UNIVERSIDAD ESTATAL PENÍNSULA DE SANTA ELENA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA EN PETROLEOS
MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES Y SUS DERIVADOS 9/1 INGENIERÍA EN PETROLEOS
GONZABAY FIGUEROA MANUEL ORRALA RODRÍGUEZ STALIN YAGUAL BACILIO JONATHAN
ING. FAUSTO CARVAJAL.
9VO SEMESTRE 2017 – 2018
MÉTODOS QUIMICOS DE SEPARACIÓN DE HIDROCARBUROS El petróleo crudo una vez extraído del pozo sube por los cabezales de producción que se encuentren ubicados en la parte superior del pozo. Este crudo sigue un trayecto y va a un tren de separadores que se encuentran ubicados en los campos de producción. Debido a que el petróleo en su forma natural se encuentra en los pozos acompañados de gas, agua, sedimentos e impurezas, debe ser separado de cada uno de estos elementos. Allí es donde aparece los trenes de separadores, los cuales son unas especies de tanques donde el petróleo crudo pasa por la parte superior y debido a la gravedad se va separando. Los sedimentos, se van al fondo, el agua se queda en la parte media entre los sedimentos y el crudo y el gas en la parte superior. Este crudo una vez que sale del separador sale acompañado con el gas. Este gas se separa del crudo mediante dispositivos especiales para esta tarea, donde el gas es secado o atrapado por medio de absorción o adsorción. Una vez que el crudo se encuentra limpio, se transporta por medio de oleoductos a los puntos de refinación o refinerías. Los procesos de refinación son muy variados y se diferencian unos de otros por los conceptos científicos y tecnológicos que los fundamentan para conformar una cadena de sucesos que facilitan:
La destilación de crudos y separación de productos. La destilación, la modificación y la reconstrucción molecular de los hidrocarburos. La estabilidad, la purificación y la mejor calidad de los derivados obtenidos.
Todo esto se logra a través de la utilización de plantas y equipos auxiliares. 1- PROCESO DE DESTILACIÓN: Los procesos de destilación atmosférica y al vacío son clásicos en la industria del petróleo. La diferencia entre el proceso atmosférico y el de vacío es que este último permite obtener más altas temperaturas, muy bajas presiones y lograr la refinación de fracciones más pesadas. La carga que entra en la torre de destilación atmosférica se somete previamente a una temperatura de unos 350 Cº en un horno especial. El calentamiento del crudo, permite que, por orden de punto de ebullición de cada fracción o producto, se desprendan de las cargas, y a medida que se condensan en la torre salen de ésta por tubería laterales apropiadamente dispuestas desde el tope hasta el fondo. Cuando la temperatura de ebullición de ciertos hidrocarburos es superior a 375 Cº se recurre a la destilación al vacío o a una combinación de vacío y vapor. La carga con la que se alimenta el proceso al vacío proviene del fondo de la torre de destilación atmosférica. 2- DESASFALTACIÓN: A medida que se obtienen los productos por los diferentes procesos, muchos de estos requieren tratamiento adicional para remover impurezas o para aprovechar ciertos hidrocarburos. Para estos casos se emplea solvente. La desasfaltación con propano se utiliza para extraer aceites pesados del asfalto para utilizarlos como lubricantes o como carga a otros procesos. Este proceso se lleva a cabo en una torre de extracción líquido-líquido.
3- PROCESO TÉRMICO CONTINUO ("THERMORFOR") CON UTILIZACIÓN DE ARCILLA: El proceso "Thermorfor" tiene por objeto producir lubricantes de ciertas características y es alimentado por los productos semielaborados que salen de las plantas de procesos con disolventes (refinación y desparafinación).
4- DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA: Al proceso de descomposición o desintegración molecular o crepitación térmica se le bautizó "cracking", onomatopéyicamente craqueo, craquear. Fundamentalmente, la carga para este proceso la constituyen gasóleo pesado y/o crudo reducido, suplido por otras plantas de la refinería. Las temperaturas para la descomposición térmica se aplica también para la obtención del etileno, a partir de: etano, propano, propileno, butano, queroseno. Las temperaturas requeridas son de 730 a 760ºC y presiones bajas de hasta 1,4 atmósferas.
5- REFORMACIÓN CATALÍTICA: Este proceso representa un gran avance en el diseño, utilización y regeneración de los catalizadores y del proceso en general. La reforma catalítica cubre una gran variedad de aplicaciones patentadas que son importantes en la manufactura de las gasolinas. La carga puede provenir del procesamiento de crudos nafténicos y parafínicos, que rinden fracciones ricas en sustancias aromáticas. Por la reforma catalítica se logra la deshidrogenación de naftenos, la isomerización de las parafinas, como también la hidrogenación de olefinas. El resultado es un hidrocarburo muy rico en aromáticos y por lo tanto de alto octanaje.
6- PROCESO DE ISOMERIZACIÓN "BUTANAMER" (Universal Oil Products) Este proceso permite, mediante reacción catalítica, transformar butano normal en su isómero, isobutano. El isobutano, se requiere como insumo para producir componentes de la gasolina de muy alto octanaje en el proceso de alquilación.
7- PROCESO DE ALQUILACIÓN "HF" (Acido fluorhídrico, Universal Oil Products) El proceso se emplea en la combinación de isobutano con olefinas tales como el propileno o butileno para producir componentes como la gasolina de alto octanaje. El isobutano, logrado mediante el proceso de isomerización se emplea como carga para la alquilación con propileno, butileno, amilenos u olefinas de alto punto de ebullición. La carga entra en íntimo contacto con el catalizador, que lo constituye el ácido fluorhídrico. El efluente pasa por un recipiente de asentamiento. La parte ácida, ósea el ácido fluorhídrico es bombeado al reactor. El producto que sale por la parte superior del recipiente de asentamiento, se despoja de isobutano y componentes más livianos en la despojadora y lo que sale del fondo de ésta es alquilato para gasolina de motor.
