PRODUCTOS DE PRIMERA GENERACIÓN TEMA I

Transcripción

1 PRODUCTOS DE PRIMERA GENERACIÓN TEMA I

2 INTRODUCCIÓN En general, las materias primas primarias son sustancias naturales que no han sido sometidos a los cambios químicos después de haber sido recuperado. Gasóleos y crudos naturales son la materia prima básica para la fabricación de productos petroquímicos. Materias primas secundarias, o intermedios, se obtienen a partir de gas natural y petróleo crudo a través de esquemas de procesamiento diferentes. Los intermediarios pueden ser compuestos de hidrocarburos ligeros tales como metano y etano, o mezclas de hidrocarburos más pesados, tales como nafta o gasóleo. Tanto nafta y el gasóleo son fracciones de petróleo con diferentes intervalos de ebullición.

3 INTRODUCCIÓN Carbón, el esquisto bituminoso y arenas bituminosas son complejas materias primas carbonosas y las posibles fuentes de energía y químicos futuras. Sin embargo, deben ser objeto de tratamiento largo y extenso antes de que producen los combustibles y productos químicos similares a los producidos a partir de aceites crudos (gas sustituto natural (SNG) y crudos sintéticos a partir del carbón, arenas asfálticas y los esquistos bituminosos).

4 Productos de primera generación: Gas Natural (Gas Natural No Asociado y Asociado) El gas natural es una mezcla natural de hidrocarburos ligeros acompañados de algunos compuestos que no son hidrocarburos. Gas natural no asociado se encuentra en yacimientos que no contienen aceite (pozos secos). Gas asociado, por otra parte, está presente en contacto con y / o disueltos en el petróleo crudo y se coproducido con ella.

5 Productos de primera generación: Gas Natural (Gas Natural No Asociado y Asociado) El componente principal de la mayoría gas natural es el metano. Peso molecular superior parafínico hidrocarburos (C2-C7) suelen estar presentes en cantidades más pequeñas con la mezcla de gas natural y sus relaciones varían considerablemente de un campo de gas a otro. Gas no asociado normalmente contiene una proporción más alta que el gas metano asociado, mientras que el segundo contiene una mayor proporción de hidrocarburos más pesados.

6 Productos de primera generación: Gas Natural (Gas Natural No Asociado y Asociado)

7 Productos de primera generación: Gas Natural (Gas Natural No Asociado y Asociado)

8 Productos de primera generación: Gas Natural (Gas Natural No Asociado y Asociado) Los componentes no hidrocarburos en gas natural varían sensiblemente de un yacimiento de gas a otro. Algunos de estos compuestos son ácidos débiles, tales como sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono. Otros son inertes, tales como nitrógeno, helio y argón. Algunos yacimientos de gas natural contienen suficiente helio para la producción comercial.

9 Productos de primera generación: Gas Natural (Gas Natural No Asociado y Asociado) Hidrocarburos de mayor peso molecular presentes en el gas natural son combustibles importantes, así como materias primas químicas y normalmente son recuperados como líquidos de gas natural. Por ejemplo, el etano se puede separar para su uso como materia prima para el craqueo con vapor para la producción de etileno. Propano y butano se recuperan de gas natural licuado y se venden como gases de petróleo (GLP). Antes de que se utiliza gas natural que debe ser procesada o tratada para eliminar las impurezas y para recuperar los hidrocarburos más pesados (más pesados que el metano).

10 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Gases naturales crudos contienen cantidades variables de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua. La presencia de sulfuro de hidrógeno en el gas natural para el consumo interno no se puede tolerar porque es venenoso. Además, corroen los equipos metálicos. El dióxido de carbono es indeseable, ya que reduce el valor de calentamiento del gas y se solidifica bajo la alta presión y bajas temperaturas utilizadas para el transporte de gas natural. Para la obtención de un gas natural dulce, seco, gases ácidos deben ser removidos y vapor de agua reducidas. Además, el gas natural con cantidades apreciables de hidrocarburos pesados deben ser tratados para su recuperación en forma de líquidos de gas natural.

