El petrleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa en mezclas ms simples de hidrocarburos que tienen usos especficos, a este proceso se le conoce como destilacin fraccionada. El petrleo natural hirviente (unos 400 grados Celsius) se introduce a la parte baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a esa temperatura pasan como vapores a la cmara superior algo ms fra y en ella se condensan las fracciones ms pesadas que corresponden a los aceites lubricantes.De este proceso se obtienen las fracciones:

Gases: metano, etano y gases licuados del petrleo (propano y butano)Bencina, ligrona o ter de petrleoGasolinaQuerosenoGasleo (ligero y pesado)FuelleoAceites lubricantesAsfaltoAlquitrnLa industria petroqumica elabora a partir del petrleo varios productos derivados, adems de combustibles, como plsticos, derivados del etileno, pesticidas, herbicidas, fertilizantes o fibras sintticas.

II. EL ORIGEN Y COMPOSICIN DEL PETRLEO

CMO SE FORM EL PETRLEO?EXISTENvarias teoras sobre la formacin del petrleo. Sin embargo, la ms aceptada es la teora orgnica que supone que se origin por la descomposicin de los restos de animales y algas microscpicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ros.Esta materia orgnica se cubri paulatinamente con capas cada vez ms gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presin, temperatura y tiempo, se transform lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbn e hidrgeno), con pequeas cantidades de azufre, oxgeno, nitrgeno, y trazas de metales como fierro, cromo, nquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petrleo crudo.Estas conclusiones se fundamentan en la localizacin de los mantos petroleros, ya que todos se encuentran en terrenos sedimentarios. Adems los compuestos que forman los elementos antes mencionados son caractersticos de los organismos vivientes.Ahora bien, existen personas que no aceptan esta teora. Su principal argumento estriba en el hecho inexplicable de que si es cierto que existen ms de 30 000 campos petroleros en el mundo entero, hasta ahora slo 33 de ellos constituyen grandes yacimientos. De esos grandes yacimientos 25 se encuentran en el Medio Oriente y contienen ms del 60% de las reservas probadas de nuestro planeta.Uno se pregunta entonces: Cmo es posible que tantos animales hayan muerto en menos del 1% de la corteza terrestre, que es el porcentaje que le corresponde al Medio Oriente?

Figura 4. El Medio Oriente almacena el 60% de las reservas mundiales de petrleo.Indudablemente que la respuesta a esta pregunta, si la teora orgnica es vlida, slo se puede encontrar en la Biblia, donde se describe al Edn como un lugar rodeado por cuatro ros (siendo uno de ellos el ufrates), en cuyo centro se encuentra el "rbol de la Vida".Esta respuesta probablemente no suena muy cientfica, pero acaso no justifica el hecho de que el Medio Oriente contenga el cementerio de animales ms grande del mundo, origen de sus reservas petroleras, si la teora orgnica es cierta?Naturalmente que existen otras teoras que sostienen que el petrleo es de origen inorgnico o mineral. Los cientficoss soviticos son los que ms se han preocupado por probar esta hiptesis. Sin embargo estas proposiciones tampoco se han aceptado en su totalidad.Una versin interesante de este tema es la que public Thomas Gold en 1986. Este cientfico europeo dice que el gas natural (el metano) que suele encontrarse en grandes cantidades en los yacimientos petroleros, se pudo haber generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formacion de la Tierra hace millones de aos.Los argumentos que presenta estn basados en el hecho de que se han encontrado en varios meteoritos ms de 40 productos qumicos semejantes al kergeno, que se supone es el precursor del petrleo.Y como los ltimos descubrimientos de la NASA han probado que las atmsferas de los otros planetas tienen un alto contenido de metano, no es de extraar que esta teora est ganando cada da ms adeptos.Podemos concluir que a pesar de las innumerables investigaciones que se han realizado, no existe una teora infalible que explique sin lugar a dudas el origen del petrleo pues ello implicara poder descubrir los orgenes de la vida misma.QU ES EL PETRLEO?Cualquiera que tenga un cierto sentido de observacin puede describir el petrleo como un lquido viscoso cuyo color vara entre amarillo y pardo obscuro hasta negro, con reflejos verdes. Adems tiene un olor caracterstico y flota en el agua.Pero si se desea saber todo lo que se puede hacer con el petrleo, esta definicin no es suficiente. Es necesario profundizar el conocimiento para determinar no slo sus propiedades fsicas sino tambin las propiedades qumicas de sus componentes.Como dijimos anteriormente, el petrleo es una mezcla de hidrocarburos, compuestos que contienen en su estructura molecular carbono e hidrgeno principalmente.El nmero de tomos de carbono y la forma en que estn colocados dentro de las molculas de los diferentes compuestos proporciona al petrleo diferentes propiedades fsicas y qumicas. As tenemos que los hidrocarburos compuestos por uno a cuatro tomos de carbono son gaseosos, los que contienen de 5 a 20 son lquidos, y los de ms de 20 son slidos a la temperatura ambiente.El petrleo crudo vara mucho en su composicin, lo cual depende del tipo de yacimiento de donde provenga, pero en promedio podemos considerar que contiene entre 83 y 86% de carbono y entre 11 y 13% de hidrgeno.Mientras mayor sea el contenido de carbn en relacin al del hidrgeno, mayor es la cantidad de productos pesados que tiene el crudo. Esto depende de la antigedad y de algunas caractersticas de los yacimientos. No obstante, se ha comprobado que entre ms viejos son, tienen ms hidrocarburos gaseosos y slidos y menos lquidos entran en su composicin.Algunos crudos contienen compuestos hasta de 30 a 40 tomos de carbono.

Figura 5. Extraccin de petrleo en tierra.

Figura 6. Extraccin de petrleo en el mar.En la composicin del petrleo crudo tambin figuran los derivados de azufre (que huelen a huevo podrido), adems del carbono e hidrgeno.Adems, los crudos tienen pequeas cantidades, del orden de partes por milln, de compuestos con tomos de nitrgeno, o de metales como el fierro, nquel, cromo, vanadio, y cobalto.Por lo general, el petrleo tal y como se extrae de los pozos no sirve como energtico ya que requiere de altas temperaturas para arder, pues el crudo en s est compuesto de hidrocarburos de ms de cinco tomos de carbono, es decir, hidrocarburos lquidos. Por lo tanto, para poder aprovecharlo como energtico es necesario separarlo en diferentes fracciones que constituyen los diferentes combustibles como el gasavin, gasolina, turbosina, diesel, gasleo ligero y gasleo pesado.Los mtodos para llevar a cabo esta separacin se describirn en el siguiente captulo.I. HISTORIA DEL PETRLEO

EL PETRLEOse conoce desde la prehistoria. La Biblia lo menciona como betn, o como asfalto. Por ejemplo vemos que en el Gnesis, captulo 11 versculo 3, se dice que el asfalto se us para pegar los ladrillos de la torre de Babel; asimismo el Gnesis, captulo 4 versculo 10, nos describe cmo los reyes de Sodoma y Gomorra fueron derrotados al caer en pozos de asfalto en el valle de Siddim.Tambin los indgenas de la poca precolombiana en Amrica conocan y usaban el petrleo, que les serva de impermeabilizante para embarcaciones.Durante varios siglos los chinos utilizaron el gas del petrleo para la coccin de alimentos.Sin embargo, antes de la segunda mitad del siglo XVIII las aplicaciones que se le daban al petrleo eran muy pocas.Fue el coronel Edwin L. Drake quien perfor el primer pozo petrolero del mundo en 1859, en Estados Unidos, logrando extraer petrleo de una profundidad de 21 metros.Tambin fue Drake quien ayud a crear un mercado para el petrleo al lograr separar la kerosina del mismo. Este producto sustituy al aceite de ballena empleado en aquella poca como combustible en las lmparas, cuyo consumo estaba provocando la desaparicin de estos animales.Pero no fue sino hasta 1895, con la aparicin de los primeros automviles, que se necesit la gasolina, ese nuevo combustible que en los aos posteriores se consumira en grandes cantidades. En vsperas de la primera Guerra Mundial, antes de 1914, ya existan en el mundo ms de un milln de vehculos que usaban gasolina.En efecto, la verdadera proliferacin de automviles se inici cuando Henry Ford lanz en 1922 su famoso modelo "T". Ese ao haba 18 millones de automviles; para 1938 el nmero subi a 40 millones, en 1956 a 100 millones, y a ms de 170 millones para 1964. Actualmente es muy difcil estimar con exactitud cuntos cientos de millones de vehculos de gasolina existen en el mundo.Lgicamente el consumo de petrleo crudo para satisfacer la demanda de gasolina ha crecido en la misma proporcin. Se dice que en la dcada de 1957 a 1966 se us casi la misma cantidad de petrleo que en los 100 aos anteriores. Estas estimaciones tambin toman en cuenta el gasto de los aviones con motores de pistn.

Figura 1. Su majestad: el automvil.Posteriormente se desarrollaron los motores de turbina (jets) empleados hoy en los aviones comerciales, civiles y militares. Estos motores usan el mismo combustible de las lmparas del siglo pasado, pero con bajo contenido de azufre y baja temperatura de congelacin, que se llama turbosina.Desde luego, cuando se introdujeron los aviones de turbina, el uso de la kerosina como combustible de lmparas era casi nulo, debido al descubrimiento de la electricidad, de tal manera que en 1964 cerca del 80% del consumo total de sta era para hacer turbosina.Otra fraccin del petrleo crudo que sirve como energtico es la de los gasleos, que antes de 1910 formaba parte de los aceites pesados que constituan los desperdicios de las refineras. El consumo de los gasleos como combustible se inici en 1910 cuando el almirante Fisher de la flota britnica orden que se sustituyera el carbn por el gasleo en todos sus barcos. El mejor argumento para tomar tal decisin lo constituy la superioridad calorfica de ste con relacin al carbn mineral, ya que el gasleo genera aproximadamente 10 500 caloras/kg., mientras que un buen carbn slo proporciona 7 000 caloras/kg.Ms tarde se extendi el uso de este energtico en la marina mercante, en los generadores de vapor, en los hornos industriales y en la calefaccin casera.El empleo del gasleo se extendi rpidamente a los motores diesel. A pesar de que Rudolph Diesel invent el motor que lleva su nombre, poco despus de que se desarroll el motor de combustin interna, su aplicacin no tuvo gran xito pues estaba diseado originalmente para trabajar con carbn pulverizado.

Figura 2. Tractores agrcolas consumidores de diesel.

Figura 3. Aviones de turbina consumidores de turbosina.Cuando al fin se logr separar la fraccin ligera de los gasleos, a la que se le llam diesel, el motor de Rudolph Diesel empez a encontrar un amplio desarrollo.La principal ventaja de los motores diesel en relacin a los motores de combustin interna estriba en el hecho de que son ms eficientes, ya que producen ms trabajo mecnico por cada litro de combustible. Es de todos conocido que nuestros automviles slo aprovechan del 22 al 24% de la energa consumida, mientras que en los motores diesel este aprovechamiento es del 35%.Por lo tanto, estos motores encontraron rpida aplicacin en los barcos de la marina militar y mercante, en las locomotoras de los ferrocarriles, en los camiones pesados, y en los tractores agrcolas.Despus de este breve anlisis de la historia del desarrollo y uso de los combustibles provenientes del petrleo, vemos claramente que el mayor consumidor de estos energticos es el automvil.EL cuadro I nos ilustra el consumo de combustible en Mxico durante 1985.Cuadro 1. Consumo de combustible en Mxico durante 1985.

