1. ¿En qué consiste la hidrorrefinación? La hidro-refinación es un proceso que se remonta a 1960. Es simplemente un tratamiento con hidrógeno de las fracciones obtenidas del petróleo por destilación. Este proceso mediante pequeñas variaciones, puede aplicarse a todas las fracciones del petróleo producidas en una refinería Las condiciones del proceso son severas: temperaturas en torno a los 400ºC, presión entre los 150 y los 180 bares. Gracias a un craqueo catalítico este procedimiento transforma los aromáticos de cadenas lineales en vez de eliminarlas. 2. ¿Cuáles son las aplicaciones y el objetivo general de éste proceso? Explique Su objetivo principal es el de mejorar el color, el olor, la estabilidad y otras características importante de los productos. También se usa para remover el azufre y los compuestos oxigenados presentes en los destilados del petróleo La hidro-refinación se usa principalmente para el tratamiento de la gasolina (Nafta), aceite diesel y aceite lubricantes, aunque también puede usarse para el tratamiento de kerosén, aceite de calefacción, gasoil pesado parafina (cera). La hidro-refinación de naftas mejora su estabilidad, eliminando compuestos oxigenados que forman sustancias gomosas e interfieren en el proceso de hidro-formacion. También disminuye el contenido de azufre de la nafta, lo cual la hace menos corrosiva, más susceptible al tetra-etilo de plomo y más susceptible a la hidro-formacion. 3. Procesos de producción de hidrógeno La producción de hidrógeno se realiza mediante diversos métodos que requieren la separación del hidrógeno de otros elementos químicos como el carbono (en los combustibles fósiles) y el oxígeno (del agua). El hidrógeno se extrae tradicionalmente de los combustibles fósiles (habitualmente hidrocarburos) - compuestos de carbono e hidrógenopor medio de procesos químicos. 3.1.
Reformación de hidrocarburos con vapor.
La reformación con vapor de agua y metano se aplicó por primera vez en 1941. En 1953, la M. W. Kellog diseñó el primer reformador a baja presión, 4,053 MPa. La reformación a vapor se realiza en los reformadores con vapor que son equipos que están diseñados para hacer reaccionar el gas natural con vapor.
El reformado con vapor es un método para la obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos, y en particular gas natural. El hidrógeno producido en masa para fines comerciales, suele obtenerse A altas temperaturas (700–1100 °C), el vapor (H2O) reacciona con el metano (CH4) produciendo syngas (gas natural sintético). Este proceso requiere de una gran cantidad de energía para realizar el reformado y en el caso de algunos combustibles, se necesita una remoción de contenidos de azufre y otras impurezas. El calor requerido para el proceso es generalmente proporcionado al quemar una parte del metano. Este proceso consiste en exponer al gas natural, de alto contenido de metano, con vapor de agua a alta temperatura y moderada presión. Se obtienen como resultado de la reacción química hidrógeno y dióxido de carbono, y dependiendo la mezcla reformada, también monóxido de carbono, este proceso tiene un rendimiento de 65%, y en el caso de que el gas natural contenga azufre, este debe ser eliminado mediante la desulfuración. El proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la reacción de Water Gas Shift entre el agua y el metano: CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2 + 191.7 kJ/mol Esta primera reacción de reformado tiene lugar entre 800–900 °C a una presión de 25 bar, obteniéndose un gas rico en dióxido de carbono e hidrógeno y, en menor cantidad, monóxido de carbono. Se elimina primeramente el monóxido por medio de las reacciones de cambio de alta a baja temperatura a 400 y 200 °C respectivamente y se produce una mezcla gaseosa de H2, CO2, H2O y un poco de CO y CH4. Después de esta etapa se realiza una última purificación, mediante el proceso Pressure Swing Adsorption (PSA), el cual permite obtener hidrógeno puro al 99.99%, cuyo contenido energético es mayor que del gas natural del cual precede
3.2.
Oxidación parcial de hidrocarburos.
