Petroquimica

Productos de refinacin lquidos y slidos

Producto Definicin Tipo Uso

Gas LP La mezcla de propano y butano comprimidoy licuado. Proviene, ya sea de lquidos delgas natural y gasolina natural, o de losprocesos de refinacin de crudo.

Combustible DomsticoIndustrial

Gasolvente Solvente aliftico incoloro, de olor a petrleo,que se obtiene de la destilacin del petrleocrudo, de los cortes ligeros de la nafta; deacuerdo a sus especificaciones el 50 porciento de su volumen debe destilar a 100Como mximo, el 90 por ciento a 120 C y latemperatura final de destilacin no debe sermayor a 140 C. Insoluble en agua.

Solvente Industrial

Gasolinas En su forma comercial es una mezclavoltil de hidrocarburos lquidos, conpequeas cantidades de aditivos,apropiada para usarse como combustibleen motores de combustin interna conignicin por chispa elctrica, con un rangode destilacin de, aproximadamente, 27 a225 C.

Combustible Automotriz


Gas Nafta Solvente aliftico con punto de ebullicinrelativamente elevado. En la prueba dedestilacin el destilado a 176 C debe sercomo mnimo el 50 por ciento delvolumen, a 190 C el 90 por ciento mnimoy la temperatura final de ebullicin 210 Ccomo mximo; debe tener un punto deinflamacin relativamente alto (38 C comomnimo), libre de color y olor.

Solvente Industrial

Turbosina Combustible para avin. Destilado delpetrleo similar a la querosina. Lquidoclaro, olor a aceite combustible, insolubleen agua. Conocido tambin con losnombres de jet fuel y combustible dereactor.

Combustibleespecial

Aviacin

Querosina Segundo corte o fraccin de la destilacindel petrleo crudo (el primero es la nafta ogasolina); su color, contenido de azufre ycaractersticas de ignicin varan segn laspropiedades del crudo que provienen. Supeso especfico est dentro de un rango de0.80 a 0.83 y su punto de ignicin de 66 C a80 C.

Combustible DomsticoIndustrial


Diesel Combustible derivado de la destilacinatmosfrica del petrleo crudo. Se obtienede una mezcla compleja de hidrocarburosparafnicos, olefnicos, naftnicos yaromticos, mediante el procesamiento delpetrleo. Es un lquido insoluble en agua,de olor a petrleo.

Combustible Automotriz

Emulsiones Mezcla amorfa de hidrocarburos, de colornegro brillante, muy impermeable que seusa, generalmente con arena.

Asfaltos Pavimentacin eImpermeabilizacin

Vaselinas Se obtienen mediante tratamientoadecuado de determinadas fracciones delpetrleo bruto. Por dicha razn, parapoder utilizarse en humanos deben tenerun grado de purificacin llamado "gradofarmacutico" o "grado farmacopea". Esteexcipiente se ha utilizado durante muchotiempo en formulaciones cosmticas.

Productoqumico

Industrial

AceitesLubricantes

Se utilizan como base para la elaboracin delubricantes terminados. Por su composicinqumica pueden ser naftnicos (caracterizados porun menor ndice de viscosidad) o parafnicos (altondice de viscosidad). Algunas de lasespecificaciones ms importantes de los lubricantesbsicos son su viscosidad, punto de inflamacin,temperatura de escurrimiento y color.

Lubricante Automotriz


Grasas Lubricantes slidos o semislidos que sefabrican con un aceite lubricante y un agenteque les da ms densidad y consistencia. Elaceite utilizado es refinado, generalmente dealto ndice de viscosidad, y los agentesespesantes son jabones de aluminio, bario,litio, sodio y estroncio y sustancias comoarcilla, slice y glicerol. Se aaden ademsaditivos antioxidantes, inhibidores decorrosin, pigmentos orgnicos, etctera.

Lubricante Automotriz

Parafinas Son slidos untuosos que se fundenrpidamente y poseen cierto brillo,plasticidad y resbalosidad. Las parafinasderivadas del petrleo se obtienen como uncoproducto en la fabricacin de aceiteslubricantes. Se separan del aceite paramejorar la fluidez de los lubricantes, y sepueden someter a diversos procedimientospara reducir el aceite que contienen yrefinarlas para eliminar compuestosindeseables de azufre, nitrgeno y otros,dndoles mayor consistencia, mejor color yeliminarles cualquier olor.

Productoqumico

Industrial


Combustleo Lquido oscuro, viscoso, con olorcaracterstico a chapopote, decomposicin compleja de hidrocarburospesados, obtenido de la mezcla de lascorrientes de residuo de vaco, aceitepesado y aceite ligero de ladesintegracin cataltica. Como todo estetipo de compuestos, es insoluble en agua.

