PRODUCTOS DERIVADOS DE HIDROCARBUROS, PETROLEO Y GAS

Presentado A:

ISMAEL CUENCA GONZALEZ

Presentado Por:

Ivan Danilo Gonzalez Merlo

Procesos Industriales ll – Ingeniería Industrial

Universidad Antonio Nariño

Ingeniería Industrial

SEMESTRE V

Procesos Industriales ll

Villavicencio

2016

¿QUÉ ES EL PETRÓLEO?

Cualquiera que tenga un cierto sentido de observación puede describir el petróleo como un líquido viscoso cuyo color varía entre amarillo y pardo obscuro hasta negro, con reflejos verdes. Además, tiene un olor característico y flota en el agua.

Pero si se desea saber todo lo que se puede hacer con el petróleo, esta definición no es suficiente. Es necesario profundizar el conocimiento para determinar no sólo sus propiedades físicas sino también las propiedades químicas de sus componentes.

Como dijimos anteriormente, el petróleo es una mezcla de hidrocarburos, compuestos que contienen en su estructura molecular carbono e hidrógeno principalmente.

El número de átomos de carbono y la forma en que están colocados dentro de las moléculas de los diferentes compuestos proporciona al petróleo diferentes propiedades físicas y químicas. Así tenemos que los hidrocarburos compuestos por uno a cuatro átomos de carbono son gaseosos, los que contienen de 5 a 20 son líquidos, y los de más de 20 son sólidos a la temperatura ambiente.

El petróleo crudo varía mucho en su composición, lo cual depende del tipo de yacimiento de donde provenga, pero en promedio podemos considerar que contiene entre 83 y 86% de carbono y entre 11 y 13% de hidrógeno.

Mientras mayor sea el contenido de carbón en relación al del hidrógeno, mayor es la cantidad de productos pesados que tiene el crudo. Esto depende de la antigüedad y de algunas características de los yacimientos. No obstante, se ha comprobado que entre más viejos son, tienen más hidrocarburos gaseosos y sólidos y menos líquidos entran en su composición.

Algunos crudos contienen compuestos hasta de 30 a 40 átomos de carbono. 

Extracción de petróleo en tierra.

Extracción de petróleo en el mar.

¿CÓMO SE FORMÓ EL PETRÓLEO?

EXISTEN varias teorías sobre la formación del petróleo. Sin embargo, la más aceptada es la teoría orgánica que supone que se originó por la descomposición de los restos de animales y algas microscópicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ríos.

Esta materia orgánica se cubrió paulatinamente con capas cada vez más gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presión, temperatura y tiempo, se transformó lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbón e hidrógeno), con pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno, y trazas de metales como fierro, cromo, níquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petróleo crudo.

ORIGEN DEL PETROLEO

el petróleo proviene de zonas profundas de la tierra o mar, donde se formó hace millones de años. Esta teoría plantea que organismos vivos (peces, y pequeños animales acuáticos y especies vegetales), al morir se acumularon en el fondo del mar y se fueron mezclando y cubriendo con capas cada vez más gruesas de sedimento como lodo, fragmentos de tierra y rocas, formando depósitos sedimentarios llamados rocas generadoras de crudo. La acumulación de otras capas geológicas sobre estos depósitos formó la “roca madre” y generó condiciones de presión y temperatura lo que facilitó la acción de bacterias anaeróbicas para transformar lentamente la materia orgánica en hidrocarburos con pequeñas cantidades de otros elementos.

El petróleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo y para que éste se acumule, deben cumplirse algunas condiciones básicas: Debe existir una roca permeable para que, bajo presión, el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca y debe existir una roca impermeable dispuesta en forma tal, que evite la fuga del petróleo y el gas natural hacia la superficie.

Localización

Exploración superficial:

a. Relevamientos topográficos en escala grande.

b. Relevamientos geológicos superficiales, en zonas donde afloran rocas sedimentarias.

c. Relevamientos geofísicos, basados en métodos:

1. Gravimétricos, que estudian las pequeñas alteraciones de la gravedad, producidas por la vecindad de grandes masas de rocas densas.

Por medio de un instrumento especial llamado gravímetro se pueden

registrar las variaciones de la aceleración de la gravedad en distintos

puntos de la corteza terrestre. Se determina la aceleración de la gravedad

(g) en puntos del terreno explorando lugares distantes 1.000 ó 5.000 metros

entre sí.

