aceites básicos Fabricación de aceites básicos

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1 Edición 105/12 aceites básicos Contenido del Boletín Fabricación de aceites básicos Tipos de aceites básicos Aceites básicos API Grupo I Aceites básicos API Grupo II 1. Hidrocraqueo 2. Desparafinado catalítico o hidroisomerización de cera 3. Hidroterminado Aceites básicos API Grupo III Aceites básicos API Grupo IV Aceites básicos API Grupo V

2 1 GAS LIGERO QUIMICOS GASOLINA KEROSENE COMBUSTIBLE DIESEL ACEITE LUBRICANTE Las fracciones decrecen en densidad y punto de ebullición PETROLEO DIESEL BREA Y ALQUITRAN 600 Las fracciones aumentan en densidad y punto de ebullición Fabricación de aceites básicos El petróleo crudo es una mezcla de una amplia variedad de compuestos de hidrocarburos con diferentes tamaños moleculares. El tamaño de cada compuesto se determina por el número de átomos de carbono que se encuentren enlazados con átomos de hidrógeno formando una estructura de cadena. En general, cuanto más larga sea la cadena de hidrocarburos, mayor será la temperatura de evaporación de dicho compuesto. Es a través del proceso de refinación por destilación que el petróleo crudo puede ser separado en sus diferentes compuestos. El petróleo es calentado en una torre de destilación donde sus compuestos se evaporan y suben a través de la torre, condensándose los compuestos más pesados en la parte baja de la torre (combustibles pesados, diesel, aceites básicos, etc.) y los más ligeros en la parta superior de la torre (solventes, gasolinas, gas, etc.). Los aceites producidos en este proceso de destilación se denominan aceites básicos, ya que posteriormente serán purificados y mezclados con aditivos que mejorarán su rendimiento para producir aceites de motor, aceites hidráulicos, fluidos de transmisión, lubricantes de engranajes, entre otros.

3 2 Tipos de aceites básicos Los aceites básicos para lubricantes son clasificados en cinco (5) diferentes grupos por el Instituto Americano del Petróleo (API) de acuerdo a su contenido de azufre; su estructura química (contenido de enlaces saturados) y su índice de viscosidad. TABLA DE CATEGORIAS BASE API Grupo Azufre % Saturación VI I II III IV V > y/o y y < Todos los Polialfaolefinas (PAOs) Todas las muestras no incluídas en los Grupos I-IV El porcentaje de AZUFRE en los aceites básicos dependerá del contenido de este elemento en el petróleo crudo que se utilizó para su fabricación y de la severidad de los procesos de refinación posterior, a los que fue sometido el aceite básico para disminuir dicho contenido. Un mayor contenido de azufre en el aceite promueve la formación de ácidos que afectan negativamente el desempeño del aceite en el motor. Las moléculas SATURADAS en un aceite básico dependen de la cantidad de enlaces de carbono e hidrógeno presentes en dicho aceite. Un mayor número de enlaces de C+H dará como resultado un aceite más estable y por lo tanto menos propenso a formar enlaces no deseables que originan barnices, lodos, y otros depósitos nocivos que afectan negativamente el funcionamiento del motor. Finalmente, el INDICE DE VISCOSIDAD es una medida del cambio en la viscosidad de un aceite con respecto a la temperatura. Generalmente esta propiedad es menor mientras la temperatura del aceite se incrementa, lo cual reduce la habilidad del aceite para evitar el contacto entre las partes metálicas de un motor a temperatura de trabajo y reducir la fricción. Por otro lado, la viscosidad de un aceite es mayor mientras la temperatura del aceite desciende, lo cual reduce la habilidad del aceite para desplazarse rápidamente y lubricar las partes metálicas en movimiento del motor cuando se encuentra a menor temperatura en el momento del encendido o arranque. De aquí se desprende la importancia del Índice de Viscosidad (IV) establecido por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), ya que los aceites lubricantes con un alto IV nos aseguran una efectiva lubricación tanto en altas como bajas temperaturas, reduciendo de esta forma la fricción y el desgaste en los componentes del motor.