11 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Tratamiento de gas ácido. Los gases ácidos pueden ser reducidos o eliminados por uno o más de los métodos siguien-tes: 1. La absorción física usando un disolvente de absorción selectiva. 2. Física de adsorción utilizando un adsorbente sólido. 3. La absorción química, donde se utiliza un disolvente (una sustancia química) capaz de reaccionar reversiblemente con los gases ácidos.

12 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Absorción física Los procesos importantes utilizados comercialmente son el Selexol, el Sulfinol y los procesos Rectisol. En estos procesos, no se produce reacción química entre el gas ácido y el disolvente. El disolvente, o absorbente, es un líquido que absorbe selectivamente los gases ácidos y deja fuera los hidrocarburos. En el proceso Selexol por ejemplo, el disolvente es dimetil éter de polietilenglicol. Gas natural crudo pasa en contracorriente con el disolvente descendente. Cuando el disolvente se satura con los gases ácidos, se reduce la presión, y el sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono se desorbe. El disolvente se recicla luego a la torre de absorción.

13 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL

14 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Adsorción física En estos procesos, se utiliza un sólido con un área de superficie alta. Los tamices moleculares (zeolitas) son ampliamente utilizados y son capaces de adsorber grandes cantidades de gases. En la práctica, más de un lecho de adsorción se utiliza para la operación continua. Un lecho está en uso mientras que el otro está siendo regenerado. La regeneración se lleva a cabo haciendo pasar gas caliente combustible seco a través del lecho. Los tamices moleculares son competitivos cuando las cantidades de sulfuro de hidrógeno y disulfuro de carbono son bajos. Los tamices moleculares también son capaces de adsorber agua, además de los gases ácidos.

15 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL La absorción química (quimisorción) Estos procesos se caracterizan por una alta capacidad de absorber grandes cantidades de gases ácidos. Ellos usan una solución de una base relativamente débil, tal como monoetanolamina (MEA). El gas ácido forma un enlace débil con la base que puede ser regenerado fácilmente. Mono-y dietanolaminas se utilizan con frecuencia para este propósito. La concentración de amina oscila normalmente entre 15 y 30%. El gas natural se hace pasar a través de la solución de amina en donde se forman sulfuros, carbonatos, y bicarbonatos.

16 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL La dietanolamina es un absorbente favorecido debido a su menor tasa de corrosión, menor potencial de pérdida de amina, menos requisitos de utilidad, y la consumo de servicios. Dietanolamina (DEA) también reacciona reversiblemente con 75% de sulfuros de carbonilo (COS), mientras que la mono-reacciona irreversiblemente con un 95% de la clase de servicio y forma un producto de degradación que debe ser eliminado.

17 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Diglicolamina (DGA), es otro disolvente amina utilizada en el proceso Econamine.La absorción de gases ácidos se produce en un absorbedor que contiene una solución acuosa de DGA, y la solución rica climatizada (saturado con gases ácidos) se bombea al regenerador. Soluciones diglicolamina se caracterizan por los bajos puntos de congelación, que los hacen adecuados para su uso en climas fríos.

19 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Soluciones básicas fuertes son disolventes eficaces para gases ácidos. Sin embargo, estas soluciones no se utilizan normalmente para el tratamiento de grandes volúmenes de gas natural debido a que los gases ácidos forman sales estables, que no se regeneran fácilmente. Por ejemplo, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno reaccionan con hidróxido de sodio acuoso para dar carbonato de sodio y sulfuro de sodio, respectivamente.

20 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Sin embargo, una fuerte solución de sosa cáustica se utiliza para eliminar mercaptanos de corrientes de gas y líquidos. En el proceso Merox, por ejemplo, un disolvente cáustica que contiene un catalizador tal como el cobalto, que es capaz de conversión de mercaptanos (RSH) a disulfuros insolubles cáusticas (RSSR), se utiliza para los flujos ricos en mercaptanos después de la eliminación de H 2 S. El aire se utiliza para oxidar los mercaptanos a disulfuros. La solución cáustica se recicla a continuación para la regeneración. El proceso Merox se utiliza principalmente para el tratamiento de corrientes de gas de refinería.

22 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Eliminación de agua La humedad debe ser eliminado a partir de gas natural para reducir la corrosión y para evitar la formación de hidratos. Los hidratos son compuestos sólidos blancos formados a partir de una reacción físicoquímica entre los hidrocarburos y el agua bajo las altas presiones y bajas temperaturas utilizadas para gas natural transporte por tubería. Hidratos disminuyen la eficacia del oleoducto.

