Química orgánica - Petroleo

El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca")´ es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo.
Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondos anóxicos de mares o zonas lacustres del pasado geológico, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. La transformación química (craqueo natural) debida al calor y a la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún a hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolíferos.
En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran variación en diversos parámetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml), capacidad calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla.
Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre.

1. PETRÓLEOPETRÓLEO

2. Proviene del Latín, y significa Proviene del Latín, y significa
ACEITE DE PIEDRAACEITE DE PIEDRA
Es la fuente natural más abundante Es la fuente natural más abundante
de hidrocarburosde hidrocarburos

3. Origen del petróleoOrigen del petróleo
La teoría orgánica es la actualmente aceptada. Supone que el La teoría orgánica es la actualmente aceptada. Supone que el
petróleo se ha originado por una lentísima transformación de petróleo se ha originado por una lentísima transformación de
restos vegetales (algas) y animales (peces) que, junto con el restos vegetales (algas) y animales (peces) que, junto con el
plancton, se ha depositado en el fondo de los lagos, mares, plancton, se ha depositado en el fondo de los lagos, mares,
etc. Estos restos orgánicos, por procesos de descomposición etc. Estos restos orgánicos, por procesos de descomposición
y fermentación anaeróbica, dieron origen al petróleo. La y fermentación anaeróbica, dieron origen al petróleo. La
transformación habría ocurrido a temperaturas no muy transformación habría ocurrido a temperaturas no muy
elevadas y altas presiones.elevadas y altas presiones.
El petróleo, junto con el gas natural, se encuentra en los El petróleo, junto con el gas natural, se encuentra en los
intersticios de rocas porosas (caliza o areniscas), en los intersticios de rocas porosas (caliza o areniscas), en los
estratos superiores de la corteza terrestre, aprisionados estratos superiores de la corteza terrestre, aprisionados
por rocas no porosas. Las aguas comprimen al petróleo por rocas no porosas. Las aguas comprimen al petróleo
que queda sobre ellas por su menor densidad.que queda sobre ellas por su menor densidad.

4. Fuente PreceptorFuente Preceptor

5. Se considera al petróleo como una mezcla compleja Se considera al petróleo como una mezcla compleja
de hidrocarburos, formada por centenares de de hidrocarburos, formada por centenares de
compuestos. compuestos.
Además, contiene pequeñas cantidades de Además, contiene pequeñas cantidades de
compuestos oxigenados, sulfurados y nitrogenados, compuestos oxigenados, sulfurados y nitrogenados,
que no superan el 5% del total.que no superan el 5% del total.
La composición química es variable y depende de su La composición química es variable y depende de su
procedencia.procedencia.

6. Características Del PetróleoCaracterísticas Del Petróleo
Es un líquido de color oscuro, fluorescente Es un líquido de color oscuro, fluorescente
con reflejos verdes o verde azulado.con reflejos verdes o verde azulado.
Su densidad varía entre 0.615 hasta Su densidad varía entre 0.615 hasta
0.994g/cm0.994g/cm
33
Insoluble en agua y soluble en éter, benceno, Insoluble en agua y soluble en éter, benceno,
cloroformo, etc.cloroformo, etc.
Viscosidad variable aumentando con la Viscosidad variable aumentando con la
densidad del mismo.densidad del mismo.

7. Refinación del petróleoRefinación del petróleo
El petróleo extraído del pozo se denomina El petróleo extraído del pozo se denomina crudocrudo.. Como no Como no
se lo consume directamente, ya en el propio yacimiento sufre se lo consume directamente, ya en el propio yacimiento sufre
algunos tratamientos:algunos tratamientos:

Separación de gasesSeparación de gases: Cuatro gases que se encuentran : Cuatro gases que se encuentran
disueltos a presión en el crudo, se separan con facilidad.disueltos a presión en el crudo, se separan con facilidad.
•El Metano (CHEl Metano (CH
44) y el Etano (C) y el Etano (C
22HH
66), componen el gas ), componen el gas
seco, así llamado porque no se licua por compresión. seco, así llamado porque no se licua por compresión.
El gas seco se utiliza como combustible en el El gas seco se utiliza como combustible en el
yacimiento o se inyecta en los gasoductos, yacimiento o se inyecta en los gasoductos,
mezclándolo con el gas natural. mezclándolo con el gas natural.
•El Propano (CEl Propano (C
33HH
88) y el Butano (C) y el Butano (C
44HH
1010), constituyen el ), constituyen el
gas húmedo que se licua por compresión. El gas gas húmedo que se licua por compresión. El gas
líquido se envasa en cilindros de acero de 42-45 Kg.. líquido se envasa en cilindros de acero de 42-45 Kg..
La apertura de la válvula, que los recoloca a presión La apertura de la válvula, que los recoloca a presión
atmosférica, lo reconvierte en gas. atmosférica, lo reconvierte en gas.