4 3 Aceites básicos API Grupo I Los bases lubricantes API Grupo I fueron durante muchos años el único tipo de aceite utilizado para la fabricación de aceites lubricantes, sin embargo las nuevas exigencias de los motores modernos requirieron de aceites más refinados y de mejores características para una efectiva lubricación y control de la fricción en estos motores. Los aceites básicos del Grupo I contienen un menor número de moléculas saturadas y un mayor porcentaje de azufre comparados con los grupos II y III, lo cual da como resultado una mayor formación de ácidos, depósitos, lodos y barnices en el motor. Una característica deseable de los aceites Grupo I es su mayor solubilidad, propiedad que facilita la mezcla del aceite con los aditivos en el proceso de manufactura de lubricantes. Las bases API Grupo II son sometidas a procesos adicionales de refinación, reduciendo así su contenido de azufre y el número de moléculas o enlaces insaturados presentes en el aceite. Aceites básicos API Grupo II El Hidroproceso estabiliza los componentes más reactivos en el aceite básico, disminuye el contenido de ceras y reduce las impurezas para obtener un aceite básico más puro y estable que resiste de mejor forma las altas temperaturas de operación y evita la formación de depósitos indeseables. Consta de tres etapas: Hidrocraqueo Desparafinado Catalítico o Hidroisomerización de Cera Hidroterminado Proceso de refinación en tres etapas (HIDROPROCESO) C PSI VGO (vacuum gas oil) /DAO (deasphalted oil) HIDROCRAQUEO 1era ETAPA DESPARAFINACION 2da ETAPA HIDROACABADO 3ra ETAPA Aceite Básico GII y GIII de alta tecnología BENEFICIO: Mejor índice de viscosidad Mejor punto de fluidez Mejor estabilidad a la oxidación Mayor transparencia

5 4 Hidrocraqueo El Hidrocraqueo añade hidrógeno al aceite básico eliminando sus impurezas, estabiliza los componentes más reactivos en el aceite básico, mejora su color y aumenta su vida útil. En el Hidrocraqueo, el aceite básico se pone en contacto con un catalizador a temperaturas superiores a 650 F y presiones por encima de psi; bajo estas condiciones las moléculas de aceite son reformadas y algunas son rotas en moléculas más pequeñas, se elimina casi todo el azufre, el nitrógeno y se saturan los compuestos aromáticos con hidrógeno. La reformación molecular a la que es sometido el aceite produce isoparafinas y compuestos saturados que tienen altos índices de viscosidad (IV) y menores puntos de fluidez, características muy deseables en aceites básicos de alto desempeño. Los compuestos de cera (parafinas) son eliminadas en el siguiente proceso a fin de reducir aún más el punto de fluidez. Desparafinado catalítico e hidroisomerización de cera Luego el aceite básico es sometido a un proceso de desparafinación catalítica a alta temperatura y alta presión, en la que un catalizador selectivamente rompe las moléculas de cera presentes en el aceite básico dando como resultado bases lubricantes con mejor desempeño a bajas temperaturas. En la hidroisomerización la cera se convierte selectivamente (isomerizado) en compuestos que elevan aun más la calidad del aceite básico. Ambos procesos remueven la cera y por lo tanto reducen el punto de fluidez del aceite básico, sin embargo la hidroisomerización da como resultado un aceite básico con un índice de viscosidad (IV) aún mayor. Hidroterminado Finalmente el aceite básico es sometido a un hidroterminado, en el cual catalizadores sofisticados y presiones por encima de psi estabilizan las pocas impurezas todavía presentes dando como resultado un aceite básico de más alta calidad. Características de las bases del Grupo II Mediante la combinación de hidrocraqueo, isodesparafinado e hidroterminado, las moléculas de aceite básico original (con propiedades pobres) son transformadas y convertidas en moléculas de alta calidad. Su punto de fluidez, su índice de viscosidad (IV) y su estabilidad a la oxidación mejoran de forma independiente en cada uno de los procesos dando como resultado aceites básicos de alta pureza, excepcional resistencia a la oxidación y mejor desempeño a bajas temperaturas, distinguiéndose a simple vista por ser incoloras (libres de impurezas). Por esta razón el Instituto Americano del Petróleo (API) optó por clasificar los aceites básicos en Grupo I, Grupo II y Grupo III para establecer un marco de referencia en cuanto a la calidad. Principales características de las bases del Grupo II Más puro Nitrógeno y azufre más bajos. Mayor resistencia del aceite Indice de viscosidad más alto. Más estable Mayor contenido de parafinas y menos aromáticos. Mayor duración del aceite Menor volatilidad. Mejor desempeño a baja temperatura Menor CCSi.