Combustible Industrial

Asfaltos Es un material de cementacin slidoo semislido de color oscuro, formadoprincipalmente por bitmenes. Seencuentra a veces en grandesdepsitos naturales como betunes ypresente en la mayora de los petrleoscrudos de donde se separa por variosprocedimientos y se puede tratar paradar lugar a numerosos tipos y gradosde asfalto.

Asfaltos PavimentacineImpermeabilizacin

Proceso de produccin de etileno

Precursores de los petroqumicosLos precursores son materiales reactivos fabricadosgeneralmente por la descomposicin de las molculas msgrandes del destilado del petrleo y naftas.Los principales precursores son:Acetileno, propileno, benceno, xilenos, etileno, buteno,tolueno y naftalenos.El etileno se fabrica a partir de gas natural liquido, naftagasoil, combustible diesel, etano, propano y butano.La fabricacin de etileno a partir de destilados, gas natural ogases lquidos se muestra en el diagrama de flujo generalsiguiente:

Produccin de etileno

El material que va a ser procesado (craqueado o desintegrado)se diluye con un gas inerte (generalmente vapor) a mas omenos 725C con un tiempo de residencia de 30 a 100 minobtenindose un producto mixto que debe fraccionarse paraque sea til.Los gases se enfran rpidamente se deshidratan y sefraccionan para rendir componentes individuales de altapureza y algn material indeseable que se recircula.La variacin en la materia prima y las condiciones deoperacin alteran la composicin del producto, por ejemplo,se podra obtener butileno o propileno como productoprimario, si as se desea.

Proceso de produccin de propileno

El propileno se produce como un coproducto con el etileno. El craqueocon vapor de etileno produce la mayor parte de propileno y casi todo seutiliza en la produccion de polimeros.

Proceso de produccin de butadieno

La mayor parte se obtiene como un producto de ladesintegracin de petrleo con vapor para la fabricacin deetileno. La deshidrogenacin del butano es una ruta alternaque se utiliza, la cual puede ser una operacin de uno o dospasos.

Proceso de produccin de butadieno

En las siguientesfiguras, se muestrael proceso de unaetapa, la materiaprima es n-butano,se emplean oxidosde aluminio y cromocomo catalizadores yel rendimiento de 1,4-butadieno es de 57a 63%.

Proceso de produccion de butadieno

El butadieno no tiene la pureza suficiente para poder polimerizarse; por lo tanto se purifica por absorcin con el producto de reaccin con acetato cuproamnico.


Una vez que se obtiene el monmero de butadieno este se copolimeriza con estireno, para ofrecerlo como hule sinttico SBR (estireno-butadieno).


En el proceso de dos etapas primero se convierteel n-butano en n-buteno y despus utilizando uncatalizador de oxidacin-deshidrogenacin msaire comprimido o vapor, el n-buteno seconvierte en 1,4-butadieno.

Pirlisis de etano, propano y naftas

Las olefinas se obtienen principalmente de ladesintegracin cataltica de varios hidrocarburos. Elproducto ms importante es el etileno.Se obtiene al mismo tiempo propileno como subproducto,lo que se logra por medio de desintegracion o pirlisis convapor de 760 a 780C de temperatura con un tiempo deresidencia de 15 a 30 minutos.Antes del proceso de separacin hay que enfriar y luegocomprimir a 3.5 MPa. En el producto se encuentran etilenopropileno, butadieno y aromticos.Se pueden utilizar tanto hidrocarburos de bajo pesomolecular (gas natural) como hidrocarburos pesados.


El proceso consiste simplemente en hacerlos pasar por unacmara calentada a temperatura elevada; la pirlisis vadirigida a la produccin de combustibles y a la produccinde materias primas, siendo para aquellos el proceso msimportante el cracking cataltico.Los alquenos de bajo peso molecular obtenidos por estosprocedimientos pirolticos pueden separarse y purificarse, yson las materias primas ms importantes para la sntesis agran escala de compuestos alifticos.

Arboles derivados de cada olefina

Composicin del petrleo

El petrleo, se compone principalmente de carbono ehidrgeno en la porcin 83-87% de C y de 11-14% de H.Contiene abundantes impurezas de compuestosorgnicos en los que intervienen componentes como elazufre, oxgeno, nitrgeno, mercaptanos, SO2, H2S,alcoholes mezclados tambin con agua salada, ya sealibre o emulsionada, en cantidad variable. Comoimpurezas, se encuentran tambin diversas salesminerales como cloruros y sulfatos de Ca, Mg y Fe, sucolor vara entre mbar y negro.

