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Petróleo y petroquímica

Enviado por astrid2000



Indice
1. ¿Qué es el petróleo?

3. Métodos para la localización de yacimientos
4. Composición química
5. Métodos de extracción
6. Proceso de refinado del petróleo
7. Petróleo – Recurso no renovable
8. Alternativas para el reemplazo paulatino de su uso

1. ¿Qué es el petróleo?

La palabra petróleo (del latín petro: piedra, oleum: aceite) significa ACEITE DE PIEDRA.

Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural, color pardo o negro, fluorescente, compuesto por diferentes sustancias orgánicas. También recibe los nombres de petróleo crudo, crudo petrolífero o simplemente ‘crudo’.

Es el más útil y abundante de los combustibles descubiertos por el hombre en la corteza terrestre.

Por su origen pertenece al grupo de los combustibles fósiles y debido a su estado se lo considera un combustible líquido.

Origen del petróleo

El tema del origen del petróleo sigue siendo un motivo de debate entre los hombres de ciencia, si bien la hipótesis generalmente aceptada es la que le atribuye un origen orgánico.

Existen varias opciones para explicar el origen del petróleo:

  1. Hipótesis inorgánica (de Mendelejeff)
  2. Hipótesis orgánica (de Engler-Kramer)

Hipótesis inorgánica

Esta hipótesis sostiene que el petróleo se originó por la acción del agua sobre acetiluros metálicos con producción de metano y acetileno.

La presión y la temperatura originaron luego otras reacciones y polimerizaciones formando los otros componentes del petróleo.

Diversas informaciones de origen geológico (en los yacimientos de petróleo se han hallado siempre restos fósiles de animales y vegetales) han hecho que esta teoría fuera casi abandonada.

Hipótesis orgánica-vegetal (Kramer) y orgánica animal (Engler)

Según estas teorías, el petróleo se formó por descomposición lenta a presión elevada y al abrigo de grandes depósitos de algas marinas (hipótesis vegetal) o de restos de pequeños animales (hipótesis animal) ayudados por el calor que esa gran presión originó. A continuación se desarrolla la teoría:

Durante la era terciaria en el fondo de los mares se acumularon restos de peces, invertebrados y de algas, quedando sepultados por la arena y las arcillas sedimentadas. Las descomposiciones provocadas por microorganismos, acentuadas por altas presiones y elevadas temperaturas posteriores, dieron origen a hidrocarburos. Al comenzar la era cuaternaria los movimientos orogénicos convulsionaron la corteza terrestre y configuraron nuevas montañas, la cordillera de los andes entre ellas. Los estratos sedimentarios se plegaron y el petróleo migró a través de las rocas porosas, como las areniscas, hasta ser detenido por anticlinales –pliegues con forma de A mayúscula- y por fallas que interrumpieron la continuidad de los estratos.

El petróleo ocupa los intersticios de rocas sedimentarias muy porosas, acompañado habitualmente de gas natural y de agua salada.

2. Producción mundial y argentina de petróleo

El petróleo es quizás la materia prima más útil y versátil de las explotadas. En 1995, el primer productor era Arabia Saudita, que producía unos 426,5 millones de toneladas, es decir un 13,2%. La producción mundial era de 3.234,6 millones de toneladas, de las cuales, Estados Unidos produjo un 11,9%, la Comunidad de Estados Independientes (CEI) un 11,0%, Irán un 5,7%, México un 4,9%, China un 4,6% y Venezuela un 4,5 por ciento.

Las reservas mundiales de crudo —la cantidad de petróleo que los expertos saben a ciencia cierta que se puede extraer de forma económica— suman unos 700.000 millones de barriles, de los que unos 360.000 millones se encuentran en Oriente Próximo.

