Materia Semestral de proteccion ambiental

EL PETROLEO COMO MATERIA PRIMA

La palabra petróleo significa “Aceite de piedra” o “Aceite de roca”.

Es la mezcla de hidrocarburos saturados en

estado sólido, líquido o gaseoso que se encuentran en yacimientos naturales.

La demanda energética mundial esta cubierta

por el petróleo en un 50%.

EVOLUCIÓN DEL CONSUMO DE RESERVAS: En los años 60 se decía que el petróleo se acabaría con el siglo XX, en los últimos 20 años se han encontrado nuevos yacimientos y las reservas se han recalculado.

El Petróleo como Materia Prima Producción y Reservas

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Producción Mundial en Millones de Barriles

Producción

La figura muestra el perfil creciente de consumo de petróleo.

Por otro lado las reservas mundiales de crudo, según Oil and Gas Journal, en el año 1995 se estimó 1002 billones de barriles.

¾ partes se encuentran en OPEP y más de la mitad se sitúan en Arabia Saudí, Irán, Kuwait e Irán.

Unión Soviética 6%, Venezuela tiene 265.000 M barriles superando a Arabia Saudí. Ecuador tiene 4.000 M barriles.

OPEP a anunciado incremento en las reservas en los últimos años.

El Petróleo Materia Prima Origen, Caracterización y explotación

Por mucho tiempo se decía que es de origen fósil, biótico; en octubre del 2005 en Calgary resurgió la Hipótesis de que es de origen abiótico. Constituido por: C1 hasta C40. Composición: %:C=85, H = 12, (S+O+N) = 3. Índice de caracterización KUOP o FK = 1,215 T**1/3/d. FK mayor que 12 son parafínicos. FK de 9 a 11 es un aromático.

HIDROCARBUROS PARAFINICOS

Las series homólogas en los hidrocarburos parafínicos Recordemos que se llama parafinas o hidrocarburos saturados a aquellos que se caracterizan por presentar exclusivamente enlaces simples carbono-carbono. El nombre de parafinas (que hace referencia a su «pereza a reaccionar» [parum: poco, affinis: afinidad], se dio inicialmente a estos compuestos al observar que prácticamente no reaccionaban con los reaccionantes más corrientes: ácidos y bases fuertes o notables agentes oxidantes como el permanganato potásico (MnO4K).

Sin embargo, las parafinas son capaces de reaccionar en condiciones experimentales apropiadas. Tosas las parafinas responden a la fórmula general CnH2n+2, por ejemplo, las fórmulas de las parafinas más sencillas serían: Para n=1: CH4 (metano) Para n=2: C2H6 (etano) Para n=3: C3H8 (propano)

Propiedades físicas de las parafinas

Todas las parafinas son incoloras, «huelen a petróleo» y son insolubles en agua (debido a su marcado carácter no polar). Los cuatro primeros miembros de la serie homóloga n-parafinas son gases, desde el n-pentano hasta el n-hexadecano líquidos, y del n-heptadecano en adelante sólidos.

Esta serie homóloga presenta también las siguientes características: La volatilidad disminuye al aumentar el peso molecular. Los puntos de fusión en general, se elevan al aumentar el peso

molecular. La densidad es inferior a la del agua y tiende a un valor límite en toda

la serie. Estas tres propiedades no son características sólo de la serie n-parafinas sino que son generales para las distintas series de alcanos. Los puntos de fusión y los puntos de ebullición dentro de un grupo de parafinas isómeras disminuyen al aumentar la ramificación. El efecto es más intenso en los puntos de fusión que en los de ebullición, ya que cada cadena lateral dificulta mucho la orientación de las moléculas en una red cristalina.

Reacciones de los hidrocarburos parafínicos

1. Oxidación

A temperatura ordinaria, los oxidantes usuales (oxígeno, ozono, permanganato potásico, óxido de plata, dicromato potásico, etc.) prácticamente no atacan a las parafinas o lo hacen muy lentamente. Aunque no siempre el proceso es directo, los productos finales de la oxidación de todos los hidrocarburos son dióxido de carbono y agua. Cuando las parafinas se oxidan rápidamente a elevada temperatura bajo la acción del aire entran en combustión y se dice que arden. La combustión no siempre es completa sino que depende de la cantidad de aire que interviene.

2. Isomerización Las parafinas en presencia de cloruro o bromuro de aluminio (como catalizador) y a una temperatura de 100 a 200 °C sufren un proceso de isomerización generalmente muy complejo, en el que se llega a una situación de equilibrio en la que coexisten varios de los isómeros posibles. Un ejemplo sencillo sería el de isomerización del n-butano:

3. Descomposición pirolítica Consiste en la descomposición de una sustancia por la acción del calor. Puede ocurrir que esta descomposición pirolítica de parafinas sea deseable, como ocurre en la industria del petróleo. En este caso el proceso recibe el nombre de cracking o craqueo. Dependiendo de las condiciones de la reacción se obtienen distintos productos (según por donde se rompa la molécula).

4. Halogenación El cloro y el bromo (el iodo no reacciona si no es en presencia de oxidantes), reaccionan con las parafinas sustituyendo átomos de hidrógeno por átomos de halógeno. La reacción con el flúor se produce con efecto violento. Tanto el cloro como el bromo precisan del concurso de luz ultravioleta o de calor para que la reacción tenga lugar. El resultado de la reacción es una mezcla compleja de productos. Por ejemplo, la cloración del metano:

la reacción no se detiene aquí, y el proceso de cloración continúa, obteniéndose los siguientes productos:

5. Nitración El ácido nítrico concentrado en fase de vapor o el ácido nítrico diluido en fase líquida actúan a elevadas temperaturas produciendo en las parafinas la sustitución de un átomo de hidrógeno por un grupo nitro (—NO2). Normalmente sólo se introduce un grupo nitro por molécula de parafina.

Hidrocarburos olefínicos o etilénicos Las olefinas se caracterizan por la presencia de dobles enlaces carbono-carbono en su molécula.

Propiedades físicas de las olefinas Todas las olefinas son menos densas que el agua e insolubles en ella. Las olefinas al igual que las parafinas son incoloras. Las temperaturas de ebullición de cada una son muy próximas a las de la parafina de estructura similar. El metano, como es evidente, no puede formar dobles enlaces. Eteno, propeno y n-buteno son gaseosos, del n-penteno al n-octadeceno líquidos y del n-nonadeceno en adelante son sólidos.

Isomería en las olefinas Las olefinas presentan isomería de cadena como las parafinas, y también isomería de posición del doble enlace. Debido a la rigidez para la rotación que es característica del doble enlace se presenta también isomería cis-trans o geométrica. Si los dos sustituyentes sobre uno de los carbonos portadores de doble enlace son iguales, no se presenta isomería geométrica .Por ejemplo: Veamos algunos ejemplos:

Reacciones de los hidrocarburos olefínicos 1. Oxidación En cuanto a la combustión, se comportan de modo análogo a las parafinas, conduciendo a CO2 y H2O en la combustión completa y pudiendo producir CO e incluso carbono elemental si el aire está en defecto. Gracias a la reactividad del doble enlace las olefinas reaccionan fácilmente con oxidantes normales tales como disoluciones de permanganato potásico (MnO4K). 2. Isomerización A temperaturas elevadas y en presencia de catalizadores adecuados las olefinas se isomerizan de un modo complejo: de una parte se desplaza el doble enlace, y de otra se presenta una modificación de la cadena carbonada similar a la que sufrían las parafinas.

3. Hidrogenación Las olefinas en presencia de catalizadores como Ni, Co, Pt y PtO adicionan hidrógeno sobre los átomos de carbono portadores del doble enlace (adición al doble enlace), según:

en donde R, R', R" y R"' pueden ser radicales alquílicos

cualesquiera e incluso átomos de hidrógeno (para mayor

generalidad). Por ejemplo:

4. Halogenación Las olefinas sufren con facilidad la adición al doble enlace tanto de bromo como de cloro:

5. Adición de ácidos hidrácidos Los ácidos hidrácidos se adicionan con facilidad sobre los dobles enlaces olefínicos. En esta reacción se cumple la denominada regla de Markownikoff. En las adiciones de moléculas asimétricas a los alquenos, el producto principal es el formado por la adición del H o extremo positivo de la molécula adicionante al átomo del carbono portador del doble enlace ligado al mayor número de átomos de hidrógeno. Así, por ejemplo, la reacción:

6. Polimerización Las olefinas tienen una notable tendencia a polimerizarse, es decir, a asociarse muchas moléculas simples (o unidades estructurales menores) para dar moléculas de elevado peso molecular medio. (polímeros o macromoléculas)

COLOR Al referirnos al color del petróleo lo más frecuente de pensar es en el color negro, pero existe una diversidad de colores, ejemplos de ello es que por reflexión de la luz pueden aparecer crudos (como se conoce al petróleo en la jerga petrolera) de colores verdes, amarillos con tonos de azul, rojo, marrón o negro. Por trasmisión de la luz, los crudos pueden tener color amarillo pálido, tonos de rojo y marrón hasta llegar a negro. Los crudos pesados y extrapesados son negros casi en su totalidad, en el caso del crudo más liviano o condensado llega a tener un color blanquecido y generalmente se usa en el campo como gasolina cruda. Crudos con alta concentración de cera son de color amarillo; por la noche al bajar considerablemente la temperatura tiende a solidificarse notablemente y durante el día, cuando arrecia el sol, muestran cierto hervor en el tanque.

OLOR

El crudo al contener azufre presenta un olor fuerte y repugnante, como huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrógeno, los vapores son tóxicos, irritantes y hasta mortíferos. En general el olor de los crudos es aromático como el de la gasolina, del querosén u otros derivados.

SABOR

Cuando el contenido de sal en el crudo es bastante alto, el sabor es una propiedad que se torna importante. En estos casos el crudo deberá ser tratado en las instalaciones de producción para ajustarle la cantidad de sal mínimo.

Gravedad Específica: es la relación existente entre la densidad absoluta de una sustancia y la densidad de una sustancia de referencia, donde esta última para el caso de los líquidos es el agua y para los gases es el aire. Gravedad API: denota la relación correspondiente de peso específico y de la fluidez de los crudos con respecto al agua. Densidad: es la relación existente entre la masa de un cuerpo o una sustancia y su volumen, es decir, la masa contenida en la unidad de volumen del mismo. Emulsión: es una mezcla homogénea de petróleo u agua imposible de romper sin un tratamiento adecuado, tal como el uso de desmulsificante. Sedimento: es la parte sólida que se deposita en el fondo de la probeta o en el recipiente que contiene a la muestra. Trazas: es la cantidad de agua y sedimentos que aparece en el fondo de cada tubo de muestra en cantidades inferiores a 0,05ml. °API: (American Petroleum Institute): escala arbitraria de la lectura de la gravedad específica (densidad relativa), usada en la industria petrolera y que tiene como base la densidad del agua (10º API). La gravedad en ºAPI es la equivalente a densidad y se usa en la industria petrolera mundial. La gravedad específica del agua es 1 y en °API es 10.

