Petroleo

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1 …Este es el Perú que tenemos que educar… EL PETRÓLEO Y EL GAS NATURAL

Química de los combustibles : 

2 Química de los combustibles Los alcanos reaccionan con el oxígeno en presencia de una llama luminosa o chispa eléctrica. Si la reacción se lleva a cabo con exceso de oxígeno, se produce dióxido de carbono y agua, y se denomina combustión completa. Si el oxígeno esta en defecto, se produce monóxido de carbono y agua, denominándose combustión incompleta. Si el oxígeno es muy escaso, se produce negro de humo (C(s)) y agua, denominándose combustión con humos negros, principal combustión que se produce en los incendios. Q1 < Q2 > Q3 exceso defecto Muy escaso

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3 Cuadro 2.11: Entalpías de combustión de alcanos Fuente: Primo Yúfera.

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4 Aunque el calor de combustión por gramo disminuye cuando aumenta la masa molar, el aumento de la densidad hace que, en total, el calor de combustión por mililitro, aumente. Así 1 mL de propano líquido proporciona 6,95 kcal , 1 mL n-butano líquido da 7,1 kcal, 1 mL de n-octano da 8 kcal y 1 mL de n-hexadecano da 8,76 kcal. Recuerda que el hidrógeno es el mejor combustible, es el combustible más liviano, produce más kcal/g y además sus productos de combustión no producen contaminación. Recuerda que la gasolina genera más energía por unidad de masa (kcal/g), pero el gasóleo produce más energía por unidad de volumen(kcal/mL).

EL GAS NATURAL : 

5 EL GAS NATURAL El gas natural consiste en una mezcla de gases, en proporciones variables, pero donde el metano (CH4) constituye más del 70%. Otros gases que pueden estar presentes en proporciones apreciables como el nitrógeno, dióxido de carbono, etano (C2H6), propano y otros hidrocarburos. El gas natural proviene de la degradación de materia orgánica. En muchos casos va asociado a yacimientos de petróleo, aunque en otras ocasiones se ha descubierto en forma aislado. El gas natural puede utilizarse tal como sale del yacimiento (aunque pueden ser necesarias operaciones de filtrado, adsorción (para eliminar impurezas) y secado, sobre todo para aumentar la duración de las canalizaciones por donde va a discurrir). El problema principal es su transporte. Puede hacerse a través de gasoductos o comprimido, después de separar la fracción condensable. Su uso principal es el de combustible para proporcionar calor, impulsar turbinas productoras de electricidad o mover motores. También se emplea como materia prima en síntesis química, como fuente de hidrógeno, monóxido de carbono, metanol y otros.

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6 Cuadro 2.5: Componentes del gas natural.

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7 Gas natural en hogares Cadena de distribución del gas natural.

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8 Aguaytia Usos más importantes del gas natural

PETRÓLEO : 

9 PETRÓLEO WEB

PETRÓLEO : 

10 PETRÓLEO La palabra petróleo proviene del latín "petroleum", que significa "aceite de piedra". En sí es un aceite mineral natural, constituido por una mezcla compleja de hidrocarburos, principalmente alcanos, cicloalcanos y pequeñas proporciones de aromáticos y heterocíclicos del O, S, N y metales tales como el Ni, Fe y V. El petróleo es una mezcla combustible negra y viscosa, líquida a temperatura y presión normales. Su origen está en la descomposición de las sustancias orgánicas por la acción de aquellos microorganismos que no necesitan oxígeno para vivir (anaerobios). El petróleo puede presentar diferentes aspectos como el color, (desde amarillentos y líquidos a negros y viscosos) densidad (entre 0.75-0.95 g/ml), viscosidad, capacidad calorífica, etc. 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.

GÉNESIS : 

11 GÉNESIS El petróleo se origina de una materia prima formada principalmente por detritos de organismos vivos acuáticos, vegetales y animales, que vivían en los mares, las lagunas o las desembocaduras de los ríos, o en las cercanías del mar. Se encuentra únicamente en los medios de origen sedimentario. La materia orgánica se deposita y se va cubriendo por sedimentos; al quedar cada vez a mayor profundidad, se transforma en hidrocarburos, proceso que, según las recientes teorías, es una degradación producida por bacterias aerobias primero y anaerobias después. Estas reacciones desprenden oxígeno, nitrógeno y azufre, que forman parte de los compuestos volátiles de los hidrocarburos.   A medida que los sedimentos se hacen compactos por efectos de la presión, se forma la "roca madre". Posteriormente, por fenómenos de "migración", el petróleo pasa a impregnar arenas o rocas más porosas y más permeables (areniscas, calizas fisuradas, dolomitas), llamadas "rocas almacén", y en las cuales el petróleo se concentra y permanece en ellas si encuentra alguna trampa que impida la migración hasta la superficie donde se oxida y volatiliza, perdiendo todo interés como fuente de energía.

COMPOSICIÓN : 

12 COMPOSICIÓN El petróleo está formado por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría hidrocarburos parafínicos (alcanos), nafténicos (cicloalcanos) y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados de azufre, oxígeno y nitrógeno. Cantidades variables de gas disuelto y pequeñas proporciones de componentes metálicos. También puede contener, sales y agua en emulsión o libre. Sus componentes útiles se obtienen por destilación fraccionada en las refinerías de petróleo. Los componentes no deseados, como azufre, oxígeno, nitrógeno, metales, agua, sales, etc., se eliminan mediante procesos físico-químicos. El número de compuestos es muy grande. La mayoría de hidrocarburos aislados se clasifican como:

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13 MAPA MENTAL SOBRE EL PETRÓLEO

REFINACIÓN : 

14 REFINACIÓN La refinación del petróleo en la primera etapa consiste en la destilación primaria, a presión atmosférica, en la cual se separan los componentes del petróleo, según su punto de ebullición. Para destilar el petróleo crudo procedente de los yacimientos se le hace circular por haces de tubos dispuestos en forma de serpentín, colocados en un horno de paredes refractarias. La mezcla puede alcanza hasta los 300 – 400 °C y se produce la separación, debido a que las moléculas ascienden a lo largo de una alta torre de fraccionamiento en un proceso continuo de intercambio de calor, tendiendo los gases más ligeros a subir hasta el extremo superior de la torre y los más pesados a condensarse a diferentes alturas. Esto constituye el fraccionamiento de los hidrocarburos que componen el petróleo.

