REFINACION_DEL_PETROLEO

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REFINACIÓN 
DEL PETRÓLEO
Notas de Cátedra e información complementaria sobre los procesos de Refinación
(Documento en revisión)
Preparado por: Profesor Benjasmin Bermúdez
Abril 2012
INTRODUCCION
 
 El petróleo por su naturaleza no es un producto puro, sino que es una mezcla de varios cientos de Hidrocarburos y otras sustancias como azufre, sales, metales y otros, es un líquido aceitoso que presenta una amplia variedad de propiedades físicas y químicas, y cuyo color varia de incoloro a negro siendo los colores más comunes Verde, Marrón, Negro y ocasionalmente casi blancos.. La importancia del petróleo radica en que hoy en día es la fuente de energía más ampliamente usada, así como la materia prima para una amplia variedad de productos, de diferente índole. Sin embargo se debe destacar, que el petróleo en su estado natural tiene poco o ningún uso y es solo a través de los llamados procesos de refinación y petroquímicos que llega a convertirse en una gran gama de productos (derivados)..
En la primera mitad del siglo XIX, en los Estados Unidos, antes de la perforación del primer pozo petrolero por Drake se obtenía keroseno, aceite que competía con el de Ballena, a partir de craqueo y destilación de carbón. El inicio de la era petrolera marca el inicio de la destilación del petróleo para la obtención del Keroseno de amplio uso para iluminación. La primera refinería formal, inaugurada en 1861, producía queroseno, para alumbrado, mediante destilación atmosférica simple. Entre los subproductos había alquitrán y nafta. Pronto se descubrió que podían producirse aceites lubricantes de alta calidad destilando petróleo al vacío, sin embargo, durante los 30 años siguientes el queroseno fue el producto de mayor demanda. Los dos acontecimientos más significativos en el cambio de esta situación fueron:
• la invención de la luz eléctrica, que redujo la demanda de queroseno,
• la invención del motor de combustión interna, al que siguió una demanda de gasóleo diesel y gasolina (nafta).
 Con la llegada de la producción a gran escala y la primera Guerra Mundial, el número de vehículos propulsados por gasolina aumentó de manera espectacular, como lo hizo la demanda de gasolina. Posterior a esta la demanda de diferentes productos se incremento con el desarrollo industrial de la pos guerra. En general los productos obtenidos se someten a diversos procesos de tratamiento y separación (extracción, hidrotratamiento y desmercaptanización), para lograr productos terminados. Mientras que las refinerías más sencillas se limitan generalmente a la destilación atmosférica y al vacío, en las refinerías integradas se hace fraccionamiento, conversión, tratamiento y mezcla con lubricantes, combustibles pesados, fabricación de asfalto, y, en ocasiones, procesado petroquímico.
 
 En general podemos decir que la refinación es un arreglo coordinado y organizado de procesos de manufactura para lograr cambios físicos y/o químicos del petróleo, transformándolo en productos comerciales con la calidad y en las cantidades requeridas por los diferentes usuarios. Las Operaciones en una moderna refinería son muy complejas y, para una persona no familiarizada con la industria, seria una tarea imposible reducir dicha complejidad a un conjunto coordinado de procesos. En términos generales se dice que hay una media de 2 a 3 años entre el momento en que se toma la decisión de construir una unidad de refinación y el momento en que dicha unidad esta en funcionamiento. 
UNIDAD I
	PROCESOS DE LA INDUSTRIA DEL PETROLEO.	
 La industria de los hidrocarburos incluye una gran cantidad de actividades, dentro de las cuales se incluye la refinación del petróleo, las cuales podemos agrupar en cuatro grandes procesos denominados Exploración, producción, Exploración y Comercialización..
Exploración
 Es la etapa inicial del negocio, y de ella podemos decir que consiste en todas las actividades realizadas por las empresas petroleras para la ubicación o localización de estructuras geológicas, en el subsuelo, en las cuales pudiera haber acumulación de hidrocarburos.. Las actividades desarrolladas en eta etapa incluyen la llamada geología de superficie, para la identificación de afloramiento de capas o estratos geológicos propicios para acumular hidrocarburos; otra herramienta utilizada es la prospección o levantamiento sísmico, el cual consiste en el registro del reflejo por parte de las capas de rocas del subsuelo, de una onda sonica emitida en superficie. La perforación de pozos llamados exploratorios, permitirá validar que las estructuras localizadas presentan acumulaciones de hidrocarburos que justifiquen su Explotación Comercial. Una vez comprobada la acumulación de petróleo en el “prospecto”, la etapa exploratoria concluye con la delimitación del tamaño del mismo mediante la perforación de los llamados pozos de avanzada que no son más que pozos perforados con la finalidad de determinar cuales son los límites de la acumulación descubierta, sus características y dimensiones.. Esta etapa incluye la determinación del volumen de petróleo extraible (reservas recuperables: volumen del petróleo presente - POES- que puede ser extraído del prospecto o yacimiento).
Desarrollo - Producción 
 Concluida la etapa exploratoria de una acumulación de petróleo, da inicio a una serie de actividades, mediante lo que denomina el plan de explotación del yacimiento, esto es, se define la forma en que dicho petróleo deberá ser extraído del subsuelo en el transcurso del tiempo, esto en etapas de corto, mediano y largo plazo. Una vez concluida la etapa de planificación se comienza con la perforación de los llamados pozos de desarrollo, y la construcción de la infraestructura requerida para el manejo de la producción esperada de los yacimientos, esta incluye estaciones de flujo o centros recolectores, oleoductos, gasoductos, plantas de compresión de gas, líneas de flujo, tanques de almacenamientos, terminales y puntos de despacho y Refinerías. La planificación elaborada en esta etapa se dirige al aprovechamiento de los recursos y el establecimiento de los compromisos comerciales tanto con el crudo como con los productos que se obtengan a través de la refinación del mismo. 
 Una parte importante de esta etapa lo constituyen las actividades asociadas a la operación de los pozos y de la infraestructura de campo, con la finalidad de asegurar que la extracción del crudo de los yacimientos, sea cubierta con la infraestructura que en el proceso de desarrollo va ejecutándose, y adicionalmente incluye todas las actividades y trabajos a pozos ejecutados con la finalidad de mantener su productividad (trabajos de guaya, limpiezas, estimulaciones, reparaciones y otros) a fin de cumplir con los planes de producción y con ello materializar el recobro de las reservas asociadas al yacimiento para cumplir con los compromisos comerciales adquiridos. La información aportada por los nuevos pozos y la historia de producción del yacimiento, permite la revisión periódica de el volumen de las reservas que se espera recuperar, base para los compromisos establecidos.. En el diagrama siguiente se muestra un esquema de cómo la infraestructura requerida se interconecta:
 
