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Introduccion a Propiedades de Hidrocarburos
 

Introduccion a Propiedades de Hidrocarburos

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    Introduccion a Propiedades de Hidrocarburos Introduccion a Propiedades de Hidrocarburos Presentation Transcript

    • PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS Y COMPORTAMIENTO DE FASES Guido Yánez Quintana, PhDGerencia General de Tecnología
    • CONTENIDO DEL CURSO1. Introducción2. Composición química del petróleo3. Propiedades físico químicas de los hidrocarburos4. Comportamiento cualitativo de las interfases roca- petroleo-agua-gas5. Sistemas coloidales. Emulsiones6. Tratamiento químico del petróleo (demulsificación, tratamiento antiescala, antiparafínicos, antifricción)7. Riesgos ambientales de la explotación del petróleo8. Prácticas: Pruebas de laboratorio y de campo del tratamiento del petroleo (al fin del curso) Gerencia General de Tecnología
    • TEMA 1. INTRODUCCIÓNGerencia General de Tecnología
    • ¿Cómo se originó petróleo? Origen Orgánico: Hipótesis de Engler Petróleo y gas natural se habrían formado hace millones de años, por la acumulación de restos animales y vegetales que se fueron acumulando Origen volcánico: en el fondo del océano. Factores: Se habría formado a partir - Ausencia de aire.de la actividad volcánica hace - Restos de plantas y animales (sobre milones de años. todo, plancton marino) - Gran presión de las capas de tierra. - Altas temperaturas. Origen químico: - Acción de bacterias anaerobicas El petróleo y el gas natural serían producto de la mezcla Las bacterias presentes habrían y reacción de una o varias descompuesto esta materia muy sustancias minerales con el lentamente, por la escasa cantidad de oxígeno presente en esas agua del mar. profundidades. Con el paso de tiempo, se incremento la capa de fango y sedimento sobre esta materia orgánica, aumentando la Gerencia General de Tecnología presión sobre ella.
    • Origen Orgánico: Hipótesis de Engler Gerencia General de Tecnología
    • HIPÓTESIS CÓSMICA. Sokalov, Rusia, 1892• Hipótesis inorgánica• El metano se formó a partir de la caída de los meteoritos durante la formación de la tierra• En los meteoritos se han encontrado mas de 40 tipos de HC, similares al keroseno• La atmósfera de otros planetas tienen metano Gerencia General de Tecnología
    • ¿Qué es el petróleo crudo?• 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. Gerencia General de Tecnología
    • ¿Qué es el petróleo crudo? El petróleo crudo es una mezcla compleja de químicos orgánicos, hidrocarburos en su mayoría. Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados como dice su nombre por hidrógeno y carbono (H y C) Gerencia General de Tecnología
    • ¿Dónde se encuentra?- El petróleo, junto con el gas natural, se encuentra en los intersticios de rocas porosas (caliza o areniscas), en los estratos superiores de la corteza terrestre, aprisionados por rocas no porosas. Las aguas comprimen al petróleo que queda sobre ellas por su menor densidad. Gerencia General de Tecnología
    • ¿Qué es el gas natural?• El gas natural es una fuente de energía no renovable formada por una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, no-asociado (solo), disuelto o asociado con (acompañando al) petróleo o en depósitos de carbón• Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95% (p. ej., el gas no-asociado del pozo West Sole en el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, CO2,Tecnología Gerencia General de H2S, helio y mercaptanos.