Los estudios biológicos han revelado que la ubicación de los yacimientos petrolíferos está circunscrita a zonas bien definidas, que en tiempos lejanos constituyeron enormes cuencas ocupadas por aguas de los mares. En el hemisferio occidental una de dichas zonas, bañada por las aguas del Golfo de México y del Mar de las Antillas o Mar Caribe, se cuenta entre las más ricas del mundo, tanto en producción como en reservas. Esta incluye a Colombia, Venezuela, Trinidad, la América Central, las Antillas, México y los estados norteamericanos de Florida, Luisiana, Georgia, Alabama, Misisipi, Arkansas y Texas.

Otra zona importante es la región mediterránea del Viejo Mundo que rodea al Golfo Pérsico, a los mares Negro, Caspio y Rojo, y al extremo oriental del Mediterráneo; enclavada entre los continentes de Africa, Europa y Asia, esta zona posee los enormes yacimientos de Irán, la Federación Rusa, Libia y Arabia.

Una tercera zona que ya ha contribuido con un porcentaje considerable de la producción mundial y presenta perspectivas de que su importancia será aún mayor, es la de Indonesia, con Nueva Guinea, Java, Sumatra y Borneo, islas situadas entre Asia y Australia.

Una cuarta zona que geólogos conceptúan como prometedora, es la que rodea el Océano Artico. Tanto en la región NO de Canadá como en la parte septentrional de Alaska, así como a lo largo de la costa septentional de Siberia, se han descubierto afloraciones de petróleo y emanaciones de gas que revelan la existencia de grandes yacimientos.

Diseminadas por todo el mundo existen otras zonas petroleras, de área mucho más reducida que las cuatro que se acaban de mencionar. Están por ejemplo los yacimientos de California, en los E.U.A.; los de Bolivia y Argentina, en la América del Sur; los de Alemania y Polonia, en las márgenes del Mar Báltico; los de Austria y Hungría, en la Europa central; los de Birmania y finalmente, los de Japón, Sakhalín y Kamtchatka, en Asia.

La Argentina extrae anualmente alrededor de 26 millones de m3 de petróleo. No es una gran producción puesto que no llega al 1% del total mundial pero ha bastado para el autoabastecimiento. Desde 1984 no se importa crudo, excepto en 1987. El factor decisivo ha sido la suplantación de combustibles líquidos por el gas natural. También contribuyó la disminución del consumo per cápita de naftas, cuyo precio se incrementó notablemente en 1988, debido a la aplicación de gravámenes.

Desde fines del siglo pasado se tenía conocimiento de la existencia de petróleo en el subsuelo argentino. Incipientes trabajos en Mendoza y Salta fracasaron. En 1907, mientras se buscaba agua potable para Comodoro Rivadavia (Chubut), surgió accidentalmente petróleo. Subsiguientemente se descubrieron otras cuencas obligando a la creación de una repartición estatal: Yacimientos Petrolíferos Fiscales (Y.P.F.) que pasó casi totalmente a manos privadas en el corriente año.

Las cuencas petrolíferas actuales son cinco:

  • Cuenca patagónica:

Se extiende alrededor de Comodoro Rivadavia (Chubut) y comprende Pico Truncado y Cañadón Seco, en el norte de Santa Cruz. Produce el 45% del total.

  • Cuenca mendocina:

Principalmente en Barrancas y La Ventana pues el distrito inicial: Tupungato, está casi agotado. Aporta el 25% del total pero con los yacimientos de Malargue superará dicho porcentaje. Como provincia, Mendoza es la primera productora del país.

  • Cuenca neuquina:

El 20% se reparte entre Plaza Huincul (Neuquén) y otra zona más al norte, que llega a Catriel (Río Negro) y Medanito (La Pampa).

  • Cuenca salteña:

Promisorios hace treinta años, Tartagal, Madrejones y Campo Durán se han estancado y Caimancito (Jujuy) está en vías de extinción.