Refinación
 En esta etapa, el crudo proveniente de los campos productores es procesado para la obtención de productos, bien sea en cetros refinadores construidos en el país o bien en los mercados de destino, para materializar valor comercial del petróleo. Ello incluye procesos de almacenaje, procesos de separación física de los diversos hidrocarburos que componen el petróleo, en muchos casos la transformación a que se someten los mencionados hidrocarburos que forman el petróleo con el fin de obtener productos utilizables. En esta etapa, el petróleo va a ser pasado por una serie de procesos en los cuales va a ser “cocinado” debido al uso de altas temperaturas, razón por la cual al petróleo también se le conoce como crudo. La construcción de estasinstalaciones forma parte del desarrollo global de la industria y van apalancadas dentro del plan de desarrollo de los Yacimientos y los planes de comercialización que se hubieran establecido. Las facilidades de Refinación pueden ser propias o de terceros y como se dijo podrían estar ubicadas en los diferentes mercados hacia donde se comercializa los crudos no refinados (Exportación).
Comercialización
 Una vez el petróleo es extraído del yacimiento es necesario hacerlo llegar a los usuarios finales del mismo, bien sea a través de la venta de petróleo sin refinar o bien sus derivados. Estos usuarios bien pueden corresponder al mercado nacional como al internacional, y dependiendo el punto de destino el petróleo y/o sus derivados serán transportados por vía marítima o terrestre. Las ventas pueden hacerse a traves de otras empresas o en locales pertenecientes a la empresa que extrae el petróleo..
 LA REFINACION EN VENEZUELA
 El conocimiento del petróleo en nuestro país data de la época precolombina ya que los indígenas conocían de su existencia mucho antes de la llegada de los españoles, a través de afloramientos naturales. Ellos utilizaban esta sustancia con fines medicinales y para encender sus antorchas, y el asfalto semipastoso, para calafatear (impermeabilizar) sus canoas. Sin embargo durante el período colonial poca o ninguna importancia o aplicación dieron los españoles al petróleo.
 Los primero intentos de industrializar y comercializar el petróleo en Venezuela aparecen en el año 1863, cuando un ciudadano norteamericano hizo una solicitud al gobierno para obtener en arriendo extensiones de tierra en nuestro país. Sin embargo en 1864 se otorga la primera concesión a 15 años al señor Manuel Olivarria, en lo que hoy son los estados Sucre y Monagas. Como compensación se estableció el pago de una regalía de 17% y atender una serie de requerimientos adicionales como alumbrado de las calles y reparación de iglesias en Cumana, etc.
 El señor Manuel Antonio Pulido, se decidió a promover la explotación comercial de tan precioso líquido, cuyas bondades como fuente de energía estaban causando furor en el mundo. EL 3 de Octubre de 1878 se le otorgaron los derechos exclusivos para la explotación de las minas de “hulla”, en el área a la que denominaron La Alquitrana.. Posteriormente el 4 de Febrero de 1881, se otorgó al General José Antonio Baldó el derecho exclusivo para explotar petróleo y sus derivados en una región cercana a la hacienda de Pulido. El 30 de Julio de 1882, Pulido y Baldó se unieron y fundaron la empresa “Compañía Petrolia del Táchira”. 
 Esta empresa perforo pozos y estableció una pequeña planta de refinación con una capacidad de tratamiento de aproximadamente 15 barriles. Se necesitaban 21 días para llenar el alambique y el proceso de destilación duraba unas 16 horas. Los productos que se obtenían en cada proceso eran: 60 galones de gasolina, 165 de Kerosén, 150 de gasoil (carbulina) y 220 de residuos. El Kerosén se utilizaba como combustible para iluminación en Santa Ana y Rubio, el resto de los productos (más volátiles) era desechado o quemado ya que no se les encontraba uso apropiado. La instalación del servicio de energía eléctrica en Rubio fue un fuerte golpe para la venta de Kerosén. El 8 de Abril de 1934 terminaron los Derechos otorgados a esta empresa venezolana, la cual, aunque nunca paso de un nivel rudimentario, se puede considerar la precursora de la industrialización del petróleo en Venezuela.
 Es de mencionar que durante el siglo IXX la explotación del asfalto fue más importante que la del petróleo en nuestro país. En 1883 le fue otorgada una concesión al ciudadano norteamericano Horacio R. Hamilton para la explotación del asfalto en la región de Sucre y Monagas. Esta concesión fue traspasada en 1885 a la New York & Bermúdez Company, subsidiara de la General Asphalt Company. En 1887 esta compañía comenzó a explotar el asfalto Natural del famoso Lago Guanoco.
 En 1907, bajo el gobierno del General Cipriano Castro, se otorgaron a venezolanos las primeras concesiones, que posteriormente serian transferidas a empresas transnacionales. El 1 de Enero de 1914 la Caribbean Petroleum comenzó la perforación en el campo Mene Grande del pozo “Zumaque 1”, el cual encontró petróleo en Abril y comenzó a producir oficialmente en julio de 1934 a razón de 150 barriles por día (bpd). La perforación de este pozo marca el descubrimiento de la estructura de lo que se conoce como el campo Costanero Bolívar, eje principal de la gran cuenca petrolífera del Lago de Maracaibo.
 En el año 1919 se instalan en Venezuela las primeras grandes compañías de los Estados Unidos en concesiones en las áreas libres del país. El 14 de Diciembre de 1922, la empresa Venezuelan oil Concessions perforaba el pozo Barroso 2 (Hoy R-4), en la región de La Rosa, en Cabimas, cuando ocurrió una arremetida en el pozo y éste empezó a producir petróleo, libremente, llegando a arrojar a la atmósfera durante nueve días consecutivos alrededor de 100,000 barriles diarios. Este acontecimiento marco el inicio de la explotación petrolífera en gran escala en Venezuela, pues mostró nuestro potencial como productor de petróleo, atrayendo así la atención mundial. El desarrollo petrolero, no solo de la cuenca del Lago de Maracaibo, sino también en otras cuencas a lo largo y ancho del país comienza a paso acelerado en los años posteriores a esta fecha histórica.
 La Caribbean Company construyo en San Lorenzo una pequeña refinería para obtener productos para sus operaciones. Sin embargo a mediados de 1916 debido a la expansión de sus actividades y a las perspectivas del mercado interno venezolano empezó la ampliación de sus plantas construyendo así la primera refinería venezolana que inicio sus actividades en 1917. Varias empresas construyeron refinerías a lo largo y ancho del país, entre ellas las de Amuay y la de Cardon en la península de Paraguana, individualmente entre las más grandes del hemisferio occidental. Luego del proceso de nacionalización y como parte del proceso de integración la casi totalidad de las refinerías existentes fueron cerradas quedando al fecha actual solo cuatro (4) grandes centros refinadores en el país, 
· Centro refinador Paraguana: Formado por las refinerías de Amuay, Cardon en Paraguaya estado Falcón, y Bajo Grande en el estado Zulia.
· Refinería El Palito, Ubicada en el estado Carabobo.
· Refinería de Puerto La Cruz, en el estado Anzoátegui.
· Refinería de El Chaure, en el estado Anzoátegui.
 Adicionalmente, Venezuela cuenta con facilidades de Refinación en la Isla de Aruba, mediante convenio con el gobierno local, así como en los Estados Unidos, Europa y algunas islas del caribe. En conjunto todas las refinerías están en capacidad de producir una amplia gama de productos para satisfacer tanto el mercado interno como a los clientes internacionales de la empresa petrolera nacional PDVSA. En la actualidad y dada la existencia de grandes reservas de crudos pesados, los planes de la empresa nacional contemplan la construcción de tres nuevas refinerías diseñadas para procesar crudos pesados.
ACONDICIONAMIENTO DEL CRUDO
 El petróleo proveniente de los pozos, antes de ser procesado en las refinerias, debe ser sometido a un proceso de acondicionamiento que se desarrolla en las áreas de producción, e inclusive dentro de las refinerias, y que, basicamente, consiste en la remoción de la casi totalidad de agua que se produce con el mismo. La presencia de agua en las plantas de procesamiento de una refineria puede causar problemas operacionales debido al aumento de volumen que sufre el agua al ser evaporada, adicionalmente el agua puede generar problemas de corrosión y oxidacion en las unidades de refinación. Tambien el contenido de agua en un crudo disminuye su valor comercial en el mercado.
