UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

Química Para Ingenieros Petroleros

Fecha: 22/05/2015

Semestre: 2015-2

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QUÍMICA DEL

PETRÓLEO

ÍNDICE

1.- Introducción

2.- Antecedentes

2.1. Historia

2.2. Origen y formación

3.- Composición

3.1. Formación de algunos hidrocarburos

3.2. Procesos de refinación de petróleo

3.3. Gas L.P.

3.4. Gas Natural

4.- Usos y derivados

4.1. Componentes del gas tal y como sale del pozo

4.2. Integración por grupos y distribución de productos.

5.- Producción primaria

5.1. Actividades exploratorias

5.2. Proyectos y programas estratégicos

5.3. Potencial mundial en Shale Oil

6.- Perspectivas a futuro

7.- Conclusiones

8.- Bibliografía

1.- Introducción

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En esta investigación se hablará a cerca del petroleó y algunos de sus

derivados con un enfoque principalmente químico, social y económico.

También se explicará un poco de la composición del petróleo y su

utilización en distintas áreas de trabajo.

Se menciona un proyecto realizado entre 1990 y 1991 de forma muy

general, así como los resultados obtenidos que servirá para comparar

esa época con la era actual que se vive y así entender los retos y

objetivos que se tienen en la industria petrolera y petroquímica, que se

desean alcanzar para mejorar las condiciones actuales.

2.- Antecedentes

Historia

El origen y las aplicaciones del petróleo, ocupan el primer lugar como

base del desarrollo económico y social de un país.

Se encuentra en todos los objetos que usamos. Algunos de sus

derivados importantes son el gas licuado de petróleo y el gas natural ya

que por sus cualidades específicas se han convertido en los

combustibles más utilizados en el ramo doméstico comercial y de

operación industrial.

El descubrimiento del petróleo es antiguo en la humanidad. Por ejemplo

los babilonios y los asirios, lo emplearon en alumbrado. Lo Árabes y

hebreos en medicinas. Los chinos utilizaron gas natural para alumbrado,

sirviéndose de tubos de bambú y como elemento de guerra. Los indios

norteamericanos vendían petróleo con el nombre de “Aceites Seneca”

para diversos propósitos, como la cura del reumatismo. En México, los

Totonacas lo recogían de la superficie de las aguas para utilizarlo como

medicina y como incienso en sus ritos, algunas tribus de la costa lo

utilizaban para blanquear su dentadura.

Origen y formación

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Las primeras teorías de origen y formación del petróleo defendieron su

origen como mineral, otros investigadores se inclinaron por el orgánico,

sosteniendo que proviene de la descomposición de residuos animales y

vegetales que se transformaron en aceite a través de años. Se han

hecho análisis de rocas petrolíferas de campos productores en

laboratorios que confirman el origen orgánico porque se han encontrado

propiedades ópticas, que solo se encuentran en sustancias orgánicas,

así como contenido de nitrógeno.

El origen orgánico se puede confirmar ya que la mayor parte de

yacimientos en el mundo, se localizan en lugares que fueron ocupados

por lagos y mares hace millones de años.

En 1958 un norteamericano el Coronel Edwin L. Drake, tratando de

perforar un pozo de agua hizo brotar petróleo bruto del subsuelo, un

aceite oscuro y viscoso que revolucionaría la economía mundial, al

principio solo se extraía la Kerosina llamada “Petróleo de Alumbrado” y

el resto se abandonaba o quemaba.

En 1860 nació la industria de la refinería para extraer otros productos,

que progreso y sigue progresando al grado que no hay productos

desperdiciados, ya que todas las riquezas contenidas en el petroleó

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bruto son utilizadas, elementos extraños que conviene eliminar del

petróleo son los sulfuros, por sus propiedades corrosivas o de olor

desagradable sin embargo el azufre es riqueza envidiable en la

economía mundial.

3.- Composición

El petróleo se encuentra en el subsuelo, impregnado en formaciones

geológicas a las que los profesionales llaman trampas, constituidas por

una capa de marga arcilla u otro terreno impermeable de la cual no

pueda escapar el petróleo hacia la superficie.

La capa de petróleo de un campo petrolífero no suele medir más de 30

metros de espesor pero puede extenderse en un óvalo de decenas de

kilómetros y a profundidades teóricas de hasta 15,000 metros.

El petróleo asume los tres estados físicos de la materia: sólido, líquido y

gaseoso, según su composición y la temperatura y presión a la que se

encuentra, su color varía entre el ámbar y el negro, su densidad es

menor que la del agua. En estado gaseoso es inodoro, incoloro e

insípido.

