Origen y Propiedades de los Hidrocarburos

Vista previa del material en texto

1
Trabajo Práctico N°1
Cátedra Geología de los Combustibles Fósiles
Año 2020
2
T.P.N° 1: Hidrocarburos y Carbones. Origen y Propiedades. Modo de
manifestarse en la naturaleza. Reconocimiento visual de muestras de
hidrocarburos líquidos y sólidos; de carbón y de turba.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
3
Petróleo – Definición y Composición Química:
• El Petróleo es una sustancia compuesta por una mezcla de hidrocarburos.
• Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados principalmente por átomos de carbono e
hidrógeno.
• La composición elemental del Petróleo está comprendida dentro de los siguientes intervalos.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
Carbón – Definición y Composición Química:
Es una roca sedimentaria combustible de color negro, con una composición superior al 50% de materia 
orgánica, fundamentalmente Carbono y menores porcentajes de S, O, N, H. Su explotación está asociada 
directamente a la actividad minera (explotación subterránea o a cielo abierto).
4
Petróleo - Composición Química:
De acuerdo a la estructura molecular y a la relación de carbón con hidrógeno se clasifican de la siguiente manera:
1- Saturados (también llamados Alcanos o Parafinas): Son hidrocarburos alifáticos que presentan enlaces
simples de carbono, asociados a su vez con hidrógeno.
Estructuralmente, en función de las ramificaciones de sus enlaces, se clasifican en:
o Parafinas normales
o Isoparafinas
o Neoparafinas
o Cicloparafinas
Son cuantitativamente los mas importantes (50 a 60% del total). Entre C1-C4: Gaseosos. C5-C15: Líquidos. C16
en adelante: sólidos.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
5
Petróleo - Composición Química: 
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
6
Petróleo - Composición Química:
De acuerdo a la estructura molecular y a la relación de carbón con hidrógeno se clasifican de la siguiente manera:
1- No Saturados: No existen en forma natural, sino que se generan durante procesos de refinación o
downstream. Son estructuralmente muy similares a los saturados o parafinas, a diferencia que posee como
mínimo dos de los átomos de carbono unidos por doble o triple enlace. Altamente oxidables.
Estructuralmente, se clasifican en:
o Oleofinas
o Acetilenos
o Ciclolefinas
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
7
Principales Componentes funcionales del petróleo:
o Hidrocarburos Saturados
o Hidrocarburos Aromáticos
o Resinas
o Asfaltenos
Bitumen: es una mezcla de sustancias orgánicas altamente viscosa, negra, de alta densidad
completamente soluble en disulfuro de carbono y compuesta principalmente por hidrocarburos aromáticos
policíclicos.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
8
Origen de los hidrocarburos:
Si bien los hidrocarburos, como lo establecen y prueban diversas teorías, pueden ser generados
por procesos inorgánicos y orgánicos, desde el punto de vista de su importancia cuantitativa y cualitativa
como fuente de energía, podemos establecer el origen orgánico como el de mayor relevancia e
importancia. En ese sentido, establecemos la “Teoría Moderna” que supone un proceso biológico dentro
de la cuenca sedimentaria y una acción físico-química en el sedimento consolidado y la materia orgánica
en él contenido, ocurrido a lo largo de cierto período de tiempo geológico.
Las principales pruebas o indicios que sostienen el origen orgánico del petróleo son:
• Más del 99% de las acumulaciones petrolíferas se encuentran en rocas sedimentarias.
• En el laboratorio se puede producir petróleo a partir de materia orgánica.
• El evidente origen bioquímico de algunos compuestos del petróleo: Parafinas, Isoprenoides, Esteranos, Terpanos.
• El petróleo a partir de materia orgánica es ópticamente activo.
• La razón isotópica C12/C13 está más relacionada con la materia orgánica que con la inorgánica.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
9
Propiedades de los hidrocarburos:
Propiedades Físicas:
• Densidad: (m/v) Propiedad directamente relacionada con su composición química. Aumenta con el
número de carbono molecular del hidrocarburo presente.
Grado API: Es una escala adoptada por el API para determinar la gravedad específica o densidad de
un hidrocarburo, la cual es inversamente proporcional a esta última.
El grado API de un crudo se encuentra directamente asociado a su valor comercial, siendo la relación
entre ambos directamente proporcional.
• Clasificación de crudos en función de su grado API:
Extrapesado: Menos de 10°.
Pesado: 10 – 22°.
Mediano: 22 – 32°.