La oxidación parcial de hidrocarburos es otro procedimiento de producción de hidrógeno a escala comercial. Es un proceso que consiste en oxidar parcialmente el metano, pudiendo aplicar a otros hidrocarburos fósiles en presencia de catalizadores por impregnación húmeda, tales como óxidos comerciales La2O3, MgO, ZrO2, en donde el agente oxidante puede ser el aire, aire enriquecido con oxígeno u oxigeno puro. El problema que presenta este proceso es la deposición de carbón en el catalizador ocasionando la desactivación térmica del catalizador.
Este proceso consiste en una reacción catalítica de oxidación del metano: 2CH4 + O2 2CO + 4H2 Hº (25 ºC) - 36 kJ/mol La reacción está favorecida a altas temperaturas (T > 930 ºC) en exceso de metano. La relación molar O2/CH4 de la alimentación suele estar comprendida entre 0.5 y 1. En un proceso POx se combina un combustible y oxígeno (o aire) en proporciones tales que el combustible se convierte en una mezcla de H2 y CO. Existen distintas ejecuciones en función de la alimentación del proceso y del tipo de reactor utilizado. El proceso global es exotérmico, puede llevarse a cabo usando o no catalizadores. Una reacción POx no catalizada sucede a altas temperaturas (1100-1500ºC) pudiendo utilizar como alimentación cualquier hidrocarburo incluyendo los aceites pesados residuales y el carbón. El proceso catalizado se lleva a cabo a unas temperaturas significativamente más bajas (600-900ºC) y generalmente utilizando combustibles ligeros, por ejemplo, gas natural y nafta. Si utilizamos oxígeno puro en el proceso se incrementan los costes del sistema por su producción y almacenamiento, en cambio si usamos aire como oxidante el gas efluente llevará altas concentraciones de nitrógeno diluido necesitando mayores WGS reactors y unidades de purificación de gas. 4. ¿Cuáles son los usos del hidrógeno en refinería? En el petróleo se encuentran todo tipo de contaminantes y, debido a que las fracciones de petróleo viajan a través de las unidades de procesamiento de la refinería, dichos contaminantes pueden tener efectos perjudiciales en el equipamiento, catalizadores y la calidad final del producto. Es más, pueden existir límites legales en el contenido de algunas impurezas como, por ejemplo, el azufre. El hidro-tratamiento realiza un efectivo trabajo en la remoción de muchos contaminantes de algunas de esas corrientes. En efecto, gracias al uso de hidrógeno -reactivo vital en los procesos de hidrotratamiento-, se pueden "romper" las pesadas moléculas de petróleo en combustibles más livianos de mayor valor comercial. Este proceso conocido como "crackeo" con hidrógeno, no solo mejora la calidad y el octanaje de los combustibles sino que también reduce la contaminación del medio ambiente. De forma simultánea pueden eliminarse elementos indeseados como azufre, nitrógeno y metales. Este proceso, más efectivo, es a la
vez menos contaminante, ya que elimina lanecesidad de utilizar soluciones químicas de difícil disposición. 5. Explique los procesos de producción de TAME y MTBE, características de las alimentaciones a los procesos, tecnologías conocidas, descripción de las mismas mediante diagramas de flujos, principales productos, productos secundarios, catalizadores.
6. ¿Qué ventajas tiene utilizar productos oxigenados en la producción de gasolinas? Explique La Gasolina Oxigenada es aquella gasolina formulada con productos oxigenados como el MTBE (Metil Ter Butil Eter), Ter Amil Metil Eter (TAME) y Etanol, en sustitución del plomo, para mejorar el octanaje, producir emisiones de escape menos contaminantes y contribuir a mantener un aire más limpio La investigación exhaustiva indican que los compuestos oxigenados de mezcla en la gasolina pueden mejorar el rendimiento del combustible de automóviles y reducir las emisiones de escape. Como regla general, la reducción o cambio de las emisiones de escape depende de la cantidad de oxígeno añadido al combustible. La adición de compuestos oxigenados normalmente reduce mucho las emisiones de sustancias precursoras del ozono, como el CO, los HC y los óxidos de nitrógeno (NOx) mediante la adición de oxígeno y octanos, y también gracias a la mejora de la temperatura de destilación del combustible.