Esto se debe no slo al hecho de tener en circulacin millones de vehculos con motores de combustin interna, sino a la muy baja eficiencia de sus motores, ya que desperdiciarian el 75% ciento de la energa generada, como se mencion anteriormente.As pues, como el automvil sigue siendo el "rey", la mayor parte de las refineras petroleras stan diseadas para proveer de gasolina a " Su Majestad".Despus de la aparicin del automvil, el mundo empez a moverse cada vez ms aprisa, requiriendo da a da vehculos de mayor potencia, y por lo tanto mejores gasolinas.En qu consisten estas mejores gasolinas? Cmo se logran? Cales son sus consecuencias? Qu productos qumicos usados para subir el octanaje de las gasolinas son base de las fibras sintticas? Cules son los materiales usados para fabricar ms gasolina, que a su vez sirven como materia prima para hacer detergentes sintticos, plsticos, solventes, lubricantes, alimentos, etc.?stas son algunas de las preguntas que trataremos de responder en los captulos siguientes, no sin antes describir los orgenes del petrleo y su composicin.

III. SEPARACIN DEL PETRLEO EN SUS FRACCIONES

CMOse puede separar en diferentes fracciones el petrleo? El sentido comn dice que hay que calentarlo. As, a medida que sube la temperatura, los compuestos con menos tomos de carbono en sus molculas (y que son gaseosos) se desprenden fcilmente; despus los compuestos lquidos se vaporizan y tambin se separan, y as, sucesivamente, se obtienen las diferentes fracciones.En las refineras petroleras, estas separaciones se efectan en las torres de fraccionamiento o de destilacin primaria.Para ello, primero se calienta el crudo a 400 C para que entre vaporizado a la torre de destilacin. Aqu los vapores suben a travs de pisos o compartimentos que impiden el paso de los lquidos de un nivel a otro. Al ascender por los pisos los vapores se van enfriando.

Figura 7. Refinera petrolera.

Figura 8. Principales fracciones del crudo

Este enfriamiento da lugar a que en cada uno de los pisos se vayan condensando distintas fracciones, cada una de las cuales posee una temperatura especfica de licuefaccin.Los primeros vapores que se lican son los del gasleo pesado a 300 C aproximadamente, despus el gasleo ligero a 200 C; a continuacin, la kerosina a 175 C, la nafta y por ltimo, la gasolina y los gases combustibles que salen de la torre de fraccionamiento todava en forma de vapor a 100 C. Esta ltima fraccin se enva a otra torre de destilacin en donde se separan los gases de la gasolina.Ahora bien, en esta torre de fraccionamiento se destila a la presin atmosfrica, o sea, sin presin. Por lo tanto, slo se pueden separar sin descomponerse los hidrocarburos que contienen de 1 a 20 tomos de carbono.Para poder recuperar ms combustibles de los residuos de la destilacin primaria es necesario pasarlos por otra torre de fraccionamiento que trabaje a alto vaco, o sea a presiones inferiores a la atmosfrica para evitar su descomposicin trmica, ya que los hidrocarburos se destilarn a ms baja temperatura.En la torre de vaco se obtienen slo dos fracciones, una de destilados y otra de residuos.De acuerdo al tipo de crudo que se est procesando, la primera fraccin es la que contiene los hidrocarburos que constituyen los aceites lubricante y las parafinas, y los residuos son los que tienen los asfaltos y el combustleo pesado.El cuadro 2 nos describe aproximadamente el nmero de tomos de carbono que contienen las diferentes fracciones antes mencionadas.

CUADRO 2. Mezcla de hidrocarburos obtenidos de la destilacin fraccionada del petrleo

En este cuadro incluimos los gases incondensables y el gas licuado (LP) porque stos se encuentran disueltos en el crudo que entra a la destilacin primaria, a pesar de que se suele eliminarlos al mximo en las torres de despunte que se encuentran antes de precalentar el crudo de fraccionadores.De los gases incondensables el metano es el hidrocarburo ms ligero, pues contiene slo un tomo de carbono y cuatro de hidrgeno. El que sigue es el etano, que est compuesto por dos de carbono y seis de hidrgeno.El primero es el principal componente del gas natural. Se suele vender como combustible en las ciudades, en donde se cuenta con una red de tuberas especiales para su distribucin. Este combustible contiene cantidades significativas de etano.El gas LP es el combustible que se distribuye en cilindros y tanques estacionarios para casas y edificios. Este gas est formado por hidrocarburos de tres y cuatro tomos de carbono denominados propano y butano respectivamente.La siguiente fraccin est constituida por la gasolina virgen, que se compone de hidrocarburos de cuatro a nueve tomos de carbono, la mayora de cuyas molculas estn distribuidas en forma lineal, mientras que otras forman ciclos de cinco y seis tomos de carbono. A este tipo de compuestos se les llama parafnicos y cicloparafnicos respectivamente.Esta gasolina, tal cual, no sirve para ser usada en los automviles; en el siguiente captulo se explicar por qu.La fraccin que contiene de 10 a 14 tomos de carbono tiene una temperatura de ebullicin de 174 a 288 C, que corresponde a la fraccin denominada kerosina, de la cual se extrae el combustible de los aviones de turbina llamado turbosina.La ltima fraccin que se destila de la torre primaria es el gasleo, que tiene un intervalo de ebullicin de 250 a 310 C y contiene de 15 a 18 tomos de carbono. De aqu se obtiene el combustible llamado diesel, que, como ya dijimos, sirve para los vehculos que usan motores diesel como los tractores, locomotoras, camiones, trailers y barcos.De los destilados obtenidos al vaco, aquellos que por sus caractersticas no se destinen a lubricantes se usarn como materia prima para convertirlos en combustibles ligeros como el gas licuado, la gasolina de alto octano, el diesel, la kerosina y el gasleo.El residuo de vaco contiene la fraccin de los combustleos pesados que se usan en las calderas de las termoelctricas.De todo lo que hemos descrito en este captulo, se ve claramente cmo casi el total de cada barril de petrleo que se procesa en las refineras se destina a la fabricacin de combustibles. La cantidad de gasolina virgen obtenida depende del tipo de petrleo crudo (pesado o ligero), ya que en cada caso el porcentaje de esta fraccin es variable.Como dijimos al principio, la gasolina es el combustible que tiene mayor demanda; por lo tanto, la cantidad de gasolina natural que se obtiene de cada barril siempre es insuficiente, aun cuando se destilen crudos ligeros, que llegan a tener hasta 30% de este producto. Adems, las caractersticas de esta gasolina no llenan las especificaciones de octanaje necesarias para los motores de los automviles.Para resolver estos problemas los cientficos han desarrollado una serie de procesos para producir ms y mejores gasolinas a partir de otras fracciones del petrleo.Pero para poder comprender lo anterior es necesario describir antes cmo trabaja un motor de combustin interna y qu significa el ndice de octano de una gasolina, temas de los cuales hablaremos a continuacin.IV. MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA Y OCTANAJES DE GASOLINA

QUson los motores de combustin interna? Son los que usan comnmente los automviles. Se llaman tambin motores de explosin.Estos nombres les fueron asignados debido a que el combustible se quema en el interior del motor y no es un dispositivo externo a l, como en el caso de los motores diesel.CMO TRABAJAN LOS MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA?Estos motores trabajan en cuatro tiempos que son la admisin, la compresin, la explosin y el escape.La figura 9 ilustra los cuatro tiempos del motor de combustin interna.En el primer tiempo o admisin, el cigeal arrastra hacia abajo el mbolo, aspirando en el cilindro la mezcla carburante que est formada por gasolina y aire procedente del carburador.

Figura 9. Los cuatro tiempos del motor de combustin interna.En el segundo tiempo se efecta la compresin. El cigeal hace subir el mbolo, el cual comprime fuertemente la mezcla carburante en la cmara de combustin.En el tercer tiempo, se efecta la explosin cuando la chispa que salta entre los electrodos de la buja inflama la mezcla, producindose una violenta dilatacin de los gases de combustin que se expanden y empujan el mbolo, el cual produce trabajo mecnico al mover el cigeal, que a su vez mueve las llantas del coche y lo hace avanzar.Por ltimo, en el cuarto tiempo, los gases de combustin se escapan cuando el mbolo vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por el mofle del automvil.Naturalmente que la apertura de las vlvulas de admisin y de escape, as como la produccin de la chispa en la cmara de combustin, se obtienen mediante mecanismos sincronizados en el cigeal.De acuerdo a la descripcin anterior, comprendemos que si la explosin dentro del cilindro no es suave y genera un tirn irregular, la fuerza explosiva golpea al mbolo demasiado rpido, cuando an est bajando en el cilindro.Este efecto de fuerzas intempestivas sacude fuertemente la mquina y puede llegar a destruirla. Cuando esto sucede se dice que el motor est "detonando" o "cascabeleando", efecto que se hace ms notorio al subir alguna pendiente.Indudablemente que este fenmeno tambin se observa cuando el automvil est mal carburado, o sea que no tiene bien regulada la cantidad de aire que se mezcla con la gasolina.Sin embargo, cuando ste no es el caso, el cascabeleo se deber al tipo de gasolina que se est usando, la cual a su vez depende de los compuestos y los aditivos que la constituyen, o sea de su octanaje.

Figura 10. Cientficos e ingenieros trabajando en el desarrollo de tecnologas.QU SIGNIFICA EL OCTANAJE EN UNA GASOLINA?Hace 50 aos se lleg a descubrir que, de todos los compuestos que forman la gasolina, el heptano normal (un hidrocarburo con siete tomos de carbn formando una cadena lineal) es el que provoca la peor detonacin. Por lo tanto se le asign un valor de cero en la escala correspondiente.El compuesto que detonaba menos era de ocho tomos de carbono, formando una cadena ramificada llamada isooctano. Se le dio un valor de 100, y as nacieron los ndices de octano u octanajes de las gasolinas.Pero cmo se determinan prcticamente los octanajes de las gasolinas?Existen aparatos especiales para medir las detonaciones que provocan. El resultado se compara con mezclas de heptano e isooctano hasta encontrar aquella que produzca un efecto semejante.As, por ejemplo, si cierta gasolina tiene caractersticas detonantes parecidas a las de una mezcla en 90% de isooctano y 10% de heptano normal, entonces se le asigna un ndice de octano de 90.Pero por qu se dijo en el captulo anterior que la gasolina natural proveniente de la destilacin primaria no llenaba las especificaciones de octanaje requeridas por los automviles? Cmo se consigue aumentar el ndice de octano en la gasolina? Si la fraccin que contiene de cinco a nueve tomos de carbono en el petrleo crudo es insuficiente para satisfacer las demandas de gasolina, qu procesos se usan para hacer ms gasolina a partir de las otras fracciones?stas son algunas de las preguntas que respondemos en el siguiente captulo.