El aceite que producen los pozos, es enviado a un centro de recolección

llamado batería de separadores en donde se separa mecánicamente el

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aceite del gas y del agua, se miden y envían a otros centros recolectores

de mayor importancia y de ahí a centros de tratamiento y refinación.

El petróleo crudo es un compuesto de hidrocarburos, es decir una

combinación de carbono e hidrógeno que comprende desde el asfalto

hasta el gas natural. Su separación consiste en calentar el petróleo

crudo a una temperatura en que los componentes ligeros se evaporen y

a continuación se condensan los hidrocarburos evaporados.

De esta forma se obtienen productos comerciales como gasolina,

queroseno, diésel, aceite, lubricantes, etc.

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Los porcentajes de carbono e hidrógeno que forman cada compuesto

tienen importancia en el comportamiento de cada hidrocarburo, sus

propiedades varían a medida que cada compuesto aumenta el número

de carbones.

Formación de algunos hidrocarburos

1° Está formado por un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno CH4 y

recibe el nombre de Metano.

2° Formado por la combinación de dos átomos de carbono y seis de

hidrógeno C2H6_Etano

3° Se obtiene por la combinación de tres átomos de carbono y ocho de

hidrógeno C3H8_Propano

4° Se obtiene con cuatro átomos de carbono y diez de hidrógeno

C4H10_Butano

El Pentano con cinco carbones y 12 hidrógenos, el Hexano con6

carbones y 14 hidrógenos, el Heptano con 7 y 16 y el Octano con 8 y 18.

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Fórmula de los hidrocarburos saturados CnH2n+2

Los cuatro primeros hidrocarburos se encuentran a la temperatura

ordinaria y a presión atmosférica, en estado gaseoso. El metano y etano

forman gas natural, el propano y el butano forman gas licuado de

petróleo o gas L.P. Cuando el número de átomos de carbono son más de

cuatro, se encuentran en estado líquido a las condiciones ordinarias de

presión y temperatura formando compuestos como gasolina, petróleo

diáfano, diésel, etc.

Procesos de refinación de petróleo

Para la refinación se utilizan procesos como la catálisis en el que actúan

catalizadores que son los que aceleran la reacción química, en cambio si

es necesario desactivar o disminuir la catálisis se utilizan inhibidores. En

la síntesis de muchos de los productos químicos industriales más

importantes hay una catálisis.

El platino se utiliza como catalizador en procesos de refinación del

petróleo aunque presenta inestabilidad a altas temperaturas, por lo

tanto para mejorar las condiciones del platino se utilizan metales como

el iridio y la alúmina combinado con diferentes técnicas de impregnación

se puede ver su efecto en las propiedades aromatizantes del sólido

catalítico.

Gas L.P.

El gas L.P. está compuesto principalmente por hidrocarburos como

Propano, Propileno, Butano y Butilenos.

Bajo presiones moderadas y a temperatura ordinaria, puede ser

transportado y almacenado en forma líquida, pero cuando se líbera a la

presión atmosférica y a temperatura relativamente baja, se evapora.

Gas Natural

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Compuesto de dos hidrocarburos ligeros, que se encuentran en el

subsuelo. Metano y Etano, (gases no licuables a temperatura ordinaria y

bajo presiones débiles).

Su conducción se efectuá por tuberías en estado de vapor desde su

lugar de origen hasta su consumo a presiones variables.

4.- Usos y derivados

Durante el siglo XX se crearon productos con características mejores

que los naturales, usando como materia prima los hidrocarburos del

petróleo.

Fabricándose así los primeros colorantes sintéticos producidos

industrialmente.

En Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial se produjo hule

estireno- butadieno y DDT.

Se logró sintetizar el amoniaco a partir de nitrógeno del aire. Los

fertilizantes sintéticos desplazaron a los naturales como la sal nitro.

Se crearon productos como el nylon o el hule butilo.

En México la petroquímica ha proporcionado materias primas a la

industria química orgánica y a una parte de la química inorgánica.

Componentes del gas tal y como sale del pozo

La composición de un yacimiento a otro el componente principal es el

metano. Aunque también contiene propano, butano, pentanos,

nitrógeno, anhídrido carbónico, helio y otros gases.

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En las Memorias de Pemex el etano y las parafinas licuables (propano,

butano, pentano) se reportan por separado de los gases ácidos

(anhídrido carbónico y ácido sulfhídrico).

Integración por grupos y distribución de productos.

Están divididos en cinco grandes grupos que en total son 125 productos

petroquímicos importantes que se producen en México o que se podría

producir.