  • Cuenca austral:

Situada a ambas márgenes del estrecho de Magallanes: El Cóndor y Cerro Redondo, en Santa Cruz, y la bahía de San Sebastián, en Tierra del Fuego y probablemente en las inmediaciones de las Islas Malvinas.

3. Métodos para la localización de yacimientos

El hallazgo de yacimientos petrolíferos no es obra librada al azar y obedece a una tarea científicamente organizada, que se planifica con mucha antelación. Instrumental de alta precisión y técnicos especializados deben ser trasladados a regiones a menudo deshabitadas, en el desierto o en la selva, obligando a construir caminos y sistemas de comunicación, disponer de helicópteros, instalar campamentos y laboratorios, etc.

Para encontrar petróleo bajo tierra, los geólogos deben buscar una cuenca sedimentaria con esquistos ricos en materia orgánica, que lleven enterrados el suficiente tiempo para que se haya formado petróleo (desde unas decenas de millones de años hasta 100 millones de años). Para realizar esa "exploración o cateo" se utilizan numerosos métodos entre los que podemos mencionar:

Métodos superficiales (geofísicos)

Son mediciones que se efectúan en la superficie de la tierra por medio de los estratos profundos. Los métodos superficiales tienden a localizar en la corteza terrestre estructuras aptas para servir de trampas o receptáculos. No determinan la presencia de gases o petróleo.

Entre estos se pueden citar:

  1. Gravimetría;
  2. Magnetometría;
  3. Sismografía;
  4. Resistividad eléctrica;
  5. Análisis de suelos y sus hidrocarburos.

Breves referencias:

Gravimetria

Por medio de un instrumento especial llamado gravímetro se pueden registrar las variaciones de la aceleración de la gravedad en distintos puntos de la corteza terrestre. Se determina la aceleración de la gravedad (g) en puntos del terreno explorando lugares distantes 1.000 ó 5.000 metros entre sí.

Los valores obtenidos se ubican en un mapa y se unen los puntos donde g es igual obteniéndose líneas isogravimétricas que revelan la posible estructura profunda.

Así la existencia de curvas isogravimétricas cerradas señalan la existencia de un anticlinal de extensión semejante al área que abarca esa curva.

El valor g varía de acuerdo al achatamiento terrestre, fuerza centrífuga, altitud y densidad de la corteza terrestre.

Por eso el gravímetro señala la presencia de masas densas de la corteza constituidas por anticlinales que han sido levantados por plegamientos y se hallan más próximos a la superficie de la tierra.

Magnetometria

El campo magnético terrestre varía con la latitud, pero también varía en forma irregular debido a la diferente permeabilidad magnética de las distintas rocas de la corteza terrestre.

El magnetómetro es un instrumento de gran valor en la búsqueda de estructuras rocosas para obtener una apreciación de la estructura y la conformación de la corteza terrestre.

Sismografia

Se aplica este método haciendo estallar cargas de dinamita en pozos de poca profundidad, normalmente entre 10 y 30 pies, registrando las ondas reflejadas en las napas profundas por medio de sismógrafos combinados con máquinas fotográficas.

En la superficie se cubre un área determinada con dichos aparatos de alta sensibilidad llamados también "geófonos", los cuales van unidos entre sí por cables y conectados a una estación receptora.

Las ondas producidas por la explosión atraviesan las capas subterráneas y regresan a la superficie. Los geófonos las captan y las envían a la estación receptora, donde mediante equipos especiales de cómputo, se va dibujando en interior de la tierra.

Se puede medir el tiempo transcurrido entre el momento de la explosión y la llegada de las ondas reflejadas, pudiéndose determinar así la posición de los estratos y su profundidad, describiendo la ubicación de los anticlinales favorables para la acumulación del petróleo.

Toda la información obtenida a lo largo del proceso exploratorio es objeto de interpretación en los centros geológicos y geofísicos de las empresas petroleras.

