Cómo Funciona La Refinación De Petróleo

{h1}

A pesar de los peligros, las refinerías de petróleo son esenciales para la sociedad en su forma actual. Aprenda cómo el petróleo crudo se convierte en todo, desde butano hasta gasolina.

-I-n películas y programas de televisión - Gigante, Crudo de Oklahoma, Armagedón, Beverly Hillbillies - Hemos visto imágenes de petróleo crudo negro y espeso que brota del suelo o de una plataforma de perforación.-

Pero cuando bombeas la gasolina para tu auto, es probable que hayas notado que está limpio.

Y hay muchos otros productos que provienen del petróleo, incluidos los crayones, plásticos, combustible para calefacción, combustible para aviones, queroseno, fibras sintéticas y neumáticos.

-¿Cómo es posible comenzar con petróleo crudo y terminar con gasolina y todos estos otros productos?

En este artículo, examinaremos la química y la tecnología involucradas en el refino de petróleo crudo para producir todas estas cosas diferentes.

Petróleo crudo

-Petróleo crudo es el término para el aceite "sin procesar", la materia que sale de la tierra. También es conocido como petróleo. El petróleo crudo es un combustible fósil, lo que significa que se creó de manera natural a partir de plantas y animales en descomposición que vivían en mares antiguos hace millones de años, la mayoría de los lugares donde se puede encontrar petróleo crudo alguna vez fueron fondos marinos. Los aceites crudos varían en color, de claro a negro de alquitrán, y en viscosidad, desde el agua hasta casi sólido.

Los aceites crudos son un punto de partida tan útil para muchas sustancias diferentes porque contienen hidrocarburos. Los hidrocarburos son moléculas que contienen hidrógeno y carbono y vienen en varias longitudes y estructuras, desde cadenas rectas a cadenas ramificadas y anillos.

Hay dos cosas que hacen que los hidrocarburos sean emocionantes para los químicos:

  • Los hidrocarburos contienen una gran cantidad de energía. Muchas de las cosas derivadas del petróleo crudo como la gasolina, el combustible diesel, la cera de parafina, etc., aprovechan esta energía.
  • Los hidrocarburos pueden tomar muchas formas diferentes. El hidrocarburo más pequeño es metano (CH4), que es un gas que es más ligero que el aire. Las cadenas más largas con 5 o más carbonos son líquidos. Las cadenas muy largas son sólidos como la cera o el alquitrán. Al reticular químicamente las cadenas de hidrocarburos, puede obtener todo, desde goma sintética hasta nailon y plástico en tupperware. ¡Las cadenas de hidrocarburos son muy versátiles!

Las principales clases de hidrocarburos en aceites crudos incluir:

  • Parafinas formula general: donorteH2n + 2 (n es un número entero, generalmente de 1 a 20) las moléculas de cadena lineal o ramificada pueden ser gases o líquidos a temperatura ambiente dependiendo de los ejemplos de moléculas: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano, hexano
  • Aromaticos formula general: do6H5 - Y (Y es una molécula más larga y recta que se conecta al anillo de benceno) Las estructuras anilladas con uno o más anillos contienen seis átomos de carbono, con enlaces dobles y sencillos alternantes entre los carbonos, por ejemplo, líquidos. Benceno, naftaleno.
  • Naftenes o Cicloalcanos formula general: donorteH2n (n es un número entero, generalmente de 1 a 20) Las estructuras anilladas con uno o más anillos contienen solo enlaces simples entre los átomos de carbono, típicamente líquidos a temperatura ambiente. Ejemplos: ciclohexano, metil ciclopentano.
  • Otros hidrocarburos Alquenos formula general: donorteH2n (n es un número entero, generalmente de 1 a 20) Las moléculas de cadena lineal o ramificada que contienen un doble enlace carbono-carbono pueden ser líquidas o gaseosas: etileno, buteno, isobuteno Dienes y Alquinos formula general: donorteH2n-2 (n es un número entero, generalmente de 1 a 20) Las moléculas de cadena lineal o ramificada que contienen dos dobles enlaces carbono-carbono pueden ser líquidas o gaseosas: acetileno, butadienos

-Para ver ejemplos de las estructuras de estos tipos de hidrocarburos, consulte el Manual técnico de OSHA y esta página en Refinación del petróleo.