Liviano: 32-42°.
Condensados: Mayor a 42°.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
10
Propiedades de los hidrocarburos:
Propiedades Físicas:
• Viscosidad: Varía con el número de carbono molecular (es decir su composición), presión y
temperatura. Se mide en Centipoise (Cp)
Gas: 0,01 a 0,05 Cp.
Agua: 0,5 a 1,05 Cp.
Petróleo: 0,2 a 30 Cp.
• Solubilidad: Son solubles entre sí, en benceno o éter y solventes no polares. Insolubles en agua.
• Puntos de Ebullición y Fusión: Aumenta con número de carbono molecular.
• Ópticas: Fluorescencia positiva a la luz UV.
• Conductividad: Son naturalmente resistivos.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
11
Propiedades de los hidrocarburos:
Propiedades Químicas:
• Oxidación Completa (o Combustión): Oxidables en presencia de oxígeno/aire y/o llama o fuente de
calor. Generación de CO2.
• Pirólisis o Cracking: Proceso de fraccionamiento de un hidrocarburo original mediante la aplicación
de temperatura que separa diferentes derivados en función de su composición molecular.
• Halogenación: reacción de alcanos en presencia de luz solar o UV.
• Nitración: generación de compuesto nitroderivados obtenidos por la reacción de compuestos nitrosos
con alcanos gaseosos.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
12
Modo de Manifestación de los HC en la naturaleza:
Los hidrocarburos asumen tres estados principales en la naturales en condiciones normales (1 atm y
15.5°C).
1- Estado Líquido: Petróleo Crudo e hidrocarburos recuperados de procesos de separación del gas.
2- Estado Gaseoso: Gas natural. Asociados a dos tipologías de yacencia: Yacimiento gasíferos
propiamente dicho. Yacimientos petrolíferos con gas asociado: Casquete Gas o Gas disuelto.
3- Estado sólido: En arenas asfálticas (Tar Sands), pizarras bituminosas (Oil Shale) y algunos ejemplos
como residuos asociados a procesos de producción de hidrocarburos (Parafina en varillas de bombeo,
tubings de producción, etc).
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
13
Clasificaciones de HC mas importantes y mas utilizadas en la industria:
• En función del tamaño molecular:
• En función del tipo molecular:
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
Tamaño Molecular
Composisición 
Pocentual
Gasolina (C4-C10) 31
Kerosene (C11-C12) 10
Gas Oil (C13-C20) 15
Aceites Lubricantes 
C20-C40) 20
Residuos >C40 24
Tipo Molecular
Composisición 
Pocentual
Parafinas 30
Pafténicos 49
Aromáticos 15
Asfálticos 6
Nafténicos
Composición porcentual 
general del total de 
hidrocarburos existentes en 
la tierra.
14
Clasificaciones según tamaño molecular:
• Ejemplo de obtención de subproductos resultantes del proceso de destilación:
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
A 241°C se destila el 30% del crudo 
y presente un color ligeramente
Amarillo (Naftas y Kerosenes)
A 351°C, se recupera el 50% de 
subproducto, destilando la fracción 
media (Diesel) el color
comienza a virar a un amarillo fuerte.
A 376°C se recupera el 78%, el 
color vira a color marrón intenso 
y comienza a destilar los primeros 
pesados (Aceites Lubricantes)
Final:
90% Recuperado
10% Residuos (Asfaltos)
15
Ejemplo de Presentación de un análisis de destilación de crudo:
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020
5 %
12 %
15 %
30 %
25 %
13 %
Análisis realizado sobre petróleo Liviano: 32 – 42° API 
16Cátedrade Geología de los combustibles fósiles - 2020
CONCLUSION
Hoy en día el Petróleo es el principal recurso energético del mundo. Todo lo que conocemos
como tecnología y sus asociaciones dependen del PETRÓLEO.
El Petróleo se emplea para producir: Combustibles para Aviones, Automóviles y Sistemas de Calefacción.
También para elaboración de Cosméticos, Fertilizantes, Plásticos, Pinturas, en Medicina, en la generación de
Energía Eléctrica, etc.
17
Bibliografía:
• Elements of Petroleum Geology – Richard C. Selley
• ABC del Petróleo y el Gas en la Argentina y el mundo – Edición IAPG
• Petroleum Geology – Baker Hughes, May 1999.
• Basic Petroleum Geology and Log Analysis, Halliburton, Edition 2001.
Cátedra de Geología de los combustibles fósiles - 2020