Tec III GÁS NATURAL.pdf

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL Curso Técnico em Química - integrado Disciplina: Tecnologia Química 3 Aula: Combustíveis Fósseis e Gás Natural Profª. Dra. Iara Barros Valentim Maceió Ementa Combustíveis Fósseis o Considera...

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL Curso Técnico em Química - integrado Disciplina: Tecnologia Química 3 Aula: Combustíveis Fósseis e Gás Natural Profª. Dra. Iara Barros Valentim Maceió Ementa Combustíveis Fósseis o Considerações Gerais. o Composição. o Classificação e origem. o Estudo do gás Natural o Estudo do Carvão Mineral o Estudo do Petróleo COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS Combustíveis Fósseis Combustível fóssil ou, mais Os combustíveis fósseis corretamente, combustível mineral, é contém alta quantidade de um grupo de substâncias formadas por carbono e podem ser meio de processos naturais, como a dividido em carvão decomposição de organismos mineral, petróleo e gás soterrados. natural. Os combustíveis fósseis são recursos não-renováveis ( escala de tempo humana), pois levam milhões de anos para se formarem. - E as reservas desses combustíveis são finitas e o consumo está sendo maior que a sua produção natural. - Tanto a produção quanto a utilização de combustíveis fósseis levantam preocupações ambientais. http://pt.wikipedia.org/wiki/Etanol_como_combust%C3%ADvel_no_Brasil A queima de combustíveis fósseis produz cerca de 21,3 bilhões de toneladas de dióxido de carbono anualmente. Os processos naturais O dióxido de carbono é só conseguem um dos gases que absorver metade aumenta a força dessa quantidade e o radiativa e agrava e restante atinge a acelera o aquecimento atmosfera. global. Origem - A teoria biogênica do petróleo sugere que o petróleo extraído da crosta terrestre teria origem comum ao carvão mineral, já que o mesmo também é encontrado soterrado. - O petróleo e o gás natural são formados pela decomposição de organismos. Tendo sido gerados em função do efeito de fossilização de animais e plantas, provocado pela ação de pressão e temperatura muito altas geradas há milhões de anos no processo de soterramento de material orgânico. A teoria abiogênica (origem inorgânica do petróleo), por outro lado, defende que os hidrocarbonetos foram formados juntos com a Terra, no processo de acreção planetária (processo de união por gravidade e adesão de partículas). - O carvão mineral, os derivados do petróleo (tais como a gasolina, óleo diesel, óleo combustível, o GLP - ou gás de cozinha -, entre outros) e ainda, o gás natural, são os combustíveis fósseis mais utilizados e mais conhecidos. - O carvão mineral pôs em movimento, durante décadas, veículos como as locomotivas, chamadas no Brasil de "Marias-fumaça" e navios a vapor. - Atualmente, o carvão mineral garante o funcionamento de usinas termoelétricas.  Os combustíveis fósseis têm um papel muito Importância importante na sociedade tal qual a conhecemos hoje, pois eles representam mais de 75% da demanda energética mundial, sendo usados em veículos, indústrias e residências. Segundo o BEN (Balanço Nacional de A Matriz Elétrica é um conjunto mais Energia) 2020, referente ao ano de 2019, restrito de fontes de energia, pois ela a Matriz Energética Brasileira é abrange somente as fontes de energia composta por 46,2% de fontes de responsáveis pela geração de energia energia renováveis. elétrica, a eletricidade. https://energes.com.br/diferenca-entre-matriz- energetica-e-eletrica/ Fonte: Absolar, março de 2024, incluindo instalações de pequeno porte (fotovoltaica). https://www.portalsolar.com.br/matriz-energetica- brasileira-matriz-eletrica-brasileira https://www.portalsolar.com.br/matriz-energetica- brasileira-matriz-eletrica-brasileira Matriz Energética e Matriz Elétrica Mundial Já a Matriz Elétrica Mundial, possui Matriz Energética Mundial de acordo fontes