DIVISION

INGENIERIACARRERA

INGENIERIO PETROLERO Y

ENERGIA ALTERNAS

MATERIA

QUIMICA PETROLERA

REQUISITO ACADEMICO MATERIA CONSECUENTE

CUATRIMESTRE CLAVE MATERIA

6º MFLU

PLAN DE ESTUDIOS

CUATRIMESTRALFECHA DE ELABORACION

MAYO 2010

TOTAL HORAS HRS. PRACTICAS 112 4

ELABORADO POR:

MATERIA H/DOCENTES H/INDEPENDIENTES CREDITOSQUIMICA PETROLERA 6 4 10

QUIMICA PETROLERA

UNIDAD1.- INTRODUCCION, MATERIA Y ENERGIA

1.1.- Que es materia; clases o tipos de materia. La microestructura de la materia.1.2.- Que es energía. Calor y Temperatura1.3- Combinaciones y conjuntos de átomos1.4.- Peso átomos y otras masas. El mol1.5.- Formulas estequiometricas 1.6.- Ecuaciones químicas1.7.- Estequiometria y reacciones

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UNIDAD 2.- SOLUCIONES Y REACCIONES EN SOLUCION ACUOSA

2.1.- Mezclas, tipos de solución, concentración y solubilidad2.2.- Relaciones ácido-base; reacciones de precipitación2.3.- Ecuación neta para reacciones en solución acuosa2.4.- Balance de ecuaciones (oxidación y reducción)

UNIDAD 3.- COMPOSICION, CLASIFICACION Y PROPIEDADES DE LOS PETROLEOS EN MEXICO.

3.1.- Definición de petróleo y de gas natural3.2.- Composición de los petróleos y los gases naturales3.3.- Clasificaciones de los petróleos3.4.- Los petróleos de México

UNIDAD 4.- ELEMENTOS DE REFINAICON DEL PETROLEO, TRATAMIENTO DE GAS

4.1.- Fracciones del petróleo y del gas natural: gasolina, kerosina, gasoleo, residuo gas comercial y gas licuado4.2.- Proceso de refinación y sus equipos4.2.1. Destilación normal y al vació. Hornos4.2.2. Fraccionamiento. Torres de burbujeo.4.2.3. Desintegración térmica y catalítica. Reactores4.2.4. Otros procesos catalíticos de refinación 4.2.5. Otros procesos fisicoquímicos4.2.6 Tratamiento básico de fracciones cruda4.2.7 Equipo, torres de enfriamiento, tanques, equipo de control e instrumentación

4.3.- Principales productos comerciales obtenidos en las refinerías: gas licuado, gasolinas, kerosinas, combustibles diesel, aceite combustible industrial, aceites lubricantes, grasas, parafinas y asaltos4.4.- Diagramas de bloques de una refinería4.5.- Tratamientos de gas 4.6.- Absorción y condensación

UNIDAD1.- INTRODUCCION, MATERIA Y ENERGIA

1.1 ¿QUE ES MATERIA?, CLASES O TIPOS DE MATERIA. LA MICROESTRUCTURA DE LA MATERIA

MATERIA:

Todo lo que nos rodea es materia: el libro que leemos, la mesa en la que nos apoyamos, el agua que bebemos, el aire que respiramos. Podemos definir la

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materia como todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y se puede pesar.

MATERIA ORGÁNICA

La etimología de la palabra «orgánico» significa que procede de órganos, relacionado con la vida; en oposición a «inorgánico», que sería el calificativo asignado a todo lo que carece de vida. Se les dio el nombre de orgánicos en el siglo XIX, por la creencia de que sólo podrían ser sintetizados por organismos vivos. La teoría de que los compuestos orgánicos eran fundamentalmente diferentes de los "inorgánicos", fue refutada con la síntesis de la urea, un compuesto "orgánico" por definición ya que se encuentra en la orina de organismos vivos, síntesis realizada a partir de cianato de potasio y sulfato de amonio por Friedrich Wöhler (síntesis de Wöhler). Los compuestos del carbono que todavía se consideran inorgánicos son los que ya lo eran antes del tiempo de Wöhler; es decir, los que se encontraron a partir de fuentes sin vida, "inorgánicas", tales como minerales.

Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces covalentes carbono-carbono y/o carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, y también nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos. No son moléculas orgánicas los carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono.

Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos:

Moléculas orgánicas naturales: Son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica.

Moléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas por el hombre como los plásticos.

La línea que divide las moléculas orgánicas de las inorgánicas ha originado polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero generalmente, los compuestos orgánicos tienen carbono con enlaces de hidrógeno, y los compuestos inorgánicos, no. Así el ácido carbónico es inorgánico, mientras que el ácido fórmico, el primer ácido graso, es orgánico. El anhídrido carbónico y el monóxido de carbono, son compuestos inorgánicos. Por lo tanto, todas las moléculas orgánicas contienen carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono, son moléculas orgánicas.

MATERIA INORGÁNICA

Se denomina materia inorgánico a todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no es el carbono siempre. Ejemplos de compuestos inorgánicos: El agua (H2O) es igual a dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. El amoniaco (NH3) es igual a un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno. El anhídrido carbónico, el

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cual se encuentra en la atmósfera en estado gaseoso y los seres vivos lo eliminan hacia ella a través de la respiración. Su fórmula química es CO2, o sea, un átomo de carbono y dos de oxígeno. El CO2 es ocupado por los vegetales en el proceso de fotosíntesis para fabricar glucosa. Es importante aclarar que el CO2, aunque contiene carbono, no es orgánico porque tampoco contiene hidrógeno.

MATERIA VIVA

La materia viva es la materia que forma parte de los seres vivos. Puede ser orgánica (proteínas, lípidos, azúcares, etc.) y también puede ser inorgánica (agua, sales minerales).

La materia viva llamada también materia orgánica, esta formada principalmente por carbono, hidrógeno, oxigeno y nitrógeno.Estos elementos, al combinarse, forman sustancias que interactúan entre si dentro de la forma viva mas simple que es la célula.

MICROESTRUCTURA

La microsestructura de la materia es la forma en que están ordenadas los fragmentos cristalinos dentro de la masa microscópica de la materia o material.

1.2.- QUE ES ENERGÍA. CALOR Y TEMPERATURA

ENERGIA

El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar, poner

En física, energía se define como la capacidad para realizar un trabajo.

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En tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural y la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial o económico del mismo.

Tipos de energía más comunes:

• Energía Hidráulica: Es la energía del agua en movimiento. • Energía Calorífica: Energía que ocasiona en los cuerpos un cambio de

temperatura. • Energía Química: Es la energía que se da al producirse los cambios

químicos de la materia, produciendo calor, luz o electricidad. • Energía luminosa: Es una emisión de ondas electromagnéticas

capaces de estimular la retina del ojo. • Energía sonora: Es la que se obtiene con la vibración o perturbación de

un cuerpo sonoro que se transmite a través de los sólidos, líquidos o gases.

• Energía eléctrica: Es la energía de la corriente de los electrones que a su paso por un conductor produce luz y calor.

• Energía nuclear: Es la energía contenida en el núcleo del átomo • Energía eólica: Es la energía del viento en movimiento.

CALOR:

En física, el calor es una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y otras partículas que forman la materia. El calor puede ser generado por reacciones químicas (como en la combustión), nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre. El calor puede ser transferido entre objetos por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos los mecanismos anteriores se encuentran presentes en mayor o menor grado.

TEMPERATURA:

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o frío, por lo general un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar dada por una función creciente del grado de agitación de las partículas de los materiales. A mayor agitación, mayor temperatura. Así, en la escala microscópica, la temperatura se define como el

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promedio de la energía de los movimientos de una partícula individual por grado de libertad.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).

Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (gaseoso, líquido, sólido, plasma...), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a las unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común el uso de la escala Celsius (o centígrada), y, en los países anglosajones, la escala Fahrenheit. También existe la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, es la escala utilizada en el Sistema Inglés Absoluto. Una diferencia de temperatura de un kelvin equivale a una diferencia de un grado centígrado.

FORMULAS, ECUACIONES, ESTEQUIOMETRIA.

1.3.-COMBINACIONES Y CONJUNTOS DE ATOMOS

En todas las investigaciones químicas, el conocimiento de los pesos relativos de los simples que constituyen un compuesto ha sido considerado con buen juicio un tema de gran importancia. Sin embargo, por desgracia, la indagación ha terminado aquí, a pesar que, de los pesos relativos en masa, los pesos relativo de las últimas partículas o átomos de los cuerpos podría haber sido inferida, y a partir de ellos su número y peso en otros compuestos saldría a la

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luz, para asistir y guíar investigaciones futuras y corregir sus resultados. Ahora, un objetivo importante de este trabajo es mostrar la importancia y las ventajas de averiguar los pesos relativos de las últimas partículas, tanto de cuerpos simples como compuestos, el número de partículas simples elementales que constituye una partícula compuesta, y el número de partículas menos compuestas que entran en la formación de una partícula más compuesta.

Si existen dos cuerpos, A y B, capaces de combinarse, he aquí el orden en el cual las combinaciones podrían tener lugar, comenzando por la más simple, a saber:

1 átomo de A + 1 átomo de B = 1 átomo de C, binario

1 átomo de A + 2 átomos de B = 1 átomo de D, ternario

2 átomos de A + 1 átomo de B = 1 átomo de E, ternario

1 átomo de A + 3 átomos de B = 1 átomo de F, cuaternario

3 átomos de A + 1 átomo de B = 1 átomo de G, cuaternario, etc.

Las siguientes reglas generales pueden ser adoptadas como guías en todas nuestras investigaciones respecto a la síntesis química:

1.- Cuando sólo una combinación entre dos cuerpos puede ser obtenida, debe suponerse que es una combinación binaria, a menos que alguna razón indique lo contrario.

2.- Cuando se conocen dos combinaciones, debe suponerse que una es binaria y otra ternaria.

3.- Cuando se obtienen tres combinaciones, podemos esperar que una es binaria y las otras dos ternarias.

4.- Cuando se conocen cuatro combinaciones, debemos esperar que una es binaria, otra ternaria, y otra cuaternaria, etc.

5.- Un compuesto binario debe ser siempre explícitamente más pesado que la simple mezcla de sus dos componentes.

6.- Un compuesto ternario debe ser explícitamente más pesado que la mezcla de uno binario y uno simple que, al combinarse, lo constituyen, etc.

7.- Las anteriores reglas se aplican igualmente cuando dos cuerpos como C y D, D y E, etc., se combinan.

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De la aplicación de estas reglas a hechos químicos ya bien establecidos, podemos obtener las siguientes conclusiones:

1.- Que el agua es un compuesto binario de hidrógeno y de oxígeno, y que los pesos relativos de estos dos átomos elementales son aproximadamente como 17

2.- Que el amoníaco es un compuesto binario de hidrógeno y ázoe, y que los pesos relativos de los dos átomos son aproximadamente como 15

3.- Que el gas nitroso es un compuesto binario de ázoe y de oxígeno, cuyos átomos pesan respectivamente 5 y 7; que el ácido nítrico es un compuesto binario o ternario, según su fabricación, y que consiste en un átomo de ázoe y dos de oxígeno, que pesan conjuntamente 19; que el óxido nitroso es un compuesto similar al ácido nítrico, y que está formado de un átomo de oxígeno y de dos de ázoe, pesando en total 17; que el ácido nitroso es un compuesto binario de ácido nítrico y de gas nitroso, pesando 31; que el ácido oxinítrico es un compuesto binario de ácido nítrico y de oxígeno, pesando 26;

4.- Que el óxido carbónico es un compuesto binario, formado de un átomo de carbón y un átomo de oxígeno, que pesan en conjunto 12; que el ácido carbónico es un compuesto ternario (aunque a veces binario) formado de un átomo de carbón, y de dos de oxígeno, que pesan en total 19; etc. En todos los casos, los pesos han sido expresados en átomos de hidrógeno, cada uno de ellos denotado por la unidad.

1.4.- PESOS ATOMICOS Y OTRAS MASAS. EL MOL

La masa atómica es la masa de un átomo en reposo, la unidad SI en la que se suele expresar es la unidad de masa atómica unificada. La masa atómica puede ser considerada como la masa total de los protones, neutrones y electrones en un átomo único en estado de reposo.

La masa atómica, también se ha denominado peso atómico, aunque esta denominación es incorrecta, ya que la masa es propiedad del cuerpo y el peso depende de la gravedad.

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Las masas atómicas de los elementos químicos se suelen calcular con la media ponderada de las masas de los distintos isótopos de cada elemento teniendo en cuenta la abundancia relativa de cada uno de ellos, lo que explica la no correspondencia entre la masa atómica en unas, de un elemento, y el número de nucleones que alberga el núcleo de su isótopo más común.

En cambio, la masa atómica de un isótopo sí coincide aproximadamente con la masa de sus nucleones. Esta diferencia es debida a que los elementos no están formados por un solo isótopo si no por una mezcla con unas ciertas abundancias para cada uno de ellos. Mientras que cuando medimos la masa de un isótopo en concreto no tenemos en cuenta las abundancias. De todas formas ni siquiera la masa atómica de los isótopos equivale a la suma de las masas de los nucleones. Esto es debido al defecto de masa.

PESO ATOMICO

Número asignado a cada elemento químico para especificar la masa promedio de sus átomos. Puesto que un elemento puede tener dos o más isótopos cuyas masas difieren, el peso atómico de tal elemento dependerá de las proporciones relativas de sus isótopos. La composición isotópica de los elementos que se encuentran en la naturaleza es casi constante, excepto en aquellos que ha producido la radiactividad natural. El peso atómico se refiere a esta mezcla natural. En 1960 se introdujo una unidad llamada masa nuclear relativa, definida como 1/12 de la masa de carbono- 12. Se representa con el símbolo u; de este modo, 12C = 12u. La tabla de los pesos atómicos relativos se basa ahora en la masa atómica de 12C = 12. V.

EL MOL

El mol (símbolo mol) es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, una de la siete magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades.

Dada cualquier sustancia (elemento químico, compuesto o material) y considerando a la vez un cierto tipo de entidades elementales que la componen, se define como un mol a la cantidad de esa sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos de C12 hay en 12 gramos de éste.

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El número de unidades elementales –átomos, moléculas, iones, electrones, u otras partículas o grupos específicos de éstas– existentes en un mol de sustancia es, por definición, una constante que no depende del material ni del tipo de partícula considerado. Esta cantidad es llamada número de Avogadro (NA) y equivale a 6,02 × 1023 unidades elementales por mol.

Dado el tamaño extremadamente pequeño de las unidades fundamentales, y su número inmensamente grande, es imposible contar individualmente las partículas de una muestra. Esto llevó a desarrollar métodos para determinar estas cantidades de manera rápida y sencilla.

Si tuviésemos que crear una unidad de cantidad de sustancia hoy en día, seguramente se utilizaría la "Tera-partícula" (1012 partículas) o algo similar. Sin embargo, dado que el mol se ha definido hace ya tiempo y en otro contexto de investigación, se han utilizado diferentes métodos. El primer acercamiento fue el de Joseph Loschmidt, intentando contabilizar el número de moléculas en un centímetro cúbico de sustancias gaseosas bajo condiciones normales de presión y temperatura.

