indica intensidade excessiva em reações pré-chamas. Bater forte pode danificar o motor.
reacções pré-inflamatórias ocorrem nos cilindros do motor quando partes do combustível auto-iniciar combustão antes do avanço da chama da vela de ignição. Esta combustão adicional provoca uma taxa excessiva de libertação de energia, que é knock. A tendência de um combustível para se envolver em reações de preflame é dependente da estrutura de suas moléculas componentes (ver Figura 1);
a tendência para reacções pré-inflamatórias é elevada para hidrocarbonetos de cadeia linear, meio para hidrocarbonetos ramificados e baixo para aromáticos.
O número de octanas de uma gasolina de ensaio representa a percentagem em volume de isooctano (2,2,4-trimetilpentano) num combustível de referência constituído pela mistura de isooctano e heptano que seria necessária para corresponder à tendência de batimentos do combustível de ensaio. O isooctano queima com uma batida mínima e é dado um índice de octanas de 100. Isto é em contraste com heptano, que queima com muita batida e é dado um índice de octanas de 0. Assim, uma gasolina que queima com a mesma quantidade de bater como uma mistura de 92 por cento isooctano e 8 por cento heptano é classificado como uma gasolina de 92 octano.
As taxas de octanas da gasolina podem ser aumentadas pela adição de pequenas quantidades de agentes anti-knock. O primeiro agente Anti-knock bem sucedido comercialmente, tetraetillead (TEL), foi desenvolvido na década de 1920. TEL foi usado para promover o desenvolvimento de maior eficiência, motores de compressão mais elevados. No entanto, a TEL é altamente tóxica e envenena catalisadores. Desde 1974 todos os novos motores automóveis dos EUA têm usado catalisadores, a fim de reduzir as emissões de escape.
éter metil t-butílico (MTBE) tem sido o agente anticancock escolhido para gasolina sem chumbo. MTBE fornece alta qualidade de octano, juntamente com baixa volatilidade e é facilmente solúvel em gasolina. No entanto, a fuga de gasolina dos tanques de armazenamento subterrâneo resultou na detecção de MTBE na água potável de várias áreas urbanas. Isso levou o estado da Califórnia a ordenar a remoção do MTBE da gasolina da Califórnia em 2003. álcoois
também encontraram uso como potenciadores de octanas. Em álcoois de maior concentração podem ser usados como extendores de gasolina, diminuindo assim a nossa dependência do petróleo bruto importado. Uma parte significativa de todos os Estados Unidos. acredita-se que a gasolina comercializada contenha etanol.
aditivos para gasolina
vestígios de olefinas e diolefinas encontradas na gasolina são propensos a reação com oxigênio dissolvido na gasolina. Este processo é referido como autoxidação e envolve uma reação em cadeia radical que pode incorporar oxigênio
na olefina e também pode promover um aumento de tamanho molecular através de reacções de polimerização. O resultado final deste processo complexo é a formação de depósitos e gomas que podem bloquear filtros de combustível e interferir com a medição de combustível e ar no carburador. Isso pode resultar em desempenho adverso do motor. Aditivos são frequentemente adicionados à gasolina para abordar a estabilidade oxidativa e outras questões; incluem antioxidantes, desativadores de metais e detergentes. os antioxidantes são aditivos que minimizam as reacções de auto-oxidação. Eles funcionam como doadores de átomos de hidrogênio que param o processo de oxidação de cadeia das olefinas. Os dois tipos diferentes de antioxidantes utilizados na gasolina são as fenilenodiaminas (PDA) e os fenóis impedidos (como a BHT).
vestígios de compostos metálicos solúveis, particularmente o cobre, catalisam a degradação oxidativa da gasolina promovendo a formação de gomas e depósitos. Os desativadores metálicos superam este problema quelatando o metal e tornando-o inativo. O desativador metálico mais utilizado é N, n ‘ – disalicilideno-1,2-propanodiamina, cujo complexo de cobre é mostrado na Figura 3. os detergentes minimizam os depósitos do sistema de combustível em baixas concentrações e, em altas concentrações, podem remover depósitos que já se formaram. Detergentes são moléculas que têm um grupo final altamente polar e uma cauda de hidrocarbonetos não-polares. Na Figura 4 é apresentado um detergente do tipo amino-amida convencional. presumivelmente, os grupos polares no detergente ligam-se a superfícies metálicas e a depósitos polares nestas superfícies. As caudas não-polares destas moléculas “se destacam” para o combustível de tal forma que um filme monomolecular é formado na superfície de metal, impedindo a deposição e agregação de partículas. Este processo também é acreditado para solubilizar quaisquer depósitos já na superfície de metal. Acredita-se que o detergente monolayer também impede a acumulação de gelo nas superfícies do carburador durante o inverno. Assim, os detergentes também podem funcionar como aditivos anticongelantes. a produção de gasolina começa com a dessalinização do petróleo bruto viscoso. Sais e metais no petróleo bruto promovem a corrosão e catalisadores venenosos. Assim, o petróleo bruto é aquecido (para diminuir a viscosidade) e extraído com água para remover os sais e metais. Frequentemente, este processo resulta na formação de uma mistura óleo/água referida como uma emulsão (suspensão). Esta emulsão é tipicamente quebrada pela adição de um surfactante químico (demulsifier) que promove a separação de camadas discretas de óleo e água. Após a separação da camada aquosa, o óleo é aquecido a cerca de 400 O C (752 o F): Isto converte o óleo em produtos gasosos e aumenta a fluidez do líquido restante. Nesta forma, a mistura gasosa entra na coluna de fraccionamento, onde o processo de destilação fraccionada atmosférica separa o petróleo bruto em diferentes componentes baseados no ponto de ebulição.