Allí es donde se establece qué áreas pueden contener mantos con depósitos de hidrocarburos, cuál es su potencial contenido de hidrocarburos y dónde se deben perforar los pozos exploratorios para confirmarlo. De aquí sale lo que se llama "prospectos" petroleros.

Métodos de exploración en profundidad (geoquímicos):

Para aplicar estos métodos se requiere la perforación de pozos profundos. Por este medio se analizan las muestras del terreno a diferentes profundidades y se estudian las carácterísticas de los terrenos atravesados por medio de instrumentos especiales.

Los métodos de exploración en profundidad tienen por finalidad determinar la presencia de gas o de petróleo; son métodos directos en la búsqueda del petróleo.

4. Composición química

Todos los tipos de petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxígeno; el contenido de azufre varía entre un 0,1 y un 5%. Dichos hidrocarburos pueden separarse por destilación fraccionada de la que se obtienen aceites ligeros (gasolina), vaselina, parafina, asfalto y aceites pesados.

El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La consistencia del petróleo varía desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta un líquido tan espeso que apenas fluye. Por lo general, hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido; cuando las cantidades de estos compuestos son mayores, el yacimiento de petróleo está asociado con un depósito de gas natural.

La composición elemental del petróleo normalmente está comprendida dentro de los siguientes intervalos:

ELEMENTO %

PESO

Carbono

84-87

Hidrógeno

11-14

Azufre

0-2

Nitrógeno

0.2

El petróleo es un líquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad está comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml. Sus colores varían del amarillo pardusco hasta el negro.

La composición varía con la procedencia. Se los clasifica según el tipo de hidrocarburos que predominan en:

  1. Petróleo a base parafínica (fluídos);
  2. Petróleo a base asfáltica (viscosos);
  3. Petróleo a base mixta.
  1. Estos son negros, viscosos y de elevada densidad: 0,95 g/ml. En la destilación primaria producen poca nafta y abundante fuel oil, quedando asfalto como residuo.

    Petróleos asfálticos se extraen del flanco sur del golfo de San Jorge (Chubut y Santa Cruz).

    Estos petróleos son ricos en compuestos cíclicos como el ciclopentano y el ciclo hexano y en hidrocarburos aromáticos como el benceno y sus derivados.

  2. Petróleo a base asfáltica

    De color claro, fluidos y de baja densidad: 0.75-0.85 g/ml. Rinden más nafta que los asfálticos. Cuando se refina sus aceites lubricantes se separa la parafina.

    En Mendoza y Salta poseen yacimientos de petróleos parafínicos.

    De estos petróleos se pueden extraer grandes cantidades de nafta, querosene y aceites lubricantes.

  3. Petróleos a base parafínica:
  4. Petróleos de base mixta:

Tienen características y rendimientos comprendidos entre las otras dos variedades principales.

Después de destilar sus porciones más volátiles abandonan naftas y asfalto

Aunque sin ser iguales entre sí, petróleos de Comodoro Rivadavia (Chubut) y Plaza Huincul (Neuquén) son de base mixta.

Los componentes del petróleo más usados como combustibles son el Carbono y el Hidrógeno debido a que ellos se combinan fácilmente con el oxígeno iniciando la combustión.

5. Métodos de extracción

El petróleo se halla a grandes profundidades. Generalmente a 3.000 ó 4.000 metros, aunque existen pozos de 5.000 ó 6.000 metros de profundidad. De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado.

La perforación se logra por medio de dos procedimientos:

  1. Por percusión;
  2. Por rotación.
  1. Este método se halla ya en desuso. Se emplea un trépano de acero duro, suspendido por medio de un cable, que penetra en el suelo por golpes verticales. El trépano es movido por un balancín.

  2. Por percusión:
  3. Por rotación:

En este caso el trépano perfora el suelo animado de un movimiento de rotación. Este movimiento se lo imprime una mesa rotatoria.

