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Petróleo y petroquímica | Profesora Alma Delia Rojas Rodríguez

Petróleo y la Petroquímica

Profesora Alma Delia Rojas Rodríguez


Tema 4: Productos de larefinación del petróleo


IntroducciónEn este tema se revisarán las características generales de los productosterminados del petróleo.


Productos de bajo punto de ebullición

GAS LPEl GLP o LPG (Gas Licuado de Petróleo) está constituido porhidrocarburos de tres y cuatro átomos de carbono que a temperaturaambiente y a presión atmosférica se encuentran en fase gaseosa peroque pasan a líquido a presiones relativamente bajas.

Basado en:Lluch U. (2012). Tecnología y margén de refino del petróleo. México: Díaz de Santos.Gary J. (1980). Refino de petróleo: tecnología y economía. México: Reverte.


ContinuaciónObtenciónSe obtiene en primer lugar de los procesos de estabilización del crudoobtenido en los pozos de producción y mediante destilación fraccionada delGas Natural, también a pie de pozo. En el crudo se puede encontrar entreun 1 y un 3% de LPG mientras que en el Gas Natural puede encontrarsehasta un 10 – 15%. La otra vía de obtención es a través de los procesos derefinación del petróleo crudo (Destilación crudo, Reformado de nafta,Hidrocraqueo, FCC, Coquización) en los que se produce generalmente comoconsecuencia de reacciones de craqueo.


ContinuaciónObtenciónYa que los GLP van a seralmacenados, manipulados ytransportados en fase líquida, esimportante, especialmente porrazones de seguridad, conocer supresión de vapor. Su significadofísico es la medida indirecta de lamínima temperatura a la que elproducto puede vaporizar. Loshidrocarburos que lo componentienen presiones de vapor diferentesa la misma temperatura, por lo que

es necesaria su determinación avarias temperaturas, normalmente a20ºC, 37,8ºC y 50ºC.


ContinuaciónEl Residuo volátil o Índice de PuntoFinales una indicación del contenidoen hidrocarburos pesados (menosvolátiles) y otros compuestoscontaminantes.

Mide la proporción de componentesque no han destilado antes de los37,8 ºC (100 ºF) como son loshidrocarburos en C5 y superiores,aceites lubricantes procedentes decompresores, grasas de válvulas,hidratos, etc.Su significado físico está relacionadocon la obturación de mecheros y lamala combustión del GLP.


ContinuaciónEl poder calorífico representa lacantidad de energía liberada en elproceso de combustión por unidad,de masa o volumen, de combustiblecomo consecuencia de la reacciónquímica de combustión completa.En la práctica, la magnitudverdaderamente útil es el PCI yaque el agua se encontrará siempreen forma de vapor en los gases desalida de motores y quemadores. Elvalor real dependerá de lacomposición del GLP.

Los hidrocarburos en C3 y C4 notienen olor, por razones deseguridad y poder detectar fugas ensu uso normal se les incorporamercaptanos, con un olorcaracterístico.


ContinuaciónRecordando termodinámicaSe denomina poder calórico inferiora la cantidad de calor que puedeobtenerse en la combustióncompleta de la unidad decombustible si en los productos de lacombustión el agua está en forma devapor.En este caso una parte del calorgenerado en las oxidaciones seutiliza para evaporar el agua, portanto esta parte del calor no seaprovecha. Se denomina poder

calórico superior si en los productosde la combustión el agua aparece enforma líquida, por lo que seaprovecha todo el calor de oxidaciónde los componentes delcombustible.


Gasolinas

GeneralidadesEs el resultado de una mezcla de distintos componentes obtenidos endiferentes procesos de refinación. Estas mezclas están constituidas pormoléculas cuyo número de átomos de carbono están entre C4 y C11, quedestilan entre los 25 ºC y los 220 ºC, en la que se incluye todo tipo dehidrocarburos: n-parafinas, isoparafinas, aromáticos, naftenos y hasta un 30% de olefinas. Pueden contener componentes en proporciones variables.Tienen también un contenido muy bajo, del orden de las partes por millón,de azufre y nitrógeno. Además, de aditivos de estabilidad, antidetonantes,etc.


Gasolinas

La principal característica de las gasolinas es su Número de Octano. Deforma general puede decirse que los hidrocarburos isoparafínicos,aromáticos y olefínicos tienen mayor octano que sus homólogos parafínicos.