V. FABRICACIN DE LA GASOLINA COMERCIAL

A PRINCIPIOS del siglo, la obtencin de gasolina de calidad era cuestin de suerte. La naturaleza proporcionaba los ingredientes, casi siempre parafinas (hidrocarburos lineales y cclicos), pero diluidos con otros componentes contenidos en el petrleo crudo.En la actualidad la gasolina es un producto hecho por el hombre, o sea que es sinttica. Las principales razones son:1.Los crudos tienen un mximo de 25-30% de gasolina natural con ndices de octano de 40 a 60, los cuales son demasiado bajos para usarse en los motores modernos de combustin interna. Esto se debe a la estructura molecular de los hidrocarburos que la constituyen.

2.La cantidad de gasolina primaria o natural contenida en los crudos es insuficiente para satisfacer la gran demanda provocada por los cientos de millones de vehculos que circulan diariamente por las carreteras y calles del mundo entero.

Las dos razones aqu mencionadas crearon el reto para los cientficos: cmo remodelar las molculas para producir ms y mejores gasolinas.Sin embargo, a medida que se hacan mejores gasolinas, simultneamente los diseadores de automviles aumentaban la compresin de los motores elevando as su Potencia. Se necesit entonces un ndice de octano mayor.Vamos a suponer que de un barril de 159 litros de petrleo crudo logremos separar 50 litros de gasolina cuyos componentes tienen de cinco a nueve tomos de carbono, y que de los 109 litros restantes algunos de los hidrocarburos no sean apropiados para usarlos como gasolina, ya sea porque su composicin no cuenta con suficientes tomos de carbono por molculao porque tiene demasiados. Otros quizs cumplan con el nmero requerido de carbonos, pero sus molculas estn en forma lineal en vez de ramificada. Entonces, cmo hacer ms y mejor gasolina del resto de los hidrocarburos que constituyen el barril de crudo?PROCESOS PARA HACER MS GASOLINAEl sentido comn nos dice que si tenemos molculas con ms tomos de carbono de los que necesitamos, hay que romper las cadenas que unen los tomos de carbono para obtener molculas ms chicas, cuyo nmero de carbono sea de cinco a nueve.Pero si las molculas tiene menos tomos de carbono de los que buscamos, entonces es necesario unir dos, tres o ms de ellas entre s, para agrandarlas hasta conseguir el tamao deseado.Para lograr esto, los cientficos e ingenieros tuvieron que trabajar conjuntamente para desarrollar las tecnologas requeridas.Esta labor en equipo es larga, laboriosa y muy costosa, pero si se tiene xito, las compaas que patrocinan la labor obtienen enormes dividendos, ya que quien desee usar sus tecnologas tendr que pagar mucho dinero por concepto de regalas, lo que indudablemente aumenta el costo final del producto elaborado.Lo anterior nos permite comprender mejor la diferencia entre pases desarrollados y pases subdesarrollados. Los primeros tienen tecnologa propia, que no es ms que el simple conocimiento de cmo satisfacer las necesidades con los recursos disponibles. Mientras tanto, si los segundos no tienen estos conocimientos, se ven obligados a comprrselos a los primeros a un alto costo, pagando con recursos naturales, los cuales les son tomados a precios irrisorios.Por eso todos los pases subdesarrollados cuyo consumo de gasolina y de energticos en general es elevado, tienen costos de fabricacin altos ya que aunque sean productores de petrleo, se ven obligados a pagar regalas en todos los procesos de tecnologa extranjera usados en las refineras.Pero cules son los procesos usados en las refineras para hacer ms y mejores gasolinas?Primero veremos cules son y en qu estn basadas las tecnologas usadas para hacer ms gasolina:Son dos: los procesos de desintegracin trmica y los de desintegracin cataltica.La primera utiliza bsicamente temperatura y presin alta para romper las molculas. Los hidrocarburos que produce se caracterizan por tener dobles ligaduras en sus molculas, a las cuales se les llama olefinas y son muy reactivas. Cuando tienen de cinco a nueve tomos de carbono y se incorporan a las gasolinas ayudan a subir el ndice de octano.Sin embargo, tienen el inconveniente de ser muy reactivas; al polimerizarse, forman gomas que perjudican los motores. Por lo tanto en las mezclas de gasolinas en donde se usan fracciones con alto contenido de olefinas es necesario agregar aditivos que inhiban la formacin de gomas.Los procesos de desintegracin trmica se usan principalmente para hacer olefinas ligeras, o sea de dos carbonos (etileno), tres (propileno), cuatro (butenos cuando tienen una sola doble ligadura en la molcula y butadieno cuando tienen dos dobles ligaduras), y cinco (pentenos cuando tienen una sola doble ligadura e isopreno cuando tienen dos dobles ligaduras).Las fracciones del petrleo que sirven de materia prima o carga pueden ser desde gasolinas pesadas hasta gasleos pesados. En estos casos siempre se obtienen tambin las llamadas gasolinas de desintegracin. Los procesos de desintegracin cataltica tambin usan temperaturas y presin para romper las molculas, pero son menores que en el caso anterior, gracias a ciertos compuestos qumicos llamados catalizadores.

Figura 11. Polimeracin. Unin de molculas para hacer ms gasolina.

Los catalizadores no slo permiten que el proceso trabaje a temperaturas y presiones inferiores sino que tambin aumentan la velocidad de la reaccin.Adems actan como "directores" haciendo que las molculas se rompan de cierta manera; los pedazos se unen y forman preferencialmente un determinado tipo de hidrocarburos.As, por ejemplo, una molcula con 16 tomos de carbono como es el hexadecano, puede romperse para formar un par de molculas con 8 tomos de carbono cada unao sea octano + octeno). El octeno es un hidrocarburo olefnico, es decir, que tiene dos tomos de hidrgeno menos que el octano, que es un hidrocarburo parafnico.Los procesos de desintegracin cataltica para obtener preferencialmente las gasolinas de alto octano usan como carga los gasleos, o sea la fraccin que contienen de 14 a 20 tomos de carbono en sus molculas. Las gasolinas obtenidas por desintegracin cataltica, y en particular las fracciones ligeras, contienen hidrocarburos altamente ramificados, tanto parafnicos como olefnicos. Estas ramificaciones en las molculas contenidas en la fraccin de la gasolina le imparten un alto ndice de octano.Adems de la gasolina tambin se produce bastante gas, como el isobutano (cuatro tomos de carbono ramificados), y una elevada cantidad de etileno, propileno y butenos. Otros combustibles que se forman son el diesel, la kerosina y otros productos ms pesados.Las olefinas gaseosas antes mencionadas forman la materia prima para hacer ms gasolina. Como tienen dos, tres y cuatro tomos de carbono, est claro que para obtener productos de cinco a nueve carbonos ser necesario unir las molculas.En las refineras existen dos tipos de procesos para llevar a cabo este tipo de reacciones. Uno es la polimerizacin. Este proceso tambin usa catalizadores para la obtencin de gasolina. Al combustible que resulta se le llama gasolina polimerizada.El otro proceso de sntesis que usa los gases de las desintegradoras es el llamado proceso de alquilacin. Es una reaccin qumica de una olefina con una parafina ramificada, en presencia de un catalizador. El producto resultante tendr tambin ramificaciones; es decir, los carbonos no estarn en una sola lnea.En este proceso se hacen reaccionar las olefinas como el etileno, el propileno y los butenos, con el isobutano, que es un hidrocarburo parafnico ramificado con cuatro carbonos en su molcula.Al producto obtenido en el proceso anterior se le llama gasolina alquilada. Su alto ndice de octano se debe principalmente a las mltiples ramificaciones de los hidrocarburos que lo forman. Por lo general esta gasolina tambin se usa para hacer gasavin, que es el combustible que emplean las avionetas que tienen motores de pistn.PROCESOS PARA MEJORAR LA GASOLINA NATURALLa gasolina natural o primaria est compuesta por el nmero adecuado de carbonos, pero la forma en que estn colocados dentro de la molcula no le imparten un buen octanaje.Para mejorar la calidad de esta gasolina existen dos tipos de procesos en las refineras, que son la isomerizacin y la reformacin. Ambos requieren catalizadores.En el primer caso los hidrocarburos lineales de los que est compuesta la gasolina natural se ramifican, lo que permite que se incremente su octanaje.As sucede, por ejemplo, con el heptano normal, que tiene siete tomos de carbono formando una cadena lineal. Como dijimos anteriormente, su ndice de octano es de cero. Pero si lo isomerizamos y lo hacemos altamente ramificado obtenemos el isoheptano, que tiene 110 de octano.

Figura12. Isomerizacin. Modificacin de los hidrocarburos para elevar octanajes.El segundo proceso o sea la reformacin, no slo favorece la ramificacin de los hidrocarburos como en el caso anterior, sino que tambin les permite ciclizarse, formando anillos de seis tomos de carbono, y despus perder tomos de hidrgeno dndonos los hidrocarburos cclicos llamados aromticos.

Figura 13. Isooctano, ndice de octano 100.