Los químicos del siglo XIX usaron como referencia un método basado en el peso y decidieron utilizar unos patrones de masa que contuviesen el mismo número de átomos o moléculas. Como en las experiencias de laboratorio se utilizan generalmente cantidades del orden del gramo, definieron los términos átomo-gramo, molécula-gramo, fórmula-gramo, etc. Actualmente estos términos no se usan y han sido sustituidos por el mol.

Más adelante el mol queda determinado como el número de moléculas H2

existentes en dos gramos de hidrógeno, lo que da el peculiar número de 6,02 × 1023 al que se conoce como número de Avogadro.

Dado que un mol de moléculas H2 equivalen a 2 gramos de hidrógeno, un mol de átomos H será entonces un gramo de este elemento. O sea que en un gramo de hidrógeno hay 6.022 × 1023 átomos.

Para evitar ambigüedades, en el caso de sustancias macroelementales conviene por lo tanto indicar, cuando sea necesario, si se trata de átomos o de moléculas. Por ejemplo: "un mol de moléculas de nitrógeno" equivale a 28 g de nitrógeno. O, en general, especificar el tipo de partículas o unidades elementales a que se refiere.

En los compuestos iónicos también puede utilizarse el concepto de mol, aun cuando no están formados por moléculas discretas. En ese caso el mol equivale al término fórmula-gramo. Por ejemplo: 1 mol de NaCl (58,5 g) contiene NA iones Na+ y NA iones Cl–, donde NA es el número de Avogadro.

Equivalencias

1 mol es equivalente a 6,022 × 1023 moléculas de la misma sustancia

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1 mol es equivalente a la masa atómica en gramos.

1 mol es equivalente al peso molecular de un compuesto determinado.

1 mol es equivalente a 22,4 L de un compuesto gaseoso en condiciones normales de temperatura y presión. Tiene que ver con la ley de los gases ideales.

1.5.- FORMULAS ESTEQUIOMETRICAS

En el capítulo estudiamos que las sustancias se representan simbólicamente mediante las fórmulas químicas.

La representación de una reacción química se realiza, mediante una ecuación química, escribiendo de forma adecuada las fórmulas químicas de todas las sustancias involucradas en la reacción.

La Estequiometría es al parte de la Química que se ocupa de la composición cuantitativa de los compuestos, las relaciones cuantitativas entre las sustancias involucradas en las reacciones químicas y de las leyes que gobiernan éstas transformaciones. La Estequiometría, por lo tanto permite determinar fórmulas químicas, escribir las ecuaciones químicas y calcular la cantidad de sustancia que reacciona o se forma en una reacción química, a partir de determinadas cantidades de otras de las sustancias involucradas en la misma.

Este capítulo trata acerca de la determinación de fórmulas químicas y sobre los cálculos basados en las fórmulas y ecuaciones químicas.

FORMULAS QUIMICAS:

En la Química se trabaja con diferentes fórmulas: global, desarrollada, semidesarrollada, empírica. Veamos en que consiste cada una de ellas.

Fórmula global.

Es la representación abreviada y simbólica de una sustancia química y da información sobre cuales elementos y de que cantidad de cada uno de ellos está formada la entidad elemental de la misma, que puede ser un átomo, molécula o ión.

Ejemplo: eteno C2H4

En Química Orgánica se utilizan las fórmulas desarrollada y semidesarrollada:

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Fórmula empírica.

Brinda información acerca de cuales elementos constituyen la sustancia, pero no expresa que cantidad de cada uno de ellos forman la entidad elemental de la misma, sino que solo da a conocer la menor relación en que se combinan los átomos de los diferentes elementos.

Ejemplo:

Fórmula empírica del eteno. CH2

Determinación de las fórmulas empírica y global de una sustancia.

Cuando se sintetiza un nuevo compuesto, uno de los primeros aspectos de interés es la determinación de la fórmula del compuesto. Generalmente, para su determinación es necesario disponer de la composición porcentual del compuesto y su masa molar.

A partir de esos datos se sigue el siguiente procedimiento:

Se supone que se parte de 100g del compuesto, por lo tanto los porcientos de cada elemento pueden ser considerados las masas de los mismos contenidos en 100g del compuesto.

Se calculan las cantidades de sustancia de cada elemento, dividiendo la masa entre la masa átomica de cada uno.

Se calcula la menor relación entre las cantidades de sustancia, dividiendo todas por el menor valor.

Si la menor relación no da un número entero o aproximadamente entero*, es necesario multiplicar todos los valores por un número, que los convierta en un valor entero o aproximadamente entero*.

Esos valores se toman como los subíndices de cada elemento en la fórmula empírica.

Se calcula a partir de la fórmula empírica, la masa fórmula relativa de la misma.

Se calcula la relación entre la masa molecular, que se dispone por dato, y la masa fórmula relativa calculada anteriormente, dividiendo una entre la otra.

El número que resulte se multiplica por cada subíndice en la fórmula empírica y esa operación nos dará los subíndices de cada elemento en la fórmula global.

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1.6.- ECUACIONES QUIMICAS

Es la representación simbólica de una reacción química. En ella aparecen las fórmulas químicas de todas las sustancias que intervienen en la reacción, con el símbolo de los estados de agregación correspondiente a cada una de ellas.

A la izquierda en la ecuación, aparecen las sustancias iniciales o reaccionantes y a la derecha, separadas de las anteriores por un signo igual o flecha, se encuentran las sustancias finales o productos de la reacción.

En toda ecuación química debe cumplirse, que en ambos lados de la misma se encuentren el mismo número de átomos de cada elemento, es decir debe estar ajustada materialmente. El número que se coloca delante de cada sustancia para ajustar la ecuación, se denomina coeficiente estequiométrico, ν x.

Ejemplo:

2 HCl (ac) + Na2CO3(s) = 2 NaCl (ac) + CO2 (g) + H2O (l)

Como toda ecuación puede escribirse:

0 = -2HCl (ac) – Na2CO3 (s) + 2NaCl (ac) + CO2 (g) + H2O (l)

Por lo que toda reacción química puede representarse por: ν Σ xX = 0

Donde por convenio los coeficientes estequiométricos, ν x, de los reaccionantes tienen signo negativo y los de los productos signo positivo.

AJUSTE DE ECUACIONES

Método de tanteo.

Muchas ecuaciones químicas pueden ajustarse por el método de tanteo o de ensayo y error.

Este método consiste en localizar en la ecuación la sustancia cuya fórmula contiene un mayor número de átomos y se comienzan a poner coeficientes adecuados delante de las sustancias que contienen los mismos átomos de la sustancia seleccionada, comenzando por los elementos metálicos, después los no metálicos y por último el oxígeno y el hidrógeno, de modo tal que existan el mismo número de átomos de todos los elementos en ambos lados de la ecuación.

*Recuerde que al ajustar la ecuación nunca debe cambiar las fórmulas de las sustancias.

Ejemplo:

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Uno de los mayores usos comerciales del ácido sulfúrico, es la producción de ácido fosfórico (que se usa como fertilizante) y sulfato de calcio. Para ello el ácido sulfúrico se hace reaccionar con fosfato de calcio sólido.

Escriba la ecuación ajustada que representa dicho proceso.

Primeramente se escriben las fórmulas y los estados de agregación de reaccionantes y productos.

H2SO4 (ac) + Ca3(PO4)2 (s) ≠ CaSO4 (s) + H3PO4 (ac)

En esta ecuación la sustancia que más átomos presenta es el Ca3(PO4)2, por lo que se comienza el ajuste con los productos que contienen los átomos de la misma.

Ya que el Ca3(PO4)2 contiene 3 átomos de calcio se coloca el número 3 delante del CaSO4 para ajustar este elemento.

H2SO4 (ac) + Ca3(PO4)2 (s) ≠ 3CaSO4 (s) + H3PO4 (ac)

3Ca 3Ca

Como el Ca3(PO4)2 contiene 2 átomos de fósforo se coloca el número 2 delante del H3PO4.

H2SO4 (ac) + Ca3(PO4)2 (s) ≠ 3CaSO4 (s) + 2H3PO4 (ac)

2P 2P

Antes de ajustar el O y el H, se debe ajustar el otro elemento no metálico, el S. Como ya el CaSO4 está ajustado y tiene 3 azufres, se coloca el número 3 delante del H2SO4.

3H2SO4 (ac) + Ca3(PO4)2 (s) ≠ 3CaSO4 (s) + 2H3PO4 (ac)

3S 3S

Si se ha trabajado correctamente, ya deben haber quedado ajustados los elementos oxígeno e hidrógeno.

3H2SO4 (ac) + Ca3(PO4)2 (s) = 3CaSO4 (s) + 2H3PO4 (ac)

6H 6H

12 O + 8 O = 20 O 12 O + 8 O = 20 O

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Muchas reacciones redox son complicadas, lo que dificulta ajustar su ecuación por el método de tanteo, por lo que se utilizan el método de la variación del número de oxidación y el método del ión electrón.

1.7.- ESTEQUIOMETRIA DE REACCIONES:

La estequiometría preside lo que debería suceder, pero no lo que sucederá en una reacción química.

Leyes estequiométricas

Ley de la conservación de la materia

Esta Ley fue postulada por Antonie Lavoisier después de realizar varios experimentos en los cuales la cantidad de mas de las sustancias constituyentes rea igual al de las sustancias obtenidas de la masa de las sustancias obtenidas después del cambio químico sufrido.

Por lo que su ley dice: la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Ley de la proporciones constantes

Esta ley es también conocida como ley de las proporciones definidas o fíjas.

En sus experimentos el químico francés Joseph Prooust realizo innumerables análisis cuantitativos, en los cuales se percató de que los elementos, al unirse para formar un compuesto, siempre lo hacen de la misma cantidad, la cual permanece fija e invariable.

Es por eso que esta ley dice: Los elementos que forman un compuesto se combinan siempre en la misma proporción.

Ley de la proporciones múltiples

Dalton, al realizar sus experimentos, se dio cuenta de que hay elementos que al combinarse en diferente proporción forman compuestos distintos.

Esta ley nos menciona lo siguiente: Dos elementos se pueden combinar en proporciones diferentes formando compuestos distintos.

3.- Balanceo de ecuaciones químicas

Balanceo de ecuaciones por el método de tanteo

Estos son los pasos para aplicar correctamente este método.

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Seleccionar un compuesto que contenga el átomo de un elemento que se repita en la mayoría de las sustancias que intervienen.

b) Asignar la formula del compuesto seleccionado un coeficiente tal que logre igualar el número de átomos del elemento en reactantes y productos.

Dicho coeficiente el menor posible y afecta a todos los elementos, incluso a los índices.

Repetir el procedimiento anterior con los átomos de los otros elementos hasta que la ecuación este balanceada.

NOTA: Durante la ecuación se pueden experimentar con muchos coeficientes, pero los subíndices de las fórmulas no pueden ser alterados. Balanceo de ecuaciones por el método algebraico

Se asigna un literal a cada compuesto o moléculas que se encuentren en la reacción, en el lado de los reactantes como de los productos.

Se hace una lista con los elementos que se encuentran en la ecuación

Se elige el primer elemento y se tomará como un coeficiente el número de átomos de éste y como factor la literal asignada anteriormente, esto será igualado con el otro lado de la ecuación en el o los casos que aparezca el mismo elemento.

Este paso se repite con cada uno de los elementos que aparezcan en la ecuación.

Ya que se tienen establecidas la igualdades, se le asigna un valor mínimo a la primera literal, esto provocará que se puedan resolver y despejar las demás ecuaciones.

Los valores que resulten de cada literal serán los coeficientes de los compuestos.

NOTA: No puede haber coeficientes fraccionarios y si resultara alguno se toma el valor del denominador y se asigna a la primera literal

Balanceo de ecuaciones por el método de redox

Se escriben los números de oxidación de todos los átomos que participen en la reacción.

Se identifican se identifican los elementos que cambian su numero de oxidación, al efectuarse la reacción, y se determina el número de oxidación del átomo oxidado y reducido.

Indicar el número de electrones cedidos o aceptados

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Establecer una ecuación electrónica

Se balancean las ecuaciones electrónicas, igualando el número de electrones cedidos por el reductor con el número de electrones aceptados por el oxidante, multiplicando por un factor que iguale la cantidad de electrones cedidos y aceptados. Se invierte el numero de electrones ganados y perdidos y se anota como coeficiente.

Se escriben los coeficientes de las ecuaciones electrónicas igualadas.

Se termina el ajuste de la ecuación, determinando el valor de los otros coeficientes por tanteo.

Unidades de medida usuales en estequiometría

Átomo Gramo

Es el peso de atómico de un elemento expresado en gramos

Mol gramo

Es un número de moléculas contenidas en la molécula gramo o el peso molecular de una sustancia expresado en gramos.

Volumen gramo molecular

Es el volumen que ocupa una mol de un gas en condiciones normales de temperatura y presión*, y es igual a 22.4 1/mol.

*Temperatura normal: 0° C o 273° K

Presión Normal: 1atm o 760 mm de Hg.

Numero de Avogadro

Es el número de moléculas o moles de cualquier sustancia o en 22.4 l de un gas en condiciones normales de temperatura y presión, y es igual a:

602 300 000 000 000 000 000 000 = 6.02 x 10 23 moléculas/ mol.

UNIDAD 2.- SOLUCIONES, Y REACCIONES EN SOLUCION ACUOSA

2.1.- Mezclas, tipos de solución, concentración y solubilidad.

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Mezclas.- Al examinar varias formas de materia, podemos advertir que algunas de ellas se componen de dos o mas substancias un ejemplo podria ser el granito, aparece moteado e incluso a simple vista pueden observarse tres distintas clases de partículas, primero notamos manchas obscuras, que son de mica, luego pequeños fragmentos duros, transparentes que son de cuarzo, y finalmente unas partículas grisáceas, translucidas de feldespato. Tales materiales, compuestos de una sustancia, se le llaman mezclas.

Los compuestos de una mezcla conservan todas sus propiedades como substancias separadas: es decir no se han alterado al entrar a formar parte de la mezcla.

TIPOS DE SOLUCION :

Solución Saturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es igual a la que indica su solubilidad”. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente agregándole una pequeña cantidad de soluto y no se disolverá.

En química una solución saturada es aquella que tiene un equilibrio entre el solvente y el soluto a la temperatura dada. La cantidad máxima de soluto que puede contener un solvente para una temperatura dada se denomina punto de saturación. Si se eleva la temperatura, el punto de saturación aumenta, y habrá mayor capacidad del solvente de disolver el soluto. Cuando una solución está saturada, ésta ya no es capaz de disolver más soluto y si se agrega más de éste, éste aparecerá como un precipitado, es decir aparecerá como sólido.

Cuando una solución contiene "disuelto" más soluto del que puede disolver se dice que esta solución es una solución sobresaturada, la cual no es estable.Un ejemplo de solución saturada es una solución de 37.5 gramos de NaCl (sal común) en 100 gramos de agua a 0ºC.Cuando una solución contiene disuelto menos soluto del que puede disolver el solvente, se dice que esta solución es no saturada.

Solución Insaturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es inferior a la que indica su solubilidad” esta solución se reconoce experimentalmente agregándole una pequeña cantidad de soluto y esta se disolverá.

Solución Sobresaturada: “Es aquella en que la cantidad de soluto disuelto es mayor a la que indica su solubilidad”. Este tipo de solución se reconoce experimentalmente por su gran “inestabilidad” ya que al agitarla o al agregar un pequeño cristal de soluto (cristal de siembra o semilla de cristal) se provoca la cristalización del exceso de soluto disuelto.

