Índice del Octano- Octanaje El Índice de octano, a veces denominado octanaje, es una escala que mide la capacidad antidetonante del carburante (como la gasolina) (“bencina”) cuando se comprime dentro del cilindro del cilindro de un motor, un motor, utilizadas utilizadas en los motores de combustión de automóviles, aviones, etc. En otras palabras podemos decir que el índice de octano es una medición de la resistencia que tiene un combustible, tomando como referencia una mezcla de dos combustibles, siendo uno de ellos poco detonante, aquel con índice 100, y otro muy detonante, el que recibe el índice 0. A mayor índice de octano, menor será el poder de detonación que posee éste, siendo lo que generalmente se busca para los motores de explosión, donde lo que nos interesa es lo que se conoce como deflagración del combustible y no la capacidad de detonación. El índice de cetano, es la medida contraria al octanaje, es decir, mide la facilidad con la cual se consigue inflamar los combustibles de los motores diésel. Cuando se combustionan gasolinas con índices de octanos elevados es mucho más eficaz, por lo que es frecuente el uso de aditivos con alto índice de octanos, en especial en el caso de la gasolina sin plomo, como por ejemplo, en el caso de los derivados oxigenados como el metilterbutiléter o el metanol, los cuales tienen un octanaje de 115 y 105 respectivamente. El butano por ejemplo, tiene un octanaje de índice 90, mientras que la gasolina súper tiene un índice de 95, y el alcohol metílico uno de 120. Se comprobó que el hidrocarburo de cadena recta, n-heptano es muy detonante (se le asignó índice 0) y que otro de cadena ramificada, el 2, 2, 4- trimetil-pentano (iso-octano) es poco detonante (se le asignó índice 100). En igual forma un mezcla de 90% de iso-octano y 10% de n-heptano posee un índice de octano de 90. Hay tres tipos de índices de octano: El octanaje medio en laboratorios – Research Octane Number (RON) Octanaje de motor estático – Motor Octane Number (MON) Un octanaje comprobado en las carreteras – Road ON o o o
RON: El valor en este caso se calcula comparando el autoencendido que provoca la gasolina comparada con el producido en la sustancia que usamos como patrón de medida, es decir, la mezcla anteriormente mencionada de iso-octano y n-heptano. De esta forma se puede conocer el índice de octanaje que tiene el combustible comparado con el porcentaje de la mezcla considerada estándar. Así fácilmente podemos comprobar el golpeteo o sonido que realiza la gasolina, y calcular el índice de octano, que si es igual al de la mezcla estándar, tendrá por lo tanto igual número de octanaje.
MON: Es otro tipo de octanaje que indica exactamente como trabaja el combustible cuando se reposta en el motor. Esta definición también usa como patrón la mezcla estándar, pero a diferencia del RON, se sobrecarga más a los motores, usando una mezcla de combustible calentado previamente, además de un motor con más revoluciones y mayores tiempos de ignición. Dependiendo de la composición que tenga el combustible, el índice MON suele encontrarse unos 10 puntos por debajo del RON, en la gasolina actualmente.
Platforming La producción de nafta comienza con la destilación atmosférica de petróleo o topping. La nafta que se obtiene del topping es de bajo octanaje (puntos de ebullición típicos entre 100 - 160 0C). Para mejorar el octanaje de las naftas existen procesos secundarios: Cracking catalítico o Isomerización o Alquilación o Platforming o
En el Platforming, lo que se hace es reformar (reforming), de las moléculas de hidrocarburo que tienen un menor número de octanaje, (generalmente las moléculas de hidrocarburos lineales), a moléculas de mayor número de octanaje (hidrocarburos lineales más ramificados). En este proceso, se emplea un catalizador con platino como compuesto activo, de allí el nombre de Platformer. Para estimular la acidez del catalizador, puede usarse cloro como promotor, en forma de cloruros. Los catalizadores también pueden ser bimetálicos o multimetálicos.
En el proceso de platforming, se producen las siguientes reacciones: o o o o o
Des hidrogenación de naftenos, para dar aromáticos e hidrógeno Des hidro-isomerización de alquil ciclopentano a aromáticos e hidrógeno. Isomerización de parafinas y aromáticos Dehidrociclación de parafinas a aromáticos e hidrógeno Hidrocracking de parafinas y naftenos a parafinas más livianas y saturadas por medio de la utilización de hidrógeno.
