Baixe Combustíveis e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity!
Trabalho sobre
combustão e
combustíveis
Acadêmicos: Eloá Ronque Salla
Fernando Endo Naralice Fuzinelli Paulo Eduardo de Morais Gonzáles
Professor Valter Roberto Gianotto
Maringá, 18 de Novembro de 2008
Índice
1 – Combustão ...............................................................................................
2 – Combustíveis ..........................................................................................
2.1 – Introdução ..................................................................................
2.2 – Combustíveis Industriais ..........................................................
2.2.1 – Combustíveis Fósseis ...................................................
2.2.2 – Óleos ..............................................................................
2.3 – Combustíveis Gasosos ...............................................................
2.3.1 – Gás Natural ..................................................................
2.3.2 – GLP ..............................................................................
2.4 – Biomassa ....................................................................................
2.5 – Combustíveis Siderúrgicos Residuais ......................................
3 – Bibliografia ............................................................................................. 34
1 - COMBUSTÃO
1.1 - Introdução Reação química de oxidação entre 2 substâncias (combustível e comburente), exotérmica, a alta temperatura e com ritmos intensos.
1.2 - Combustão Industrial Processos de combustão utilizados na industria (conversão de energia, aquecimento, reatores de processos produtivos). Elementos químicos combustíveis: Carbono (C); Hidrogênio (H); Enxofre (S). Comburentes: Ar (nitrogênio + oxigênio); Oxigênio (“Oxi-combustão”)
Equação básica de combustão
Reagentes: cC + sS + hH + n(O2+ 3,76 N2)→
2.2.1 Combustíveis Fósseis
O termo “combustíveis fósseis” engloba um grande número de compostos orgânicos minerais, podendo ser sólidos, líquidos ou gasosos. Estes incluem carvão mineral, petróleo e gás natural. Através de processos físicos e/ou químicos apropriados, esses combustíveis fósseis podem ser separados ou transformados em produtos finais similares. Por exemplo, o petróleo é destilado para obtenção de diversos produtos, como a gasolina e o óleo diesel. Deve-se lembrar que as reservas destes combustíveis são limitadas e sua duração está relacionada com o consumo e à descoberta de novas jazidas e do estado da arte. Pode-se constatar que as reservas de petróleo e gás, mantido a relação entre a produção e o consumo existentes, se esgotariam em 39,0 e 63,7 anos, respectivamente (ANP, 1999). O carvão mineral será o combustível mais utilizado nos próximos séculos, pois com o ritmo de consumo atual, suas reservas devem durar 236 anos (OLADE, 1994). Porém, cabe ressaltar que o carvão mineral, entre os combustíveis fósseis, é o mais poluente, daí o esforço no desenvolvimento de tecnologias limpas.
a) Carvão Mineral
Como surge o carvão:
Acontece uma série de transformações sobre os restos vegetais acumulados em fundos pantanosos, lagunas ou deltas fluviais, e sua subsequente consolidação em areias e rochas. A ação de bactérias anaeróbicas, que produzem a decomposição dos hidratos de carbono e um comcomitante enriquecimento progressivo em carbono.