6 Grupo I Grupo II Indice de Viscosidad Aromáticos % 0 Volatilidad Noack % Azufre % Parafinas y Monoparafinas % Nitrógeno % CCS -25 C Aceites básicos API Grupo III Estos aceites básicos son producidos bajo condiciones de refinación aun más exigentes en comparación con los procesos para Grupo I y II. Aún cuando estos básicos Grupo III no son químicamente modificados (sintéticos), proveen un desempeño similar a los aceites sintéticos. Es por esta razón que combinados con aditivos selectos son generalmente comercializados como lubricantes sintéticos o semi-sintéticos. Aceites básicos API Grupo IV Los aceites básicos Grupo IV son bases sintéticas químicamente modificadas, especialmente del tipo Polialfaolefinas (PAO). Los aceites básicos Grupo IV cuando son mezclados con aditivos selectos proveen un desempeño excepcional para las aplicaciones que fueron diseñados. Aceites básicos API Grupo V Los aceites básicos Grupo V son todas las otras bases no incluidas en los cuatro grupos anteriores, principalmente los aceites de origen nafténico y los sintéticos que no son fabricados con PAO. Los ésteres y ésteres de poliol son de los más usuales aceites Grupo V. Las bases Grupo V no son generalmente utilizadas como tales para la fabricación de lubricantes sino que a través de su uso en aditivos mejoran las propiedades de las otras bases lubricantes.

7 Referencias Sequeira, A., Jr., "El petróleo y la base de cera de Procesamiento de lubricante." Marcel Dekker, Inc., Industrias Químicas de la serie, agosto de Stormont, D. "nuevo proceso tiene grandes posibilidades." El Petróleo y Gas Journal, 57, 44, 1959, p Comunicado de la empresa por Idemitsu Kosan Co, LTD Imperial Chemical, Shell Development Co, "En primer lugar-aceite Lubricante Cracker." Oil and Gas Journal, 12 de junio de Zakarian, J. Reyes, R. y Farrell, T. "-Ruta hidroprocesamiento Todos índice de viscosidad de lubricantes-alta." Progress Energy, 7, 1, 1987, p Wilson, M. Mueller, T. y Kraft, G. "La comercialización de isodesparafinado - Una nueva tecnología para Desparafinado para fabricar lubricantes de calidad de la Base-Las acciones de alta." FL , NPRA, noviembre de Min, P. "Base de Aceites VHVI: oferta y la demanda." Cuarta Conferencia Anual y Combustibles Lubricantes, México, enero de Howell, R. "hidroprocesamiento Rutas de Mejora de la base y la calidad de refinación de petróleo Economía". Sexta Conferencia Anual y Combustibles Lubricantes, México, enero de K. "Sintético. II" Lubricantes Mundial Bui, noviembre de Kramer, D., Lok, B. y Krug, R. "La evolución de la tecnología de base de petróleo." Lubricación en el 21, # siglo ASTM STP 1407, W. Herguth y T., Warne Editores de la turbina. Sociedad Americana para Pruebas y Materiales, Oeste, Conshohocken PA, Materiales, Oeste, Conshohocken PA, Swissoil del Ecuador S.A. Ciudadela 9 de Octubre, callejón Noveno s/n entre Av. Domingo Comín y la Ría Guayaquil - Ecuador