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/metodo-lecto-escritura/metodo-lecto-escritura.shtml



DENSIDAD

La densidad del aceite se expresa mediante un índice adimensional llamado grado API. Se obtiene mediante la siguiente ecuación:

ºAPI = (141,5/Gravedad específica) – 131,5

Gravedad Especifica =(141,5/API+131,5)

El conocimiento del grado API de un determinado petróleo es de suma importancia, pues él está relacionado con la obtención de mayor cantidad de derivados nobles, de elevado valor como la gasolina, el diesel y el GLP, relativamente a otro tipo de aceite, luego cuanto menor sea la densidad del petróleo (petróleo ligero) mayor el grado API; de la misma forma, a mayor densidad del petróleo (petróleo pesado) menor el grado API. Según el valor de los grados API es posible clasificar un tipo de petróleo. La clasificación más ampliamente utilizada es la adoptada por la American Petroleum Institute, que clasifica los aceites según su densidad o volumen con sus grados API respectivamente.

CRUDO COMO MATERIA PRIMA CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS SEGÚN LA DENSIDAD

PETRÓLEO CRUDO

DENSIDAD

(g/cm3)

Densidad

API

Extra pesado

>1

10

Pesado

1,0 - 0,92

10 - 22,3

Mediano

0,92 - 0,87

22,3 - 31,1

Ligero

0,87 - 0,83

31,1 - 39

Super-ligero

< 0,83

>39

LA VISCOSIDAD

Es una medida de la resistencia interna al flujo, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. ; también puede definirse como la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad es una característica de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales. Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir.

La viscosidad de los crudos en el yacimiento puede

tener 0,2 hasta más de 1.000 centipoise.

La viscosidad es una de las características más

importantes de los hidrocarburos en los aspectos

operacionales de producción, transporte, refinación y

petroquímica.

La viscosidad, se obtiene por varios métodos y se le

designa por varios valores de medición. Es muy

importante el efecto de la temperatura sobre la

viscosidad de los crudos, en el yacimiento o en la

superficie, especialmente concerniente a crudos

pesados y extrapesados.

Efecto de la temperatura sobre la viscosidad: el efecto de

la temperatura sobre la viscosidad de un líquido es

notablemente diferente del efecto sobre un gas; en el caso

de los gases la viscosidad aumenta con la temperatura,

mientras que en caso de los líquidos, esta disminuye

invariablemente de manera marcada al elevarse la

temperatura.

Al aumentar la temperatura del crudo se disminuye su

viscosidad debido al incremento de la velocidad de las

moléculas y, por ende, tanto la disminución de su fuerza

de cohesión como también la disminución de la

resistencia molecular enterna al desplazamiento.

•Efecto de la presión sobre la viscosidad: el efecto de la presión

mecánica aumenta la viscosidad. Si el incremento de presión se

efectúa por medios mecánicos, sin adición de gas, el aumento de

presión resulta en un aumento de la viscosidad. Este

comportamiento obedece a que está disminuyendo la distancia

entre moléculas y, en consecuencia, se está aumentando la

resistencia de las moléculas a desplazarse.

•Efecto de la densidad sobre la viscosidad: Se define como el

cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La

densidad de un cuerpo esta relacionado con su flotabilidad, una

sustancia flotara sobre otra si su densidad es menor. Mientras

más denso sea el fluido, mayor será su viscosidad.

La distribución del petróleo se enfrenta con el

hecho de que la superficie de la tierra tiene una

historia complicada. Los Geólogos saben que

parte de la corteza terrestre, que abarcan

continentes y océanos se han trasladado con

relación de otras.

Cuando los continentes se separaron, zonas que

eran tierra quedaron sumergidas por el mar esas

zonas se convirtieron en lugares de deposición de

rocas sedimentarias.

Al producirse colisiones las enormes fuerzas

originadas levantaron cadenas montañosas,

estrujaron las rocas en plegamientos y las echaron

unas sobre otras para formar estructuras complejas.

Algunas de estas fueron favorables para la

acumulación de petróleo

La presencia del petróleo no se localiza

habitualmente en el lugar en el que se genero, sino

que ha sufrido previamente un movimiento vertical o

lateral.

Se produce un fenómeno de migración que tuvo

como consecuencia la filtración a través de rocas

porosas, a veces a una distancia considerable, hasta

encontrar una salida al exterior, en cuyo caso parte se

evapora y parte se oxida al entrar en contacto con el

aire.

Consecuentemente el petróleo desaparece hasta

encontrar una roca no porosa que le impide la salida,

y hablamos de un YACIMIENTO

El petróleo no se encuentra distribuido de manera

uniforme en el subsuelo hay que tener presencia de al

menos cuatro condiciones básicas para que este se

acumule

1. Debe existir un roca permeable de forma tal que bajo

presión el petróleo pueda moverse a través de los poros

microscópicos de la roca

2. La presencia de una roca impermeable, que evite la

fuga del aceite y gas hacia la superficie

3. El Yacimiento debe comportarse como una trampa, ya

que las rocas impermeables deben encontrarse

dispuestas de tal forma que no existan movimiento

laterales de fuga de hidrocarburos.

4. Debe existir material orgánico suficiente y necesario

para convertirse en petróleo por el efecto de la presión

y temperatura que predomine en el yacimiento

Un yacimiento, depósito o reservorio

petrolífero, es una acumulación natural de

hidrocarburos en el subsuelo, contenidos en

rocas porosas o fracturadas. Los

hidrocarburos naturales, como el petróleo

crudo y el gas natural, son retenidos por

formaciones de rocas suprayacentes con baja

permeabilidad.

Un yacimiento es un cuerpo rocoso

subterráneo que tiene porosidad y

permeabilidad suficientes para almacenar

y transmitir fluidos.

La formación de los yacimientos de

petróleo o gas requieren de cuatro etapas en

su evolución diagenética dentro de una

cuenca sedimentaria: entierro profundo

bajo sedimentos, calentamiento y presión,

migración de los hidrocarburos desde la

fuente (roca madre) hasta una zona porosa

(roca almacén) y ser retenidos por rocas

impermeables (trampa petrolífera).

https://es.wikipedia.org/wiki/Diag%C3%A9nesis

https://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_sedimentaria



El yacimiento de petróleo puede ser

primario, cuando se encuentra en la misma

roca en la que se ha formado, o bien ser un

yacimiento secundario, cuando se formó en

un sitio lejano y ha ido fluyendo hasta el

lugar en el que yace ahora, movimiento con

el que cambiaron algunas de sus

propiedades.

Yacimiento primario:

Lo normal en un yacimiento primario es encontrar la

siguiente disposición: una capa superior de arcilla

impermeable, por debajo de ella una capa de arenas

impregnadas de gas natural (hidrocarburos gaseosos),

por debajo arenas impregnadas de petróleo

(hidrocarburos líquidos) y, por último, una capa

inferior de arenas impregnadas de agua salada.

https://es.wikipedia.org/wiki/Arcilla

https://es.wikipedia.org/wiki/Arena

https://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural



Con esta colocación, el estrato impermeable

superior atrapa al petróleo en el mismo sitio donde

se formó y no deja que escape, sólo puede separarse

siguiendo un gradiente de densidad del agua salada

que contenía (más densa) y del llamado gas natural

(grupo de gases menos densos que el petróleo).

Desde el punto de vista económico, los yacimientos

primarios son de modesta rentabilidad, pues la

cantidad acumulada de reserva petrolífera es

pequeña y además el petróleo no está muy

concentrado, por lo que su extracción es lenta.

Yacimientos secundarios:

En un yacimiento secundario, la llegada

continua de hidrocarburos hasta una

trampa de petróleo hace que se acumule

en una cantidad y concentración lo

suficientemente importantes como para

hacer muy rentable la extracción del

crudo.

https://es.wikipedia.org/wiki/Crudo

YACIMIENTO DE TRAMPA ESTRATIGRAFICA:

En forma de cuña alargada que se inserta entre dos

estratos. Y esta formada por lentes de arena donde el

petróleo se encuentra impregnado entre los poros.

Estos lentes se encuentran rodeados por material

impermeable que actúa como roca.

YACIMIENTO DE TRAMPA ANTICLINAL:

Una de las estructuras mas comunes, cuyas capas

forman un arco hacia arriba o en forma convexa, con

las capas antiguas cubiertas por las mas recientes y se

estrechan con la profundidad. Debajo del anticlinal

puede encontrarse un yacimiento de hidrocarburos,

sellado por una capa impermeable. Si se perfora un

pozo a través de esta cubierta, hasta llegar al

yacimiento, se puede sacar petróleo a la superficie.

YACIMIENTO DE TRAMPA FALLA

Cuando el terreno se fractura, los estrato que antes

coincidían se separan. Si el estrato que contenía petróleo

encuentra entonces una roca no porosa, se forma la bolsa o

yacimiento.

RECORDEMOS QUE EL PETROLEO NO FORMA

LAGOS SUBTERRANEOS; SIEMPRE APARECE

IMPREGNADO EN ROCA POROSAS.

Hidrocarburos:

Los hidrocarburos constituyen los

elementos esenciales del petróleo; sus

moléculas no contienen más que carbono e

hidrógeno y se dividen en varias familias

químicas según su estructura. Todas estas

estructuras están basadas en la tetravalencia

del carbono.

Hidrocarburos alifáticos saturados, alcanos o parafinas:

Están constituidos por una cadena de átomos de carbono enlazados cada uno

de 0 a 3 átomos de hidrógeno, excepto en el más sencillo, el metano: (CH4).

Cada carbono está ligado siempre a otros cuatro átomos (carbono o

hidrógeno); y su fórmula general es: CnH2n+2.

Cuando su estructura es de cadena recta se llaman parafinas normales o n-

alcanos, y su fórmula desarrollada es: CH3-(CH2)n-CH3.

“Los átomos de hidrogeno pueden ser sustituidos por carbonos o cadenas

hidrocarbonadas, formando las isoparafinas o isoalcanos. Por ejemplo el isopentano

Hidrocarburos cíclicos saturados, cicloalcanos o naftenos:

En los petróleos crudos, los anillos más frecuentes son los de cinco o seis

átomos de carbono. En estos anillos, cada átomo de hidrógeno puede ser

sustituido por una cadena parafínica recta o ramificada, llamada alquilo.

