ESCUELA POLITCNICA NACIONAL FACULTAD DE GEOLOGA Y PETRLEOS

INGENIERA EN PETRLEOS

REFINACIN DEBER 3

PROPIEDADES FISICO QUMICA DE LOS PETRLEOS AROMTICOS, ASFALTENOS Y PARAFNICOS Profesor: Ing. Bladimir Cern

02 de mayo del 2015

CAMILO VIZCARRA ARIAS

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1. ABSTRACT

This work is a research about the classification of the petroleum depending on its composition and a study of the physical and chemical properties of

each one of them. Characterization of crude oils and refined petroleum

products in a release situation is one of the earliest response tasks that

must be undertaken. Proper classification and an understanding of the

chemical and physical properties of these substances helps determine:

The hazard to personnel and wildlife; The effects that may be observed on adjacent shorelines or estuaries (for spills into water); and the form a

response should take. Non-petroleum-based oils also pose a potential

threat to human health and the environment. This discussion focuses only

on crude oils and refined products; there are also non-petroleum oils such

as synthetic oils and animal fats and vegetable oils. Crude oils and refined

petroleum products consist largely of hydrocarbons, which are chemicals composed solely of hydrogen and carbon in various molecular

arrangements. Crude oils contain hundreds of different hydrocarbons and

other organic and inorganic substances including atoms of sulfur, nitrogen,

and oxygen, as well as metals such as iron, vanadium, nickel, and

chromium. Upon release, the hydrocarbons that are composed of fewer

carbon and hydrogen atoms vaporize, leaving behind a heavier, less

volatile fraction. Gasolines contain relatively high proportions of toxic and

volatile hydrocarbons, such as benzene, which is known to cause cancer

in humans, and hexane, which can affect the nervous system. Gasoline

and kerosene releases are exceptionally hazardous due to their high

flammability. Crude oils and semi-refined products, such as diesel and bunkering oils, may contain cancer-causing polycyclic aromatic

hydrocarbons and other toxic substances. To conclude, petroleum can be

structured in many ways, and depending on them, it is going to have

different physical and chemical properties and, by the way, depending on

these properties we are going to have different refining process and

different cost in the market.

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2. RECURSOS

HIDROCARBUROS AROMTICOS

Un hidrocarburo aromtico es un compuesto orgnico cclico conjugado que cumple la regla de Hckel, es decir, que tiene un total de 4n + 2 electrones en el anillo.

Principales fuentes de hidrocarburos aromticos

Los hidrocarburos aromticos sencillos provienen de dos fuentes principales:

El carbn o Hulla: es una sustancia mineral constituida por anillos del tipo benceno unidos entre s. Cuando se calienta a 1.000 C, en la molcula de hulla ocurre desintegracin trmica y destila una mezcla de hidrocarburos voltiles denominada alquitrn de hulla. Cuando se destila esta mezcla se obtiene benceno, xileno, tolueno, naftaleno y una variedad de compuestos orgnicos.

El Petrleo consiste en una mezcla de alcanos y contiene pocos compuestos aromticos. Sin embargo en la refinacin del petrleo se forman compuestos aromticos, cuando se hacen pasar los alcanos sobre un catalizador a 500C, a altas presiones. El heptano (C7 H16) se transforma en tolueno (C7 H8) por deshidrogenacin y ciclacin.

PETRLEOS ASFALTENOS

Son polmeros aromticos con muchos grupos alquilo de cadenas largas y algunos grupos polares; los polmeros estn enredados de tal manera que forman mistelas a travs de la fraccin de maltenos.

Su relacin atmica H/C es de 1.14 0.03, la de O/C vara de 0.030 a 0.045, la relacin S/C va de 0.001 a 0.049 y la de N/C se encuentra cercana a 0.02. Presentan una estructura condensada de 3-12 anillos aromticos polinucleares que le confieren planaridad a la misma: Su dimetro vara entre 35 y 45 ngstrom.

En la actualidad los asfaltenos se definen operacionalmente como la fraccin de los residuos del petrleo soluble en benceno e insoluble en n-heptano o como la porcin que precipita del crudo al aadir cuarenta o ms volmenes de una parafina con un nmero de carbonos entre cinco y ocho. La apariencia de los

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asfaltenos al ser sometidos al efecto del pentano o heptano es de un slido amorfo de color negro o caf .Anteriormente fue posible hacer una simple clasificacin de asfaltenos de acuerdo al solvente aplicado para precipitarlo, en tales casos asfaltenos-pentanos, asfaltenos-hexano y asfalteno-heptano eran obtenidas.

HIDROCARBUROS PARAFNICOS

Recordemos que se llama parafinas o hidrocarburos saturados a aquellos que se caracterizan por presentar exclusivamente enlaces simples carbono-carbono.

El nombre de parafinas (que hace referencia a su pereza a reaccionar [parum: poco, affinis: afinidad], se dio inicialmente a estos compuestos al observar que prcticamente no reaccionaban con los reaccionantes ms corrientes: cidos y bases fuertes o notables agentes oxidantes como el permanganato potsico (MnO4K). Sin embargo, las parafinas son capaces de reaccionar en condiciones experimentales apropiadas.

Tosas las parafinas responden a la frmula general CnH2n+2, por ejemplo, las frmulas de las parafinas ms sencillas seran:

Para n=1: CH4 (metano)

Para n=2: C2H6 (etano)

Para n=3: C3H8 (propano)

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3. RESOLUCIN

El petrleo, es la fuente ms importante en la produccin de energa a nivel mundial. Prcticamente casi toda la industria productiva, as como el transporte mundial, dependen del petrleo.

El petrleo se clasifica de diferentes maneras segn su densidad, composicin qumica y lugar de origen. De acuerdo a su composicin el petrleo se clasifica en aromticos, asfaltenos y parafinico.

Despus de la investigacin requerida mostrada en los recursos, se muestran a continuacin la recopilacin de las propiedades fsico-quimicas de los petrleos segn su composicin:

PETROLEOS PARAFINICOS

Predominan los hidrocarburos saturados o parafnicos (75%)

Son fluidos de colores claros y bajo peso especfico (aprox. 0,85 kg/lt)

Elevados rendimientos de naftas, bajo contenido de azufre y poseen altos

puntos de congelacin.

Por destilacin producen abundante parafina y poco asfalto

tiles para obtener gasolina, solventes para pinturas, entre otros.

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PETRLEOS NAFTENICOS O AROMTICOS

Contenido de parafina menor a 45%

Elevados rendimientos de destilados medios, bajo contenido de azufre,

bajo punto de congelacin.

Destilados para elaboracin de aceites lubricantes

PETRLEOS ASFALTENICOS

Elevado rendimiento de residuos

Alto contenido de azufre y metales

Alta viscosidad

Por destilacin producen un abundante residuo de asfalto

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4. NOMENCLATURA

C: carbono

H: hidrgeno

H/C: relacin hidrogeno carbono

O/C: relacin oxigeno carbono

S/C: relacin azufre carbono

N/C: relacin nitrgeno carbono

C: grados Celsius

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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El petrleo se lo puede clasificar segn su composicin obteniendo asi

tres tipos de petrleo los cuales difieren es sus propiedades fsicas como

qumicas.

Entre ms claro y liviano sea el petrleo, este va a necesitar menos

refinacin y por ende menos costos de tratamiento y ms utilidades por

su venta.

Se concluye que dependiendo del tipo de petrleo que se tenga va a

existir un diferente uso en el mercado.

La caracterizacin de los asfltenos, es decir conocer con exactitud su

estructura molecular y propiedades seria el paso fundamental para

aportar soluciones para minimizar toda la variedad de problemas

relacionados con su floculacin y precipitacin.

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6. BIBLIOGRAFA

Speight J., Caracterization of Heavy Crude Oils and Petroleum Residues, Symposium International, pp. 32 41, ditions Technip, Paris, 1984.

Speight J. G., The Chemistry and Technology of Petroleum, Marcel Dekker, pp. 401 471, New York, 1980.

Blogspotcom. (2015, no-date). Hidrocarburos aromticos. [Weblog]. Retrieved 1 May, 2015, from http://hidrocarburos-tess.blogspot.com/ In-text citation: (Blogspotcom, 2015)