Blend de gasolina: o impacto dos principais componentes da mistura da gasolina automotiva

Introdução:

A gasolina automotiva é um dos principais produtos de uma refinaria. Nos últimos anos esse produto vem sofrendo mudanças de especificações significativas, voltadas a reduzir emissões de poluentes, melhorar a eficiência de queima e assegurar sua qualidade evitando adulterações. Junto a essas mudanças se soma o aumento de complexidade das refinarias, que introduz a possibilidade de utilização de novas correntes na mistura de gasolina à medida em que se tornam disponíveis. Cada um dos tipos de corrente contribui com diferentes características que vão influenciar a qualidade da gasolina final. 

Neste trabalho serão abordados os componentes mais comuns da mistura de gasolina e algumas das suas propriedades, focando principalmente nos limitantes mais comuns: octanagem e enxofre.

A mistura de gasolina:

Em geral a gasolina automotiva é composta por uma mistura de correntes da faixa da nafta e um ou mais aditivos oxigenados, cujo tipo e quantidade variam de acordo com o país. Na América do Sul o aditivo oxigenado mais comum é o etanol anidro, com adição obrigatória em alguns países, sendo a utilização de éteres, especialmente o MTBE, também praticada onde permitido. Esses aditivos influenciam a octanagem da gasolina final, cuja especificação costuma ser referente à octanagem após a mistura com eles. Em muitos países essa aditivação ocorre fora das refinarias.

A mistura de gasolina nas refinarias é usualmente realizada em tanques finais, em proporções pré-especificadas de cada um dos componentes, com base principalmente em seus teores de enxofre e octanagens. Outras especificações, como pressão de vapor por exemplo, também devem ser levadas em conta no preparo da receita.

Octanagem:

A octanagem das naftas depende das espécies de hidrocarbonetos presentes. De maneira geral varia com os tipos de hidrocarbonetos na seguinte ordem, da maior para a menor:

^{Figura 1. Octanagem dos hidrocarbonetos}

Quanto maior o número de carbonos menor a octanagem para hidrocarbonetos do mesmo tipo. Lembrando que octanagem zero corresponde ao n-heptano e 100 ao isoctano, podemos ter hidrocarbonetos com octanagem abaixo de zero e acima de 100.

Para mais informações sobre octanagem, leia a edição do Momento Técnico – Dicas dos Especialistas  sobre Gasolina Automotiva.

Sendo assim, os tipos de hidrocarbonetos presentes em cada corrente que compõe a gasolina provocam alterações na octanagem da mistura final. Se for uma corrente rica em componentes parafínicos a tendência é reduzir a octanagem da mistura, enquanto uma nafta rica em aromáticos, olefínicos e compostos ramificados tende a aumentar a octanagem. Entender os tipos de hidrocarbonetos presentes em cada corrente que se deseja incorporar à mistura de gasolina é essencial para prever seus impactos nesse produto, já que a octanagem é uma propriedade difícil de modelar e com regras de mistura complexas, principalmente quando se leva em conta a incorporação posterior de compostos oxigenados.

Enxofre:

Na maior parte da América Latina existe um movimento de redução do teor máximo de enxofre da gasolina, o que pode limitar a incorporação de naftas à mistura de gasolina. Para ajustarem-se às mudanças na legislação muitas refinarias passaram a hidrotratar as correntes com maiores teores de enxofre para maximizar suas incorporações à mistura, enquanto outras tiveram que realizar mudanças em elenco de petróleo e em ajustes de fracionamento para adaptarem-se. Por ter aditividade mássica, é bastante simples calcular com precisão o enxofre final da gasolina a partir das propriedades dos componentes da mistura.

De maneira geral, o enxofre das correntes que compõem a gasolina aumenta com o aumento de seu ponto final de ebulição, sendo que a concentração desse enxofre em cada faixa de temperatura varia de acordo com a origem da nafta. Por isso, na falta de uma unidade de hidrotratamento, pode existir a necessidade de redução do ponto final de ebulição das correntes destinadas à gasolina, o que diminui o rendimento de gasolina da refinaria.

O hidrotratamento da nafta para ajuste de enxofre pode afetar negativamente a octanagem de correntes de nafta caso ocorra extensa saturação de olefinas.