ContinuaciónCaracterísticasLas gasolinas, como cualquier otro combustible, deben tener una serie decaracterísticas que la adecuen a su manipulación, almacenamiento yutilización, de forma general puede establecerse la siguiente clasificación: Número de Octano. Volatilidad Densidad Oxigenados Estabilidad

• Azufre• Corrosión

Característicasrelacionadas con

el estado delmotor

Característicasrelacionadas con

el estado delmotor

• Contenido en Gomas• Período de Inducción

Característicasrelacionadas conla estabilidad alalmacenamiento

Característicasrelacionadas conla estabilidad alalmacenamiento


Más información

¿Cómo afecta el número de octano a tu motor?Video: Octane Ratings and the 4 Stroke Engine Cyclehttps://www.youtube.com/watch?v=8VWEwEveGTQ 2009

¿Qué es el octanaje?http://www.ref.pemex.com/octanaje/que.htmRevisa el texto: Más sobre lagasolina


Gasóleos (combustibles diesel)

Es un producto refinado del petróleo,resultado de una mezcla de distintoscomponentes obtenidos en diferentesprocesos de refinación, fundamentalmentepor parafinas y naftenos, cuya densidad esmayor que las de las gasolinas yquerosinas, pero menor que la de losresiduos; generalmente comprende loshidrocarburos destilados entre 190 y 370ºC, cuyo rango de pesos específicos (20/4ºC) es de 0.820 a 0.890.


Gasóleos (combustibles diesel)

En la terminología petrolera internacional la frase “aceite combustibledestilado” (distillate fuel oil) distingue al gasóleo de mezclas más pesadasusadas en máquinas diesel mayores y en grandes calentadores. La ASTM lodesigna como aceite No. 2 (No.2 oil), nombre que se usa en varias partes delmundo, especialmente en Norteamérica.


ContinuaciónDe forma genérica existen dos tipos de gasóleos, los utilizados en losmotores de combustión interna o motores Diesel, tanto automotor como engrandes motores Diesel marinos o estáticos y por otro lado el gasóleo decalefacción o Heating Oil utilizado en hornos, calderas y grupos electrógenos.


ContinuaciónEn los automotores su principal cualidad es el Número de Cetano. Estárelacionada con el funcionamiento de los motores de diesel:

Características relacionadas conel motor:

Características relacionadas conel motor:

• Número de Cetano• Viscosidad• Volatilidad• Densidad• Estabilidad• Azufre• Corrosión

Características relacionadas conel almacenamiento:

Características relacionadas conel almacenamiento:

• Estabilidad a la Oxidación• Punto de Obturamiento de

Filtro Frío


ContinuaciónÍndice de cetanoAsí como el octano mide la calidad de ignición de la gasolina, el índice decetano mide la calidad de ignición de un diesel. Es una medida de latendencia del diesel a cascabelear en el motor. La escala se basa en lascaracterísticas de ignición de dos hidrocarburos: el n-hexadecano y elheptametilnonano.

Su determinación se realiza sobre un motor monocilíndrico de relación decompresión y avance de inyección variables. Se determina cuál es la relaciónde compresión que hace que la detonación se produzca en el punto muertosuperior cuando el avance de inyección es de 13º. La Norma ASTM D 613,Test Method for Cetane Number of Diesel Fuel Oil, permite la determinaciónde esta característica.


Más información ¿Cómo afecta el índice de cetano a tu motor?Revisa el siguiente video: What is cetane and how does it impactcombustion? https://www.youtube.com/watch?v=WdQ4J-NFoU8 2012

El diesel.http://www.ref.pemex.com/octanaje/24DIESEL.htm


Combustibles de aviaciónExisten dos tipos de combustibles deaviación: las gasolinas de aviación(gasavión) y el queroseno Jet Fuel(turbosina).

Los primeros se utilizan en motoresde combustión interna y los segundosen motores de turbina. Los productostambién son distintos por su uso paraaviación civil o en militar.


ContinuaciónGasolina de aviación (gasavión)Gasolina similar a la automotriz, peroutilizada en aviones con motores delciclo Otto, esto es, motores con igniciónpor chispa eléctrica (spark-ignitionengine) y especificaciones más estrictasque proporcionan un mayor factor deseguridad. El rango de destilación es másestrecho que el de la gasolinaautomotriz. La temperatura decongelación es controlada a un mínimode -58º C para evitar su congelación a lasaltitudes a que vuelan los aviones.


ContinuaciónGasolina de aviación (gasavión)Su octanaje es mayor al de la automotriz para proporcionar mayor potenciatanto en vuelo normal como en el despegue y emergencias.

Su octanaje se mide en motores que simulan sus condiciones especiales deuso; uno, las condiciones de crucero, que se conoce como F-2 y, otro, las dedespegue, al que se denomina F-4, señalando siempre a los dos separadospor una diagonal para cada grado de gasolina: F-2/F-4. La Norma ASTM D909, Test for Knock Characteristics of Aviation Fuels by Spercharge Method,método de sobrecarga, permite la determinación del octano en mezcla rica,mientras que la ASTM D 2700, Test Method for Knock charateristics of Motorand Aviation Fuels by de Motor Method, método motor, permite ladeterminación del octano en mezcla pobre.


ContinuaciónComparada con la gasolina automotriz, tiene menor presión de vapor, la deaviación debe tener una presión de vapor Reid comprendida en un estrechomargen, cuyos límites son de 38 y 49 kPa. Se permite un menor contenido deazufre, menor formación de gomas y tolerancia al agua. Su poder caloríficoes también muy importante por lo cual se especifica un valor neto mínimo.Como en el caso de las gasolinas comerciales.