Classificação do carvão por grau de incarbonização (%):
- Antracite 92 - 95
- Hulha 91 -
- Betuminoso 80 - 91
- Sub-betuminoso 75 - 80
- Linhite 60 - 75
- Turfa < 60
O carvão mineral é originário da transformação da matéria vegetal de grandes florestas soterradas há milhões de anos, através da ação da pressão, temperatura e microorganismos. A pressão do solo, calor e movimento da crosta terrestre produziram a destilação dos produtos gasosos, ocorrendo a formação do lignito. A continua atividade subterrânea propiciou a redução progressiva do conteúdo gasoso dos carvões, resultando em carvões de diferentes classificações (ranking): turfa, lignito, sub-betuminoso, betuminoso e antracito. O carvão encontra-se distribuído por toda a crosta terrestre, com incidências superficiais ou profundas e com vários graus de pureza. O maior ou menor grau de pureza
decorre de como se processou a mistura dos materiais celulósicos com as substâncias minerais. Substância mineral, rica em carbono, contém também pequenas quantidades de oxigênio, enxofre e nitrogênio. É a segunda fonte de energia primária mais utilizada no mundo, logo depois do petróleo. Na indústria pode ser usado como combustível nas centrais termelétricas ou como redutor (para a produção do ferro gusa) nas siderúrgicas. Neste último caso, a destilação do carvão (tratamento térmico em retortas especiais onde o carvão é colocado sob pressão), ocorre desprendimento de gases e o volume da substância sólida se contrai um pouco, facilitando a retirada do coque. Este processo de destilação fornece gases combustíveis, alcatrão e ácido pirolenhoso, substâncias com as quais pode-se obter naftalina, fertilizantes, tintas, perfumes, plásticos, etc. A extração do carvão no Brasil vem sendo desenvolvida essencialmente nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, os quais possuem as maiores reservas de carvão nacional. A Bacia Carbonífera de Candiota, no Rio Grande do Sul, é a maior de todas e conta com cerca de 12 x 10^9 ton de carvão essencialmente usado como carvão energético. O carvão nacional caracteriza-se por um baixo poder calorífico e elevado teor de cinzas e enxofre, variando de acordo com a mina onde é explorado. A presença destes componentes não é desejada por implicarem numa série de inconvenientes de ordem ecológica ou material. O enxofre, se combinado com o vapor de água, forma ácido sulfúrico, atacando as partes mais frias da unidade geradora de vapor, e sendo emitido à atmosfera em forma de óxidos de enxofre, que é um poluente nocivo à saúde humana e dos vegetais e precursor da chuva ácida. A cinza, dependendo da temperatura na câmara de combustão, pode fundir e se aglomerar junto às superfícies de aquecimento da caldeira o que prejudica a transferência de calor (fusibilidade das cinzas). A caracterização das propriedades físicas, químicas e petrográficas do carvão pode determinar seu valor econômico, desde a mineração até sua utilização industrial. É importante o conhecimento das propriedades do carvão, pois se pode ter um melhor controle do processo industrial que utiliza esse material, incluindo o controle das emissões atmosféricas e efluentes líquidos, assim, como uma disposição adequada dos rejeitos sólidos, minimizando os efeitos indesejáveis ao meio ambiente. Em termos gerais, a combustão do carvão implica na emissão de fuligem, óxidos sulfurosos, metais tóxicos e compostos orgânicos carcinogênicos, necessitando-se, portanto, de métodos de controle ambiental para a sua utilização. O principal uso do carvão mineral nacional é a geração de energia elétrica. Outros usos menos significativos ocorrem nas indústrias de siderurgia, cimento, petroquímica, celulose, cerâmica e de alimentos. Na utilização do carvão para fins energéticos, é essencial o conhecimento prévio das propriedades do carvão por análise elementar, análise imediata, poder calorífico superior e inferior, reatividade. Além disso, a determinação de álcalis, Na (sódio) e K (potássio) nos carvões é importante, por que estes causam sérios problemas de obstrução ( fouling ) em caldeiras, devido à fácil volatilização e condensação destes sobre as frias paredes da caldeira. A análise imediata consiste na determinação da umidade, cinza, matéria volátil e carbono fixo (por diferença) por métodos normalizados:
- A umidade total, segundo a norma técnica NBR 8293/83, é determinada pela diferença do material seco em estufa a 105oC, durante uma hora.
fase gasosa, enquanto o coque sofre uma reação superficial heterogênea com o oxigênio. Os produtos da combustão são calor e produtos finais de baixo valor, como as cinzas.
As principais técnicas usadas na combustão do carvão são:
- Leito fluidizado;
- Leito fixo ou em grelhas;
- Pulverizado.
O último método é o mais usado em grandes plantas industriais para geração de energia elétrica, embora a combustão em leito fluidizado está sendo cada vez mais empregada. Quanto a classificação do carvão mineral, o Ministério de Minas e Energia, através da Portaria CNPDIPLAN n o 100, de 01/04/1987,que orienta a comercialização do carvão nacional. De acordo com a portaria, define-se:
- Carvão pré-lavado (CPL): é um carvão obtido pela lavagem do carvão mineral bruto e que a atende uma série de especificações;
- Carvão metalúrgico: é um carvão coqueificável resultante da lavagem do carvão mineral bruto ou pré-lavado e que também atende a uma série de especificações;
- Carvão energético: é o carvão não coqueificável que também deve atender a uma série de especificações, conforme mostra a Tabela 2.31.
