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TECNOLOGIA QUÍMICA

TECNOLOGIA QUÍMICA. UNIDAD 2. INDUSTRIA DE PODUCTOS ORGÁNICOS. PETRÓLEO. COMPOSICIÓN: El petróleo es un líquido formado por una mezcla de hidrocarburos en sus tres estados. Contiene también pequeñas cantidades de compuestos de azufre, oxigeno y nitrógeno. PETRÓLEO.

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TECNOLOGIA QUÍMICA

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  1. TECNOLOGIA QUÍMICA UNIDAD 2. INDUSTRIA DE PODUCTOS ORGÁNICOS.

  2. PETRÓLEO • COMPOSICIÓN: • El petróleo es un líquido formado por una mezcla de hidrocarburos en sus tres estados. Contiene también pequeñas cantidades de compuestos de azufre, oxigeno y nitrógeno

  3. PETRÓLEO • Yacimientos : La formación de los yacimientos petrolíferos tiene su origen en el depósito de microorganismos animales y vegetales, hace varios cientos de millones de años, en el fondo de los océanos. Este depósito, junto con otros sedimentos minerales, ha sufrido una transformación muy lenta en la que han intervenido temperaturas de hasta 150 ºC y presiones próximas a 1.000 atmósferas.

  4. PETRÓLEO • Los yacimientos petrolíferos se detectan fundamentalmente mediante procedimientos sísmicos. Este estudio, unido a las medidas de las variaciones del campo magnético terrestre y del valor de la gravedad, permite conocer de manera precisa la situación de los yacimientos.

  5. PETRÓLEO • Los mayores yacimientos petroleros de Colombia se localizan en las regiones de: A. Santander del Norte, Costa Atlántica y Valle.B. Costa Atlántica, Valle y Piedemonte llanero.C. Magdalena Medio, Piedemonte Llanero y Santander del Norte.D. Piedemonte Llanero, Santander del Norte y Costa Atlántica.

  6. PETRÓLEO • Características: El petróleo crudo que se obtiene de un yacimiento petrolífero es un líquido más o menos viscoso y de color variable: hay petróleos de color amarillo pálido y petróleos negros. • El petróleo bruto, tal y como sale de los yacimientos, es generalmente inutilizable. • Mediante un tratamiento se transforma en los diferentes productos que demanda la sociedad actual.

  7. PETRÓLEO • Extracción: La extracción del petróleo se realiza mediante la perforación del terreno y un entubado hasta alcanzar el yacimiento. Según la parte alcanzada por la perforación saldrá primero el gas acumulado, el petróleo o el agua salada que le acompaña

  8. PETRÓLEO • Exploración: La exploración consiste básicamente en identificar y localizar esos lugares, lo cual se basa en investigaciones de tipo geológico.

  9. PETRÓLEO • Perforación petrolera:Si el sitio escogido para el pozo exploratorio esta en una área remota, son muchas las labores que deben realizar para poder empezar la perforación. La compañía petrolera tendrá que adelantar la construcción de carreteras y proveer todos los medios de transporte necesarios. Deberá edificar viviendas y talleres y planear el suministro de agua, electricidad y otros servicios indispensable.

  10. PETRÓLEO • Una vez que se halla terminado todo este preparativo, podrá iniciarse el levantamiento de la torre, la instalación de la maquinaria y, la perforación del pozo exploratorio. • La barra, el tubo y la broca constituyen la zarta de perforación. Mientras la perforación esta en progreso se bombea por la zarta un lodo especial preparado con arcilla, agua y varios productos químicos.

  11. PETRÓLEO • El lodo regresa a la superficie por el espacio anular entre la tubería de perforación y la pared del orificio perforado, arrastrando consigo los pedazos de rocas cortados por el taladro. • El lodo de perforación tiene también otras finalidades, tales como el enfriamiento de la broca y la formación de una especie de argamasa sobre las paredes del pozo la cual impide que éstas se derrumben.

  12. PETRÓLEO • Velocidad de la perforación: La velocidad a la cual se perfora un pozo petrolero varia de acuerdo con al dureza de la roca. Algunas veces la broca puede cortar hasta unos 60 metros por hora; pero si se atraviesa una capa de roca muy dura, el progreso es mucho mas lento y puede llegar a ser de solo 35 cm. por hora.

  13. PETRÓLEO • Producción: La producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento. • Para poner un pozo a producir se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la profundidad de las formaciones donde se encuentra el yacimiento. El petróleo fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería llamada tubing o tubería de producción.

  14. PETRÓLEO • Transporte del petróleo: El crudo que fluye debe realizar viajes largos y antes de ser utilizado debe transportares a la refinería para su transformación en productos de petróleo, estos productos deben distribuirse a los consumidores. En los primeros años, el crudo se empacaba en barriles, hoy en día se utilizan medios como los oleoductos para el transporte terrestre y los buques−tanques para el transporte marítimo

  15. PETRÓLEO • Refinación del petróleo La transformación del petróleo en productos utilizables recibe el nombre de refinación, operación que implica esencialmente la destilación fraccionada y el cracking.