 Antes de explicar en que consiste el proceso de remoción del agua, debemos aprender algo lo que son lasemulsiones. Las emulsiónes no son mas que una mezcla heterogenea de dos liquidos inmiscibles en la cual uno de los liquidos esta intimamente disperso en otro en forma de pequeñas gotas. En el caso del petróleo se manejan principalmente los conceptos de emulsión normal e inversa, siendo la primera aquella en la cual el agua constituye la fase dispersa y el petróleo la continua, y las emulsiones inversas que son aquellas en las cuales el petróleo constituye la fase dispersa y el agua la fase continua. 
En general el primer tipo de emulsión es el mas comun asociado a la producción del petróleo, mientras que el segundo se presenta en el caso de pozos que produzcan con muy alto corte de agua, y en el crudo recuperado en las plantas de tratamiento del agua producida con el petróleo. Tambien puede presentarse aunque en menor grado otros dos tipos de emulsión como son la de petróleo en agua en petróleo y la de agua en petróleo en agua.
PROCESO DE DESHIDRATACIÓN
 Deshidratación es el proceso mediante el cual se elimina o separa el agua del petroleo. Podemos decir que la deshidratación es un proceso mediante el cual se separa el agua emulsionada del crudo. 
Demulsificante, es un aditivo quimico cuyo proposito es romper las emulsiones formadas en el crudo. Cuando se trata de las emulsiones inversas, a la quimica demulsificante tambien se le denomina como quimica reversa.
 Dependiendo del contenido de agua que se produce con el petroleo, puede ser necesario que para facilitar el proceso de deshidratación se deba aplicar un tratamiento quimico, termico o una combinación de ambos. En la casi totalidad de los campos productores en el occidente de venezuela se utiliza quimica con los crudos livianos y medianos, y quimica mas tratamiento termico en el caso de los crudos pesados.
· Tratamiento quimico: Se trata del uso de productos quimicos (demulsificante), los cuales reaccionan con la emulsion, de forma que esta pierda la capacidad de mantener las gotas de agua dispersas en el petróleo. Las gotas liberadas chocan y se juntan (coalescencia) formando gotas grandes que no pueden quedar suspendidas en el petróleo y caen debido a la diferencia de densidades. Este metódo se utiliza cuando el porcentaje de agua es mayor a 40% y los crudos son medianos a livianos. La unica desventaja de este método es el elevado costo de los demulsificante. 
· Tratamiento térmico: Consiste en calentar el petróleo crudo hasta una temperatura de aproximadamente 240 grados F bajo una presión de 30 psia. Una vez calentado el crudo, las emulsiones se rompen y el agua se evapora o se separa del crudo (decanta), mientras el crudo se pasa a un tanque de reposo o asentamiento. Las limitaciones de este tratamiento es que solo puede utilizarse cuando el corte de agua es menor a un 7%. Adicionalmente con este método se puede propiciar la evaporación de componetntes livianos del petróleo debido a las altas temperaturas presentes en el proceso. En crudos con cortes de agua mas elevados a 7% este metodo puede utilizarse en conjunto con la adicion de quimica y existe la variación de calentar agua en lugar del crudo para luego mezclarlo con este ultimo y pasarlo por un tanque de lavado .
Equipos Utilizados
· Tratamiento Quimico: Este método consta de tres etapas. En la primera, se adicióna el compuesto químico bien sea en el fondo del pozo, a traves del anular entre la tuberia de producción y el revestimiento, o bien en la linea de flujo ua vez que la emulsión ha llegado al cabezal del pozo, usualmente antes del separador y en ultimo caso en la linea de bombeo desde las estaciones de flujo hacia el patio de tanques. La segunda, lo constituye el proceso de agitación a la que es sometida la mezcla del crudo con el desmulsificante, bien sea en el trayecto del fondo del pozo al cabezal o desde el cabezal hasta la estación de flujo o facilidades para separar el petróleo y el agua. Y la tercera, no es mas que dar al crudo un tiempo de asentamiento o de reposo, permitiendo a la fuerza de gravedad actuar entre el petróleo y el agua en virtud de las diferencias de densidades, es decir, siendo el agua mas pesada que el petróleo se asienta en el fondo del tanque que contiene la mezcla de los dos. Una opción a este proceso, es no hacerlo en el pozo, sino hacerlo antes de los tanques de asentamiento, pudiendo en algunos casos aplicar dosis adicionales para mejorar la eficiencia.
· Tratamiento térmico: El equipo más utilizado es un calentador tratador el cual tiene como función calentar el crudo emulsionado, para posteriormente darle el reposo necesario en un tanque para la separación del agua y el petróleo, este ultimo debe tener facilidades para desgasificar y drenar el agua decantada. Otra versión de este proceso es el de calentar agua e inyectarla al crudo para suministrarle la temperatura necesaria para lograr el proceso de deshidratación. La temperatura es importante en este proceso porque el aumento de la misma permite disminuir la viscocidad y densidad del crudo y aumentar la frecuencia de choque entre las moléculas de agua permitiendo que se produzca la coalescencia. En el caso de crudos pesados, se combina con inyección previa de química y uso de tanques de lavado para ayudar al proceso de coalescencia del agua y reducir el numero de tanques de asentamiento requeridos, sobre todo en vista de que en los campos maduros tiende a incrementarse el corte de agua.
Tipos de Deshidratación
 Dependiendo de las caracteristicas del crudo, y el volumen de agua producida, el esquema de deshidratación puede variar:
Deshidratación Electrostatica: Consiste en calentar el petróleo hasta una temperatura de 240 grados F y luego poner en contacto al petróleo sobre unos electrodos para que exista un campo electrico y las gotas pequeñas de agua se atraigan entre mutuamente formando grandes gotas que luegon precipitan por gravedad. La limitación de este método es que se utiliza cuando el corte de agua esta entre un 10 y 40%. El equipo utilizado es un tratador electrostatico, que es un cilindro instalado horizontalmente que tiene como función acelerar el proceso de separación del agua y el petróleo mediante la aplicación de un campo eléctrico relativamente fuerte para formar la coalescencia. Es el unico equipo, junto con el tanque de lavado, donde la coalescencia y la separación ocurren simultaneamente. Este tipo de proceso tambien puede combinarse con el tratamiento quimico para mejorar el proceso de deshidratación.
Deshidratación Con Tanque de Asentamiento: Este mçetodo consiste en aprovechar la diferencia de densidad entre el agua y el petróleo, ya que al darles tiempo de reposo el agua que no viene mezclada con el crudo se separa inmediatamente y las gotas de agua que esten disueltas en el petróleo se juntan (coalescencia) formando gotas grandes que no quedan suspendidas en el petróleo y caen debido a la diferencia de densidades entre estos dos fluidos. Este tipo de deshidratación se aplica en crudos livianos, medianos y pesados, cuando estos ultimos presenten bajo corte de agua, aunque normalmente en el caso de los pesados se requiere ayudarlos mediante tratamiento termico. Cuando el corte de agua comienza a incrementarse se hace necesario apelar a un tratamiento quimico previo para ayudar en el proceso de deshidratación.
Deshidratación Con Tanque de Lavado: El tanque de lavado pueden describirse como un tanque en el cual se mantiene un control continuo del nivel de agua en el mismo (colchon de agua), sobre el cual existe una columna de crudo (colchon de crudo) que termina en un punto de rebose por el cual sale el crudo deshidratado. El control del nivel del colchon de agua se hace drenando agua, mientras el crudo mas el agua que llega de las estaciones de flujo se hace pasar por el tanque de lavado donde el agua que viene con la produccion se quede dentro de la columna de agua y el crudo ascienda en el tanque hasta salir del mismo practicamente sin agua asociada.El tanque de Lavado internamente esta diseñado para que la trayectoria que sigue el crudo en el tanque sea tortuosa y tenga restricciones que ayuden a la separación del agua y el petroleo. Este sistema puede ser combinado con tratamientos quimicos y termicos, sobre todo en el caso de crudos pesados con alto corte de agua.
ESQUEMA GLOBAL DE UNA REFINERIA
 