    • Gerencia General de Tecnología Fuente Preceptor
    • Gerencia General de Tecnología
    • Gerencia General de Tecnología
    • Gerencia General de Tecnología
    • COMPUESTOS ORGANICOS Se conoce mas de 9 millones de compuestos orgánicos y aproximadamente 500.000 compuestos inorgánicos Antes se refería a los compuestos que contienen carbono y presentes o son producidos por los organismos vivos Hoy se ampliado el concepto: se sintetizan compuestos orgánicos a partir de inorgánicos (cianato de potasio + cloruro de amonio = la urea) Gerencia General de Tecnología
    • CARACTERISTICAS DE LAS MOLECULAS ORGANICAS hibridación• Tetravalencia: s2p2 s p x py pz 400 kJ/mol (enlaces muy fuertes, se desprenden 830 kJ/mol al formar 2 enlaces C–H)• Las moléculas orgánicas poseen tres tipos de hibridaciones sp3, alcanos, tetrahédrica, 109.5º sp2 , aquenos, trigonal planar, 120º sp , alquinos, lineal, 180º Gerencia General de Tecnología
    • CARACTERISITICAS DE LAS MOLECULAS ORGANICAS• Electronegatividad intermedia. Enlace covalente conmetales . como con no metales• Los carbonos forman enlaces estables con los átomos de H, O, S.• Las cadenas de carbono pueden ser lineales, ramificadas y formando anillos.• Los triples enlaces son mas fuertes que los dobles enlaces y mas fuertes que los enlaces simples.• La longitud entre C-C es mayor que C=C y mayor que carbono-carbono triple enlace Gerencia General de Tecnología
    • La química del carbono o química orgánica, estudia todas aquellas sustancias en cuyas moléculas toma parte el carbonoLos átomos de carbono, tienen mucha facilidad para unirse entre sí y formar cadenas muy variadas. Todos sus átomos forman siempre cuatro enlaces covalentes H H H H H | | | | | Cadena abierta H-C-C-C-C-C-H ramificada | | | | |  H H H H H H H H C H Cadena abierta C C lineal  H C C H H H H H Cadena cerrada: ciclo 18 Gerencia General de Tecnología
    • TIPOS DE ENLACES Gerencia General de Tecnología
    • CARACTERISITICAS DE LAS MOLECULAS ORGANICAS• El C y el H tienen electronegatividades similares, por lo tanto, el enlace C-H son no- polares.• Los compuestos que poseen enlaces C-C y C-H son termodinámica y cinéticamente estables. Gerencia General de Tecnología
    • SOLUBILIDAD Y PROPIEDADES• Los hidrocarburos son no-polares y son solubles en solventes no-polares y muy poco solubles en agua.• Los compuestos orgánicos solubles en agua poseen grupos funcionales tales como: -OH, -COOH, - CHO. Gerencia General de Tecnología
    •  Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más sencillos, y solo contienen átomos de carbono e hidrógeno H I D R O CAR B U R O S Alifáticos Aromáticos Saturados Insaturados Alcanos Alquenos Alquinos 22 Gerencia General de Tecnología
    • Gerencia General de Tecnología
    • PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS• Punto de fusión: Bajo, se incrementa al aumentar su peso molecular.• Solubilidad: Insolubles en agua la gran mayoría, pero solubles en disolventes orgánicos. Compuestos polares, de bajo peso molecular y formadores de puentes de hidrógeno son solubles en agua: sales orgánicas, alcoholes• Densidad: pesan menos que el agua• Inflamabilidad: son inflamables Gerencia General de Tecnología
    • Punto de fusiónTemperastura Punto de ebullición Número de carbonos Gerencia General de Tecnología
    •  Alifáticos: cadenas abiertas Alicíclicos: cadenas cerradas Fórmulas estructurales y geométricas Carbono (6): cuatro enlaces por efecto de la hibridación sp3 Saturados con hidrógeno Cadenas lineales (alcanos nornales) y ramificadas (isoalcanos) Gerencia General de Tecnología