Principais tipos de correntes usadas nas misturas de gasolinas:

• Gasolina natural: é a corrente da faixa da nafta obtida em unidades de processamento de gás natural, também conhecida como condensado. Rica em compostos parafínicos lineares de baixa densidade, costuma reduzir a octanagem da gasolina final devido à sua baixíssima octanagem. Seu enxofre varia de acordo com o campo de gás de onde foi extraída.
• Nafta de destilação direta: é a nafta obtida nas unidades de destilação atmosférica de petróleo. Sua octanagem e enxofre dependem do elenco de petróleo utilizado, mas comparada com outras correntes existentes nas refinarias sua octanagem é baixa e seu enxofre também é baixo. Quanto mais parafínico o petróleo menor a octanagem da nafta de destilação direta.
• Nafta craqueada: obtida através do processo de craqueamento catalítico fluidizado, é rica em compostos olefínicos (podendo ultrapassar 40%) e aromáticos, o que lhe dá a característica de alta octanagem, mas muitas vezes não permite que seja vendida pura como gasolina por ultrapassar os limites desses compostos. Essa nafta possui enxofre elevado, o que limita sua incorporação à gasolina a não ser que ela seja hidrotratada. Por possuir diolefinas e compostos mercaptídicos, caso não seja hidrotratada também exige tratamento de adoçamento e o uso de antioxidantes. 
• Nafta de coque: proveniente da unidade de coqueamento retardado, essa nafta quando in natura possui alta concentração de diolefinas, que a tornam muito instável, e de contaminantes como enxofre e nitrogênio, o que faz com que seja necessário hidrotratar essa corrente antes de sua incorporação à mistura de gasolina em unidades preparadas para receberem uma carga rica em diolefinas. Após esse hidrotratamento a nafta de coque possui octanagem intermediária.
• Reformado: A nafta obtida através do processo de reforma catalítica possui alta concentração de compostos aromáticos, altíssima octanagem e enxofre praticamente zero. É uma nafta de alto valor de mercado, utilizada para aumentar a octanagem da mistura permitindo maior incorporação de correntes de baixa octanagem ou a produção de gasolinas especiais. Sua adição à mistura de gasolina geralmente é limitada pelo teor máximo de aromáticos permitido.
• Alquilado: a nafta produzida através do processo de alquilação de olefinas possui altíssima octanagem por ser rica em compostos ramificados, notadamente isoctano. Por ser produzida a partir de GLP tratado, possui baixo teor de enxofre, sendo uma boa alternativa para refinadores que possuem alta produção de GLP olefínico. É uma nafta de alto valor de mercado e é utilizada para aumento de octanagem da mistura de gasolina e produção de gasolinas especiais.
• Isomerizado: o processo de isomerização de nafta transforma compostos parafínicos normais em compostos ramificados de alta octanagem, fazendo com que a nafta isomerizada possa ser utilizada para aumento de octanagem da mistura de gasolina e produção de gasolinas especiais. Além disso, por possuir baixíssimo enxofre, contribui para permitir a incorporação de correntes com maior concentração desse contaminante.
• Butano: embora seja um parafínico linear, por ter a cadeia curta o butano possui uma octanagem alta (RON 94) e pode ser incorporado à mistura de gasolina como uma alternativa para aumento de valor agregado de produto em locais superavitários em GLP. A limitação para sua incorporação à mistura de gasolina é a máxima pressão de vapor e é uma boa alternativa para locais mais frios, onde esse limite normalmente é mais elevado.
• BTEX e outros aromáticos: correntes aromáticas como benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno e isopropilbenzeno possuem altíssima octanagem e baixo enxofre. Quando observados os limites de teor de aromáticos na gasolina podem ser utilizados para elevação da octanagem da mistura.
• Rafinado da extração de aromáticos e outras correntes de parafinas leves: esse tipo de corrente da faixa da nafta possui baixíssima octanagem e baixo teor de enxofre, tendo sua incorporação à gasolina limitada pela octanagem.

Cada refinaria tem suas particularidades e cada corrente com potencial de incorporação à mistura de gasolina apresenta características únicas que devem ser levadas em conta no contexto dessa refinaria. 

A experiência da equipe de serviços técnicos da FCC S.A. pode te ajudar a otimizar sua mistura de gasolina, entre em contato conosco!