stos estn constituidos principalmente por benceno, tolueno, y xilenos.A los grupos, que contienen los anillos bencnicos del tolueno y los xilenos, se les llama metilos. El tolueno tiene un solo metilo, mientras que el xileno tiene dos, los cuales, dependiendo de la forma de su unin al anillo bencnico, se llaman ortoxileno, metaxileno, o paraxileno.Estos hidrocarburos aromticos le imparten un alto ndice de octano a la gasolina reformada (proveniente de la reformacin cataltica de la gasolina natural).El cuadro 3 nos resume todos los procesos mencionados.GASOLINA COMERCIALLa gasolina que compramos en las gasolineras se hace mezclando gasolina natural con diferentes porcentajes de gasolina proveniente de los procesos de polimerizacin, alquilacin, isomerizacin, reformacin y desintegracin.A estas mezclas se les determina su octanaje como se mencion en el captulo anterior, y se les agrega una serie de aditivos antes de venderlas al pblico.En la actualidad se pueden hacer mezclas de gasolinas con ndices de octano mayores que el del isooctano puro, o sea hasta de 110. Esto se logra agregando a la mezcla de gasolina compuestos llamados antidetonantes. El compuesto de este tipo ms comn es el tetraetilo de plomo (TEP).Este producto impide que la gasolina "explote" dentro de los cilindros del motor con demasiada rapidez. Adems permite usar en las mezclas mayor cantidad de gasolina de menor calidad, como es la gasolina natural (40-60 octanos), y alcanzar de todos modos los octanajes requeridos por las gasolinas comerciales.La cantidad ptima de tetraetilo de plomo que se usa en las mezclas de gasolinas es de tres mililitros por cada galn (un galn tiene aproximadamente 3.8 litros). No vale la pena agregar concentraciones mayores a las antes mencionadas, pues el exceso perjudica a las mezclas.El tetraetilo de plomo sube ms el octanaje de las mezclas cuando stas contienen mayor cantidad de hidrocarburos ramificados, por ejemplo las gasolinas de la isomerizadora y los de la alquiladora.Sin embargo, cuando las mezclas tienen un alto contenido de olefinas, como las de la polimerizadora, o tienen demasiados compuestos de azufre, la susceptibilidad al tetraetilo de plomo disminuye. Es decir, que aunque se agregue la misma cantidad de TEP, el ndice de octano subir menos que en el caso anterior.Las gasolinas con plomo, como se les llama a aquellas que contienen TEP, resultan ms baratas que las que no lo llevan. Esto se debe a que el contenido de gasolina natural (ms barata) es mayor en este caso. Adems, tres mililitros por galn de TEP consiguen en algunos casos elevar el octanaje de las gasolinas hasta en 20 octanos.As por ejemplo, si tenemos una mezcla de gasolina con un ndice de octano de 60, al agregarle el TEP puede llegar a tener un octanaje de 80. Si la mezcla original tena 90 de octano, con el aditivo puede subir hasta 110.Desgraciadamente, si bien este fabuloso aditivo es muy bueno para los automviles y para nuestros bolsillos, no lo es para nuestra salud.El principal problema que se presenta con el uso del TEP como antidetonante estriba en el hecho de que el plomo se elimina con los gases de combustin que salen por el mofle de los automviles, causando un problema grave de contaminacin ambiental debido a su toxicidad.En pases como Estados Unidos los automviles estn provistos de los llamados mofles catalticos a fin de disminuir el problema del llamado "smog". Los vehculos que tienen instalados este tipo de mofles no deben usar gasolina con plomo, pues el plomo destruye el catalizador que contiene dicho aditamento y lo hace inservible.Pero por qu tiene que costar ms cara la gasolina sin plomo? Por la simple y sencilla razn de que si queremos subirle el octanaje a una mezcla de gasolina que tiene 60 de octano, y que es inadecuada para los automviles, la nica forma de lograrlo con los medios hasta ahora aceptados es aumentar la concentracin de hidrocarburos aromticos, tales como el benceno, tolueno, xilenos, provenientes de la reformadora, y agregar ms gasolina de los otros procesos antes mencionados.Otra manera de ayudar a subir el octanaje de las gasolinas es agregndoles butano, un hidrocarburo con cuatro tomos de carbono. Este producto es gaseoso y suele mezclarse con la gasolina en el invierno para facilitar el arranque en fro de los motores.Esta solucin resulta muy conveniente, pues debido a las temperaturas bajas registradas durante el invierno, es muy fcil mantener disuelto este gas. Adems, el butano es uno de los componentes del gas licuado que se quema en las estufas y cuyo costo es inferior al de la gasolina.Durante los otros meses del ao la concentracin de butano en las mezclas de gasolina es menor y depender de la temperatura ambiente para mantenerse disuelta.Ahora, con la explicacin anterior, estamos listos para la siguiente pregunta: cuntos tipos de gasolina existen en el comercio, y cules son las diferencias que existen entre ellas?Segn el pas, se dispone por lo general de dos o tres tipos diferentes de gasolina comercial para cubrir las distintas especificaciones de los vehculos. Se les suele llamar regular con plomo, super con plomo y super sin plomo.La regular con plomo se usa principalmente en automviles y camiones que tienen motores con una relacin de compresin hasta de 9:1. Esta gasolina es una mezcla de gasolinas provenientes de la desintegradora cataltica, la reformadora, gasolina natural y butano normal, con 3 m1 de TEP por galn. Su octanaje es de 80 a 85.La super con plomo se usa en vehculos con motores de compresin superior a 9:1. La mezcla tpica contiene gasolinas provenientes de la desintegradora cataltica, la reformadora., la isomerizadora, la alquiladora gasolina natural, y butano normal. Adems se le aade tetraetilo de plomo (TEP). Su octanaje es de 90 a 100 y en algunos pases llega a ser hasta de 110.La super sin plomo se usa en automviles con mofles catalticos que sirven para disminuir la cantidad de emisiones contaminantes de los gases de combustin del motor. La composicin de sus mezclas es muy semejante al de la super pero con un mnimo o nada de gasolina natural. Adems no contiene tetraetilo de plomo.El hecho de que una gasolina no contenga TEP no significa que los automviles que la usen no provocarn ninguna contaminacin en el ambiente, pues el "smog" producido proviene principalmente de los hidrocarburos no quemados y del monxido de carbono que salen del mofle. La cantidad de stos depende de las condiciones de los motores (vase Apndice 6), pero aun contando con automviles bien afinados y nuevos, stos de todas maneras sern fuentes de contaminacin, ya que el rendimiento termodinmico de los motores de combustin interna es slo de 23%, lo que significa que menos del 25% de la energa producida se aprovecha para mover el vehculo.

Figura 14. La gasolina comercial es una mezcla de gasolina natural y gasolina sinttica.

Pero qu relacin existe entre la fabricacin de gasolinas y las materias petroqumicas bsicas?La respuesta es muy sencilla: casi toda la industria petroqumica se basa principalmente en los hidrocarburos olefnicos como el etileno, propileno, buteno, penteno y los aromticos benceno, tolueno y xileno. Casualmente las olefinas mencionadas (el etileno en menor grado), constituyen las materias primas para fabricar gasolina sinttica en las polimerizadoras y las alquiladoras, mientras que los hidrocarburos aromticos son lo que imparten un elevado ndice de octano a las gasolinas de las reformadoras.A continuacin hablaremos sobre la petroqumica y la forma de obtener de ella otras materias primas.

VI. LOS PETROQUMICOS Y SUS MATERIAS PRIMAS

QU ES LA PETROQUMICA?LA PETROQUMICAcomprende la elaboracin de todos aquellos productos qumicos que se derivan de los hidrocarburos del petrleo y el gas natural. Por lo general el trmino no incluye los hidrocarburos combustibles, lubricantes, ceras ni asfaltos.Los petroqumicos no se consideran como un tipo o clase particular de productos qumicos, ya que muchos de ellos han sido y continan siendo fabricados con otras materias primas.As por ejemplo, el benceno, el metanol y el acetileno se pueden producir a partir del carbn de hulla. El glicerol se obtiene de las grasas, el etanol por fermentacin de la caa de azcar, el azufre de los depsitos minerales.Sin embargo, todos ellos tambin se producen a partir del petrleo y en grandes volmenes.Algunos productos qumicos se obtienen en la actualidad casi totalmente del petrleo. Un caso tpico es el de la acetona que originalmente se produca de la destilacin de la madera, y posteriormente de la fermentacin de los productos agrcolas.En el mismo caso se encuentra el cloruro de etilo que antiguamente se fabricaba a partir del etanol y actualmente slo se fabrica industrialmente del petrleo.La petroqumica incluye tambin muchos productos que antes no se conocan ms que a nivel del laboratorio. Algunos de stos son el alcohol isoproplico, el xido de etileno, los teres gliclicos, el cloruro de alilo, el alcohol allico, la epiclorhidrina, la metil-isobutilcetona y la acrolena.El desarrollo de la qumica moderna despus de casi 50 aos ha demostrado que el petrleo es la materia prima ideal para la sntesis de la mayor parte de los productos qumicos de gran consumo. Adems de su gran abundancia y disponibilidad, est formado por una gran variedad de compuestos que presentan todas las estructuras carboniladas posibles, lo que permite acrecentar an ms las posibilidades de nuevos productos.La importancia de la petroqumica estriba en su capacidad para producir grandes volmenes de productos a partir de materias primas abundantes y a bajo precio.La mayor parte de los compuestos petroqumicos son orgnicos. Sin embargo, tambin varios productos inorgnicos se producen en grandes cantidades a partir del petrleo, como por ejemplo el amoniaco, el negro de humo, el azufre y el agua oxigenada.CMO SE CLASIFICAN LOS HIDROCARBUROS DEL PETRLEO?Cualquier clasificacin qumica del petrleo presupone que se ha establecido de antemano el tipo de compuestos que lo forman. Para esto se clasifican los hidrocarburos del ptroleo en tres grandes series.La primera serie est formada por los hidrocarburosacclicos saturados, llamados tambinparafnicos. Se les llama as porque no reaccionan fcilmente con otros compuestos. Su nombre proviene de las races griegas "parum", pequea y "affinis", afinidad. Su frmula general es(n es un nmero entero positivo).Los cuatro primeros hidrocarburos de esta serie son el metano, el etanoy el butanoy son los principales componentes de los gases del petrleo.A la segunda serie pertenecen los hidrocarburoscclicos saturadosonaftnicosde frmula general, tales como el ciclopentanoy el ciclohexano.La tercera serie la forman los hidrocarburos cclicos no saturados, ms conocidos como hidrocarburosaromticos, cuya frmula general es. El compuesto ms simple de esta serie es el benceno, que tiene seis tomos de carbono unidos por dobles ligaduras alternadas formando un anillo.Los hidrocarburos de esta ltima serie, que se encuentran en el petrleo crudo por lo general, estn constituidos por los llamados poliaromticos, que son varios anillos bencnicos unidos entre s y que se encuentran principalmente en las fracciones pesadas.Sin embargo, aparte de las tres series antes mencionadas, existen en pequeas cantidades otros hidrocarburos tales como los acclicos no saturados, llamados tambin etilnicos uolefinas, de frmula generaI, lasdiolefinaslos acetilnicos, adems de otros hidrocarburos formados por la combinacin de anillos y cadenas que pueden semejarse a varias de las series precedentes.Como dijimos anteriormente, el petrleo crudo casi no contiene hidrocarburos bencnicos ligeros como el benceno, tolueno y xilenos. Tampoco cuenta con gran cantidad de olefinas ni diolefinas de pocos carbones como son el etileno, propileno, butenos, butadieno e isopreno.Slo mediante procesos especficos o separndolos al fabricar gasolinas, es posible obtener estos importantes hidrocarburos.CMO SE OBTIENEN LAS MATERIAS PRIMAS PETROQUMICAS?La industria petroqumica emplea ante todo como materias primas bsicas las olefinas y los aromticos obtenidos a partir del gas natural y de los productos de refinacin del petrleo: el etileno, propileno, butilenos, y algunos pentenos entre las olefinas, y el benceno, tolueno y xilenos como hidrocarburos aromticos.Sin embargo, en algunos casos, la escasa disponibilidad de stos hidrocarburos debido al uso alterno que tienen en la fabricacin de gasolina de alto octano ha obligado a la industria a usar procesos especiales para producirlos.Por lo tanto, si se desea producir petroqumicos a partir de los hidrocarburos vrgenes contenidos en el petrleo, es necesario someterlos a una serie de reacciones, segn las etapas siguientes:1.Transformar los hidrocarburos vrgenes en productos con una reactividad qumica ms elevada, como por ejemplo el etano, propano, butanos, pentanos, hexanos etc., que son las parafinas que contiene el petrleo, y convertirlos a etileno, propileno, butilenos, butadieno, isopreno, y a los aromticos ya mencionados.