  16. PETRÓLEO Proceso de la Refinación: comprende varias etapas. Destilación Básica:La herramienta básica de refinado es la unidad de destilación. El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno.

  17. PETRÓLEO Craqueo térmico : El proceso de craqueo térmico, o pirólisis a presión, se desarrolló en un esfuerzo para aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina compuesta por este tipo de moléculas producida a partir de un barril de crudo.

  18. PETRÓLEO • Alquilación y craqueo catalítico En la alquilación, las moléculas pequeñas producidas por craqueo térmico son recombinan en presencia de un catalizador. Esto produce moléculas ramificadas en la zona de ebullición de la gasolina con mejores propiedades

  19. PETRÓLEO • En el proceso de craqueo catalítico, el crudo se divide (craquea) en presencia de un catalizador finamente dividido. Esto permite la producción de muchos hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse mediante alquilación, isomerización o reformación catalítica para fabricar productos químicos y combustibles de elevado octanaje para motores especializados.

  20. PETRÓLEO • Productos derivados : El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto de que a partir de éste se pueden obtener por encima de 2000 productos. • El petróleo se puede igualmente clasificar en cuatro categorías: parafínico, nafténico, asfáltico o mixto y aromático

  21. PETRÓLEO • Los productos que se sacan del proceso de refinación se llaman derivados y los hay de dos tipos: los combustibles, como la gasolina, A.C.P.M., etc., y los petroquímicos, tales como polietileno, benceno

  22. PETRÓLEO

  23. GAS NATURAL • Características: El término gas natural se atribuye al gas proveniente del subsuelo, cuya composición varía ampliamente de campo a campo y se puede extraer solo o acompañado con el petróleo. El gas natural básicamente está constituido por metano con una pequeña porción de hidrocarburos pesados, así como de nitrógeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, agua y otros materiales.

  24. GAS NATURAL • Yacimientos: El gas natural puede encontrarse en la naturaleza en yacimientos de diferente tipo, por lo que las condiciones de explotación de este varían de acuerdo con su origen. • Yacimientos de gas puro: donde su composición es básicamente metano,con propiedades físicas que permiten su utilización sin someterse a mayores procesos • de tratamiento y separación.

  25. GAS NATURAL Yacimientos donde el gas se encuentre con petróleo; hay tres tipo diferentes de estos: • En capas : en este tipo el gas se encuentra separado del petróleo dentro del mismo yacimiento. • Asociado: en el cual el gas se encuentra disuelto en el petróleo • Condensado: el gas natural se encuentra con hidrocarburos livianos sometidos a grandes   presiones, por lo que se pueden presentar en fase líquida a condiciones de yacimiento

  26. GAS NATURAL • Proceso de obtención: Tanto en el caso de yacimientos de gas libre o de gas asociado, el gas natural producido puede contener porciones variables de componentes indeseables, como: el agua, anhídrido carbónico, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno

  27. GAS NATURAL Tratamiento Absorción: mediante el cual se retira las fracciones líquidas(agua) con la inyección de un alcohol. Destilación: donde por calentamiento se efectúa la separación de líquidos y gases en forma de vapor.

  28. GAS NATURAL Fraccionamiento: Finalmente, para obtener los distintos compuestos, como: propano, butano y gasolina natural, se procede al fraccionamiento del gas, el cuál al ser enfriado, utilizando plantas despropanizadora y desbutanizadora, permite obtener diversos productos tanto para utilización directa o como materia prima en procesos de refinación.

  29. GAS NATURAL • Gas licuado : El gas licuado de petróleo es un combustible integrado por una mezcla esencialmente de propano y butano. Las fuentes de obtención de este combustible son de refinerías y de plantas de proceso de gas natural.

  30. GAS NATURAL • Proceso de licuefacción del Gas Licuado del Petróleo: El gas natural que se envía a plantas de proceso está constituido por metano, etano, propano, butano e hidrocarburos más pesados, así como por impurezas tales como el azufre.

  31. GAS NATURAL • La corriente de gas natural pasa a una planta endulzadora, donde se elimina el azufre. • Enseguida, se alimenta a una planta criogénica, en la cual mediante enfriamiento y expansiones sucesivas se obtienen dos corrientes, una gaseosa básicamente formada por metano (gas residual) y la otra líquida (licuables).

  32. GAS NATURAL •  En un proceso posterior de fraccionamiento, la fase líquida se separa en diversos componentes: etano, gas LP y gasolina naturales

  33. GAS DE SÍNTESIS • El gas de síntesis o Sintegas (Syngas, en inglés) es un combustible gaseoso obtenido a partir de sustancias ricas en carbono (hulla, carbón,coque,nafta, biomasa) sometidas a un proceso químico a alta temperatura. Contiene cantidades variables de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2).