La fórmula general de los cicloalcanos de un sólo ciclo es CnH2n. Existen,

igualmente, cicloalcanos formados por 2,3,4... anillos condensados. Así la

decalina está formada por dos anillos condensados (la fórmula general en

estos casos es CnH2n-2)

Hidrocarburos aromáticos:

Son hidrocarburos cíclicos poliinsaturados que están presentes en una gran

proporción en los crudos de petróleo.

La presencia en su fórmula de uno o más ciclos con tres dobles enlaces

conjugados les confiere unas notables propiedades. Así, los primeros compuestos

(benceno, tolueno, xileno) son materias primas fundamentales de la petroquímica

(además contribuyen igualmente a aumentar el número de octano de las

gasolinas), mientras que los homólogos superiores son, en general, nefastos

(problemas de medio ambiente, de sanidad pública, deterioro de la actividad de

los catalizadores por su capacidad de formar coque

Su fórmula general es: CnH2n-6

Hidrocarburos alifáticos insaturados, olefinas o alquenos:

Las olefinas apenas se encuentran en el petróleo o en los

productos de destilación directa (llamados straight run en

inglés) pero pueden estar presentes en los productos del

refino particularmente en las fracciones procedentes de los

procesos de conversión de fracciones pesadas, ya sean

térmicos o catalíticos

Compuestos orgánicos heteroatómicos

Compuestos de azufre:

El azufre es el heteroátomo más abundante en los petróleos crudos su concentración puede

variar entre el 0,1 y más del 8% en peso; este contenido está relacionado con la densidad del

crudo y, por lo tanto, con su calidad (ligero o pesado).

El azufre puede estar presente en forma

inorgánica: S elemental, ácido sulfhídrico

H2S, sulfuro de carbonilo COS, o formando

parte de moléculas orgánicas tales como:

Intercalados en una cadena saturada R-S-R'.

Disulfuros, R-S-S-R', presentes sobre todo

en las fracciones ligeras.

Tioles o mercaptanos, CnH2n-1

SH, presentes en las fracciones de bajo

punto de ebullición, en los que el hidrógeno

ligado al azufre tiene carácter ácido.

Tiofenos y sus derivados, presentes sobre

todo a partir de un punto de ebullición de

250°C.

En éstos el azufre se inserta en ciclos

aromáticos

Compuestos oxigenados:

Generalmente los crudos contienen menos oxígeno que azufre,

pese a

lo cual puede tener un papel nada desdeñable; en particular es el

responsable de la acidez de los crudos. El oxígeno se encuentra

en los siguientes compuestos:

Fenoles

Furanos y Benzofuranos

Ácidos Carboxílicos: Algunos ácidos nafténicos, dan lugar a

problemas de corrosión.

Esteres

Compuestos nitrogenados:

En los crudos de petróleo, el nitrógeno se encuentra principalmente

en las fracciones de punto de ebullición superior a 250°C, estando

especialmente concentrado en las resinas y asfaltenos. El nitrógeno se

encuentra bajo las siguientes formas:

Amidas

Aminas

Carbazoles

Piridinas: Pueden dar un carácter básico a los productos petrolíferos siendo

un veneno para los catalizadores ácidos

Después de ciertos procesos de refino como el craqueo catalítico, se puede

encontrar una cierta concentración de nitrógeno en los cortes ligeros

deteriorando su calidad, provocando inestabilidad en el almacenamiento,

coloración parda, formación de gomas

Compuestos organometálicos:

En las fracciones más pesadas, tales como resinas y

asfaltenos se encuentran átomos metálicos como el

Níquel y Vanadio. Forman parte de moléculas de la

familia de las porfirinas, cuya base está constituida

por un conjunto de cuatro anillos pirrólicos, con el

metal en el centro bajo la forma de Ni 2+ o V O+

Asfaltenos:

Se obtienen en el laboratorio por precipitación con n-heptano. Están

constituidos por una acumulación de láminas poli aromáticas

condensadas, unidas por cadenas saturadas.

Son sólidos negros, brillantes, cuyo peso molecular puede variar de 1000

a100000.

El rendimiento en asfaltenos y su constitución varían con la naturaleza

del disolvente utilizado.

Los asfaltenos son críticos, debido a que en el seno de los yacimientos de

crudo, la propiedad polar de los asfaltenos facilita el mojado de la roca

por los hidrocarburos, limitando, por lo tanto, la extracción.

Igualmente en el curso de la extracción los asfaltenos pueden precipitar,

obturando tuberías. Los asfaltenos son responsables, en parte, de los

elevados valores de densidad y viscosidad de los crudos

pesados, dando lugar a difíciles problemas de transporte.

Resinas:

En general son moléculas con un fuerte carácter

aromático, contenido heteroátomos (N, O, S y a

veces Ni y V)

Refinación.- Acondicionamiento

• Almacenamiento: el crudo se almacena, se decanta y se drena el agua; el tiempo aproximado para decantar es de 72 horas.

• Desalado: mediante acciones con agua de lavado, cortadores de emulsión y campos electrostáticos; en el interior de un recipiente se logra retirar la sal (contaminante corrosivo) que viene con el crudo.

• La sal que normalmente viene con el crudo esta alrededor de 10 a 15 PTB de sal, mediante el proceso de logra menos de 0,5 PTB.

• Una vez desalado y sin agua, el crudo ingresa a un sistema de precalentamiento antes de ingresar al horno de calentamiento

Refinación.- Destilación Fraccionada

Refinación.- Fracciones obtenidas en la destilación fraccionada.

Fracciones

Producto

Intervalo de Temperatura

ebullición

Longitud de la

cadena carbonada

Aplicaciones

Fracciones ligeras

Gas de refinería GLP Nafta liviana Nafta pesada

< 20 °C < 20°C 40 - 150 °C 150 - 200 °C

C1- C2 C3 – C4 C5 – C9 C10 – C12

Combustible para la refinería. Uso doméstico Materia prima para Isomerización Materia prima para reformación catalítica.

Fracciones medias

Queroseno Gas- Oil Gas- Oil- vacío

170 – 250 °C 50 – 320 °C 320- 450 °C

C13 – C17 C17 – C20 C-20 – C 30

Combustibles para aviones Carburante para motores a Diesel Materia prima para Craqueo catalítico

Fracciones pesadas

Fuel Oil ligero Fuel Oil pesado Asfaltos

340 – 400 °C 400 – 500 °C >500 °C

C20 - C35 >C35

Combustible para buques y locomotoras Generación eléctrica Pavimentación, recubrimiento de techos

Refinación del Petróleo

El trabajo de una refinería tiene cuatro objetivos básicos:

• Separar: de acuerdo con el punto de ebullición de sus componentes (destilación fraccionada)

• Convertir: mediante ruptura térmica o catalítica, convertir las fracciones de menor demanda. (craqueo catalítico)

• Modificar: mediante la reformación de las moléculas para obtener mejor calidad de carburantes (reformación catalítica).

• Depurar: eliminar los compuestos indeseables como los tiocompuestos. (hidrotratamiento)

REFINACIÓN.- Rendimientos

RENDIMIENTO DE UN PETRÓLEO CRUDO EN DISTINTOS PROCESOS

2% GLP 4% GLP 4% GLP

16% Gasolina gasolina

23% 32% gasolina

Destilados

28% Medios

Destilados

Diesel + 30% Medios

Kerosene Destilados

Diesel + medios

Kerosene 49%

Diesel +

Residuo Residuo Kerosene

51%

Residuo + 40% Residuo +

diluyente = Diluyente =

Fuel OIL Fuel Oil 12% Residuo

(carbón)

3% Consumo 3% Consumo 3% Consumo

100% 100% 100%

Refinación Refinación Conversión

Simple Compleja Profunda

Destilación Mediana

Atmosférica Conversión

REFINACIÓN.- Procesos de conversión CRAQUEO TÉRMICO.- Consiste en romper las cadenas carbonadas por la acción del calor (400 –

650 °C). Como producto se tiene: parafinas más cortas, olefinas, naftenos o aromáticos. • C12H26 -----C6H14 + C6H12

CRAQUEO CATALÍTICO.- El craqueo térmico se ha perfeccionado con el uso de catalizadores, han

permitido reducir las temperaturas de operación. • La principal diferencia entre craqueo térmico y catalítico es: las primeras se producen por el

mecanismo de radicales libres y el segundo por medio de los carbocationes producidos por la adición del catalizador.

• Un carbocatión es un átomo de carbón con carga positiva. • Para el craqueo catalítico, los catalizadores empleados son los de tipo ácido llamados Ácidos

de Bronsted (se usan los ácidos fluorhídrico, sulfúrico y fosfórico). Existen otros llamados Ácidos de Lewis como: (Al2O3, FeCl3).

CATALIZADORES HETEROGENEOS.- A partir de 1965 aparecen los catalizadores heterogeneos ( zeolitas sintéticas) que se

componen de una estructura porosa inerte que puede ser Sílice impregnada con óxidos metálicos.

La fórmula general de un catalizador es: • (R, R2’)O . Al2O3 . nSiO2 . mH2O

R : catión metálico R’ : catión alcalino n: varía entre 2 y 12 m: variable

Refinación, Conversión : FCC

Refinación, conversión: Viscorreducción

Refinación, procesos modificadores: Reformación

• La reformación catalítica transforma las moléculas de la nafta pesada en compuestos aromáticos gracias a la acciones de la temperatura y catalizadores de platino en base alúmina.

REACCIONES • Deshidrogenación de las cadenas cíclicas:

transformación de los cicloalcános en aromáticos, son reacciones endotérmicas.

• Deshidrogenación de alcanos para formar aromáticos. • Deshidrogenación de alquilciclopentanos para formar

aromáticos. • Deshidrogenación de alcanos para formar olefinas

Refinación.- Procesos modificadores: Reformaciòn catalìtica

Refinación, procesos modificadores: reacciones de reformación catalítica

Refinación, modificadores: Reacciones de isomerización e hidrocraqueo

Refinación.- Procesos modificadores: Isomerización

SECCIÓN CRACKING.- REACTOR • El reactor de la Unidad de FCC es un equipo que opera a una temperatura de 525 a 530

grados Centígrados y a una presión de 1,5 Kg/cm2, siendo la Temperatura la principal variable de proceso.

• Al Reactor ingresa el gasóleo caliente proveniente de la Unidad de Vacío, tan pronto ingresa al elevador del reactor, el gasóleo se pone en contacto con catalizador que circula a 700 grados Centígrados.

