PAPER_SEMINARIO_11-11-2010 con obser

APROPIACIÓN TECNOLÓGICA PARA LA
IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO DE
CROMATOGRAFÍA EN HIDROCARBUROS
Diego Fernando Chivatá Roa, Carlos Enrique Roa Niño
Noviembre de 2010,[email protected], [email protected]
Resumen – En el desarrollo del presente documento se
describen las características básicas de un sistema de
análisis de los derivados del petróleo y la integración de la
cromatografía de gases en el proceso de identificación de
sus componentes.
La cromatografía se basa en los fenómenos de adsorción y
distribución, a estos procesos se les denomina, cromatografía
gas-sólida GSC y cromatografía gas-líquida GLC.
Palabras Clave – Hidrocarburos, Sensor, Instrumentación,
Cromatografía.
I. INTRODUCCIÓN
El desarrollo de este documento esta orientado a investigar,
caracterizar y apropiar la tecnología necesaria para
parametrizar la muestra de un hidrocarburo, de acuerdo a los
requerimientos del equipo de cromatografía para asegurar la
compatibilidad de la muestra con las características del
elemento sensor, con el fin de establecer una cuantificación y
cualificación del producto.
II. CONTENIDO
A. El petróleo
El petróleo y sus derivados son usados a nivel mundial como
fuente de energía, ya sea como combustibles o lubricantes
además de otros usos industriales. El proceso para encontrar
petróleo, requiere de una serie de investigaciones y una
adecuada infraestructura, debido a la complejidad del mismo.
El petróleo es un mineral combustible líquido el cual se
encuentra en la envoltura sedimentaria de la tierra. La palabra
petróleo proviene del latín petra (piedra) y olem (aceite). El
petróleo es producto de la descomposición de la materia
orgánica (vegetales y animales) que quedaron sepultados en las
cavidades terrestres por varios cientos de años. La exploración
del petróleo se lleva a cabo después de realizar profundos
estudios geológicos para luego proceder a la perforación del
pozo y posteriormente su extracción, después de esto se
conduce por oleoductos y/o barcos, hacia una planta de
tratamiento y refinación. Los hidrocarburos pueden estar en
estado líquido (crudo) o en estado gaseoso (gas natural).
B. Cromatografía
La palabra Cromatografía significa "Escribir en Colores" ya
que cuando fue desarrollada los componentes separados eran
colorantes. Este método permite realizar un análisis
cuantitativo y cualitativo de mezclas complejas, en la industria
del petróleo es de gran ayuda para verificar la composición y
volatilidad de los hidrocarburos.
Figura 1. Diagrama de un proceso cromatográfico.
La GSL consiste en que una fase estacionaria, un líquido de
muy baja volatilidad, adsorbido en un material de soporte
sólido, poroso e inerte, se encuentra empacado dentro de una
columna y cuando a través de ésta pasa una muestra que
contiene diferentes sustancias, estas son retenidas parcialmente
pero a la vez dejadas en libertad por la fase líquida a diferentes
velocidades.
La GSC ocurre cuando un sólido, generalmente silica gel,
tamices moleculares o carbón, empacado en una columna
adsorbe las sustancias contenidas en la muestra gaseosa con
diferentes velocidades. Los componentes de la muestra a
analizar se mueven a través del sistema cromatográfico
únicamente cuando están en la fase móvil.
C. Importancia De La Cromatografía En La Industria Del
Petróleo
El crudo a través de un proceso industrial es transformado en
productos livianos y productos pesados (hidrocarburos), Los
siguientes son algunos derivados del petróleo:
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Gases licuados Butano y Propano
Gasolinas
Queroseno (kerosene)
Diesel Liviano
Diesel Marino
Combustóleo (Fuel Oíl o Bunker C)
Asfalto
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Sensores de posición
Sensores de temperatura
Sensores de caudal
Sensores de flujo
Sensores de presión
Temperatura
Dado que el coeficiente de reparto depende de la
temperatura, la columna de separación es a menudo encontrada
en un horno de temperatura controlada. El control preciso de la
temperatura del horno se puede lograr con las RTDs de platino
que son pequeñas en tamaño y tienen una salida muy lineal,
repetible y estable.
Presión
Control de presión es especialmente crítico para HPLC (High
Performance Liquid Chromatography). En esta aplicación, una
alta presión constante se bombea en el sistema para obligar a la
fase móvil a través de la columna para lograr una mayor
resolución, más rápido el tiempo de análisis, y una mayor
capacidad de carga de la muestra.
Figura 2. Diagrama columna destilación de petróleo.
El análisis completo de un producto petrolífero ligero se hace
por cromatografía GSC, los diversos hidrocarburos, arrastrados
sucesivamente por una corriente de gas portador, son
detectados e identificados a la salida del cromatógrafo, y
registrado su volumen relativo.
Caudal
La cromatografía es empleada en la industria petroquímica
principalmente en las plantas de gases, donde se obtienen los
productos acabados como son el propano y el butano. En cada
uno de estos gases, además de controlar los procesos de
obtención en distintos puntos, es de interés conocer el grado de
pureza de los mismos una vez acabado dicho proceso, para lo
cual por medio de la cromatografía se realiza un análisis
cualitativo y cuantitativo de los componentes anterior y
posterior de cada uno de ellos.
La fase móvil utilizada en la cromatografía de gas requiere
un gas inerte, como el helio, nitrógeno, hidrógeno, o argón. Por
lo tanto, el caudal debe ser regulado para obtener un resultado
inequívoco y reproducible. Los sensores de masa del flujo de
aire deben cumplir los requisitos de las aplicaciones para
asegurar la compatibilidad de gases múltiples, alta estabilidad,
baja histéresis y tiempo de respuesta rápido.
Posición
La aplicación de un proceso de cromatografía de gases
implementado en el análisis de de los hidrocarburos requieren
la implementación de una infraestructura compleja, la cual se
esboza en la siguiente figura.
Existen varios dispositivos de seguridad, así como
indicadores de posición para utilizar en los sistemas de
separación. Algunos de los más usados son los de efecto Hall,
con bases pequeñas y los sensores ópticos funcionan bien en
esta faceta de la separación cromatográfica.
III. REFERENCIAS
[1] Adela Londoño Carvajal. “Línea De Profundización-I
Ambiental”. Universidad Nacional de Colombia. Sede
Manizales.
[2] Honeywell. “Chromatography Note-Application NoteIndustry:
Instrumentation-Application:
Chromatography
Equipment”
[3] Harris Daniel C. “Análisis Químico Cuantitativo”. Editorial
Reverté.
[4] “Guía De Cromatografía”. Universidad Central de
Venezuela - Escuela de Química - Facultad de ciencias Instrumental Analítico.
Figura 3. Diagrama infraestructura columna destilación de petróleo.
A continuación se describen los elementos requeridos para su
implementación y su función en el sistema:
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Recomendaciones del paper:
*aunque se trate de un borrador del paper final no sobra la recomendación de añadir la parte de resultados
y conclusiones
*hace falta la correspondiente señalización de cada cita tomada de las referencias dentro del texto.
*en cuanto a la nota apreciativa pondríamos un 4.0
Jeferson Andres Gomez
Eduin Jose Toro