As Tabelas 2.32 e 2.33 apresentam valores da composição química de alguns carvões minerais nacionais.
Segundo relatório do Ministério da Ciência e Tecnologia - Caracterização Tecnológica de Carvões Minerais (1995), a metodologia NBR 8293 da ABNT é utilizada para a determinação do teor de umidade de um carvão mineral, enquanto que a NBR 8289 descreve a metodologia para a determinação do teor de cinzas e a NBR 8290 determina a matéria volátil. O teor de carbono fixo é a fração residual do carvão mineral descontados os teores de cinzas, umidade e matéria orgânica e determinado através da NBR 8299. A determinação do teor de enxofre pode ser realizada através das normas NBR 8294, NBR 8295, NBR 8296 e NBR 8297. Uma análise qualitativa bastante interessante entre a utilização do gás natural, do óleo combustível e do carvão mineral é apresentada na Tabela 2.40, baseada em Abreu e Martinez, 1999.
b) Petróleo
O petróleo, sobre cuja origem há várias teorias, é extraído de poços mais ou menos profundos e constitui a base do progresso e soberania de uma nação. As reservas mundiais de petróleo no ano de 2001 mantiveram a marca de aproximadamente 1 trilhão de barris, registrando um crescimento de 0,3% em relação ao ano anterior. Esse pequeno crescimento deveu-se ao reduzido aumento de 0,5% por parte dos países que constituem a OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo) e, ainda, a uma redução de 0,6% nas reservas dos países não pertencentes à organização. No Oriente Médio, as reservas provadas se elevaram 0,3%, atingindo 685,6 bilhões de barris, enquanto as reservas européias, que somaram 18,6 bilhões de barris, diminuíram 2,6%. No continente americano, as reservas dos países norte-americanos reduziram 1,4% em relação ao ano de 2000, e as das Américas Central e do Sul exibiram um crescimento de 1,1%, alcançando 96,0 bilhões de barris. O Brasil permaneceu com o mesmo volume de reservas registrado no ano 2000, e a Colômbia apresentou uma queda de 10,0% em relação ao ano anterior. Neste cenário, as reservas provadas brasileiras, de 8,5 bilhões de barris, mantiveram-se novamente na 16ª posição mundial. Das reservas provadas nacionais, 89,3% localizavam-se no mar, com destaque para o Rio de Janeiro (detendo 97,4% das reservas provadas localizadas no mar), e 10,7% estavam em jazidas terrestres. Vale ressaltar o crescimento das reservas provadas localizadas em terra: 6,4% entre 2000 e 2001. O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos que apresenta composição variável e dependente de fatores geológicos tais como a localização da jazida, a idade, a profundidade, etc. É uma substância líquida fóssil natural, de origem orgânica mista vegetal/mineral, formada no subsolo ao longo de milhares de anos pela ação da temperatura e pressão. Os principais constituintes orgânicos do petróleo são os alcanos (ou parafinas - C nH 2n+2), ciclanos (ou naftênicos - C nH 2n), aromáticos (anel benzênico), compostos sulfurados, nitrogenados, oxigenados e metálicos e impurezas inorgânicas. Até que o petróleo alcance os consumidores finais ele deve passar por, pelo menos, 5 atividades:
- Transporte: o transporte na indústria petrolífera se realiza por oleodutos, gasodutos,
navios petroleiros e terminais marítimos. Oleodutos e gasodutos são sistemas que transportam, respectivamente, o óleo e o gás, por meio de dutos (tubos) subterrâneos. Navios petroleiros transportam gases, petróleo e seus derivados e produtos químicos. Terminais marítimos são instalações portuárias para a transferência da carga dos navios para a terra e vice-versa. Segundo Regulamento Técnico N° 001/2000 da Portaria da ANP nº 009 de 21 de janeiro de 2000 (PANP 009/2000), o Petróleo é definido como todo e qualquer hidrocarboneto líquido em seu estado natural, a exemplo do óleo cru e condensado. Quanto às características físico-químicas, o Petróleo pode ser considerado como toda mistura de hidrocarbonetos existentes na fase líquida nas condições originais de reservatório e que
MON - Motor Octane Number RON - Reserch Octane Number O que diferencia a Premium das gasolinas tradicionalmente comercializadas no Brasil é a sua maior octanagem e o seu menor teor de enxofre. Redução nas emissões de exaustão e evaporativas fornece um estímulo importante para reformulação da gasolina, que varia simultaneamente vários parâmetros da gasolina convencional para obter melhores características. Reformulação geralmente inclui: a adição de oxigenado como MTBE (éter metil-terc-butílico), ETBE (éter etil-terc-butílico), e o álcool etílico; redução do conteúdo de aromáticos e olefinas, e redução da temperatura de evaporação.