 El propósito del material presentado a continuación es indicar en forma general, a que tipo de procesos es sometido el crudo en una refinería y como es la secuencia operacional en que se desarrollan dichos procesos. Cada centro refinador es particular y los procesos que se desarrollan en cualquier refinería son de naturaleza muy variada, pero en términos generales, dichos procesos pueden ser agrupados de la siguiente manera:
· Procesos de separación Física (Decantación, destilación).
· Procesos de Transformación o Conversión (alquilación, craqueo).
· Proceso de Purificación o tratamiento (Desulfuración, deshidrogenacion)
· Proceso de mezclado
· Proceso de Almacenaje y Distribución.
 En forma general, los procesos antes mencionados se interconectan entre si de la siguiente manera:
 El petróleo deshidratado, llamado crudo en las refinerías, se calienta en un horno y se carga en una columna de Destilación que opera a presión atmosférica, donde se separa en butanos y gas húmedo más ligero, gasolinas no estabilizadas, nafta pesada, queroseno, gas-oil pesado y crudo de cabeza o residuo. El crudo de cabeza se envía a otro proceso, llamado torre de vacío donde se separa en una corriente superior de gas-oil de vacío y una cola de crudo reducido. La separación de productos que se logra en estos procesos iniciales, no produce cambios en la naturaleza del crudo, sino que simplemente los hidrocarburos que lo conforman se separan en función de ciertos rangos de temperatura de ebullición las cuales agrupan a los diversos hidrocarburos que componen el petróleo. El crudo reducido, obtenido en la columna de vacío, se envía a una unidad de craqueo térmico o de coquización retardada para producir gas húmedo, gasolina de coquización, gasóleo y coque (residuo) 
 Los gasóleos obtenidos de de las unidades de Destilación atmosférica y de vacío, así como el proveniente del coquizador (craqueador térmico) se utilizan como alimentación a las unidades de Craqueo Catalítico o de Craqueo con hidrogeno. Estas unidades van a romper las moléculas pesadas en compuestos cuyas temperaturas de ebullición corresponden al intervalo de la gasolina y del destilado combustible. Estos procesos corresponden a los procesos de transformación, donde las moléculas de hidrocarburos son rotas y en algunos casos recombinadas por las reacciones provocadas, para así obtener productos de mejor calidad.
 Los productos procedentes del craqueo con hidrógeno son saturados. Los productos insaturados provenientes del Craqueo Catalítico se saturan y su calidad se mejora mediante Reformado Catalítico o Hidrogenación. Las corrientes de gasolina provenientes de las columnas de destilación, del Coquizador y de las unidades de Craqueo se alimentan a un Reformador Catalítico, para mejorar su número de octanos. Las gasolinas Reformadas se emplean para elaborar las mezclas para gasolinas normales y especiales.
 Las corrientes de gas húmedo de la unidad de Destilación, del Coquizador y de las unidades de Craqueo, se fraccionan en la sección de recuperación de vapor, en gas combustible, GLP (gases licuados del petróleo, básicamente propano), hidrocarburos insaturados (propilenos, butilenos y pentenos), butano normal e isobutano. El gas combustible se emplea como combustible en los hornos de la refinería, el butano normal se isomeriza en la unidad de Isomerización y en conjunto con los hidrocarburos insaturados y el isobutano, proveniente de la recuperadora de vapor, se alimenta a la unidad de Alquilación para la producción de alquilatos los cuales se mezclan con las gasolinas para producir gasolinas especiales para automóviles y gasolinas de aviación.
 