23 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Para evitar la formación de hidratos, el gas natural puede ser tratada con glicoles, que se disuelven agua de manera eficiente. Etilenglicol (EG), dietilenglicol (DEG), y trietilenglicol (TEG) son disolventes típicos para la eliminación de agua. Trietilenglicol es preferible en los procesos de fase de vapor debido a su baja presión de vapor, lo que resulta en una menor pérdida de glicol. El absorbedor TEG normalmente contiene entre 6 y 12 bandejas de campanas para realizar la absorción de agua. Sin embargo, más fases de contacto puede ser necesaria para llegar a puntos de rocío por debajo de -40 C.

25 PROCESOS DE TRATAMIENTO DE GAS NATURAL Para evitar la formación de hidratos, el gas natural puede ser tratada con glicoles, que se disuelven agua de manera eficiente. Etilenglicol (EG), dietilenglicol (DEG), y trietilenglicol (TEG) son disolventes típicos para la eliminación de agua. Trietilenglicol es preferible en los procesos de fase de vapor debido a su baja presión de vapor, lo que resulta en una menor pérdida de glicol. El absorbedor TEG normalmente contiene entre 6 y 12 bandejas de campanas para realizar la absorción de agua. Sin embargo, más fases de contacto puede ser necesaria para llegar a puntos de rocío por debajo de -40 C.

26 El petróleo crudo (petróleo) Es un líquido inflamable de marrón a negro natural. El petróleo se encuentra principalmente en depósitos de aceite asociados con rocas sedimentarias debajo de la superficie de la tierra. Aunque exactamente cómo los aceites crudos generados no se ha establecido, en general se acordó que los petróleos crudos derivados de animales marinos y restos vegetales sometidos a altas temperaturas y presiones. También se sospecha que la transformación puede haber sido catalizada por constituyentes de roca.

27 El petróleo crudo (petróleo) Composición del petróleo La mezcla de petróleo crudo se compone de los siguientes grupos: 1. Compuestos de hidrocarburos (compuestos hechos de carbono e hidrógeno). 2. Los compuestos no hidrocarbonados. 3. Compuestos organometálicos y sales inorgánicas (metálicos com-puestos).

28 El petróleo crudo (petróleo) Compuestos de hidrocarburos Alcanos (parafinas) Los alcanos son hidrocarburos que tienen la fórmula general CnH2n +2 saturados. El alcano más simple, el metano (CH4), es el principal constituyente del gas natural. Metano, etano, propano, y butano son los hidrocarburos gaseosos a temperatura ambiente y presión atmosférica. Se encuentran generalmente asociados con los crudos en estado disuelto.

29 El petróleo crudo (petróleo) Alcanos (parafinas)

30 El petróleo crudo (petróleo) Cicloparafinas (naftenos) Hidrocarburos cíclicos saturados, normalmente conocidos como naftenos, son también parte de los componentes de hidrocarburos de aceites crudos. Su relación, sin embargo, depende del tipo de crudo. Los miembros más bajos de naftenos son ciclopentano, ciclohexano, y sus compuestos monosustituidos. Ellos normalmente están presentes en los ligeros y las fracciones de nafta pesada. Ciclohexanos, ciclopentanos sustituidos, y ciclohexanos sustituidos son precursores importantes para los hidrocarburos aromáticos.

31 El petróleo crudo (petróleo) Cicloparafinas (naftenos)

32 El petróleo crudo (petróleo) Los compuestos aromáticos Los miembros más bajos de compuestos aromáticos están presentes en pequeñas cantidades en aceites crudos y fracciones ligeras de petróleo. El compuesto aromático mononuclear más simple es el benceno (C6H6). Tolueno (C7H8) y xileno (C8H10) también son compuestos aromáticos mononucleares que se encuentran en cantidades variables en los petróleos crudos. El benceno, tolueno y xilenos (BTX) son intermedios petroquímicos importantes, así como valiosos componentes de la gasolina. La separación de compuestos aromáticos BTX a partir de destilados de petróleo crudo no es factible debido a que están presentes en bajas concentraciones. Enriquecimiento de una fracción de nafta con estos compuestos aromáticos es posible a través de un proceso de reformado catalítico.