b) Óleo Diesel
O óleo diesel é mais uma das frações da destilação do petróleo. É o segundo combustível mais utilizado no transporte rodoviário, principalmente em veículos pesados por que o peso extra dos motores diesel comparados aos motores Otto, para uma dada potência de saída, tem desvantagem relativa menor em veículos mais pesados. O processo de combustão em um motor diesel envolve tanto processos físicos como químicos. Os processos físicos incluem o transporte do combustível e do ar para a câmara de combustão, a mistura do combustível com o ar, e o proporcionamento de condições favoráveis para a reação química. O processo químico envolve, primeiro, a auto-ignição do combustível e, finalmente, extensa reação química que libera a energia potencial do mesmo. Em aplicações automotivas, o óleo diesel tem relativamente baixas emissões de CO e hidrocarbonetos, mas altas emissões de NOx e material particulado. As desvantagens nas
emissões têm potencial para melhoramentos. Uma redução no conteúdo de enxofre, por exemplo, reduz não somente as emissões de SO (^) 2, mas também as emissões de material
particulado. Como a gasolina, o controle nas emissões fornece um incentivo para a reformulação do óleo diesel. O óleo diesel e a gasolina embora sejam combustíveis com certos riscos, podem ser considerados combustíveis seguros, pois durante os anos as pessoas aprenderam a manuseá-los de modo seguro. Ambos possuem desvantagem considerável: quando derramados penetram no solo, poluindo não apenas o solo, mas também a água.
c) Óleos Combustíveis
Entende-se por óleo combustível as frações residuais da destilação do petróleo. Quimicamente, os óleos combustíveis são constituídos de hidrocarbonetos de peso molecular elevado, apresentando constituintes parafínicos, naftênicos, aromáticos e oleofínicos, cujas proporções dependem do petróleo e dos processos utilizados. Os óleos combustíveis industriais no Brasil são produzidos basicamente a partir do resíduo de destilação a vácuo. O óleo combustível é um dos principais derivados do petróleo, sendo muito utilizado na indústria, na geração de energia elétrica e em sistemas de aquecimento, devido principalmente ao seu baixo preço. A Portaria da ANP nº 80, de 30 de abril de 1999 (PANP 080/99) especifica os óleos combustíveis de origem nacional ou importada a serem
comercializados em todo o território nacional, e cujas especificações de que trata a portaria aplicam-se tanto aos óleos combustíveis de origem nacional como aos importados. Ou seja, os óleos combustíveis comercializados em todo o território nacional deverão estar de acordo com as especificações estabelecidas pelo regulamento técnico mencionado. Os óleos combustíveis, especificados no presente Regulamento, são óleos residuais de alta viscosidade, obtidos do refino do petróleo ou através da mistura de destilados pesados com óleos residuais de refinaria. São utilizados como combustível pela indústria de modo geral, em equipamentos destinados a geração de calor tais como fornos, caldeiras e secadores, ou indiretamente em equipamentos destinados a produzir trabalho a partir de uma fonte térmica (turbinas ou geradores). A utilização do óleo combustível para a geração de calor em fornos e caldeiras exige, inicialmente, o seu aquecimento para reduzir a viscosidade, favorecendo o seu escoamento e a sua nebulização. A atomização, ou seja, a redução do óleo a pequenas gotículas para propiciar o máximo de mistura com o ar e sua vaporização, é feita através de sistemas auxiliares, utilizando-se queimadores ou maçaricos. Para se obter uma boa combustão do óleo nos queimadores, é necessário que haja uma atomização adequada do mesmo. Esta atomização pode ser feita mecanicamente ou através do uso de um fluido dispersor como vapor ou ar comprimido. O parâmetro fundamental para uma maior ou menor dificuldade de atomização do óleo é a sua viscosidade. A faixa usual de viscosidade que permite obter uma queima eficiente é de 32 a 45 cSt (centistokes) no bico queimador (ANP, 2000). Assim, para qualquer óleo, inclusive os ultraviscosos, basta aquecê-lo até uma temperatura específica para que a sua viscosidade caia nesta faixa onde se terá uma boa queima. Além de serem manuseados aquecidos, devem ser homogêneos, livres de ácidos inorgânicos e isentos, tanto quanto possível, de partículas sólidas ou fibrosas, partículas estas que determinam a freqüência necessária da limpeza ou troca dos filtros de combustíveis. As características contempladas pela portaria PANP 080/99 são aquelas de maior importância para a determinação do melhor desempenho deste produto e seu menor impacto ambiental, para as finalidades em que sã mais comumente utilizados. Na seqüência é feita uma breve descrição das mesmas:
- Viscosidade - a viscosidade de um fluido é a medida da sua resistência ao escoamento a uma determinada temperatura. É uma das características de maior importância do óleo combustível, que determinará as condições de manuseio e transporte (alimentação). Também é um parâmetro importante no estudo da intercambiabilidade de combustíveis líquidos, permitindo definir o diâmetro da gota quando necessário substituir por outro combustível. A viscosidade de um líquido pode mudar apreciavelmente com uma mudança na temperatura do líquido, porém varia pouco com a pressão. Pode ser medida diretamente por alguns aparelhos como o viscosímetro de Ostwald de Covette. Na prática, geralmente mede-se a viscosidade relativa, referida a um fluido padrão, visto obter resultados menos sensíveis a erros. O valor da viscosidade, neste caso, é expressa em unidades arbitrárias, como é o caso da viscosidade em graus Engler, viscosidade Saybolt e graus Redwood (Pera, 1990).
- Enxofre - o teor de enxofre de um óleo combustível depende da origem do petróleo e do processo através do qual foi produzido. Deve ser limitado por atuar nos processos de corrosão na fornalha (ou câmara de combustão) e causar emissões poluentes (SOX);
- Água e Sedimentos - o excesso desses contaminantes poderá causar problemas nos filtros e queimadores bem como formar emulsões de difícil remoção. A presença de água é
da especificação do óleo combustível aos padrões internacionais e à nova política de preços, fez com que fosse realizada uma nova especificação para este produto, publicada na Portaria da ANP nº 80, de 30 de abril de 1999 (PANP 080/99). De acordo com esta portaria, apenas quatro tipos de óleo foram especificados, conforme Tabela 2.19. As siglas OCB1 e OCA1 significam, respectivamente, óleo combustível com baixo teor de enxofre e baixa viscosidade e óleo combustível com alto teor de enxofre e baixa viscosidade. As siglas OCB2 e OCA2 significam, respectivamente, óleo combustível com baixo teor de enxofre e alta viscosidade e óleo combustível com alto teor de enxofre e alta viscosidade.
Com relação ao teor de enxofre, ficaram vedadas a comercialização e a utilização, em todo o território nacional, de óleos combustíveis com teores superiores aos estabelecidos abaixo, observando as datas limites:
- 1,0% em massa: nas regiões metropolitanas de São Paulo, Baixada Santista, Rio de Janeiro, Belo Horizonte, Curitiba e Porto Alegre, conforme o seguinte cronograma: a partir de 01/05/1999 - São Paulo e Baixada Santista; a partir de 01/07/1999 - Belo Horizonte; a partir de 01/11/1999 - Rio de Janeiro; a partir de 01/01/2000 - Porto Alegre e Curitiba
- 2,5% em massa: nas demais regiões do País; Esta nova especificação para o óleo combustível, cujas características e limites demonstram um avanço na qualidade em relação aos limites anteriormente especificados, foi o início de um processo de qualificação do óleo combustível, a fim de atender aos padrões internacionais. Segundo dados da Petrobrás, o valor da qualidade média dos atuais óleos produzidos por ela, baseados na média de todas as refinarias, pode ser observado na Tabela 2.20. Comparando-se a especificação antiga com a atual pode-se notar algumas diferenças: com relação ao teor de enxofre foram especificados dois tipos de óleo: 1,0 % e 2,5 %, equivalentes aos anteriores “B” (até 1,0 % S) e “A” (até 5,0 % S), respectivamente. Além disso, a comercialização de óleos com teores de enxofre acima de 2,5 % até o limite de 4, % só serão permitidos mediante ao atendimento da legislação ambiental vigente;
- quanto a viscosidade, foram especificados dois tipos: 620 e 960 centistokes, equivalentes aos antigos óleos 1 e 2;
- o vanádio, um dos metais de maior influência na corrosão nos equipamentos durante o processo de combustão do óleo, foi finalmente contemplado na especificação brasileira, tal e como é feito em vários países;
- o limite mínimo especificado para o controle do ponto de fulgor, característica fundamental de segurança para o manuseio do produto, está compatível com os níveis médios internacionais.
