BLENDING DE GASOLINA ¿Qué es la gasolina?
La gasolina es una mezcla compleja de muchos componentes denominados hidrocarburos, que se refinan del petróleo crudo. Estos hidrocarburos se mezclan juntos para producir un combustible que impulsa el encendido encendido por chispa en los motores de combustión interna. La fórmula utilizada para la mezcla de estos hidrocarburos suele variar de refinería en refinería. Composición de la gasolina
La gasolina está compuesta por una mezcla de hidrocarburos parafínicos, isoparafínicos, olefínicos, nafténicos y aromáticos, que principalmente contienen moléculas con cadenas de cinco a diez carbonos, obtenidos de diversos procesos de refinación como destilación, crackeo térmico y catalítico, reformación catalítica, alquilación, e isomerización. Adicionalmente, Adicionalmente, algunas gasolinas gasolinas de las antes mencionadas mencionadas pasan por procesos de mejoramiento de sus características, así como de eliminación de compuestos contaminantes como el azufre. Las gasolinas son los primeros combustibles líquidos que se obtienen del fraccionamiento del petróleo. Tienen componentes hidrocarbonados de C 4 a C 10 y una temperatura de destilación de entre 30 y 200ºC. Los principales componentes que presenta son un amplio grupo de compuestos hidrocarbonados, cuyas cadenas contienen hasta 10 átomos de carbono. Podemos tener en ella casi todos los compuestos hidrocarbonados que sean teóricamente posibles, como parafinas, cicloparafinas,
ciclohexánica,
ciclobencénicos,...,
al
menos
en
pequeños
porcentajes. La fracción principal, sin embargo, va a estar formada por pocos componentes y con muchas ramificaciones, que son los que van a aumentar el octanaje.
De C5 a C9 predominan las 2 metilisómero (CH 3) como sustituyente. Tambien en su composición se encuentran las cicloparafinas; y en cuanto a los compuestos ciclobencénicos, están el tolueno, dimetil benceno, xilenos. Lo que ocurre es que según la procedencia del crudo de petróleo, las fracciones gasolina pueden variar la composición (ramificación de los compuestos). Existen, sin embargo, una serie de reglas generales: Dentro de una fracción gasolina, los 5 tipos de componentes que pueden estar
presentes son:
o
Parafinas normales o ramificadas
o
Ciclopentano
o
Ciclohexano
o
Benceno y sus derivados Dentro de una clase de gasolinas, la cantidad relativa de los compuestos individuales son de la misma magnitud
La relación entre el contenido en parafinas normales y ramificadas suele tener un valor constante
Clasificación
Respecto a su procedencia: Existen 3 clases de gasolinas
Gasolinas naturales: Es aquella que se produce por separación del gas natural o
gas de cabeza de pozo. La composición de esta gasolina varía con respecto al gas natural que lo acompaña. El contenido en hidrocarburos es más bajo que la gasolina de destilación
Gasolinas de destilación directa: Fracción que se obtiene al destilar el crudo de
petróleo a presión atmosférica. No contiene hidrocarbonados no saturados de moléculas complejas aromático-nafténicas, puesto que presentan puntos de ebullición más altos que el límite superior del intervalo de ebullición de la gasolina
Gasolina de cracking o refinado: Esta sale a partir de una fracción de corte alto
que se somete a otro proceso ( cracking ), el que se rompen las moléculas más grandes en otras más pequeñas, obteniendo así moléculas que entran dentro de la fracción gasolina. La composición ya no va a ser tan homogénea con en las dos anteriores, y va a depender de la composición inicial y del proceso utilizado Según su utilización
Según su utilización las gasolinas se dividen en gasolinas de automoción y gasolinas de aviación Obtención de la gasolina a partir del petróleo