renováveis com maior com o IEA (International Energy representatividade, entretanto, a Agency), a maior fonte de energia parcela de não-renováveis ainda é ainda vem de combustíveis fósseis: maior: https://www.portalsolar.com.br/matriz-energetica-brasileira-matriz-eletrica-brasileira, 2023 Gás Natural  Gás Natural no Mundo Registros antigos mostram que a descoberta do gás natural ocorreu no Irã entre 6000 e 2000 AC e que, na Pérsia, utilizava o combustível para manter aceso o "fogo eterno", símbolo de adoração de Já nos Estados Unidos, o primeiro uma das seitas locais. gasoduto com fins comerciais entrou em operação (cidade de Fredonia em O gás natural já era conhecido na China Nova York, em 1821) fornecendo desde 900AC, mas foi em 211 AC que o energia aos consumidores para país começou a extrair a matéria-prima iluminação e preparação de com o objetivo de secar pedras de sal, alimentos. utilizavam varas de bambu para retirar o gás natural de poços com profundidade aproximada de 1000 metros. O gás natural passou a ser utilizado em maior escala na Europa no final do século XIX, devido à invenção do queimador Bunsen, em 1885 (por Robert Bunsen) que misturava ar com gás natural. Ana Helena Pereira, Acadêmica do curso de administração UNISALESIANO.  Gás Natural no Brasil A utilização do gás natural no Brasil Depois de alguns anos, as começou modestamente por volta de bacias do Recôncavo, Sergipe e 1940, com as descobertas de óleo e gás Alagoas eram destinadas quase na Bahia, atendendo a indústrias em sua totalidade para a localizadas no Recôncavo Baiano. fabricação de insumos industriais E combustíveis para a refinaria Landulfo Alves e o Pólo Petroquímico de Camaçari. Refinaria Landulpho Alves (RLAM) O que é o gás natural ? O gás natural é um combustível fóssil que se encontra na natureza, associado ou não ao petróleo. Formado por hidrocarbonetos com predominância de metano, e à temperatura ambiente e pressão atmosférica permanece em estado gasoso. Trata-se de uma importante fonte de energia para prover eletricidade e calor, além de ser utilizado como combustível em automóveis e como matéria-prima na indústria química. "é a porção do petróleo que É um dos energéticos mais existe na fase gasosa ou em importantes do mundo, atrás solução no óleo, nas condições apenas do petróleo e do carvão. originais de reservatório, e que Pela lei número 9.478/97 (Lei do permanece no estado gasoso em Petróleo), o gás natural CNTP (condições normais de temperatura e pressão).  a) metano: 90% Composição do Gás Natural b) etano: 6% c) propano: 2% d) butano, pesados e inertes: 2% Apresenta, também, pequenas quantidades de componentes diluentes, como o nitrogênio e o vapor d’água, e contaminantes (gás sulfídrico e dióxido de carbono). Em geral, o teor de hidrocarbonetos é superior a 90%, ficando o percentual restante distribuído entre os diluentes e contaminantes. É considerado rico quando a soma das porcentagens de todos os componentes mais pesados que o propano (C3), inclusive, é maior que 7%. Uma composição típica é apresentada  De onde ele vem? O gás natural é encontrado no subsolo em rochas porosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis. Suas reservas podem estar associadas ou não a depósitos petrolíferos. É o resultado da degradação da matéria orgânica de forma anaeróbica oriunda de quantidades extraordinárias de micro- organismos que, em eras pré-históricas, se Essa matéria orgânica foi soterrada a acumulavam nas águas grandes profundidades e, por isto, sua litorâneas dos mares da degradação se deu fora do contato com o época. ar, a altas temperaturas e sob fortes pressões. Tipos: Gás natural convencional e não convencional O GÁS NATURAL CONVENCIONAL é encontrado no subsolo, em depósitos ou reservatórios isolados por rochas impermeáveis, e pode ou não ser associado a petróleo. Já o GÁS NÃO CONVENCIONAL pode ser considerado todo o gás