As fracções de ebulição mais leves são moléculas que são gases em condições ambientes: metano, etano, propano, butano e olefinas derivados destes compostos. As utilizações para esta corrente de destilados incluem a queima como combustível na refinaria; como existências de alimentos petroquímicos para animais; ou a transformação em gás de petróleo liquefeito (GPL). Existem três outras grandes fluxos de destilado recolhido durante a destilação atmosférica: a fração de nafta, que tem um intervalo de ebulição de 30 a 180°C (86-356°F); o querosene fração, que destila entre 180 e 240°C (356-464°F); e a fração de óleo de gás, que destila entre 240 e 355°C (464-671°F).
A fim de cumprir os regulamentos ambientais atuais para o teor de enxofre em produtos combustíveis, os três destilados são submetidos ao processo de hidrodessulfurização. Na presença de um catalisador , destilados são aquecidos na presença de hidrogênio para reduzir vários compostos organossulfurados a simples compostos orgânicos e H2 S. O hidrogênio necessário para este processo é um subproduto do processo de reformação catalítica. O produto H2 S pode ser facilmente removido. Neste processo, o refinador pode controlar o número de octanas do estoque de mistura de gasolina. Aquecendo a fração da nafta na presença de um catalisador de platina especialmente projetado, hidrocarbonetos de cadeia reta são ciclizados, e hidrocarbonetos cíclicos saturados são convertidos em compostos aromáticos. Além disso, este processo converte hidrocarbonetos de cadeia linear em hidrocarbonetos ramificados. Reforming catalítico facilita a produção de gasolina de mistura de estoques com índice de octanas de 90 a 100+. Redestilar o resíduo atmosférico a uma temperatura inferior a 400°C (752°F) sob vácuo produz um gasóleo de vácuo. Tipicamente, o gasóleo de vácuo é submetido a craqueamento catalítico fluido (FCC) para produzir líquidos de menor ebulição que podem ser misturados para fazer gasolina. Isto é conseguido quebrando grandes moléculas do gasóleo de vácuo em moléculas menores e de menor ebulição. Um importante componente de mistura de gasolina que pode ser produzido desta forma é o alquilato. É uma mistura de hidrocarbonetos altamente ramificados produzidos pela reação catalisada pelo ácido de isobuteno e hidrocarbonetos olefínicos leves. O alquilato é um componente de mistura valioso devido à sua alta qualidade de octano e à ausência de aromáticos ou olefinas, o que pode levar a problemas de estabilidade ambiental e oxidativa. a Lei do ar limpo de 1990 exigia que a Agência de proteção ambiental (EPA) emitisse regulamentos que exigissem que a gasolina fosse “reformulada”, resultando em reduções significativas nas emissões de poluentes atmosféricos provenientes do ozônio e tóxicos. Esta gasolina mais limpa é chamada de Gasolina Reformulada (RFG). A RFG é necessária nas nove principais áreas metropolitanas dos Estados Unidos com os piores problemas de ozônio. Além disso, várias outras áreas com níveis de ozono que excedem o padrão de saúde pública optaram voluntariamente pela utilização de RFG. a utilização de RFG diminui as quantidades de compostos orgânicos voláteis (COV) e óxidos de azoto (no x ) na atmosfera que reagem na presença da luz solar para produzir ozono, um dos principais componentes do smog. Os veículos também libertam emissões tóxicas, uma das quais (benzeno) é um cancerígeno conhecido.
RFG contém 2%, em peso, de aditivos oxigenados (oxigenatos), tais como MTBE ou etanol. Os oxigenados aumentam a eficiência de combustão da gasolina, reduzindo as emissões dos veículos de monóxido de carbono, uma séria ameaça à saúde pública. O aparecimento do MTBE em algumas fontes de água urbanas resultou em legislação pendente no Congresso dos EUA para eliminar gradualmente o uso do MTBE em RFG. Etanol seria, então, mais provável tornar-se o oxigenato primário para o futuro RFG. a gasolina é o produto mais importante da refinaria de petróleo. O parâmetro de qualidade mais importante para a gasolina é o seu número de octanas. Características de qualidade adicionais para a gasolina são controladas pela utilização de aditivos, por exemplo, antioxidantes, desativadores de metais e detergentes. Através da mistura de vários fluxos de refinaria e aditivos uma formulação de gasolina pode ser alcançada que minimiza a degradação ambiental. Tal combustível é chamado de Gasolina Reformulada.