 Los destilados medios de la unidades de Destilación, del coquizador y de las unidades de craqueo, se mezclan con los combustibles diesel, Combustibles para reactores y combustible para calefacción. El gasoleo pesado de la unidad de Vacío y el crudo reducido de base Naftenica o Parafínica, se procesan para obtener las bases para preparar los aceites lubricantes.. 
 
 Cada refineria posee su propio y unico esquema de proceso, el cual viene determinado por el equipo disponible, costos de operación y demanda de producto. El modelo ótimo de flujo para una refinería viene dictado por consideraciones económicas, y no hay dos refinerias que sean identicas en sus operaciones.
 Una breve descripción de los tipos de procesos generales de una refineria es la siguiente:
Procesos de separación Física (Decantación, destilación): Son aquellos en los cuales se aprovecha la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla para obtener la separación de los componentes. El petróleo crudo se separa físicamente, mediante
Fraccionamiento en torres de destilación atmosféricas y de vacío, en grupos de moléculas de hidrocarburos con diferentes intervalos de temperaturas de ebullición, denominados “fracciones”. En ocasiones en las refinerías es necesario separar agua remanente en el crudo, la cual no fue removida en las instalaciones de campo.
Procesos de Transformación o Conversión (alquilación, craqueo): Son procesos destinados a modificar o romper las moléculas de los hidrocarburos a fin de trasformarlos en productos de mayor atractivo comercial. Los procesos de conversión más utilizados para modificar el tamaño y/o la estructura de las moléculas de hidrocarburos, son los siguientes:
• Descomposición (división) mediante hidrocraqueo, craqueo térmico y catalítico, coquización y ruptura de la viscosidad;
• Unificación (combinación) mediante alquilación y polimerización;
• Alteración (rectificación) con isomerización y reforma catalítica,
• Tratamiento.
Proceso de Purificación o tratamiento (Desulfuración, deshidrogenacion, desalación): Otras operaciones de las refinerías necesarias para dar soporte al procesado de los hidrocarburos son la recuperación de residuos ligeros; la eliminación del
agua amarga; el tratamiento y refrigeración de residuos sólidos, aguas residuales y agua de proceso; la producción de hidrógeno; la recuperación de azufre, y el tratamiento de gases ácidos y gas residual. El petróleo crudo suele contener agua, sales inorgánicas, sólidos en suspensión y trazas metálicas solubles en agua. El primer paso del proceso de refino consiste en eliminar estos contaminantes mediante desalinización (deshidratación), a fin de reducir la corrosión, el taponamiento y la formación de incrustaciones en el equipo, y evitar el envenenamiento de los catalizadores en las unidades de proceso. 
Proceso de mezclado:. es el proceso consistente en mezclar y combinar fracciones de hidrocarburos, aditivos y otros componentes para obtener productos acabados con unas propiedades específicas de rendimiento idóneo, esto es, los diferentes destilados en los procesos de refinación, se combinan para producir una mas amplia gama de productos que cumplan con los requerimientos de los diferentes clientes
Procesos Auxiliares, de Almacenaje y Distribución: Todas las refinerías tienen multitud de instalaciones, funciones, equipos y sistemas que dan soporte a las operaciones de procesado de los hidrocarburos. Las operaciones de soporte habituales son la generación de calor y energía; el movimiento de productos; el almacenamiento en depósitos; la expedición y manipulación; las llamas y sistemas de descarga de presión; los hornos y calentadores; las alarmas y sensores, y el muestreo, la verificación y la inspección. Entre las instalaciones y sistemas que no forman parte del proceso están los sistemas de lucha contra incendios, de abastecimiento de agua y de protección, controles de ruido y contaminación, laboratorios,salas de control, almacenes, e instalaciones de mantenimiento y administrativas. 
La figura mostrada a continuación resume en forma esquemática los diversos procesos que se desarrollan en una refinería.
PRODUCTOS DE LA REFINACIÓN DEL PETRÓLEO
 El consumidor medio tiende a pensar que los productos derivados del petróleo son unos pocos, tales como gasolinas, combustibles para reactores, queroseno, etc, sin embargo un estudio de las refierías de petróleo y plantas petroquimicas realizados por el Instituto Americano del Petróleo (API) reveló que se fabrican mas de 2000 productos, muchos de ellos bajo especificaciones individuales. En general los productos que impone el diseño de la refinería son relativamente pocos en número, y los procesos básicos se basan en productos de gran escala como por ejemplo gasolina, combustible para reactores y combustible diesel, y de allí a partir de mezclas se van a originar una mayor gama de productos. 
 En la Tabla anexa se puede observar la gran diversidad de productos resultantes del procesamiento del petróleo en la industria de los Estados Unidos.
	Clase
	Nunero
	Gas Combustible
Gases Licuados
Gasolina
 Motor
 Aviación
 Otras (Tractores, Marina, etc)
Combustible para Turbinas de Gas (prop. A Chorro)
Queroseno
Destilados (Combustible Diesel y Fuel-óleos ligeros)
Fuelóleos residuales
Aceites lubricantes
Aceites blancos
 Preventivos de Oxidación
Aceites para Cables y transformadores
Grasas
Ceras
Asfaltos
Coques
Negras de carbón (Carbon de humo)
Productos Químicos, Disolventes y otros
	1
13
40
19
9
12
5
10
27
16
1156
100
65
12
271
113
209
4
5
300
 Las especificaciones o caracteristicas exigidas a un producto, suelen ser el resultado de un compromiso entre las que se quiere que satisfaga el producto al ser utilizado y la capacidad del refinador para elaborarlo a partir del petróleo crudo disponible; por lo tanto, la tarea de éste debe estar dirigida a conseguir que el producto satisfaga dichas condiciones cuando se ponga en uso. Sin embargo en ciertos casos pueden tolerarse amplias variaciones en las propiedades físicas, como ocurre, por ejemplo con la gasolina que, según las zonas de ventas; fuente de producción y usos, puede tener un punto final entre 300 y 400 gdos F, y su peso especifico puede estar comprendido entre 0.700 y 0.780. 
 El refino de petróleo ha evolucionado continuamente en respuesta a la demanda de productos mejores y diferentes por parte de los consumidores. El requisito original del proceso era producir queroseno como fuente de combustible para el alumbrado más barata y mejor que el aceite de ballena. La elaboración del motor de combustión interna condujo a la producción de benceno, gasolina y gasóleos diesel. La evolución del aeroplano hizo necesarios la gasolina de aviación de alto octanaje y el combustible para aviones de reacción, que es una forma más elaborada del producto original de las refinerías, el queroseno. Las refinerías actuales producen varios productos, muchos de los cuales se utilizan como materia prima para procesos de craqueo y fabricación de lubricantes, y para la industria petroquímica. Se clasifican en términos generales como combustibles, cargas petroquímicas, disolventes, aceites de proceso, lubricantes y productos especiales, como cera, asfalto y coque.
	