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Concentración:

La concentración es la magnitud química que expresa la cantidad de un elemento o un compuesto por unidad de volumen. En el SI se emplean las unidades mol·m-3. Cada substancia tiene una solubilidad que es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, presión, y otras substancias disueltas o en suspensión. En química, para expresar cuantitativamente la proporción entre un soluto y el disolvente en una disolución se emplean distintas unidades: molaridad, normalidad, molalidad, formalidad, porcentaje en peso, porcentaje en volumen, fracción molar, partes por millón, partes por billón, partes por trillón, etc. También se puede expresar cualitativamente empleando términos como diluido, para bajas concentraciones, o concentrado, para altas.

Estos vasos, que contienen un tinte rojo, demuestran cambios cualitativos en la concentración. Las soluciones a la izquierda están más diluidas, comparadas con las soluciones más concentradas de la derecha.

Solubilidad:

La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones se puede sobrepasarla,

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denominándose a estas soluciones sobresaturadas. El método preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra. La sustancia que se disuelve se llama soluto y la sustancia donde se disuelva se llama disolvente. No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente, por ejemplo en el agua, se disuelve el alcohol y la sal. El aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a estos la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico.

Entonces para que sea soluble en éter etílico ha de tener poca polaridad, es decir no ha de tener más de un grupo polar el compuesto. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados halogenados.

El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación.

2.2.- Relaciones Ácido- Base

En 1923, dos científicos llamados Johannes N.Brönsted y T.M.Lowry, caracterizaron así los ácidos y las bases:

Ácido: Es la sustancia capaz de ceder protones.

Base: Es la sustancia capaz de recibir protones.

Así entre un ácido y una base dados hay una relación determinada por el intercambio de protones. Es ese intercambio lo que les hace ser considerados bien ácidos, bien bases.

Creación de bases

Para crear una base usando diversas nomenclaturas para ellas tomadas a partir de los nombres de los elementos y juntándolos con un ion hidroxilo (OH), tomando el número de valencia del elemento y combinarlos (cambiándolos de posición) como se muestra en la tabla:

Fórmula Tradicional Stock IUPAC

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Cu(OH) Hidróxido cuproso Hidróxido de cobre (I) Monohidróxido de cobre

Cu(OH)2 Hidróxido cúpricoHidróxido de cobre (II)

Dihidróxido de cobre

Cuando un elemento tiene más de dos valencias no se le pone nomenclatura tradicional. Al usar la menor valencia, el elemento termina en -oso y cuando se usa la mayor termina en -ico. En la nomenclatura IUPAC se le va a dar una conformación de prefijos al elemento según su valencia usada (Tri, Penta, Hexa, Mono, Di, etc) junto con la terminación -hidroxi u -oxidrilo que es el ión OH con carga -1. Cu(OH)2.

Reacciones de precipitación

Las reacciones de precipitación son aquellas en las que el producto es un sólido; se utilizan en los métodos gravimétricos de análisis y en las titulaciones por precipitación.

• Métodos gravimétricos: se basan en las mediciones de masa, donde la sustancia a analizar se convierte en un precipitado escasamente soluble; se filtra, se lava para eliminar impurezas, se convierte mediante el tratamiento térmico adecuado en un producto de composición conocida y finalmente se pesa.

• Métodos por titulación: se basan en la medición de la cantidad de un reactivo de concentración conocida que se consume por la sustancia a analizar, formando un precipitado. Es necesario añadir un indicador colorido que indique el punto final de la reacción.

• Solubilidad: máxima cantidad de soluto que es posible disolver en un litro de agua. Cuando está expresado en mol/L se llama solubilidad molar (s), cuando se expresa en g/L o mg/L es solubilidad (S) .Factores que afectan la solubilidad:

• La temperatura:En la mayoría de los casos la solubilidad de una sustancia sólida aumenta con la temperatura; en los gases la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura.

• La presión:

Para fines prácticos, la presión externa no tiene influencias sobre la solubilidad de líquidos y sólidos pero si influye sobre la solubilidad de los gases. Ley de Henry: la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución.

• La adición de un ion común (efecto del ion común):Es el efecto que produce agregar determinada concentración de un Ion que es común con uno de los iones de la sal cuando ambos se encuentran en la misma solución, dando como resultado la disminución de la solubilidad.

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2.3.- Ecuación neta para reacciones en solución acuosa

Reacciones en solución acuosa

El agua es un compuesto de gran importancia tanto por su relevancia para los procesos biológicos como industriales. Muchas de las reacciones que tienen lugar a nuestro alrededor involucran sustancias disueltas en agua y utilizan ésta como medio de reacción.

Esta posición destacada del agua se deriva en primer lugar de su abundancia y fácil accesibilidad. Se presenta en estado líquido en un amplio rango de temperaturas (el cual incluye la temperatura ambiente de la mayor parte de los puntos del planeta) y además tiene una alta constante dieléctrica por lo que puede disolver un gran número de sustancias, especialmente las iónicas De todo ello se deriva que sea un solvente de bajo costo, apropiado para proporcionar un medio de reacción a numerosos procesos químicos.

2.4.- Balance de ecuaciones (oxidación-reducción)

Balanceo de ecuaciones químicas

Una reacción química es la manifestación de un cambio en la materia y la isla de un fenómeno químico. A su expresión gráfica se le da el nombre de ecuación química, en la cual, se expresan en la primera parte los reactivos y en la segunda los productos de la reacción.

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A + B C + D

Reactivos Productos

Para equilibrar o balancear ecuaciones químicas, existen diversos métodos. En todos el objetivo que se persigue es que la ecuación química cumpla con la ley de la conservación de la materia.

Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo

El método de tanteo consiste en observar que cada miembro de la ecuación se tengan los átomos en la misma cantidad, recordando que en

H2SO4 hay 2 Hidrógenos 1 Azufre y 4 Oxígenos

5H2SO4 hay 10 Hidrógenos 5 azufres y 20 Oxígenos

Para equilibrar ecuaciones, solo se agregan coeficientes a las formulas que lo necesiten, pero no se cambian los subíndices.

Ejemplo: Balancear la siguiente ecuación

H2O + N2O5 NHO3

Aquí apreciamos que existen 2 Hidrógenos en el primer miembro (H2O). Para ello, con solo agregar un 2 al NHO3 queda balanceado el Hidrogeno.

H2O + N2O5 2 NHO3

Para el Nitrógeno, también queda equilibrado, pues tenemos dos Nitrógenos en el primer miembro (N2O5) y dos Nitrógenos en el segundo miembro (2 NHO3)

Para el Oxigeno en el agua (H2O) y 5 Oxígenos en el anhídrido nítrico (N2O5) nos dan un total de seis Oxígenos. Igual que (2 NHO3)

Balanceo de ecuaciones por el método de Redox (Oxido - reducción )

En una reacción si un elemento se oxida, también debe existir un elemento que se reduce. Recordar que una reacción de oxido reducción no es otra cosa que una perdida y ganancia de electrones, es decir, desprendimiento o absorción de energía (presencia de luz, calor, electricidad, etc.)

Para balancear una reacción por este método, se deben considerar los siguiente pasos

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1) Determinar los números de oxidación de los diferentes compuestos que existen en la ecuación.

Para determinar los números de oxidación de una sustancia, se tendrá en cuenta lo siguiente:

En una formula siempre existen en la misma cantidad los números de oxidación positivos y negativos

El Hidrogeno casi siempre trabaja con +1, a ecepcion los hidruros de los hidruros donde trabaja con -1

El Oxigeno casi siempre trabaja con -2

Todo elemento que se encuentre solo, no unido a otro, tiene numero de oxidación 0

2) Una vez determinados los números de oxidación , se analiza elemento por elemento, comparando el primer miembro de la ecuación con el segundo, para ver que elemento químico cambia sus números de oxidación

0 0 +3 -2

Fe + O2 Fe2O3

Los elementos que cambian su numero de oxidación son el Fierro y el Oxigeno, ya que el Oxigeno pasa de 0 a -2 Y el Fierro de 0 a +3

3) se comparan los números de los elementos que variaron, en la escala de Oxido-reducción

0 0 +3 -2

Fe + O2 Fe2O3

El fierro oxida en 3 y el Oxigeno reduce en 2

4) Si el elemento que se oxida o se reduce tiene numero de oxidación 0 , se multiplican los números oxidados o reducidos por el subíndice del elemento que tenga numero de oxidación 0

Fierro se oxida en 3 x 1 = 3

Oxigeno se reduce en 2 x 2 = 4

5) Los números que resultaron se cruzan, es decir el numero del elemento que se oxido se pone al que se reduce y viceversa

4Fe + 3O2 2Fe2O3

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Los números obtenidos finalmente se ponen como coeficientes en el miembro de la ecuación que tenga mas términos y de ahí se continua balanceando la ecuación por el método de tanteo

UNIDAD 3.- COMPOSICION, CLASIFICACION Y PROPIEDADES DE LOS PETROLEOS EN MEXICO

3.1.- Definición de petróleo y gas natural

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PETROLEO

El petróleo es una mezcla en la que coexisten en fases sólida, liquida y gas, compuestos denominados hidrocarburos, constituidos por átomos de carbono e hidrogeno y pequeñas proporciones de heterocompuestos con presencia de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales, ocurriendo en forma natural en depósitos de roca sedimentaria. Su color varía entre ámbar y negro. La palabra petróleo significa aceite de piedra.

ORIGEN

Durante la era terciaria en el fondo de los mares se acumularon restos de peces, invertebrados y, probablemente, algas, quedando sepultadas por la arena y las arcillas sedimentadas. Las descomposiciones provocadas por microorganismos, acentuadas por altas presiones y elevadas temperaturas posteriores, dieron origen a hidrocarburos. Al comenzar la era cuaternaria los movimientos orogénicos convulsionaron la corteza terrestre y configuraron nuevas montañas, la cordillera de los Andes entre ellas.

Los estratos sedimentarios se plegaron y el petróleo migró a través de las rocas porosas, como las areniscas, hasta ser detenido por anticlinales, pliegues con forma de A mayúscula, y por fallas que interrumpieron la continuidad de los estratos.

El yacimiento no debe imaginarse como un gran "lago" subterráneo. El petróleo ocupa los intersticios de rocas sedimentarias muy porosas, acompañado habitualmente de gas natural y de agua salada.

FUENTES DE OBTENCIÓN

El hallazgo de yacimientos de petróleo no es obra librada al azar y obedece a una tarea científicamente organizada, que se planifica con mucha antelación. Instrumental de alta precisión y técnicos especializados deben ser trasladados a regiones a menudo deshabitadas, en el desierto o en la selva, obligando a construir caminos y sistemas de comunicación, disponer de helicópteros, instalar campamentos y laboratorios, etc. Los estudios realizados se desarrollan según el siguiente ordenamiento:

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Elevamiento geográfico, que incluye la aerofotografía.

Elevamiento geológico para identificar terrenos sedimentarios con posibilidad de contener petróleo.

Aplicación de métodos geofísicos: Con gravitómetros se mide la aceleración de gravedad terrestre: g, que disminuye ligeramente donde hay petróleo de menor densidad que las rocas que le rodean. Con magnetómetros se aprecian variaciones de l campo magnético. También hay determinaciones de conductividad eléctrica del terreno. Y, finalmente, se detecta con sismógrafos las ondas sísmicas provocadas por la detonación de cargas explosivas. Todos estos procedimientos son concurrentes y permiten determinar la dirección, extensión e inclinación de los estratos presuntivamente petrolíferos.

Perforaciones de prueba: Las muestras de rocas tomadas a distintas profundidades son analizadas química y geológicamente. La Argentina no solamente explora su territorio sino que gracias a una plataforma móvil semisumergible, cuyo costo fue de 200 millones de dólares, ha iniciado el estudio del lecho marino en la desembocadura del río de la Plata y en el golfo de San Jorge (Chubut). En promedio se demora diez años y se invierte un ingente capital antes de decidir si la explotación puede ser afrontada con relativo éxito.

Destilación fraccionada

El petróleo, por si mismo es un conjunto de hidrocarburos. Sin embargo, los derivados del petróleo se pueden obtener luego de algunos procesos químicos. Un método para destilar el petróleo crudo es la destilación fraccionada. Mediante este método se obtienen fracciones y no productos puros.Para destilar el petróleo se utilizan las conocidas refinerías. Estas son enormes complejos donde se somete al petróleo crudo a procesos de separación física en los cuales se extrae gran variedad de sus derivados. Las torres de destilación industrial para petróleo poseen alrededor de 100 bandejas dentro del petróleo existen varios compuestos de los cuales se obtienen alrededor de 2.000 productos.

La destilación fraccionada se realiza principalmente a base de temperatura. Cada sustancia dentro del petróleo destila a distinta temperatura. Entonces, a partir de una temperatura fija se obtiene una sustancia predeterminada. Por ejemplo: se calienta el crudo hasta los 100 °C de donde se obtiene nafta, luego se sigue calentando el petróleo restante para obtener otras sustancias buscadas en temperaturas más altas y así hasta llegar a los 350-400 °C, temperatura en la cual el petróleo empieza a descomponerse. Es por esto que dentro de las refinerías se somete al petróleo crudo a determinadas

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temperaturas en distintas instancias. De este modo, los componentes se van desprendiendo de una manera ordenada.

DERIVADOS

Gasolina motor corriente extra

Turbo combustible o turbosina

Gasolina de aviación

ACPM o Diesel

Queroseno

Cocinol

Gas propano

Bencina industrial

Combustóleo o fuel oil

Disolventes alifáticos

Asfaltos

Bases lubricantes

Ceras parafinas

Polietileno

Alquitrán aromático

Ácido nafténico

Benceno Ciclohexano

Tolueno

Xilenos mezclados

Definición de gas natural

Gas Natural Definición:

El gas natural es un combustible que se obtiene de rocas porosas del interior de la corteza terrestre y se encuentra mezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos. Como se trata de un gas, puede encontrarse sólo en

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yacimientos separados. La manera más común en que se encuentra este combustible es atrapado entre el petróleo y una capa rocosa impermeable. En condiciones de alta presión se mezcla o disuelve aceite crudo.

El gas natural arrastra desde los yacimientos componentes indeseables como son: el ácido sulfhídrico (H2S), bióxido de carbono (CO2) y agua en fase gaseosa, por lo que se dice que el gas que se recibe es un gas húmedo, amargo e hidratado; amargo por los componentes ácidos que contiene, húmedo por la presencia de hidrocarburos líquidos e hidratado por la presencia de agua que arrastra desde los yacimientos.

Existen diversas denominaciones que se le al gas natural y por lo general se asocia a los compuestos que forman parte de su composición. Por ejemplo cuando en el gas natural hay H2S a nivel por encima de 4 ppm por cada pie cúbico de gas se dice que es un gas “amargo” y cuando la composición desciende a menos de 4 ppm se dice que es un gas “dulce”.

Gas Natural Componentes:

No existe una composición o mezcla que se pueda tomar para generalizar la composición del gas natural. Cada gas tiene su propia composición, de hecho dos pozos de un mismo yacimiento puede tener una composición diferente entre si. También la composición del gas varia conforme el yacimiento va siendo explotado, es por eso que se deberá hacer un análisis periódico al gas que es extraído, para adecuar los equipos de explotación a la nueva composición y evitar problemas operacionales.

