INTRODUCCIÓN Y ORIGEN DEL PETRÓLEO El petróleo o aceite de piedra o roca es una mezcla de hidrocarburos sólidos, líquidos y gaseosos, saturados que se encuentran en yacimientos naturales. Se puede englobar en dos usos: • Como fuente de energía primaria. • Como materia prima para la industria petroleoquímica Del origen del petróleo se barajan varias hipótesis de las cuales la más confirmada es la de su origen orgánico: Primero la acumulación de fitoplancton muerto en los fondos marinos y mezclados con sedimentos arenosos, luego la descomposición bajo presión mediante bacterias anaerobias; Cubrimiento por otros estratos sedimentarios y Migración por efecto de movimientos geológicos y atrapamiento en rocas porosas cubiertas por estratos impermeables: trampas en fallas anticlimales etc. Si no hay trampas, afloran los componentes volátiles. El petróleo se presenta empapado en rocas porosas junto con agua salada (síntoma de su origen marino) y gases. INDUSTRIA PETROLEOQUÍMICA Gases de síntesis y metano (11%) Amoníaco (74%): Fertilizantes Plásticos y fibras Explosivos Metanol (16%): Polímeros Formol y Ácido Acético Disolventes Negro de humo (5%): Neumáticos Otros cauchos Colorantes Cianuro de hidrógeno (1%): 1 Metacrilato de metilo Acetileno (0.6%): Cloruro de vinilo Butanodiol Acetato de vinilo Clorometanos (4%): Disolventes y síntesis Alifáticos u Olefinas (64%): Etileno (62%): Polietilenos de baja densidad (alta presión) (34%): Plástico para película, hoja, moldeo y extrusión. Polietilenos de alta densidad (baja presión) (15%): Plástico para película, hoja, moldeo y extrusión. Óxido de etileno (12%): Monoetilenglicol Etoxilatos Glicoéteres Dicloroetano (15%): Cloruro de vinilo Disolventes Etanol y Etanal (15%): Bebidas, perfumerías y síntesis Estireno (8%): Poliestireno ABS Cloroetanos (2%): 2 Limpiezas y disolventes Síntesis Aerosoles Propileno (36%): Polipropileno (54%) Moldeo por inyección Extrusión (tubos...) Fibras e hilos Cumeno (6%) Fenol y acetona Alcohol Isopropílico (3%) Acetona Disolvente Cosmética y farmacia Óxido de propileno (8%) Polioles −> Uretanos Aminas y éteres Acrilonitrilo (12%) Fibras y tejidos Mobiliario doméstico Butenos y butanos (2%): Butadieno(55%) Caucho SBR Polibutadieno Hexametilendiamina Caucho butilo (25%) 3 Neumáticos Resinas de alto impacto n−Butanol (21%) Acrilatos Glicoéteres Acetato de butilo Disolventes Aromáticos y derivados (25%) Benceno (72%) Etilbenceno Estireno Cumeno Fenol y acetona Ciclohexano Poliamidas y nilones Nitrobenceno−Anilina Uretanos y síntesis Etilbenceno (%) Estireno Tolueno (21%) Elevador del índice de octano !Benceno y Xileno Usos cautivos Industria petroleoquímica Disolvente y síntesis Ciclohexano (%) Ácido adíptico Nylon 66 4 Caprolactama Nylon 6 o−Xileno (3%) Anhídrido Ftálico Resinas alquídicas Plastificantes de vinilo m−Xileno Elevador índice octano Usos cautivos Industria petroleoquímica p−Xileno (4%) Ácido tereftálico Moldeo (botellas para bebidas refrescantes) y fibras Dimetiltereftalato Los productos que se obtienen de la naturaleza del crudo y de las demandas del mercado, las fracciones obtenidas en la refinería por orden de volatilidad y longitud de las cadenas son: FRACCIONES PRODUCTO INTERVALO DE PUNTOS DE APLICACIONES EBULLICIÓN Combustible para la refinería < 20ºC Gas de refinería GLP < 20ºC LIGERAS Gasolina directa 40−150ºC Nafta pesada 150−200ºC Queroseno 170−250ºC Gas−oil 250−320ºC MEDIAS PESADAS Fuel−oil ligero 340−400ºC Fuel−oil pesado 400−500ºC Asfaltos >500ºC Calefacción doméstica e industrial Carburante para automóviles Materia prima para productos químicos, disolvente Lámparas de alumbrado, carburante para turborreactores Carburante para motores Diesel Calefacción doméstica Combustibles para buques, locomotoras... Materia prima para: lubricantes, ceras y parafinas, cremas y aceites esenciales 5 Pavimentación, techado, impermeabilización, abrasivos y electrodos. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN QUÍMICA CRAQUEOS Es la fractura de moléculas en fracciones pesadas para dar otras más ligeras y se extiende a una serie de procesos de transformación química muy variada, se puede decir que son operaciones de transformación química de las moléculas de las fracciones de petróleo medias y pesadas (de poca demanda) para convertirlas en otras como gasolinas y gasóleos de demanda mayor. TIPOS DE CRAQUEO: Craqueos térmicos: Aumento de la temperatura desde 400ºC hasta 1090 ºC Craqueos catalíticos: se emplea un catalizador y se aumenta el rendimiento Hidrocaraqueo: Con adicción de hidrógeno Craqueo al vapor de agua no reactante: craqueo térmico muy duro con temperaturas superiores a 750ºC y rápido (0.2−0.3 seg) para obtener olefinas (C2,C3 y C4) en petroleoquímica. DEFINICIÓN Y RASGOS GENERALES Central térmica, instalación que produce energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel−oil o gas en una caldera diseñada al efecto. El funcionamiento de todas las centrales térmicas, o termoeléctricas, es semejante. El combustible se almacena en parques o depósitos adyacentes, desde donde se suministra a la central, pasando a la caldera, en la que se provoca la combustión. Esta última genera el vapor a partir del agua que circula por una extensa red de tubos que tapizan las paredes de la caldera. El vapor hace girar los álabes de la turbina, cuyo eje rotor gira solidariamente con el de un generador que produce la energía eléctrica; esta energía se transporta mediante líneas de alta tensión a los centros de consumo. Por su parte, el vapor es enfriado en un condensador y convertido otra vez en agua, que vuelve a los tubos de la caldera, comenzando un nuevo ciclo. El agua en circulación que refrigera el condensador expulsa el calor extraído a la atmósfera a través de las torres de refrigeración, grandes estructuras que identifican estas centrales; parte del calor extraído pasa a un río próximo o al mar. Las torres de refrigeración son enormes cilindros contraídos a media altura (hiperboloides), que emiten de forma constante vapor de agua, no contaminante, a la atmósfera. Para minimizar los efectos contaminantes de la combustión sobre el entorno, la central dispone de una chimenea de gran altura (llegan a los 300 m) y de unos precipitadores que retienen las cenizas y otros volátiles de la combustión. Las cenizas se recuperan para su aprovechamiento en procesos de metalurgia y en el campo de la construcción, donde se mezclan con el cemento. TIPOS Y PROPIEDADES DE LOS COMBUSTIBLES Una clasificación y estudio sistemático de los diversos combustibles debe llevarse a cabo sobre la base de sus características principales. Estas son: Humedad 6 Es la cantidad de agua, expresada en tanto por ciento en peso, que contiene un combustible. Cenizas Es el residuo sólido resultante de la combustión completa de un combustible. Pueden ser intrínsecas al mismo o haber sido añadidas durante los procesos de extracción y transporte. Interesa conocer su porcentaje en peso y su temperatura de fusión. Volátiles Se denominan materias volátiles al porcentaje de pérdida de peso que experimenta un combustible al calentarlo en ausencia de aire a 925 ºC durante siete minutos. Las materias volátiles influyen notablemente en la facilidad de la combustión. Carbono fijo Es la materia realmente combustible contenida en lo que se denomina un combustible. Temperatura de inflamación Es aquella temperatura a la que empiezan a desprenderse vapores inflamables de un combustible. Temperatura de ignición Es aquella temperatura a la cual la velocidad de desprendimiento de vapores combustibles iguala a la de su combustión, permitiendo así que la llama sea estable. Poder calorífico Es el número de calorías desprendidas en la combustión completa de 1 kg de combustible si éste es sólido o líquido, o de 1 m3 a 0 ºC y 760 mm de presión si éste es gaseoso. Se pueden distinguir dos valores distintos para el poder calorífico que se diferencian en el calor latente de vaporización de la humedad contenida en el mismo. El poder calorífico superior (PCS) incluye este calor de vaporización y el poder calorífico inferior (FCI) no. El combustible puede además, y con mayor frecuencia de lo deseado contener azufre, elemento que si bien es capaz de arder cuando se encuentra en estado libre (y así producir calor en su combustión) da como resiultados óxidos de azufre que son perjudiciales desde el punto de vista del impacto ambiental. Los combustibles más utilizados en las centrales térmicas de vapor se muestran a continuación clasificados: SÓLIDO PCS humedad cenizas 7