 
	PRINCIPALES PRODUCTOS DE REFINACIÓN Y SUS USOS
	HIDROCARBUROS GASEOSOS
Gases licuados Gas de cocina e industrial
 Gas combustible para
 motores
 Gas de alumbrado
 Amoníaco
 Fertilizantes sintéticos
 Alcoholes
 Disolventes y acetona
 Plastificantes
 Resinas y fibras para
 plásticos y textiles
 Pinturas y barnices
Materia prima Productos de goma
para La industria
química
Negro de humo Tintas de imprenta
 Industria del caucho
	DESTILADOS LIGEROS
Naftas ligeras Olefinas
 Disolventes y diluyentes
 Disolventes de extracción
 Materias primas para la
 industria química
Naftas intermedias Gasolina para aviones y
 motores
 Disolventes de limpieza
 en seco
Naftas pesadas Combustible para aviones
 de reacción militares
 Combustible para aviones
 de reacción y queroseno
 Combustible para tractores
Gasóleo Carga de craqueo
 Gasóleo de calefacción y
 gasóleo diesel
 Combustible metalúrgico
 Aceite absorbente,
 recuperación de benceno y
 gasolina
	RESIDUOS
Petrolato Vaselina
 Cosméticos
 Inhibidores de la
 corrosión y lubricantes
 Compuestos para
 revestimiento de cables
Fuel residual Fuel de calderas y
 procesos del n.º 6
Asfaltos Asfalto para pavimentos
 Materiales para cubiertas
 y tejados
 Lubricantes asfálticos
 Aislantes y para
 protección de cimientos
 Productos para
 impermeabilización del
 papel
	SUBPRODUCTOS DE REFINACION
Coque Electrodos y combustible
Sulfonatos Emulsores
Acido sulfúrico Fertilizantes sintéticos
Azufre Productos químicos
Hidrógeno Reforma de hidrocarburos
 