Cuando el gas natural es extraído de los yacimientos presenta impurezas las cuales hay que eliminar ya que pueden provocar daños al medio ambiente, corrosión en equipos o disminuir el valor comercial del gas. Normalmente se compone de hidrocarburos con muy bajo punto de ebullición. El Metano es el principal constituyente de este combustible, con un punto de ebullición de -154°C, el etano con un punto de ebullición de -89°C, puede estar presente en cantidades de hasta 10%; el propano cuyo punto de ebullición es de hasta -42°C, representa un 3%. El butano, pentano, hexano y octano también pueden estar presentes.

La composición de una mezcla de gas natural puede ser expresada tanto en fracción mol, fracción volumen o fracción peso de sus componentes, aunque también puede ser expresada en porciento mol, en porciento volumen o porciento peso.

3.2.- Composición de los petróleos y gases naturales.

El petróleo está formado por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados hidrocarbonatos de azufre, oxígeno y nitrógeno. Cantidades variables de gas disuelto y pequeñas proporciones de

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componentes metálicos. También puede contener, sales y agua en emulsión o libre. Sus componentes útiles se obtienen por destilación fraccionada en las refinerías de petróleo. Los componentes no deseados, como azufre, oxígeno, nitrógeno, metales, agua, sales, etc., se eliminan mediante procesos físico-químicos. El número de compuestos es muy grande. La mayoría de los hidrocarburos aislados se clasifican como:

Alcanos o "Serie de las parafinas": Son hidrocarburos saturados homólogos del metano (CH4). Su fórmula general es CnH2n+2.

Ciclo-alcanos o Cicloparafinas-Naftenos: Son hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopropano (C3H6) y del ciclohexano (C6H12). Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. Su fórmula general es CnH2n.

Hidrocarburos aromáticos: Son hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno (C6H6) y sus homólogos. Su fórmula general es CnHn.

Alquenos o Olefinas: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-C=C-). Su fórmula general es CnH2n. Tienen terminación -"eno".

Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono. Su fórmula general es CnH2n-2.

Alquinos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono. Su fórmula general es: CnH2n-2. Tienen terminación -"ino".

Compuestos no hidrocarburos: Los compuestos más importantes son los sulfuros orgánicos, los compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como el sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V), plomo (Pb), etc. Asimismo se pueden encontrar trazas de porfirinas, que son especies órgano metálicas.

3.3.- Clasificación de los petróleos

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Clasificación del petróleo según su Gravedad API

Relacionándolo con su gravedad API el American Petroleum Institute) clasifica el petróleo en "liviano", "mediano", "pesado" y "extrapesado".

Crudo liviano o ligero, es definido como el que tiene gravedades API mayores a 31,1 °API

Crudo medio o mediano es aquel que tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1 °API.

Crudo pesado es definido como aquel que tiene gravedades API entre 10 y 22,3 °API.

Crudo extrapesado es aquel que tiene gravedades API menores a 10 °API. A estos crudos también se les denomina bitúmenes.

3.4.- Los petróleos de México

Petróleos Mexicanos (PEMEX) es una empresa pública paraestatal mexicana petrolera, creada en 1938, que cuenta con un monopolio constitucional para la explotación de los recursos energéticos (principalmente petróleo y gas natural) en territorio mexicano, aunque también cuenta con diversas operaciones en el extranjero. PEMEX es la única empresa que puede explotar el petróleo en México.

Organización

En 1992 Se expide una nueva Ley Orgánica de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios mediante la cual Petróleos Mexicanos opera por conducto de un corporativo y cuatro organismos subsidiarios:

Pemex Exploración y Producción

Pemex Refinación

Pemex Gas y Petroquímica Básica

Pemex Petroquímica

Produce diversos tipos de combustible:

Gasolina "Magna" (calidad regular grado 87)

Gasolina "Premium" (calidad superior grado 92)

Diesel

Turbosina

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Producción

Principales estados petroleros según producción:

1 Campeche

2 Tabasco

3 Veracruz

4 Tamaulipas

5 Chiapas

Destilación fraccionada del petróleo

El petróleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa en mezclas más simples de hidrocarburos que tienen usos específicos, a este proceso se le conoce como destilación fraccionada. El petróleo natural hirviente (unos 400 grados centígrados) se introduce a la parte baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a esa temperatura pasan como vapores a la cámara superior algo mas fría y en ella se condensan las fracciones mas pesadas que corresponden a los aceites lubricantes.De este proceso se obtienen las fracciones:

Gases

Bencina, ligroina o éter de petróleo

Gasolina

Queroseno

Combustibles diésel (ligero y pesados)

Aceites lubricantes

Asfalto

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UNIDAD 4.- ELEMENTOS DE REFINACION DEL PETROLEO, TRATAMIENTO DE GAS

4.1.- Fracciones del petróleo y del gas natural: gasolina, kerosina gasoleo residuo, gas comercial, y gas licuado.

GASOLINA:

Componentes

La gasolina se obtiene del petróleo en una refinería. En general se obtiene a partir de la nafta de destilación directa, que es la fracción líquida más ligera del petróleo (exceptuando los gases). La nafta también se obtiene a partir de la conversión de fracciones pesadas del petróleo (gasoil de vacío) en unidades de proceso denominadas FCC (craqueo catalítico fluidizado) o hidrocráquer. La gasolina es una mezcla de cientos de hidrocarbonos individuales desde C4 (butanos y butenos) hasta C11 como, por ejemplo, el metilnaftaleno.

Gasolina de Destilación Directa: Ausencia de hidrocarburos no saturados, de moléculas complejas aromáticas- nafténicas

KEROSINA:

Un aceite medio ligero procedente de la refinación del petróleo, intermedio entre el gasóleo y la gasolina; utilizado para alumbrado y calefacción y también como combustible para los motores de los aviones a chorro y los de turbo-hélice.

GASOLEO

El gasóleo, también denominado gasoil o diésel, es un líquido de color blancuzco o verdoso y de densidad sobre 850 kilogramos por metro cúbico, compuesto fundamentalmente por parafinas y utilizado principalmente como combustible en motores diésel y en calefacción.

Cuando es obtenido de la destilación del petróleo se denomina petrodiésel y cuando es obtenido a partir de aceites vegetales se denomina biodiésel.

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RESIDUOS:

Los residuos industriales se originan porque los procesos de fabricación no poseen unos rendimientos de producción del 100 % con respecto a las materias primas y energía que utilizan. Por ello, junto a productos con valor comercial, se generan paralelamente residuos sin valor económico en el contexto que son producidas y de las cuales su generador se quiere desprender al no poder encontrar una salida comercial o de uso propio, destinándolas en consecuencia al abandono.

GAS COMERCIAL:

Los usos comerciales del gas natural son muy similares a los usos residenciales. El sector comercial incluye el sector público y las empresas privadas, como los edificios de oficinas, escuelas, iglesias, hoteles, restaurantes y los edificios gubernamentales.

Los usos principales del gas natural en este sector incluyen calefacción de espacios, la calefacción de agua y aire acondicionado. Para los restaurantes y otros establecimientos que requieren cocinar alimentos, el gas natural es una muy buena opción para cumplir con estas necesidades.

Es un combustible sumamente eficaz y barato para calentar todo tipo de edificios comerciales. Aunque mayoritariamente se usa para el calentamiento de espacios y de agua en el ámbito comercial existen otras posibilidades de uso. Las áreas de mayor crecimiento serán las de enfriamiento y la preparación de alimentos.

Hay tres tipos de procesos a gas natural que manejan el enfriamiento de ambientes. El primero de ellos se hace a través de un motor a gas natural, en lugar de un motor eléctrico, que maneja un compresor. Con este sistema, el calor que emana del motor a gas puede ser utilizado para aplicaciones caloríficas, incrementando la eficiencia de la energía.

El segundo es un dispositivo refrescante que se basa en la absorción que proporciona el aire frío por la evaporación de un refrigerante como agua o amoníaco. Estos dispositivos son los que mejor satisfacen las necesidades de enfriamiento de grandes edificios, como torres de oficinas y centros comerciales.

El tercer tipo de sistema de enfriamiento en el ámbito comercial consiste en un sistema deshidratante que refresca reduciendo la humedad del aire. Enfriar el aire seco requiere menos energía que enfriar el aire húmedo.

Otra área de potencial crecimiento en el uso comercial del gas natural es la de la industria de servicios alimenticios o preparación de comida. El gas natural es una opción excelente para los requerimientos de esta industria, al ser una fuente de energía flexible, que puede suministrar a estos establecimientos aparatos que cocinen los alimentos de muchas maneras diferentes.

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El gas natural también es una opción barata, eficaz para los establecimientos comerciales de preparación de comida en forma masiva. Los restaurantes no tradicionales que utilizan artefactos de cocina compactos y multifuncionales en locales más pequeños, como aquéllos de los centros comerciales y aeropuertos, están extendiendo también el uso comercial del gas natural. En ellos se puede integrar un sartén a gas, una plancha, hornos y áreas de almacenamiento calientes y frías, o sea, múltiples opciones en áreas relativamente pequeñas.

El gran número de avances tecnológicos ha permitido usar el gas natural para aumentar la eficiencia de la energía dentro del ámbito comercial. Es así como muchos edificios de gran consumo de electricidad tienen generadores propios. Artefactos como motores, turbinas y células de combustible o baterías, obtienen su energía del gas natural para generar electricidad. Estos aplicaciones de la generación distribuida de electricidad ofrecen más independencia a los establecimientos comerciales por la facilidad de control del suministro energético.

Otra innovación tecnológica es la combinación de la energía y poder calorífico y la combinación de sistemas de enfriamiento y suministro de energía. Estos sistemas integrados se usan en el ámbito comercial para aumentar la eficiencia energética. Éstos integran sistemas que pueden usar energía que normalmente se perdería. Por ejemplo, el calor que emana de los generadores de electricidad a gas natural, puede ser aprovechado para calentar un espacio, o para calentar agua o para las calderas comerciales.

GAS LICUADO:

El gas licuado del petróleo (GLP) es la mezcla de gases condensables presentes en el gas natural o disueltos en el petróleo. Los componentes del GLP, aunque a temperatura y presión ambientales son gases, son fáciles de condensar, de ahí su nombre. En la práctica, se puede decir que los GLP son una mezcla de propano y butano.

El propano y butano están presentes en el petróleo crudo y el gas natural, aunque una parte se obtiene durante el refino de petróleo, sobre todo como subproducto de la destilación fraccionada catalítica (FCC, por sus siglas en inglés Fluid Catalytic Cracking).

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4.2.- PROCESOS DE REFINACION Y SUS EQUIPOS

Proceso de refinación del petróleoEl petróleo crudo no es directamente utilizable, salvo a veces como combustible. Para obtener sus diversos subproductos es necesario refinarlo, de donde resultan, por centenares, los productos acabados y las materias químicas más diversas. El petróleo crudo es una mezcla de diversas sustancias, las cuales tienen diferentes puntos de ebullición. Su separación se logra mediante el proceso llamado "destilación fraccionada". Esta función está destinada a las "refinerías", factorías de transformación y sector clave por definición de la industria petrolífera, bisagra que articula la actividad primaria y extractiva con la actividad terciaria.El término de refino, nos fue heredado en el siglo XIX, cuando se contentaban con refinar el petróleo para lámparas, se reviste hoy de tres operaciones:

La separación de los productos petrolíferos unos de otros, y sobre la destilación del crudo (topping).

La depuración de los productos petrolíferos unos de otros, sobretodo su desulfuración.

La síntesis de hidrocarburos nobles mediante combinaciones nuevas de átomos de carbono y de hidrógeno, su deshidrogenación, su isomerización o su ciclado,

Obtenidos bajo el efecto conjugado de la temperatura, la presión y catalizadores apropiados. En un inicio, el refino se practicaba directamente en los lugares de producción del petróleo, pero pronto se advirtió que era más económico transportar masivamente el crudo hasta las zonas de gran consumo y construir refinerías en los países industrializados, adaptando su concepción y su programa a las necesidades de cada país.El petróleo crudo es depositado en los tanques de almacenamiento, en donde permanece por varios días para sedimentar y drenar el agua que normalmente contiene. Posteriormente es mezclado con otros crudos sin agua y es bombeado hacia la planta para su refinación.

Una refinería comprende una central termoeléctrica, un parque de reservas para almacenamiento, bombas para expedición por tubería, un apeadero para vagones-cisterna, una estación para vehículos de carretera para la carga de camiones cisterna. Es, pues, una fábrica compleja que funciona 24 horas diarias con equipos de técnicos que controlan por turno todos los datos.

Mientras que antes las antiguas refinerías ocupaban a centenares y a veces a millares de obreros en tareas manuales, sucias e insalubres, las más modernas están dotadas en la actualidad de automatismos generalizados para el control y la conducción de los procesos y no exigen más que un efectivo reducido de algunas personas.

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En la industria de transformación del petróleo, la destilación es un proceso fundamental, pues permite hacer una separación de los hidrocarburos aprovechando sus diferentes puntos de ebullición, que es la temperatura a la cual hierve una sustancia.

Destilación Atmosférica y al Vacío

Este es el primer proceso que aparece en una refinería. El petróleo que se recibe por ductos desde las instalaciones de producción, se almacena en tanques cilíndricos de gran tamaño, de donde se bombea a las instalaciones de este proceso. El petróleo se calienta en equipos especiales y pasa a una columna de destilación que opera a presión atmosférica en la que, aprovechando la diferente volatilidad de los componentes, se logra una separación en diversas fracciones que incluyen gas de refinería, gas licuado de petróleo (LPG), nafta, queroseno (kerosene), gasóleo, y un residuo que corresponde a los compuestos más pesados que no llegaron a evaporarse.

En una segunda columna de destilación que opera a condiciones de vacío, se logra la vaporización adicional de un producto que se denomina gasóleo de vacío, y se utiliza como materia prima en otros procesos que forman parte de las refinerías para lograr la conversión de este producto pesado en otros ligeros de mayor valor.

En este proceso, el petróleo se separa en fracciones que después de procesamientos adicionales, darán origen a los productos principales que se venden en el mercado: el gas LP (comúnmente utilizado en las estufas domésticas), gasolina para los automóviles, turbosina para los aviones jet, diesel para los vehículos pesados y combustóleo para el calentamiento en las operaciones industriales. Pero estos productos tienen que cumplir con una serie de especificaciones que aseguren su comportamiento satisfactorio.

Originalmente, las especificaciones tuvieron un enfoque eminentemente técnico, como el número de octano de la gasolina, o el de cetano del diesel, o el punto de humo del queroseno, o la viscosidad del combustóleo; actualmente, las consideraciones de protección ambiental han incorporado muchos más requerimientos, limitándose, por ejemplo en la gasolina, el contenido del azufre (este compuesto al quemarse, produce dióxido de azufre que al pasar a la atmósfera se oxida, y con el agua da origen a la lluvia ácida), el benceno (que es un hidrocarburo que tiene carácter cancerígeno), las olefinas y los aromáticos (que son familias de hidrocarburos altamente reactivas en la atmósfera, promotoras de la formación de ozono); la presión de vapor (que debe limitarse para reducir las emisiones evaporativas en los automóviles y gasolineras), e inclusive se requiere la presencia de compuestos oxigenados que no ocurren naturalmente en el petróleo (estos compuestos favorecen la combustión completa en los motores automotrices).

