martes, 11 de diciembre de 2007

Procesos para mejorar la gasolina natural

La gasolina natural o primaria está compuesta por el número adecuado de carbonos, pero la forma en que están colocados dentro de la molécula no le imparten un buen octanaje.Para mejorar la calidad de esta gasolina existen dos tipos de procesos en las refinerías, que son la isomerización y la reformación. Ambos requieren catalizadores.

  • isomerización:
Los hidrocarburos lineales de los que está compuesta la gasolina natural se ramifican, lo que permite que se incremente su octanaje.(como comentó Rosa).El indice de octano de heptano es cero(siete átomos de carbono formando una cadena lineal),pero si lo isomerizamos y lo hacemos altamente ramificado,obtenemos el isoheptano que tiene 110 de octano.

  • reformación:
No sólo favorece la ramificación de los hidrocarburos, sino que también les permite ciclizarse, formando anillos de seis átomos de carbono, y después perder átomos de hidrógeno dándonos los hidrocarburos cíclicos llamados aromáticos.

Éstos están constituidos principalmente por benceno , tolueno , y xilenos .El tolueno solo tiene un grupo metilo,mientras que el xileno tiene dos(ortoxileno,metaxileno).Estos hidrocarburos aromáticos le imparten un alto indice de octano a la gasolina reformada.

lunes, 10 de diciembre de 2007

Procesos para hacer más gasolina

El sentido común nos dice que si tenemos moléculas con más átomos de carbono de los que necesitamos, hay que romper las cadenas que unen los átomos de carbono para obtener moléculas más chicas, cuyo número de carbono sea de cinco a nueve.Pero si las moléculas tiene menos átomos de carbono de los que buscamos, entonces es necesario unir dos, tres o más de ellas entre sí, para agrandarlas hasta conseguir el tamaño deseado.

  • procesos de desintegrión térmica:

Utiliza básicamente temperatura y presión alta para romper las moléculas. Los hidrocarburos que produce se caracterizan por tener dobles ligaduras en sus moléculas, a las cuales se les llama olefinas y son muy reactivas. Cuando tienen de cinco a nueve átomos de carbono y se incorporan a las gasolinas ayudan a subir el índice de octano.Sin embargo, tienen el inconveniente de ser muy reactivas; al polimerizarse, forman gomas que perjudican los motores. Por lo tanto en las mezclas de gasolinas en donde se usan fracciones con alto contenido de olefinas es necesario agregar aditivos que inhiban la formación de gomas.Los procesos de desintegración térmica se usan principalmente para hacer olefinas ligeras, o sea de dos carbonos (etileno), tres (propileno), cuatro (butenos cuando tienen una sola doble ligadura en la molécula y butadieno cuando tienen dos dobles ligaduras), y cinco (pentenos cuando tienen una sola doble ligadura e isopreno cuando tienen dos dobles ligaduras). Las fracciones del petróleo que sirven de materia prima o carga pueden ser desde gasolinas pesadas hasta gasóleos pesados. En estos casos siempre se obtienen también las llamadas gasolinas de desintegración. Los procesos de desintegración catalítica también usan temperaturas y presión para romper las moléculas, pero son menores que en el caso anterior, gracias a ciertos compuestos químicos llamados catalizadores. Los catalizadores no sólo permiten que el proceso trabaje a temperaturas y presiones inferiores sino que también aumentan la velocidad de la reacción.Además actúan como "directores" haciendo que las moléculas se rompan de cierta manera; los pedazos se unen y forman preferencialmente un determinado tipo de hidrocarburos. Así, por ejemplo, una molécula con 16 átomos de carbono como es el hexadecano , puede romperse para formar un par de moléculas con 8 átomos de carbono cada una o sea octano + octeno). El octeno es un hidrocarburo olefínico, es decir, que tiene dos átomos de hidrógeno menos que el octano, que es un hidrocarburo parafínico.
  • procesos de desintegración catalítica:

Los procesos de desintegración catalítica para obtener preferencialmente las gasolinas de alto octano usan como carga los gasóleos, o sea la fracción que contienen de 14 a 20 átomos de carbono en sus moléculas. Las gasolinas obtenidas por desintegración catalítica, y en particular las fracciones ligeras, contienen hidrocarburos altamente ramificados, tanto parafínicos como olefínicos. Estas ramificaciones en las moléculas contenidas en la fracción de la gasolina le imparten un alto índice de octano.

Además de la gasolina también se produce bastante gas, como el isobutano (cuatro átomos de carbono ramificados), y una elevada cantidad de etileno, propileno y butenos. Otros combustibles que se forman son el diesel, la kerosina y otros productos más pesados.