2.Incorporar a las olefinas y a los aromticos obtenidos en la primera etapa otros heterotomos tales como el cloro, el oxgeno, el nitrgeno, etc., obtenindose as productos intermedios de segunda generacin. Es el caso del etileno, que al reaccionar con oxgeno produce acetaldehdo y cido actico.

3.Efectuar en esta etapa las operaciones finales que forman los productos de consumo. Para ello se precisan las formaciones particulares de modo que sus propiedades correspondan a los usos que prevn.

Algunos ejemplos de esta tercera etapa son los poliuretanos, los cuales, dependiendo de las formulaciones especficas, pueden usarse para hacer colchones de cama, salvavidas, o corazones artificiales. Las resinas acrlicas pueden servir para hacer alfombras, plafones para las lmparas, prtesis dentales y pinturas.Otro caso tpico es el del acetaldehdo que se produce oxidando etileno y que encuentra aplicacin como solvente de lacas y resinas sintticas, en la fabricacin de saborizantes y perfumes, en la manufactura de pieles artificiales de tintas, cementos, pelculas fotogrficas y fibras como el acetato de celulosa y el acetato de vinilo.Esta clasificacin tiene numerosas excepciones, a veces, por ejemplo, se reduce el nmero de etapas para hacer el producto final.Es necesario mencionar otros productos que se consideran petroqumicos bsicos sin ser hidrocarburos, como el negro de humo y el azufre. stos se pueden obtener del gas natural y del petrleo.A continuacin trataremos de explicar cmo se obtienen los productos de la primera etapa, entre los cuales consideraremos no slo la obtencin de olefinas y aromticos, sino tambin la de negro de humo y azufre a partir de estos crudos.

VII. PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS BSICOS

EN ESTAseccin explicaremos cmo se transforman los hidrocarburos vrgenes contenidos en el petrleo y el gas natural en productos ms reactivos como son las olefinas, aromticos ligeros, hidrgeno y monxido de carbono.OBTENCIN DE OLEFINASComo dijimos anteriormente, las olefinas son hidrocarburos acclicos insaturados. Los de mayor inters en cuanto a sus aplicaciones son aquellos que poseen de dos a cinco tomos de carbono: es decir, el etileno, propileno, n-buteno, butadieno e isopreno.En los pases en donde existen yacimientos ricos en gas natural, el etileno y el propileno se pueden obtener por medio del proceso llamado desintegracin trmica (mencionado en el captulo V), usando como carga el propano y butano contenidos en dicho gas.Pero si no se dispone de grandes cantidades de propano y butano, porque se consume como gas LP (que es el combustible usado en las ciudades que no tienen sistemas de distribucin de gas por medio de ductos), entonces se usa el etano como carga en el proceso de desintegracin. En este caso los productos principales de la reaccin son el etileno, el metano y el hidrgeno.Mxico es uno de los pases que ha adoptado este ltimo mtodo para la obtencin de su etileno, razn por la cual no es autosuficiente en propileno. Las nicas fuentes disponibles actualmente provienen de los procesos de desintegracin usados para hacer gasolina.Es bien conocido que el gas natural est compuesto sobre todo de gases no licuables. Por lo tanto su transporte solamente resulta costeable cuando se cuenta con gasoductos que lo conduzcan desde el lugar de produccin hasta el de consumo. Por esta razn, para obtener olefinas, la mayor parte de los pases europeos han optado por alimentar con hidrocarburos ms pesados a las desintegradoras trmicas.La carga ms utilizada en las refineras de Europa es una fraccin denominada nafta o gasolina pesada, que proviene de la destilacin primaria, y cuyas molculas contienen de cinco a doce tomos de carbono. A veces se usan fracciones an ms pesadas como los gasleos.El aprovechamiento de fracciones lquidas como las que acabamos de mencionar, procura toda una serie de olefinas como son el etileno, propileno, butenos e isopentenos. Tambin se forman diolefinas como el butadieno y el isopreno.Adems de los productos antes mencionados, se obtiene una cantidad no despreciable de gasolina de alto octano rica en aromticos.El hecho de poder producir gasolinas de alta calidad en el mismo proceso que se usa para obtener petroqumicos, ha permitido que se unan ciertas empresas para aprovechar mejor sus recursos. As tenemos el caso de la refinera de la BP (British Petroleum) localizada en Lavera, Francia, que tiene un acuerdo con NaphtaChimie instalada muy cerca de ella. De esta manera, la refinera de la BP provee a esta ltima de la gasolina primaria que usa como carga para obtener olefinas, y NaphtaChimie se compromete a pagar dicho material con la gasolina de alto octano que obtiene como subproducto, y as ambas compaas se benefician mutuamente.CUADRO 4. Porcentaje de productos obtenidos usando diferentes cargas

El cuadro 4 ilustra la influencia que tienen las diferentes cargas usadas en las desintegradoras trmicas sobre la formacin y distribucin de sus productos.As por ejemplo, cuando se usa gasolina pesada como carga, segn las condiciones de operacin que se empleen en el proceso, sta nos puede dar 33% de etileno, 10% de propileno, 20% de gasolina de alto octano rica en aromticos, 19% de gases ligeros ricos en metano e hidrgeno, 8% de butilenos entre los que se incluyen el butadieno e isopreno, y 5% de combustleo (posiblemente formado por la polimerizacin de las olefinas).Pero cmo separar a las olefinas? Se hace fsicamente, sometiendo los gases que salen del proceso de desintegracin a una serie de separaciones por medio de columnas de destilacin.La figura 15 ilustra cmo lograrlo.En esta figura vemos cmo los gases provenientes de la desintegradora (parcialmente licuados) se introducen a la primera columna de destilacin llamada demetanizadora, en donde se extrae el hidrgeno y el metano por el domo o parte superior de la columna.Los productos que salen del fondo se hacen pasar por una segunda columna llamada deetanizadora, en donde se separa el etano y el etileno por el domo para separarlos entre s en una tercera columna.

Figura 15. Destilacin fraccionada de los gases de la desintegradora.El etileno obtenido en esta ltima tiene una pureza de 98-99% que es suficiente para la fabricacin de xido de etileno. Pero si se desea usar el etileno para hacer polietileno de alta densidad lineal que requiere una pureza de 99.9%, entonces es necesario someter el etileno a procesos de purificacin, lo que aumenta su precio.Pero regresemos a la deetanizadora, a lo que se saca del fondo de la misma y se hace pasar por una columna llamada depropanizadora, en donde se separa por el domo una mezcla de propano-propileno.Existen procesos petroqumicos en donde se puede aprovechar el propileno junto con el propano, como en el caso de la fabricacin del tetrmero de propileno usado en los detergentes sintticos. Pero en otros casos como el de la fabricacin de polipropileno es necesario someter la mezcla a purificaciones posteriores.Por el fondo de la depropanizadora se extrae la fraccin que contiene las olefinas con cuatro tomos de carbono en adelante. Esta fraccin se somete a otras separaciones para eliminar de la fraccinlos productos ms pesados que fueron arrastrados por los gases de la desintegradora, tales como pentanos, pentenos, benceno, tolueno etc. (todos ellos lquidos).Posteriormente, por medio de otros procesos de separacin, se obtienen los butenos, isobutenos, butano, isobutano, butadieno e isopreno, como lo muestra la figura 16.OBTENCIN DE HIDROCARBUROS AROMTICOSLa necesidad de producir aromticos a partir del petrleo surgi con la segunda Guerra Mundial, debido a la enorme demanda de tolueno para producir trinitrotolueno (TNT), llamado comnmente dinamita.

Figura 16. Separacin de la fraccin de butilenos.

Anteriormente, el tolueno se produca a partir del carbn mineral, pero esta industria fue insuficiente para satisfacer las demandas del mercado, lo que oblig a desarrollar procesos de produccin y extraccin de tolueno contenido en las fracciones del petrleo.Despus de la guerra, se mantuvo el mercado de los hidrocarburos aromticos debido al desarrollo de los plsticos, detergentes, y una serie de productos sintticos, adems de la demanda creciente de gasolina de alto octano.Los aromticos de mayor importancia en la industria petroqumica son: el benceno, el tolueno y los xilenos. Estos hidrocarburos se encuentran en la gasolina natural en mnimas concentraciones, por lo que resulta incosteable su extraccin.Por lo tanto, para producirlos se desarroll el proceso denominado de desintegracin cataltica, cuya materia prima de carga es la gasolina natural o nafta pesada, cuyo alto contenido de parafinas lineales y cclicas (naftenos) constituye el precursor de los aromticos.Uno de los procesos ms comunes de reformacin cataltica es el llamado de "platforming" que usa como catalizador platino soportado sobre almina.Los productos lquidos de la reaccin se someten a otros procesos en donde se separan los aromticos del resto de los hidrocarburos.Para separar los aromticos entre s, se puede utilizar cualquiera de los mtodos siguientes:a) destilacin azeotrpica (ver cuadro 5),b) destilacin extractiva,c) extraccin con solvente,d) adsorcin slida, ye) cristalizacin.