- Em relação a segurança. Riscos à saúde, associados ao uso de óleos combustíveis, são improváveis de surgir desde que eles sejam armazenados e manuseados em sistemas fechados apropriados. No entanto, cuidados devem ser tomados durante a manutenção e outras operações onde o combustível possa entrar em contato com a pele. Tal contato deve ser evitado, sempre que possível, não devendo-se utilizar querosene ou óleo disel para limpeza de pele.
As precauções simples que podem ser tomadas para minimizar riscos à saúde são as seguintes:
- Utilização do combustível somente para sua finalidade específica;
- Armazenamento em tanques apropriados e em níveis térmicos adequados, conforme o tópico específico sobre armazenagem;
- Evitar exposição, junto aos vapores do combustível;
- Utilizar roupas e luvas protetoras;
- Qualquer roupa impregnada com óleo dever ser removida imediatamente. A pele que estiver em contato com óleo deve ser limpa, inicialmente com um agente de limpeza de pele, do tipo normalmente encontrado em indústrias e, depois, lavada com água e sabão. Panos sujos com óleo nunca devem ser colocados no bolso;
- Se o contato com as mãos não puder ser evitado, utilizar pastas adequadas para facilitar a sua limpeza;
- Prestar atenção especial para higiene pessoal, lavando-se as mãos antes das refeições, do uso do toalete, etc;
- Caso ocorra queimadura de pele, no manuseio do produto, após a limpeza da pele deverá ser aplicada vaselina líquida sobre a superfície atingida. Em seguida, procure orientação médica;
- Obter tratamento imediato de primeiros socorros para qualquer ferida, procurando rapidamente conselhos médicos para qualquer exantema de pele ou outras anormalidades. - Em relação ao transporte
Os óleos combustíveis, no Brasil, são recebidos nas bases de distribuição direto dos tanques de armazenagem das refinarias, através de oleodutos, trens, cabotagem e caminhões-tanque, sendo posteriormente distribuídos aos consumidores. Estas bases constituem um sistema logisticamente posicionado e amplo para a distribuição regional dos óleos combustíveis.
O modo de fornecimento de óleo combustível aos consumidores depende da localização da instalação de armazenagem do consumidor.
Transporte por Caminhão-Tanque Rodoviário
O transporte de óleos combustíveis são feitos por veículos, com capacidade que normalmente variam de 12.000 a 28.000 litros (Figuras 3 e 4).
A capacidade dos tanques de armazenagem das instalações industriais é muito importante. Normalmente a capacidade de armazenamento é calculada através de um volume que possibilite um estoque operacional desde quatro dias (quando a unidade consumidora está próxima de uma base de distribuição) até quinze dias (quando existem muitas dificuldades de acesso, logística etc., à unidade consumidora). Quando tipos diferentes de produto são armazenados separadamente num mesmo parque de tanques, devem ser previstas linhas de enchimento individuais para cada tipo. Cada linha de enchimento deverá conter uma marcação no bocal de enchimento, destacando o tipo correto de combustível.
Tanques de serviço
Estes são os tanques auxiliares de pequena capacidade, localizados entre o tanque de armazenagem e o equipamento de queima do combustível. A principal razão de se instalar um tanque de serviço é a de proporcionar uma reserva limitada de combustível próxima ao ponto de consumo, quando o tanque de armazenagem estiver muito distante.
Pintura Os tanques de armazenagem de óleos combustíveis normalmente são fornecidos com suas superfícies externas pintadas com um primes inibidor de corrosão e com tinta de acabamento de esmalte alquídico na cor preta fosca. No caso de tanques verticais, por segurança, seus corrimãos, guarda corpo e face visíveis dos degraus da escada são acabados com tinta de esmalte elquídico na cor amarela e as superfícies internas não precisam de proteção, exceto as estruturas e chapas do teto, que são pintadas com um primer inibidor de corrosão e com tinta de acabamento de esmalte alquídico na cor branca.