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    • Alcanos Isómeros estructuralesGerencia General de Tecnología
    • PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS• C1-C4 (gases), C5-C16 (líquidos), <C17 (sólidos)• Incoloros, indoros, insaboro• Insolubles en agua• Menos densos que el agua• Combustión: CO2 y agua Gerencia General de Tecnología
    • • Nomenclatura: ciclo-----ano• Estructura cíclica (formando anillos)• Fuente natural: petróleo de California• Los cicloalcanos se convierten en aromáticos mediante reformado catalítico Gerencia General de Tecnología
    • Gerencia General de Tecnología
    •  Estructura: hibridación sp2 Enlace doble covalente, enlace pi Propiedades similares a los alcanos: insolubles en agua, solubles en líquidos no polares, menos densos del agua, al aumentar el peso molecular aumenta el punto de ebullición Fuente industrial: craqueo catalítico Principales productos: etileno, propileno Usos: políetileno, polipropileno, producción de etanol, caucho, PVC, sarán, Teflón, orlón.terpenos, vitamina A, betacarotenos Gerencia General de Tecnología
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    •  Estructura del triple enlace C-C: hibridación sp Nomenclatura: …..ino Propiedades físicas similares a los alcanos, alquenos y cicloalcanos: insolubles en agua, solubles en disolventes no polares, Pe. superior al correspondiente alcano y alquenos. Aplicaciones: acetileno, fungicidas, reguladores del crecimiento de las plantas, inhibidores de la corrosión de los metales. Gerencia General de Tecnología
    •  Sustancias similares al benceno en su comportamiento químico. El anillo bencénico: estructura atómica plana, simétrica y resonante. A ello se debe su estabilidad Hibricación sp2. Carácter aromático: anillo bencénico, insaturados Nomenclatura: Base benceno: metil benceno, etilbenceno, propilbenceno, etc Gerencia General de Tecnología
    • HIDROCARBUROS AROMÁTICOS: EL BENCENO HH C H Molécula de benceno (C6H6) C C El círculo central representa tres C C enlaces dobles entre átomos de carbono, es decir, 6 electrones, que noH C H se encuentran localizados en posiciones fijas H Nube “” común Esqueleto “” Hibridación sp2 del benceno. Nube electrónica “” 39 Gerencia General de Tecnología
    •  PROPIEDADES FISICAS: No polares e insolubles en agua FUENTE NATURAL: El petróleo, la hulla FUENTE INDUSTRIAL: Reformado catalítico, craqueo y platforming. APLICACIONES: Solventes, naftalina, colorantes, detergentes, materia prima para síntesis orgánica de colorantes, fármacos. Gerencia General de Tecnología
    • HIDROCARBUROS AROMATICOS POLICICLICOS, HAP´s Gerencia General de Tecnología
    • DISTRIBUCION DE LOS HAP´SGerencia General de Tecnología
    • Gerencia General de Tecnología
    • ASFALTENOSLos asfaltenos del petróleo son hidrocarburosque presentan una estructura molecularextremadamente compleja, los cuales estánconformados por diferentes proporciones denitrógeno, azufre y oxígeno.Estos compuestos ocasionan diversos problemas como elbloqueo de tuberías de extracción y transporte de crudo,reducción de su aprovechamiento económico y contaminaciónde los ecosistemas. Gerencia General de Tecnología
    • TEMA 2.COMPOSICIÓN QUIMICA DEL PETROLEOGerencia General de Tecnología
    • Composición elemental del petróleo ELEMENTOS PORCENTAJE, % masa Carbono 83 – 87 Hidrógeno 12 – 14 Azufre 0–4 Nitrógeno 0,2 Metales (V, Ni, Fe, Mo, Co, Cr, 0.02 – 0.03 Cu. Mn, Pb, Ga, Ag, Ti, Na, K, Ba)Gerencia General de Tecnología