CUADRO 5. Destilacin azeotrpica para recuperar tolueno

OBTENCIN DEL NEGRO DE HUMOEl negro de humo es otra materia petroqumica. Bsicamente es carbn puro con una estructura muy semejante a la del grafito.El tamao de las partculas en el negro de humo es lo que determina su valor. Entre ms pequeas sean, ms caro ser el producto. Varan desde 10 hasta 500 mm(milsima parte de una micra que a su vez es la milsima parte de un milmetro).Existen tres procesos generales para fabricar industrialmente el negro de humo, que son los siguientes; proceso de canal, proceso de horno y proceso trmico.Las materias primas para hacer negro de humo pueden incluir desde gas natural hasta aceites pesados con alto contenido de poliaromticos, como los productos de la torre de vaco descrita en los captulos anteriores.La diferencia bsica entre los dos primeros procesos y el ltimo es que los procesos de canal y de horno obtienen los productos quemando parcialmente los materiales usados como materia prima, mientras que el proceso trmico consiste en descomponer los productos por medio de calor.Antes de 1945, el negro de humo se fabricaba a partir del gas natural usando cualquiera de los tres procesos mencionados. Despus de esta fecha se modific el proceso de horno para de esta forma poder usar hidrocarburos lquidos como materia prima, y actualmente es el que ms se usaLos hidrocarburos que se utilizan como carga son desde gasleos hasta residuos pesados. En general, estas cargas deben tener un alto porcentaje de aromticos pesados o poliaromticos, y un bajo contenido de azufre. Adems deben producir un mnimo de ceniza mineral.El negro de humo contiene de 88 a 99.3% de carbono, 0.4-0.8% de hidrgeno, y 0.3 a 17% de oxgeno.El hidrgeno es un remanente de las molculas de hidrocarburo originales, y por eso forma parte de la estructura graftica. Por otro lado, como el oxgeno se absorbe en la superficie, se le puede incorporar en cantidades variables mediante tratamientos posteriores.Las variedades de negro de humo comercial tienen una amplia gama de propiedades fsicas y qumicas, similares a las del grafito; pero como contiene grupos superficiales, las caractersticas de los productos finales en donde se usan son diferentes.El negro de humo se usa en el hule de las llantas, en la fabricacin de tintas, lacas, pinturas, en cierto tipo de polietileno. Tambin se emplea el negro de humo para la fabricacin de diamantes artificiales y para sembrar las nubes a fin de provocar lluvia.OBTENCIN DE AZUFRE A PARTIR DEL PETRLEOEl azufre es un producto que se encuentra en abundancia en el petrleo crudo y en el gas natural, bajo la forma de sus principales derivados como son el cido sulfhdrico y los mercaptanos (hidrocarburos que contienen azufre en su estructura molecular), los cuales se distinguen fcilmente por su fuerte olor a huevo podrido.Estos derivados del azufre se encuentran presentes en todas las fracciones de la destilacin del crudo. Por lo tanto es necesario someter todas las fracciones, sobre todo las de la destilacin primaria, a los procesos llamados de desulfurizacin.Algunas tecnologas efectan la desulfurizacin de las fracciones en presencia de hidrgeno, otras no, pero todas hacen uso de catalizadores para efectuar esta transformacin.El azufre que se obtiene de las fracciones petroleras es de una excelente calidad. En muchos casos la pureza alcanzada es superior a 99%, y se puede usar directamente para fines farmacuticos.Es de suma importancia la eliminacin de los derivados del azufre de las fracciones que van desde el gas hasta los gasleos pesados. Esto se debe no slo al hecho de que el azufre envenena los catalizadores y afecta la calidad de las gasolinas y la de los dems combustibles, sino sobre todo porque estos productos cuando se queman con los combustibles ocasionan problemas ecolgicos muy graves.Uno de los problemas ms conocidos y que ha causado grandes discusiones entre Canad y Estados Unidos es la llamada "lluvia cida". Este fenmeno es provocado por el azufre contenido en los combustibles, que al ser quemado se transforma en bixido de azufre que en presencia del ozono, los rayos ultravioleta y la humedad de la atmsfera, se convierte en cido sulfrico que se precipita con las lluvias.El agua de estas lluvias es muy cida, lo que provoca la destruccin de rboles y otras especies vegetales. Tambin daa las especies animales, sobre todo las acuticas, al aumentar la acidez de las aguas en los lagos. Adems causa la corrosin de los monumentos histricos y edificios en las grandes ciudades como Pars, Roma, Londres, Mxico, Atenas, Nueva York, Tokio, etc.Sin embargo, la destruccin provocada por la lluvia cida no slo llega a afectar la flora, la fauna y los edificios, sino que tambin alcanza a los seres humanos al contaminar el agua "potable" que beben.Pero, cmo es esto posible?La explicacin ms sencilla es la siguiente: el agua cida se filtra a travs de la tierra y forma sales de metales txicos como el arsnico, cobre, mercurio, etc., que son solubles en agua. Estas sales acaban en los ros subterrneos y lagos que proveen el agua que consumimos, y provocan una contaminacin que no es fcil de eliminar con los procesos usuales de potabilizacin.Despus de hacer una revisin rpida de la forma en que se obtienen las materias primas petroqumicas a partir de los hidrocarburos vrgenes contenidos en el petrleo crudo, nos gustara describir brevemente la relacin que existe entre el consumo de gasolina de alto octano y de gas LP, y los precios de los petroqumicos mencionados en este captulo.VIII. RELACIN ENTRE EL PRECIO DE LOS PETROQUMICOS BSICOS Y EL CONSUMO DE COMBUSTIBLES

LOS HIDROCARBUROSusados como materias primas petroqumicas tienen un papel crucial, y se interrelacionan con el gran negocio de los combustibles: gasLP, gasolina, diesel, combustleos, etc. El consumo de combustibles ejerce gran fuerza sobre el precio de los petroqumicos, efecto que se manifiesta en mltiples formas, ms notorias en los pases donde la industria petrolera no es estatal sino privada, como en EUA.Describiremos algunos factores que influyen para que el consumo de combustibles afecte el precio de los petroqumicos:1) Todos los hidrocarburos usados como materia prima petroqumca pueden usarse como combustible, principio bsico que subyace la economa petroqumica, y que deriva de que la industria petroqumica no consume tanto petrleo crudo y gas natural como para estabilizar sus precios. As, en los ltimos aos, este consumo ha sido alrededor de 7% en pases como EUA.2) Comprobamos que el valor alterno como combustible de cualquier hidrocarburo es a su vez el mnimo que tendr como materia prima petroqumica. As, el valor de los hidrocarburos como combustible es el valor de base para todo lo dems.El valor del combustible vara mucho con las circunstancias. Hubo una poca en que EUA no aumentaba el precio del benceno, a pesar de su gran demanda en la industria qumica, debido al bajo consumo de gasolina de alto octano en esa poca.El fenmeno contrario se observ en 1974-1979, cuando hubo gran consumo de gasolina en dicho pas. Adems, el valor como combustible de los hidrocarburos incluye mucho ms que los costos de explotacin, produccin, transportacin y manejo. Hay tambin factores polticos que pueden alterarlos grandemente: las naciones productoras de petrleo pueden decidir venderlos a precios superiores o inferiores a sus costos de produccin, segn la ideologa o su necesidad de divisas. Las naciones consumidoras pueden tener grandes reservas que satisfagan sus necesidades por un periodo determinado, y disminuir sus importaciones de crudo y gas, lo que har que exista mayor oferta que demanda en el mercado internacional de petrleo, provocando una cada en su precio.3) Otro factor que influye en la desviacin de los petroqumicos al mercado de los combustibles es el clima! Los productores consideran como regla establecida que los costos de propano-butano se elevan en invierno, por un mayor uso de la calefaccin y los calentadores de agua. Tambin hay que aumentar el contenido de butano de las gasolinas para incrementar su volatilidad en el arranque en fro de los motores.4) Otro factor a incluir en el mercado de petroqumicos es la ecologa. Eliminar elTEP(tetraetilo de plomo) de las gasolinas implica usarMTBE(metil terbutil ter),TAME(ter-amil metil ter), aromticos (benceno, tolueno, xilenos), isomerizados (isopentano, isohexano, isobutano), alquilados (isooctano), que dan alto octanaje a las gasolinas reformuladas, Magna Sin, Premium de PEMEX REFINACIN.5) Afecta tambin la globalizacin econmica, que obliga a los pases a abrir su mercado y competir a nivel mundial en calidad y precio. Para hacerlo en petroqumica bsica hay que producir grandes volmenes con tecnologa de punta. Los pases en vas de desarrollo con un mercado cerrado y sin competencia se hallan ahora en desventaja, con tecnologa obsoleta y bajo volumen de produccin instalado que no les permiten producir a menor costo y alta calidad.De acuerdo con la descripcin anterior podemos ver claramente cmo el consumo de los combustibles afecta los precios de los petroqumicos bsicos y por ende afecta tambin el de sus derivados, de los cuales hablaremos a continuacin.

IX. PRODUCTOS INTERMEDIOS DE LA PETROQUMICA

ESTEcaptulo comprende lo que podramos llamar la segunda etapa de las operaciones qumicas, en donde se introducen a las molculas de olefinas y aromticos (cuya obtencin se describi en el captulo VII) heterotomos como el oxgeno, nitrgeno, cloro, etc.Tambin se incluyen los productos formados por adicin de diferentes molculas de hidrocarburos a los petroqumicos bsicos antes mencionados.Los heterotomos que se emplean en la industria qumica tienen que usarse de la manera ms conveniente.Por ejemplo, el oxgeno (O) puede obtenerse del agua, o del aire (21% de oxgeno + 79% de nitrgeno). En ciertos casos es necesario enriquecer de oxgeno el aire, para evitar transportar y eliminar grandes cantidades de nitrgeno.Otro ejemplo lo constituye el nitrgeno (N), el cual, tal como se encuentra en el aire, es casi inerte y difcilmente reacciona con los hidrocarburos. Por lo tanto es necesario transformarlo a una forma ms reactiva como el amoniacoo el cido ntrico, o aun el cido cianhdrico (HCN). Los productos que estudiaremos constituyen los compuestos ms importantes de una industria que relaciona la refinacin del petrleo, la produccin de reactivos (como el cido sulfrico, cido fosfrico, fosgeno, hidrgeno, monxido de carbono, etc.), y las grandes industrias consumidoras de productos orgnicos e inorgnicos como son las que producen plsticos, fibras sintticas, detergentes, fertilizantes, etc.Muchos de estos compuestos son en s productos terminados, como los solventes y los aditivos para gasolinas.A continuacin procederemos a describir los petroqumicos secundarios derivados del metano, etileno, propileno, butenos, butadieno, benceno, tolueno y paraxileno. Estos hidrocarburos se consideran como la base de casi toda la industria petroqumica.Sin embargo, en este captulo no describiremos en detalle cada uno de los procesos ampliamente explicados en la bibliografa; slo mencionaremos las aplicaciones de cada uno de ellos. Posteriormente se ampliar este tema.PRODUCTOS DERIVADOS DEL METANOEl metanoes el hidrocarburo parafnico que contiene ms tomos de hidrgeno por tomo de carbono.Esta propiedad se aprovecha para obtener el hidrgeno necesario en la fabricacin de amoniacoy metanol.El hidrgeno se obtiene catalticamente, quemando parcialmente el metano en presencia de oxgeno y de vapor de agua, con lo cual se forma una mezcla llamada gas de sntesis compuesta principalmente por monxido de carbono (CO), bixido de carbonoe hidrgeno.Las principales reacciones que intervienen son las siguientes:

La figura 17 nos describe el diagrama del proceso para producir gas de sntesis.Cabe mencionar que tambin se suele usar el etano, el propano y el butano como materias primas, aunque stos tienen en sus molculas menos tomos de hidrgeno por tomo de carbono que el metano.