Las emisiones totales de agentes tóxicos también se reducen mediante la adición de oxígeno y la sustitución de los octanos de los compuestos aromáticos de la gasolina que producen benceno. El oxígeno añadido y la mejora de las características de volatilidad conseguida mediante el uso de los compuestos oxigenados también contribuyen a la reducción de las emisiones de PS.
El gráfico adjunto muestra un ejemplo de reducción de las emisiones como consecuencia de la adición de compuestos oxigenados para tres mezclas con contenido diferente de oxígeno. A pesar de que este estudio de las emisiones llevado a cabo por el Departamento de Energía de los Estados Unidos utilizó etanol como compuesto oxigenado, se considera que el efecto sobre las emisiones puede ser similar al utilizar metanol como fuente de oxígeno. Basándonos en el contenido de oxígeno, la adición de un 7% vol. de metanol a la mezcla de combustible (equivalente a un 3,5% de oxígeno en peso) reduciría las emisiones de CO en un 15% y las de HC en aproximadamente un 12% respecto a las emisiones del combustible sin oxígeno. Con este nivel de oxígeno, las emisiones de NOx se reducirían también en aproximadamente un 5%. El uso del octanaje del metanol para reducir más los compuestos aromáticos de la gasolina reduciría más aun el conjunto de las emisiones. Una ventaja significativa de mezclar la gasolina con compuestos oxigenados como el metanol es que las ventajas relativas a las emisiones se consiguen independientemente del tipo y antigüedad de los vehículos que usan dichas gasolinas con combustión más limpia. Esto produce por lo
general efectos beneficiosos sobre la contaminación atmosférica sin necesidad de esperar a que el desarrollo de la nueva tecnología de reducción de emisiones llegue hasta el parque automovilístico. 7. Explique si existen límites y restricciones en los niveles de oxígeno presentes en los productos finales que van a mercado. Muestre valores, y explique las razones de estas restricciones. En muchas regiones del mundo, la mezcla de compuestos oxigenados tales como alcoholes y éteres está controlada por regulación gubernamental que especifica los límites de los compuestos oxigenados permitidos en las gasolinas comerciales. Los niveles máximos de oxígeno de los compuestos oxigenados de la gasolina se habían establecido con carácter general para mantener y garantizar el correcto funcionamiento de la mezcla de combustible en el parque de vehículos de automóviles existente en el momento en el que entró en vigor la regulación.
La Tabla resume la regulación actual de los combustibles para la mezcla de metanol en las principales regiones de los mercados de gasolina. La regulación de las mezclas con compuestos oxigenados aprobada en los años 80 en Europa y EE.UU. establecía un límite máximo de oxígeno del 3,7% en peso, lo que refleja los límites de funcionamiento de los sistemas de medición de combustible basados en carburadores existentes en esa época.
Más recientemente, en algunas provincias chinas se están usando mezclas de metanol con niveles de oxígeno de aproximadamente el doble que los fijados en los años 80 en los mercados de Europa y Estados Unidos. Los mayores niveles admitidos de oxígeno en los mercados de gasolina de China reflejan la mayor flexibilidad de la tecnología actual de los sistemas de combustible de los vehículos. La tecnología usada actualmente consiste en sistemas de inyección de combustible multipunto a alta presión, con circuitos de control informatizado por retroalimentación y sensores de oxígeno. Como resultado de estos avances en la tecnología de medición de combustible y de los materiales, los vehículos que circulan actualmente por las carreteras admiten una gama más amplia de niveles de oxígeno y de contenido de alcohol en el combustible sin que se vea afectada la conducción. Durante la introducción comercial temprana de las mezclas de metanol, la práctica reguladora consistía