El petrleo.

FES Aragn.El petrleo.

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO.

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ARAGN.

Qumica en ingeniera.

El Petrleo.

Alumnos:Rivera Barajas Jazmn.Velazco Martnez Joan. Fernndez Cano Veronico David Ricardo.

Fecha de realizacin: 14\11\2013.

El Petrleo.El petrleo o aceite crudo est formado en su mayora por hidrocarburos y tambin contiene pequeas cantidades de compuestos orgnicos que tienen nitrgeno, azufre y oxigeno.Todos los tipos de petrleo se componen de hidrocarburos, aunque tambin suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxigeno; el contenido de azufre vara entre un 0,1 y un 5%. Dichos hidrocarburos pueden separarse por destilacin fraccionada de la que se obtienen aceites ligeros (gasolina), vaselina, parafina, asfalto y aceites pesados.Se presenta en la naturaleza en los tres estados de la materia: slido(bitumen natural). lquido(crudo). gaseoso(gas natural).

La composicin elemental del petrleo normalmente vara entre estos intervalos:ElementoPeso %

Carbono84-87

Hidrgeno11-14

Azufre0-2

Nitrgeno0,2

El petrleo es un lquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad est comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml.

Hidrocarburos de uno a cuatro tomos de carbono:Se presentan en estado gaseoso, son inflamables y no tienen color ni olor. Entre ellos se encuentran:Es el principal constituyente del gas natural; se utiliza como combustible en el hogar y en automviles. Asimismo, es materia prima en la produccin de amoniaco, formaldehdo, dixido de carbono, tetracloruro de carbono y cloroformo, entre otros.

Es materia prima en la fabricacin de polietileno, xido de etileno y vinilo que, a su vez, se utilizan en la produccin de envases, juguetes, tuberas, etctera.

Se mezcla con el butano (C4H10) para constituir el gas licuado del petrleo (lo que se conoce como gas LP), que se emplea en los hogares para encender la estufa y el calentador.Tambin es un combustible para automviles y se emplea en sistemas de aire acondicionado como refrigerante.

Hidrocarburos de cinco a veinte tomos de carbono:Se presentan en estado lquido y su color va del amarillo claro al pardo.Grupotomos decarbono por molculaUso

Gasolina5-9Combustible para vehculos automotores. En la industria se utiliza como desengrasante y disolvente.

Kerosina10-14Se ocupa para obtener turbosina, el combustible para los aviones.

Gasleo15-18Generacin de diesel; que es el combustible de tractores, locomotoras, camiones, trileres y barcos.

Hidrocarburos de cinco a Hidrocarburos con ms de veinte tomos de carbono:Tienen una apariencia pastosa e, incluso, pueden llegar a ser slidos a temperatura ambiente. Van del color caf oscuro al negro.

Grupotomos decarbono por molculaUso

Lubricantes20-35En mquinas de compresin y automviles.

ParafinasFabricacin de ceras y velas.

Combustleo pesado25-35Combustible para calderas de termoelctricas, utilizadas en la generacin de energa elctrica.

Asfaltosmayor a 39Pavimentacin de calles y carreteras.

El origen del petrleo.Uno de los supuestos ms aceptados acerca del origen del Petrleo lo constituye la Teora de Engler, (1911): 1 etapa.Depsitos de organismos de origen vegetal y animal se acumulan en el fondo de mares y en el subsuelo.Las bacterias actan, descomponiendo los constituyentes carbohidratos en gases y materias solubles en agua, y de esta manera son desalojados del depsito.Permanecen los constituyentes de tipo ceras, grasas y otras materias estables, solubles en aceite. 2da etapa.A condiciones de alta presin y temperatura, se desprende CO2 de los compuestos con grupos carboxlicos, y H2O de los cidos hidroxlicos y de los alcoholes, dejando un residuo bituminoso.La continuacin de exposiciones a calor y presin provoca un craqueo ligero con formacin de olefinas (protopetrleo). 3er etapa.Los compuestos no saturados, en presencia de catalizadores naturales, se polimerizan y ciclizan para dar origen a hidrocarburos de tipo naftnico y parafnico. Los aromticos se forman, presumiblemente, por reacciones de condensacin acompaando al craqueo y ciclizacin, o durante la descomposicin de las protenas.