CLASIFICACION DE LOS PETROLEOS

Los petrleos se clasifican deacuerdo con las series dehidrocarburos predominantesque los constituyen, las seriesque agrupan los hidrocarburostienen propiedades semejantesy se representan por lassiguientes frmulascondensadas:

Parafinas:CnH2n+2Naftnicos:CnH2n+4Aromticos:CnH2n+6Asflticos: CnH2n+8

PROPIEDADES

Dependiendo del nmero de tomos de carbono y de la estructura de loshidrocarburos que integran el petrleo, se tienen diferentes propiedadesque los caracterizan, determinando su comportamiento comocombustibles, lubricantes, ceras o solventes.

Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrgeno constituyen lasparafinas; las molculas en las que se forman ciclos de carbono son losnaftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillobencnico) se tiene la familia de los aromticos.

Al aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras sehacen verdaderamente complejas y difciles de identificar qumicamentecon precisin. Un ejemplo son los asfltenos que forman parte del residuode la destilacin al vaco.

Propiedades fsicas y qumicas ms importantes

El valor del petrleo crudo se determina por su rendimiento en productos refinados y dicho rendimiento depende de sus caractersticas fsico-qumicas, siendo las principales su contenido de azufre y su densidad.

De acuerdo con su contenido de azufre, se clasifica en: Amargo: entre1.5 -4%; Semi-amargo: Entre 0.5 a 1.5 %; Dulce: Menor del 0.5%.

Gravedad API API = (141,5/GE a 60 F) - 131,5La frmula usada para obtener la gravedad especfica del lquido derivada de los grados API es la siguiente:GE a 60 F = 141,5/(Gravedad API + 131,5)60 F (o 15. 55 C) es usado como el valor estndar para la medicin. Por lo tanto, un crudo pesado con una gravedad especfica de 1 (esta es la densidad del agua pura a 60 F) tendr la siguiente gravedad API:(141,5/1,0) - 131,5 = 10,0 grados API.


Generalmente hablando, un mayor valor de gravedad API en unproducto de refinera representa que ste tiene un mayor valorcomercial. Esto bsicamente debido a la facilidad (operacional yeconmica) de producir destilados valiosos como gasolina, jet fuel ygasleo con alimentaciones de crudos livianos y a los altosrendimientos de los mismos. Esta regla es vlida hasta los 45 gradosAPI, ms all de este valor las cadenas moleculares son tan cortas quehacen que los productos tengan menor valor comercial.

Punto de fluidez, F ( C)El punto del crudo vertido, en F o C, es un indicador aproximadode la relacin parafinica y aromtica del crudo. Cuanto menor sea elpunto de fluidez, menor es el contenido de parafina y es mayor elcontenido de aromticos.


% en peso de residuo de Carbono.Residuo de carbono se determina por destilacin hasta obtener un residuode coque en la ausencia de aire. El residuo de carbono se relacionaaproximadamente con el contenido de asfalto del crudo y a la fraccin deaceite lubricante que se puede recuperar. En la mayora de los casoscuanto menor es el residuo de carbono, el ms valioso del crudo.Contenido de sal.Si el contenido de sal del crudo, cuando se expresa como NaCl, es mayorque 10 lb /1000 bbl, generalmente es necesario desalar el crudo antes deprocesarlo. Si la sal no se elimina, graves problemas de corrosin sepresentaran en los equipos.% en peso de contenido de Nitrgeno.Un alto contenido de nitrgeno no es deseable en los crudos porque loscompuestos orgnicos de nitrgeno causan envenenamiento a loscatalizadores utilizados en el proceso provocando problemas de corrosin.Los crudos que contienen nitrgeno en cantidades por encima de 0,25% enpeso requieren un procesamiento especial para eliminar el nitrgeno.


La industria mundial de hidrocarburos lquidos clasifica el petrleo de acuerdocon su densidad API (parmetro internacional del Instituto Americano delPetrleo, que diferencia las calidades del crudo).

Aceite crudoDensidad

( g/ cm3)

Densidad

grados API

Extrapesado >1.0 10.0

Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3

Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1

Ligero 0.87 - 0.83 31.1 - 39

Superligero < 0.83 > 39


Para exportacin, en Mxico se preparan tres variedades de petrleo crudo:Olmeca: Superligero con densidad de 39.3 grados API y 0.8% de azufre en peso.Itsmo: Ligero con densidad de 33.6 grados API y 1.3% de azufre en peso.Maya: Pesado con densidad de 22 grados API y 3.3% de azufre en peso.