natural cuja extração é mais complexa e menos atrativa economicamente, conceito que varia no tempo e de reservatório para reservatório. Atualmente, o termo se refere principalmente ao gás de xisto (gas-containing shales ou shale gas). Ver Vídeo gás de xisto  Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) - É obtido pela refinação do Gás Natural Liquefeito (GNL) - petróleo bruto ou do gás natural, se liquefaz a temperaturas É o gás natural liquefeito em normais e pressões moderadas, sendo armazenado em escala comercial, por um botijões. processo de refrigeração, com redução do seu volume original O GLP consiste de propano ou de butano e é conhecido como em até 600 vezes. Esse gás de cozinha. processo é realizado para que se possa transportar o gás Hidrocarboneto - É um composto constituído apenas por carbono e hidrogênio. normalmente por meio de navios, para lugares aonde não Hidrocarboneto Leve - É o que possui um baixo número de chegam gasodutos. moléculas de carbono. UFPETRO, 2012  Extração aqui - O processo de extração do gás natural é simples. Como as suas jazidas se encontram no subsolo, utilizam-se poços de perfuração para levá-lo à superfície por meio de dutos. Na maioria dos poços a pressão do gás natural é suficiente para jogá-lo para fora e conduzi-lo por tubulações até pontos de coleta. A localização exata da extração depende de inúmeros fatores, incluindo, por exemplo, a natureza da formação potencial a ser perfurada, as características geológicas da superfície e o tamanho do depósito alvo. Se for confirmada a existência de gás natural, então ele será desenvolvido e a produção se iniciará.  Etapa 2 - O gás deve passar por vasos Etapa 1 - A etapa inicial é a separadores que são projetados e exploração, que consiste em duas equipados para tirar os hidrocarbonetos fases: a pesquisa e a perfuração e a água que estiver em estado líquido, e do poço. também as partículas sólidas. Etapa 3 - Caso o gás esteja contaminado por Etapa 4 - Em seguida, uma compostos de enxofre, parte do gás é utilizada no então ele é enviado para Etapas de produção próprio sistema de Unidades de do Gás Natural produção, em processos Dessulfurização, onde conhecidos como reinjeção e esses contaminantes gás lift, com o objetivo de serão removidos. aumentar a recuperação de petróleo do reservatório. Etapa 5 – Na etapa final o gás restante é enviado para processamento, que consiste na separação de seus componentes em produtos especificados e prontos para utilização. VÍDEO planta de gás aqui UFPETRO, 2012 Condicionamento de gás natural É um termo genérico que abrange vários processos unitários (físicos, químicos e mecânicos) pertencentes a um sistema global de tratamento primário da produção de óleo e gás. Os processos unitários mais comumente utilizados no condicionamento de gás natural são: - Separação de óleo e gás ; - Depuração de gás; - Filtração de gás ; - Dessulfurização; - Compressão; - Desidratação; - Injeção de inibidor de hidrato. Os principais compostos a serem removidos pelas etapas - Água; de condicionamento do gás - Compostos sulfurados (H2S, CS2, COS (Sulfeto de natural ou reduzidos a carbonila) etc); determinados teores - Dióxido de carbono (CO2); estabelecidos por normas ou - Sólidos (areia, óxidos de ferro, produtos de corrosão); padrões são: - Líquidos (condensado de gás, produtos químicos). Produção (separação) Ao ser produzido, o gás deve passar inicialmente por vasos separadores, que são equipamentos projetados para retirar a água, os hidrocarbonetos que estiverem em estado líquido e as partículas sólidas (pó, produtos de corrosão, etc.). UFPETRO, 2012 Dessulfurização Se estiver contaminado por compostos de enxofre, o gás é enviado para Unidades de Dessulfurização, onde esses contaminantes serão retirados. O processo de remoção destes gases ácidos é designado adoçamento e consiste basicamente na absorção com produtos líquidos ou adsorção com materiais sólidos. Enquanto no processo de desidratação os álcoois (glicóis) são empregados, no adoçamento utilizam-se as aminas, principalmente as monoetanolaminas – MEA ou dietanolaminas – DEA.  