DESTILACION DE PETROLEO
1. OBJETIVOS 1.1. OJETIVO GENERAL
El alumno comprueba que la operación de destilación es una operación física de separación de los componentes de una mezcla en base a la diferencia de los puntos de ebullición de estos componentes, lo que significa que las propiedades físicas y químicas de la mezcla y de los componentes separados no cambian.. 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Destilar el crudo en fracciones Caracterizar las fracciones obtenidas, el crudo y la mezcla de las fracciones separada Mediante análisis de densidad e índice de refracción y comprobar que los valores de estos dos análisis son las mismas para el crudo y para las fracciones separadas.
2. MARCO TEORICO La destilación del petróleo se realiza mediante las llamadas, torres de fraccionamiento. En esta, el petróleo asciende por la torre aumentando su temperatura, obteniéndose los derivados de este en el siguiente orden:
Resíduos sólidos
Aceites y lubricantes
Gasóleo y fuel
Querosen
Naftas
Gasolinas
Disolventes
GLP (Gases licuados del petróleo)
Si hay un excedente de un derivado del petróleo de alto peso molecular, pueden romperse las cadenas de hidrocarburos para obtener hidrocarburos mas ligeros mediante un proceso denominado craqueo. denominado craqueo.
Proceso de refinación del Petróleo
El petróleo finalmente llega a las refinerías en su estado natural para su procesamiento. Aquí prácticamente lo que se hace es cocinarlo. Por tal razón es que al petróleo también se le denomina "crudo". Una refinería es un enorme complejo donde ese petróleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de destilación o separación física y luego a procesos químicos que permiten extraerle buena parte de la gran variedad de componentes que contiene. El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto que de él se pueden obtener por encima de los 2.000 productos. El petróleo se puede igualmente clasificar en cuatro categorías: parafínico, nafténico, asfáltico o mixto y aromático. Los productos que se sacan del proceso de refinación se llaman derivados y los hay de dos tipos: los combustibles, como la gasolina, ACPM, etc.; y los petroquímicos, tales como polietileno, benceno, etc. Las refinerías son muy distintas unas de otras, según las tecnologías y los esquemas de proceso que se utilicen, así como su capacidad. Las hay para procesar petróleos suaves, petróleos pesados o mezclas de ambos. Por consiguiente, los productos que se obtienen varían de una a otra. La refinación se cumple en varias etapas. Es por esto que una refinería tiene numerosas torres, unidades, equipos y tuberías. Es algo así como una ciudad de plantas de proceso. En Colombia hay dos grandes refinerías: el Complejo Industrial de Barrancabermeja y la Refinería de Cartagena. A la primera se le llama complejo porque también posee procesos petroquímicos. En términos sencillos, el funcionamiento de una refinería de este tipo se cumple de la siguiente manera: El primer paso de la refinación del petróleo crudo se cumple en las torres de "destilación primaria" o "destilación atmosférica". En su interior, estas torres operan a una presión cercana a la atmosférica y están divididas en numerosos compartimientos a los que se denominan "bandejas" o "platos". Cada bandeja tiene una temperatura diferente y cumple la función de fraccionar los componentes del petróleo. El crudo llega a estas torres después de pasar por un horno, donde se "cocina" a temperaturas de hasta 400 grados centígrados que lo convierten en vapor.