8- PROCESO FLEXICOCKING (EXXON) La aplicación general se basa en el manejo de cualquier carga de hidrocarburo que pueda ser bombeada, inclusive arena bituminosa. Es particularmente adaptable para mover el alto contenido de metales y/o carbón que quedan en los residuos de la carga tratada a temperaturas de 565 ºC o más en plantas al vacío. Los productos líquidos logrados pueden ser mejorados mediante la hidrogenación. Esto puede ser gasificado. Luego de removerle el sulfuro de hidrógeno, el gas puede ser utilizado en los hornos de procesamiento, inclusive los de las plantas de hidrógeno. La planta seleccionada tiene una capacidad de procesamiento de 52.000 b/d y convierte el asfalto o residuo de procesos al vacío en destilados.
CROMATOGRAFÍA Este conjunto de técnicas permite la separación de componentes estrechamente relacionado en mezclas complejas. La cromatografía se ha convertido en un método analítico de primer orden para separar, identificar y cuantificar los compuestos presentes en muestras líquidas y gaseosas. En cromatografía, los solutos se separan en base a la distinta velocidad de desplazamiento cuando son arrastrados por una fase móvil a través de un lecho cromatográfico que contiene a una fase estacionaria (sólida o líquida). La muestra se disuelve en la fase móvil y se hace pasar a través de la fase estacionaria (inmiscible con la móvil) que se mantiene fija en una columna o sobre una superficie plana. Las dos fases se eligen de tal modo que los componentes de la muestra se distribuyen de modo distinto entre las dos fases. Aquellos que son fuertemente retenidos por la fase estacionaria se mueven lentamente con el flujo de fase móvil, mientras que los que se retiene débilmente avanzan con más rapidez. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS Las técnicas de cromatografía pueden clasificarse según diferentes criterios: atendiendo al modo como las fases se ponen en contacto y atendiendo a fundamento del proceso de separación. CLASICIFACIÓN ATENDIENDO AL FUNDAMENTO DEL PROCESO DE SEPARACIÓN. Se caracteriza por la naturaleza de las fases y el tipo de interacciones. a. CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS (Fase móvil líquida) Fase estacionaria sólida: Se trata de sólidos finamente divididos. -
Cromatografía de adsorción: La fase estacionaria sólida retiene a los solutos por un
doble efecto de adsorción física y química Cromatografía de cambio iónico: El sólido retiene a los solutos gracias a atracciones electrostáticas. La fase estacionaria sólida lleva en la superficie cargas electrostáticas fijas, que retienen contraiones móviles que puedan intercambiarse por iones de la fase móvil.
-
Cromatografía de exclusión: La fase estacionaria es un material poroso que retiene a
las moléculas en función de su tamaño. Fase estacionaria líquida: -
Cromatografía de reparto: la fase estacionaria es un líquido inmovilizado sobre un
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material inerte solido que solo actúa como soporte. Cromatografía de afinidad o de fases enlazadas: La fase estacionaria es generalmente un polímero de tipo inmovilizado sobre un sólido inerte por enlaces covalentes.
b. CROMATOGRAFÍA DE GASES (Fase móvil gaseosa) -
Cromatografía de adsorción: También llamado cromatografía gas-sólido, la fase
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estacionaria es un sólido finamente dividido, que retiene a los solutos por adsorción . Cromatografía de partición o de reparto: la fase estacionaria es un líquido retenido por impregnación o por enlace sobre un sólido inerte.
c. CROMATOGRAFÍA DE FLUIDOS SUPERCRÍTICOS (La fase móvil es un fluido supercrítico) Un fluido supercrítico es un fluido calentado a T y P superiores a las críticas. Posee algunas características propias de un gas y algunas propias de un líquido. La fase estacionaria puede ser sólida o líquida. CLASICIFACIÓN ATENDIENDO AL MODO COMO LAS FASES SE PONEN EN CONTACTO Cromatografía en columna: La fase estacionaria se introduce en un tubo estrecho a través del
cual se hace pasar la fase móvil. Esta se desplaza por capilaridad, gravedad o presión. Pueden emplearse fases móviles líquidas, gaseosas o fluidos supercríticos. Cromatografía plana: La fase estacionaria se coloca en un soporte plano. En la cromatografía
plana el flujo se consigue por capilaridad o por capilaridad y gravedad. Solo pueden emplearse líquidos como fases móviles. Existen: -
Cromatografía en papel: la fase estacionaria está retenida en la celulosa, también existen papeles cambiadores de iones. Cromatografía en capa fina: la fase estacionaria es un sólido adsorbente finamente dividido o un líquido inmovilizado sobre un sólido colocado sobre una placa plana.
CONCLUSIONES: El hidrocarburo una vez que sale del yacimiento a superficie debe pasar por una serie de procesos para su tratamiento y refinación para lograr obtener productos derivados para su comercialización, debido a que el hidrocarburo sale con presencia de gas, agua, rípidos entre otros compuestos. Bibliografía Geocities. Métodos de separación y transformación del petróleo. Recuperado de: http://www.geocities.ws/lastransformacionespetroleo14/metodos.htm
UJAEN. Técnicas cromatográficas. Recuperado de: http://www4.ujaen.es/~mjayora/docencia_archivos/Quimica%20analitica%20ambiental/Tema 6.pdf