	PRINCIPALES PRODUCTOS DE REFINACIÓN Y SUS USOS
	DESTILADOS PESADOS
Lubricantes técnicos Aceites textiles
 Aceites medicinales y cosméticos
 Aceite blanco: industria alimentaria
Aceites lubricantes Aceites para transformadores y
 husillos
 Lubricantes para motores
 Lubricantes para máquinas y
 compresores
 Aceites hidráulicos y para turbinas
 Lubricantes para transmisiones
 Aceites para maquinaria y
 aislamiento de cables
 Lubricantes para ejes, engranajes
 y máquinas de vapor
 Aceites de mecanizado, corte y 
 rectificado de metales
 Aceites de temple e inhibidores de
 la corrosión
 Aceites de transferencia térmica
 Grasas y compuestos lubricantes
 Aceites para tintas de imprenta
Cera de parafinaIndustria del caucho
 Productos farmacéuticos y
 cosméticos
 Industrias alimentaria y papelera
 Velas y cerillas
 Otra clasificación mas general de los productos elaborados como resultado de los procesos de refinación es la siguiente:
1. Productos volatiles: gases licuados y gasolina natural
2. Aceites ligeros: Gasolinas, disolventes, combustible para tractores y keroseno o petróleo para alumbrado.
3. Destilados: destilados para calefacción, combustible diesel y gas-oil.
4. Aceites lubricantes: Aceites para motores, máquinas, cilindros, ejes, engranajes, etc.
5. Grasas y Parafinas: Parafina solida, parafina microcristalina, vaselinas, bases para ungentos y grasas.
6. Residuos: Fuel oil, coke, asfalto, negro de humo, etc.
7. Especialidades: productos medicinales, hidrocarburos, productos quimicos, insecticidas, etc.
: 
 
MATERIA PRIMA DE UNA REFINERIA
 
 El petróleo constituye la materia prima básica para las refinerías, el cual como ya se ha dicho son compuestos que en su composición están formados exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno, pero también pueden hallarse presentes otros compuestos que contienen pequeñas cantidades de Azufre, oxígeno y nitrógeno, aunque en algunas regiones se incluye como materia prima de refinería crudos sintéticos procedentes de otras fuentes (Gilsonita, arenas alquitranadas, etc). Las composiciones químicas de los crudos son sorprendentemente uniformes, aunque sus características físicas varían ampliamente. La composición elemental del crudo de petróleo esta comprendida normalmente dentro de los siguientes intervalos:
	Elementos
	% en Peso
	Carbón
Hidrogeno
Azufre
Nitrógeno
	84 -87
11-14
0 – 2
0.2
CLASIFICACION DE LOS CRUDOS
. 
 Una de las formas de clasificación del petróleo es en función de los llamados grados API, con la cual podemos determinar los siguientes:
Crudos Livianos, son aquellos cuya gravedad API (clasificación del Instituto Americano del Petróleo, de aceptación internacional) es mayor a 30. Constituyen los de más valor comercial y dentro de esta categoría caen también los condensados cuya gravedad API es mayor a 45. Son los más utilizados para la producción de gasolinas. Las reservas de este tipo de crudo son cada día menor.
Crudos Medianos, son aquellos cuya gravedad API esta entre 22 y 29.9, también representan un tipo de crudo de valor apreciable en el mercado.
Crudos Pesados, son aquellos cuya gravedad API varía de 10 a 21.9.
Crudos Extrapesados, son aquellos cuya gravedad API es menor a 10. En la actualidad constituyen un grupo creciente dentro del volumen de reservas de crudos convencionales del mundo. En esta categoría caen los crudos no convencionales como los bituminosos de la Faja del Orinoco, y de algunos yacimientos de Canada.
 Ya dentro de lo que es el proceso de refinación tenemos que puede hacerse una clasificación en base a la naturaleza del residuo obtenido del dicho proceso (cerca del 85 % de los crudos pueden clasificarse de esta forma): 
Base Parafínica, son aquellos que contienen parafina y muy poco o ningún componente asfáltico, son buenos para la obtención de gasolinas de bajo octanaje, ceras parafínicas y aceites lubricantes de alta calidad. Los crudos livianos caen dentro de esta clasificación ya que de ellos se extrae mayor cantidad de combustible que de los restantes.
Base Asfáltica, son aquellos que en su composición entran grandes proporciones de material asfáltico con poco o ningún contenido de parafinas. Corresponden a la serie naftenica, y mediante procesos especiales de refinación se pueden producir aceites lubricantes equivalentes a los que se obtienen de los crudos parafínicos. Los crudos pesados integran básicamente esta categoría, producen básicamente Fuel-oil que es un combustible pesado de uso industrial.
Base Mixta, estos tipos de hidrocarburos poseen elementos parafínicos y asfálticos, esto es, en su composición entran una mezcla de hidrocarburos parafínicos y nafténicos junto con cierta proporción de aromáticos. Los crudos medianos pertenecen a esta categoría.
 
 En la tabla siguiente se pueden observar como se comportan algunas propiedades asociadas a estos tipos de crudo,
	PROPIEDAD
	BASE PARAFÍNICA
	BASE ASFÁLTICA
	Gravedad API
	ALTO
	BAJO
	Contenido de Nafta
	BAJO
	ALTO
	Octanaje de la Nafta
	BAJO
	ALTO
	Olor de la Nafta
	DULCE
	AGRIO
	Tendencia a ahumar de la Kerosina
	BAJO
	ALTO
	Punto de congelamiento del aceite lubricante
	ALTO
	BAJO
	Contenido de aceites lubricantes
	ALTO
	BAJO
	Índice de Viscosidad del aceite lubricante
	ALTO
	BAJO
 Cuando se habla de los productos obtenidos de la refineria basicamente hablamos de dos tipos principales, los parafinicos y los asfalticos, aunque debemos señalar cualquiera sea la naturaleza del crudo, todos pueden producir el mismo tipo de producto, no necesariamente puede decirse lo mismo respecto al rendimiento (cantidad), calidad y composición de los productos ya que ello si va a estan dependencia directa del tipo de crudo.
 