8. TransporteTransporte::
El crudo se envía de los yacimientos a las destilerías El crudo se envía de los yacimientos a las destilerías
((refineríasrefinerías) que, en nuestro país, están en los centros de ) que, en nuestro país, están en los centros de
consumo y no en la región productora. Se recurre a varios consumo y no en la región productora. Se recurre a varios
medios:medios:

Por vía terrestre: vagones-tanques del ferrocarril o Por vía terrestre: vagones-tanques del ferrocarril o
camiones acoplados.camiones acoplados.

Por vía marítima: Por vía marítima: buques petrolerosbuques petroleros, también llamados , también llamados
barcos cisternas o buques tanque, con bodegas de gran barcos cisternas o buques tanque, con bodegas de gran
capacidad. Japón a botado petroleros gigantescos, capacidad. Japón a botado petroleros gigantescos,
"supertanques" de 400 metros de eslora, que acarrean "supertanques" de 400 metros de eslora, que acarrean
hasta 500.000 mhasta 500.000 m
33
..

Mecánicamente el crudo se transporta porMecánicamente el crudo se transporta por oleoductosoleoductos de de
30-60 cm de diámetro con estaciones en el trayecto para 30-60 cm de diámetro con estaciones en el trayecto para
bombearlo, calentándolo para disminuir su viscosidad. Los bombearlo, calentándolo para disminuir su viscosidad. Los
poliductospoliductos se destinan al transporte alternativo de los se destinan al transporte alternativo de los
diferentes subproductos.diferentes subproductos.

9. Las refineríasLas refinerías
Una vez que el petróleo llega a las refinerías se Una vez que el petróleo llega a las refinerías se
separa el resto de agua emulsionada y se lo somete a separa el resto de agua emulsionada y se lo somete a
las siguientes operacioneslas siguientes operaciones

10. gas-oil
querosén
nafta pesada
nafta liviana
gases
Petróleo reducidoPRECALENTAMIENTO

( 260 Y 350 °C )
Primera etapa
LA DESTILACIÓN FRACCIONADA
TORRE DE DESTILACIÓN
Petróleo

11. ESQUEMA DEMOSTRATIVO DEL INTERIOR DE LA TORRE DE DESTILACIÓNESQUEMA DEMOSTRATIVO DEL INTERIOR DE LA TORRE DE DESTILACIÓN

12. EN LA PRIMERA ETAPA:EN LA PRIMERA ETAPA: Los vapores de petróleo pasa a una columna de Los vapores de petróleo pasa a una columna de
fraccionamiento en donde la temperatura disminuye gradualmente desde 350°C en fraccionamiento en donde la temperatura disminuye gradualmente desde 350°C en
el fondo de la torre hasta 100°C en la cabeza, separándose las distintas fracciones:el fondo de la torre hasta 100°C en la cabeza, separándose las distintas fracciones:
Por la cabezaPor la cabeza: :
Gases: Gases: que hubieran quedado disueltos anteriormente, reciben el que hubieran quedado disueltos anteriormente, reciben el
tratamiento mencionado, dando, gas seco que se une al gas tratamiento mencionado, dando, gas seco que se une al gas
natural y al supergás que se expende en garrafas. natural y al supergás que se expende en garrafas.
Por el lateral:Por el lateral:
Naftas:Naftas: corresponden a la mezcla de hidrocarburos que contienen corresponden a la mezcla de hidrocarburos que contienen
entre 6 y 9 átomos de carbono por molécula. Su densidad es de entre 6 y 9 átomos de carbono por molécula. Su densidad es de
0,7 gr/ml. 0,7 gr/ml.
Querosén o Kerosén:Querosén o Kerosén: comprenden la mezcla de hidrocarburos que comprenden la mezcla de hidrocarburos que
contiene entre 10 y 16 átomos de carbono por molécula. Su contiene entre 10 y 16 átomos de carbono por molécula. Su
densidad es de 0,8 gr/ml. densidad es de 0,8 gr/ml.
Gasoil:Gasoil: nombre que se le asigna a la mezcla formada por nombre que se le asigna a la mezcla formada por
hidrocarburos que posen entre 16 y 18 átomos de carbono por hidrocarburos que posen entre 16 y 18 átomos de carbono por