Las olefinas como tienen dos, tres y cuatro átomos de carbono, está claro que para obtener productos de cinco a nueve carbonos será necesario unir las moléculas.En las refinerías existen dos tipos de procesos para llevar a cabo este tipo de reacciones. Uno es la polimerización. Este proceso también usa catalizadores para la obtención de gasolina. Al combustible que resulta se le llama gasolina polimerizada.El otro proceso de síntesis que usa los gases de las desintegradoras es el llamado proceso de alquilación. Es una reacción química de una olefina con una parafina ramificada, en presencia de un catalizador. El producto resultante tendrá también ramificaciones; es decir, los carbonos no estarán en una sola línea.

En este proceso se hacen reaccionar las olefinas como el etileno, el propileno y los butenos, con el isobutano, que es un hidrocarburo parafínico ramificado con cuatro carbonos en su molécula.Al producto obtenido en el proceso anterior se le llama gasolina alquilada. Su alto índice de octano se debe principalmente a las múltiples ramificaciones de los hidrocarburos que lo forman.

GASOLINA:producto hecho por el hombre

las principales razones por las que la gasolina es sintética:
  1. Los crudos tienen un máximo de 25-30% de gasolina natural con índices de octano de 40 a 60, los cuales son demasiado bajos para usarse en los motores modernos de combustión interna. Esto se debe a la estructura molecular de los hidrocarburos que la constituyen.
  2. La cantidad de gasolina primaria o natural contenida en los crudos es insuficiente para satisfacer la gran demanda provocada por los cientos de millones de vehículos que circulan diariamente por las carreteras y calles del mundo entero.
Estas dos razones crearon el reto para los científicos: cómo remodelar las moléculas para producir más y mejores gasolinas. Sin embargo, a medida que se hacían mejores gasolinas, simultáneamente los diseñadores de automóviles aumentaban la compresión de los motores elevando así su Potencia. Se necesitó entonces un índice de octano mayor.

viernes, 7 de diciembre de 2007

POCESOS DE UNA REFINERIA

Isomerización

Los isómeros son moléculas que tienen el mismo tipo y cantidad de átomos, pero con diferente estructura en su conformación. En el caso particular de las parafinas, que son hidrocarburos constituidos por cadenas de átomos de carbono asociados a hidrógeno, se tienen para una misma fórmula general (CnH(2n+2)) una gran variedad de estructuras; cuando la cadena de átomos de carbono es lineal, el compuesto se denomina parafina normal, y si la cadena es ramificada, el compuesto es una isoparafina.
En el grupo de parafinas que forman parte de las gasolinas, las isoparafinas tienen número de octano superior a las parafinas normales, de tal manera que para mejorar la calidad del producto se utiliza un proceso en el que las parafinas normales se convierten en isoparafinas a través de reacciones de isomerización.
La práctica es separar por destilación la corriente de nafta en dos cortes, ligero y pesado; el ligero que corresponde a moléculas de cinco y seis átomos de carbono se alimenta al proceso de isomerización, mientras que el pesado, con moléculas de siete a once átomos de carbono, es la carga al proceso de reformación antes descrito. Las reacciones de isomerización son promovidas por catalizador de platino soportado en gg-alúmina.

Desintegración Catalítica Fluida (FCC)

Este es un proceso de conversión de hidrocarburos pesados presentes en los gasóleos de vacío, que permite producir gasolina, y en consecuencia aumentar el rendimiento de este combustible en las refinerías, disminuyendo la producción de residuales.
El proceso FCC se basa en la descomposición o rompimiento de moléculas de alto peso molecular; esta reacción se promueve por un catalizador sólido con base en zeolitas en presentación pulverizada, que se incorpora a los hidrocarburos de carga en un reactor de tipo tubular con flujo ascendente. A la salida del reactor, el catalizador se separa de los productos de reacción a través de ciclones, y el coque que se genera y adhiere al mismo por las altas temperaturas de reacción, se quema en un equipo especial antes de recircularse al reactor; la energía liberada en el quemado sirve para dar parte del calentamiento de la corriente de carga.
En el proceso se producen, además de gasolina, productos más ligeros como gas seco (metano y etano) y fracciones de 3 a 5 átomos de carbono, de carácter olefínico, que se utilizan como materia prima en la producción de éteres y gasolina alquilada en procesos subsecuentes de la refinería. También se genera un producto pesado rico en aromáticos, conocido como aceite cíclico ligero, que se procesa en las hidrotratadoras de la fracción diesel, y otro denominado aceite decantado que se incorpora al combustóleo.