Tipos de petrleo.Se pueden clasificar como: Arabian Light, Brent, Dubai, West Texas Intermediate (WTI), Maya, Istmo y OlmecaLa referencia que sustenta esta clasificacin es la gravedad API (Instituto de Petrleo Americano), que es una medida de densidad. La Gravedad API se basa en la comparacin de la densidad del petrleo con la densidad del agua. A mayor nmero de API asignado, mayor calidad y valor de venta. Las curvas de destilacin TBP (del ingls true boiling point, temperatura de ebullicin real) distinguen a los diferentes tipos de petrleo y definen los rendimientos que se pueden obtener de los productos por separacin directa. Por ejemplo, mientras que en el crudo Istmo se obtiene un rendimiento directo de 26% volumtrico de gasolina, en el Maya slo se obtiene 15.7%.La industria mundial de hidrocarburos lquidos clasifica el petrleo de acuerdo con su densidad API en:Aceite crudoDensidad( g/ cm3)Densidadgrados API

Extra-pesado>1.010.0

Pesado1.0 - 0.9210.0 - 22.3

Mediano0.92 - 0.8722.3 - 31.1

Ligero0.87 - 0.8331.1 - 39

Sper-ligero< 0.83> 39

A mayor gravedad API el petrleo ser ms liviano. Los petrleos ligeros son los ms requeridos en el mercado y por lo tanto los de mayor precio.Cotizacin de los tipos de petrleoPasTipoAPI

Medio OrienteArabian Light40

NoruegaBrent38

AsiaDubai31

EE.UU.West Texas Intermediate (WTI)39

MxicoMaya (pesado)21.57

Istmo (ligero)33.44

Olmeca (superligero)38.30

Composicin de los distintos derivados del petrleo.Dependiendo del nmero de tomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petrleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes.Adems hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrgeno y oxgeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. A continuacin se muestran algunas de las estructuras de derivados del petrleo.Parafinas

Isoparafinas

Olefinas

Naftenos

Aromtico

Azufre

Nitrgeno

Oxgeno

Procesos de refinacin del petrleo.Una refinera es un enorme complejo donde ese petrleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de destilacin o separacin fsica y luego a procesos qumicos que permiten extraerle buena parte de la variedad de componentes que contiene. Proceso De Topping o Destilacin Primaria.El crudo se calienta a 350C y se enva a una torre de fraccionamiento, metlica y de 50 metros de altura, en cuyo interior hay numerosos "platos de burbujeo". De tal modo, los gases calientes que ascienden por dentro de la torre atraviesan el lquido ms fro retenido por los platos. Tan pronto dicho lquido desborda un plato, cae al inmediato interior.La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente graduada desde 350C en su base, hasta menos de 100C en su cabeza. Como funciona continuamente, se prosigue la entrada de crudo caliente mientras que, de platos ubicados a convenientes alturas, se extraer diversas fracciones. Estas fracciones reciben nombres genricos y responden a caractersticas bien definidas, pero su proporcin relativa depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre de fraccionamiento y de otros detalles tcnicos.De la cabeza de las torres emergen gases. Este "gas de destilera" recibe el mismo tratamiento que el de yacimiento y el gas seco se une al gas natural mientras que el licuado se expende en garrafas. Las tres fracciones lquidas ms importantes son (de menor a mayor temperatura de destilacin):-Naftas: Estas fracciones son muy livianas (0,75 g/ml) y de baja temperatura de destilacin: menor a 175C. Estn compuestas por hidrocarburos de 5 a 12 tomos de carbono.-Kerosenes: Los kerosenes se destilan entre 175C y 275C, siendo de densidad mediana (0,8 g/ml). Sus componentes son hidrocarburos de 12 a 18 tomos de carbono.-Gas oil: El gas oil es un lquido denso (0,9 g/ml) y aceitoso, que destila entre 275C y 325C. Sus hidrocarburos poseen ms de 18 tomos de carbono.Queda un residuo que no destila: el fuel oil, que se extrae de la base de la torre. Es un lquido negro y viscoso de excelente poder calorfico: 10000 cal/g. Una alternativa es utilizarlo como combustible en usinas termoelctricas, barcos, fbricas de cemento y de vidrio,etc. La otra, es someterlo a una segunda destilacin fraccionada: la destilacin conservativa, o destilacin al vaco, que se practica a presin muy reducida, del orden de pocos milmetros 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, segn su densidad y temperaturas de destilacin. El residuo final es el asfalto, imposible de fraccionar.Destilacin Secundaria o Cracking.Se entiende por cracking a los procedimientos de calor y presin que transforman a los hidrocarburos de alto peso molecular y punto de ebullicin elevado, en hidrocarburos de menor peso molecular y punto de ebullicin.Hidrocarburos de muchos tomos de carbono, rompen su cadena y forman hidrocarburos de pocos tomos de carbono constituyentes de las naftas. Con el desarrollo de los motores a explosin, se hizo necesario aumentar la produccin de las diferentes variedades de nafta.Craqueo cataltico con catalizador fluido.Este craqueo produce naftas de mejor calidad usando menores presiones. Este proceso se lleva a cabo por medio de una arcilla pulverizada que se comporta como un fluido y despus pasa a la torre fraccionadora de cuya cabeza se extrae nafta de gran poder octnico (70,80), de la parte media gas-oil que se lleva al cracking trmico y por la inferior un producto que vuelve al sistema por un reciclo.El cracking aumenta el porcentaje de petrleo que se convierte en gasolina, como indica el siguiente cuadro:ProductoDestilacin simpleCraqueo y posterior hidrogenacin