  34. GAS DE SÍNTESIS • Métodos de producción : Gas de alumbrado o gas de hulla: Se produce por pirólisis, destilación o pirogenación de la hulla en ausencia de aire y a alta temperatura (1200-1300 °C), o bien, por pirólisis del lignito a baja temperatura. Gas de coque o gas de coquería: Se obtiene por calentamiento intenso y lento de la hulla (hulla grasa) con una combinación de aire y vapor, a alta temperatura, en las coquerías.

  35. GAS DE SÍNTESIS Gas de generador de gasógeno o gas de aire: Se obtiene haciendo pasar aire a través de una capa gruesa de gránulos de carbón o de coque incandescente. Gas de agua: Se obtiene haciendo pasar vapor de agua sobre coque a alta temperatura. Gas pobre: Se obtiene haciendo pasar alternativamente vapor de agua y aire sobre carbón incandescente (alternancia de chorros de vapor y aire), y es una mezcla de los dos métodos anteriores.

  36. GAS DE SÍNTESIS • Gas de agua carburado: Se obtiene mezclando gas de agua con petróleogasificado en un carburador. • Gas ciudad: Se obtiene a partir de la oxidación de petróleo o algún derivado (fuel oil,nafta) mediante vapor de agua y aire. • Gas natural sintético o gas de síntesis: Combustible que se fabrica a partir del carbón, del petróleo o de sus derivados, por métodos modernos, distintos de los procesos clásicos ya comentados.

  37. Amenazas de combustibles para la sociedad y el medio ambiente • Contaminación: El petróleo tiene el problema de ser insoluble en agua y por lo tanto, difícil de limpiar. Además, la combustión de sus derivados produce productos residuales: partículas, CO2, SOx (óxidos de azufre), NOx (óxidos nitrosos).

  38. Amenazas de combustibles para la sociedad y el medio ambiente • Cambio climático: La combustión de los derivados del petróleo, gas natural y gas de síntesis es una de las principales causas de emisión de CO2, cuya acumulación en la atmósfera genera el cambio climático, debido a que este gas es el responsable del efecto invernadero.

  39. Amenazas de combustibles para la sociedad y el medio ambiente • Conflictos geopolíticos:El control del petróleo se ha vinculado a diversos conflictos bélicos desde la Segunda guerra mundial hasta los más recientes en Irak (1991 y 2004)

  40. EL CARBÓN • El carbón mineral o hulla es un combustible de procedencia fósil, de color negro brillante, arde con facilidad y produce mucho calor. Además de su uso como combustible en las fábricas, el carbón se emplea en altos hornos, locomotoras, barcos.

  41. EL CARBÓN • El carbón se origina por la descomposición De vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, y esporas, que se acumulan en onas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad. Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire que los destruiría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no pueden vivir en presencia de oxígeno.

  42. EL CARBÓN • Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación.

  43. EL CARBÓN • Clases y usos del carbón: El carbón está compuesto principalmente por carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre. Entre las clases más significativas se tienen: • Antracita o carbón duro • Hulla Bituminosa • Hulla Sub-bituminosa • Lignito y Turba

  44. EL CARBÓN • Procesos realizados al carbón • Beneficio: El primer proceso es el beneficio, conjunto de actividades y operaciones necesarias para el mejoramiento de las condiciones físicas del carbón que permitan adecuarlo a determinados usos y un mejor transporte

  45. EL CARBÓN • ETAPAS DEL BENEFICIO • Separación • Selección o clasificación manual • Trituración y quebrantamiento • Tamizado o clasificación por tamaño • Lavado • Secado • Mezcla de carbones

  46. EL CARBÓN • Pirogenación • La destilación o pirogenación se realiza calentando el carbón en recipientes cerrados, hasta unos 1000ºC, con lo que el carbón se descompone en gases y líquidos que destilan; en este proceso queda un residuo sólido, el coque, en proporción de un 65-80%.

  47. EL CARBÓN • Hidrogenación • La hidrogenación consiste en hacer reaccionar en caliente carbón con H2 para romper su estructura y obtener hidrocarburos líquidos que se podrán beneficiar como petróleos artificiales.

  48. EL CARBÓN • El carbón se pulveriza finamente y se amasa con el catalizador, también pulverizado, y el vehículo (aceite pesado). A la mezcla homogénea anterior se incorpora el hidrógeno y el conjunto se comprime hasta 400 atm y se calienta 500ºC, que se mantiene durante todo el tiempo de residencia en la columna de hidrogenación

  49. EL CARBÓN • Gasificación • Consiste en transformar en gases toda la materia carbonosa, mediante reacción del carbón con O2, aire, vapor de agua, SO2, CO etc., con lo que, según el agente gasificante, aparecen gases de composición diversa que pueden utilizarse como combustible, en unos casos, y como materia prima química en otros.

  50. EL CARBÓN • El producto de reacción se somete a destilación, de la que salen unos productos de cola (masa carbon, aceite y catalizador) de la que se separa el aceite por centrifugación y se recircula

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