• En 2 o 3 segundos en el reactor se producen las reacciones de craqueo, cadenas de hidrocarburos de hasta 30 carbones se rompen principalmente en moléculas de gasolina, GLP y gases livianos, lo que no logra craquearse se denominan aceites cíclicos y slurry.

• En el interior del reactor están dispuestos ciclones que separan el catalizador del vapor de hidrocarburos craqueados, el catalizador es recolectado en un recipiente llamado despojador que forma parte de la estructura interna del reactor.

• En el despojador, mediante vapor de baja media presión se elimina el exceso de hidrocarburos adheridos al catalizador.

• El reactor como se dicho ha sido sometido a incrementos de capacidad sin cambiar el equipo, únicamente se han realizado adecuaciones para procesar más carga.

• En el año 2007 se iniciaron los trámites para cambiar el reactor de la unidad de FCC, aumentando la capacidad hasta 20.000 BPD, UOP realizó la ingeniería Básica y asesora en la procura de los materiales, se tiene previsto que en agosto del 2011 la compañía SK con subcontratistas cambiará el reactor .

SECCIÓN CRAKING.- REGENERADOR Equipo que sirve para quemar el carbón adherido al catalizador, de esta manera regenera al

catalizador, le devuelve la actividad para nuevas reacciones de craqueo. Consta de las siguientes partes:

COMBUSTOR.-

• El catalizador recolectado en el despojador mediante un tubo bajante es llevado hasta la parte inferior del regenerador denominado combustor. En esta parte el catalizador que contiene una cierta cantidad de carbón, en contacto con el aire y a una temperatura de 700 grados Centígrados se quema el carbón, de esta manera se devuelve al catalizador la actividad y por tanto la capacidad de promover nuevamente reacciones de craqueo.

• DISTRIBUIDOR DE AIRE.- El aire necesario para quemar el carbón proviene de un soplante, al ingresar al reactor se distribuye mediante una serie de tubos dispuestos para optimizar el contacto y mejorar la combustión.

• CICLONES.- Los ciclones están en la parte interna superior del regenerador, separan el catalizador de los gases de combustión, a pesar de esto, catalizar sale a la atmósfera, algunas refinerías disponen de precipitaderos electrostáticos para disminuir la polución.

• UOP una vez que realizó las inspecciones en el regenerador , año 2008, consideró que es necesario cambiar también el regenerador . Había otra alternativa que era la de repararlo de manera integra , al final se decidió por cambiarlo, de esta manera se asegura una interconexión eficiente entre el reactor y regenerador . UOP realizo la Ingeniería básica , se están adquiriendo los materiales y equipos, se prevé instalarlo en el mes de agosto del 2011 conjuntamente con el reactor. La planta se estima estará fuera de operación 180 días para la erección, interconexión, pruebas y puesta en marcha.

REACTOR Y REGENERADOR DE LA UNIDAD DE FCC

REACTOR.- Parte derecha del gráfico consta de: Riser: elevador donde se efectúan las reacciones de craqueo. Aquí el gasóleo se pone en contacto con catalizador. Todo el riser en su interior esta recubierto por refractario de alta dureza. Stripper: sirve para despojar el exceso de hidrocarburos adheridos al catalizador agotado. En su interior también esta recubierto por refractario . REGENERADOR.- Parte izquierda del gráfico sirve para quemar el carbón que esta adherido al catalizador, el catalizador ingresa desde el reactor a una cámara de combustión , en contacto con el aire y a una temperatura de 700 grados Centígrados se efectúa la combustión. El catalizador regenerado (libre de carbón) baja hacia el riser para un nuevo ciclo de craqueamiento. El reactor y regenerador están conectados mediante tubos bajantes por donde continuamente circula el catalizador. El regenerador también esta recubierto de refractario para proteger el metal del equipo y para que la temperatura exterior del equipo no sobrepase los 220 grados centígrados. Tanto el reactor, como el regenerador en la parte superior tienen ciclones para separar el catalizador, una vez separados, por la parte superior del reactor salen los vapores craqueados de GLP, GASOLINA y ACEITES hacia la fraccionadora; mientras que por el Regenerador salen los gases de combustión hacia un generador de vapor de alta presión.

Refinación.- Procesos modificadores: la alquilación

• REACCION • Los butilenos, propilenos e isobutanos en presencia de ácido

sulfúrico son cargados a un reactor. • RECIRCULACION • En el reactor la fase líquida se hace circular a gran velocidad para

aumentar el contacto entre reactantes. • REFRIGERACION • La temperatura de reacción es mantenida a menos de 1 F, de

manera uniforme, por lo tanto se requiere de un sistema de refrigeración.

• SEPARACION • Los productos del reactor pasan un desisobutanizador. • RECIRCULACION • El isobutano es separado para luego reciclarlo.

Refinación.- Modificadores: alquilación con HF como catalizador

• Otra manera de obtener alquilatos es hacer transformar los butilenos y propilenos en presencia de ácido fluorhídrico.

• La forzada circulación hace que se requiera menos cantidad de ácido.

• El ácido pude regenerarse mediante procesos patentados. • Antes de cargar las olefinas a los reactores se debe extraer los

contaminantes como azufre y agua. • La utilización de HF es menor, 1/100 th la rata de uso comparada

con el ácido sulfúrico. • No requiere de refrigeración para mantener temperaturas bajas en

los reactores. • En los dos tipos de procesos se obtienen gasolinas con un octano de

110. • Es una gran ayuda para las mezclas de gasolinas y es usada para los

aviones de pequeños. • El valor de este producto es elevado

REFINACIÓN.- MODIFICADORES: ALQUILACIÓN POLIMERIZACIÓN

REFINACIÓN.- MODIFICADORES: ALQUILACIÓN CON H2SO4

REFINACIÓN.- MODIFICADORES: ALQUILACIÓN CON HF

Refinación.- Depuradores: Hidrotratamiento de destilados medios

• Produce el ultra low sulfur diesel (ULSD) con elevado Número de Cetano y decolora al diesel.

• El diesel procedente de la destilación atmosférica, del craquemiento térmico y del hidrotratamiento son previamente calentados con los efluentes del reactor.

• Los reactores se diseñan con posibilidad de expansión en la capacidad de procesamiento.

• El Hidrógeno rico en compuestos de azufre es cargado a un absorbedor de amina para extraer el gas sulfhídrico, el hidrógeno se recircula al reactor.

• El producto diesel es de excelente calidad tiene menos de 10 ppm de azufre pudiendo llegar a cero, posee un Número de Cetano cercano a 50 y bajo contenido de aromáticos.

Refinación, reacciones de depuración

Refinación , depuración: Reacciones de recuperación de azufre

3 S H 2 + 1,5 O 2 2 S H 2 + S O 2 + H 2 O

H = -5 1 1 9 kJ = -1 2 4 kcal

2 S H 2 + S O 2 3 S + 2 H 2 O

H = 4 7 kJ = -3 5 kcal

• El ácido sulfhídrico ( H2S) que se produce en los procesos de Hidrotratamiento se transforman en azufre elemental mediante el proceso Clauss.

• El azufre líquido que se obtiene, luego, mediante procesos de solidificación se hacen los pellets.

• La Refinería de Esmeraldas está en capacidad de recuperar aprox. 50 TM/día de azufre en pellets.

Un derivado del petróleo es un producto procesado en refinerías usando como

materia prima el petróleo. Según la composición del crudo y la demanda, las

refinerías pueden producir distintos productos derivados del petróleo. La

mayor parte del crudo es usado como materia prima para obtener energía, por

ejemplo la gasolina. También producen sustancias químicas, que se puede

utilizar en procesos químicos para producir plástico y/o otros materiales útiles.

Debido a que el petróleo contiene un 2% de azufre, también se obtiene grandes

cantidades de éste.

Los siguientes, son los derivados más comunes que suelen ser obtenidos en las

torres de destilación. Todos ordenados desde el compuesto más pesado al más

ligero:

Residuos sólidos

Aceites y lubricantes

Gasóleo y fueloil

Queroseno

Disolventes

GLP (Gases licuados del petróleo)

BUSQUEDA DE HIDROCARBUROS

PROCESO VITAL DE LA INDUSTRÍA PETROLERA

PRIMER ESLABÓN DE LA CADENA DE LA PRODUCCIÓN

DE LOS HIDROCARBUROS

Estudio de terrenos

Para saber donde hay yacimientos de petróleo hace falta realizar una serie de estudios:

Geológicos y geofísicos.

CIENCIA QUE ESTUDIA

COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA INTERNA DE

LA TIERRA PROCESOS DE EVOLUCIÓN

La geofísica es la ciencia que se encarga del

estudio de la Tierra desde el punto de vista de la

física. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados

con la estructura, condiciones físicas e

historia evolutiva de la Tierra.

Al ser una disciplina experimental, usa para

su estudio métodos cuantitativos físicos

como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una

serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos

electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y

de fenómenos radiactivos

En el ámbito petrolífero podemos definir que la exploración no es más que la

búsqueda de yacimientos de petróleo y/o gas que comprende todos aquellos

métodos destinados a detectar yacimientos comercialmente explotables. Incluye

el reconocimiento superficial del terreno, la prospección (sísmica, magnética y

gravimétrica), la perforación de pozos de exploración y el análisis de la

información obtenida.

Con esta etapa se inicia la exploración en una región virgen o

desconocida.

Se trata de una fase preliminar en la que se utilizan métodos

indirectos como la geología de superficie (se toman muestras

de rocas) o geología de campo, reconocimiento desde el aire

(radares y métodos aeromagnéticos y aerogravimétricos) ,

geoquímica y geofísica. Esta fase permite identificar áreas con

características favorables a la existencia de hidrocarburos en

el subsuelo.

Cuando ya se detectó el área de

interés, se procede a identificar

las tramas o estructuras que

pudieran contener petróleo.

Para esta fase se utilizan

métodos geofísicos de alta

tecnología como la sísmica

tridimensional (3D) y métodos

avanzados de visualización e

interpretación de datos.

En esta etapa se definen en

forma detallada las trampas de

hidrocarburos (denominadas

prospectos) y se jerarquizan

según las reservas estimadas y

su potencial valor económico.

Cuando se han identificado los

prospectos, se decide dónde perforar

los pozos exploratorios, único medio

seguro de comprobar si realmente hay

petróleo.

El primer objetivo es encontrar una roca que se haya formado en un medio

propicio para la existencia del petróleo, es decir, suficientemente porosa y con

la estructura geológica de estratos adecuada para que puedan existir bolsas de

petróleo.