Además de la destilación atmosférica y al vacío, los procesos de refinación más importantes son los siguientes:

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2. Hidrotratamiento

En forma generalizada, en los combustibles de hoy día se reducen los compuestos de azufre, para evitar daños ambientales por lluvia ácida. Al proceso que se utiliza para este propósito y al cual se someten las diferentes fracciones que se obtienen en la destilación atmosférica y al vacío se le denomina hidrotratamiento o hidrodesulfuración, por estar basado en el uso de hidrógeno que reacciona con los compuestos de azufre presentes en los hidrocarburos para formar ácido sulfhídrico; en un procesamiento posterior, este compuesto se convierte en azufre elemental sólido que tiene una importante aplicación industrial. En el proceso ocurren reacciones adicionales que permiten complementar el tratamiento al eliminar también compuestos nitrogenados, convertir las olefinas en compuestos saturados y reducir el contenido de aromáticos. El hidrotratamiento requiere de altas presiones y temperaturas, y la conversión se realiza en un reactor químico con catalizador sólido constituido por alúmina impregnada con molibdeno, níquel y cobalto.

3. Reformación de Nafta

Los cortes de nafta que se obtienen por destilación directa de cualquier tipo de petróleo presentan un número de octano muy bajo (45 a 55), y serían inaplicables para la gasolina que requieren los automóviles modernos (octanajes de 80 a 100). Es necesario entonces modificar la estructura química de los compuestos que integran las naftas, y para ello se utiliza el proceso de reformación en el que a condiciones de presión moderada y alta temperatura, se promueven reacciones catalíticas conducentes a la generación de compuestos de mayor octano como son los aromáticos y las isoparafinas. Simultáneamente en las reacciones se produce hidrógeno, que se utiliza en la misma refinería en los procesos de hidrotratamiento. Las reacciones son promovidas por catalizadores basados en gg-alúmina como soporte de metales activos (platino-renio o platino-estaño).

4. Isomerización

Los isómeros son moléculas que tienen el mismo tipo y cantidad de átomos, pero con diferente estructura en su conformación. En el caso particular de las parafinas, que son hidrocarburos constituidos por cadenas de átomos de carbono asociados a hidrógeno, se tienen para una misma fórmula general (CnH(2n+2)) una gran variedad de estructuras; cuando la cadena de átomos de carbono es lineal, el compuesto se denomina parafina normal, y si la cadena es ramificada, el compuesto es una isoparafina.En el grupo de parafinas que forman parte de las gasolinas, las isoparafinas tienen número de octano superior a las parafinas normales, de tal manera que para mejorar la calidad del producto se utiliza un proceso en el que las parafinas normales se convierten en isoparafinas a través de reacciones de isomerización.

La práctica es separar por destilación la corriente de nafta en dos cortes, ligero y pesado; el ligero que corresponde a moléculas de cinco y seis átomos de carbono se alimenta al proceso de isomerización, mientras que el pesado, con moléculas de siete a once átomos de carbono, es la carga al proceso de

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reformación antes descrito. Las reacciones de isomerización son promovidas por catalizador de platino soportado en alúmina

Desintegración Catalítica Fluida (FCC)

Este es un proceso de conversión de hidrocarburos pesados presentes en los gasóleos de vacío, que permite producir gasolina, y en consecuencia aumentar el rendimiento de este combustible en las refinerías, disminuyendo la producción de residuales.

El proceso FCC se basa en la descomposición o rompimiento de moléculas de alto peso molecular; esta reacción se promueve por un catalizador sólido con base en zeolitas en presentación pulverizada, que se incorpora a los hidrocarburos de carga en un reactor de tipo tubular con flujo ascendente. A la salida del reactor, el catalizador se separa de los productos de reacción a través de ciclones, y el coque que se genera y adhiere al mismo por las altas temperaturas de reacción, se quema en un equipo especial antes de recircularse al reactor; la energía liberada en el quemado sirve para dar parte del calentamiento de la corriente de carga.

En el proceso se producen, además de gasolina, productos más ligeros como gas seco (metano y etano) y fracciones de 3 a 5 átomos de carbono, de carácter olefínico, que se utilizan como materia prima en la producción de éteres y gasolina alquilada en procesos subsecuentes de la refinería. También se genera un producto pesado rico en aromáticos, conocido como aceite cíclico ligero, que se procesa en las hidrotratadoras de la fracción diesel, y otro denominado aceite decantado que se incorpora al combustóleo.

Producción de Éteres

Con el propósito de reducir las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados de los vehículos con motor a gasolina, se agregan a este combustible componentes que contienen oxígeno en su molécula, como es el caso de los éteres.Estos componentes se dosifican en la gasolina para obtener un contenido de oxígeno de 1 a 2% en peso y, en virtud de su alto número de octano, contribuyen al buen desempeño de este combustible en los motores. Los componentes oxigenados utilizados en la formulación de gasolinas en México son el MTBE (metil tert-butil éter) y en menor grado el TAME (tert-amil metil éter).Estos éteres se obtienen en las refinerías a partir de alcohol metílico, producido en los complejos petroquímicos, y de las olefinas ligeras producidas en los procesos de desintegración catalítica FCC, con el beneficio adicional de reducir el contenido de estas

olefinas ligeras (importantes contribuyentes a la formación de ozono en la atmósfera) en la gasolina.

Alquilación

El proceso de alquilación es una síntesis química por medio de la cual se unen olefinas ligeras (propileno y/o butenos producidos en el proceso FCC antes

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descrito) con isobutano (proveniente de la fracción de gas LP recuperada en la destilación atmosférica del petróleo y complementada con corrientes equivalentes del procesamiento del gas natural). Al resultado de la síntesis se le denomina alquilado o gasolina alquilada, producto constituido por componentes isoparafínicos cuyos puntos de ebullición se ubican dentro del intervalo de la gasolina.En sus inicios el proceso tuvo como objetivo obtener un combustible aplicable a aviones de turbohélice, y aumentar el rendimiento de gasolina a partir de las diversas corrientes ligeras producidas en la refinería, pero actualmente su objetivo es producir una fracción cuyas características tanto técnicas (alto octano) como ambientales (bajas presión de vapor y reactividad fotoquímica) la hacen hoy en día, uno de los componentes más importantes de la gasolina reformulada. La alquilación es un proceso catalítico que requiere de un catalizador de naturaleza ácida fuerte, y se utilizan para este propósito ya sea ácido fluorhídrico o ácido sulfúrico.

Fondo de Barril

La cada vez mayor disponibilidad relativa de crudo pesado, con altos contenidos de azufre y metales y bajos rendimientos de destilados, hace necesario el contar con unidades de proceso que permitan modificar estos rendimientos en conformidad con las demandas, produciendo combustibles con calidad ecológica.

Esto apunta hacia la introducción de procesos de conversión que aumenten la producción de destilados y disminuyan los residuales pesados. A este tipo de procesos se les ha llamado en su conjunto procesos de fondo de barril, y constituyen ya una sección específica de la mayor parte de las refinerías.

En México, esta tendencia se justifica por la necesidad de procesar cada vez mayores proporciones de crudo tipo Maya. Entre las opciones de procesamiento, se tienen las orientadas a la producción de combustóleo de bajo contenido de azufre, utilizando el proceso de hidrotratamiento de residuos, aunque se empiezan a generalizar los esquemas de alta conversión, basados en hidrodesintegración profunda o en coquización, para aumentar el rendimiento de destilados a expensas de la desaparición del combustóleo.

Los procesos de hidrotratamiento se basan en la reacción catalítica del hidrógeno con los compuestos de azufre a condiciones severas de presión y temperatura, y con catalizadores de características muy especiales. Los procesos de hidrodesintegración se diferencian fundamentalmente en el tipo de catalizador, que se diseña para orientar las reacciones a la descomposición de las moléculas para generar productos ligeros; la presencia del hidrógeno permite que estos productos resulten de carácter no olefínico y bajos en azufre.

Por otro lado, los procesos de coquización consisten en la desintegración térmica no catalítica de los residuales; la ausencia de hidrógeno hace que los productos del proceso sean ricos en olefinas y azufre, requiriendo entonces procesamiento ulterior en las unidades de hidrotratamiento de destilados. Simultáneamente se produce coque de petróleo, compuesto constituido principalmente de carbón.

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Otro proceso basado en la descomposición térmica, bastante antiguo pero aún presente en muchas refinerías, es el de reducción de viscosidad, orientado a la autogeneración de diluentes del combustóleo para reducir el uso de destilados valiosos que también se usan para este propósito.

Producción de Lubricantes

Dentro de la industria en general, los lubricantes juegan un papel fundamental, pues evitan que el contacto continuo entre partes móviles de una máquina provoque esfuerzos por fricción que puedan llevarla a un mal funcionamiento e inclusive a su destrucción.Durante la refinación del petróleo es posible, si se desea, producir bases de lubricantes, las cuales deben cumplir en forma muy estricta con el rango de viscosidad que las caracteriza. La materia prima para obtener las bases de lubricantes es el residuo de la destilación atmosférica del petróleo, el cual se redestila a condiciones de vacío para generar cortes específicos que se denominan: especialidades, neutro ligero y neutro, generándose además en otro proceso de desasfaltización del residuo de vacío por extracción con solventes, cortes adicionales que se denominan: neutro pesado, pesado y cilindros.En su conjunto, los cortes lubricantes requieren de un procesamiento posterior que involucra plantas de desaromatización y de desparafinación, indispensables para ajustar los índices de viscosidad, o sea la variación de la viscosidad del lubricante con la temperatura, que es la propiedad fundamental que define su calidad. Simultáneamente se produce parafina suave y parafina dura.

Endulzamiento y Recuperación de Azufre

La eliminación del ácido sulfhídrico (H2S) que acompaña al gas que se separa en la destilación atmosférica, y que está sobre todo presente en el gas resultante de los procesos de hidrotratamiento, es indispensable para evitar emisiones de azufre durante el quemado de dicho producto como combustible de la propia refinería.

La separación del H2S de los gases se realiza en un proceso que se denomina de endulzamiento, basado en la absorción en soluciones acuosas de aminas; la solución rica en sulfhídrico se regenera por agotamiento con vapor para recircularse a la absorción, y el H2S separado se procesa en unidades donde primeramente se realiza una combustión parcial del mismo para generar una proporción adecuada de H2S y SO2, que enseguida se hacen reaccionar catalíticamente para generar azufre elemental.

Procesamiento de Gas Natural

El gas natural está constituido principalmente por metano con proporciones variables de otros hidrocarburos (etano, propano, butanos, pentanos y gasolina natural) y de contaminantes diversos. El objetivo del procesamiento del gas natural es eliminar los contaminantes, incluyendo los componentes corrosivos (agua y ácido sulfhídrico, este último también por su carácter contaminante), los que reducen el poder calorífico (dióxido de carbono y nitrógeno) y los que forman depósitos sólidos a bajas temperaturas (nuevamente agua y dióxido de carbono), para después separar los hidrocarburos más pesados que el metano, que constituyen materias primas básicas para la industria petroquímica.

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Las etapas normales en el procesamiento del gas natural son la deshidratación (eliminación de agua, usualmente con adsorbentes sólidos, como alúmina o mallas moleculares), el endulzamiento (eliminación de ácido sulfhídrico y dióxido de carbono con soluciones absorbentes en un esquema similar al descrito para los procesos de endulzamiento de gas de refinería), y la recuperación criogénica de etano e hidrocarburos más pesados (condensación de estos componentes a bajas temperaturas, del orden de 100oC, y destilación fraccionada de los líquidos condensados). Otras etapas complementarias son el fraccionamiento de los hidrocarburos recuperados y la conversión del ácido sulfhídrico a azufre

4.2.1.- DESTILACION NORMAL Y AL VACIO

La destilación es la operación fundamental para el refino del petróleo. Su objetivo es conseguir, mediante calor, separar los diversos componentes del crudo. Cuando el crudo llega a la refinería es sometido a un proceso denominado “destilación fraccionada”.

El petróleo crudo calentado se separa físicamente en distintas fracciones de destilación directa, diferenciadas por puntos de ebullición específicos y clasificadas, por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasóleos y residuo.

Destilación atmosféricaEn las torres de destilación atmosférica, el crudo desalinizado se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Después pasa a un calentador de carga de crudo de caldeo directo, y desde allí a la columna de destilación vertical, justo por encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la atmosférica y a temperaturas comprendidas entre 343 °C y 371 °C, para evitar el craqueo térmico que se produciría a temperaturas superiores. Las fracciones ligeras (de bajo punto de ebullición) se difunden en la parte superior de la torre, de donde son extraídas continuamente y enviadas a otras unidades para su ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribución.

Las fracciones con los puntos de ebullición más bajos (el gas combustible y la nafta ligera) se extraen de la parte superior de la torre por una tubería en forma de vapores. La nafta, o gasolina de destilación directa, se toma de la sección superior de la torre como corriente de productos de evaporación. Tales productos se utilizan como cargas petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL.Las fracciones del rango de ebullición intermedio (gasóleo, nafta pesada y destilados) se extraen de la

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sección intermedia de la torre como corrientes laterales y se envían a las operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo diesel, fuel, combustible para aviones de reacción, material de craqueo catalítico y productos para mezclas. Algunas de estas fracciones líquidas se separan de sus residuos ligeros, que se devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes.

Las fracciones pesadas, de alto punto de ebullición (denominadas residuos o crudo reducido), que se condensan o permanecen en el fondo de la torre, se utilizan como fuel, para fabricar betún o como carga de craqueo, o bien se conducen a un calentador y a la torre de destilación al vacío para su ulterior fraccionamiento.

Destilación al vacíoLas torres de destilación al vacío proporcionan la presión reducida necesaria para evitar el craqueo térmico al destilar el residuo, o crudo reducido, que llega de la torre atmosférica a mayores temperaturas. Los diseños internos de algunas torres de vacío se diferencian de los de las torres atmosféricas en que en lugar de platos se utiliza relleno al azar y pastillas separadoras de partículas aéreas. A veces se emplean también torres de mayor diámetro para reducir las velocidades. Una torre de vacío ordinaria de primera fase produce gasóleos, material base para aceites lubricantes y residuos pesados para desasfaltación de propano. Una torre de segunda fase, que trabaja con un nivel menor de vacío, destila el excedente de residuo de la torre atmosférica que no se utiliza para procesado de lubricantes, y el residuo sobrante de la primera torre de vacío no utilizado para ladesasfaltación.Por lo común, las torres de vacío se usan para separar productos de craqueo catalítico del residuo sobrante. Asimismo, los residuos de las torres de vacío pueden enviarse a un coquificador, utilizarse como material para lubricantes o asfalto, o desulfurarse y mezclarse para obtener fuel bajo en azufre.

Columnas de destilaciónEn las refinerías hay muchas otras torres de destilación más pequeñas, denominadas columnas, diseñadas para separar productos específicos y exclusivos, todas las cuales trabajan según los mismos principios que las torres atmosféricas. Por ejemplo, un despropanizador es una columna pequeña diseñada para separar el propano del isobutano y otros componentes más pesados. Para separar el etilbenceno y el xileno se utiliza otra columna más grande. Una torres pequeñas de “burbujeo”, llamadas torres rectificadoras, utilizan vapor para eliminar vestigios de productos ligeros (gasolina) de corrientes de productos más pesados.Las temperaturas, presiones y reflujo de control deben mantenerse dentro de los parámetros operacionales para evitar que se produzca craqueo térmico dentro de las torres de destilación. Se utilizan sistemas de descarga dado que pueden producirse desviaciones de presión, temperatura o niveles de líquidos si fallan los dispositivos de control automático. Se vigilan las operaciones para evitar la entrada de crudo en la carga de la

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unidad de reforma. Los crudos utilizados como materia prima contienen a veces cantidades apreciables de agua en suspensión que se separa al principio del proceso y que, junto con el agua procedente de la purga de vapor que queda en la torre, se deposita en el fondo de ésta. Es posible que esta agua se caliente hasta alcanzar el punto de ebullición, originando una explosión por vaporización instantánea al entrar en contacto con el aceitede la unidad.