El trépano se halla en el extremo de las barras de sondeo constituidas por caños de acero resistentes a la tracción, de 9 metros de largo que se enroscan unos a otros formando columnas. En la parte superior de esta columna se halla un dispositivo llamado cabeza de inyección.

El trépano al perforar deja detritos que se arrastran hacia arriba por medio de una espesa arcilla llamada barro de inyección que se inyecta a través de la cabeza de inyección. Este líquido baja por dentro de las barras de sondeo, sale por orificios del trépano y sube por el espacio ubicado entre las barras y la pared de perforación.

Este barro se depura por decantación y se vuelve a inyectar en un proceso continuo.

El barro, además de arrastrar los trozos de rocas y arenas, lubrica al trépano refrigerándolo y tapiza las paredes de la perforación impidiendo desmoronamientos.

La columna de barras de sondeo se sostiene por medio de un aparejo que permite subirla o bajarla y que se halla dentro de una torre de acero de unos 40 ó 50 metros de altura llamada derrick con forma de tronco de cono como esquematiza la figura.

Para evitar desmoronamientos se emplean entubamientos de acero que se fijan por medio de una lechada de cemento inyectado entre los tubos de acero y las paredes de perforación.

La columna se va introduciendo en el suelo conforme avanza la perforación y cuando el vástago de perforación de la parte superior llega al nivel de la mesa giratoria se suspende la perforación, se desenrosca el vástago y se agrega una nueva barra de sondeo, se añade entonces el vástago y se reanuda la perforación.

Actualmente el proceso rotativo se acelera haciendo que la perforación de las últimas capas profundas se realice por medio de descargas explosivas.

Una vez alcanzada la zona de producción se baja hasta cerca del fondo del pozo una cañería de acero de 7 cm de diámetro que en su extremo superior tiene válvulas y conexiones que permiten controlar el pozo. Estas válvulas y conexiones se denominan "Arbol de Navidad".

Mientras se bajan las tuberías y se instala el "Arbol de Navidad" el pozo es mantenido bajo control llenándolo totalmente con inyección.

Terminadas las instalaciones se desaloja la inyección desplazándola con un fluido menos denso que el agua y el petróleo.

La perforación en el suelo marino sigue en términos generales los mismos lineamientos, pero se efectúa desde plataformas ancladas al lecho marino o que flotan y se sostienen en un mismo lugar. Son verdaderos complejos que disponen de todos los ejemplos y equipo necesarios para el trabajo petrolífero.

Produccion de petroleo

Luego de haber realizado la perforación, y debido a la presión del agua, de los gases acumulados sobre la superficie del petróleo y de los propios gases del petróleo, el mineral fluye naturalmente: surgencia natural.

En la mayoría de los casos esta surgencia natural decrece y el pozo deja de producir: el pozo está ahogado.

Se aplican entonces métodos artificiales entre los que se halla el bombeo neumático (gaslift) y el mecánico.

  1. El bombeo neumático consiste en inyectar gas a alta presión entre la columna aisladora y la tubería. Este procedimiento se suele comenzar a aplicar antes de que la producción natural cese completamente.
  2. El bombeo mecánico emplea varios procedimientos según sea la perforación.

El más antiguo, y que se aplica en pozos de hasta 2.400m a 2.500m de profundidad, es el de la bomba de profundidad.

Consiste en una bomba vertical colocada en la parte inferior de la tubería, accionada por varillas de bombeo de acero que corren dentro de la misma tubería movidas por un balancín ubicado en la superficie y movido por un motor.

¿Por qué al perforar, el petroleo fluye con tanta presion?

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.

A medida que se continúa retirando líquido del yacimiento, la presión del mismo va disminuyendo poco a poco, así como la cantidad de gas disuelto. Esto hace que la velocidad de flujo del líquido hacia el pozo se haga menor y se libere menos gas. Cuando el petróleo ya no llega a la superficie se hace necesario instalar una bomba en el pozo para continuar extrayendo el crudo.