Hay que buscar, luego, una cuenca sedimentaria que pueda poseer materia

orgánica enterrada hace más de diez millones de años.

Para todo ello, se realizan estudios geológicos de la superficie, se recogen

muestras de terreno, se inspecciona con Rayos X, se perfora para estudiar los

estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geológica de la

región que se estudia.

El gravímetro:

es un aparato que permite estudiar las

rocas que hay en el subsuelo, midiendo

las diferencias de la fuerza de la

gravedad en las diferentes zonas de

suelo y determinando qué tipo de roca

existe en el subsuelo. Por tanto, las

medidas gravimétricas en exploración

son representación de anomalías en

las que entran la densidad de los

diferentes tipos de rocas: sedimentos

no consolidados, sal, calizas, granitos,

etc.

magnetómetro

Es un aparato que también se utiliza para detectar la disposición interna de los

estratos y de los tipos de roca, aprovechando la fuerza de atracción que tiene

el campo magnético de la Tierra, es posible medir esa fuerza por medio de

aparatos especialmente construidos por portan magnetos o agujas magnética,

magnetómetros, para detectar las propiedades magnéticas de las rocas.

Sismógrafo

El sismógrafo es un aparato de variado diseño y construcción empleado para

medir y registrar vibraciones terrestre a niveles profundos que puedan

producirse por hechos naturales como temblores y terremotos o explosiones

inducidas intencionalmente o por perturbaciones atmosféricas, como en el caso

de disparos de artillería

El método de los registros o perfiles

eléctricos de pozos desarrollado por

los hermanos Schlumberger en el año

1929, consiste en introducir una sonda

con tres electrodos en el pozo, uno de

los cuales transmite corriente a la

pared del hoyo. Los electrodos cuelgan

a distinta profundidad de un solo cable,

que a la vez que sube y baja va

registrando las medidas de

profundidad y las características de las

formaciones que determinan la

porosidad y resistividad de las rocas. Si

los poros de la roca contienen agua

salada la resistividad será baja, si

contienen agua dulce será alta; pero si

estuvieran llenos de petróleo ¡será

altísima!

El desarrollo y los adelantos hasta ahora logrados, tanto teóricos como

prácticos, en la toma de perfiles de los pozos han acrecentado enormemente el

poder de investigación de los geólogos, geofísicos e ingenieros petroleros para

interpretar las características de las rocas y los fluidos depositados en sus

entrañas, desde el punto de vista cualitativo y

cuantitativo.

Control de profundidad del pozo.

Verificación de velocidades de reflexión de los estratos.

Determinación del tope y base (espesor) de un estrato.

Medición del potencial espontáneo y resistividad de las rocas y fluidos.

Deducción de valores de porosidad, saturación y permeabilidad de las rocas.

Deducción de la presencia de fluidos en las rocas: gas, petróleo, agua.

El avión se utiliza ventajosamente para cubrir grandes extensiones en pocos

tiempo y obtener, mediante la fotografía aérea, mapas generales que facilitan la

selección de áreas determinadas que luego podrían ser objeto de estudios más

minuciosos.

La combinación del avión y la fotografía permite retratar y obtener una vista

panorámica de la topografía, cuyos rasgos y detalles geológicos pueden

apreciarse ventajosamente, ahorrando así tiempo para seleccionar lotes de

mayor interés

Mapas de Contornos ya sean estructurales, isópacos, isolitos de litología, etc.,

son la parte más importante y esencial de cualquier informe o trabajo de

exploración ó explotación. Las decisiones de los geo científicos ó

exploracionistas y gerentes de las compañías respecto a áreas ó prospectos

están basadas mayormente en los mapas que se elaboran de los

correspondientes proyectos.

Los mapas de contornos son ilustraciones en dos dimensiones usadas para mostrar los puntos de elevación de una tierra y medir la distancia sobre y bajo el nivel del mar. Tienen usos científicos y recreacionales y van desde mapas muy simples a muy complejos.

Características Un mapa de contorno está hecho de líneas de contorno y representa la forma de la superficie de la tierra. Una línea de contorno es una línea imaginaria que conecta puntos con la misma elevación. Las líneas de contorno se conocen por estar sobre o bajo el nivel del mar. Unidas, múltiples líneas de contorno pueden crear un mapa de la superficie de la tierra llamado mapa topográfico.

EXPLOTACIÓN DEL PETRÓLEO

• Es un conjunto de las actividades organizadas para obtener productos derivados del petróleo.

EXPLOTACION

Inyección de agua: Al bombear el agua se ejerce una mayor presión en el petróleo por lo que sale al exterior.

Inyección de gas: Se realiza cuando el petróleo es mas viscoso. Al introducir el vapor en el deposito el petróleo sale con mayor facilidad.

Por salida natural: el petróleo sale de forma espontánea.

FASES DE LA EXPLOTACIÒN DEL PETRÓLEO

• PROSPECCIÒN • SONDEO Y EXTRACCIÒN • TRANSPORTE • REFINO

PROSPECCIÒN

• Es una combinación de estudios geológicos, y estudios geofísicos

SONDEO Y EXTRACCIÒN

• Después de la localización del petróleo lo que se hace son perforaciones para determinar la magnitud de yacimiento.

• El petróleo no se encuentra como un gran pozo, sino como estratos de rocas empapadas de petróleo gas y agua salada.

• Pasa por un proceso de estabilización

TRANSPORTE

• Buques petroleros.

Oleoductos de caudal continuo.

REFINO

REFINO

• Fraccionamiento del crudo mediante destilación.

• Convertir las fracciones de menor demanda en fracciones como la gasolina y similares ,mediante craqueo.

• Elevar la calidad de las gasolinas por reformado.

• Depurar los productos obtenidos anteriormente por refino final.

Para comenzar a construir la planta, los geólogos

estudian las características de la superficie y

hacen mapas mediante satélites, verifican

muestras de rocas y utilizan un gravímetro para

poder detectar un posible flujo de petróleo

subterráneo.

Si está cerca de la superficie, algunas rocas

cambian el campo magnético de la Tierra, algo

que se ve desde un barco con equipos

especializados o mediante los movimientos

sísmicos.

http://curiosidades.batanga.com/2010/11/04/%C2%BFcomo-se-forman-las-rocas

Para la extracción del crudo en yacimientos marinos, tradicionalmente se han empleado sistemas que se fijan firmemente en el fondo del mar mediante diferentes dispositivos (plataformas convencionales). Sin embargo, la exploración de aguas profundas ha hecho necesario el desarrollo de nuevos sistemas capaces de llevar a cabo el procesado, almacenamiento y abastecimiento del crudo de petróleo en esas condiciones. La característica común de los diferentes sistemas empleados para ello es que poseen estructura modular y son flotantes. Precisamente, al no estar ancladas de manera permanente al lecho marino pueden desplazarse de un yacimiento a otro según las necesidades del momento. De los sistemas flotantes utilizados en aguas profundas los más completos son las unidades de procesamiento, almacenamiento y descarga (comúnmente conocidas como unidades FPSO). La gran ventaja de este tipo de sistemas respecto a otros es su versatilidad ya que permite no sólo procesar el crudo, sino también almacenarlo y abastecer a otros barcos o plataformas.

Los sistemas FPSO consisten en un gran buque-tanque anclado que se

diseña para procesar y almacenar la producción de pozos submarinos

cercanos, como se muestra en la Figura

El barco permite descargar periódicamente el petróleo almacenado a buques menores para su posterior transformación. Las partes más importante de estos sistemas son las tuberías de llenado que conectan el yacimiento submarino al FPSO; los sistemas de anclaje para la sujeción entre el FPSO y el lecho marino que se diseñan de manera que puedan ser desconectados del sistema para que el barco pueda dirigirse a otro lugar. Por último la tubería de abastecimiento, que puede conectarse a otra plataforma o a otro barco para el suministro o transporte de crudo.

Paleontología • Estudio de la vida prehistórica

y se realiza mediante el análisis de restos fósiles.

• El estudio de los fósiles permite a los científicos determinar la historia de la evolución de organismos extintos, como si fueran organismos vivos.

• La paleontología desempeña un papel principal en el conocimiento de las capas de la Tierra.

Fósiles Formados por:

• Partes duras de animales y plantas o partes que se han petrificado.

• “Impresiones” que dejo el individuo del cuerpo desaparecido.

• Organismos conservados en Ámbar

• La edad de los fósiles es determinada por su ubicación en las capas rocosas de la corteza terrestre

Conclusión • La paleontología no siempre contribuye de

manera tan efectiva al estudio de la evolución, porque el registro de fósiles nunca es completo y a menudo falta información

• Mientras tanto con los avances arqueológicos sirven para comprender mejor la vida prehistórica y el desarrollo del planeta

FUENTES DE ENERGIA

Índice • Introducción de la energía

• Tipos de energía

• Fuentes de energía

• Fuentes no renovables

• Fuentes renovables

• Ser humano y consumo de energía

• Actividades

1. Un poco de historia.

A lo largo de la vida, el hombre desde la

prehistoria, ha utilizado la energía tanto interna, que es la que conseguimos de nosotros mismo gracias a los alimentos que ingerimos como la externa por ejemplo utilizando caballos, el fuego, el viento, el sol.

Hasta la llegada de la Revolución Industrial a finales del siglo XVIII, la utilización de sistemas mecánicos se limitaba a los molinos de viento o de agua.

¿ Que es la energía?

La energía la podemos definir como la capacidad para producir cambios en los cuerpos.

Por ejemplo: el aire contiene energía ya que es

capaz de mover las aspas de un molino, o el sol ya que es capaz de hacer funcionar una calculadora solar.

La energía se puede medir, es decir, es una

magnitud. En el sistema internacional su magnitud es el Julio (j).

Distintas formas de energía

• Energía luminosa. Llega desde el Sol, las estrellas, o desde otras fuentes como las bombillas.

• Energía calorífica. Se desprende de objetos calientes. • Energía mecánica. La tienen los cuerpos en

movimiento. • Energía eléctrica. Se encuentra en la tormenta, o en las

pilas. • Energía química. Está almacenada en la materia , y se

libera cuando sufre ciertos cambios. • Energía nuclear. Está contenida en la materia y se

libera cuando sufre las llamadas reacciones nucleares.

Fuentes de energía

1. Llamamos fuente de energía, a todo recurso que hay a en el mundo y del cual podamos extraer energía primaria y tras una serie de transformaciones, la energía final será utilizada por el hombre.

2. Llamamos recurso energético a la cantidad de energía disponible en esa fuente.

Fuentes de energía

Hay dos tipos de

fuentes de energía: • No Renovables: Carbón,

petróleo, gas natural, y uranio.