El petrleo mexicano es materia prima de calidad que se encuentrapresente en toda la industria nacional e internacional como lo es entransporte, alimentos, frmacos, fertilizantes, pinturas y textiles.

Curvas de destilacin ASTM y TBP

Al calentarse el petrleo, se evaporan preferentemente los compuestosligeros (de estructura qumica sencilla y bajo peso molecular), de talmanera que conforme aumenta la temperatura, los componentes mspesados van incorporndose al vapor.

Las curvas de destilacin TBP (del ingls true boiling point, temperaturade ebullicin real) distinguen a los diferentes tipos de petrleo y definenlos rendimientos que se pueden obtener de los productos por separacindirecta.

Las curvas TPB del crudo dan una indicacin de las cantidades de losdiversos productos presentes y generalmente se refiere a una destilacinrealizada en equipos que logran un grado razonable de fraccionamiento.


Los ensayos de destilacin del crudo son importantes ya que determinan el rendimiento de los productos que se pueden obtener cuando este crudo es procesado en una refinera.Los posibles ensayos de destilacin normalizados son: - ASTM 2892 Curva de destilacin TBP (True Boiling Point )

- ASTM D86 Curva de destilacin para fracciones ligeras

- ASTM D1160 Curva de destilacin para fracciones pesadas

- ASTM D5307 Curva de destilacin simulada a partir de cromatografa de gases

La curva ms importante es la destilacin TBP: T = f( % volumen % peso).


TRANSFORMACIN DE LA CURVA DE DESTILACIN ASTM D86 A TBP

1. Tomar los datos de una destilacin ASTM D862. Si la presin de la prueba es distinta a 101,3 KPa (760 mm Hg), se deben realizar las respectivas correcciones de temperaturas ledas utilizando la ecuacin de SydneyYoung: Cc = 0.0009(101.3 Pk) (273 Tc)

Cc = 0. 00012 (760 Pk) (273 Tc)Donde:Cc: correccin que debe adicionarse a la lectura del termmetro observada en TcPk: presin baromtrica en KPa, observada durante la destilacinP: presin baromtrica en mm Hg, observada durante la destilacinTc: Temperatura medida3. Corregir la temperatura por encima de 246 C, usando la ecuacin de craqueo

logD = -1,587 + 0,00473 (T)Donde:D: Correccin a ser adicionada a T, FT: Temperatura observada, F


4. Se ubica la temperatura correspondiente al 50 % de rendimiento ASTM D 86 y se corrige utilizando la parte baja de la Figura 3A.1.1, obtenindose el primer punto de la curva TBP.

TTBP,50% = TASTM50% + FTBP5. Se obtiene la diferencia de temperatura ASTM para las fracciones 010; 1030; 3050; 5070; 7090; 90100.

TASTM,50-30 = TASTM,50% - TATSM,306. Con los valores obtenidos de TASTM,21 se leen en la parte superior de la Figura 3A1.1, cortando con las curvas TASTM,21 , obtenindose los valores de diferencia de temperatura TBP.7. De la definicin de diferencial de temperatura, se despeja la temperatura TBP, 30%

TTBP,50-30 = TTBP,50% - TTBP,308. El procedimiento se repite para cada delta (T) y se obtienen todos los puntos de la curva TBP

Procesos de produccin de etileno y propileno

Del petrleo se obtienen determinados compuestos, que son la base dediversas cadenas productivas, las cuales determinan una amplia gama deproductos denominados petroqumicos, que se utilizan en las industrias defertilizantes, plsticos, alimentaria, farmacutica, qumica y textil, entre otras.Las principales cadenas petroqumicas son las del gas natural, las olefinasligeras (etileno, propileno y butenos) y la de los aromticos.Del etileno se producen un gran nmero de derivados, como las diferentesclases de polietileno, cloruro de vinilo, compuestos clorados, xidos deetileno, monmeros de estireno, entre otros, que tienen aplicacin enplsticos, recubrimientos, moldes, etc.Del propileno se producen compuestos como alcohol isoproplico,polipropileno y acrilonitrilo, que tienen gran aplicacin en la industria desolventes, pinturas y fibras sintticas.

Etileno

Definicin Cmo se Produce Usos y Aplicaciones Cmo se Transporta / Centro de

Distribucin

EtilenoGas incoloro con aroma y sabor dulce, punto de congelacin de -169C, ligeramente soluble en agua, alcohol y etil ter. Gas asfixiante. Altamente flamable y explosivo. Lmite de explosividad en aire: superior 3% en volumen e inferior 32% en volmen. Su frmula qumica es: CH2 = CH2 C2H4.