Grupo del etileno

Familia del acetaldehído

Familia del dicloroetano

Familia del óxido de etileno

Familia del etilbenceno- estireno

Subgrupo de otros derivados del etileno

Grupo del propileno

Familia del acrilonitrilo

Familia del cumero

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Familia del tetrámero de propileno

Otros productos del grupo del propileno

Grupo del gas natural

Familia del metanol

Grupo de los aromáticos

Familia del benceno

Familia del tolueno

Subgrupo de los xilenos

Grupo de otros hidrocarburos y subproductos de refinación

Familia del C4 (butano-butilenos)

Subgrupo de otros derivados de refinería

5.- Producción primaria

Actividades exploratorias

En general estas actividades están orientadas a descubrir campos

petroleros y estructuras con el fin de incrementar las reservas de

hidrocarburos y evaluar el potencial de las áreas con posibilidades

petroleras.

En 1991 los trabajos de campo y gabinete se realizaron mediante 2624

grupos-mes y como resultado se definieron 48 localizaciones

exploratorias y solo se aprobaron 22 para su perforación.

Para la perforación y terminación de pozos exploratorios se dedicaron 48

equipos de perforación de pozos exploratorios, habiéndose terminado un

total de 51 pozos de los que 25 resultaron productores, 17 de aceite, 7

de gas y condesado y 23 resultaron improductivos; de estos, 15

invadidos por agua salada, 6 secos, 1 por columna geológica imprevista

y otro por estar situado en un bajo estructural. El porcentaje de éxito

exploratorio fue de 52%.

Se descubrieron 12 nuevos campos, 6 productores de aceite y 6 de gas

y condensado, de los cuales uno se ubica en la Región Marina, siete en

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la Región Sur y cuatro en el Distrito Frontera Noreste. Se descubrieron

tres nuevos yacimientos en campos ya conocidos.

En la Región Marina, el campo Takín como productor de aceite en

Brechas del Paleoceno y Cretácico Superior.

En la Región Sur, los pozos Secadero-1, Chinchorro-1, Yagual-101,

Mayacaste-1 y Tabaco-101.

En 1991 la producción diaria del crudo en promedio fue de 2 675 842

BDC, 5% mayor que la obtenida en 1990.

Se construyeron 75 localizaciones para la perforación de pozos

exploratorios y de desarrollo, con sus respectivas líneas de

abastecimiento de aguas, presas de desperdicio, asentamientos y

quema, de acuerdo con los lineamientos establecidos para evitar la

contaminación ambiental y proteger la ecología de la zonas petroleras.

Para tener acceso a estas localizaciones, se construyeron 142 km de

caminos nuevos, lo que facilita el transporte de sus productos.

El trasporte y distribución por ductos se divide en:

Gasoductos: son tuberías por las que se trasportan gases

combustibles a gran escala, como el gas natural.

La demanda del gas natural seco en 1991 fue de 2 451 MMPCD, 4.8%

mayor al consumo de 1990 y se utilizó en el sector industrial, eléctrico,

doméstico e instalaciones de Pemex.

Oleoductos: transporte de petróleo, sus derivados y biobutanol.

El promedio de crudo fresco y despuntado que se manejó por oleoducto

fue 1 411 MBD, 2.5% mayor que el año anterior, de los cuales 142.1

MBD se enviaron a Salina Cruz con fines de exportación.

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Poliductos: son tubos pequeños, que transportan el combustible

refinado del petróleo, Búnker, Diésel y Gasolina a diferentes

lugares del país.

Por el poliducto Cactus-Tula-Guadalajara se transportaron 137.7 MBD de

gas licuado, volumen 10.8% mayor que el año anterior.

Durante el año se transportó un total de 2 066355 B de metil-terbutil-

éter (MTBE), producto utilizado en la oxigenación de la gasolina

distribuida en el área metropolitana, para reducir los efectos

contaminantes de hidrocarburo.

Foto del oleoducto de Alaska

Proyectos y programas estratégicos

Se ejecutaron 11 proyectos estratégicos, a los cuales se destinó en 1991

el 70% de los recursos de capital disponibles. De donde destacan los

siguientes proyectos.

Incorporación de reservas

Proyecto Cantarrel

Explotación de crudo pesado de la Región Marina

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Potencial mundial en Shale Oil

En 2013 el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE), amplió y

actualizó los datos mundiales sobre recursos hidrocarburíferos.

Completan el top-10 Venezuela (13.000 millones) de barriles, México

(13.000 millones), Pakistán (9.000 millones), Canadá (9.000 millones) e

Indonesia (8.000 millones).