• Renovables: Energía hidráulica, mareomotriz, eólica, geotérmica, o de la biomasa.

No renovables: Uranio

El uranio es una sustancia radioactiva que se da de forma natural en las rocas, en la tierra en el aire.

Para transformar lo en energía, hay dos posibles sistemas: La fisión y fusión nuclear.

La fisión nuclear El núcleo del uranio es

bombardeado por un neutrón, produciendo así dos núcleos menores, nuevos neutrones y energía. Esos neutrones puedes fisionar nuevos núcleos y así se produciría una fisión en cadena.

Ventajas e inconvenientes

• Como ventajas : La gran productividad que se consigue, y que no se produce dióxido de carbono.

• Como inconvenientes: Alta contaminación en caso de accidente, gran cantidad de residuos radiactivos y alto coste para mantener las instalaciones.

El carbón

• Es una sustancia ligera, de color negra. • Procede de la fosilización de restos orgánicos

vegetales. • Se compone de carbono , hidrogeno y

oxígeno y una variable cantidad de nitrógeno, azufre y otros elementos.

• Se forma a partir de la fosilización de materia vegetal acumulada en pantanos y desembocaduras de grandes ríos.

4 tipos de carbón • Turba:

Bajo en calorías Fácil extracción Contiene poco carbono

• Silicio: Comprime la turba Poder calorífico mayor que la turba

• Hulla Comprime el silicio Dura y quebradiza Alto poder calorífico

• Antracita Transformación de la hulla Mas antiguo Menos contaminante y elevado poder calorífico.

Tipos de explotación

• Explotaciones subterráneas: Altos costes sociales

debido a los riesgos laborales.

• Explotación a cielo abierto: Más económica Menos riesgos Impacto ambiental y paisajístico.

Uso del carbón

• Como combustible en la industria

• En las centrales térmicas

• Uso doméstico

Ventajas Inconvenientes

• Gran poder calorífico

• Energía barata

• Muy contaminante

• Lluvia acida

• Combustible limitado

• Regeneración lenta

Petróleo • Sustancia líquida menos densa

que el agua de color oscuro y aspecto aceitoso y olor fuerte.

• Esta compuesto por una mezcla de hidrocarburos.

• Se forma a partir de restos animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra, sometidos a grandes presiones y altas temperaturas; junto con la acción de bacterias anaeróbicas.

Extracción del petróleo

• Método de rotación

Tubos acoplados uno a continuación de otro, impulsados por un motor.

En su extremo contiene una broca con dientes que rompe la roca, cuchillas que la separan y diamantes que la perforan.

Poleas que impiden que todo el peso recaiga sobre la broca.

Componentes del petróleo

• El petróleo debe de pasar por una refinería en la que lo transforman en los siguientes componentes: Hidrocarburos sólidos: Asfalto, betunes,

ceras

Hidrocarburos líquidos: Gasolinas, Querosenos, Gasóleo, Fuelóleo,

Aceites pesados.

Hidrocarburos gaseosos: metano, propano y butano

• También se utiliza para medicamentos, plásticos, pesticidas y pintura.

Ventajas Inconvenientes • Fácil de extraer

• Fácil de almacenar

• De él se sacan muchos productos

• Se consume a un ritmo muy elevado y tarda mucho en regenerarse.

• Proceso de refinería

• Gran contaminación y riesgo ecológico.

Gas natural • El gas natural tiene un origen

similar al del petróleo y suele estar formando una capa o bolsa sobre los yacimientos de petróleo y carbón.

• Está formado por una mezcla de gases, siendo el predominante el metano.

• Buen sustituto del carbón, por su facilidad de transportar , elevado poder calorífico y es menos contaminante.

Extracción del gas natural

• Su extracción es sencilla porque debido a la presión, al perforar, el gas fluye por sí solo.

• Necesita poca transformación.

• Se transporta a través de gaseoductos.

Ventajas Inconvenientes

• No necesita transformación.

• El gas natural es económico para extraer, transportar y quemar.

• Es un combustible que se quema mas fácil

• Es difícil de almacenar

• Los gases que expulsa son contaminantes e incrementan el efecto invernadero.

• Es una fuente limitada.

Fuentes de energía renovables

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

• Es la que se produce a partir de las corrientes

de agua de los ríos.


EN LA ANTIGÜEDAD:

• Se utilizaba en los molinos de agua y en las norias para moler el grano.


EN LA ACTUALIDAD:

• Se utiliza la corriente del agua para generar energía eléctrica.


• Las centrales hidroeléctricas constan de un embalse que,

mediante diques o presas, cierran un valle y permiten

acumular el agua en zonas montañosas y de pluviosidad

elevada.

ENERGÍA HIDOELÉCTRICA

• La masa de agua se conduce por una tubería a las aspas de una turbina

situada a pie de la presa para poner en movimiento un generador

eléctrico, aprovechando el desnivel de la presa.


• Así, la energía potencial del agua debida a la altura y a su masa, se

transforma en cinética, que se convierte en mecánica en la turbina y, por

último, en eléctrica en el generador.

ENERGÍA CINÉTICA: CAPACIDAD QUE TIENE UN OBJETO PARA TRANSFORMAR SU ENTORNO POR ENCONTRARSE EN MOVIMIENTO


VENTAJAS:

• Fuente de energía limpia.

• Sin residuos.

• Fácil de almacenar.

• El agua almacenada en embalses situados en

lugares altos permite regular el caudal del rio.


INCONVENIENTES:

• Posible rotura de la presa.

• La producción depende de la disponibilidad del

agua.

• La construcción es costosa y se necesitan grandes

tendidos eléctricos.


LA CONSTRUCCIÓN DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS PUEDE

PROVOCAR:

• Reducción de la biodiversidad.

• Dificultad de emigración de los peces.

• Cambios en la composición química del agua.

• Retención de arena provocando el retroceso de los deltas.

• Inundación de tierras fértiles o espacios naturales provocando el

desplazamiento forzoso de sus habitantes y la desaparición del

hábitat para un gran número de seres vivos.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

• La energía geotérmica es

aquella que procede del

interior de la Tierra.


• La temperatura de la Tierra aumenta a medida

que profundizamos.

• A este aumento de temperatura le llamamos

gradiente geotérmico y es de 3º cada 100 metros.

• Existen zonas donde este gradiente es mayor. En

esos lugares, la energía sale al exterior.


En estas zonas se puede instalar una central geotérmica.

Para ello es necesario:

• Una fuente profunda

de calor.

• Una capa de terreno

permeable y poroso

capaz de retener agua.

• Una capa de rocas

impermeable que

impida la fuga de agua.


VENTAJAS

• Su coste es bajo y no implica riesgos.

• Es una fuente energética que evitaría a muchos

países la dependencia energética del exterior.

• Los residuos que produce son mínimos y

ocasionan poco impacto ambiental.


INCONVENIENTES:

• Emisión de gases tóxicos.

• Posible contaminación de aguas próximas.

• Deterioro del paisaje.

• No se puede transportar.

ENERGÍA DE LA BIOMASA

• La biomasa es el conjunto de compuestos

orgánicos de origen animal y vegetal que

contienen energía en sus enlaces y que

mediante una serie de procesos puede ser

transformada para obtener energía útil.


• Durante siglos, la biomasa ha sido utilizada

como fuente de energía, ya que la leña era el

recurso más empleado para obtener calor.

• Actualmente, la utilización de la biomasa

como fuente de energía tiene grandes

perspectivas y un gran interés.


COMO FUENTE DE ENERGÍA SE UTILIZA:

• Residuos agrícolas: rastrojos, paja, estiércol, ramas, hojas, cortezas…


• Residuos industriales: como la industria de la

madera y del corcho, papeleras, azucareras,

aceiteras…


• Residuos urbanos: como la fracción orgánica

de los residuos sólidos urbanos y los lodos de

las aguas residuales.


La biomasa comprende una amplia diversidad de tipos de

combustible energético que se obtiene directa o

indirectamente de recursos biológicos:

• Biomasa sólida: como la madera, que se quema o gasifica.

• Biomasa líquida: como aceites vegetales, se utiliza

directamente en motores o turbinas.

• Biomasa húmeda: se puede convertir biológicamente en

gas de combustión.


VENTAJAS:

• Los biocombustibles son menos contaminantes que los

combustibles fósiles. Las emisiones de CO2 se consideran

nulas.

• Permite eliminar residuos orgánicos e inorgánicos al tiempo

que les da una utilidad.

• Además de la transformación de estos residuos se obtiene el

compost, que se emplea en la agricultura como fertilizante.


INCONVENIENTES:

• La incineración puede resultar peligrosa, al producir la

emisión de sustancias tóxicas.

• Por eso, se deben utilizar filtros y realizar la

combustión a temperaturas mayores de los 900º

• No existen lugares idóneos para su aprovechamiento

ventajoso.

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

• Energía producida por mareas.

• Éstas se deben a la fuerza gravitatoria entre: Sol, Luna y Tierra.

• La Luna, por estar mucho más cerca de la Tierra que el Sol, es la causa principal de las mareas.

CENTRAL MAREOMOTRIZ

• Llenar embalse en marea alta y expulsar el agua cuando la marea sea baja.

Central mareomotriz más grande de Europa en el estuario del Río Rance (Francia)

OTRAS SOLUCIONES • ENERGÍA MAREMOTÉRMICA

• ENERGÍA UNDIMOTRIZ

• Zonas troplicales. Diferencia temperatura aguas profundas y las cercanas a la superficie.

Movimiento de las olas.

• ENERGÍA AZUL

• Diferencia en la concentración de sal entre agua de mar y de río.

• Tanque separado por membrana semipermeable.

• El agua dulce se cuela y la presión del agua salada aumenta.

ENERGÍA EÓLICA

• Energía que obtenemos gracias al viento.

ESTE RECURSO

ACTUALIDAD ANTERIORMENTE

Energía eléctrica Navegación Moler grano Sacar agua de pozos

¿CÓMO FUNCIONA?

• AEROGENERADORES

• Para funcionar

Viento mín. 15km/h

• Estas grandes máquinas se agrupan en los llamados parques eólicos.

40/50 m

• El viento hace que se mueva la hélice del aerogenerador que, gracias al rotor de un generador, convierte esta fuerza en energía eléctrica.