Finalmente, la velocidad de flujo del petróleo se hace tan pequeña, y el coste de elevarlo hacia la superficie aumenta tanto, que el coste de funcionamiento del pozo es mayor que los ingresos que se pueden obtener por la venta del crudo (una vez descontados los gastos de explotación, impuestos, seguros y rendimientos del capital). Esto significa que se ha alcanzado el límite económico del pozo, por lo que se abandona su explotación.

Perforación submarina

Uno de los logros más impresionantes de la ingeniería en las últimas décadas es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y —en las regiones árticas— los hielos.

Al igual que en los equipos tradicionales, la torre es en esencia un elemento para suspender y hacer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo va situada la broca; a medida que ésta va penetrando en la corteza terrestre se van añadiendo tramos adicionales de tubo a la cadena de perforación. La fuerza necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del tubo de perforación. Para facilitar la eliminación de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a través del tubo de perforación, que sale por toberas situadas en la broca y sube a la superficie a través del espacio situado entre el tubo y el pozo (el diámetro de la broca es algo mayor que el del tubo). Con este método se han perforado con éxito pozos con una profundidad de más de 6,4 km desde la superficie del mar. La perforación submarina ha llevado a la explotación de una importante reserva adicional de petróleo.

6. Proceso de refinado del petróleo

El petróleo llega finalmente a las refinerías en su estado natural para su procesamiento. 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 variedad de componentes que contiene.

El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto de que de él se pueden obtener por encima de 2.000 productos.

En las destilerías se destila fraccionadamente al petróleo. Como está compuesto por más de 1.000 hidrocarburos, no se intenta la separación individual de cada uno de ellos. Es suficiente obtener fracciones, de composición y propiedades aproximadamente constantes, destilando entre dos temperaturas prefijadas. La operación requiere de varias etapas; la primera de ellas es la destilación primaria, o topping.

Proceso De Topping O Destilacion Primaria

El crudo se calienta a 350ºC y se envía a una torre de fraccionamiento, metálica y de 50 metros de altura, en cuyo interior hay numerosos "platos de burbujeo". Un plato de burbujeo es una chapa perforada, montada horizontalmente, habiendo en cada orificio un pequeño tubo con capuchón. De tal modo, los gases calientes que ascienden por dentro de la torre atraviesan el líquido más frío retenido por los platos. Tan pronto dicho líquido desborda un plato cae al inmediato interior.

La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente graduada desde 350ºC en su base, hasta menos de 100ºC en su cabeza. Como funciona continuamente, se prosigue la entrada de crudo caliente mientras que de platos ubicados a convenientes alturas se extraen diversas fracciones. Estas fracciones reciben nombres genéricos y responden a características bien definidas, pero su proporción relativa depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre de fraccionamiento y de otros detalles técnicos.

De la cabeza de las torres emergen gases. Este "gas de destilería" recibe el mismo tratamiento que el de yacimiento y el gas seco se une al gas natural mientras que el licuado se expende como Supergás o en garrafas. Las tres fracciones líquidas más importantes son, de arriba hacia abajo –es decir, de menor a mayor temperatura de destilación-:

Naftas: Estas fracciones son muy livianas (d= 0,75 g/ml) y de baja temperatura de destilación: menor a 175ºC. Están compuestas por hidrocarburos de 5 a 12 átomos de carbono.

Kerosenes: Los kerosenes se destilan entre 175ºC y 275ºC, siendo de densidad mediana (d= 0,8 g/ml). Sus componentes son hidrocarburos de 12 a 18 átomos de carbono.

Gas oil: El gas oil es un líquido denso (0,9 g/ml) y aceitoso, que destila entre 275ºC y 325ºC. Sus hidrocarburos poseen más de 18 átomos de carbono.