Ahora que sabemos qué hay en el petróleo crudo, veamos qué podemos hacer con él.

Componentes de petróleo crudo

En promedio, los aceites crudos están hechos de los siguientes elementos o compuestos:

  • Carbón - 84%
  • Hidrógeno - 14%
  • Azufre - 1 a 3% (sulfuro de hidrógeno, sulfuros, disulfuros, azufre elemental)
  • Nitrógeno - Menos del 1% (compuestos básicos con grupos amina).
  • Oxígeno - menos del 1% (se encuentra en compuestos orgánicos tales como dióxido de carbono, fenoles, cetonas, ácidos carboxílicos)
  • Rieles - menos del 1% (níquel, hierro, vanadio, cobre, arsénico)
  • Sales - Menos del 1% (cloruro de sodio, cloruro de magnesio, cloruro de calcio)

Del petróleo crudo

Este contenido no es compatible en este dispositivo.

El proceso de refinación de petróleo comienza con una columna de destilación fraccionada.

El problema con el petróleo crudo es que contiene cientos de diferentes tipos de hidrocarburos mezclados. Tienes que separar los diferentes tipos de hidrocarburos para tener algo útil. Afortunadamente, hay una manera fácil de separar las cosas, y esto es lo que refinación de petróleo se trata de.

Las diferentes longitudes de las cadenas de hidrocarburos tienen puntos de ebullición cada vez más altos, por lo que pueden separarse por destilación. Esto es lo que sucede en una refinería de petróleo: en una parte del proceso, el petróleo crudo se calienta y las diferentes cadenas se separan por sus temperaturas de vaporización.Cada longitud de cadena diferente tiene una propiedad diferente que la hace útil de una manera diferente.

Para comprender la diversidad contenida en el petróleo crudo y para comprender por qué el refinado del petróleo crudo es tan importante en nuestra sociedad, consulte la siguiente lista de productos que provienen del petróleo crudo:

Gas de petroleo - Utilizado para calentar, cocinar, hacer plásticos.

  • Alcanos pequeños (1 a 4 átomos de carbono)
  • comúnmente conocidos por los nombres de metano, etano, propano, butano
  • rango de ebullición = menos de 104 grados Fahrenheit / 40 grados Celsius
  • A menudo se licua bajo presión para crear GLP (gas de petróleo licuado)

Nafta o Ligroin - Intermedio que se procesará aún más para hacer gasolina.

  • mezcla de 5 a 9 átomos de carbono alcanos
  • intervalo de ebullición = 140 a 212 grados Fahrenheit / 60 a 100 grados Celsius

Gasolina - combustible de motor

  • líquido
  • Mezcla de alcanos y cicloalcanos (5 a 12 átomos de carbono)
  • intervalo de ebullición = 104 a 401 grados Fahrenheit / 40 a 205 grados Celsius

Queroseno - combustible para motores a reacción y tractores; Material de partida para la fabricación de otros productos.

  • líquido
  • Mezcla de alcanos (10 a 18 carbonos) y aromáticos.
  • intervalo de ebullición = 350 a 617 grados Fahrenheit / 175 a 325 grados Celsius

Gas oil o Destilado diesel - utilizado para combustible diesel y combustible para calefacción; Material de partida para la fabricación de otros productos.

  • líquido
  • alcanos que contienen 12 o más átomos de carbono
  • intervalo de ebullición = 482 a 662 grados Fahrenheit / 250 a 350 grados Celsius

Aceite lubricante - utilizado para aceite de motor, grasa, otros lubricantes

  • líquido
  • Cadena larga (20 a 50 átomos de carbono) alcanos, cicloalcanos, aromáticos
  • intervalo de ebullición = 572 a 700 grados Fahrenheit / 300 a 370 grados Celsius

Gas pesado o Gasolina - utilizado para combustible industrial; Material de partida para la fabricación de otros productos.