en añadir una cantidad de alcoholes codisolventes igual o mayor que la cantidad de metanol añadido a la gasolina. Desde entonces, la cantidad de codisolvente requerida en los reglamentos de metanol más recientes se ha reducido a un mínimo del 2,5% en volumen, o incluso menos cuando se establecen objetivos de tolerancia al agua mínimos, como en el caso de China Durante el lanzamiento comercial de las mezclas de metanol en los años 80, el límite de oxígeno del 3,7% en peso fue consecuencia de las preocupaciones relativas a la compatibilidad de los materiales de los sistemas de combustible (tanto para metales como para no metales). Sin embargo, el avance en los materiales de los sistemas de combustible y la mejora de los inhibidores de corrosión para tratar el uso creciente de mezclas de alcoholes (hasta un 25% vol. de etanol en Brasil) permite a los vehículos actuales usar niveles muy superiores de metanol manteniendo el riesgo de incompatibilidad muy bajo. Para aprovechar esta mayor flexibilidad
http://www.slideshare.net/GabrielCarrizales/guia-de-laboratorio1-13030172 http://es.wikipedia.org/wiki/Producci%C3%B3n_de_hidr%C3%B3geno http://es.wikipedia.org/wiki/Reformado_con_vapor http://www.google.co.ve/url?sa=t&rct=j&q=producci%C3%B3n+de+hidr%C3%B3geno+refo rmacion+de+hidrocarburos+por+vapor&source=web&cd=6&cad=rja&ved=0CEwQFjAF&url=
http%3A%2F%2Fcmapspublic2.ihmc.us%2Frid%3D1197102721734_462148540_6418%2FEl &ei=alxvUb7lPIOu8AS_7oHIBw&usg=AFQjCNFRxb73uhYZeTsBPdBVFlxh-uLsWA (2012, 03). Obtención de hidrógeno por oxidación catalítica de hidrocarburos. BuenasTareas.com. Recuperado 03, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Obtenci%C3%B3n-De-Hidr%C3%B3geno-PorOxidaci%C3%B3n-Catal%C3%ADtica/3782311.html
http://www.aga.com.ec/international/web/lg/ec/likelgagaec.nsf/docbyalias/ind_refineries# 2 http://www.grupoag.es/refineriabalboa/medioambiente/pdf/larefineria.pdf. para la instalación de una Refinería de Petróleo en Extremadura”
“Proyecto
http://www.methanol.org/getdoc/0ae2dc90-c11f-43ea-8d2e-6998c857e35e/BlendersProduct-Bulletin-(SP).aspx http://www.menpet.gob.ve/secciones.php?option=view&idS=100-5 REFINACIÓN DE PETRÓLEO (ELECTIVA I) TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 2. PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO Y OXIGENADOS, USOS EN REFINERÍA. DESARROLLE LOS SIGUIENTES ASPECTOS, EN FORMA ORDENADA: 1. ¿En qué consiste la hidrorrefinación? 2. ¿cuáles son las aplicaciones y el objetivo general de éste proceso? Explique 3. Explique los procesos de producción de hidrógeno por: reformación de hidrocarburos con vapor, y por oxidación parcial de hidrocarburos. Explique claramente la química de estos procesos. 4. ¿Cuáles son los usos del hidrógeno en refinería? 5. Explique los procesos de producción de TAME y MTBE, características de las alimentaciones a los procesos, tecnologías conocidas, descripción de las mismas mediante diagramas de flujos, principales productos, productos secundarios, catalizadores. 6. ¿Qué ventajas tiene utilizar productos oxigenados en la producción de gasolinas? Explique 7. Explique si existen límites y restricciones en los niveles de oxígeno presentes en los productos finales que van a mercado. Muestre valores, y explique las razones de estas restricciones. ESTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DEBE LLEVAR SU CORRESPONDIENTE PORTADA, INDICE, INTRODUCCIÓN, UNA PÁGINA DE CONCLUSIONES RELEVANTES DE LO QUE INVESTIGÓ, LISTA DE REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y/O ELECTRÓNICAS, QUE SI APARECEN EN TAL LISTA DEBEN HABER SIDO MENCIONADAS EN EL CUERPO DEL TRABAJO. SI LO CONSIDERA, PUEDE COLOCAR ANEXOS.
DEBEN ENTREGAR ESTE TRABAJO, EN UNA CARPETA AMARILLA MANILA TIPO CARTA, CON GANCHO, Y LA PRIMERA PÁGINA DEBE SER INSTRUMENTO DEL EVALUACIÓN CON EL CUAL SERÁ EVALUADO, EL CUAL SERÁ EL MISMO QUE HA SIDO PUBLICADO CON ANTERIORIDAD. DÍA DE ENTREGA: VIERNES 12 DE ABRIL EN HORAS DE CLASES.