Queda un residuo que no destila: el fuel oil, que se extrae de la base de la torre. Es un líquido negro y viscoso de excelente poder calorífico: 10 000 cal/g. Una alternativa es utilizarlo como combustible en usinas termoeléctricas, barcos, fábricas de cemento y de vidrio, etc. La otra, es someterlo a una segunda destilación fraccionada: la destilación conservativa, o destilación al vacío, que se practica a presión muy reducida, del orden de pocos milímetros de mercurio. Con torres de fraccionamiento similares a las descriptas se separan nuevas fracciones que, en este caso, resultan ser aceites lubricantes, livianos, medios y pesados, según su densidad y temperaturas de destilación. El residuo final es el asfalto, imposible de fraccionar.

Destilacion Secundaria O Cracking

Se entiende por cracking (del inglés "to crack": romper) a los procedimientos de calor y presión que transforman a los hidrocarburos de alto peso molecular y punto de ebullición elevado en hidrocarburos de menor peso molecular y punto de ebullición.

Hidrocarburos de muchos átomos de carbono no constituyentes de naftas rompen su cadena y forman hidrocarburos de pocos átomos de carbono constituyentes de las naftas:

Con el desarrollo de los motores a explosión, se hizo necesario aumentar la producción de las diferentes variedades de nafta. El cracking halló respuesta a esa demanda.

Hay muchos procedimientos de craqueo.

Craqueo térmico en dos etapas

Se inicia la operación de carga con un petróleo reducido al 50%. La carga llega a un horno tubular (1) donde la temperatura alcanza a 480ºC y de allí pasa a la cámara de reacción (2), en la que se trabaja a 20 atmósferas y donde el craqueo se produce en función del tiempo.

La cámara se descarga y los hidrocarburos líquidos y vaporizados son llevados a una torre evaporadora (3) en la que se separan en tres componentes: gas, nafta de cracking y diesel-oil, que son fraccionados en una torre fraccionadora (4).

El fuel-oil se extrae por la parte inferior de la torre evaporadora (3). Del fondo del rectificador (4) se extrae gas-oil que se envía a un horno tubular de craqueo (5) donde la temperatura es elevada a 525ºC y de allí se junta con la del horno tubular (1) pasando a la torre de craqueo (2) siguiendo el ciclo

El proceso de craqueo térmico, o pirólisis a presión, se desarrolló en un esfuerzo por aumentar el rendimiento de la destilación. No obstante, la eficiencia del proceso era limitada porque, debido a las elevadas temperaturas y presiones, se depositaba una gran cantidad de coque (combustible sólido y poroso) en los reactores. Esto, a su vez, exigía emplear temperaturas y presiones aún más altas para craquear el crudo.

Más tarde se inventó un proceso en el que se recirculaban los fluidos; el proceso funcionaba durante un tiempo mucho mayor con una acumulación de coque bastante menor. Muchos refinadores adoptaron este proceso de pirólisis a presión.

Craqueo catalítico con catalizador fluido

Este craqueo produce naftas de mejor calidad empleando menores presiones (fig. )

El empleado es una arcilla sólida y pulverizada que en forma de polvo fino se envía por una corriente de aire, comportándose como un fluido.

El proceso se puede sintetizar así: la carga es un gas-oil que se vaporiza pasando por un horno vaporizador (A). La brea se separa en una torre (B) y los vapores pasan a un horno recalentador (C) donde se calientan a 500-510ºC.

Los vapores se mezclan con el catalizador que viene de (E) y la mezcla llega a la cámara de reacción a reactor (D) donde se produce el cracking a presión normal y a 480ºC.

Los vapores ya transformados y la arcilla llegan a un separador (F) donde las arcillas caen por gravitación y pasan a un horno regenerador (H) que las depura quitándoles el carbón adherido para ser utilizadas nuevamente. Los vapores siguen a una torre fraccionadora (G) de cuya cabeza se extrae nafta de gran poder octánico (70,80) de la parte media gas-oil que se lleva al cracking térmico y por la inferior un producto que vuelve al sistema por un reciclo.