El intercambiador de precalentamiento, el horno de precalentamiento, el intercambiador de calor de residuos, la torre atmosférica, el horno de vacío, la torre de vacío y la sección superior de evaporación sufren corrosión por efecto del ácido clorhídrico (HCl), el ácido sulfhídrico (H2S), el agua, los compuestos de azufre y los ácidos orgánicos. Cuando se procesan crudos sulfurosos es posible que la corrosión sea intensa tanto en las torres atmosféricas como en las de vacío si la temperatura de las partes metálicas excede de 232 °C, y en los tubos de los hornos. El H2S húmedo también produce grietas en el acero. Al procesar crudos con alto contenido de nitrógeno se forman, en los gases de combustión de los hornos, óxidos de nitrógeno, que son corrosivos para el acero cuando se enfrían a bajas temperaturas en presencia de agua.Se utilizan productos químicos para controlar la corrosión por ácido clorhídrico producida en las unidades de destilación.Puede inyectarse amoníaco en la corriente de la sección superiorantes de la condensación inicial, y/o inyectarse con mucho cuidado una solución alcalina en la alimentación de petróleo crudo caliente. Si no se inyecta suficiente agua de lavado, se forman depósitos de cloruro de amonio y se produce una intensa corrosión.La destilación atmosférica y al vacío son procesos cerrados, por lo que las exposiciones son mínimas. Cuando se procesan crudos agrios (con alto contenido de azufre) se produce exposición al ácido sulfhídrico en el intercambiador y el horno de precalentamiento, la zona de destilación instantánea y el sistema de evaporación superior de la torre, el horno y la torre de vacío, y el intercambiador de calor de residuos. Todos los crudos depetróleo y los productos de destilación contienen compuestos aromáticos de alto punto de ebullición, como los HAP cancerígenos.La exposición de corta duración a altas concentraciones de vapor de nafta causa cefaleas, náuseas y mareos, y la de larga duración, pérdida del conocimiento. Las naftas aromáticas contienen benceno, por lo que debe limitarse la exposición a las mismas. Es posible que los productos de evaporación del deshexanizadorcontengan grandes cantidades de hexano normal que afecten al sistema nervioso. En el intercambiador de precalentamiento, en zonas superiores de la torre y en productos de evaporación a veces hay cloruro de hidrógeno. El agua residual contiene a veces sulfuros hidrosolubles en altas concentraciones y otros compuestos hidrosolubles, como amoníaco, cloruros, fenol y mercaptano, dependiendo del crudo de partida y de los productos químicos de tratamiento.

4.2.2. FRACCIONAMIENTO TORRES DE BURBUJEO

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LA DESTILACIÓN

La destilación es un proceso que consiste en calentar una sustancia, normalmente un líquido, para que sus componentes más volátiles pasen a estado gaseoso o de vapor y a continuación volver esos componentes al estado líquido mediante condensación por enfriamiento.

La meta principal de la destilación es separar los distintos componentes de una mezcla aprovechando para ello sus distintos grados de volatilidad. Otra función de la destilación es separar los elementos volátiles de los no volátiles de una mezcla.

En otros sistemas similares como la evaporación y en el secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos volátil; el componente más volátil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. Por ejemplo, la eliminación del agua de la glicerina evaporando el agua, se llama evaporación, pero la eliminación del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama destilación, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos.

Si la diferencia entre las temperaturas de ebullición o volatilidad de sustancias es grande, se puede realizar fácilmente la separación completa en una sola destilación. Es el caso de la obtención de agua destilada a partir de agua marina. Esta contiene aproximadamente el 4% de distintas materias sólidas en disolución.

En ocasiones, los puntos de ebullición de todos o algunos de los componentes de una mezcla difieren en poco por lo que no es posible obtener la separación completa en una sola destilación por lo que se suelen realizar dos o más. Así el ejemplo del alcohol etílico y el agua. El primero tiene un punto de ebullición de 78,5 °C y el agua de 100 °C por lo que al hervir esta mezcla se producen unos vapores con ambas sustancias aunque diferentes concentraciones y más ricos en alcohol. Para conseguir alcohol industrial o vodka es preciso realizar varias destilaciones.

Teoría de la destilación

En la mezcla simple de dos líquidos solubles entre sí, la volatilidad de cada uno es perturbada por la presencia del otro. En este caso, el punto de ebullición de una mezcla al 50%, por ejemplo, estaría a mitad de camino entre los puntos de ebullición de las sustancias puras, y el grado de separación producido por una destilación individual dependería solamente de la presión de vapor, o volatilidad de los componentes separados a esa temperatura. Esta sencilla relación fue anunciada por vez primera por el químico francés François Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. Esta ley sólo se aplica a mezclas de líquidos muy similares en su estructura química, como el benceno y el tolueno. En la mayoría de los

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casos se producen amplias desviaciones de esta ley. Si un componente sólo es ligeramente soluble en el otro, su volatilidad aumenta anormalmente. En el ejemplo anterior, la volatilidad del alcohol en disolución acuosa diluida es varias veces mayor que la predicha por la ley de Raoult. En disoluciones de alcohol muy concentradas, la desviación es aún mayor: la destilación de alcohol de 99% produce un vapor de menos de 99% de alcohol. Por esta razón el alcohol no puede ser concentrado por destilación más de un 97%, aunque se realice un número infinito de destilaciones.

Aparato de destilación

Técnicamente el término alambique se aplica al recipiente en el que se hierven los líquidos durante la destilación, pero a veces se aplica al aparato entero, incluyendo la columna fraccionadora, el condensador y el receptor en el que se recoge el destilado. Este término se extiende también a los aparatos de destilación destructiva o craqueo. Los alambiques para trabajar en el laboratorio están hechos normalmente de vidrio, pero los industriales suelen ser de hierro o acero. En los casos en los que el hierro podría contaminar el producto se usa a menudo el cobre, y los alambiques pequeños para la destilación están hechos frecuentemente de vidrio y cobre. A veces también se usa el término retorta para designar a los alambiques.

4.2.3.- DESINTEGRACION TERMICA Y CATALITICA REACTORES TIPOS DE DESTILACIÓN INDICE

Destilación fraccionada

La destilación fraccionada es un proceso de destilación de mezclas muy complejas y con componentes de similar volatilidad. Consiste en que una parte del destilado vuelve del condensador y gotea por una larga columna a una serie de placas, y que al mismo tiempo el vapor que se dirige al condensador hace burbujear al líquido de esas placas. De esta forma, el vapor y el líquido interaccionan de forma que parte del agua del vapor se condensa y parte del alcohol del líquido se evapora. Así pues, la interacción en cada placa es equivalente a una redestilación, y si se construye una columna con el suficiente número de placas, se puede obtener un producto destilado del altísima pureza, como el alcohol de 96%; en una única destilación. Además, introduciendo gradualmente la disolución original de baja concentración del componente a destilar en un punto en mitad de la columna, se podrá separar prácticamente todo este componente del disolvente mientras desciende hasta la placa inferior, de forma que no se desperdicie nada del componente a destilar.

Este proceso se utiliza mucho en la industria, no sólo para mezclas simples de dos componentes, como alcohol y agua en los productos de fermentación, u oxígeno y nitrógeno en el aire líquido, sino también para mezclas más complejas como las que se encuentran en el alquitrán de

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hulla y en el petróleo. La columna fraccionadora que se usa con más frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas están dispuestas horizontalmente, separadas unos centímetros, y los vapores ascendentes suben por unas cápsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a través del líquido. Las placas están escalonadas de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda. La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. En este caso, pueden ser necesarias cinco placas para hacer el trabajo de cuatro placas teóricas, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberías de vidrio.

La única desventaja de la destilación fraccionada es que una gran parte, aproximadamente el 50%, del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez, con lo cual hay que suministrar más energía en forma de calor. Por otra parte, el funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor, porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar la mezcla que entra.

Cuando la mezcla está formada por varios componentes, estos se extraen en distintos puntos a lo largo de la torre. Las torres de destilación industrial para petróleo tienen a menudo 100 placas, con al menos diez fracciones diferentes que son extraídas en los puntos adecuados. Se han utilizado torres de más de 500 placas para separar isótopos por destilación.

Destilación por vapor

Si dos líquidos insolubles se calientan, ninguno de los dos es afectado por la presencia del otro (mientras se les remueva para que el líquido más ligero no forme una capa impenetrable sobre el más pesado) y se evaporan en un grado determinado solamente por su propia volatilidad. Por lo tanto, dicha mezcla siempre hierve a una temperatura menor que la de cada componente por separado. El porcentaje de cada componente en el vapor sólo depende de su presión de vapor a esa temperatura. Este principio puede aplicarse a sustancias que podrían verse perjudicadas por el exceso de calor si fueran destiladas en la forma habitual.

Destilación al vacío

Otro método para destilar sustancias a temperaturas por debajo de su punto normal de ebullición es evacuar parcialmente el alambique. Por ejemplo, la anilina puede ser destilada a 100 °C extrayendo el 93% del aire del alambique. Este método es tan efectivo como la destilación por vapor, pero más caro. Cuanto mayor es el grado de vacío, menor es la temperatura de destilación. Si la destilación se efectúa en un vacío

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prácticamente perfecto, el proceso se llama destilación molecular. Este proceso se usa normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos inestables. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un espacio evacuado y se calienta. El condensador es una placa fría, colocada tan cerca de la primera como sea posible. La mayoría del material pasa por el espacio entre las dos placas, y por lo tanto se pierde muy poco.

Destilación molecular centrífuga

Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra herméticamente y se coloca en posición vertical, se produce una separación parcial de los gases como resultado de la gravedad. En una centrifugadora de alta velocidad, o en un instrumento llamado vórtice, las fuerzas que separan los componentes más ligeros de los más pesados son miles de veces mayores que las de la gravedad, haciendo la separación más eficaz. Por ejemplo, la separación del hexafluoruro de uranio gaseoso, UF6, en moléculas que contienen dos isótopos diferentes del uranio, uranio 235 y uranio 238, puede ser llevada a cabo por medio de la destilación molecular centrífuga.

Sublimación

Si se destila una sustancia sólida, pasándola directamente a la fase de vapor y otra vez a la fase sólida sin que se forme un líquido en ningún momento, el proceso se llama sublimación. La sublimación no difiere de la destilación en ningún aspecto importante, excepto en el cuidado especial que se requiere para impedir que el sólido obstruya el aparato utilizado. La rectificación de dichos materiales es imposible. El yodo se purifica por sublimación.

Destilación destructiva

Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada, descomponiéndose en varios productos valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento en la misma operación, el proceso se llama destilación destructiva. Las aplicaciones más importantes de este proceso son la destilación destructiva del carbón para el coque, el alquitrán, el gas y el amoníaco, y la destilación destructiva de la madera para el carbón de leña, el ácido etanoico, la propanona y el metanol. Este último proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintéticos para fabricar distintos subproductos. El craqueo del petróleo es similar a la destilación destructiva.

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4.2.4.- OTROS PROCESOS CATALITICOS DE REFINACION

Además de los combustibles, del petróleo se obtienen derivados que permiten la producción de compuestos químicos que son la base de diversas cadenas productivas que terminan en una amplia gama de productos conocidos genéricamente como productos petroquímicos, que se utilizan en las industrias de fertilizantes, plásticos, alimenticia, farmacéutica, química y textil, entre otras.Las principales cadenas petroquímicas son las del gas natural, las olefinas ligeras (etileno, propileno y butenos) y la de los aromáticos. La cadena del gas natural se inicia con el proceso de reformación con vapor por medio del cual el metano reacciona catalíticamente con agua para producir el llamado gas de síntesis, que consiste en una mezcla de hidrógeno y óxidos de carbono. El descubrimiento de este proceso permitió la producción a gran escala de hidrógeno, haciendo factible la producción posterior de amoníaco por su reacción con nitrógeno, separado del aire. El amoníaco es la base en la producción de fertilizantes.También a partir de los componentes del gas de síntesis se produce metanol, materia prima en la producción de metil-terbutil-éter y teramil-metil-éter, componentes de la gasolina; otra aplicación es su uso como solvente en la industria de pinturas.La cadena del etileno se inicia a partir del etano recuperado del gas natural en las plantas criogénicas, el cual se somete a un proceso de descomposición térmica para producir etileno principalmente, aunque también se forma hidrógeno, propano, propileno, butano, butilenos, butadieno y gasolina pirolítica. Del etileno se producen un gran número de derivados, como las diferentes clases de polietilenos cuyas características dependen del proceso de polimerización; su aplicación se encuentra en la producción de plásticos, recubrimientos, moldes, etc.

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Por otro lado, el etileno puede reaccionar con cloro para producir dicloroetano y posteriormente monómero de cloruro de vinilo, un componente fundamental en la industria del plástico, y otros componentes clorados de uso industrial. La oxidación del etileno produce oxido de etileno y glicoles, componentes básicos para la producción de poliéster, así como de otros componentes de gran importancia para la industria química, incluyendo las resinas PET (poli etilén tereftalato), actualmente usadas en la fabricación de botellas para refresco, medicinas, etc. El monómero de estireno, componente fundamental de la industria del plástico y el hule sintético, se produce también a partir del etileno, cuando éste se somete, primero a su reacción con benceno para producir etilbenceno y después a la deshidrogenación de este compuesto. El acetaldehído, componente básico en la producción de ácido acético y otros productos químicos, también se produce a partir del etileno.

Otra olefina ligera, el propileno, que se produce ya sea por deshidrogenación del propano contenido en el gas LP, como subproducto en las plantas de etileno o en las plantas de descomposición catalítica fluida FCC de refinerías, es la base para la producción de polipropileno a través de plantas de polimerización. Otro producto derivado del propileno y del amoníaco es el acrilonitrilo, de importancia fundamental en la industria de las fibras sintéticas. Del propileno se puede producir alcohol isopropílico de gran aplicación en la industria de solventes y pinturas, así como el óxido de propileno; otros derivados del propileno son el ácido acrílico, la acroleína, compuestos importantes en la industria del plástico.Como derivado de la deshidrogenación de los butenos o bien como subproducto del proceso de fabricación del etileno, se obtiene el 1,3 butadieno, que es una materia prima fundamental en la industria de los elastómeros, llantas para toda clase de vehículos, juntas, sellos, etc. Una cadena fundamental en la industria petroquímica se basa en los aromáticos (benceno, tolueno y xilenos). La nafta virgen obtenida del petróleo crudo contiene parafinas, nafténicos y aromáticos en el intervalo de 6 a 9 átomos de carbono. Esta fracción del petróleo, después de un hidrotratamiento para eliminar compuestos de azufre, se somete al proceso de Reformación BTX, el cual promueve fundamentalmente las reacciones de ciclización de parafinas y de deshidrogenación de nafténicos, con lo cual se obtiene una mezcla de hidrocarburos rica en aromáticos. Estos componentes se separan, primero del resto de los hidrocarburos a través de un proceso de extracción con solvente, y después entre ellos, por medio de diversos esquemas de separación. En procesos ulteriores se ajusta la proporción relativa de los aromáticos a la demanda del mercado, por ejemplo, convirtiendo tolueno en benceno por hidrodealquilación, o bien en la isomerización de xilenos, para aumentar la producción de orto-xileno.