Energía Solar

Energia Solar

Radiación solar

Colectores térmicos Módulos fotovoltaicos

Calor Electricidad

Calefacción Mover turbinas Electricidad

Electricidad a gran escala Abastecer refugios Aparatos autónomos

Central fotovoltaica

Central solar térmca

Ventajas - Inconvenientes

• Energía limpia

• No supone un gran coste

• Competitiva

Intermitente

Grandes superficies de captación

Rendimiento bajo

El ser humano y el consumo de energía

• Gastamos más de lo que necesitamos.

• No renovables: se agotan.

• Daños en el medio ambiente

– Quema de combustibles fósiles: gases y humos contaminantes.

– Producimos residuos peligrosos.

– Daño a los ecosistemas.

– Alteración del paisaje.

Posibles soluciones

• Más energías renovables.

• Eficiencia energética

Actividad 1: ponte el antifaz de las renovables

• Primer ciclo de primaria:

• Objetivos:

- Conocer los distintos tipos de energía

- Que los alumnos tomen conciencia de las fuentes de energía que contaminan y cuales no.

Actividad • Colorea el antifaz y pégalo en una cartulina.

Después colorea los dibujos que creas que son energías limpias, y pégalas en el antifaz. Luego ata un cordón a cada extremo del antifaz y ya podrás ponértelo.

Ficha con las energías

ACTIVIDAD TERCER CICLO PRIMARIA

• En el cole se consume mucha energía, y a veces la malgastamos. Ej: dejamos luces encendidas a la hora del recreo.

• Debemos aprender a ahorrar energía también en la escuela: -Apagando luces cuando no hagan falta. -No dejando los grifos abiertos. -Colaborando en las medidas de ahorro energético del centro.

INVESTIGAMOS LA CLASE

• -¿Cuántas bombillas hay? • -¿Hay alguna de bajo consumo? • -¿Cuántas ventanas hay? • -¿En la escuela hay placas solares? • -¿Al acabar las clases apagamos las luces? • -¿Hay suficiente luz para trabajar sin las luces? • -¿Crees que la cantidad de bombillas es adecuada? • ¿Los interruptores están a una altura adecuada para

que los apaguéis con facilidad? • -¿Hay lámparas encendidas donde nadie las

necesita?

ELABORAMOS NUESTRO INFORME

Ahora que sabemos más sobre cómo consumimos energía en nuestra clase, hacemos una asamblea y aportamos

nuestras ideas. Ejemplo: • ¿Creéis que el consumo de energía en clase se puede

reducir? • ¿Por qué creéis que es importante disminuir el consumo

de energía? • ¿Qué ideas proponemos para disminuir ese consumo? • ¿Qué podéis hacer cada uno de vosotros?

PONEMOS SOLUCIONES

EJEMPLO

GRACIAS

Refinación del Petróleo

El trabajo de una refinería tiene cuatro objetivos básicos:

• Separar: de acuerdo con el punto de ebullición de sus componentes (destilación fraccionada)

• Convertir: mediante ruptura térmica o catalítica, convertir las fracciones de menor demanda. (craqueo catalítico)

• Modificar: mediante la reformación de las moléculas para obtener mejor calidad de carburantes (reformación catalítica).

• Depurar: eliminar los compuestos indeseables como los tiocompuestos. (hidrotratamiento)

Refinación.- Acondicionamiento

• Almacenamiento: el crudo se almacena, se decanta y se drena el agua; el tiempo aproximado para decantar es de 72 horas.

• Desalado: mediante acciones con agua de lavado, cortadores de emulsión y campos electrostáticos; en el interior de un recipiente se logra retirar la sal (contaminante corrosivo) que viene con el crudo.

• La sal que normalmente viene con el crudo esta alrededor de 10 a 15 PTB de sal, mediante el proceso de logra menos de 0,5 PTB.

• Una vez desalado y sin agua, el crudo ingresa a un sistema de precalentamiento antes de ingresar al horno de calentamiento

Refinación.- Destilación Fraccionada

Refinación.- Fracciones obtenidas en la destilación fraccionada.

Fracciones

Producto

Intervalo de Temperatura

ebullición

Longitud de la

cadena carbonada

Aplicaciones

Fracciones ligeras

Gas de refinería GLP Nafta liviana Nafta pesada

< 20 °C < 20°C 40 - 150 °C 150 - 200 °C

C1- C2 C3 – C4 C5 – C9 C10 – C12

Combustible para la refinería. Uso doméstico Materia prima para Isomerización Materia prima para reformación catalítica.

Fracciones medias

Queroseno Gas- Oil Gas- Oil- vacío

170 – 250 °C 50 – 320 °C 320- 450 °C

C13 – C17 C17 – C20 C-20 – C 30

Combustibles para aviones Carburante para motores a Diesel Materia prima para Craqueo catalítico

Fracciones pesadas

Fuel Oil ligero Fuel Oil pesado Asfaltos

340 – 400 °C 400 – 500 °C >500 °C

C20 - C35 >C35

Combustible para buques y locomotoras Generación eléctrica Pavimentación, recubrimiento de techos

REFINACIÓN.- Rendimientos

RENDIMIENTO DE UN PETRÓLEO CRUDO EN DISTINTOS PROCESOS

2% GLP 4% GLP 4% GLP

16% Gasolina gasolina

23% 32% gasolina

Destilados

28% Medios

Destilados

Diesel + 30% Medios

Kerosene Destilados

Diesel + medios

Kerosene 49%

Diesel +

Residuo Residuo Kerosene

51%

Residuo + 40% Residuo +

diluyente = Diluyente =

Fuel OIL Fuel Oil 12% Residuo

(carbón)

3% Consumo 3% Consumo 3% Consumo

100% 100% 100%

Refinación Refinación Conversión

Simple Compleja Profunda

Destilación Mediana

Atmosférica Conversión

REFINACIÓN.- Procesos de conversión CRAQUEO TÉRMICO.- Consiste en romper las cadenas carbonadas por la acción del calor (400 –

650 °C). Como producto se tiene: parafinas más cortas, olefinas, naftenos o aromáticos. • C12H26 -----C6H14 + C6H12

CRAQUEO CATALÍTICO.- El craqueo térmico se ha perfeccionado con el uso de catalizadores, han

permitido reducir las temperaturas de operación. • La principal diferencia entre craqueo térmico y catalítico es: las primeras se producen por el

mecanismo de radicales libres y el segundo por medio de los carbocationes producidos por la adición del catalizador.

• Un carbocatión es un átomo de carbón con carga positiva. • Para el craqueo catalítico, los catalizadores empleados son los de tipo ácido llamados Ácidos

de Bronsted (se usan los ácidos fluorhídrico, sulfúrico y fosfórico). Existen otros llamados Ácidos de Lewis como: (Al2O3, FeCl3).

CATALIZADORES HETEROGENEOS.- A partir de 1965 aparecen los catalizadores heterogeneos ( zeolitas sintéticas) que se

componen de una estructura porosa inerte que puede ser Sílice impregnada con óxidos metálicos.

La fórmula general de un catalizador es: • (R, R2’)O . Al2O3 . nSiO2 . mH2O

R : catión metálico R’ : catión alcalino n: varía entre 2 y 12 m: variable

Refinación, Conversión : FCC

Refinación, conversión: Viscorreducción

Refinación, procesos modificadores: Reformación

• La reformación catalítica transforma las moléculas de la nafta pesada en compuestos aromáticos gracias a la acciones de la temperatura y catalizadores de platino en base alúmina.

REACCIONES • Deshidrogenación de las cadenas cíclicas:

transformación de los cicloalcános en aromáticos, son reacciones endotérmicas.

• Deshidrogenación de alcanos para formar aromáticos. • Deshidrogenación de alquilciclopentanos para formar

aromáticos. • Deshidrogenación de alcanos para formar olefinas

Refinación.- Procesos modificadores: Reformaciòn catalìtica

Refinación, procesos modificadores: reacciones de reformación catalítica

Refinación, modificadores: Reacciones de isomerización e hidrocraqueo

Refinación.- Procesos modificadores: Isomerización

UNIDAD DE FCC DE LA REE CONSTRUCCIÓN • La unidad de FCC fue construida en el año 1974, sus operaciones iniciaron en el mes de mayo de 1977

con 12.000 BPD de capacidad de procesamiento. • La planta fue diseñada por UOP (Universal OIL Petroleum) y construida por Sumitomo- Chiyoda PRIMERA AMPLIACIÓN • La Unidad de FCC en el año 1987 fue ampliada a 16.000 BPD conjuntamente con la primera ampliación

de la REE (en la primera ampliación la REE duplicó la capacidad de procesamiento de crudo de 55.000 a 90.000 BPD).

• Los cálculos para la ampliación fueron elaborados por UOP y la construcción por Chiyoda. SEGUNDA AMPLIACIÓN • En el año 1997 la Unidad de FCC nuevamente fue ampliada hasta 18.000 BPD, ( El procesamiento de

crudo también incremento la capacidad hasta 110.000 BPD). • La construcción de la ampliación la realizó la compañía mexicana Kellog Fuffete

SECCIONES LA UNIDAD DE FCC • Cracking catalítico (hoy trataremos solo este tema) • Fraccionamiento • Concentración de gases • Xerox gasolina • Xerox GLP. EL CATALIZADOR Se utiliza Alúmina con tierras raras , el catalizador actual es del fabricante GREACE , Se consume 2 TM /día PRODUCCIÓN GASOLINA: 59, 8% vol. 10.764 bpd 92 RON GLP: 27% vol. 420 TM ACEITES 17% VOL. 3.000 BPD SE ENVIA A FUEL OIL

SECCIÓN CRACKING.- REACTOR • El reactor de la Unidad de FCC es un equipo que opera a una temperatura de 525 a 530

grados Centígrados y a una presión de 1,5 Kg/cm2, siendo la Temperatura la principal variable de proceso.

• Al Reactor ingresa el gasóleo caliente proveniente de la Unidad de Vacío, tan pronto ingresa al elevador del reactor, el gasóleo se pone en contacto con catalizador que circula a 700 grados Centígrados.

• En 2 o 3 segundos en el reactor se producen las reacciones de craqueo, cadenas de hidrocarburos de hasta 30 carbones se rompen principalmente en moléculas de gasolina, GLP y gases livianos, lo que no logra craquearse se denominan aceites cíclicos y slurry.

• En el interior del reactor están dispuestos ciclones que separan el catalizador del vapor de hidrocarburos craqueados, el catalizador es recolectado en un recipiente llamado despojador que forma parte de la estructura interna del reactor.

• En el despojador, mediante vapor de baja media presión se elimina el exceso de hidrocarburos adheridos al catalizador.

• El reactor como se dicho ha sido sometido a incrementos de capacidad sin cambiar el equipo, únicamente se han realizado adecuaciones para procesar más carga.

