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Así como el petroleo es un combustible que deriva de el muchos combustibles fósiles esto lleva a un proceso catalítico esta investigación se basa en muchos procesos y es parte de ello.
Tipo: Apuntes
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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ REPORTE DE INVESTIGACIÓN: REFINACIÓN DEL PÉTROLEO Integrantes: Azorra Vázquez Roger Armando Hernández Flores Viridiana Montserrat Rito López Rosa Itzel Reséndiz Rasgado José Gabriel Semestre: II Grupo: 2F INGENIERÍA QUIMICA Profesor (a): M.E. Margarita Jiménez Guzmán Salina Cruz, Oaxaca Semestre Enero-Junio de 2019
PRÓLOGO
OBJETIVO
JUSTIFICACIÓN
PETRÓLEO, PROCESO Y REFINADO El petróleo está compuesto por una mezcla de materiales orgánicos sobre todo hidrocarburos insolubles en agua. Se produce en el interior de la tierra mediante un proceso de transformación de la materia orgánica procedente de sedimentos y que se acumulan en trampas geológicas que se forman de manera natural. Los procesos que se emplean para la extracción de petróleo dependen en gran medida de factores como la ubicación del yacimiento o las características que presenta este yacimiento. Una vez que se ha detectado una zona con la presencia de petróleo se procede a hacer una perforación de cierta profundidad para llegar hasta él, en algunos casos estas perforaciones pueden ser de hasta 6000 metros. El proceso de perforación y extracción suele ser sencillo. Se introduce y baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento justo en el punto donde se ha detectado la bolsa. Lo habitual es que el petróleo fluya por los orificios que se han hecho y se pueda extraer mediante una tubería de un diámetro más pequeño. A esta tubería se le denomina tubería de producción. Un pozo que ha sido perforado y entubado hasta llegar a la zona donde se encuentra el petróleo, está listo para empezar a producir. Desde los separadores, por medio de cañerías, el crudo es enviado a los aparatos especiales donde se separan de él el gas y el agua. A través de otras cañerías, conocidas como gasoductos, se conduce el gas a diferentes sitios para su empleo como combustible o para tratamiento posterior y otras cañerías (oleoductos) conducen el petróleo a los estanques de almacenamiento desde donde se les envía a su destino. Refinería de petróleo Las refinerías de petróleo funcionan veinticuatro horas al día para convertir crudo en derivados útiles. El petróleo se separa en varias fracciones empleadas para diferentes fines. Algunas fracciones tienen que someterse a tratamientos térmicos y químicos para convertirlas en productos finales como gasolina o grasas. En los primeros tiempos, la refinación se contentaba con separar los productos preexistentes en el crudo, sirviéndose de su diferencia de volatilidad, es decir, del grosor de una molécula. Fue entonces cuando se aprendió a romperlas en partes más pequeñas llamadas "de cracking", para aumentar el rendimiento en esencia, advirtiéndose que ellas y los gases subproductos de su fabricación tenían propiedades "reactivas". El principio básico en la refinación del crudo radica en los procesos de destilación y de conversión, donde se calienta el petróleo en hornos de proceso y se hace pasar por torres de separación o fraccionamiento y plantas de conversión. En las distintas unidades se separan los productos de acuerdo a las exigencias del mercado. La primera etapa en el refinado del petróleo crudo consiste en separarlo en partes, o fracciones, según la masa molecular. El crudo se calienta en una caldera y se hace pasar a la columna de fraccionamiento, donde la temperatura disminuye con la altura.
Los procesos de conversión cambian el tamaño o estructura de las moléculas de hidrocarburos. Estos procesos incluyen:
La herramienta básica de refinado es la unidad de destilación. El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno. En las antiguas destilerías, el residuo que quedaba en la caldera se trataba con ácido sulfúrico y a continuación se destilaba con vapor de agua. Las zonas superiores del aparato de destilación proporcionaban lubricantes y aceites pesados, mientras que las zonas inferiores suministraban ceras y asfalto.
El proceso de craqueo térmico, o pirólisis a presión, se desarrolló en un esfuerzo para aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina —compuesta por este tipo de moléculas— producida a partir de un barril de crudo. No obstante, la eficiencia del proceso era limitada, porque debido a las elevadas temperaturas y presiones se depositaba una gran cantidad de coque (combustible sólido y poroso) en los reactores. Esto, a su vez, exigía emplear temperaturas y presiones aún más altas para craquear el crudo.