Gasolina23%44%

Fuel-oil44%36%

Coque3%8%

Kerosene14%6%

Aceites lubricantes13%3%

Desperdicio3%3%

Industria petroqumica.Parte de la nafta que se obtiene del petrleo es transformada por la industria petroqumica en diferentes productos:Acetaldehdo.

Se utiliza en la fabricacin desaborizantesy enperfumera; sirve como solvente para extraer penicilina y otros antibiticos; asimismo, se emplea como materia prima en la fabricacin depieles artificiales,tintas,cementos, pelculas fotogrficasyfibras sintticas, como: el acetato de celulosa y de vinilo.

Acrilonitrilo.

Se usa, principalmente, en la elaboracin de fibras sintticas; asimismo, sirve como materia prima para producirhule y acrlico, utilizados en las industrias depinturas, textiles, lacas, recubrimientos y como material biomdico para la fabricacin de prtesis dentales.

Alcohol etlico o etanol.

Es el producto bsico de lasbebidas alcohlicas, como: el brandy, ron, coac, vino tinto y blanco, etc.; aunque se obtiene por fermentacin de los azucares contenidos en la caa o de frutas como la uva, en muchos pases el mayor volumen de este alcohol se produce a partir del etileno; tambin, sirve para usos farmacuticos, comosolvente industrial, saborizante, cosmtico y en la fabricacin de detergentes.

Amoniaco.

Se emplea en la fabricacin defertilizantesy productos de limpieza; adems, es materia prima en la produccin deexplosivos, plsticos,fibras textiles sintticasypapel.

Bixido de carbono.

Se transforma enhielo seco, que se usa como refrigerante en la fabricacin de helados y paletas; tambin, se utiliza en la fabricacin de aguas minerales y refrescos gaseososen general; asimismo, se usa para la elaboracin de bicarbonato de sodio(para combatir la acidez estomacal o hacer pasteles).

Cumeno.

Al unir benceno y propileno se obtiene el cumeno, materia prima del fenol (base para la produccin de pegamentos y cido acetilsaliclico aspirina) y laacetona; tambin, se emplea en la produccin de herbicidas y preservadores de la madera.

Dicloroetano.

Es til en la produccin depolmeros para tuberas, as como para recubrimientos y asientos automotrices, muebles de oficina y materiales de empaque, adems de fibras textiles; tambin, se emplea para fabricar solventesque desengrasan metales y para el lavado en seco de la ropa. En el terreno de la medicina, sirve como solvente para la extraccin deesteroides.

Tolueno.

Es usado para condimentar el tabaco y producirpastas dentfricas, comogermicida en medicina e intermediario en la fabricacin de plastificantes y resinas; asimismo, se utiliza comosolvente de aceites y resinas; es ingrediente ensaborizantes de la industria alimentariay en la elaboracin deperfumes; adems, sirve para producirpenicilina Gy otros productos farmacuticos, como: anfetaminasyfenobarbital.