- Quanto ao manuseio. O sistema de manuseio transfere o combustível do tanque de armazenagem ao queimador, nas condições especificadas de pressão, viscosidade/temperatura e vazão. Pode haver uma variedade considerável de tipos de sistemas de manuseio a escolher, mas o seu projeto (particularmente a dimensão da tubulação e o controle de viscosidade/temperatura) é o mais importante para que a instalação funcione satisfatoriamente. - Destino dos resíduos para proteção ambiental. Os resíduos de óleo, incluindo lubrificantes, solventes e outros líquidos orgânicos, devem ser armazenados separadamente e coletados por uma organização competente especializada no manuseio e destinação de tais materiais, possuidora de autorização específica do órgão de meio ambiente local para seu transporte e destino. Os resíduos de óleo não devem ser colocados dentro do tanque de óleo combustível, já que provavelmente eles serão incompatíveis com o óleo combustível, formando barras que podem contaminar o tanque, bloquear os filtros e afetar adversamente a combustão. Adicionalmente, os resíduos de produtos podem conter contaminantes indesejáveis tais como metais pesados que, se queimados em instalações típicas, podem aumentar, entre outros problemas, os de saúde e os ambientais. Outro ponto de extrema importância é que geralmente solventes e outros produtos leves possuem baixos pontos de fulgor, causando
sérios perigos de explosão, quando armazenados com óleo combustível na temperatura operacional deste último.
2.3 – Combustíveis Gasosos
Combustíveis gasosos
- Derivados dos processos químicos
- gás de refinaria (H2S)
- gás de alto forno (da volatiliz. de comb. sólidos)
- Derivados do petróleo
- propano, propeno
- butano
- Gás natural
- metano, etano
Principais propriedades dos combustíveis gasosos
- Densidade (d)
- Densidade em relação ao ar seco
- Temperatura de ebulição à pressão atmosférica
- Temperatura de inflamação no ar
- Limite de inflamabilidade
- Massa molecular
- Índice de Wobbe: Wo=Ho/(d)0,
- Odor (artificial, para efeito de detecção)
- Poder calorífico (Ho)
Principais combustíveis gasosos usados em caldeiras
- Gás natural (inst. de média e grande dimensão)
- Propano/butano (instalações pequena dimensão)
- Biogás (ETAR´s)
- Gás de cidade (Lisboa)
Armazenagem dos combustíveis gasosos
- Reservatórios sob pressão: gás no estado líquido
- Reservatórios (normalmente subterrâneos) nos pontos terminais das condutas ou próximo dos consumidores: gás natural
- Espaços porosos ou com fendas: campos de exploração de gás abandonados e minas de hidrocarbonetos
- Cavernas artificiais
Tanque de armazenagem
Transporte dos combustíveis gasosos
- Do posto até ao consumidor
Quando há predominância do petróleo, quem define as condições de exploração da jazida é a produção do petróleo e, então, o gás natural associado é um subproduto da produção do primeiro. Se não houver condições econômicas para aproveitamento do gás natural, ele é reinjetado na jazida ou, então, queimado, em queimadores de segurança (flare), para se evitar a criação de uma atmosfera rica em gases combustíveis no entorno das instalações de produção de petróleo. Quando o gás é dominante, ou seja, gás natural não-associado, o seu aproveitamento econômico é condição essencial ao desenvolvimento da produção. As maiores ocorrências de gás no mundo são de gás não-associado ao petróleo. Tanto o gás não-associado, quanto a corrente gasosa recuperada do petróleo constituem-se no que se costuma denominar de gás natural úmido, o qual contêm em suspensão pequenas quantidades de hidrocarbonetos que são líquidos, nas condições atmosféricas de pressão e temperatura, dispersas na massa gasosa. Desse modo, o gás natural úmido é composto predominantemente de metano, etano e, em menores proporções, de propano e outros hidrocarbonetos de maior peso molecular, apresentando contaminantes, como nitrogênio, dióxido de carbono, água e compostos de enxofre. Assim, o gás natural precisa passar por um tratamento inicial, também denominado secagem do gás natural. Esse tratamento, normalmente realizado junto à jazida, é feito em Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGN), resultando de um lado gás natural seco e de outro líquido de gás natural (LGN). Durante o processo de secagem do gás natural nas UPGN, são também removidos contaminantes ou reduzidos os seus teores, para atender às especificações demandadas pelo mercado. Esses tratamentos são muito eficazes, razão pela qual o gás natural seco (forma sob a qual é, normalmente, comercializado e, simplificadamente, chamado de gás natural) é composto de uma mistura de metano e etano, com reduzidíssimas proporções de outros hidrocarbonetos e de contaminantes. A proporção de metano nesta mistura normalmente é de 80 a 95%.