En forma general, la gasolina se obtiene a partir del petróleo, a través de las siguientes etapas: Proceso de destilación (separación física) de los componentes del petróleo, uno de los cuales es la gasolina. Proceso de desintegración de los componentes pesados del petróleo, para convertirlos en gasolina y gas licuado. Procesos que se emplean para mejorar las características de las gasolinas como el de reformación catalítica, isomerización, alquilación y adición de compuestos oxigenantes como el metil terbutil éter y metil teramil éter. Procesos de purificación, para que su calidad cumpla con las normas de calidad y las normas ecológicas, tales como la hidrodesulfuración. Propiedades de la Gasolina
La gasolina tiene cuatro propiedades principales: Octanaje
El octanaje se la define como la principal propiedad de la gasolina ya que esta altamente relacionada al rendimiento del motor del vehículo. El octanaje se refiere a la medida de la resistencia de la gasolina a ser comprimida en el motor. Esta se mide como el golpeteo o detonación que produce la gasolina comparada con los patrones de referencia conocidos de isooctano y N-heptano, cuyos números de octano son 100 y cero respectivamente. Con respecto a la combustión, esta, en condiciones normales se realiza de manera rápida y silenciosa, pero cuando el octanaje es inadecuado para el funcionamiento del motor, la combustión se produce de manera violenta causando una explosión o detonación que por su intensidad puede causar daños serios al motor del vehículo. Curva de destilación
Esta propiedad se relaciona con la composición de la gasolina, su volatilidad y su presión de vapor. Indica la temperatura a la cual se evapora un porcentaje determinado
de
gasolina,
tomando
una
muestra
de
referencia.
Volatilidad
La volatilidad es una propiedad la cual se mida al igual que la presión de vapor. Esta registra de manera indirecta el contenido de los componentes volátiles que brinden la seguridad del producto durante su transporte y almacenamiento. Esta propiedad debe a su vez estar en relación con las características del ambiente de altura, temperatura y humedad, para el diseño del almacenamiento del producto. Contenido de azufre
Esta propiedad se encuentra altamente relacionada con la cantidad poseída de azufre (S) presente en el producto. Dentro de la cantidad, se encuentran determinados promedios y estadísticas en la cual en producto no puede sobrepasar o resaltar, ya que si esto sucede la gasolina puede tener efectos corrosivos sobre las partes metálicas del motor y sobre los tubos de escape. A su vez, al salir del caño de escape, esta produce un alto grado de contaminación en el ambiente, produciendo a su vez las conocidas lluvias àcidas. Número de Octanos
Octanaje es el índice de resistencia que presenta la bencina al fenómeno de preignicion (detonación de la mezcla). Este índice se establece con una mezcla de referencia (patrón), que está formada por 2 hidrocarburos: heptano e isoctano. El isoctano posee índice 100 octanos. Para establecer el patrón de 80 octanos, se mezcla 80% de isoctano con 20% de heptano. El proceso de refinación de petróleo, que se emplea en la fabricación de bencina comercial, permite obtener un
índice
natural
de
40
a
70
octanos.
Para alcanzar mayor índice de octanos se agregan químicos (aditivos), que mejoran la resistencia a la detonación.
Variación del número de octano:
Los hidrocarburos de cadena ramificada y corta van a tener NOR y NOM muy altos, tanto si son saturados como su presentan dobles enlaces en las moléculas. Los hidrocaburos aromáticos (cíclicos) también presentan NOR y NOM altos Los hidrocarburos lineales tienen NOR y NOM bajos Las cicloparafina y naftnénicos (CH 2)N, tienen el número de octano NOR y NOM en una escala intermedia.