    • COMPOSICIÓN QUIMICA DEL PETROLEO• Alcanos (parafinas)• Cicloalcanos (naftenos)• Compuestos aromáticos (derivados del benceno)• Hidrocarburos aromáticos policíclicos• Componentes minerales• Compuestos heteroatómicos – Compuestos oxigenados – Compuestos azufrados – Compuestos nitrogenados• Asfaltenos• Resinas Gerencia General de Tecnología
    • PETROLEO FRACCION Atomos de Intervalo deEs una sustancia INICIAL C ebullición SUBFRACCIONEScompleja y de Gas ligero C 1 -C 5 a - 20composición química A Metano y Etano C1 - C 2 Gasvariable. B Olefinas C2 - C4 C Propano y Butano C3 - C 4Está compuesto, Gasolina C 5 - C 10 20 - 200principalmente, por una A Eter de petróleo C 5 - C6 30 - 60mezcla de B Ligroína C 6-C 8 60 - 100hidrocarburos y algunos C Naftas C 8 - C 11 100 - 200compuestos orgánicos Queroseno C 12 - C 16 200 - 300de oxígeno, azufre y Aceite combustible C 15 - C 18 280 - 380nitrógeno Aceites lubricantes C 16 - C 20 Petrolato o vaselina C 18 - C 22 Parafina sólida C 20 - C 30 p.f. 50 - 60Los distintos Cera microcristalina C 30 - C 50 p.f. 50 - 60compuestos se separan Asfalto Muchosmediante destilación Carbón de Petróleo Muchosfraccionada Gerencia General de Tecnología
    • Gerencia General de Tecnología
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    • Productos del crudo Productos ligeros Número de Carbonos 3-4 GLP 5 - 10Crudo Gasolinas 12 - 18 Querosenos 18 - 24 Gasóleos 24 - 40 Lubricantes 24 - ~300 Fuél óleo pesado ~40 - ~300 Betún Productos pesados Gerencia General de Tecnología
    • Propiedades de los productos Número de Carbonos Punto de ebullición (°C) 3-4 -10 - 15 5 - 10 GLP 15 - 150 Gasolina 12 - 18 150 - 260 Queroseno 18 - 24 230 - 370 Gasóleos 24 - 40 370 - 525 Lubricantes 24 - ~300 370 - Fuel óleo pesado ~40 - ~300 525 - Betún Gerencia General de Tecnología
    • Fracción Composición Int. De Punto Usos de Ebullición Gas natural C1 – C4 161a20ºC Combustible Éter de C5 – C6 30 a 60 ºC Disolvente petróleo Ligroína C7 20 a 135 ºC Disolvente Gasolina C6 – C12 30 a 180 ºC Comb. Motores Querosene C11 – C16 170 a 290 ºC Comb.mot.,dom.Combustóleo C14 – C18 260 a 350 ºC Calef., calderas Aceite C15 – C24 300 a 370 ºC Lubricantes lubricante Asfalto C22 - 350 y más Construcción Gerencia General de Tecnología
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    • 120 Variedad de crudos100 80 60 Gas y Gasolina Queroseno 40 Gasóleo 20 Destilado de vacío Betún (pen 200) 0 Vittorio Kuwait Gippsland Safaniya Iran LT Qatar Bachaquero Gerencia General de Tecnología
    • Destilación atmosférica Condensador de agua 125 °C Gas 150 °C Gasolina 165 °C Queroseno 250°C 300 °C GasóleoCrudoPre-calentado 280 °C Residuo atmosférico Gerencia General de Tecnología
    • Destilación de vacío Condensador 46 °C de agua Vacío } 110 °C 185 °C Destilados 260°C de vacío 340 °CResiduoatmosférico 385 °Cprecalentado 350 °C (525 °C) Residuo de vacío (Base para betunes) Gerencia General de Tecnología
    • Producción mundial de petróleoGerencia General de Tecnología
    • Reservas a nivel mundialGerencia General de Tecnología
    • PRODUCCIÓN DE PETROLEO EN ECUADOR140120100 80 60 40 20 0 2008 2009 2010 2011 Producción total, millones barriles Petroecuador Privada Produccion petrolera 2008 2009 2010 2011 Producción total, millones barriles 124 120 117 121 Petroecuador 64 69 69 87 Privada 59 51 47 34 Precio promedio , USD 97 43 70 96 Gerencia General de Tecnología
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