Producción de Éteres

Con el propósito de reducir las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados de los vehículos con motor a gasolina, se agregan a este combustible componentes que contienen oxígeno en su molécula, como es el caso de los éteres.
Estos componentes se dosifican en la gasolina para obtener un contenido de oxígeno de 1 a 2% en peso y, en virtud de su alto número de octano, contribuyen al buen desempeño de este combustible en los motores. Los componentes oxigenados utilizados en la formulación de gasolinas en México son el MTBE (metil tert-butil éter) y en menor grado el TAME (tert-amil metil éter).
Estos éteres se obtienen en las refinerías a partir de alcohol metílico, producido en los complejos petroquímicos, y de las olefinas ligeras producidas en los procesos de desintegración catalítica FCC, con el beneficio adicional de reducir el contenido de estas
olefinas ligeras (importantes contribuyentes a la formación de ozono en la atmósfera) en la gasolina.

Alquilación

El proceso de alquilación es una síntesis química por medio de la cual se unen olefinas ligeras (propileno y/o butenos producidos en el proceso FCC antes descrito) con isobutano (proveniente de la fracción de gas LP recuperada en la destilación atmosférica del petróleo y complementada con corrientes equivalentes del procesamiento del gas natural). Al resultado de la síntesis se le denomina alquilado o gasolina alquilada, producto constituido por componentes isoparafínicos cuyos puntos de ebullición se ubican dentro del intervalo de la gasolina.
En sus inicios el proceso tuvo como objetivo obtener un combustible aplicable a aviones de turbohélice, y aumentar el rendimiento de gasolina a partir de las diversas corrientes ligeras producidas en la refinería, pero actualmente su objetivo es producir una fracción cuyas características tanto técnicas (alto octano) como ambientales (bajas presión de vapor y reactividad fotoquímica) la hacen hoy en día, uno de los componentes más importantes de la gasolina reformulada. La alquilación es un proceso catalítico que requiere de un catalizador de naturaleza ácida fuerte, y se utilizan para este propósito ya sea ácido fluorhídrico o ácido sulfúrico.

jueves, 6 de diciembre de 2007

Cepsa "La Rábida"

Un ejemplo de refinería de petróleo es Cepsa “La Rábida”, situada en Palos de la Frontera y en actual ampliación.
Esta planta de combustible, que comenzó a funcionar el 4 de abril de 1967, se alimenta del crudo que se almacena en los tanques de almacenamiento, los cuales tienen gran capacidad de tratamiento (4.5 millones de t/año). En esta planta el crudo se calienta hasta 340ºC para su proceso de destilación atmosférica.
Los componentes del crudo se van separando en una torre de destilación, según sus diferentes puntos de ebullición, de forma que los productos más ligeros, gases y naftas, ascienden a la parte superior de la torre. Los más pesados, en cambio, se sitúan en su parte inferior y los intermedios, querosenos y gasóleos, se sitúan en la zona central.
De los gases se obtienen diferentes concentraciones de butano, propano y los gases que constituyen el combustible usado para los procesos productivos de la Refinería. Hay que destacar tres unidades de tratamiento para la producción de butano y propano: Aminas (eliminación de ácido sulfhídrico), Merox (eliminación de mercaptanos) y Butano-Propano (separación de ambos gases).
En cuanto a la nafta, su fracción pesada se procesa para producir gasolinas. La fracción ligera pasa por la Unidad de Merox para suprimir los mercaptanos que contiene, para conseguir un producto no corrosivo.
El queroseno y los gasóleos los obtenemos en la zona central de la torre de destilación. El queroseno da lugar a combustibles de aviación, tras un tratamiento donde se transforman los mercaptanos corrosivos en disulfuros no corrosivos. Los gasóleos, por su parte, se les reducen con hidrógeno su contenido en azufre para cumplir las especificaciones en vigor.
Por la parte inferior de la Torre de Destilación sale el producto de mayor densidad, al que se denomina residuo atmosférico. A partir de este residuo se puede producir fueloil, asfaltos, lubricantes o combustibles.
En una unidad reductora de viscosidad, se tratan fondos de la unidad de destilación a vacío y eventualmente los fondos de SDA de la planta de lubricantes y eventualmente residuo atmosférico de la planta de combustibles, obteniéndose fuelóleos, gasóleos, naftas (ligera y pesada) y gases.
Dentro de esta planta de combustibles se encuentran dos unidades de desulfuración para tratar el gasoil de vacío (VGO) y reducir así el contenido de azufre de la carga a la Planta FCC.
Finalmente, dos Plantas de Azufre convierten en azufre elemental todo el sulfhídrico procedente de las unidades de desulfuración.

