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Una molcula puede desintegrarse en un nmero preciso de tomos, que a la vez por s presentan la unidad ms pequea posible de un limitado nmero de substancias conocidas con el nombre de elementos: hidrogeno, carbono, helio, azufre, vanadio, nquel, etc.
Las propiedades características de una sustancia dependen del tipo, número y arreglo de los átomos que componen sus moléculas. El agua, por ejemplo, se representa como H20 O H-O-H en donde O y H representan los átomos de oxigeno e hidrogeno, respectivamente, y las líneas cortas entre las letras representan las fuerzas o enlaces químicos.
El petróleo crudo es un compuesto de una serie de substancias, a menudo difíciles de separar, a partir de las cuales se obtienen diversos productos, como gases licuados del petróleo, gasolinas, kerosenes, gasóleos, combustibles residuales, aceites lubricantes, parafinas y otros.
El petróleo y muchos de sus productos son extremadamente complejos pero, básicamente, consisten de dos elementos principales: carbono (C) e hidrogeno (H), a los cuales deben el nombre de hidrocarburos. Hay otros elementos que pueden estar presentes en muy pequeñas cantidades en los hidrocarburos y pudiesen ser ignorados, pero algunos de ellos, como el azufre (S), tienen un efecto dañino en la calidad de los productos.
La manufactura de los diversos productos del petróleo se realiza a través de dos procesos principales, que son: físico o de separación, y químicos o de conversión. Mediante el primero; los hidrocarburos presentes en la materia son simplemente separados en productos técnicamente útiles, sin sufrir cambios en su composición química. El proceso químico implica cambios en la estructura química de los hidrocarburos más complejos, para convertirlos en productos técnicamente útiles y de mayor valor comercial.
Los productos químicos manufacturados del petróleo cubren un rango más amplio de asociaciones moleculares como en el caso de los hidrocarburos, ya que adicionalmente los compuestos de carbono e hidrogeno pueden tener otros elementos, como oxigeno(O), nitrógeno (N), azufre (S), o cloro (CI.)
Debido a las grandes diferencias que existen entre la manufactura de los productos de petróleo y la de los productos químicos, en este trabajo se ha optado por la descripción de los procesos de manufactura en dos capítulos separados.
HIDROCARBUROS
En condiciones normales de presión y temperatura, los hidrocarburos pueden existir en estado gaseoso, liquido o sólido, según él numero y arreglo de los átomos de carbono en las moléculas. Así los hidrocarburos con hasta cuatro átomos de carbono son gaseosos; aquellos con más de 20 átomos de carbono son sólidos, mientras que los que contienen un numero intermedio entre estos limites son líquidos. La gran mayoría de crudos líquidos pueden contener en solución compuestos tanto sólidos como gaseosos, o ambos.
El hidrocarburo más simple es el metano, un gas que consiste de un átomo de carbono al cual se le unen cuatro átomos de hidrogeno. La molécula de metano puede ser representada de las siguiente manera:
El átomo de carbono tiene poder para combinarse con otros cuatro átomos de carbono o de otros elementos. Por su parte, él hidrogeno tiene poder de combinación de uno y no puede unirse con más de un átomo.
En las moléculas de hidrocarburos con dos o más átomos de carbono, ligados a otros átomos de carbono y a otros átomos de hidrogeno, la disposición de los átomos de carbono puede ser en cadena recta, cadena ramificada o en anillos, por ejemplo:
HEXANO
Compuesto de hidrocarburo en Cadena Recta o Normal.
PENTANO
Compuesto de Hidrocarburos en Cadena Ramificada o “ISO”.
CICLOHEXANO
Compuesto de Anillo o “Ciclo”
A partir de estos tres tipos de configuraciones se puede armar un considerable numero de hidrocarburos mediante combinaciones de cadenas y anillos, en los que se incluyen los más complejos.
El numeró de átomos de hidrogeno asociados con un determinado esqueleto de carbonos que puede variar de un grupo a otro.
Cuando la cadena o el anillo se encuentra totalmente lleno con átomos de hidrogeno se dice que esta saturado y recibe el nombre de parafinas, hidrocarburos parafínicos o alcanos/ ciclo alcanos. Las estructuras de cadena recta se denomina parafinas normales, de cadena ramificada, isoparafinas y las estructuras tipo anillo se llaman ciclo parafinas o naftenos. Así, para tres hidrocarburos con cinco átomos de carbono, todos pentanos, tenemos entre muchas otras, las siguientes estructuras:
Cuando los hidrocarburos tienen dos átomos de carbono adyacentes, unidos por dos o tres enlaces en vez de uno, se les conoce como hidrocarburos insaturados. Estas uniones son conocidas como doble o triple enlace, respectivamente, y son menos fuerte y más vulnerables que el enlace sencillo. En consecuencia, los hidrocarburos insaturados son químicamente más reactivos que los saturados.