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15 Cuadro 2.6: Primera destilación fraccionada del petróleo

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17 Resumen de la cadena productiva del petróleo

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18 REACCIONES COMPLEMENTARIAS DE LA REFINACIÓN DEL PETRÓLEO Siendo las gasolinas su producto de mayor demanda, se comprende que las refinerías traten de obtener la mayor proporción de estas fracciones a expensas de las otras fracciones menos valiosas, y también alcanzar una mejor calidad que se consigue mediante los procesos de craqueo, reformación y otros. Cracking térmico El cracking térmico fue descubierto accidentalmente en 1861, practicada en sus inicios, en equipos pequeños con suficiente calentamiento, para causar la descomposición del aceite pesado, en productos de menor peso molecular.

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19 Isomerización Este proceso permite la transformación n-parafinas en isoparafinas; por acción de ácidos de lewis como catalizadores, quienes permiten el intercambio de hidrógenos por grupos alquilo. Cracking catalítico Cuando el proceso de craqueo se lleva a cabo en fase gaseosa, a unos 500ºC y bajas presiones, unas dos atmósferas, en presencia de catalizadores (Al2O3 / SiO2),los destilados al vacío y destilados medios se transforman en gasolinas de craqueo, que contienen cantidades considerables de olefinas, isoparafinas y aromáticos y poseen un índice de octano superior a 90 octanos.

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20 REFORMACIÓN O REFORMING CATALÍTICO En este proceso de refinación se somenten a las gasolinas pesadas durante un tiempo corto a temperaturas superiores a 500ºC y presiones entre 15 – 70 atm, en presencia de hidrógeno, con lo que tiene lugar reacciones de ciclación deshidrogenante de parafinas a compuestos aromáticos, transposición de alquilciclopentanos a ciclohexanos y deshidrogenación de ciclohexanos a aromáticos, pudiéndose alcanzar índices de octano superiores a 100.

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21 Impacto ambiental - Combustibles

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22 Dióxido de carbono (CO2): Calentamiento global Metano (CH4): Calentamiento global-Smog fotoquímico Oxidos de nitrógeno (NOX): Smog fotoquímico, reducción de la capa de ozono Monóxido de carbono (CO): Smog, tóxico para los humanos Dióxido de azufre (SO2): Lluvia ácida Hidrocarburos (HC): Calentamiento global-Smog fotoquímico Partículas sólidas: Hollín, macropartículas: Smog El uso de los combustibles fósiles genera una cadena de contaminantes que están devastando nuestro habitat:

Impacto Ambiental : 

23 Fuente: Climate change. State of knowledge. Office of Science and Technology. USA. 1997 Impacto Ambiental Calentamiento global

Impacto Ambiental : 

24 La temperatura global se incrementa dramáticamente (efecto invernadero) Impacto Ambiental CONSECUENCIAS: CAMBIOS CLIMÁTICOS-DESASTRES NATURALES: Diluvios (Reducción de áreas habitables), sequías, olas de calor mortales. FUSIÓN DE LOS HIELOS POLARES REDUCCIÓN DE ÁREAS COSTERAS TRANSTORNOS DEL ECOSISTEMA: Cambia el ecosistema y mueren muchas especies.

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23/09/2009 Impacto Ambiental - Petróleo Exploración, producción, transporte, refinería y utilización: Peligros ocupacionales, accidentes, derrame de petróleo en la superficie y en el mar, así como emisiones de sulfuro en el área de producción. Refinerías de petróleo Requerimiento de gran cantidad de agua (generación de efluentes contaminados) para procesos y enfriamiento. Peligro de incendio y explosiones. Emisiones al aire de efluentes gaseosos (sulfuro, óxido nitroso, dióxido de carbono, etc.).

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23/09/2009 Impacto Ambiental - Petróleo Refinerías (cont.) Residuos contaminantes líquidos de compuestos químicos usados en o resultantes de procesos (tensoactivos, aceites, grasas, fenol, amoniaco) que requieren control moderno. Uso Final Los vehículos contribuyen más a la emisión total de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrocarburos que unidades estacionarias.

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23/09/2009 Impacto Ambiental - Gas Natural Los impactos relacionados con el gas natural son similares a los del petróleo en exploración, producción y transporte. Sin embargo, se identifica al gas natural como menos contaminante en su uso

Impacto ambiental del gas natural frente a la gasolina : 

28 Emisiones. En comparación con la gasolina el GNC produce las siguientes emisiones: 20% menos de emisiones formadoras de ozono. 20% menos de emisiones de CO. 20% menos de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y aceltaidos. 50% menos de emisiones de formaldehídos Emisiones de Benceno y butadieno son virtualmente inexistentes. 10 veces más emisiones metánicas. Impacto ambiental del gas natural frente a la gasolina

webgrafía : 

29 webgrafía Instituto mexicano de petróleo Enap Camisea Aldea educativa: Animación sobre el petróleo El petróleo