As peneiras moleculares e membranas (permeação em polímeros) também são utilizadas, alternativamente. UFPETRO, 2012 - Após essa etapa, uma parte do gás é - O restante do gás é enviado para utilizada no próprio sistema de produção, processamento, que é a em processos conhecidos como reinjeção separação de seus componentes e gás lift, com a finalidade de aumentar a em produtos especificados e recuperação de petróleo do reservatório. prontos para utilização.  Compressão é a etapa de passagem do gás por um conjunto COMPRESSÃO de compressores, a fim de fornecer a energia necessária a esse fluido para que ele possa ser transferido para as unidades de processamento de gás ou injetados em poços de gás lift. Deve-se elevar a pressão do gás até a maior pressão de sua utilização, que em geral é a necessária ao gás lift, que é da ordem de 200 kgf/cm2. Um sistema de compressão é O sistema de compressão principal composto por compressores é constituído, por sua vez, de 2 ou 3 principal e auxiliar, sendo o estágios de compressão que são objetivo deste último elevar a intercalados com resfriadores pressão para envio ao inter-estágios e vasos compressor principal. depuradores. Gerando-se, por consequência, frações de condensáveis que, por sua vez devem ser removidos do sistema nos vasos depuradores. Um esquema deste sistema mostrado abaixo (Fig.40).  O objetivo principal da operação de desidratação do gás natural é separar o vapor DESIDRATAÇÃO d’água presente em equilíbrio com o gás para garantir o escoamento e o processamento do mesmo. Evitando o risco da ocorrência de formação de hidratos ou de provocar corrosão nos equipamentos e tubulações. Absorção ou de Adsorção, utilizando Processo de absorventes líquidos no primeiro caso, desidratação de gás ou alternativamente sólidos no segundo caso. Absorção com absorventes líquidos é o mais comum. Utilização de peneiras moleculares (material de Adsorção elevada porosidade) ou ainda membranas pode ser empregado. Os glicóis, dentre os quais o trietilenoglicol – TEG Absorção (3,6-dioxa-1,8-octanodiol), são os absorventes mais largamente utilizados devido às suas características. PENEIRAS MOLECULARES Glicóis são álcoois muito higroscópicos, não corrosivos, não voláteis, de fácil regeneração a altas concentrações, insolúveis em hidrocarbonetos líquidos. E não reativos com os componentes do gás (hidrocarbonetos, dióxido de carbono e compostos de enxofre). O processo de absorção ocorre numa torre (ou absorvedora), onde há o contato íntimo entre a fase gasosa (gás natural) e a TEG a 204 oC fase líquida (a solução de glicol). O gás úmido comprimido entra na seção inferior da O esquema da desidratação e regeneração de TEG (trietilenoglicol) unidade de bem como uma torre absorvedora desidratação com alto A solução de glicol, que escoa em contracorrente com o gás deve ser altamente pura (no caso do TEG - 98,5%), isenta de água e é denominada teor de umidade. glicol pobre. Após o contato com o gás, do qual remove sua umidade, passa a constituir a corrente de glicol rico que se acumula no fundo da torre onde é encaminhada à etapa de regeneração. No topo da absorvedora, acima do O gás que sai pelo topo da leito recheado existe um eliminador torre, agora chamado de gás de névoa que tem como finalidade seco, possui um teor de remover partículas líquidas de glicol umidade em torno de 150 arrastadas pela corrente de gás. ppm em volume. Sendo então distribuído aos diversos pontos de Por outro lado, o consumo, após glicol rico que escoa passar por um vaso para o sistema de depurador para regeneração, sofre, reter partículas ao sair da torre líquidas de glicol absorvedora, uma eventualmente brusca redução da arrastadas. pressão na válvula controladora de nível, atingindo a TORRE - absorvedora é constituída por um leito recheado, por exemplo, com recheio tipo sela intalox pressão de trabalho de aço inox, ou recheio estruturado, também de aço do vaso de expansão. inox, cuja finalidade é aumentar a eficiência de contato entre as fases gás e glicol.  