molécula. Su densidad es de 0,9 gr/ml. molécula. Su densidad es de 0,9 gr/ml.
Por la base:Por la base:
Petróleo reducido:Petróleo reducido: es el residuo que no se destila. Se separa por es el residuo que no se destila. Se separa por
la base de la torre, consiste en mezclas de fueloil y asfalto. la base de la torre, consiste en mezclas de fueloil y asfalto.

13. Segunda etapaSegunda etapa
LA DESTILACIÓN AL VACÍOLA DESTILACIÓN AL VACÍO
EN LA SEGUNDA ETAPAEN LA SEGUNDA ETAPA : El petróleo reducido se calienta en : El petróleo reducido se calienta en
un horno tubular y sus vapores pasan a un alambique al un horno tubular y sus vapores pasan a un alambique al
vacío, de donde se lo destila a baja presión y se obtiene:vacío, de donde se lo destila a baja presión y se obtiene:
 Gasoil livianoGasoil liviano
 Gasoil pesadoGasoil pesado
 Destilado parafínicoDestilado parafínico
 Aceites lubricantesAceites lubricantes
 Asfalto o alquitránAsfalto o alquitrán

14. EL CRACKINGEL CRACKING
El cracking consiste en romper o descomponer El cracking consiste en romper o descomponer
hidrocarburos de elevado peso molecular hidrocarburos de elevado peso molecular
(combustibles como el gas oil y fuel oil), en (combustibles como el gas oil y fuel oil), en
compuestos de menor peso molecular (naftas). En el compuestos de menor peso molecular (naftas). En el
proceso siempre se forma hidrógeno y compuestos proceso siempre se forma hidrógeno y compuestos
del carbono. Es muy importante en las refinerías de del carbono. Es muy importante en las refinerías de
petróleo como un medio de aumentar la producción petróleo como un medio de aumentar la producción
de nafta a expensas de productos más pesados y de nafta a expensas de productos más pesados y
menos valiosos, como el kerosene y el fuel oil. menos valiosos, como el kerosene y el fuel oil.

15. Existen dos tipos de cracking, el térmico y el catalítico. El primero Existen dos tipos de cracking, el térmico y el catalítico. El primero
se realiza mediante la aplicación de calor y alta presión; el se realiza mediante la aplicación de calor y alta presión; el
segundo mediante la combinación de calor y un catalizador. segundo mediante la combinación de calor y un catalizador.
Cracking térmicoCracking térmico
En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a
altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las
moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más
pequeñas, lo que aumenta la cantidad de nafta —compuesta por pequeñas, lo que aumenta la cantidad de nafta —compuesta por
este tipo de moléculas— producida a partir de un barril de crudo. este tipo de moléculas— producida a partir de un barril de crudo.
Se utilizan temperaturas elevadas (800-900 ºC) y presiones. Se utilizan temperaturas elevadas (800-900 ºC) y presiones.
Cracking catalíticoCracking catalítico
En este caso las fracciones pesadas como el gas oil y el fuel oil En este caso las fracciones pesadas como el gas oil y el fuel oil
se calientan a 500°C, a presiones del orden de 500 atm. en se calientan a 500°C, a presiones del orden de 500 atm. en
presencia de sustancias auxiliares: catalizadores que agilizan en presencia de sustancias auxiliares: catalizadores que agilizan en
el proceso. Es por estos catalizadores que el proceso lleva dicho el proceso. Es por estos catalizadores que el proceso lleva dicho
nombre. nombre.
Dichos catalizadores realizan una acción selectiva que orienta la Dichos catalizadores realizan una acción selectiva que orienta la
reacción de ruptura en un sentido perfectamente determinado, reacción de ruptura en un sentido perfectamente determinado,
con lo que se evitan muchas reacciones secundariascon lo que se evitan muchas reacciones secundarias indeseadas. indeseadas.