Hay que decir que el número de octano no está en proporción con el funcionamiento del motor. El número de octano que va a presentar una gasolina dependerá de la naturaleza y del tipo de cadena que tengan los hidrocarburos. Conviene hidrocarburos con cadenas ramificadas, porque dan mejor número de octano. Hay una serie de aditivos que nos permiten mejorar el índice de octano de una gasolina, ya que el octano inicial de la curva de destilación no es normalmente suficiente. Los primeros productos ensayados para adicionar a la gasolina fueron el tetraetilo de plomo, el problema está en los residuos que provoca. Se buscaron sustitutos como el plomo tetrametilo. Pero la tendencia actual está en sustituir estos compuestos de plomo por compuesto oxigenados: Alcoholes:
etanol, metanol, Metil : metanol MTBE ETBE TAME DIPE Se suele usar varios detonantes a la vez para conseguir las mismas propiedades que se conseguían con el plomo; sin embargo, por ahora el rendimiento no ha llegado a ser tan bueno como de los compuestos derivados del plomo. Mezcla de productos (Blending de Gasolinas)
El blending de la gasolina es la preparación de este combustible, es un proceso en el cual se mezclan diferentes proporciones de productos obtenidos de la destilación del petróleo, además de ciertos aditivos, con el objetivo de lograr una gasolina que cumpla con las especificaciones para su venta a nivel comercial
La mezcla de componentes para producir un producto final en una fecha determinada es muy compleja, ya que hay que cumplir con una serie de especificaciones de calidad a partir de componentes existentes, cuyos volúmenes y propiedades pueden variar. La estimación de propiedades finales puede ser complicada si la propiedad no es aditiva. Una propiedad de una mezcla es aditiva si puede ser calculada como el valor promedio ponderado (en peso, volumen, fracción molar) de los componentes. Son propiedades aditivas: •
Presión de vapor (fracción molar)
•
Gravedad específica
•
Contenido de azufre
•
Punto anilina
No son propiedades aditivas: •
NOR
•
Viscosidad
•
Punto de Inflamación
•
Punto de escurrimiento
•
API
Cuando una propiedad no se puede calcular linealmente, no es aditiva. En ese caso se sustituye la propiedad por un índice que se mezcla aditivamente.
Este
es por ejemplo, el caso de la viscosidad (VBN, viscosity blending number) y del octanaje (RBN, octane blending number). La mezcla de componentes se puede realizar en estanques o mediante sistemas de mezclado en línea.
En este último caso, los componentes se agregan
directamente a la tubería o línea de carga a cabotaje o estanque de cliente. Para el control de la calidad se necesita instalar un analizador de la propiedad más crítica, el que funciona en línea.
Por regla general, la mezcla de componentes disponibles debe efectuarse siempre de manera de cumplir con las demandas de productos y especificaciones, que maximizen la utilidad global. Proceso del Blending de Gasolina
Gasolina Comercial
La gasolina que compramos en las gasolineras se hace mezclando gasolina natural con diferentes porcentajes de gasolina proveniente de los procesos de polimerización, alquilación, isomerización, reformación y desintegración. A estas mezclas se les determina su octanaje y se les agrega una serie de aditivos antes de venderlas al público. En la actualidad se pueden hacer mezclas de gasolinas con índices de octano mayores que el del isooctano puro, o sea hasta de 110. Esto se logra agregando a la mezcla de gasolina compuestos llamados antidetonantes. El compuesto de este tipo más común es el tetraetilo de plomo (TEP). Este producto impide que la gasolina "explote" dentro de los cilindros del motor con demasiada rapidez. Además permite usar en las mezclas mayor cantidad de gasolina de menor calidad, como es la gasolina natural (40-60 octanos), y alcanzar de todos modos los octanajes requeridos por las gasolinas comerciales. La cantidad óptima de tetraetilo de plomo que se usa en las mezclas de gasolinas es de tres mililitros por cada galón (un galón tiene aproximadamente 3.8 litros). No
vale la pena agregar concentraciones mayores a las antes mencionadas, pues el exceso perjudica a las mezclas. El tetraetilo de plomo sube más el octanaje de las mezclas cuando éstas contienen mayor cantidad de hidrocarburos ramificados, por ejemplo las gasolinas de la isomerizadora y los de la alquiladora. El hecho de que una gasolina no contenga TEP no significa que los automóviles que la usen no provocarán ninguna contaminación en el ambiente, pues el "smog" producido proviene principalmente de los hidrocarburos no quemados y del monóxido de carbono que salen del mofle. La cantidad de éstos depende de las condiciones de los motores pero aun contando con automóviles bien afinados y nuevos, éstos de todas maneras serán fuentes de contaminación, ya que el rendimiento termodinámico de los motores de combustión interna es sólo de 23%, lo que significa que menos del 25% de la energía producida se aprovecha para mover el vehículo.