2. Magneto métricos, que denuncian las pequeñas alteraciones magnéticas, producidas por las distintas permeabilidades magnéticas de las rocas cristalinas próximas.

3. Sismográficos, este método consiste en hacer estallar cargas de dinamita en pozos de poca profundidad, normalmente entre 10 y 30 pies, registrando las ondas reflejadas en las napas profundas por medio de sismógrafos combinados con máquinas fotográficas.

Exploración Profunda.

Se realiza en zonas que se consideran favorables, mediante la perforación de

pozos profundos:

1. Perfilaje eléctrico, realizado con electrodos que se bajan a distintas profundidades de un pozo de exploración, para determinar la conductibilidad eléctrica de las distintas capas y sus probabilidades de contener petróleo.

2. Perfilaje geoquímico, que determina la presencia de vestigios de hidrocarburos en las capas profundas del subsuelo. Sus datos no pueden ser siempre adecuadamente interpretados.

3. Perfilaje térmico, efectuado con termómetros de máxima y mínima, a distintas profundidades, que diferencia las capas por sus conductibilidades térmicas. También se usa para el control de operaciones de perforación de pozos (cementados, etc.)

4. Cronometraje de perforación, que, por distintas velocidades, con que se atraviesan las capas, las individualiza.

5. Fotografía de las paredes de los pozos, que también se utilizan para la individualización de las capas atravesadas.

Tipos de Petróleo

La presencia en diversas cantidades de cada uno de los elementos químicos

(orgánicos e inorgánicos) que componen el petróleo, determinan sus

características particulares como el color, densidad, viscosidad, entre otras, las

que nos permiten clasificarlo de diferentes maneras.

Los tipos de petróleo pueden ser determinados de distintos modos en función al

criterio que se desee considerar como predominante, siendo los más comunes:

Por su composición química

Este tipo de clasificación depende estrictamente de la presencia de ciertos

componentes químicos en el petróleo, así como de la unión de éstos en elementos

más complejos. Su importancia radica en las características particulares que cada

uno de estos elementos le añade al petróleo. Así tenemos que se puede clasificar

en:

- Parafínico: cuyo componente principal es el compuesto químico llamado

parafina. Son muy fluidos y de color claro. Proporcionan una mayor cantidad de

nafta (usada para obtener solventes de pintura, productos de lavado al seco o

gasolinas) y lubricantes que los otros tipos de petróleo en el proceso de refinación.

- Nafténicos: siendo sus componentes principales los naftenos y los

hidrocarburos aromáticos. Son petróleos muy viscosos y de coloración oscura.

Generan una gran cantidad de residuos tras el proceso de refinación.

- Mixtos: es decir, con presencia de ambos tipos de compuestos.

Por su densidad

La referencia que sustenta esta clasificación es la gravedad API (del Instituto de

Petróleo Americano), que es una “medida de densidad”.

La densidad es una propiedad física que mide la cantidad de masa contenida en

un determinado volumen. Por ejemplo, si comparamos 1 kg de ladrillos con 1 kg

de plumas tendremos que los ladrillos ocuparán un espacio menor que las plumas,

y esto se debe a que los ladrillos tienen una mayor densidad, en otras palabras,

ocupan una mayor cantidad de masa en un espacio menor.

Por la presencia de azufre

Como mencionamos en un inicio, el azufre es uno de los componentes que están

presentes en los hidrocarburos. Pero su presencia en los hidrocarburos implica la

necesidad de mayores procesos de refinamiento, y por ende un mayor costo final,

razón por la cual la presencia de azufre es también un determinante del valor

comercial del petróleo.

Así, tenemos que el petróleo puede clasificarse de 2 formas:

- Petróleo Dulce (Sweet Crude Oil), es aquel que contiene menos de 0.5% de

contenido sulfuroso, es decir, con presencia de azufre. Es un petróleo de alta

calidad y es ampliamente usado para ser procesado como gasolina.

- Petróleo Agrio (Sour Crude Oil), es aquel que contiene al menos 1% de

contenido sulfuroso en su composición. Debido a la mayor presencia de azufre su

costo de refinamiento es mayor, razón por la cual es usado mayormente en

productos destilados como el diésel, dado su menor costo de tratamiento.

Petróleo de referencia

En el mundo existen alrededor de 161 zonas petroleras, cada una de ellas

produciendo petróleo de diferentes características. No obstante, es común

determinar el precio de mercado de la producción de una zona en comparación

con aquel petróleo referencial que se encuentra próximo geográficamente.