Pirolisis de etano. Se opera el proceso Lummus.

Acetato de vinilo, cloruro de etilo, dicloroetano, estireno, oxido de etileno, polietilenos.

Ducto Buquetanque Autotanque CENTRO DE DISTRIBUCIN Morelos

Pajaritos (Ref)

Propileno

Definicin Cmo se ProduceUsos y

Aplicaciones

Cmo se Transporta /

Centro de Distribucin

Propileno Gas incoloro; soluble en alcohol y ter; ligeramente soluble en agua; baja toxicidad; altamente inflamable; lmite de explosividad en el aire de 2 a 11%; P.E. -47C; P.F. -185.2C; G.E (lquido)0.5139 (20/4C); densidad de vapor a 0C (aire=1) 1.46; P.F -162 F; autoignicin 927 F

Pirlisis de propano.

Accesorios para bao, adhesivos para aglomerados de madera y triplay, agitadores de lavadoras, asientos y volantes automotrices, cascos de lanchas, colchones y asientos, componentes elctricos, oxido de propileno.

Ducto Buquetanque CENTRO DE DISTRIBUCIN

Morelos

Butadieno

El butadieno es producido primariamente como un subproducto en el vapor del cracking de hidrocarburos para producir etileno. Excepto bajo raras circunstancias del mercado, el butadieno es casi exclusivamente manufacturado por este proceso en los Estados Unidos, oeste de Europa y Japn.A: 1 Torre de extraccinB: Remocin de solventeC: 2 Torre de extraccinF: Torre de recuperacin solvente

Equipos principales en el proceso de isomerizacin del petrleo

IsmerosLos ismeros son molculas que tienen el mismo

tipo y cantidad de tomos, pero con diferente

estructura en su conformacin.

En el caso particular de las parafinas, se tienen para una

misma frmula general CnH(2n+2) , y una gran variedad de

estructuras.

Cuando la cadena de tomos de carbono es lineal,

el compuesto se denomina parafina normal

Y si la cadena es ramificada, el compuesto es una isoparafina.

Las isoparafinas tienen nmero 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 travs de reacciones de isomerizacin

IsomerizacinEs la reorganizacin de las cadenas de carbono

lineales en otras ramificadas a travs de la

temperatura y de catalizadores.

Con este procedimiento mejora la calidad de la

bencina.

Los hidrocarburos lineales se queman con mucha

rapidez originando detonaciones que pueden daar

el motor, mientras que los ramificados tienen una

combustin ms adecuada.

El ndice de octano de una gasolina es una medida

de su capacidad antidetonante.

Las gasolinas que tienen un alto ndice de octano

producen una combustin ms suave y efectiva.

El ndice de octano de una gasolina se obtiene por

comparacin del poder detonante de la misma

con el de una mezcla de isooctano y heptano.

Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de

100 y al heptano de 0. Una gasolina de 97 octanos se

comporta, en cuanto a su capacidad antidetonante,

como una mezcla que contiene el 97% de isooctano

y el 3% de heptano

Naftas

Ligero

Molculas de 5-6 tomos de

carbonoIsomerizacin

PesadoMolculas de

7-11 tomos de carbono

Reformacin

La gasolina comercial: Como se dijo antes, la fraccin de gasolina obtenida en la destilacin de petrleo es insuficiente para satisfacer el elevado consumo y adems slo alcanza a tener un ndice de octano entre 40 y 60, demasiado bajo para ser usado en motores modernos de combustin interna.

Por ello, los cientficos se vieron en la necesidad de desarrollar procedimientos para transformar los componentes de otras fracciones del petrleo en gasolina, es decir, remodelar las molculas para lograr ms y mejores gasolinas. Los procesos para estos fines son el Cracking, la Polimerizacin y la Isomerizacin.

La isomerizacin son procesos con los que se

transforman:

Naftas de baja calidad Naftas con alto ndice

de octano

En estos procesos se emplean catalizadores de

platino y operan a temperaturas que pueden

alcanzar los 530 C.

Las reacciones tpicas en un

proceso de isomerizacin son

Proceso de IsomerizacinLa Unidad de Isomerizacin est compuesta por dos

secciones:

HTN (Hidrotratamiento de naftas)

PENEX (Reaccin de Isomerizacin)

Seccin de HTN Tiene como objetivo la separacin del corte de

pentanos y hexanos de la carga, y su posterior

tratamiento con hidrgeno para eliminar los

contaminantes del catalizador de la seccin de

PENEX

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