Otro proceso fundamental es la desproporcionalización de los aromáticos pesados para incrementar la producción de benceno, tolueno y xilenos. Una vez separados los aromáticos, se inicia la cadena petroquímica de cada uno de ellos. El benceno es la base de producción de ciclohexano y de la industria del nylon, así como del cumeno para la producción industrial de acetona y fenol; el tolueno participa de una forma importante en la industria de los solventes, explosivos y en la elaboración de poliuretanos. Los xilenos son el inicio de diversas cadenas petroquímicas, principalmente la de las fibras sintéticas.

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Cuadro No. 2 Procesos de la Industria del petróleo basados en la separación física de componentes aprovechando diversos principios como los siguientes:

4.2.5.- OTROS PROCESOS FISICOQUIMICOS

Proceso Agente Ejemplos de aplicaciones

Destilación Adición/remoción de calor

Separación del petróleo crudo en sus destilados.

Absorción Solvente Eliminación de CO2 y H2S hidrocarburos líquidos y gaseosos.

Adsorción Absorbente Separación de parafinas normales e isoparafinas.

Cristalización Remoción de calor Eliminación de parafinas en el proceso de producción de lubricantes.

Filtración Material filtrante Remoción de sólidos en corrientes de carga y en productos refinados.

Agotamiento Gas de arrastre Recuperación de hidrocarburos de catalizador recirculado en plantas FCC.

Permeación Membranas Recuperación de hidrógeno de corrientes gaseosas.

Ciclones Fuerza inercial Remoción de finos de catalizador en el

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proceso FCC.

4.2.6.- TRATAMIENTO BASICO DE FRACCIONES CRUDAS

Tratamiento de aguas residuales:

El tratamiento de aguas residuales (o agua residual, doméstica o industrial, etc.) incorpora procesos físicos químicos y biológicos, los cuales tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos introducidos por el uso humano cotidiano del agua. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente, y un residuo sólido o fango también convenientes para los futuros propósitos o recursos.

Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es generado (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o recogido y llevado mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). Recursos industriales de aguas residuales, a menudo requieren procesos de tratamiento especializado.

Típicamente, el tratamiento de aguas residuales es alcanzado por la separación física inicial de sólidos de la corriente de aguas domésticas o industriales, seguido por la conversión progresiva de materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es separada o

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removida, el agua tratada puede experimentar una desinfección adicional mediante procesos físicos o químicos. Este efluente final puede ser descargado o reintroducidos de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno superficial o subsuelo)etc. Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada.

Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un:

• Tratamiento primario (asentamiento de sólidos) • Tratamiento secundario (tratamiento biológico de sólidos flotantes y

sedimentados) • Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o

desinfección)

4.2.7.- Equipo complementario: calderas, compresores, cambiadores de calor, enfriadores, torres de enfriamiento, tanques, equipo de control e instrumentación

CALDERAS:

Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.

BOMBAS:

Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.

Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de fluido que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son

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los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire.

COMPRESORES:

Un compresor de gas es una máquina motora, que trabaja entregándole energía a un fluido compresible. Ésta energía es adquirida por el fluido en forma de energía cinética y presión (energía de flujo). Se utiliza en aires

CAMBIADORES DE CALOR:

En el sentido más amplio podemos llamar cambiador de calor a todos aquellos dispositivos utilizados para transferir energía en forma de calor entre fluidos separados por una pared sólida. Teniendo en cuenta que cualquiera de los dos fluidos puede ser un líquido, un gas, un vapor condensante o un líquido en ebullición, el número de aplicaciones diferentes del cambiador de calor es elevadísimo: tubos de caldera, condensadores, refrigerantes, evaporadores, calefacción con vapor o agua caliente, etc

ENFRIADORES:

Equipo que se emplea para enfriar fluidos en un proceso. El agua es el medio más importante para disminuir su contenido calorífico.

TORRES DE ENFRIAMIENTO

Equipo en el cual se enfría el agua por medio de corrientes de aire. El agua de este tipo de torre se utiliza para enfriar los productos intermedios y finales de las refinerías (aceite, gasolina, gas, etcétera) y en otros servicios de enfriamiento.

TANQUES:

Recipiente metálico de gran capacidad, generalmente cilíndrico. Se utiliza para almacenar, medir o transportar líquidos. Se pueden fabricar de hormigón, metal o madera, dependiendo del tipo de líquido que se almacene.

EQUIPOS DE CONTROL E INSTRUMENTACION

Conjunto de instalaciones, maquinaria y herramientas de una industria, laboratorio, taller, etcétera.

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4.3.- PRINCIPALES PRODUCTOS COMERCIALES OBTENIDOS EN LAS REFINERIAS: GAS LICUADO, GASOLINAS, KEROSINAS, COMBUSTIBLE DIESEL, ACEITE COMBUSTIBLE INDUSTRIAL, ACEITES LUBRICANTES, GRASAS, PARAFINAS, Y ASFALTOSGAS

En términos genéricos se refiere a cualquier gas que se ha condensado o licuado. En laindustria petrolera se denomina así a la mezcla de propano y butano comprimido y licuado Proviene ya sea de líquidos del gas natural y gasolina natural o de los procesos de refinación de crudo.

GASOLINA:

Nombre comercial que se aplica de una manera amplia a los productos más ligeros de ladestilación del petróleo. En la destilación del petróleo crudo la gasolina es el primer corte o fracción que se obtiene. En su forma comercial es una mezcla volátil de hidrocarburos líquidos con pequeñas cantidades de aditivos, apropiada para usarse como combustible en motores de combustión interna con ignición por chispa eléctrica, con un rango de destilación de aproximadamente 27 a 225º C. Indudablemente es el producto derivado del petróleo más importante por su volumen y valor en el mercado. Para estar en posibilidades de cubrir en cantidad y calidad la demanda de gasolina, las modernas refinerías han inventado e instalado nuevos procesos químicos para obtener con el mismo volumen de petróleo crudo mayores volúmenes de gasolinas, cada vez de mejor calidad, para satisfacer las exigencias de mayor eficiencia en los motores y menor contaminación al ambiente. Existen varios tipos y grados de gasolina. La gasolina para motores de automóviles, camiones y autobuses representa en México más del 99 por ciento de la producción y demanda y el resto es gasolina utilizada en motores de aviación y como solvente. Los diferentes grados de gasolina se refieren principalmente a su número de octano y a su presión de vapor, que se fijan de acuerdo a la relación de compresión de los motores, a la zona geográfica donde se venden y a la estación del año. En los últimos años se han desarrollado nuevas gasolinas con la finalidad de reducir la contaminación provocada por las emisiones de los vehículos con motor de combustión interna, a las que se ha denominado gasolinas oxigenadas o reformuladas a diferencia de las gasolinas anteriores o convencionales.

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KEROSINAS:

Segundo corte o fracción de la destilación del petróleo crudo (el primero es la nafta o gasolina); su color, contenido de azufre y características de ignición varían según las propiedades del crudo que provienen. Su peso específico está dentro de un rango de 0.80 a 0.83 y su punto de ignición de 66º C a 80º C. Los amplios usos que puede tener la querosina requieren que el producto posea las características indicadas, ya sea para quemarse y producir energía mecánica o calor, para quemarse y generar luz, como solvente, insecticida, etc.; así, cada uso especial requiere de grados especiales de querosina. Los usos principales de la querosina y el nombre del producto comercial correspondiente en México son los siguientes: al combustible para motores de avión de turbina se conoce como turbosina, el utilizado en estufas y calefacción doméstica se le conoce como petróleo diáfano, al empleado en iluminación aceite lámparas, al de iluminación en faros aceite faros, al utilizado como solvente de alto punto de inflamación y también como combustible petróleo incoloro, al usado en tractores y maquinaria agrícola equipada con motores del ciclo Otto se denomina tractogas, la utilizada en tractores y equipo con motores de ciclo Diesel se le llama comercialmente tractomex, al utilizado como fungicida o insecticida se le conoce como citrolina.

COMBUSTIBLES DIESEL:

Material que, al combinarse con el oxígeno, se inflama con desprendimiento del calor. Sustancia capaz de producir energía por procesos distintos al de oxidación (tales como una reacción química), incluyéndose también los materiales fisionables y fusionables.

ACEITE COMBUSTIBLE INDUSTRIAL:

Líquido graso, insoluble en agua. Su origen puede ser vegetal, animal o mineral. Dentro del grupo de aceites minerales se encuentra el petróleo crudo, el cual es una mezcla compleja de cientos de compuestos químicos.Existe una gran diversidad de tipos de aceite mineral que se obtienen mediante diferentes procesos (destilados o condensados, recuperados o extraídos) y a los que se les dan numerosos usos: x absorbente (absorption oil). (Aceites de lavado). Aceites de punto de ebullición moderadamente alto, destilado del petróleo o del alquitrán de hulla. Se usan para separar algunos gases o vapores de una mezcla, por disolución de éstos.x aislante (insulating oil). Se usa en aparatos eléctricos por sus propiedades de aislante eléctrico o de enfriamiento.

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ACEITES LUBRICANTES:

Están constituidos por moléculas largas hidrocarbonadas complejas, de composición química y aceites orgánicos y aceites minerales.Aceites orgánicos: Se extraen de animales y vegetales. Cuando aún no se conocía el petróleo, eran los únicos utilizados; hoy en día se emplean mezclados con los aceites minerales impartibles ciertas propiedades tales como adherencia y pegajosidad a las superficies. Estos aceites se descomponen fácilmente con el calor y a temperaturas bajas se oxidan formando gomas, haciendo inútil su utilización en la lubricación.Aceites minerales: Son derivados del petróleo cuya estructura se compone de moléculas complejas que contienen entre 20 y 70 átomos de carbono por molécula. Un aceite mineral esta constituido por una base lubricante y un paquete de aditivos químicos, que ayudan a mejorar las propiedades ya existentes en la base lubricante o le confieren nuevas características.Proceso de obtención del aceite

Base Parafinica (CnH2n + 2). Son relativamente estables a altas temperaturas, pero por el alto contenido de parafinas que poseen, no funciona satisfactoriamente a bajas temperaturas, conductos de lubricación.Descripción del proceso. El proceso de producción del aceite con el transporte de las bases parafinicas desde los tanques de almacenamiento hasta el mezclador por medio de una bomba de desplazamiento positivo.Una vez puesta la base parafinica en el mezclador se le adicionan los aditivos, de acuerdo a las características del aceite que se quiere fabricar, de allí es enviado a la zona de envasado, pasándolo antes por un filtro. En la zona de envasado es puesto el producto en las diferentes presentaciones.

GRASAS:

Este término debería aplicarse únicamente a la materia grasosa de origen animal, pero algunas mezclas sólidas o semisólidas de aceite mineral con jabones de cal y sosa son conocidas como grasas lubricantes

PARAFINAS:

Las parafinas son sólidos untuosos que se funden rápidamente y poseen cierto brillo,plasticidad y resbalosidad. Aunque el término parafina se acostumbra usar para las parafinas derivadas del petróleo, a veces se confunde con las ceras de origen animal, vegetal o mineral, tales como las ceras de abeja, lanolina, carnauba, candelilla, jojoba, arroz y cera de Montana. Las parafinas derivadas del petróleo se obtienen como un coproducto en la fabricación de aceites lubricantes. Se separan del aceite para mejorar la fluidez de los lubricantes, y se pueden someter a diversos procedimientos para reducir el aceite que

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contienen y refinarlas para eliminar compuestos indeseables de azufre, nitrógeno y otros, dándoles mayor consistencia, mejor color y eliminarles cualquier olor.

También se llama parafina a la de producción sintética, ya sea que tenga como materia prima etileno o gas natural y que son las ceras polietilénicas y las parafinas que se obtienen mediante la síntesis de Fischer-Tropsch.

Las parafinas derivadas del petróleo se pueden clasificar en diferentes formas. Por la forma de sus cristales se dividen en macrocristalinas, microcristalinas o semimicrocristalinas y éstas, a su vez, por tipo, según sea el aceite lubricante del que proceden; por su contenido de aceite pueden ser secas o aceitosas; por su consistencia, suaves o duras; y, por el grado de pureza, en crudas, semirefinadas y refinadas.Para sus aplicaciones principales, sus propiedades más importantes son su punto de fusión, dureza (medida como penetración), contenido de aceite, color y viscosidad. Tienen una gran variedad de usos, según su calidad. En México se usan en la fabricación de velas y veladoras, papel encerado y empaques, tasas de papel, grasas para calzado, tableros de madera, industria alimenticia, crayones, apresto textil, adhesivos, emulsiones, leños, tintas.

ASFALTOS:

El asfalto es un material de cementación sólido o semisólido de color oscuro, formadoprincipalmente por bitúmenes. Se encuentra a veces en grandes depósitos naturales como betunes y presente en la mayoría de los petróleos crudos de donde se separa por varios procedimientos y se puede tratar para dar lugar a numerosos tipos y grados de asfalto. Al que se extrae como residuo de la destilación atmosférica o de vacío del petróleo crudo o por desasfaltado con solventes como propano, se le denomina asfalto cemento. Para facilitar el manejo y aplicación del asfalto se prefiere la forma líquida, para lo cual se le

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mezclan destilados del petróleo como diluentes, que posteriormente se evaporan, tales como nafta y querosina, produciéndose un tipo de asfaltos que se conocen como rebajados, con diferente rapidez de curado (lento, medio o rápido). Con las medidas que se están tomando en todo el mundo para reducir la contaminación ambiental ocasionada por la vaporización de hidrocarburos y el alto costo de los diluentes, se han desarrollado las emulsiones asfálticas, que se obtienen produciendo una emulsión de asfalto cemento con agua químicamente tratada y aditivos, que se conocen como cemento asfáltico. Estos dos grupos se utilizan en la pavimentación de carreteras, calles, aeropuertos, estacionamientos, etcétera. Cuando al asfalto cemento se le somete a un proceso de soplado con aire, en ausencia o presencia de catalizadores, para oxidarlo, se obtienen asfaltos oxidados o soplados que se utilizan principalmente en impermeabilizaciones y aplicaciones industriales como recubrimiento de canales de riego, tubería, base de pinturas, tintas, selladores, antioxidantes, cementos plásticos, etc. Recientemente se han desarrollado mezclas de asfalto con hules y plásticos para mejorar su calidad y aumentar la duración de los pavimentos; éstos se están utilizando en autopistas y aeropuertos con condiciones climáticas difíciles y tráfico intenso,donde se requiere pavimento de larga duración y tiempos mínimos de mantenimiento. En general estos materiales presentan una densidad aproximada de 1.0 g/cm3 y son insolubles en agua, aunque se disuelven en disulfuro de carbono y otros solventes. Las propiedades que deben reunir los asfaltos dependen del uso a que se destinen y de las condiciones meteorológicas a que estén expuestos; siendo las más importantes su viscosidad, grado de penetración, temperatura de ablandamiento y ductilidad.