El West Texas Intermédiate (WTI), es un promedio en cuanto a calidad se refiere

del petróleo producido en los campos occidentales de Texas (EE.UU.). Es un

petróleo ligero (39.6ºde gravedad API) y dulce (0.24% de contenido sulfuroso). Su

alta calidad lo hace ideal para la producción de gasolinas y es usado como valor

de referencia sobre todo en el mercado norteamericano (por ejemplo, en los

mercados de New York).

- El Brent Blend (o Brent), es una combinación de crudos de 19 diferentes

campos de explotación petrolera localizados en el Mar del Norte, cuyas

producciones se envían hacia la terminal de Sullom Voe (Escocia) para su

posterior comercialización. Su gravedad API es de 38. 3º y contiene alrededor de

0.37% de contenido sulfuroso, lo cual hace de él un petróleo ligero y dulce, pero

en menor escala que el WTI, siendo ideal para la producción de gasolinas y

destilados intermedios.

Proceso

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

Antigua refinería

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".

Plantas modernas

Destilación básica

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.

Craqueo térmico

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.

Alquilación y craqueo catalítico

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.

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.

PRODUCTOS DERIVADOS DEL PETRÓLEO

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. Hidrógeno y carbón en forma de coque de petróleo pueden ser producidos también como derivados del petróleo. El hidrógeno producido es normalmente usado como producto intermedio para otros procesos como el hidrocracking o la hidrodesulfuración.

Los principales derivados del petróleo son:

Gas Licuado de Petróleo GLP. Consiste en una mezcla de hidrocarburos livianos que se obtienen de la destilación del petróleo y/o tratamiento del gas natural. Estos pueden ser de tres tipos:- Hidrocarburos del grupo C3 (Propano, Propeno, Propileno)- Hidrocarburos del grupo C4 (Butano, Buteno, Butileno)- Mezcla de C3 y C4 en cualquier proporciónEl GLP es utilizado para consumo doméstico en la cocción de alimentos y calefacción; también es utilizado a nivel industrial para procesos productivos que requieran generación de calor y en donde el uso de GLP sea factible.

Gasolinas y Naftas. Es una mezcla de hidrocarburos líquidos, livianos, obtenidos de la destilación del petróleo y/o del tratamiento del gas natural y su rango de ebullición se encuentra generalmente entre los 30 - 200 º C

Gasolina de aviación: (Av. Gas) Es una mezcla de Naftas reformadas de elevado octanaje, alta volatilidad y estabilidad y un bajo punto de congelamiento que se usa en aviones de hélice con motores de pistón.

Gasolina de motor: (MoGas) E una mezcla compleja de hidrocarburos relativamente volátiles que con sin aditivos se usa en el funcionamiento de motores de combustión interna.

Nafta: Es una fracción ligera de petróleo que se obtiene mediante destilación directa entre los 35 y 175 º C se utiliza principalmente como insumo en la fabricación de gasolinas para mejorar el octanaje y cómo solvente la industria.

Kerosén. Es un combustible líquido constituido por la fracción del petróleo que se destila entre los 150 y 300 º C. Se usa como combustible para la cocción de alimentos, iluminación, equipos de refrigeración, motores y cómo solvente para betunes e insecticidas de uso doméstico.

Turbo combustible o Jet Fuel. Es un kerosén con un grado especial de refinación que posee un punto de congelación más bajo que el kerosén común. Se utiliza en motores de reacción y turbo hélice.

Diésel. Combustible líquido que se obtienen de la destilación atmosférica del petróleo entre los 200 y 380 º C, son más pesados que el kerosén y es utilizado en máquinas diésel y otras máquinas de compresión – ignición.

Fuel Oíl. Es el residuo de la refinación del petróleo y comprende todos los productos pesados generalmente es utilizado en calderas, plantas eléctricas y navegación.

Bibliografía

1. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

2. http://peroescribabien.blogspot.com.co/2010/05/origen-del-petroleo.html

3. http://www.textoscientificos.com/petroleo/localizacion

4. http://www.biodisol.com/cambio-climatico/que-es-el-petroleo-tipos-de-petroleo-hidrocarburos-west-texas-intermediate-petroleo-brent-blend-clasificacion-del-crudo/

5. http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/petroleoRefineria.htm

6. http://peroescribabien.blogspot.com.co/2010/05/deribados-del-petroleo.html

7. http://www.cne.gob.sv/index.php?option=com_content&view=article&id=118&Itemid=160