Obtención de Hidrocarburos saturados a partir del petróleo: Se denomina hidrocarburo a los compuestos orgánicos que contienen únicamente carbono e hidrogeno en sus moléculas. Conforman una estructura de carbono a la cual se unen átomos de hidrogeno. Los hidrocarburos se clasifican en dos clases principales y
y
Hidrocarburos Aromáticos los cuales tienen al menos un anillo aromático Hidrocarburos aro mático (conjunto planar de seis átomos de carbono) Hidrocarburos Hidrocarburos Alifáticos se unen en cadenas abiertas ya sea lineales o ramificadas. ,
,
,
Los Hidrocarburos Alifáticos a su vez se clasifican en: y
y
Hidrocarburos Saturados también conocidos como alcanos los cuales no tienen ningún enlace doble o triple entre los átomos de carbono. Hidrocarburos no Saturados tienen uno o más enlaces dobles o triples entre los átomos de carbono. Según los enlaces sean do bles o triples se los clasifica en: alquenos : contienen uno o más enlaces dobles o alquinos : contienen uno o más enlaces triples o ,
,
,
Alcanos La familia más sencilla de este grupo es la de los alcanos que se caracteriza caract eriza por la formula general (CnH2n+2). Por su estructura los alcanos se denominan también hidrocarburos saturados. En una molécula de a lcano los únicos enlaces químicos existentes son los sencillos entre átomos de carbono y entre átomos de carbono e hidrogeno. Debido a la gran estabilidad de estos enlaces los alcanos son poco reactivos por lo cual se los denomina también ta mbién parafinas. ,
Los alcanos se obtienen principalmente del petróleo y del gas natural donde se encuentran mezclados como productos de la descomposición anaeróbica de la materia viva. ,
Combustión 2 CnH2n+2 + 3 (n+1) O2
2nCO2 + 2(n+2) H2O + Calor
Características de los petróleos crudos mexicanos:
La palabra petróleo proviene del latín petroleous, que a su vez se deriva de las voces latinas petra (piedra) y oleous, aceite. El petróleo se forma de la putrefacción de materias orgánicas sepultadas durante millones de años bajo la superficie terrestre. Los gases formados como consecuencia de la descomposición de la materia orgánica son los que al perforar un pozo presionan el petróleo hacia la superficie. Dichos gases constituyen también una importante fuente de energía.El crudo atrapado en un yacimiento se encuentra bajo presión; si no estuviera atrapado por rocas impermeables habría seguido ascendiendo debido a su flotabilidad hasta brotar en la superficie terrestre. Por ello, cuando se perfora un pozo que llega hasta una acumulación de petróleo a presión, el petróleo se expande hacia la zona de baja presión creada por el pozo en comunicación con la superficie terrestre. Sin embargo, a medida que el pozo se llena de líquido aparece una presión contraria sobre el depósito, y pronto se detendría el flujo de líquido adicional hacia el pozo si no se dieran otras circunstancias. La mayor parte del petróleo contiene una cantidad significativa de gas natural en disolución, que se mantiene disuelto debido a las altas presiones del depósito. Cuando el petróleo pasa a la zona de baja presión del pozo, el gas deja de estar disuelto y empieza a expandirse. Esta expansión, junto con la dilución de la columna de petróleo por el gas, menos denso, hace que el petróleo aflore a la superficie.
En nuestro país, la existencia de la piedra aceitosa, petróleo de base asfáltica, era ya conocida por los pobladores del México prehispánico; diversas culturas usaban el asfalto como pegamento, como medicina y como sacrificio religioso, ya que lo quemaban delante de sus ídolos. El chapopote, palabra que se deriva de los vocablos popechithi, que
quiere decir perfume, y zaucatli, pegamento, era mercancía común en los mercados aztecas. Localización de Gasolina:
Refinerías en México y sus Productos:
Los crudos mexicanos México produce tres tipos de crudo: el Maya22 pesado, que constituye casi la mitad del total de la producción; el Istmo-34, ligero, bajo en azufre, que representa casi un tercio del total de la producción; y el Olmeca-39, extra ligero, aproximadamente la quinta parte del total de la producción (cuadro 1). CUADRO 1 Comparación de propiedades entre petróleos mexicanos (Olmeca, Istmo y Maya) Propiedades
Olmeca
Istmo Maya
Peso específico a 20/4 °C 0.8261 0.8535 0.9199 Grado API 39.16 33.74 21.85 Viscosidad SSU 15.6 °C 43.3 65.6 2156.0 21.1 40.3 57.8 1054.0 25.0 39.0 54.5 696.0 Factor de caracterización K 12.00 11.85 11.63 Azufre total, % peso 0.81 1.45 3.70 Carbón Ramsbottom, % peso 1.62 3.92 10.57 Cenizas, % peso 0.006 0.007 0.074 Insolubles en nC5, % peso /1.0 3.0 15.3 Insolubles en nC7, % peso /1.0 2.09 11.2 Aceites, % peso 89.2 89.2 72.0 Parafinas, % peso 13.4 8.1 3.6 Aceite desparafinado, % peso 75.8 81.1 68.4 Resinas, % peso 10.8 7.8 12.7 Una importante proporción del petróleo mexicano proviene de la llamada sonda de Campeche, en el Golfo de México, en donde se concentra una capacidad de producción estimada en 15 mil millones de barriles de los 49.8 mil millones de barriles que constituyen la reserva nacional total (la segunda en el hemisferio occidental, después de Venezuela), dada a conocer por el Gobierno Federal en marzo de 1997. Otros centros de explotación se encuentran en Chiapas, Tabasco y Veracruz. Aquí cabe señalar que, debido a la edad de los actuales yacimientos de crudo mexicano, especialmente los localizados en la sonda de Campeche, se puede observar cómo se presenta una menor producción de gas natural, dado que la proporción de gas natural asociada al crudo Maya extraído de esa zona es de tan