4.4.- DIAGRAMAS DE BLOQUE DE UNA REFINERIA INDICE

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Enero 31 de 2002.Enero 31 de 2002.RefinerRefineríía a ““Francisco I. MaderoFrancisco I. Madero””

UNIDAD 010COMBINADA100% MAYA

137,000 BPSD

UNIDAD 110COMBINADA

BA40,000 BPSD

UNIDAD 070HIDROGENO

42 MMSCFD

UNIDAD 130COMBINADA

MF13,000 BPSD

UNIDAD 140TURBOSINAU-500 HDS

15,000 BPSD

UNIDAD 150KEROSINA/DIESEL

U-501 HDS25,000 BPSD

UNIDAD 030GAS OIL HDS49,700 BPSD

Incl .Unidad 031

UNIDAD 020COQUIZADORA

RETARDADA50,000 BPSD

Incl. U-022, U-023

UNIDAD 021NAFTA DE

COQUIZACIONHDS 12,000 BPSD

UNIDAD 180TRABAJOS DE INTEGRACION

UNIDAD 160NUEVOS SERVICIOS AUXILIARES

UNIDAD 181ENDULZADORA CH

58 TON/HR

UNIDAD 100FCC No. 2

30,500 BPSD

UNIDAD 120FCC No. 1

35,000 BPSD

UNIDAD 080AZUFRE

600 TON/DIA

UNIDAD 171, 172 SERV. AUX. EXISTENTES

UNIDAD 090REFORM. DE NAFTA

10,000 BPSD

UNIDAD 050MTBE

100,000 TON/AÑO

UNIDAD 060TAME

100,000 TON/AÑO

UNIDAD 040ALKILACION9,300 BPSD

UNIDAD 041FRACC.

ALKILAC.10,000 BPSD

UNIDAD 042MITIGACION HF

Turbosina

Gas Amargo

Nafta

Gasoleo Ligero/Pesado

Kero/Diesel

Gasoleo

Hidrogeno

Gas Oil

Residuode vacio

AsfaltosFuel Oil

100% Maya

Crudo

Mezcla

Crudo

Gas

Natural

Panuco & Tamaulipas

Crudo

Turbosina

Diesel

Coke

Azufre Gas Acido

Nafta

PropanoPropileno

Reformado

MTBE

TAME

Gasolina

Alkilación

Metanol

Butilenos

Pentanos

Metanol

Refinado

2002.2 2002.6

2002.5

2001.11 / 2002.3

Plantas Nuevas

Modernización y Ptas. a Revampear

Producto Principal 1° Fase2° Fase 3° Fase

2002.2

2002.2

2002.6

2002.2

2002.5

2002.6

2002.5

2001.12

2002.5

2002.4

2002.5

2002.6

2002.2

2002.5

2002.5

2002.5

2002.3

2002.5

2002.2 Fecha de Aceptación2002.6 Provisional

.

Secuencia de OperaciSecuencia de Operacióónn

4.5.- TRATAMIENTO DE GAS: INDICE

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El tratamiento de gas con aminas se refiere a un grupo de los procesos que utilizan soluciones acuosas de varias aminas para remover sulfuro de hidrógeno (H2S) y dióxido de carbono (CO 2) de gases. Es un proceso usado en refinerías de petroleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras industrias. El proceso también se conoce como remoción del gas ácido y endulzamiento'. Los procesos dentro de las refinerías de petróleo o de las plantas de gas natural que eliminan el sulfuro del hidrógeno y/o los mercaptanos se refieren comúnmente como procesos de endulzamiento porque los productos que se obtienen no tienen más dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los procesos consisten en la absorción del gas por soluciones químicas acuosas de amina a presión y a temperatura ambiente.

4.6.- ABSORCION Y CONDENSACION INDICE

ABSORCION:

Transferencia de un componente soluble de una mezcla gaseosa a un líquido absorbente cuya volatilidad es baja en las condiciones del proceso.

CONDENSACION:

Paso de una sustancia de vapor a líquido o sólido, que se realiza a temperatura constante con liberación del calor latente de condensación.

Reacción en la que las moléculas orgánicas se combinan formando una nueva, generalmente con la eliminación de una molécula sencilla, como agua o amoníaco.

4.6.1.- PROCESO DE ABSORCION POR SOLVENTES PARA REMOCION DE HIDROCARBUROS LICUABLES DE GAS ACIDO Y DE AGUA: INDICE

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Absorción es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o mas componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido con el cual forma solución (un soluto A, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la líquida). Este proceso implica una difusión molecular turbulenta o una transferencia de masa del soluto A a través del gas B, que no se difunde y está en reposo, hacia un líquido C, también en reposo. Un ejemplo es la absorción de amoniaco A del aire B por medio de agua líquida C. Al proceso inverso de la absorción se le llama empobrecimiento o desorción; cuando el gas es aire puro y el líquido es agua pura, el proceso se llama deshumidificación, la deshumidificación significa extracción de vapor de agua del aire.

4.6.2.- PROCESOS DE ABSORCION INDICE

Los procesos que se aplican para remover H2S y CO2 se pueden agrupar en cinco categorías de acuerdo a su tipo y pueden ser desde demasiado sencillos hasta complejos dependiendo de si es necesario recuperar o no los gases removidos y el material usado para removerlos. En algunos casos no hay regeneración con recobro de azufre y en otros si. Las cinco categorías son:

- Absorción química. ( procesos con aminas y carbonato de potasio). La regeneración se hace con incremento de temperatura y decremento de presión.

- Absorción Física. La regeneración no requiere calor.

- Híbridos. Utiliza una mezcla de solventes químicos y físicos. El objetivo es aprovechar las ventajas de los absorbentes químicos en cuanto a capacidad para remover los gases ácidos y de los absorbentes físicos en cuanto a bajos requerimientos de calor para regeneración.

- Procesos de conversión directa. El H2S es convertido directamente a azufre.

- Procesos de lecho seco. El gas agrio se pone en contacto con un sólido que tiene afinidad por los gases ácidos. Se conocen también como procesos de adsorción.

Procesos de Absorción Química

Estos procesos se caracterizan porque el gas agrio se pone en contacto en contracorriente con una solución en la cual hay una sustancia que reacciona

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con los gases ácidos. El contacto se realiza en una torre conocida como contactora en la cual la solución entra por la parte superior y el gas entra por la parte inferior. Las reacciones que se presentan entre la solución y los gases ácidos son reversibles y por lo tanto la solución al salir de la torre se envía a regeneración. Los procesos con aminas son los más conocidos de esta categoría y luego los procesos con carbonato.

Procesos de Absorción Física

La absorción física depende de la presión parcial del contaminante y estos procesos son aplicables cuando la presión del gas es alta y hay cantidades apreciables de contaminantes. Los solventes se regeneran con disminución de presión y aplicación baja o moderada de calor o uso de pequeñas cantidades de gas de despojamiento. En estos procesos el solvente absorbe el contaminante pero como gas en solución y sin que se presenten reacciones químicas; obviamente que mientras más alta sea la presión y la cantidad de gas mayor es la posibilidad de que se disuelva el gas en la solución.

4.6.3.- PROCESO DE CONDENSACION:

Se denomina condensación al proceso físico que consiste en el paso de una sustancia en forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la ebullición.

Aunque el paso de gas a líquido depende, entre otros factores, de la presión y de la temperatura, generalmente se llama condensación al tránsito que se produce a presiones cercanas a la ambiental. Cuando se usa una sobrepresión elevada para forzar esta transición, el proceso se denomina licuefacción.

La condensación es un proceso regido con los factores en competición de energía y entropía. Mientras que el estado líquido es más favorable desde el punto de vista energético, el estado gas es el más entrópico. Esto tiene dos consecuencias inmediatas:

La condensación se produce al bajar la temperatura (por ejemplo, con el rocío en la madrugada), esto es, al primer el factor energético frente al entrópico.

La condensación, a una temperatura dada, conlleva una liberación de energía. Esto tiene parte de la responsabilidad de la sensación de temperatura mayor en un ambiente muy cálido y muy húmedo: la humedad que condensa en nuestra piel nos está transmitiendo un calor adicional. Adicionalmente, esta humedad hace inútil el proceso natural de refrigeración por sudor y evaporación.

PLANTAS CRIOGÉNICAS

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En los últimos años, a propósito del gas natural se hace referencia frecuentemente a las plantas criogénicas. Sin embargo, muchos no tenemos claro qué proceso, por qué y para qué se usa esta tecnología, y cuales son sus alcances.

La criogenia La criogenia o denominada también el congelamiento ultra frío, es una técnica utilizada para enfriar materiales a temperaturas muy bajas - como la temperatura de ebullición del nitrógeno (-195.79 ºC) e incluso más bajas. Para lograr estas temperaturas se usan diversos productos siendo los más conocidos el nitrógeno y el helio.

La criogenia tiene una gran variedad de aplicaciones, entre las que podemos destacar el procesamiento de metales y de hidrocarburos, el almacenamiento o preservación de vacunas, alimentos u otros insumos, y a futuro – actualmente en investigación - la posibilidad de criogenizar personas con el fin de acceder a curas de males que los aquejan en el futuro.

Glosario

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aceite o crudo: Es la porción del petróleo que es líquida en el yacimiento, y permanece líquida a condiciones atmosféricas de presión y temperatura.

Ácido : Compuesto que cuando se disuelve en agua produce iones H+.

Alcano: Cualquier miembro de la serie saturada de los hidrocarburos. También se les llama parafinas.

Alcohol: Compuesto que tiene el grupo funcional –OH.

Alquilación: Proceso para la producción de un componente de gasolina de alto octano por síntesis de butilenos con isobutano.

Alquitrán: Líquido viscoso, de olor característico, obtenido por destilación seca de productos diversos (hulla, lignito, turba, madera, esquistos bituminosos).

Antraceno: Hidrocarburo aromático obtenido del alquitrán de hulla.

Aromáticos: Compuesto de carbono e hidrógeno que comúnmente contiene cuando menos un anillo bencénico con seis átomos de carbono.

Asfalto: Mezcla de hidrocarburos de color negruzco, muy viscosa, usada

en pavimentos y revestimientos de muros.

Benceno: Hidrocarburo de fórmula C6H6, perteneciente a la seria cíclica aromática,

que se obtiene de la destilación seca de la hulla. Es un líquido incoloro, volátil e i inflamable.

Butano: Hidrocarburo saturado gaseoso (C4H10), presente en las emanaciones

gaseosas de los pozos de petróleo y de los productos del cracking de los aceites pesados.

Catalizador: Agente o sustancia capaz de acelerar o retardar una reacción, sin

alterar el resultado final de la misma. Substancia que aumenta la velocidad de un proceso químico sin consumirse en la reacción.

Coque: Materia carbonosa sólida y de color gris, resultante de la destilación del carbón.

Coquización: Proceso de descomposición térmica que produce hidrocarburos ligeros a partir de residuos pesados. Un subproducto de este proceso es el coque.

Cracking O Craqueo: Transformación de las fracciones del petróleo en productos de menor peso molecular, análogos a la bencina. Proceso en el que se rompe y modifica la estructura molecular de los hidrocarburos contenidos en el petróleo, para transformar los productos pesados en productos ligeros de mayor valor comercial.

Craqueo Catalítico: Rompimiento y modificación de la estructura molecular que se lleva a cabo en presencia de un catalizador.

Crudo: Petróleo aún sin procesar, tal y como se obtiene del subsuelo.

Crudo Ligero: Petróleo con baja densidad y viscosidad. Normalmente tiene gran contenido de destilados.

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Crudo Pesado: Petróleo con alta densidad y viscosidad, y generalmente bajo contenido de destilados.

Desintegración: Rompimiento molecular por medio de altas temperatura y presión para formar fragmentos más pequeños.

Destilación: Operación que se realiza calentando cuerpos sólidos y, recogiendo

los gases y vapores que se desprenden. Proceso que consiste en hervir un líquido para formar vapor y luego condensar el vapor para formar nuevamente el líquido. Se usa para separar compuestos líquidos de sus impurezas.

Destilación Fraccionada: Proceso de destilación en donde los compuestos que tienen diferentes temperaturas de ebullición pueden ser separados.La destilación se efectúa calentando la mezcla en un recipiente (retorta) para provocar la ebullición del componente más volátil, y obligando a los vapores a pasar por un refrigerante, donde se enfríen y se condensan. Progresivamente se modifican tanto la composición de la mezcla contenida en el recipiente, como la del vapor que está en equilibrio con ella. Es, pues, posible recoger el destilado en fracciones de diferente composición; la más volátil y la menos volátil se recogen separadamente y las fracciones intermedias se destilan de nuevo, hasta lograr la separación en los diversos componentes de la mezcla.

Desulfuración: Proceso de eliminación de compuestos de azufre a las fracciones del petróleo.

Esquisto Bituminoso: Roca arcillosa de alto contenido en materia orgánica.

Gas Natural: Es la porción del petróleo que existe en fase gaseosa o en solución en el aceite en los yacimientos, y es gaseosa a condiciones atmosféricas.

Gasolina: Líquido incoloro, volátil e inflamable, procedente de la mezcla de

hidrocarburos. Se emplea como combustible en los motores de explosión.

Gravimetría: Parte de la geofísica que trata del estudio y medición de la gravedad terrestre.

Hidrocarburo: Son compuestos químicos de carbón (83 a 87%) e hidrógeno (10 a 14%). Compuesto orgánico que contiene carbono e hidrógeno únicamente. ALIFÁTICOS: Los cíclicos. AROMÁTICOS: Los que constan de una cadena cerrada nsaturada y poseen unas propiedades especiales derivadas de su constitución.

Hulla: Combustible mineral sólido procedente de la fosilización de

sedimentos vegetales del periodo carbonífero. Su poder calorífico oscila entre 7,000 y 9,000 cal/kg.

Isomerización: Procedimiento que convierte la cadena recta de los

hidrocarburos parafínicos en una cadena ramificada. El rearreglo de la estructura de un compuesto sin aumentar o disminuir ninguno de sus componentes.

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Nafta: Fracción ligera del petróleo natural, que se obtiene en la destilación de la gasolina.

Naftaleno (Naftalina): Hidrocarburo sólido, procedente del alquitrán de hulla,

usado como desinfectante.

Naftenos: Hidrocarburos cíclicos saturados, generalmente contienen cinco o seis carbonos en el anillo.

Número De Octano: Índice de calidad de la gasolina para motor, el cual se obtiene por comparación con el isooctano.

Olefina: Hidrocarburo de fórmula general CHnH2n, en la que existe el agrupamiento

–C = o doble enlace.

Parafina: Mezcla de hidrocarburos alifáticos saturados, de formula general CnH2n+2.

Petróleo: Es una mezcla que se presenta naturalmente, de hidrocarburos en las fases gaseosa, líquida y/o sólida. En ocasiones contiene impurezas, como azufre y nitrógeno. También llamado "aceite mineral". Líquido aceitoso, de olor fuerte, más ligero que el agua. Su color varía entre amarillo, verde o casi negro. Se encuentra en el interior de la tierra y se compone de carbono e hidrógeno.

BIBLIOGRAFIA

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LIBRO: APUNTES DE PRINCIPIOS DE MECANICA DE YACIMIENTOS

AUTOR: RODRIGUEZ, N.R

EDITORIAL: FACULTAD DE INGENIERIA

PAGINAS DE INTERNET

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