https://www.researchgate.net/fig ure/Figura-7-Fluxograma-de- processo-simplificado-para-uma- unidade-de-desidratacao- por_fig2_321716693 À baixa pressão, e após passar por filtros para a remoção de contaminantes sólidos e líquidos arrastados, a corrente de glicol rica é aquecida a temperatura tal que não ocorra a decomposição do produto (no caso do TEG a 204 oC). Mas que libere o máximo do vapor d’água que é conduzido para atmosfera.  O hidrato é uma estrutura cristalina formada a Formação de hidratos partir da água e das frações leves do petróleo (metano, etano e propano), a baixas temperaturas e em elevadas pressões. Poderá bloquear total ou parcialmente as linhas de O surgimento de hidrato é produção e levar a perda de produção. crítico durante uma parada de produção, pois a água livre e o O gás não deve conter vapor de água que pode gás, mantidos pressurizados condensar e formar hidratos e causar perdas de no interior das linhas de carga adicionais ou causar corrosão nas produção, serão resfriados tubulações. pelas correntes marítimas profundas. Conforme a especificação para Gás Natural constante da Portaria 104/2002 da Agência Nacional de Petróleo (ANP), o máximo aceitável é de 3 a 5 libras por milhão de pé cúbico (lb/Mscf) sendo a especificação interna da Petrobras mais rígida (máximo 2 lb/Mscf).  Nesta etapa, o gás segue para unidades industriais. De onde foi desidratado (isto é, retirado Processamento o vapor d'água) para ser FRACIONADO, gerando as seguintes correntes: - metano e etano (que formam o gás processado ou residual); - propano e butano (que formam o GLP gás liquefeito de petróleo ou gás de cozinha); - um produto na faixa da gasolina, denominado C5+ ou gasolina natural. Processamento de Gás Natural é o processo de separação das frações mais leves do gás natural (C1 e C2) das frações mais pesadas, condensáveis (LGN, Líquido de Gás natural), de maior valor econômico. Este processo é realizado nas Unidades de Processamento de Gás Natural, as UPGNs também chamadas de Plantas de Gasolina. Gás Natural Liquefeito (GNL) VER vídeo -https://youtu.be/etZ2896TfHg  A Petrobras anunciou nesta quarta (17) teaser.pdf para a venda os campos de Anambé, Arapaçu, Cidade de São Miguel dos Campos, Furado, Paru, Pilar e São Miguel dos Campos, todos localizadas no estado de Alagoas. Junto com os ativos de produção a empresa está vendendo a Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN) de Alagoas, responsável pelo processamento de 100% do Unidade de gás do polo e pela geração de processamento de gás líquidos de gás natural com natural. capacidade de processamento é de 2 milhões de m3/dia. Em 17 de junho de 2020. https://epbr.com.br/petrobras-anuncia-venda-de-campos- de-gas-e-upgn-em-alagoas/  Os contaminantes do GLP são o H2S e os mercaptans com 1 ou 2 átomos de carbono: - o metilmercaptan (CH3SH) e o etil- mercaptan (C2H5SH) Dependendo do petróleo, o GLP da destilação pode não ser tratado. Porém, quando necessário, ele passa pelo chamado Tratamento Cáustico, onde é utilizada uma solução de soda cáustica (NaOH). 