16. La gran ventaja del cracking se puede observar La gran ventaja del cracking se puede observar
claramente en la siguiente estadística: en 1920, un claramente en la siguiente estadística: en 1920, un
barril de crudo, que contiene 159 litros, producía barril de crudo, que contiene 159 litros, producía
41,5 litros de nafta, 20 litros de queroseno, 77 litros 41,5 litros de nafta, 20 litros de queroseno, 77 litros
de gasoil y destilados y 20 litros de destilados más de gasoil y destilados y 20 litros de destilados más
pesados. Hoy, un barril de crudo produce 79,5 litros pesados. Hoy, un barril de crudo produce 79,5 litros
de nafta, 11,5 litros de combustible para reactores, de nafta, 11,5 litros de combustible para reactores,
34 litros de gasoil y destilados, 15 litros de 34 litros de gasoil y destilados, 15 litros de
lubricantes y 11,5 litros de residuos más pesados.lubricantes y 11,5 litros de residuos más pesados.
Esta simple estadística nos muestra que gracias al Esta simple estadística nos muestra que gracias al
cracking la producción de nafta puede aumentar cracking la producción de nafta puede aumentar
considerablemente. considerablemente.

17. Las naftasLas naftas
La nafta es un líquido incoloro, formado por una mezcla de La nafta es un líquido incoloro, formado por una mezcla de
hidrocarburos de 6 a 9 átomos de carbono que destila hidrocarburos de 6 a 9 átomos de carbono que destila
entre 60 y 150 °C.entre 60 y 150 °C.
El 2,2,4-trimetil pentano (uno de los componentes de la El 2,2,4-trimetil pentano (uno de los componentes de la
nafta), conocido como isooctano es considerado como un nafta), conocido como isooctano es considerado como un
excelente combustible, ya que solo explota al producirse la excelente combustible, ya que solo explota al producirse la
chispa dentro del motor. chispa dentro del motor.
El heptano normal es considerado el peor de los El heptano normal es considerado el peor de los
combustibles que forman parte de la nafta.combustibles que forman parte de la nafta.
Para definir la calidad de las naftas se utiliza en Para definir la calidad de las naftas se utiliza en INDICE DE INDICE DE
OCTANOSOCTANOS u u OCTANAJEOCTANAJE. .
Al hetano normal se le asigno un octanaje igual a 0 y al Al hetano normal se le asigno un octanaje igual a 0 y al
isooctano un valor de 100isooctano un valor de 100

18. Para determinar el octanaje de una nafta desconocida, se Para determinar el octanaje de una nafta desconocida, se
colocan en sendos motores de prueba la nafta y otra cuyo colocan en sendos motores de prueba la nafta y otra cuyo
porcentaje de heptanos e isooctanos sea conocida, se porcentaje de heptanos e isooctanos sea conocida, se
evalúa el rendimiento comparativo del primero con el evalúa el rendimiento comparativo del primero con el
segundo y se clasifica de acuerdo con los resultados segundo y se clasifica de acuerdo con los resultados
obtenidos.obtenidos.
 Si una nafta tiene un octanaje de 80, significa que Si una nafta tiene un octanaje de 80, significa que
tiene un rendimiento igual al de una mezcla que tiene un rendimiento igual al de una mezcla que
posee un 80% de isooctano y 20% de heptano posee un 80% de isooctano y 20% de heptano
lineal, no se puede afirmar que la composición sea lineal, no se puede afirmar que la composición sea
exactamente esta sino que su comportamiento es exactamente esta sino que su comportamiento es
comparable.comparable.

19. ¿Cómo se aumenta el octanaje a ¿Cómo se aumenta el octanaje a
una nafta?una nafta?
Con el agregado de aditivos:Con el agregado de aditivos:
Antes se utilizaba el Antes se utilizaba el tetraetilo de plomotetraetilo de plomo..
Como el plomo es un gran contaminante, hoy se Como el plomo es un gran contaminante, hoy se
utilizan otros aditivos como en metil-terbutil éter utilizan otros aditivos como en metil-terbutil éter
conocido como conocido como MTBEMTBE..