  • líquido
  • Cadena larga (20 a 70 átomos de carbono) alcanos, cicloalcanos, aromáticos
  • intervalo de ebullición = 700 a 1112 grados Fahrenheit / 370 a 600 grados Celsius

Derechos residuales de autor - coque, asfalto, alquitrán, ceras; Material de partida para la fabricación de otros productos.

  • sólido
  • Compuestos de anillos múltiples con 70 o más átomos de carbono.
  • intervalo de ebullición = superior a 1112 grados Fahrenheit / 600 grados Celsius

Es posible que haya notado que todos estos productos tienen diferentes tamaños y rangos de ebullición. Los químicos aprovechan estas propiedades cuando refinan el aceite. Mire la siguiente sección para conocer los detalles de este proceso fascinante.

Rincón del concurso

Ponga a prueba sus conocimientos sobre la producción de petróleo y aceite con nuestro -Ole Shale Quiz.

El proceso de refinación

Refinería de petróleo en el crepúsculo.

Refinería de petróleo en el crepúsculo.

Como se mencionó anteriormente, un barril de petróleo crudo contiene una mezcla de todo tipo de hidrocarburos. El refino de petróleo separa todo en sustancias útiles. Los químicos usan los siguientes pasos:

  1. La forma más antigua y común de separar cosas en varios componentes (llamada fracciones), es hacerlo utilizando las diferencias en temperatura de ebullición. Este proceso se llama destilación fraccionada. Básicamente calientas el petróleo crudo, lo dejas vaporizar y luego condensas el vapor.
  2. Nuevas técnicas de uso. Procesamiento químico en algunas de las fracciones para hacer otras, en un proceso llamado conversión. El procesamiento químico, por ejemplo, puede romper cadenas más largas en otras más cortas. Esto permite que una refinería convierta el combustible diesel en gasolina dependiendo de la demanda de gasolina.
  3. Las refinerías deben tratar Las fracciones para eliminar las impurezas.
  4. Refinerias combinar Las diversas fracciones (procesadas, sin procesar) en mezclas para hacer los productos deseados. Por ejemplo, diferentes mezclas de cadenas pueden crear gasolinas con diferentes índices de octano.

Los productos se almacenan en el lugar hasta que se pueden entregar a diversos mercados, como estaciones de servicio, aeropuertos y plantas químicas. Además de fabricar los productos derivados del petróleo, las refinerías también deben tratar los desechos involucrados en los procesos para minimizar la contaminación del aire y el agua.

En la siguiente sección, veremos cómo separamos el petróleo crudo en sus componentes.

Destilación fraccionada

Columnas de destilación en una refinería de petróleo.

Columnas de destilación en una refinería de petróleo.

Los diversos componentes del petróleo crudo tienen diferentes tamaños, pesos y temperaturas de ebullición; Entonces, el primer paso es separar estos componentes. Debido a que tienen diferentes temperaturas de ebullición, pueden separarse fácilmente mediante un proceso llamado destilación fraccionada. Los pasos de la destilación fraccionada son los siguientes:

  1. calor La mezcla de dos o más sustancias (líquidos) con diferentes puntos de ebullición a alta temperatura. El calentamiento generalmente se realiza con vapor de alta presión a temperaturas de aproximadamente 1112 grados Fahrenheit / 600 grados Celsius.
  2. La mezcla hierve, formando vapor (gases); La mayoría de las sustancias entran en la fase de vapor.
  3. los vapor entra en la parte inferior de una columna larga (columna de destilación fraccionada) Que se llena con bandejas o platos. Las bandejas tienen muchos orificios o tapas de burbujas (como una tapa aflojada en una botella de soda) en ellas para permitir que el vapor pase a través. Aumentan el tiempo de contacto entre el vapor y los líquidos en la columna y ayudan a recolectar líquidos que se forman a varias alturas en la columna. Hay una diferencia de temperatura en la columna (caliente en la parte inferior, fresco en la parte superior).
  4. los el vapor sube en la columna.
  5. A medida que el vapor se eleva a través de las bandejas en la columna, enfria.
  6. Cuando una sustancia en el vapor alcanza una altura donde la temperatura de la columna es igual al punto de ebullición de esa sustancia, condensar para formar un líquido. (La sustancia con el punto de ebullición más bajo se condensará en el punto más alto de la columna; las sustancias con puntos de ebullición más altos se condensarán más abajo en la columna).
  7. Las bandejas recoger Las diversas fracciones líquidas.
  8. Las fracciones líquidas recolectadas pueden pasar a los condensadores, que los enfrían aún más y luego a los tanques de almacenamiento, o pueden ir a otras áreas para un procesamiento químico adicional.

La destilación fraccionada es útil para separar una mezcla de sustancias con diferencias estrechas en los puntos de ebullición, y es el paso más importante en el proceso de refinación.

Este contenido no es compatible en este dispositivo.

El proceso de refinación de petróleo comienza con una columna de destilación fraccionada. A la derecha, puede ver varios procesadores químicos que se describen en la siguiente sección.

Muy pocos de los componentes salen de la columna de destilación fraccionada listos para el mercado. Muchos de ellos deben ser procesados ​​químicamente para hacer otras fracciones. Por ejemplo, solo el 40% del petróleo crudo destilado es gasolina; Sin embargo, la gasolina es uno de los principales productos fabricados por las compañías petroleras. En lugar de destilar continuamente grandes cantidades de petróleo crudo, las compañías petroleras procesan químicamente algunas otras fracciones de la columna de destilación para producir gasolina; este procesamiento aumenta el rendimiento de la gasolina de cada barril de petróleo crudo.

En la siguiente sección, veremos cómo procesamos químicamente una fracción en otra.

Procesamiento químico

El agrietamiento rompe las cadenas grandes en cadenas más pequeñas.

El agrietamiento rompe las cadenas grandes en cadenas más pequeñas.

Puede cambiar una fracción a otra por uno de tres métodos:

  • rompiendo hidrocarburos grandes en pedazos más pequeños (agrietamiento)
  • combinando piezas más pequeñas para hacer las más grandes (unificación)
  • reorganizando varias piezas para hacer los hidrocarburos deseados (modificación)

Agrietamiento

El agrietamiento toma hidrocarburos grandes y los rompe en otros más pequeños.

Hay varios tipos de agrietamiento:

  • Térmico - Calienta grandes hidrocarburos a altas temperaturas (a veces también altas presiones) hasta que se rompen. vapor - El vapor de alta temperatura (1500 grados Fahrenheit / 816 grados Celsius) se utiliza para romper el etano, butano y nafta en etileno y benceno, que se utilizan para fabricar productos químicos. visbreaking - el residuo de la torre de destilación se calienta (900 grados Fahrenheit / 482 grados Celsius), se enfría con gasóleo y se quema rápidamente (destella) en una torre de destilación. Este proceso reduce la viscosidad de los aceites pesados ​​y produce alquitrán. procesión de coca - el residuo de la torre de destilación se calienta a temperaturas superiores a 900 grados Fahrenheit / 482 grados Celsius hasta que se agrieta en aceite pesado, gasolina y nafta. Cuando se realiza el proceso, queda un residuo de carbono pesado, casi puro (Coca); El coque se limpia de los cokers y se vende. Foto cortesía de Phillips Petroleum Company Catalizadores utilizados en craqueo catalítico o reformado
  • Catalítico - Utiliza un catalizador para acelerar la reacción de craqueo. Los catalizadores incluyen zeolita, hidrosilicato de aluminio, bauxita y sílice-alúmina. craqueo catalítico fluido - un catalizador caliente y fluido (1000 grados Fahrenheit / 538 grados Celsius) rompe gasóleo pesado en aceites diesel y gasolina. hidrocraqueo - similar al craqueo catalítico fluido, pero utiliza un catalizador diferente, temperaturas más bajas, presión más alta y gas hidrógeno. Toma aceite pesado y lo quiebra en gasolina y queroseno (combustible para aviones).

Después de que varios hidrocarburos se rompen en hidrocarburos más pequeños, los productos pasan por otra columna de destilación fraccionada para separarlos.

Unificación

A veces, necesita combinar hidrocarburos más pequeños para hacer los más grandes, este proceso se denomina unificación. El proceso de unificación principal se llama reformado catalítico y utiliza un catalizador (platino, mezcla de platino-renio) para combinar nafta de bajo peso en aromáticos, que se usan en la fabricación de productos químicos y en la mezcla de gasolina. Un subproducto significativo de esta reacción es el gas hidrógeno, que luego se usa para hidrocraqueo o se vende.

Cómo funciona la refinación de petróleo: para

Un reformador combina cadenas.

Modificación

A veces, las estructuras de las moléculas en una fracción se reorganizan para producir otra. Comúnmente, esto se hace usando un proceso llamado alquilación. En la alquilación, los compuestos de bajo peso molecular, como el propileno y el butileno, se mezclan en presencia de un catalizador como el ácido fluorhídrico o el ácido sulfúrico (un subproducto que elimina las impurezas de muchos productos derivados del petróleo). Los productos de la alquilación son hidrocarburos de alto octanaje, que se utilizan en mezclas de gasolina para reducir golpes (vea "¿Qué significa octano?" para más detalles).

Cómo funciona la refinación de petróleo: funciona

Reorganizar las cadenas

Ahora que hemos visto cómo se cambian las distintas fracciones, analizaremos cómo se tratan y combinan las fracciones para hacer productos comerciales.

Cómo funciona la refinación de petróleo: petróleo

Una refinería de petróleo es una combinación de todas estas unidades.

Tratando y mezclando las fracciones

Plásticos producidos a partir de fracciones de aceites refinados.

Plásticos producidos a partir de fracciones de aceites refinados.

Las fracciones destiladas y procesadas químicamente se tratan para eliminar las impurezas, como los compuestos orgánicos que contienen azufre, nitrógeno, oxígeno, agua, metales disueltos y sales inorgánicas. El tratamiento se realiza generalmente pasando las fracciones a través de lo siguiente:

  • Una columna de ácido sulfúrico: elimina hidrocarburos insaturados (aquellos con dobles enlaces carbono-carbono), compuestos de nitrógeno, compuestos de oxígeno y sólidos residuales (alquitranes, asfalto).
  • Una columna de absorción llena de agentes de secado para eliminar el agua.
  • Tratamiento con azufre y depuradores de sulfuro de hidrógeno para eliminar el azufre y los compuestos de azufre

Una vez que las fracciones han sido tratadas, se enfrían y luego se mezclan para hacer varios productos, como:

  • Gasolina de varios grados, con o sin aditivos.
  • Aceites lubricantes de diversos pesos y calidades (por ejemplo, 10W-40, 5W-30)
  • queroseno de diversos grados
  • combustible para aviones
  • combustible diesel
  • aceite de calefaccion
  • Productos químicos de diversos grados para la fabricación de plásticos y otros polímeros.

Para obtener más información sobre el fascinante mundo de la refinación de petróleo y la química del petróleo, consulte los enlaces en la página siguiente.


Suplemento De Vídeo: ¿Cómo funciona una refinería?.




Investigación


La Nasa Desacredita El Misterioso 'Ovni' Triangular
La Nasa Desacredita El Misterioso 'Ovni' Triangular

Entendiendo El Grande: Los Científicos Se Centran En Las Zonas De Subducción
Entendiendo El Grande: Los Científicos Se Centran En Las Zonas De Subducción

Noticias De Ciencia


Dos Tercios De Los Adultos Jóvenes Reportan Haber Tenido Sexo Oral
Dos Tercios De Los Adultos Jóvenes Reportan Haber Tenido Sexo Oral

El Presidente Obama Anunciará Hoy El Plan De Cambio Climático
El Presidente Obama Anunciará Hoy El Plan De Cambio Climático

¿Qué Es El Ruido Marrón?
¿Qué Es El Ruido Marrón?

¿Bajo En Carbohidratos O Bajo En Grasa? Cualquier Dieta Funciona Si Te Limitas A Ella, Dice Un Estudio
¿Bajo En Carbohidratos O Bajo En Grasa? Cualquier Dieta Funciona Si Te Limitas A Ella, Dice Un Estudio

5 Delightfully Tech-Y Vestidos De La Met Gala 2016
5 Delightfully Tech-Y Vestidos De La Met Gala 2016

ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com