Figura 17. Diagrama del proceso para producir gas de sntesis.Como dijimos anteriormente, el gas de sntesis se usa principalmente para hacer amoniaco y metanol.A continuacin describiremos brevemente la obtencin de estos productos de segunda generacin, as como sus principales aplicaciones.Obtencin y usos del amoniacoEl amoniaco, cuya frmula qumica es, se fabrica a partir del nitrgeno del aire y del hidrgeno del metano.Las etapas que constituyen el proceso de fabricacin del amoniaco a partir de los compuestos anteriores, son las siguientes:- destilacin del aire- oxidacin parcial del metano con oxgeno- eliminacin del carbono- conversin del monxido de carbono con vapor de agua- eliminacin del bixido de carbono formado- eliminacin del monxido de carbono por medio de nitrgeno lquido- formacin de la mezcla nitrgeno + tres partes de hidrgeno.La reaccin para hacer el amoniaco es la siguiente:

Uno de los principales productos secundarios en la fabricacin del amoniaco es el bixido de carbono. Este gas tiene muchas aplicaciones industriales. Por ejemplo, cuando se comprime, el bixido de carbono se transforma en el hielo seco que se usa como refrigerante en los carritos de helados y paletas. Tambin encuentra amplia aplicacin en la fabricacin de agua mineral y de bebidas gaseosas en general.Otros usos de gran importancia son los de la fabricacin de productos qumicos, entre los que se encuentra el carbonato y el bicarbonato de sodio usados para combatir la acidez estomacal, o para hacer pasteles y otros productos de repostera.Pero para regresar a nuestro tema original, veamos a continuacin cules son las aplicaciones que tiene el amoniaco.Usos industriales del amoniacoLa mayor parte del amoniaco se usa para hacer fertilizantes tales como el nitrato de amonio, sulfato de amonio, urea, fosfato de amonio y amoniaco disuelto en fertilizantes lquidos y slidos.Otras aplicaciones industriales incluyen la fabricacin de reactivos qumicos como el cido ntrico, acrilonitrilo y cido cianhdrico, que se utilizan para hacer explosivos, plsticos, fibras sintticas, papel, etc.En algunos refrigeradores caseros el gas de enfriamiento es el amoniaco, aunque el pblico est ms familiarizado con su uso en los artculos de limpieza cuya publicidad destaca el contenido de "amonia" que garantiza la pulcritud de los vidrios, azulejos, pisos, etc.PRODUCTOS DERIVADOS DEL ETILENOEl etilenoes una olefina que sirve como materia prima para obtener una enorme variedad de productos petroqumicos.La doble ligadura olefnica que contiene la molcula nos permite introducir dentro de la misma muchos tipos de heterotomos como el oxgeno para hacer xido de etileno, el cloro que nos proporciona el dicloroetano, el agua para darnos etanol, etc.Asimismo permite unir otros hidrocarburos como el benceno para dar etilbenceno, y otras olefinas tiles en la obtencin de polmeros y copolmeros del etileno.El cuadro 6 ilustra algunas de estas reacciones.

CUADRO 6. Principales derivados del etileno

Para entender mejor estas reacciones, haremos un anlisis breve de las mismas y describiremos algunas de las aplicaciones de los productos intermedios obtenidos.Oxidacin del etilenoEn este caso el etileno reacciona con el oxgeno en fase gaseosa y en presencia de un catalizador.xido de etileno.El petroqumico ms importante que se fabrica por medio de esta reaccin es el xido de etileno. La reaccin se lleva a cabo en fase gaseosa haciendo pasar el etileno y el oxgeno a travs de una columna empacada con un catalizador a base de sales de plata dispersas en un soporte slido.El xido de etileno como tal se usa para madurar las frutas, como herbicida y como fumigante, y sus aplicaciones como materia prima petroqumica son innumerables, siendo algunos de sus derivados el etilenglicol, polietilenglicol, los teres de glicol, las etanolaminas, etc.Los principales usos de los productos ltimos de los derivados del xido de etileno son: anticongelantes para los radiadores de autos, fibras de polister para prendas de vestir, polmeros usados en la manufactura de artculos moldeados, solventes y productos qumicos para la industria textil.Tambin se utiliza el xido de etileno en la produccin de poliuretanos para hacer hule espuma rgido y flexible (el primero se usa para hacer empaques y el otro para colchones y cojines).Otro uso de los derivados del xido de etileno lo constituye la fabricacin de adhesivos y selladores que se emplean para pegar toda clase de superficies como cartn, papel, piel, vidrio, aluminio, telas, etc.Acetaldehdo.Otro de los productos petroqumicos fabricados por oxidacin del etileno es el acetaldehdo.El proceso industrial ms usado es el que desarroll la compaa Wacker de Alemania. La tecnologa consiste en hacer reaccionar el etileno con una solucin diluida de cido clorhdrico que adems contiene disueltos cloruros de paladio y de cobre, los cuales actan como catalizadores.La regeneracin del catalizador se lleva a cabo en presencia de oxgeno.Este proceso de oxidacin en fase lquida lo emplean en Alemania las compaas Hoechst y Wacker, en Estados Unidos la Celanese y la Eastman, en Canad la Shawinigan, en Mxico Petrleos Mexicanos, en Italia la Edison, y en Japn diversas compaas.El acetaldehdo es un intermediario muy importante en la fabricacin de cido actico y del anhdrido actico. Estos productos encuentran una enorme aplicacin industrial como agentes de acetilacin para la obtencin de steres, que son compuestos qumicos que resultan de la reaccin de un alcohol, fenol, o glicol con un cido.Algunos de los steres que se derivan del cido actico y los alcoholes apropiados son los llamados acetatos de metilo, etilo, propilo, isopropilo, isobutilo, amilo, isoamilo, n-octlo, feniletilo, etc. Estos productos son de olor agradable y se usan como saborizantes y perfumes.

Figura 18. Pelculas fotogrficas hechas con steres del cido actico.El cuadro siguiente describe los olores que despiden algunos de los steres fabricados con cido actico.

CUADRO 7. steres del cido actico y sus aromas

Los steres derivados del cido actico tambin sirven como solventes para extraer la penicilina y otros antibiticos de sus productos naturales. Tambin se emplean como materia prima para la fabricacin de pieles artificiales, tintas, cementos, pelculas fotogrficas y fibras sintticas como el acetato de celulosa y el acetato de vinilo.El acetaldehdo no slo sirve para fabricar cido actico, sino que tambin es la materia prima para la produccin de un gran nmero de productos qumicos como el 2-etilhexanol, n-butanol, pentaeritrol, cloral, cido cloroactico, piridinas, y cido nicotnico. Estos petroqumicos secundarios encuentran mltiples aplicaciones. Por ejemplo, el petaeritrol sirve para fabricar lubricantes sintticos, el cloral y el cido cloroactico para hacer herbicidas, el 2-etilhexanol para hacer plastificantes.Adicin de cloro al etilenoDicloroetano.El etileno reacciona con el cloro cuando se encuentra en presencia de un catalizador de cloruro frrico y una temperatura de 40-50 C y 15 atmsferas de presin.El principal producto de la reaccin es el dicloroetano, que encuentra su aplicacin en la fabricacin de cloruro de vinilo que sirve para hacer polmeros usados para cubrir los asientos de automviles y muebles de oficina, tuberas, recubrimientos para papel y materiales de empaque, fibras textiles, etc.El dicloroetano tambin se utiliza para fabricar solventes como el tricloroetileno, el percloroetileno y el metilcloroformo, que se usan para desengrasar metales y para el lavado en seco de la ropa.Otras de las mltiples aplicaciones del dicloroetano son la fabricacin de cloruro de etilo, tetraetilo de plomo (TEP), etilendiamina y otros productos aminados.En el terreno de la medicina, el dicloroetano sirve como solvente para la extraccin de esteroides.Adicin de benceno al etilenoEtilbenceno.El etilbenceno se puede obtener por medio de dos procedimientos: extraccin de los aromticos de las reformadoras, y sntesis a partir del etileno con benceno.La reaccin del etileno con benceno para obtener etilbenceno se lleva a cabo en presencia de catalizadores a base de cido fosfrico adsorbido en arcilla. El etilbenceno se usa casi exclusivamente para hacer estireno, que a su vez es la materia prima para hacer plsticos de poliestireno.Este producto se usa para fabricar artculos para el hogar, tales como las cubiertas de los televisores, licuadoras, aspiradoras, secadores de pelo, radios, muebles, juguetes, vasos trmicos desechables, etc. Tambin se emplea para empaques y materiales de construccin.El estireno, al copolimerizarse con otros reactivos como el butadieno y el acrilonitrilo, se convierte en los hules sintticos llamados SBR (hule estireno-butadieno), o las resinas ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno).Hidratacin del etilenoAlcohol etlico o etanol.Una de las reacciones de gran importancia industrial es la hidratacin del etileno para la obtencin de alcohol etlico o etanol.Esta reaccin se puede hacer de dos maneras. 1) Agregarle agua a las molculas de etileno en presencia de cido sulfrico de 90%, y 2) usar un proceso de alta presin que emplea un catalizador slido de cido fosfrico soportado sobre celite.El primer proceso se desarroll en 1930 y contina usndose en la actualidad.La tecnologa del segundo proceso la introdujo la Shell y se usa principalmente en Estados Unidos y en algunos pases de Europa.El alcohol etlico es el producto bsico de las bebidas alcohlicas, como el brandy, el ron, el cognac, vino tinto y blanco, etc., aunque stos se obtienen por fermentacin de los azcares contenidos en la caa de azcar o de frutas como la uva.Como dijimos en captulos anteriores, los petroqumicos no son productos que se obtengan exclusivamente a partir del petrleo, como el etanol, pero en muchos pases el mayor volumen de este alcohol se produce a partir del etileno, cuyo precursor es el petrleo.El alcohol etlico no slo sirve para usos farmacuticos sino que encuentra gran aplicacin como solvente industrial, en los saborizantes, cosmticos y en la fabricacin de detergentes.Adems, el etanol es la materia prima para hacer otros productos cuyos nombres y principales usos se describen a continuacin.

Figura 19. Artculos del hogar fabricados por polmeros del estireno.

Figura 20. El alcohol etlico se puede obtener por fermentacin de la caa y a partir del etileno derivado del petrleo.

Hidroformilacin del etilenoPropionaldehdo.La reaccin de hidroformilacin sirve para obtener aldehdos que contienen un tomo de carbono ms que la olefina original. En el caso del etileno, el producto de la reaccin es el propionaldehdo que tiene tres tomos de carbono en su molcula.Este producto se obtiene industrialmente, haciendo reaccionar el etileno con gas de sntesis (hidrgeno + monxido de carbono). Es la materia prima bsica para la fabricacin de n-propanol y del cido propinico, cuyos usos describimos a continuacin;

PRODUCTOS DERIVADOS DEL PROPILENOLos derivados del propileno se pueden clasificar segn el propsito al que se destinen, en productos de refinera y productos qumicos.Se trat el primer caso en los captulos anteriores, cuando hablamos de la produccin de combustibles de alto octano por medio de los procesos de alquilacin y de polimerizacin.El segundo caso es el que implica la produccin de petroqumicos, aprovechando la elevada reactividad que tienen las molculas de propileno. Su doble ligadura nos permite introducir dentro de la misma una gran variedad de heterotomos como el oxgeno, nitrgeno, agua, y otros hidrocarburos.Las molculas de propileno poseen una reactividad mayor que las del etileno.Algunas de las reacciones que se hacen con el etileno, como la hidratacin con cido sulfrico para la obtencin de etanol, se pueden hacer con el propileno pero en condiciones menos severas.El cuadro 8 nos describe algunos de los derivados importantes del propileno y sus usos principales.

