ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE MICROCALORIMETRIA NA AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DE ASFALTENOS
AUTORES: AGUIAR, J.I.S. (IMA) ; MANSUR, C.R.E. (IMA) ; LUCAS, E.F. (IMA)
RESUMO: Como asfaltenos podem causar prejuízos durante processamento de óleos, esse estudo visou a aplicação da técnica de microcalorimetria no estudo da interação de asfaltenos de diferentes fontes com aditivos estabilizantes e, também, na determinação do parâmetro de solubilidade de macromoléculas asfaltênicas.Chegou-se a conclusão que aditivos com maior interação com os asfaltenos são melhores estabilizantes. Além disso, os parâmetros de solubilidade para os dois asfaltenos seguem uma mesma tendência estando seus máximos numa faixa compreendida entre 17,8 e 18,25 MPa1/2.
PALAVRAS CHAVES: asfaltenos, microcalorimetria, parâmetro de solubilidade
INTRODUÇÃO: Os asfaltenos constituem a fração de compostos mais pesados e polares de óleos crus. São materiais complexos contendo inúmeros grupos funcionais diferentes, estruturas moleculares e uma distribuição de massa molar relativamente grande. A tendência à precipitação dos asfaltenos durante a produção dos óleos crus pode causar a diminuição do fluxo ou até mesmo o bloqueio das linhas de processamento nos processos de produção, transporte e refino de óleos, assim como pode levar a um envenenamento dos catalisadores nos processos de refino (SIDDIQUI,2003). Por estes motivos torna-se importante a avaliação da solubilidade das partículas asfaltênicas no petróleo, bem como o estudo das interações destas frações com aditivos estabilizantes.
Esse trabalho tem por objetivo a aplicação da técnica de microcalorimetria no estudo da interação de asfaltenos de diferentes fontes com aditivos estabilizantes e na determinação do parâmetro de solubilidade de macromoléculas asfaltênicas.
Esse trabalho tem por objetivo a aplicação da técnica de microcalorimetria no estudo da interação de asfaltenos de diferentes fontes com aditivos estabilizantes e, também, na determinação do parâmetro de solubilidade de macromoléculas asfaltênicas.
MATERIAL E MÉTODOS: Os asfaltenos foram extraídos de um resíduo de destilação (asfalteno A) e de um petróleo de poço brasileiro (asfalteno B). Esta extração é induzida pela adição de um excesso de floculante (n-heptano) ao petróleo ou ao resíduo asfáltico no extrator de soxhlet, com refluxo de 1 hora. Em seguida, é efetuada com tolueno, a extração dos asfaltenos contidos no precipitado, até que a solução esteja límpida. A determinação dos calores envolvidos nos processos de solubilização dos asfaltenos e de interação aditivo/asfalteno foi realizada no equipamento microcalorímetro Micro DSC III, Setaram. Este possui dispositivos que são sensores da transferência de calor que ocorrem nas transformações químicas estudadas. Para as medidas foi utilizada uma célula de mistura, que consiste de dois compartimentos onde são adicionadas separadamente as amostras. Durante o experimento, um dos compartimentos é aberto e as soluções são misturadas, gerando os calores envolvidos neste processo. Para a avaliação da interação dos asfaltenos com os aditivos ácido alquil benzeno sulfônico e 4-n-octil benzóico foram preparadas soluções destes compostos em tolueno e medidos os calores de diluição e de mistura destes sistemas. A energia de interação aditivo/asfalteno foi calculada por meio de um ciclo termodinâmico, no qual são descontados os valores dos calores de diluição dos sistemas. A determinação do parâmetro de solubilidade dos asfaltenos foi realizada a partir de medidas dos calores de solubilização deste composto em diferentes solventes e em suas misturas. Com estes resultados foram construídas curvas de calores de solubilização em função do parâmetro de solubilidade do meio solvente. Para essa determinação foram utilizados os solventes: tolueno, hexano, ciclohexano e n-heptano e suas misturas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os calores de misturas calculados em ambos os sistemas foram exotérmicos e foi observado que o asfalteno A tem maior energia de interação com os aditivos que o asfalteno B, porém ambos seguem a mesma tendência, com maior interação com o ácido alquil benzeno sulfônico, seguida pela interação com o 4-n-octil benzóico, como mostrado na Figura 1. Foi observado que quanto maior a interação entre os aditivos e o asfalteno melhor será a capacidade do aditivo estabilizar o asfalteno. Esta conclusão foi alcançada quando foram comparados estes resultados com aqueles obtidos anteriormente nos testes de precipitação dos asfaltenos em presença destes aditivos em um espectrômetro de ultravioleta.
O parâmetro de solubilidade do asfalteno será próximo ao do solvente no qual o este apresentou a maior interação, ou seja, o maior valor de calor de solubilização. As análises para determinar o parâmetro de solubilidade evidenciaram que esses dois tipos de asfalteno apresentam intensidades de interação diferentes, o que é natural já que a composição e a estrutura dos asfaltenos varia dependendo da fonte. Porém eles apresentam a mesma tendência: seus calores de solubilização aumentam com o aumento do parâmetro de solubilidade da mistura de solventes até um valor máximo e a partir deste ponto os calores de solubilização diminuem. Os máximos obtidos nas duas curvas construídas para o asfalteno A e asfalteno B estão na faixa compreendida entre 17,8 a 18,25 MPa1/2. Estes resultados foram concordantes àqueles obtidos por meio de medidas da solubilidade dos mesmos asfaltenos empregando medidas espectroscópicas.
CONCLUSÕES: A técnica de microcalorimetria pode ser utilizada no estudo das interações destas frações com aditivos e, também, na determinação de seu parâmetro de solubilidade. Com isso, é possível prever a estabilidade destes sistemas.
AGRADECIMENTOS: CNPq, Cenpes/Petrobras
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: SIDDIQUI, M. N. 2003. Alkylation and Oxidation Reactions of Arabian Asphaltenes, Fuel,Volume82, No.11:1323