La alquilación y el craqueo catalítico aumentan adicionalmente la gasolina producida a partir de un barril de crudo. En la alquilación, las moléculas pequeñas producidas por craqueo térmico se recombinan en presencia de un catalizador. Esto produce moléculas ramificadas en la zona de ebullición de la gasolina con mejores propiedades (por ejemplo, mayores índices de octano-octanaje) como combustible de motores de alta potencia, como los empleados en los aviones comerciales actuales. En el proceso de craqueo catalítico, el crudo se divide (craquea) en presencia de un catalizador finamente dividido. Esto permite la producción de muchos hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse mediante alquilación, isomerización o reformación catalítica para fabricar productos químicos y combustibles de elevado octanaje para motores especializados. La fabricación de estos productos ha dado origen a la gigantesca industria petroquímica, que produce alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes, azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas, nylon, plásticos, pinturas, poliésteres, aditivos y complementos alimenticios, explosivos, tintes y materiales aislantes. ETAPAS DEL REFINADO DEL PÉTROLEO
8.-Reformación Proceso que mejora la calidad antidetonante de fracciones de la gasolina modificando la estructura molecular. Cuando se lleva a efecto mediante calor, se le conoce como reformación térmica y como reformación catalítica, cuando se le asiste mediante un catalizador. 9.-Isomerización Proceso mediante el cual se altera el arreglo fundamental de los átomos de una molécula sin adherir o sustraer nada de la molécula original. 10.-TAME Y MBTE Oxigenantes que se utilizan como aditivo para incrementar el octanaje en la gasolina, y su utilización depende de la legislación (ambiental) con relación a la composición y calidad de las gasolinas. PRODUCTOS BÁSICOS DEL PÉTROLEO CRUDO Gas LP: La mezcla de propano y butano comprimido y licuado. Proviene, ya sea de líquidos del gas natural y gasolina natural, o de los procesos de refinación de crudo. Gasolvente: Solvente alifático incoloro, de olor a petróleo, que se obtiene de la destilación del petróleo crudo, de los cortes ligeros de la nafta; de acuerdo a sus especificaciones el 50 por ciento de su volumen debe destilar a 100º Como máximo, el 90 por ciento a 120º C y la temperatura final de destilación no debe ser mayor a 140º C. Insoluble en agua. Gasolinas: En su forma comercial es una mezcla volátil de hidrocarburos líquidos, con pequeñas cantidades de aditivos, apropiada para usarse como combustible en motores de combustión interna con ignición por chispa eléctrica, con un rango de destilación de, aproximadamente, 27 a 225 ºC. Gas Nafta: Solvente alifático con punto de ebullición relativamente elevado. En la prueba de destilación el destilado a 176º C debe ser como mínimo el 50 por ciento del volumen, a 190º C el 90 por ciento mínimo y la temperatura final de ebullición 210º C como máximo; debe tener un punto de inflamación relativamente alto (38º C como mínimo), libre de color y olor. Turbosina: Combustible para avión. Destilado del petróleo similar a la querosina. Líquido claro, olor a aceite combustible, insoluble en agua. Conocido también con los nombres de jet fuel y combustible de reactor. Kerosina: Segundo corte o fracción de la destilación del petróleo crudo (el primero es la nafta o gasolina); su color, contenido de azufre y características de ignición varían según las propiedades del crudo que provienen. Su peso específico está dentro de un rango de 0.80 a 0.83 y su punto de ignición de 66º C a 80º C Diésel: Combustible derivado de la destilación atmosférica del petróleo crudo. Se obtiene de una mezcla compleja de hidrocarburos parafínicos, olefínicos, nafténicos y aromáticos,
mediante el procesamiento del petróleo. Es un líquido insoluble en agua, de olor a petróleo. Emulsiones: Mezcla amorfa de hidrocarburos, de color negro brillante, muy impermeable que, generalmente con cal o arena. Vaselinas: Se obtienen mediante tratamiento adecuado de determinadas fracciones del petróleo bruto. Por dicha razón, para poder utilizarse en humanos deben tener un grado de purificación llamado "grado farmacéutico" o "grado farmacopea". Este excipiente se ha utilizado durante mucho tiempo en formulaciones cosméticas. Aceites Lubricantes: Se utilizan como base para la elaboración de lubricantes terminados. Por su composición química pueden ser nafténicos (caracterizados por un menor índice de viscosidad) o parafínicos (alto índice de viscosidad). Algunas de las especificaciones más importantes de los lubricantes básicos son su viscosidad, punto de inflamación, temperatura de escurrimiento y color. Grasas: Lubricantes sólidos o semisólidos que se fabrican con un aceite lubricante y un agente que les da más densidad y consistencia. El aceite utilizado es refinado, generalmente de alto índice de viscosidad, y los agentes espesantes son jabones de aluminio, bario, litio, sodio y estroncio y sustancias como arcilla, sílice y glicerol. Se añaden además aditivos antioxidantes, inhibidores de corrosión, pigmentos orgánicos, etcétera. Parafinas: Son sólidos untuosos que se funden rápidamente y poseen cierto brillo, plasticidad y resbalosidad. Las parafinas derivadas del petróleo se obtienen como un coproducto en la fabricación de aceites lubricantes. Se separan del aceite para mejorar la fluidez de los lubricantes, y se pueden someter a diversos procedimientos para reducir el aceite que contienen y refinarlas para eliminar compuestos indeseables de azufre, nitrógeno y otros, dándoles mayor consistencia, mejor color y eliminarles cualquier olor. Combustóleo: Líquido oscuro, viscoso, con olor característico a chapopote, de composición compleja de hidrocarburos pesados, obtenido de la mezcla de las corrientes de residuo de vacío, aceite pesado y aceite ligero de la desintegración catalítica. Como todo este tipo de compuestos, es insoluble en agua. Asfaltos: Es un material de cementación sólido o semisólido de color oscuro, formado principalmente por bitúmenes. Se encuentra a veces en grandes depósitos naturales como betunes y presente en la mayoría de los petróleos crudos de donde se separa por varios procedimientos y se puede tratar para dar lugar a numerosos tipos y grados de asfalto.