Esos vapores entran por la parte inferior de la torre de destilación y ascienden por entre las bandejas. A medida que suben pierden calor y se enfrían. Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia temperatura, se condensa y se deposita en su respectiva bandeja, a la cual están conectados ductos por los que se recogen las distintas corrientes que se separaron en esta etapa. Al fondo de la torre cae el "crudo reducido", es decir, aquel que no alcanzó a evaporarse en esta primera etapa. Se cumple así el primer paso de la refinación. De abajo hacia arriba se han obtenido, en su orden: gasóleos, acpm, queroseno, turbosina, nafta y gases ricos en butano y propano. Algunos de estos, como la turbosina, queroseno y acpm, son productos ya finales. Las demás corrientes se envían a otras torres y unidades para someterlas a nuevos procesos, al final de los cuales se obtendrán los demás derivados del petróleo. Así, por ejemplo, la torre de "destilación al vacío " recibe el crudo reducido de la primera etapa y saca gasóleos pesados, bases parafínicas y residuos. La Unidad de Craqueo Catalítico o Cracking recibe gasóleos y crudos reducidos para producir fundamentalmente gasolina y gas propano. Las unidades de Recuperación de Vapores reciben los gases ricos de las demás plantas y sacan gas combustible, gas propano, propileno y butanos. La planta de mezclas es en últimas la que recibe las distintas corrientes de naftas para obtener la gasolina motor, extra y corriente. La unidad de aromáticos produce a partir de la nafta: tolueno, xilenos, benceno, ciclohexano y otros petroquímicos. La de Parafinas recibe destilados parafínicos y nafténicos para sacar parafinas y bases lubricantes. De todo este proceso también se obtienen azufre y combustóleo. El combustóleo es lo último que sale del petróleo. Es algo así como el fondo del barril. En resumen, el principal producto que sale de la refinación del petróleo es la gasolina motor. El volumen de gasolina que cada refinería obtiene es el resultado del esquema que utilice. En promedio, por cada barril de petróleo que entra a una refinería se obtiene 40 y 50 por ciento de gasolina. El gas natural rico en gases petroquímicos también se puede procesar en las refinerías para obtener diversos productos de uso en la industria petroquímica. La destilación del petróleo se realiza mediante las llamadas, torres de fraccionamiento. En esta, el petróleo asciende por la torre aumentando su temperatura, obteniéndose los derivados de este en el siguiente orden: 1. Resíduos sólidos 2. Aceites y lubricantes 3. Gasóleo y fuel 4. Querosen 5. Naftas 6. Gasolinas 7. Disolventes 8. GLP (Gases licuados del pet róleo)
3. MATERIALES Y REACTIVOS 3.1. MATERIALES o o o o o o o
Equipo de destilación fraccionada Termómetro escala (0 – 200) ºC Termómetro Infrarrojo Probeta de 2 L, 50 ml Refractómetro Densímetro Cronómetro
3.1. REACTIVOS o
Petróleo Crudo
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Leer la presión barométrica o determinarla mediante la medición de la temperatura de ebullición de agua en laboratorio. 2. Realizar el montaje del equipo de destilación fraccionada.
3. Empezar el calentamiento del crudo, realizar las mediciones de temperatura en el balón y en la cabeza de la columna de destilación; la primera gota de líquido debe caer entre 10 a 15 minutos después del inicio del calentamiento. 4. Anotar en la tabla 1 la temperatura de la caída de la primera gota y la temperatura que corresponde a cada 10 ml de producto recogido.
5. Cortar el calentamiento cuando se han recogido 500ml de producto. 6. Dejar enfriar el producto.
7. Realizar análisis de densidad y de índice de refracción para el crudo, la fracción de gasolina, el residuo y la mezcla gasolina-residuo.
5. CALCULOS Y RESULTADOS
TIEMPO (s)
TEMPERATURA (°C)
VOLUMEN (ml)
TEMP. CAB (°C)
TIEMPO (s)
TEMPERATURA (°C)
VOLUMEN (ml)
TEMP. CAB (°C)
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7. CUESTIONARIO 7.1. Que leyes rigen el proceso de destilación fraccionada? 7.2. De qué depende la eficiencia del proceso de destilación? Porque se ha obtenido como producto principal gasolina? 7.3. Porque es necesario conocer la presión durante la destilación? Que es y donde se aplican la destilación atmosférica, destilación en vacío y la destilación a presión? 7.4. Que es el índice de refracción y por qué en este ensayo se puede utilizar en esta práctica? 7.5. Que otros ensayos caracterizan a la gasolina? 7.6. Como se refleja la naturaleza del crudo en el rendimiento de productos de destilación? 7.7. Como se puede mejorar la práctica?
8. BIBLIOGRAFIA
1.Ley de Dalton: Conocida también como la ley de las presiones parciales. Establece que la presión total de un gas o la presión de vapor de un líquido (P°) es la suma de las presiones parciales de sus componentes individuales A y B ( y ). Así, Ley de Raoult: Establece que, a una temperatura y presión dada, la presión parcial de vapor de un componente ) en una mezcla es igual a la presión de vapor del compuesto puro ( puro) multiplicado por su fracción molar ( ) en la mezcla.
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio ( ) será
veces más grande que el número de onda en el vacío (
).
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