Los hidrocarburos de cadena recta o ramificada con doble enlace se llaman monoolefinas o alquenos; los hidrocarburos con doble enlace en su anillo se denominan cicloolefinas o cicloalquenos y aquellos con dos enlaces dobles en su estructura se llaman diolefinas o dienos. Los hidrocarburos con triple enlace se llaman acetilenos o alquinos. Los miembros más simples de las series de olefinas; diolefinas y acetilenos son el etileno, butadieno y acetileno, respectivamente.
Ni las olefinas ni los alquinos se encuentran en el petróleo crudo o gas natural, pero son producidos en los procesos de conversión en las refinerías constituyen materia prima importante para los procesos de síntesis química.
Los compuestos cíclicos que contienen uno o más anillos de seis átomos de carbón y con tres dobles forman un grupo importante de hidrocarburos conocidos como aromáticos debido a su olor característico. El más simple de este grupo es el benceno (C6H6) porque cada átomo de carbono se combina con un solo átomo de hidrogeno.
Otras moléculas más complejas de la serie de los aromáticos se obtienen mediante el reemplazo de uno o más átomos de hidrogeno por grupos de hidrocarburos o por condensación de uno o más anillos.
La introducción de otros elementos, en particular oxigeno, nitrógeno y azufre, incrementa grandemente él numero de posibilidades para la formación de estructuras de hidrocarburos.
TIPOS DE CRUDOS
Los crudos varían ampliamente en apariencia, propiedades y características de país a país y de campo a campo de producción. Sin embargo, todos los crudos consisten esencialmente de hidrocarburos y las diferencia se deben a la proporción de los tipos y estructuras de las moléculas de los hidrocarburos previamente descritos.
Un crudo puede tener mayor proporción de parafinas, mientras que otro mayor proporción de naftenos. Independientemente de sí es parafínico o naftenico, un crudo puede tener gran cantidad hidrocarburos livianos, tener fluidez y contener mucho gas disuelto; mientras que otro crudo puede consistir principalmente de hidrocarburos pesados y ser altamente viscoso con poco o sin gas disuelto.
La clasificación más usuales del petróleo crudo de acuerdo a la naturaleza es:
1. CONFORME A SU COMPOSICION
Crudos de Base Parafínica: Estos crudos contienen gran cantidad de parafinas, pero muy poca materia asfáltica o bituminosa. Consisten principalmente de hidrocarburos parafínicos y usualmente se obtiene de ellos buenos rendimientos de parafinas y aceites lubricantes de alto grado.
Crudos de Base Asfáltica: Son crudos que contienen gran proporción de materia asfáltica y poca parafina principalmente de naftenos y aceites lubricantes, cuyas viscosidades son más sensibles a los cambios de temperatura que los obtenidos de los crudos de base parafinita. Actualmente estos crudos son llamados crudos de base nafténica.
Crudos de Base Mixta: Estos crudos contienen una proporción sustancial de materia parafinita y asfáltica, junto con cierta proporción de hidrocarburos aromáticos.
2. CONFORME A SU DENSIDAD
Pesados: Se caracteriza por su alto contenido en Fuel Oil y bajo en Gas Oil, Kerosene, Nafta y Gas.
Medianos: Se distinguen porque entre sus componentes prevalecen los productos destilados medios que son el Kerosene y el Gas Oil. En relación a los pesados contienen mayores volúmenes de Naftas pero menos cantidades de Fuel Oil.
Livianos: Estos tienen mayor cantidad de productos livianos como ser el Gas licuado de Petróleo ( G.L.P), Naftas, Kerosene y Gas Oil y bajo contenido pesado como el Fuel oil.
3. CONFORME A SU CONTENIDO DE AZUFRE
Están divididos en agrios y dulces de acuerdo a que posean un bajo o alto tenor de azufre:
Agrios: Se caracterizan por su alto contenido de azufre produciendo mayor corrosión a las instalaciones de la Planta de procesamiento. Requieren tratamiento previo a su refinación.
Dulces: Tienen bajo contenido de azufre y por consiguiente son menos agresivos para el deterioro de las instalaciones. Generalmente no necesitan de tratamiento previo.
PRODUCTOS DEL PETROLEO
Cada producto obtenido de una refinería bien sea directamente de una planta de proceso o como mezcla de las corrientes de diferentes unidades de proceso, debe cumplir con ciertos requerimientos de calidad para garantizarle al usuario el comportamiento satisfactorio del servicio para la cual ha sido manufacturado determinado producto.
Los productos derivados del petróleo deben tener ciertas características, que pueden ser descritas cuantitativamente y dependen de las exigencias del mercado. Mas del 85 % del suministro mundial de petróleo es usado como combustible, ya en maquinas para producir potencia o en aplicaciones de combustión continua para producir calor.
Los combustibles del petróleo pueden ser gaseosos, como el gas natural y el gas licuado del petróleo (GLP), o líquidos, estos últimos se clasifican de acuerdo a su volatilidad, ejemplo: gasolina, kerosenes, gasóleos, combustibles y residuales.
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