- Transporte: no estado gasoso, o transporte do gás natural é feito por meio de dutos ou, em casos muito específicos, em cilindros de alta pressão (como GNC - gás natural comprimido). No estado líquido (como GNL - gás natural liquefeito), 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 revaporizado em equipamentos apropriados.
- Distribuição: Nesta fase, o gás já deve estar atendendo a padrões rígidos de especificação e praticamente isento de contaminantes, para não causar problemas aos equipamentos onde será utilizado como combustível. O manuseio do gás natural requer alguns cuidados, pois ele é inodoro, incolor, inflamável e asfixiante quando aspirado em altas concentrações. Geralmente, para facilitar a identificação de vazamentos, compostos à base de enxofre são adicionados ao gás em concentrações suficientes para lhe dar um cheiro marcante, mas sem lhe atribuir características corrosivas, num processo conhecido como odorização. Por já estar no estado gasoso, o gás natural não precisa ser atomizado para queimar. Isso resulta numa combustão limpa, com reduzida emissão de poluentes e melhor rendimento térmico, o que possibilita redução de despesas com a manutenção e melhor qualidade de vida para a população. O gás natural é o insumo básico da indústria da Gasoquímica, similar à Petroquímica, que produz uma série de produtos químicos utilizados na indústria, porém
com um espectro de produtos ainda maior. Para a Gasoquímica, os componentes do gás natural podem ser agrupados em material não hidrocarbonado (inertes), gás seco (metano, etano, propano), gases liquefeitos de petróleo (propano, iso-butano e n-butano) e gasolina natural (iso-butano e n-heptano). Esta separação é feita de acordo com a demanda de mercado. O uso do gás natural como combustível em substituição a praticamente todos os demais combustíveis, especialmente pela facilidade de seu manuseio e pelo efeito ambiental limitado de sua queima, é dominante. Enumerar as vantagens desta utilização pode ser um exercício bastante complexo, mas fundamental para a escolha dos diversos tipos de combustíveis disponíveis no mercado. Uma listagem das vantagens do uso do gás natural, aplicada às condições brasileiras, é apresentada a seguir: (adaptado de Abreu e Martinez, 1999) O gás natural tem sido usado como combustível em motores de combustão interna em alguns países, tanto em veículos leves (táxis e veículos particulares) quanto pesados (ônibus e caminhões). No Brasil, em algumas regiões, principalmente nas cidades de São Paulo e Rio de Janeiro, já existem muitos veículos, principalmente ônibus e táxis, operando com gás natural. Nas áreas urbanas, o gás natural é distribuído por rede de tubulações subterrâneas, e pode atender:
- uso residencial – para cocção (nas cozinhas), para aquecimento de água e para calefação (nas regiões frias);
- uso comercial – similar ao uso residencial, mas especialmente em todas as necessidades de calor. Já é corrente a sua aplicação em centrais de ar-condicionado, em especial em unidades de maior porte, como centros comerciais.
- Vantagens macroeconômicas:
- diversificação da matriz energética;
- disponibilidade ampla, crescente e dispersa;
- redução do uso do transporte rodo-ferro-hidroviário;
- atração de capitais de riscos externos;
- melhoria do rendimento energético;
- maior competitividade das indústrias;
- geração de energia elétrica junto aos centros consumidores.
- Vantagens ambientais e de segurança:
- baixíssima presença de contaminantes;
- combustão mais limpa;
- não emissão de particulados (cinzas);
- não exige tratamento dos gases de combustão;
- rápida dispersão de vazamentos;
- emprego em veículos automotivos diminuindo a poluição urbana.
- Vantagens diretas para o usuário:
