Origen y Composición del Petróleo

El petróleo sin refinar es un líquido viscoso de color gris oscuro. Es una mezcla compleja de alcanos, alquenos, cicloalcanos, aromáticos, etc. Se formó en la corteza terrestre durante millones de años por la descomposición anaeróbica de la materia tanto animal como vegetal, producida por las bacterias.

Fases de Explotación del Petróleo

1. Prospección: Estudio del terreno y el subsuelo.
2. Extracción: Una vez localizado el yacimiento.
3. Transporte: Por vía marítima o terrestre.
4. Refino:
   1. Obtención de fracciones petrolíferas de interés comercial.
   2. Transformaciones químicas necesarias para adaptarlo a la demanda.

Composición Química del Petróleo

El petróleo puro es una mezcla de:

1. Hidrocarburos:
   • Parafinas (alcanos)
   • Naftenos (cicloalcanos)
   • Hidrocarburos aromáticos
2. Heterocompuestos: Con presencia de nitrógeno, azufre y oxígeno.
3. Metales: Algunos metales.

Clasificación del Petróleo Crudo

Según el Tipo de Hidrocarburos Predominantes

• Parafínico: Predominan los hidrocarburos saturados o parafínicos. Son muy fluidos, con elevados rendimientos de nafta destinada a la producción de gasolinas, bajo contenido de azufre y elevado punto de congelación.
• Nafténico: Predominan los hidrocarburos nafténicos y aromáticos. Son muy viscosos, con elevados rendimientos de destilados, bajo contenido en azufre y bajo punto de congelación. Generan muchos residuos.
• Asfalténico: Alto contenido en azufre y metales. Alta viscosidad. Por destilación, producen abundante residuo de asfalto.
• Mixto: Composición de bases intermedias, formados por toda clase de hidrocarburos.

Según su Densidad (Gravedad API)

Se basa en la Gravedad API, que describe cuán liviano o pesado es el petróleo comparado con el agua. A una mayor gravedad API, el petróleo será más liviano, lo que generalmente implica un mayor valor comercial.

Según la Presencia de Azufre

El crudo puede ser:

• Dulce: Si el contenido de azufre (S) es menor a 0.5% (alta calidad).
• Agrio: Si el contenido de azufre (S) es mayor a 1%, lo que implica un mayor costo de refinamiento.

Las denominaciones de los crudos se asocian con su origen geográfico. Cada tipo posee propiedades físico-químicas singulares y distintos rendimientos en la obtención de las fracciones que lo componen.

Procesos Fundamentales de Refinación

Destilación

El principal objetivo consiste en separar el crudo en las distintas fracciones mediante la destilación fraccionada o fraccionamiento del crudo.

Craqueo

El objetivo es obtener fracciones más ligeras a partir de fracciones pesadas mediante el empleo de altas temperaturas y presiones moderadas que rompen las cadenas largas de hidrocarburos.

Craqueo Catalítico

Utiliza temperaturas más bajas, catalizadores y reactores de lecho fluidizado.

Viscorreducción

Es un craqueo térmico poco severo que se utiliza para reducir la viscosidad de fracciones pesadas (tipo fuelóleo) y que permite su manejo a bajas temperaturas.

Hidrotratamientos

Es un tratamiento de las fracciones líquidas del petróleo en presencia de hidrógeno y un catalizador. Incluye:

• Hidrodesulfuración: Elimina átomos de azufre.
• Hidrodesaromatización: Hidrogenación de los compuestos aromáticos a sus correspondientes anillos nafténicos.
• Hidrogenación de olefinas: Dependiendo del tipo, elimina nitrógeno (N), níquel (Ni), vanadio (V) o compuestos con oxígeno (O₂).
• Hidrocraqueo: Rotura e hidrogenación de hidrocarburos (HC) a otros menos pesados molecularmente.

Mejora del Índice de Octanos (IO)

Estos procesos buscan mejorar el índice de octanos de la gasolina:

• Reformado Catalítico: Se aplica cuando la nafta presenta una alta proporción de parafinas lineales (bajo índice de octanos). Es un proceso de conversión para corregir esta deficiencia.
• Alquilación: Olefinas gaseosas reaccionan con hidrocarburos parafínicos de cadena ramificada.
• Isomerización: Proceso que eleva la calidad de la nafta.
• Mezcla de Gasolina: Se mezclan gasolinas de distinta procedencia para alcanzar el IO deseado.

Históricamente, el método más económico para aumentar el IO era la adición de sustancias antidetonantes como el plomo. Sin embargo, debido a los problemas de contaminación, este ha sido sustituido por sustancias como el MTBE (Metil-terbutil-éter).

Tratamiento para Fracciones Pesadas

• Desasfaltado: Evita la aparición de residuos sólidos. Se utiliza propano a 35 atmósferas, que disuelve todo excepto el asfalto.
• Extracción con Disolventes: Elimina compuestos aromáticos presentes en estas fracciones para evitar la oxidación de los aceites de refino.
• Desparafinado: Elimina parafinas de alto peso molecular, ya que su carácter congelable puede perjudicar la fluidez del aceite a bajas temperaturas.

Lubricantes

Son sustancias líquidas, sólidas o gaseosas empleadas para impedir el contacto directo de las piezas en movimiento y reducir los fenómenos de frotamiento y desgaste. Una buena lubricación implica la conservación, el funcionamiento óptimo y la duración de la máquina.

Objetivos de la Lubricación

1. Reducir la fricción.
2. Proporcionar enfriamiento.
3. Sellar el espacio entre los componentes.
4. Aislar contaminantes.
5. Limpiar componentes.
6. Mejorar la eficiencia de operación.

La Industria Petroquímica

El gas natural y el petróleo son las materias primas fundamentales de esta industria. El isopropanol, producido en 1920, fue el primer producto petroquímico.

Las materias primas derivadas del gas natural y del petróleo incluyen el Gas de Síntesis y las Olefinas.

A través de diversas operaciones químicas, estas sustancias se transforman en productos finales como plásticos, fibras sintéticas, disolventes, etc.

Fracciones del Petróleo y sus Aplicaciones