4 - Detergentes Antes de la II Guerra Mundial, los detergentes eran fabricados con aceites y grasas naturales provenientes de plantas y animales. Pero después del conflicto hubo una escasez de aceites y las compañías necesitaron crear otras opciones. Así nacieron los detergentes sintéticos. En esa época, el petróleo estaba empezando a ser encontrado en muchos lugares, así que se empezaron a fabricar químicos derivados del petróleo para hacer detergentes. Al descubrir que también era mucho más económico fabricarlos con estos derivados y no con productos naturales, la tendencia de fabricar detergentes sintéticos persiste hasta el día de hoy. 5 - Plástico El plástico es cualquier material que está realizado con compuestos sintéticos o semi sintéticos y que puedan ser moldeables a objetos sólidos. La mayoría de los plásticos están fabricados de derivados del petróleo; una minoría es creada a través de materiales reciclables. Aunque no son biodegradables y son una de las mayores causes de contaminación mundial, los plásticos son fáciles de fabricar, baratos, versátiles y resistentes al agua. Hay tres grandes familias de plásticos: los termoplásticos, los termoendurecibles y los poliuretanos.
CONCLUSIONES José Gabriel Reséndiz Rasgado La refinación es un proceso fundamental en la industria de refinación del petróleo, pues permite hacer una separación de los hidrocarburos aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. La destilación atmosférica y al vacío es el primer proceso que aparece en una refinería. El petróleo se separa en fracciones que después de procesamiento adicional, darán origen a los productos principales que se venden en el mercado: el gas LPG (comúnmente utilizado en estufas domésticas), gasolina para los automóviles, turbosina para los aviones jet, diésel para los vehículos pesados y combustóleo para el calentamiento en las operaciones industriales. Por lo tanto atreves de la refinación del petróleo, se puede aprovechar en su totalidad, ya sea para combustible u otros derivados ya que hasta cuando el proceso a terminado y todo lo indispensable se a retirado, los sobrantes son utilizados para el asfalto o (chapopote) que se utiliza en las carreteras. Roger Armando Azcorra Vázquez La refinación es un proceso fundamental en la industria de refinación del petróleo, pues permite hacer una separación de los hidrocarburos aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. La destilación atmosférica y al vacío es el primer proceso que aparece en una refinería. El petróleo se separa en fracciones que después de procesamiento adicional, darán origen a los productos principales que se venden en el mercado: el gas LPG (comúnmente utilizado en estufas domésticas), gasolina para los automóviles, turbosina para los aviones jet, diésel para los vehículos pesados y combustóleo para el calentamiento en las operaciones industriales. En este proyecto se señalan los métodos y/o procesos que se deben llevar a cabo para realizar la refinación del petróleo, de igual manera se pretende hacer conciencia sobre la problemática que atraviesa hoy en día el país ante la falta de refinerías propias, por lo cual el objetivo principal es fortalecer los objetivos propuestos que hoy en día se pueden percibir y dar lugar así a un mejor crecimiento en infraestructura petrolera. Viridiana Montserrat Hernández Flores El petróleo, tal como se extrae de las profundidades de la tierra o del mar mediante perforaciones profundas, no es utilizable como combustible ya que requiere de altas temperaturas para arder. Para poder aprovecharlo como fuente de energía o materia prima es necesario separarlo en fracciones adecuadas para preparar, a partir de ellas, los productos para las diferentes aplicaciones que requiere el mercado. El proceso de refinación produce gasolinas, naftas, destilados, combustibles residuales, asfalto, lubricantes y cera.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS La comunidad Petrolera. (11 de Febrero de 2008). Obtenido de https://www.lacomunidadpetrolera.com/2008/02/petroqumica-transformacin-de- productos.html Profesorenlinea.com.mx. (19 de Marzo de 2014). Obtenido de http://www.profesorenlinea.com.mx/Ciencias/petroleoRefineria.htm QuimiNet.com. (4 de Septiembre de 2013). Obtenido de https://www.quiminet.com/articulos/refinacion-del-petroleo-282.htm ww.gob.mx. (13 de Marzo de 2009). Obtenido de https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/6977/Refinacion_Web.pdf