La mayoría de estas reacciones, involucran la conversión de parafinas en naftenos y el resultado es un incremento en el número de octanaje y la producción de hidrógeno. Las reacciones son altamente endotérmicas, requieren energía en forma de calor, para mantener las temperaturas de operación en los lechos catalíticos. Estos procesos, normalmente se realizan en 4 reactores en serie con hornos intermedios entre cada reactor. Las reacciones se producen en la superficie del catalizador. La vida media del catalizador puede reducirse entre otros factores, por la deposición de coque, por venenos producidos en las condiciones de reacción o provenientes de la carga, lo que se reflejará en el catalizador, en un deterioro de sus características físicas, tales como una menor área superficial.
El proceso de platforming: La alimentación al platformer proviene de las unidades de destilación. En primer lugar, la alimentación se pasa a través de un catalizador junto con hidrógeno, en un proceso llamado Hidrotratamiento, que convierte el azufre y los compuestos de
nitrógeno en amoníaco y sulfuro de hidrogeno (SH 2), a fin de prevenir el envenenamiento del catalizador. Luego del hidrotratamiento, la salida del reactor, va a una columna de estabilización para remover los gases formados (hidrógeno, sulfuros, amoníaco, fuel gas). En una segunda columna, el C5 y C6 se remueve en una fracción separada llamada “topes”. Los componentes removidos C5/C6 podrí an craquear en el platformer formando fuel gas, el C6 se convierte en benceno, que sólo puede estar en cantidad limitada en gas debido a su toxicidad. Por el fondo de la columna separadora o splitter, se produce una corriente de nafta, que se alimenta a la sección de Platforming. En el Platformer hay 4 reactores, cada uno enlazado a hornos para sostener altas temperaturas para la reacción, alrededor de los 500°C, ya que debe prevenirse la formación de coque sobre la superficie del catalizador, que reduce la actividad del mismo. El catalizador, se regenera periódicamente, por la combustión del coque con aire. Luego del proceso de quemado del coque, el catalizador tiene que ser reacondicionado, por tratamiento combinado con aire y ácido clorhídrico (HCl) a alta temperatura. Esta regeneración se llama oxicloración. Luego de esa operación, el catalizador se seca con nitrógeno caliente y vuelve a su condición de operación, por reducción superficial con hidrógeno caliente. Durante el proceso de regeneración, la refinería sufre pérdida de producción, razón por la cual se desarrolló una mejora en el proceso por medio de una regeneración más continua llamada CCR (Continuos catalytic reformer). Los reactores en el CCR, son encolumnados, de manera que el catalizador cae por gravedad. Por el fondo del reactor, el catalizador usado es elevado por una corriente de nitrógeno al tope de la chimenea de regeneración. En el regenerador, se realizan los procesos mencionados anteriormente para la regeneración del catalizador, con complejos sistemas de válvulas, purgas, atmósferas controladas. En condiciones de alta temperatura, se pondrá en contacto de hidrógeno la carga, que producirá la reducción en la superficie del catalizador, para restablecer la actividad del mismo. El producto saliente de la etapa de reacción está a temperaturas elevadas de alrededor de los 400 0C, por lo cual, es enfriado en una batería de intercambiadores de calor especialmente diseñados, y luego por enfriadores con aire o agua, para luego pasar a separadores líquido-gas en donde se separará el hidrógeno como producto gaseoso mayoritario. Parte del hidrógeno producido se recicla a la alimentación previo paso por un compresor, para mantener una adecuada presión parcial de hidrógeno en los reactores. Otra porción del hidrógeno producido va a realizar una operación llamada “recontacto” en donde ingresa nuevamente al separador líquido -gas y se pone en contacto con el líquido, para favorecer la recuperación de la mayor
cantidad de hidrocarburos posible allí. Luego, la corriente líquida rica en hidrocarburos, pasará a una etapa llamada “estabilización”, que removerá el
LPG (gas licuado de petróleo formado mayoritariamente por hidrocarburos C3-C4) y otros gases, dejando como componente líquido, la nafta de alto octanaje producida, que irá a la etapa de blending.
Bibliografía http://www.quimica.uc.cl/uploads/commons/images/f_indice%20de%20octa no.pdf http://quimica.laguia2000.com/general/octanaje-indice-de-octano http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_octano http://www.uop.com/reforming-ccr-platforming/ http://www.quimaplicada.4t.com/platforming.htm
UNIVERSIDAD DE AMERICA
PRESENTADO POR: DIEGO MEJIA DANIELA PARRA LLORET
QUIMICA DEL PETROLEO INDICE DE OCTANO Y PLATFORMING
PRESENTADO A: FREDDY
BOGOTA 2014-I