El cracking aumenta el porcentaje de petróleo, que se convierte en gasolina como indica el siguiente cuadro:

Destilación

simple

Craqueo y posterior hidrogenación

Gasolina

Querosene

Fuel-oil

Aceites lubricantes

Coque

Desperdicio

23 %

14 %

44 %

13 %

3 %

3 %

44 %

6 %

36 %

3 %

8 %

3 %

Fracciones del petróleo, rangos de destilación, usos:

El cuadro siguiente indica algunos de los derivados del petróleo, temperaturas de destilación, cadenas carbonadas a las que pertenece y sus aplicaciones:

Nombre del

Subproducto

Promedio nº de átomos de C

ºC a los que se alquila

Usos

Eter de petróleo

C5 – C6

35 – 60

Solvente

Nafta; Gasolina

C7 - C12

60 – 150

Combustible para autos, etc

Aguarrás

C9 – C12

70 – 120

Solvente de pinturas, grasas.

Querosene

C10 – C16

170 – 300

Combustible, lámparas.

Aceites lubricantes

C20 en adelante

300

Lubricantes

Parafina y vaselina

C20 en adelante

Bujías, Impermeabilizadores, envases, velas, lacre.

Asfalto

Cadenas largas

Aislante, carreteras, techos.

Coque

Cadenas largas

 

Combustible, fundiciones, altos hornos, reductor.

En la década de 1930, al introducirse estos dos procesos básicos, aumentaron adicionalmente la gasolina producida a partir de un barril de crudo.

La fabricación de estos productos ha dado origen a la gigantesca industria petroquímica, que produce alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes, azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas, nailon, plásticos, pinturas, poliésteres, aditivos y complementos alimentarios, explosivos, tintes y materiales aislantes.

7. Petróleo – Recurso no renovable

Es cierto que el petróleo es un recurso natural no renovable, ya que el mismo se agota y va desapareciendo a medida que se utiliza. No es posible su regeneración. Por esto, considerando la posibilidad de agotamiento debemos buscar otras fuentes alternativas de energía.

8. Alternativas para el reemplazo paulatino de su uso

Teniendo en cuenta las reservas disponibles y demás proyecciones, debemos considerar evidente que en el futuro harán falta fuentes de energía alternativas. Aunque existen muy pocas opciones si se tienen en cuenta la multiplicidad de aplicaciones que tiene el petróleo y la constante demanda de energía del mundo industrializado, aún existen posibles nuevas fuentes.

Un ejemplo puede ser la producción de crudo sintético, que todavía tienen que demostrar su viabilidad, pues tanto los costos como los volúmenes de producción aun no pueden considerarse lo suficientemente competitivo y rentable.

Podríamos pensar en muchas otras fuentes alternativas, como la energía geotérmica, la energía solar y la energía nuclear, pero en tales casos, no cubrirían tantas aplicaciones como el petróleo. Por ejemplo, no podríamos contar con aceites lubricantes, ceras, y otros similares.

Considero que una alternativa cercana a cubrir las enormes necesidades de energía del mundo actual es el carbón, cuya disponibilidad planetaria está firmemente establecida. Es posible que se pueda regular su uso gracias a la moderna tecnología de ingeniería, con un reducido aumento de los costes de capital y de explotación.

Categoría: Química

Comentario:

Qué es el petróleo?, Origen – Producción mundial y argentina del petróleo – métodos para la localización de yacimientos – Composición química – métodos de extracción – Producción de Petróleo – Proceso de refinado de petróleo: proceso de topping, proceso de cracking – Fracciones de petróleo: rangos de destilación y usos – Alternativas para el reemplazo paulatino de su uso.

 

 

Autor:


Romina Mariel Ferrari –
Astrid2000[arroba]topmail.com.ar
Ferrari_r[arroba]starmedia.com

Fecha: Agosto 1999



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