6.- Perspectivas a futuro

Las perspectivas a futuro para 1992 y 1993 era que se tendría una

convivencia productiva entre empresas y organismos que formaban el

sector petroquímico en México.

Una mayor integración en de la petroquímica en grupos que mostraban

debilidad, como los del propileno, del metano y de los butano-butilenos.

La publicación de análisis de la industria que ayuden a detectar áreas

específicas que requieren inversión; tanto pos los nuevos mercados,

como por las tecnologías, productos, y subproductos y rutas

alternativas.

Las empresas privadas, las descentralizadas y otros organismos como

Pemex, la Comisión Petroquímica, las asociaciones de industriales y

profesionales continuarán realizando sus propios análisis que ayudarán a

precisar las ventajas y debilidades que tiene la industria petroquímica a

nivel nacional.

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Las perspectivas de desarrollo de la petroquímica en México son

positivas, pero no se cuenta con suficientes recursos para instalar

grandes laboratorios de investigación, por lo tanto se deben concentrar

los pocos recursos disponibles en mejorar y profundizar posibilidades y

alternativas de desarrollo.

En 2015 se ha visto también un debilitamiento del mercado de la

plataforma petrolífera causada, en parte, por un exceso de oferta en el

mercado y agravada por retrasos en los proyectos; una consecuencia del

inestable precio de los productos básicos. En África Occidental se ha

visto un aumento de su actividad, mientras que Brasil ha experimentado

su gran importancia en el mercado offshore. Las grandes compañías

también han estado observando a México con gran interés, ya que el

país se prepara para lanzar su primera ronda de licencias offshore para

períodos de explotación de más de 70 años.

Ya se han iniciado proyectos en distintos países de África como Angola,

Ghana, el Congo, Nigeria, etc.

En cuanto a los retos del futuro, Catarina Podevyn resume el estado del

mercado del petróleo y gas en 2015 diciendo: “Los bajos precios de la

energía continuarán afectando a las decisiones de inversión offshore, en

particular en los desarrollos de capital intensivo donde la ganancia

económica es marginal como en zonas de alto riesgo, ya sea ambiental

o político, que sin duda deberán hacer frente con precaución cuando los

operadores evalúen sus planes de desarrollo”.

7.- Conclusiones

Los resultados obtenidos para 1991 eran muy buenos ya que en ese

entonces mucho del presupuesto capital se destinaba a proyectos

petroleros, además la competencia no era la misma que la de ahora.

A partir de todas las observaciones y análisis que se realizaron desde el

origen hasta la actualidad de petróleo, se pudo combinar la parte

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química con la petrolera creándose la petroquímica y a partir de aquí se

pudo utilizar como materia prima, combustible y muchos otros usos.

Pero si comparamos esa época con la actual podemos encontrar que hoy

se destina gran parte del presupuesto del país a proyectos petroleros

pero el presupuesto que se tiene es muy bajo comparado con el de otros

países productores, según el gobierno debido a esto se aprobó una la ley

que mejorara la economía del país y permite la entrada inversionistas

extranjeros podrán invertir en proyectos en los que se beneficiaran

principalmente ellos pero también se espera que deje ganancias para el

país.

Además sabemos que el precio del barril de petróleo ha ido en

decaimiento por lo que se cree que el futuro del precio del petróleo se

encontrará entre los 80 y 100 dólares por barril, aproximadamente hasta

el año 2018 a pesar de esto se sigue impulsando la decisión de la

inversión de capital para proyectos del petróleo.

Actualmente México se encuentra entre los primeros 10 lugares de

producción de hidrocarburo.

Para mantener la estabilidad de los beneficios económicos obtenidos del

petróleo, aún si el precio del petróleo cae, es poner presión sobre los

costes para mantener la competencia con otros países aunque a la

sociedad lo conviene esta parte.

En 2015 África podría ser un punto importante para el desarrollo ya que

se sabe que se ha encontrado petróleo y gas, pero los expertos ya

advierten que podrían ser inversiones muy costosas.

Para finalizar el futuro que se prevé para el petróleo del país es bueno

pero principalmente se requiere invertir para desarrollar más tecnología

de exploración ya análisis que faciliten la extracción de petróleo y así

obtener el mayor beneficio del petroleó y sus derivados y aprovecharlos

al máximo.

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8.- Bibliografía

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nato. Lugar de publicación no identificado: editor no identificado. 1

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Montano Aubert, Eduardo. (1992). Integración de la petroquímica en

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Muerta. 21/05/2015, de Revista Petroquímica Petróleo, Gas, Química y

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a-buscar-shale-oil-en-vaca-muerta/

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