ContinuaciónTurbosina (Jet fuel)Destilado del petróleo similar a la querosina. Líquido claro, olor a aceitecombustible, insoluble en agua. Conocido también con los nombres de jetfuel y combustible de reactor. Se utiliza como combustible en las turbinasde los aviones de propulsión a chorro.


ContinuaciónObtenciónLos componentes que lo conforman proceden de un corte de la destilacióndirecta de crudo. Es necesario un posterior tratamiento hidrogenante o unendulzamiento para eliminación de mercaptanos, disulfuros y otroscompuestos que confieren al producto una baja estabilidad térmica.

Otros procesos, como el Hidrocraqueo, producen querosenos susceptiblesde ser utilizados como componente de Jet fuel. En determinadas ocasionesuna fracción de intervalo de ebullición adecuado procedente de FCC ysometido a una hidrogenación severa posterior puede formar parte tambiénde la mezcla de Jet Fuel.


ContinuaciónCarácterísticasLa calidad de la combustión en unaturbina viene determinada por el tipo dehidrocarburo que lo conforma. Lascaracterísticas que miden esta calidadson tres: El Punto de humo, la radiaciónde llama, el contenido en naftenos y elcontenido en aromáticos.


Combustibles pesadosCombustóleo (fuel oil)Combustible utilizado en procesos industriales en quemadores,calentadores, calderas, generadores de energía eléctrica y embarcacionesmayores. Las refinerías de esquema complejo obtienen el combustóleocomo mezclas de los derivados pesados que se producen en sus diferentesprocesos. Para alcanzar la especificación se adicionan cortesligeros, denominados “cutter”, que tienen bajo contenido en azufre, que esla otra especificación limitante.


Más informaciónCONSULTA EL DICCIONARIO DETÉRMINOS DE REFINACIÓN paraconocer las características de losdiferentes combustóleos quecomercializa PEMEX.

http://www.itek.com.mx/DICCIONARIO%20PEMEX.pdf


AsfaltoSe caracterizan por su resistencia, flexibilidad, grado de adhesión yresistencia al agua. Los asfaltos tienen una amplia variedad de usos quedependen fundamentalmente de su dureza.


ContinuaciónClasificación:a. Bitúmenes Asfálticos o Cementos Asfálticos. Son asfaltos preparados en

refinerías a partir de residuos de Destilación al Vacío o deDesasfaltización, o de mezclas de éstos con destilados.Su uso principal es la pavimentación de carreteras.Los asfaltos más blandos generalmente son materia prima para laproducción de Asfaltos Oxidados por soplado con aire.

b. Asfaltos Oxidados (tipo Roofer). Clasificación por PenetraciónClasificación por Punto de ablandamiento.

c. Asfaltos Diluidos. Son asfaltos preparados en refinerías o en otro tipo deinstalaciones por dilución del asfalto original con solventes livianos parafacilitar su aplicación y disminuir su tiempo de secado en pavimentos. Seclasifican por su Viscosidad a 60 °C y por su Punto de Inflamación. Su usoprincipal es la pavimentación de carreteras.


Conclusión

Para concluir el tema, contesta el siguientecuestionario

¿


Identifique cuáles de las propuestas siguientes son verdaderas(V) y cuáles son falsas (F).

1. _____ La tendencia a la detonación de la gasolina motor se denominanúmero de cetano.

2. _____ Los combustibles diesel que en su composición predominan lasparafinas y los naftenos tienen mejor característica detonante que losque en su composición predominan los aromáticos.

3. _____ La especificación en viscosidad es una limitante en la clasificaciónpor grados de un combustóleo.

4. _____ El azufre contenido en el crudo se distribuye uniformemente ensus cortes o derivados.

5. _____ Los motores de los vehículos que utilizan combustible diesel y losque utilizan gasolina son iguales.

6. _____ La característica antidetonante de las gasolinas se expresa segúnel octanaje de la misma.

7. _____ El corte del Jet Fuel corresponde al destilado atmosféricoconocido como querosina.


Respuestas1. __F___ La tendencia a la detonación de la gasolina motor se denomina

número de cetano.2. __V__ Los combustibles diesel que en su composición predominan las

parafinas y los naftenos tienen mejor característica detonante que losque en su composición predominan los aromáticos.

3. __V__ La especificación en viscosidad es una limitante en la clasificaciónpor grados de un combustóleo.

4. __F___ El azufre contenido en el crudo se distribuye uniformemente ensus cortes o derivados.

5. __F___ Los motores de los vehículos que utilizan combustible diesel ylos que utilizan gasolina son iguales.

6. __V___ La característica antidetonante de las gasolinas se expresa segúnel octanaje de la misma.

7. __V__ El corte del Jet Fuel corresponde al destilado atmosféricoconocido como querosina.

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