Hay que decir que esta planta posee un avanzado proceso de tratamiento de aguas para que las que se vayan a desechar, ya inservibles, no afecten en lo mas mínimo al medio ambiente, enviando mediciones de esos vertidos a la Junta de Andalucía regularmente junto con mediciones del pH de las aguas.

viernes, 30 de noviembre de 2007

La Gasolina

Química de la Gasolina

Los hidrocarburos son compuestos que sólo contienen dos elementos: el carbono y el hidrógeno. Hay una variedad de hidrocarburos y por eso se agrupan en familias. Una familia es la de los alcanos, que son hidrocarburos que tienen los átomos de carbono unidos por enlaces covalentes simples, la mayoría de los hidrocarburos del petróleo son de esta familia.

El carbono puede formar cuatro enlaces y los átomos de carbono se unen entre sí formando cadenas. Después, por ejemplo, forman hidrocarburos. Algunas propiedades de los alcanos cambian en función de la longitud de la cadena de carbono. Al crecer la cadena, la temperatura de ebullición también crece y por tanto los alcanos son cada vez menos volátiles. Así, los alcanos con cadenas cortas son gases a temperatura ambiente. Los alcanos con cadenas que contengan entre 5 y 19 átomos de carbono son líquidos y los que contengan más de 20 átomos de carbono son sólidos.

Con todo lo visto, podemos decir que la gasolina contiene alcanos con cadenas entre 5 y 19 átomos de carbono, porque la gasolina es un combustible líquido. Para concretar más, la gasolina tiene de 5 a 10 átomos de carbono en las moléculas o cadenas de hidrocarburos.


Tipos de Gasolina y sus Características


En este apartado vamos a ver las clases de combustibles que podemos encontrar en las gasolineras españolas en el presente. Hoy en día en una gasolinera encontramos estos tres tipos de gasolina: Super, Euro Super sin plomo y Super Plus sin plomo.

La característica distintiva de cada gasolina la constituye la resistencia a la detonación, que viene determinada por el octanaje, la gasolina Super tiene un octanaje mayor a la de la gasolina Euro Super sin plomo, sin embargo, la gasolina Super Plus sin plomo tiene mayor octanaje que la Super. Por lo tanto, el octanaje sirve para determinar el grado de resistencia a la detonación, es decir, si la gasolina tiene poco octanaje, en la cámara de combustión de un motor se producen inflamaciones espontáneas, dicho de otro modo, detonaciones a destiempo en la cámara de combustión que pueden repercutir al motor para mal. Los índices de octanaje de cada gasolina son los siguientes: la gasolina Super tiene 97 octanos, la Euro Super sin plomo tiene 95 octanos y la Super Plus sin plomo tiene 98. El índice de octanaje de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante, así pues, va en función del número de octanos de cada una de ellas, cuanto mayor es el número de octanos de la gasolina, mayor es el octanaje de ésta y por tanto la resistencia a la detonación o el poder antidetonante de la gasolina es mayor.


Antidetonantes y Aditivos

Como sus propios nombres indican, la gasolina Euro Super sin plomo 95 y la Super Plus sin plomo 98, no tienen plomo, todo lo contrario que la gasolina Super que si tiene plomo, las otras dos gasolinas sin plomo tienen otros compuestos que actúan de manera similar al compuesto con plomo de la Super. Todos los coches fabricados actualmente consumen gasolinas sin plomo, ya que por medio de un catalizador se consigue menor contaminación en comparación a un coche que utiliza gasolina con plomo o Super, que no pueden utilizar catalizador para reducir los gases de escape (en el apartado Tratamiento para los contaminantes hablaremos más de esto).

Podemos decir, que los antidetonantes son sustancias que se añaden a las gasolinas para aumentar su resistencia a la detonación. Son compuestos orgánicos y organometálicos. Como importantes son: el benzol, octano, alcohol y tetraetilo de plomo. Relacionando este apartado con el anterior, si un antidetonante aumenta la resistencia a la detonación, quiere decir que también va a influir en el índice de octanaje de una gasolina.

Como hemos dicho al principio de este apartado, la gasolina Euro Super y la Super Plus no tienen plomo, es decir, no utilizan el tetraetilo de plomo como antidetonante, pero esto no quiere decir que no tengan antidetonante, también lo tienen pero no es el altamente tóxico tetraetilo de plomo. El tetraetilo de plomo lo tiene como antidetonante la gasolina Super, por esto los coches que utilizan gasolina Super no llevan catalizador, porque éste sufriría una “intoxicación”.