33 El petróleo crudo (petróleo) Los compuestos aromáticos

34 El petróleo crudo (petróleo) Los compuestos que no son hidrocarburos El azufre en los petróleos crudos está presente principalmente en la forma de compuestos orgánicos de azufre. El sulfuro de hidrógeno es el único importante de azufre compuesto inorgánico que se encuentra en el petróleo crudo. Su presencia, sin embargo, es perjudicial debido a su naturaleza corrosiva. Compuestos orgánicos de azufre pueden clasificar en general como ácido y no ácido. Compuestos de azufre ácidos son los tioles (Mercaptanos). Tiofeno, sulfuros y disulfuros, son ejemplos de compuestos de azufre no ácidos que se encuentran en fracciones del crudo.

35 El petróleo crudo (petróleo)

36 El petróleo crudo (petróleo) Compuestos de Nitrógeno Compuestos orgánicos de nitrógeno se producen en los aceites crudos ya sea en una forma heterocíclico simple como en piridina (C5H5N) y pirrol (C4H5N), o en una estructura compleja como en porfirina.

37 El petróleo crudo (petróleo) Compuestos oxigenados En aceites crudos son más complejos que los tipos de azufre. Sin embargo, su presencia en corrientes de petróleo no es venenoso para los catalizadores de procesamiento.

38 El petróleo crudo (petróleo) Los compuestos metálicos Muchos metales se producen en los petróleos crudos. Algunos de los más abundantes son sodio, calcio, magnesio, aluminio, hierro, vanadio, y níquel. Ellos están presentes ya sea en forma de sales inorgánicas, tales como cloruros de sodio y magnesio, o en forma de compuestos organometálicos, tales como las de níquel y vanadio (como en porfirinas). El calcio y el magnesio pueden formar sales o jabones con ácidos carboxílicos. Estos compuestos actúan como emulsiones-sifiers, y su presencia no es deseable.

39 Carbón, petróleo de esquisto bituminoso, TAR arena y los hidratos de gas Carbón El carbón es una roca combustible natural compuesto de una sustancia heterogénea orgánicos contaminados con cantidades variables de compuestos inorgánicos. La mayoría de las reservas de carbón se concentran en América del Norte, Europa y China.

40 Carbón, petróleo de esquisto bituminoso, TAR arena y los hidratos de gas Aceite de esquisto bituminoso La pizarra bituminosa es una roca baja permeabilidad al hecho de material inorgánico intercaladas con una sustancia orgánica de alto peso molecular llamada "kerógeno." El calentamiento de la roca de esquisto produce una sustancia aceitosa con una estructura compleja.

41 Carbón, petróleo de esquisto bituminoso, TAR arena y los hidratos de gas Arenas TAR Arenas TAR (arenas bituminosas) son grandes depósitos de arena saturada con asfalto y agua. Depósitos de arena de alquitrán se encuentran comúnmente en o cerca de la superficie de la tierra atrapada en grandes cuencas sedimentarias. Las grandes acumulaciones de depósitos de arena de alquitrán son pocos. Alrededor del 98% de todas las arenas bituminosas del mundo se encuentra en siete grandes depósitos de alquitrán. Depósitos de arena de alquitrán están cubiertos por una masa semiflotante de vegetación parcialmente descompuesto aproximadamente 6 metros de espesor.

42 Carbón, petróleo de esquisto bituminoso, TAR arena y los hidratos de gas Arenas TAR

43 Carbón, petróleo de esquisto bituminoso, TAR arena y los hidratos de gas Hidratos de Gas Los hidratos de gas son un material similar al hielo que está constituido por moléculas de metano enjauladas en un grupo de moléculas de agua y unido por enlaces de hidrógeno. Este material se produce en grandes depósitos subterráneos encontrados debajo del suelo marino en los márgenes continentales y en lugares al norte del círculo polar ártico, como Siberia. Se estima que los depósitos de hidratos de gas contienen el doble de carbono que el resto de los combustibles fósiles en la tierra. Esta fuente, si son probadas viable para la recuperación, podría ser una energía de futuro, así como fuente de productos químicos de la industria petroquímica.