sólo 59 por ciento (muy inferior al que se da con el crudo Istmo, 279 por ciento). Lo anterior repercute en una reducción gradual en la producción de gas natural que se refleja claramente un los índices de importación del producto en los últimos años, además del aumento de los niveles de inventarios de combustóleos y residuos pesados. El petróleo que se tiene en México es, en un 60 por ciento, crudo pesado, que da por resultado una alta producción de residuos que empobrecen la calidad y cantidad de los productos petroquímicos (cuadro 2). Por ejemplo, debido a las altas concentraciones de asfaltenos que contiene el crudo Maya (14.5 por ciento del total del residuo), además de cenizas y residuos de carbón (17.2 por ciento), aproximadamente el 32 por ciento de sus residuos extraídos no es útil para los fines de refinación. Es por ello que diversos organismos nacionales y extranjeros han estudiado profundamente diversas vías para el tratamiento y separación de estas fracciones. CUADRO 2 Propiedades del petróleo mexicano Maya pesado en comparación con otro petróleo pesado estándar Propiedades Maya pesado Petróleo pesado estándar Análisis elemental (peso %) Carbón 84.7 86.68 Hidrógeno 10.4 11.3 Nitrógeno 0.4 0.35 Sulfuros 3.8 1.0 Contenido de cenizas 0.05 Contenido de asfaltenos 15 Viscosidad (SSF 50 °C) 376 Grado API 11.5 14.7
0.043 4.69 112
A estos residuos pesados siempre se les ha utilizado para la preparación de asfalto e impermeabilizantes para inmuebles, pero existe la preocupación por encontrar un mayor número de usos. EL COMBUSTÓLEO Y LA ENERGIA ELÉCTRICA El uso de los combustóleos producto de los residuos de la refinación es indispensable para la generación eléctrica. Casi 66 por ciento de la producción nacional de electricidad se realiza en centrales termoeléctricas que usan hidrocarburos para su funcionamiento; entre
las termoeléctricas, las que utilizan combustóleo aportan el 58 por ciento de la generación total. En particular, la composición del combustóleo utilizado depende de dos factores: la naturaleza del crudo y el proceso de refinería del cual proviene. Así, durante la operación de destilación, la composición química no se altera, y la calidad del combustóleo o aceite residual es principalmente determinada por la calidad del petróleo crudo y puede ser expresada por medio de diversos factores (densidad, peso molecular medio, relación carbono/hidrógeno, contenido de metales, entre otros). El combustóleo producido en nuestro país está constituido por carbón (84 a 87 por ciento), hidrógeno (10 a 14 por ciento), oxígeno y nitrógeno (2.6 por ciento), azufre (2.5 a 4 por ciento) y pequeñas cantidades de vanadio, niquel y sodio (cuadro 3). Pese a su importancia para la generación eléctrica, es un hecho que la evolución histórica del rendimiento del combustóleo, al volverse cada vez más pesado, muestra una disminución consistente pasando de aproximadamente 60 por ciento en 1940 a casi 33 por ciento en la actualidad, lo que supone efectos sobre el medio ambiente en particular relacionados con la emisión de gases contaminantes a la atmósfera durante su combustión. CUADRO 3 Características del combustóleo pesado. Análisis típico P.c. a 40 °C 0.978/0.995 Temperatura de inflamación 66/100 Temperatura de escurrimiento 0/+12 Viscosidad a 50 °C. SSF 450/590 Agua y sedimento, % vol. 0.05/0.3 Carbón Ramsbottom, % peso 13/16 Azufre, % peso 2.6/4.0 Insolubles en pentano, % peso 13/20 Níquel, ppm. 35/60 Vanadio, ppm. 200/350 Sodio, ppm. 30/90 Valor calorífico bruto, BTU/lb. 18 000/18 600 Aunque los sectores eléctricos de los países más desarrollados han enfrentado la problemática del uso del combustóleo como combustible para la generación de electricidad mediante la inversión en la
renovación de la infraestructura de sus termoeléctricas, debido a los altos costos de estas medidas los especialistas mexicanos han enfocado sus investigaciones para enfrentar los problemas de degradación del combustóleo hacia el mejoramiento de la eficiencia de combustión y en la disminución tanto de la contaminación ambiental como de los daños producidos en los generadores de vapor por los efectos corrosivos del vanadio y del sodio. Además, se ha estudiado a fondo la aplicación de mezclados con destilados medios, que aumenten la calidad del combustóleo final. Los residuos de la destilación a vacío y desintegración catalítica son mucho más pesados que los obtenidos por destilación atmosférica, por lo cual generalmente son mezclados con destilados medios, que determinan la calidad del combustóleo final.