CUADRO 8. Principales derivados del propileno

Las reacciones de polimerizacin tanto del etileno como del propileno se describen en el captulo correspondiente a los plsticos, resinas y elastmeros.Oligomerizacin del propilenoEsta reaccin es semejante a la polimerizacin, con la diferencia de que en este caso el nmero de molculas de propileno que se unen entre s se limita a dos, tres, cuatro o ms, obtenindose de esta manera hexenos, nonenos, dodecenos, etc.El proceso de polimerizacin que se usa en las refineras para hacer gasolinas, en realidad es una reaccin de oligomerizacin que usa catalizadores a base de cidos impregnados en slidos como las arcillas.Los hexenos y nonenos que tienen seis y nueve tomos de carbn respectivamente estn en el rango de la fraccin que corresponde a las gasolinas. Por lo tanto se suelen usar en las mezclas de este combustible.Sin embargo, si se separan y purifican, se pueden utilizar para fabricar otros productos, sobre todo el noneno que se combina con el fenol para hacer nonilfenol, que es la base de los shampoos para el cabello.El dodeceno, que tiene doce tomos de carbono en sus molculas, se usa en la sntesis del dodecilbenceno. Este producto sirve para fabricar los detergentes no-biodegradables que se usan para lavar la ropa y las vajillas. Se emplea tambin para la fabricacin de aditivos para el aceite de los motores.Oxidacin del propilenoxido de propileno.El principal producto petroqumico derivado de la oxidacin del propileno es el xido de propileno. Existen dos procesos industriales para hacer este petroqumico, que son el proceso de la clorhidrina y el proceso oxirane.El xido de propileno se usa como fumigante de alimentos tales como la cocoa, especias, almidones, nueces sin cscara, gomas, etc.

Figura 21. Nonilfenol derivado del propleno, base para hacer shampoos.

Por lo general se usa diluido con bixido de carbono para reducir al mximo su inflamabilidad.Tambin se ha encontrado que las fibras de algodn tratadas con xido de propileno presentan mejores propiedades de absorcin, de humedad y de teido.

Figura 22. Dodecilbenceno derivado del propileno y el benceno, base de los detergentes.

Los acumuladores de perclorato de litio usan como solvente una mezcla de xido de propileno con carbonato de propileno.Pero la importancia del xido de propileno se debe, sobre todo, a las mltiples aplicaciones que tienen sus derivados, algunos de los cuales se mencionan a continuacin.Polioles polister.Estos productos son la base de los poliuretanos.Cuando su peso molecular es de 3 000 sirven para hacer poliuretanos flexibles como los que emplean en cojines y colchones. Pero si ste se encuentra entre 300 y 1 200, el poliuretano obtenido ser rgido como el que se usa para hacer salvavidas.Propilenglicol.Este producto derivado del xido de propileno no es txico por lo que encuentra aplicacin como solvente en alimentos y cosmticos.Su principal aplicacin industrial es el de la fabricacin de resinas polister. Tambin se usa como anticongelante y para hacer fluidos hidrulicos.Di y tripropilenglicol.El dipropilenglicol se usa en la fabricacin de lubricantes tanto hidrulicos como en la industria textil. Otros usos incluyen el de solvente, aditivo en alimentos y fabricacin de jabones industriales.El tripropilenglicol se usa en cosmetologa para hacer cremas de limpieza. Tambin entra en la composicin de algunos jabones textiles y lubricantes.Polipropilenglicoles.Estos productos de bajo peso molecular son lquidos que se obtienen a partir del xido de propileno y agua o propilenglicol.Las aplicaciones ms importantes se encuentran en el terreno de los lubricantes de hule, y de mquinas, antiadherentes y fluidos hidrulicos.teres de glicol.Los teres de los monos, di y tripropilenglicoles se obtienen haciendo reaccionar el xido de propileno con un alcohol. Generalmente stos son el metanol o el etanol.Se suelen utilizar como solventes de pinturas, resinas y tintas.Isopropilaminas.Estas aminas se obtienen haciendo reaccionar el xido de propileno con amoniaco. Junto con los cidos grasos se usan como emulsificantes en los cosmticos, y como jabones y detergentes.Acrilonitrilo.El propileno, si se oxida en presencia de amoniaco, produce en primer lugar acrilonitrilo y como productos secundarios de la reaccin se obtienen el acetonitrilo y el cido cianhdrico.El acrilonitrilo se usa principalmente para hacer fibras sintticas que mencionaremos ms adelante. Tambin se emplea para hacer resinas ABS y AS (acrilonitrilo-butadieno-estireno y acrilonitriloestireno). Asimismo sirve como materia prima para hacer el hule nitrilo, y los acrilatos, hexametilendiamina, la celulosa modificada y las acrilamidas.Los metacrilatos de metilo, etilo, y n-butilo sirven para hacer polmeros para las industrias de pinturas, textiles y recubrimientos.El metacrilato de metilo se usa para hacer pinturas, lacas y como material biomdico para la fabricacin de prtesis dentales.Acrolena.Este es otro producto que se obtiene por oxidacin del propileno. Sirve como intermediario en la fabricacin de glicerina que se usa tanto para hacer supositorios como para obtener dinamita.

Figura 23. Los propelentes de los aerosoles son derivados del petrleo.La metionina es otro producto derivado de la acrolena. Su principal uso es el de suplemento alimenticio.Hidratacin del propilenoIsopropanol.El isopropanol o alcohol isoproplico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar el propileno con cido sulfrico.La mayor parte del isopropanol se usa para hacer acetona, un conocido quitaesmalte para las uas. Otra aplicacin del alcohol isoproplico es la fabricacin de agua oxigenada, misma que se encuentra en los tintes para el pelo, y que adems se emplea como desinfectante en medicina.Este alcohol tambin se emplea para hacer otros productos qumicos tales como el acetato de isopropilo, isopropilamina, y propilato de aluminio.PRODUCTOS DERIVADOS DE LOS BUTILENOSEn la industria petroqumica, la fraccin de los hidrocarburos que contienen cuatro tomos de carbn es de vital importancia. A sta se le conoce como la fraccin de los butilenos(ver la figura 16).Como dijimos en uno de los captulos anteriores, los butilenos se obtienen de la fase gaseosa de las desintegradoras tanto trmicas como catalticas. Los hidrocarburos con cuatro tomos de carbn provenientes de las desintegradoras se separan por diferentes medios, debido a los diferentes intervalos de temperatura implicados.Por lo general, los mtodos consisten en una combinacin de destilaciones y extracciones usando solventes tales como la acetona y el furfural y adsorbentes como el carbn activado. Esto se ilustra en la figura 16.Principales usos de los butilenosN-butenos.Los n-butenos estn compuestos principalmente por el buteno-1 y el buteno-2. El uso ms comn de estas olefinas es la fabricacin de butadieno.El cuadro 9 nos ilustra algunos de los principales usos de los n-butenos.CUADRO 9. Principales usos del buteno-1 y buteno-2

El polibuteno obtenido por la polimerizacin del buteno-1 es un producto que posee caractersticas fsicas muy superiores a las del polietileno y del polipropileno.El alcohol butlico secundario sirve para hacer acetato de butilo cuyo uso principal es el de solvente.Este alcohol, al deshidrogenarse, da la metil etil cetona, la cual encuentra una amplia aplicacin como solvente en la fabricacin de lacas y en la recuperacin de cera y parafinas en las refineras.El buteno-1 se emplea en la copolimerizacin con el etileno para la obtencin de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE). Las pelculas plsticas obtenidas a partir de este polmero poseen una resistencia mayor que las del polietileno de alta presin (LDPE).

Figura 24. La petroqumica, presente desde que nacemos.El buteno-1 se puede convertir a octeno-1, el cual sirve para hacer ortoxileno y paraxileno. Este ltimo es la materia prima para hacer cido tereftlico, empleado en la fabricacin de fibras sintticas.El cido actico tambin se puede fabricar a partir de los butenos, usando un proceso en dos etapas que son: formacin de acetato de sec-butilo, y oxidacin a cido actico.Como dijimos anteriormente, el cido actico puede tambin fabricarse a partir del acetaldehdo derivado del etileno. Su principal aplicacin es la produccin de steres, pero tambin se usa para hacer anhdrido actico. Este ltimo se usa principalmente para hacer las aspirinas que quitan el dolor de cabeza, y para fabricar el acetato de celulosa en la industria textil.El anhdrido maleico es otro derivado de los butenos, que se obtiene por oxidacin de los mismos. Sus principales usos son para la fabricacin de polisteres insaturados, cido fumrico, insecticidas como el malatin, resinas alqudicas, y tambin se usa para modificar las propiedades de los plsticos pues se copolimeriza fcilmente con las olefinas.El xido de butileno sirve principalmente para hacer butilenglicol en la produccin de plastificantes polimricos, y tambin sirve para hacer productos farmacuticos, surfactantes y productos usados en la agricultura.Isobuteno.El isobuteno se puede obtener en los gases de las desintegradoras por isomerizacin de los n-butenos y por deshidrogenacin del isobutano.Las principales aplicaciones del isobuteno son las siguientes.CUADRO 10. Principales usos del isobuteno

Haciendo reaccionar el isobuteno con el isobutano, nos da el 2, 2, 4 trimetilpentano o isooctano, que es un hidrocarburo altamente ramificado que se usa como referencia en la determinacin del octanaje de las gasolinas.El isobuteno con cido sulfrico a baja temperatura nos da el alcohol terbutlico que sirve como intermediario para muchos productos y como solvente.Si se hace reaccionar el isobuteno con cido sulfrico o cido fosfrico y despus se calienta la mezcla, da altos rendimientos de diisobutilenos que pueden servir como combustibles de alto octano.

Figura 25. Derivados del petrleo que intervienen en la fabricacin de prtesis dentales, xido de isobutileno, acrilonitrilo, precursores del cido metacrlico y del metil metacrilato.Tambin se puede usar como petroqumico en la obtencin de terbutil fenol o teroctil fenol, que son intermediarios importantes para la preparacin de inhibidores de oxidacin y otros aditivos, as como en la preparacin de detergentes.Tanto el isobuteno como sus polmeros de bajo peso molecular reaccionan fcilmente con el cido sulfhdrico a 100 C en presencia de catalizadores de slica-almina, para dar mercaptanos, que tienen gran aplicacin industrial como solventes e intermediarios qumicos. Por ejemplo, el terbutil mercaptano se usa en la preparacin de aditivos para los aceites lubricantes, mientras que el dodecil mercaptano se emplea en la fabricacin de hule GRS. Estos productos tambin sirven para la produccin de insecticidas.Los polmeros de alto peso molecular obtenidos a partir del isobuteno tienen gran aplicacin en recubrimientos y plastificantes. Cuando se mezclan con ceras polietilnicas y ceras parafnicas, mejoran el ndice de viscosidad de los aceites lubricantes y permiten que las mezclas retengan su viscosidad a temperaturas elevadas.El isobuteno tambin sirve para hacer el alcohol terbutlico que se usa principalmente para hacer p-terbutil fenol, principal intermediario en la fabricacin de las resinas fenol-formaldehdo.La principal apliacin del isobuteno es la produccin de metil-terbutil-ter. Esto se logra hacindolo reaccionar con metanol.Este derivado del isobuteno es de gran importancia pues tiene un ndice de octano de 115, por lo que se usa mezclado con el secbutanol para subir el octanaje de las gasolinas sin plomo. Otra propiedad que el isobuteno imparte a las mezclas es la de reducir el consumo de combustible y las emisiones de monxido de carbono sin tener que modificar el sistema de combustible.El xido de isobutileno e