Polipropileno.

Debido a su ligereza y dureza, se usa mucho en la industria automotriz. Se emplea en la fabricacin de adornos interiores, revestimiento de los guardafangos(facias), bastidores del aire acondicionadoy de la calefaccin,ductosy en las cajas de los acumuladores; tambin, se utiliza en la industria textil, donde compite con fibras naturales, como: yute y henequn. Sirven para tapicera,ropa interiorydeportiva, alfombrasy cables para uso martimo; adems, compite con elcelofn, que se usa, principalmente, en envolturas como material de recubrimiento para empaques.

Polietileno.

Es un plstico barato que puede moldearse en casi cualquier forma, extraerse para hacer fibras o soplarse para formar pelculas delgadas. Se usa en la fabricacin depaales desechables, en losrecubrimientos de cables y alambres, en la produccin de bolsasy toda clase deenvolturasusadas en el comercio, en la fabricacin dejuguetes y recipientes alimenticios, as como en las tuberaspara el transporte de productos corrosivos y abrasivos. El polietileno en fibras muy finas, interconectadas entre s y formando una red continua, sirve para hacercubiertas de libros y carpetas,tapices para muros, etiquetas, batas de laboratorio, mandiles y forros de sacos para dormir.

Paraxileno.

Se emplea, principalmente, en la industria textil.

xido de etileno.

Se usa paramadurar las frutas, as como herbicida y fumigante; es uno de los insumos en la produccin de anticongelantespara los radiadores de los automviles yfibras de polisterpara confeccionar prendas de vestir ysolventes; tambin, se utiliza en la elaboracin dehule espuma(poliuretanos). Otro uso de sus derivados es la fabricacin de adhesivosyselladoresque se emplean para pegar cartn, papel, vidrio, aluminio y telas.

Ortoxileno.

Se usa, sobre todo, para la fabricacin de policloruro de vinilo PVC.

Estireno.

Es materia prima para hacerplsticos de poliestireno, que se usa para fabricar artculos para el hogar, como: cubiertas de televisores, licuadoras, aspiradoras, secadoras de pelo, radios, muebles, juguetes, vasos desechables, etctera; de igual forma, se emplea paraempaques y materiales de construccin.

Aplicaciones de los derivados del petrleo como combustibles.Octanaje.Medida de la resistencia que presenta la gasolina de autoincendiarse, en algunas zonas de las cmaras de combustin, de forma prematura a la llegada de frente de llama proveniente del punto de chispa elctrica (buja).

El octanaje puede determinarse por dos tcnicas de laboratorio:

1. Research Octane Number (RON).2. Motor Octane Number (MON).

Estas tcnicas simulan diferentes modalidades de funcionamiento del motor mediante condiciones moderadas y severas.

Kerosn.Fraccin refinada del petrleo crudo de color amarillento y catalogada como aceite ligero, Utilizada comnmente para alumbrar, cocinar , calentar, as como combustible para motores Diesel, cohetes, mecheros, tractores y como base para insecticidas.

Naftas.Es extrado por destilacin directa del petrleo, es utilizado principalmente como materia prima en la industria petroqumica. La nafta es un combustible muy voltil, altamente inflamable y es utilizado como combustibles para motores a explosin.

Clasificacin.Nafta energtica:Utilizada para producir gasolina de alto octanaje mediante el reformado cataltico.Nafta ligera:Obtenida de tope a los 80C a 100C de temperatura final de destilacin (punto final).Nafta pesada:Obtenida con un punto final de 150C a 180C. La nafta total es la suma de la nafta pesada y la ligera.

BIBLIOGRAFIA.Umland Bellama. QUIMICA GENERAL 1 Edicin Editorial Internacional Thomson, 2000 D. F. Shriver P. W. Atwins, C.H. Langford. QUIMICA INORGNICA. Editorial Revert, S.A.Whitten, Davis. Peck. QUIMICA GENERAL 5 Edicin Editorial McGraw-HillShelman Alan, Shelman Sharon Russkoff Leonel, CONCEPTOS BSICOS DE QUMICA, Compaa editorial Continental SA de CV. 550 pp 1999, MxicoRaymond Chang. QUMICA 6. Edicin Editorial McGraw-Hill