1ª Etapa: passa pelo Tratamento DEA, para remover o H2S (mercaptans não são removidos O GLP do Craqueamento, pela DEA); devido aos teores mais altos H2S e mercaptans, é 2ª Etapa: depois, é encaminhado ao tratado em 2 etapas: Tratamento Cáustico, para remoção eficiente de mercaptans. Por razões econômicas (menor consumo de NaOH), o Tratamento Cáustico, quando aplicado ao GLP do Craqueamento, é regenerativo, devido à maior concentração de mercaptans nesse GLP. Essa soda é regenerada pela injeção de ar e pela presença de um catalisador. Transporte O transporte por gasodutos é a solução mais amplamente utilizada, gasoduto é um duto (uma tubulação) para conduzir o gás natural que nele é introduzido sob pressão, por meio de compressores. O transporte do gás natural é feito por meio de dutos ou, em casos muito Estado Gasoso específicos, em cilindros de alta pressão. Estado Líquido Pode ser transportado por meio de navios, barcaças e caminhões criogênicos, a -160 °C, e seu volume é reduzido em cerca de 600 vezes, facilitando o armazenamento. Nesse caso, para ser utilizado, o gás deve ser reevaporizado em equipamentos apropriados. PRODUÇÃO NO MUNDO Produção Mundial de Gás https://www.ibp.org.br/observatorio-do-setor/snapshots/maiores-produtores- mundias-de-gas-natural-em-2020/ PRODUÇÃO DE GÁS NATURAL NO BRASIL É importante lembrar que o volume de gás natural produzido não é disponibilizado para venda em sua totalidade, uma vez que parte do volume extraído é destinada a: Consumo próprio - parcela da Queima e perda - parcela do volume produção utilizada para suprir as extraído do reservatório que foi necessidades das instalações de queimada ou perdida ainda na área de produção; produção; Reinjeção - parcela do gás natural LGN (Líquidos de Gás Natural) - produzido que é injetada de volta parcela de hidrocarbonetos mais nos reservatórios; pesados (etano, Gás Liquefeito de Petróleo - GLP e gasolina natural) extraída do gás natural nas plantas de processamento. Produção de gás natural por estado Fonte: ANP/SDP/SIGEP, dez 2023 O barril é representado por bbl, com os seus múltiplos Mbbl (mil barris) e MMbbl (um milhão de barris). Boe - Barris de óleo equivalente por dia.  Fonte: ANP/SDP/SIGEP, 2023 Fonte: ANP/SDP/SIGEP, 2023 https://www.gov.br /anp/pt- br/centrais-de- conteudo/publicac oes/boletins- anp/boletins/arqui vos- bmppgn/2022/202- 02-boletim.pdf USOS O gás natural tem um amplo espectro de aplicações. Combustível industrial, Recuperação secundária de comercial, domiciliar e petróleo em campos residencial; petrolíferos, através de sua reinjeção; Matéria-prima nas indústrias petroquímica (plásticos, tintas, Redução do minério de ferro na fibras sintéticas e borracha) e de indústria siderúrgica. Geração de fertilizantes (uréia, amônia e eletricidade, em usinas seus derivados); e termoelétricas Risco de asfixia, incêndio e explosão; Desvantagens Em caso de fogo em locais com insuficiência de oxigênio, poderá ser gerado o monóxido de carbono, altamente tóxico.  Baixo impacto ambiental, ou seja, uma combustão limpa não deixando impurezas Vantagens no ar como outras formas de energia; Por apresentar uma estrutura mais leve que o ar, ele se Não necessita de dissipa rapidamente em caso de um possível vazamento meios de ao contrário do gás de cozinha que por ser mais pesado, transportes tende a se acumular, facilitando a formação de uma terrestres mistura explosiva; EXERCÍCIOS 1) Fazer o fluxograma do produção de gás natural Referências Ana Helena Pereira Acadêmica do curso de administração UNISALESIANO. GÁS NATURAL, IMPACTOS E BENEFÍCIOS Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) – disponível em www.anp.gov.br https://www.gov.br/anp/pt-br/centrais-de- conteudo/publicacoes/boletins-anp/boletins/arquivos- bmppgn/2022/2022-02-boletim.pdf  Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) – Petrobras – disponível em disponível em www.petrobras.com.br www.aneel.gov.br Boletim do Gás 2017 Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis Walmir Gomes dos Santos, Engenheiro de Processamento Sênior, MINICURSO PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL, UFPETRO, 2012 André Luis Figueira da Silva e colaboradores, PROCESSAMENTO PRIMÁRIO DE PETRÓLEO, RECURSOS HUMANOS, UNIVERSIDADE PETROBRAS, Escola de Ciências e Tecnologias E&P ttps://www.docsity.com/pt/1-gas-natural/4908616/