Los aditivos son sustancias que se añaden a la gasolina para modificarla después del proceso de la destilación, por lo tanto un antidetonante también es un aditivo, pero es un aditivo que ya tienen las gasolinas que nos venden en las gasolineras.


Tratamiento de los Contaminantes

La gasolina se compone esencialmente de carbono e hidrógeno. Cuando la gasolina se quema, el carbono se une al oxígeno del aire para formar dióxido de carbono (CO2) y el hidrógeno se une con el oxigeno formando agua (H2O). Estos productos por la combustión de las gasolinas se generan siempre y cuando se cumpla la proporción óptima, 14,7 de aire por 1 de combustible (14,7:1). Como casi nunca se produce esta proporción surgen otras sustancias contaminantes. Estos son los productos contaminantes que expulsa el motor:

  • Monóxido de carbono (CO), un compuesto conocido y tóxico que en contacto con el aire libre se une rápidamente con el oxígeno para formar dióxido de carbono (CO2).
  • Hidrocarburos no quemados.
  • Óxidos nítricos, se forman a partir del nitrógeno contenido en el aire procedente de la combustión.

Para que estos contaminantes no lleguen al exterior, por ejemplo, en los coches se colocan unos “catalizadores” en la salida de gases, en el tubo de escape. En química, un catalizador es una sustancia que provoca o acelera una reacción química. Estos gases contaminantes procedentes del motor atraviesan el catalizador antes de salir a la atmósfera. En su interior hay una sustancia, lo que denominamos catalizador (suele ser platino, rodio u óxidos de metales de transición), que facilita la transformación de los productos contaminantes procedentes de la combustión en otros que no son tan peligrosos para la atmósfera. Hay que tener mucho cuidado de no utilizar gasolina Super en los vehículos que tengan catalizador, los estropea.


La Gasolina “Sin Plomo”

La gasolina sin plomo, que se le llama de esta manera porque no contiene tetraetilo de plomo. Por esta razón, los vehículos que utilizan gasolinas sin plomo llevan catalizador.

En Europa, la gasolina sin plomo normal es de 95 octanos, llamada Euro Super y también existe la gasolina especial o Super Plus que contiene 98 octanos. La verdad es que gracias al catalizador que llevan los automóviles que utilizan este combustible hacen mucho por el medio ambiente y por esta razón todos los vehículos que se comercializan aquí en España necesitan gasolina sin plomo, porque de esta manera pueden reducir sus emisiones contaminantes por medio de los catalizadores.

La otra y muy importante razón por lo que es mejor la gasolina sin plomo es el precio, aunque es cierto que los precios de todas las gasolinas son muy elevados y cada vez suben más, es más barata que la gasolina con plomo o Super. Los motores que utilizan gasolina con plomo pueden llegar a funcionar con la gasolina sin plomo, es verdad que se ahorra dinero en el momento de echar la gasolina, pero el problema medio ambiental sigue existiendo allí porque estos motores no llevan catalizador en el escape, además el ahorro de dinero es relativo ya que el motor no rinde de la misma manera y puede llegar a tener problemas. No es recomendable echar gasolina sin plomo si el motor está fabricado especialmente para funcionar con gasolina Super.



jueves, 29 de noviembre de 2007

Las Gasolinas

Las gasolinas son los primeros combustibles líquidos que se obtinen del fraccionamiento del petróleo. Tienen componentes hidrocarbonados de C4 y C10 y una temperatura de destilación de entre 30 y 200 ºC.
Los principales componentes que presentan son un amplio grupo de compuestos hidrocarbonados cuyas cadenas contienen hasta 10 átomos de carbono.

Podemos tener en ella casi todos los compuestos hidrocarbonados que sean teóricamente posiblees como, parafinas, ciclohexánica................, al menos en pequeños porcentajes. La fracción principal, sin embargo, va a estar formada por pocos componentes y con muchas ramificaciones que son los que van a aumentar el octanaje.

Dentro de una fracción gasolina, los 5 tipos de componentes que pueden estar presente son:

- Parafinas normales o ramificadas.
- Ciclopentano.
- Ciclohexano.
- Benceno y sus derivados.
Existen varios tipos de gasolina:
-Según su procedencia:
- Gasolinas naturales.
- Gasolinas de destilacción directa.
- Gasolinas de cracking o refinado.
-Según su utilización:
- Automoción.
- Aviación.