• En el año 2007 se iniciaron los trámites para cambiar el reactor de la unidad de FCC, aumentando la capacidad hasta 20.000 BPD, UOP realizó la ingeniería Básica y asesora en la procura de los materiales, se tiene previsto que en agosto del 2011 la compañía SK con subcontratistas cambiará el reactor .

SECCIÓN CRAKING.- REGENERADOR Equipo que sirve para quemar el carbón adherido al catalizador, de esta manera regenera al

catalizador, le devuelve la actividad para nuevas reacciones de craqueo. Consta de las siguientes partes:

COMBUSTOR.-

• El catalizador recolectado en el despojador mediante un tubo bajante es llevado hasta la parte inferior del regenerador denominado combustor. En esta parte el catalizador que contiene una cierta cantidad de carbón, en contacto con el aire y a una temperatura de 700 grados Centígrados se quema el carbón, de esta manera se devuelve al catalizador la actividad y por tanto la capacidad de promover nuevamente reacciones de craqueo.

• DISTRIBUIDOR DE AIRE.- El aire necesario para quemar el carbón proviene de un soplante, al ingresar al reactor se distribuye mediante una serie de tubos dispuestos para optimizar el contacto y mejorar la combustión.

• CICLONES.- Los ciclones están en la parte interna superior del regenerador, separan el catalizador de los gases de combustión, a pesar de esto, catalizar sale a la atmósfera, algunas refinerías disponen de precipitaderos electrostáticos para disminuir la polución.

• UOP una vez que realizó las inspecciones en el regenerador , año 2008, consideró que es necesario cambiar también el regenerador . Había otra alternativa que era la de repararlo de manera integra , al final se decidió por cambiarlo, de esta manera se asegura una interconexión eficiente entre el reactor y regenerador . UOP realizo la Ingeniería básica , se están adquiriendo los materiales y equipos, se prevé instalarlo en el mes de agosto del 2011 conjuntamente con el reactor. La planta se estima estará fuera de operación 180 días para la erección, interconexión, pruebas y puesta en marcha.

REACTOR Y REGENERADOR DE LA UNIDAD DE FCC

REACTOR.- Parte derecha del gráfico consta de: Riser: elevador donde se efectúan las reacciones de craqueo. Aquí el gasóleo se pone en contacto con catalizador. Todo el riser en su interior esta recubierto por refractario de alta dureza. Stripper: sirve para despojar el exceso de hidrocarburos adheridos al catalizador agotado. En su interior también esta recubierto por refractario . REGENERADOR.- Parte izquierda del gráfico sirve para quemar el carbón que esta adherido al catalizador, el catalizador ingresa desde el reactor a una cámara de combustión , en contacto con el aire y a una temperatura de 700 grados Centígrados se efectúa la combustión. El catalizador regenerado (libre de carbón) baja hacia el riser para un nuevo ciclo de craqueamiento. El reactor y regenerador están conectados mediante tubos bajantes por donde continuamente circula el catalizador. El regenerador también esta recubierto de refractario para proteger el metal del equipo y para que la temperatura exterior del equipo no sobrepase los 220 grados centígrados. Tanto el reactor, como el regenerador en la parte superior tienen ciclones para separar el catalizador, una vez separados, por la parte superior del reactor salen los vapores craqueados de GLP, GASOLINA y ACEITES hacia la fraccionadora; mientras que por el Regenerador salen los gases de combustión hacia un generador de vapor de alta presión.

Refinación.- Procesos modificadores: la alquilación

• REACCION • Los butilenos, propilenos e isobutanos en presencia de ácido

sulfúrico son cargados a un reactor. • RECIRCULACION • En el reactor la fase líquida se hace circular a gran velocidad para

aumentar el contacto entre reactantes. • REFRIGERACION • La temperatura de reacción es mantenida a menos de 1 F, de

manera uniforme, por lo tanto se requiere de un sistema de refrigeración.

• SEPARACION • Los productos del reactor pasan un desisobutanizador. • RECIRCULACION • El isobutano es separado para luego reciclarlo.

Refinación.- Modificadores: alquilación con HF como catalizador

• Otra manera de obtener alquilatos es hacer transformar los butilenos y propilenos en presencia de ácido fluorhídrico.

• La forzada circulación hace que se requiera menos cantidad de ácido.

• El ácido pude regenerarse mediante procesos patentados. • Antes de cargar las olefinas a los reactores se debe extraer los

contaminantes como azufre y agua. • La utilización de HF es menor, 1/100 th la rata de uso comparada

con el ácido sulfúrico. • No requiere de refrigeración para mantener temperaturas bajas en

los reactores. • En los dos tipos de procesos se obtienen gasolinas con un octano de

110. • Es una gran ayuda para las mezclas de gasolinas y es usada para los

aviones de pequeños. • El valor de este producto es elevado

REFINACIÓN.- MODIFICADORES: ALQUILACIÓN POLIMERIZACIÓN

REFINACIÓN.- MODIFICADORES: ALQUILACIÓN CON H2SO4

REFINACIÓN.- MODIFICADORES: ALQUILACIÓN CON HF

Refinación.- Depuradores: Hidrotratamiento de destilados medios

• Produce el ultra low sulfur diesel (ULSD) con elevado Número de Cetano y decolora al diesel.

• El diesel procedente de la destilación atmosférica, del craquemiento térmico y del hidrotratamiento son previamente calentados con los efluentes del reactor.

• Los reactores se diseñan con posibilidad de expansión en la capacidad de procesamiento.

• El Hidrógeno rico en compuestos de azufre es cargado a un absorbedor de amina para extraer el gas sulfhídrico, el hidrógeno se recircula al reactor.

• El producto diesel es de excelente calidad tiene menos de 10 ppm de azufre pudiendo llegar a cero, posee un Número de Cetano cercano a 50 y bajo contenido de aromáticos.

Refinación, reacciones de depuración

Refinación , depuración: Reacciones de recuperación de azufre

• El ácido sulfhídrico ( H2S) que se produce en los procesos de Hidrotratamiento se transforman en azufre elemental mediante el proceso Clauss.

• El azufre líquido que se obtiene, luego, mediante procesos de solidificación se hacen los pellets.

• La Refinería de Esmeraldas está en capacidad de recuperar aprox. 50 TM/día de azufre en pellets.

3 S H 2 + 1,5 O 2 2 S H 2 + S O 2 + H 2 O

H = -5 1 1 9 kJ = -1 2 4 kcal

2 S H 2 + S O 2 3 S + 2 H 2 O

H = 4 7 kJ = -3 5 kcal

REFINACIÓN.- LOS PRODUCTOS DE LA REFINERÍA

• LOS GASES.- Directos de fraccionamiento y estabilización se usan para producir vapor y E. eléctrica, para Consumo doméstico, para gas de sÍntesis, para hacer olefinas.

• Las olefinas o gases de craqueo se emplean para hecer gasolinas por reversión o polimerización , para alcohilar parafinas para hacer alquilatos, para síntesis variadas.

• LAS GASOLINAS: que provienen de la separación, de la conversión y de los modificadores.

• Condiciones que debe reunir una gasolina:

• Volatilidad adecuada presión de vapor, para una buena carburación.

• Constitución química adecuada para evitar la detonación del vapor

• Ausencia de compuestos corrosivos.

• LA VOLATILIDAD.- curva de destilación

• ESTRUCTURA QUIMICA.- R = 1 – (1/r)**c-1

• R= relación de compresión / Vol. cilindro/ Volumen no utilizado, no barrido por el émbolo)

• c: el cociente entre los calores específicos a P y V cntes.

• Heptano normal = 0 IO, el Isooctano = 100 IO

• Medición de IO de varias gasolinas ( ver libro).

• La acción de TEP: sube el RON, homogeniza la combustión, evita que se propague la llama, evita la detonoación . Presenta los siguientes inconvenientes: veneno para seres vivos, desactiva los catalizadores, no debe exceder hoy de 0,13 g/lt

• EPA acepto a otros: metanol, Etanol, Alcohol butílico terciario TBA

• MTBE, fue el más usado hoy esta prohibido.

REFINACIÓN.- Productos de la refinería. • GASOLEO.- también llamado Diesel Tiene mucha importancia, equipo pesado y

liviano su volatilidad va sede 170 a 320 °C. • En el motor sucede los siguiente; Admisión, Compresión (t = 500°C y p = 40 atm)

inyección de carburante. • Inflamación de la mezcla carburante-aire y expansión • Expulsión de los gases de la combustión. No debe tener un gran retraso en el

encendido. • INDICE DE CETANO • Análogo a lo de las gasolinas se convino usar el cetano formado por la escala =

100 PEB 287 y el alfametil naftaleno = 0 PEB 246 . • El IC representa el % de cetano en lamezcla cetano-alfametilnaftaleno que

presenta iguales condiciones de inflamación en un motor diesel tipo. • El IC guarda relación con el Punto de Anilina (PA) del Diesel. Al mezclar volumen

iguales de diesel y anilina en un tubo de ensayo , a T ambiente y a Subiendo T, el momento que se hace una sola fase se mide la T. Mas bajo más aromatico

• INDICE DE DIESEL = (0,32 + 0,018PA)(141,5/d – 131,5) • Por lo general: ID = IC + 3 • Se debe evitar las parafinas, para reducir la viscosidad y bajar el punto de

congelación

REFINACION.- Fracciones pesadas de la refinación.

• FRACCIONES PESADAS • Esquema de composición cualitativa de las fracciones

pesadas • Parafinas, seudoparafinas, aceite de calidad, aceite

indefinido, aceite malo, resinas y asfaltos. • LUBRICANTES • La Fo necesaria para mantener el deslizamiento

uniforme de dos piezas Vs una fuerza de carga Po • f = F/P coeficiente de frotamiento y es adimencional. • f en el vacio lleva a 0,8 • f con lubricante puede llegar a valer 0,0001.

Refinación.- Servicios auxiliares

• Tratamiento de aguas para calderos • Producción de vapor por cada 100.000 bbls/día de carga

procesada se requieren aproximadamente 240 TM de vapor de alta presión.

• Por cada 100.000 bbls/día de carga se requieren aproximadamente 24 Mw h de energía.

• Aire de planta y aire de instrumentos, este último completamente seco usando sistemas de alúmina.

• Se requiere nitrógeno, por lo general las refinerías disponen de una planta para producir Nitrógeno líquido que luego es gasificado para el uso en: los reformadores y en la liberación de equipos previa a la intervención mecánica.

Materia Semestral de proteccion ambiental

Documents

Transcript of Materia Semestral de proteccion ambiental