 Otro factor importante que se debe tener en cuenta es que la distribución de los productos esperados en cada refineria (patrón de producción) depende del tipo de crudo procesado, las unidades de proceso utilizadas, y es condicionado por los requerimientos de mercado. En las tablas siguientes puede observarse como cada tipo de crudo afecta la composición de cada uno de sus productos. 
	Fraccion
	Rango de
Ebullición
50% ASTM
Destilación
 Gdos F
	Crudo Base Parafinico
 % en peso
	Crudo en base asfaltica
	No
Saturados
	
	
	Parafinas
	Naftas
	Aromaticos
	Parafinas
	Naftas
	Aromaticos
	
	Gasolina
	280
	65
	30
	5
	35
	55
	10
	--
	Kerosina
	450
	60
	30
	10
	25
	50
	25
	--
	Gas Oil
	600
	35
	55
	15
	--
	65
	33
	2
	Destilado Pesado
	750
	20
	65
	15
	--
	55
	43
	2
 
 Como ejemplo en la tabla anaterior tenemos el caso de las gasolinas, en las cuales si la misma proviene de un crudo parafinico, cerca de un 65% de su composición es de parafinas, mientras que en una gasolina derivada de un crudo asfaltico, las parafinas solo constituyen un 35% de la gasolina. 
 En la siguiente tabla podemos observar las diferencias en la distribucción de productos en el sistema de refinación de EEUU y Europa. El caso de Venezuela tambien es influenciado por los compromisos comerciales con clientes en ambas regiones, aunque en terminos generales nuestro patrón de refinación esta muy enfocado al esquema de los EEUU..
	Producto
	EEUU
	Europa
	Gasolinas
	45
	21
	Kerosina
	6
	3
	Gasoil + Destilados
	23
	27
	Residual Fuel Oil
	8
	35
	Otros productos
	18
	14
 Como hemos visto el tipo de crudo y el patrón que sigue cada refinería condicionan el tipo y calidad del producto que se va obtener en el proceso de refinación, es por ello que para conocer un poco más sobre los diferentes tipos de hidrocarburos que componen el petróleo vamos a hacer una revisión de algunas de sus características.
 Ciertos petróleos de base nafténica, a menudo contienen cantidades de oxígeno apreciables, que se halla a menudo combinado en forma de ácido nafténico. El nitrógeno se encuentra casi siempre en los petróleos de base nafténica y se le supone, generalmente, en forma de compuestos básicos similares a los alquil-quino-leínas. El azufre puede estar presente como azufre libre disuelto, ácido sulfhídrico o como compuestos orgánicos tales como tiofenos, ácidos sulfónicos, mercaptanos, sulfatos y sulfuros de alquilo. Algunos de estos compuestos no se encuentran en el petróleo crudo, sino que se producen partiendo de otros compuestos durante la destilación y refinado. Los compuestos de azufre son particularmente perjudiciales debido a que generalmente tienen olor desagradable y algunos son corrosivos. 
 Como sabemos, el petróleo esta compuesto básicamente de hidrocarburos, los cuales a suvez son compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno, por lo cual también tenemos una clasificación en base a esta condición.
Aciclicos de Cadena Abierta 
3.1.1. Saturados (alcanos o parafinas)
3.1.2. Insaturados (Alquenos)
Cíclicos de Cadena Cerrada
Aciclicos
 Saturados (Cicloalcanos o Naftas).
. Insaturados (Cicloalquenos).
Aromaticos o Bencénicos.
Series de Hidrocarburos
 De las numerosas series de hidrocarburos que existen en el petróleo, solo algunas han sido estudiadas lo suficiente para guiar el desarrollo industrial. Las mas conocidas son las series Parafínica, Olefínica, Nafténica, aromática, diolefínica y acetilénica. 
· Serie Parafínica (formula tipo CnH2n+2): se caracterizan por su gran estabilidad. Los nombres de cada miembro terminan en –ano, es decir, metano, etano, hexano, hexadecano. A temperatura ambiente, estos productos, con excepción de aquellos que contienen un átomo de carbono terciario, no son afectados por el ácido sulfúrico fumante, álcalis concentrado, ni aún por el poderoso oxidante ácido crómico. Reaccionan lentamente con el cloro a la luz solar y en presencia de un catalizador con el cloro y con el bromo. Las reacciones se efectúan generalmente por la sustitución de un átomo de hidrogeno por un grupo químico o un elemento. Los miembros inferiores han sido identificados en la mayoría de los petróleos crudos. Los miembros superiores de la serie parafínica se hallan presentes en la mayoría de los petróleos, aunque los petróleos crudos enteramente desprovistos de parafina pueden contener hidrocarburos parafínicos de alto punto de ebullición.
· Serie olefínica o etilénica (formula tipo CnH2n): está formada por hidrocarburos no saturados, es decir, que la serie de este tipo puede unirse directamente con otros elementos tales como el cloro, bromo, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, sin desplazar un átomo de hidrogeno. El nombre de estos hidrocarburos termina en –eno, como eteno (etileno), propeno (propileno) y buteno (butileno). Los compuestos no saturados reaccionan y se disuelven en ácido sulfúrico y pueden ser así ser extraídos de los petróleos. Las olefinas de bajo punto de ebullición no están probablemente presentes en el petróleo crudo, pero se encuentran en los productos del craqueo.
· Serie Nafténica ( formula tipo CnH2n ): tienen la misma formula tipo que la serie olefínica, pero sus propiedades son notablemente diferentes. Los naftenos son compuestos cíclicos o en anillo, mientras que las olefinas son compuestos de cadena abierta en los que un doble enlace une dos átomos de carbono. Los naftenos son compuestos saturados y las olefinas son no saturadas. Estas ultimas pueden reaccionar por combinación directa con otros elementos, por el contrario los compuestos saturados solamente pueden reaccionar por reemplazo del hidrógeno por otro elemento. Los naftenos, a diferencia de sus isómeros, las olefinas, no son fácilmente solubles en ácido sulfúrico. Han sido encontrados en casi todos los petróleos crudos.
· Serie Aromática (formula tipo CnH2n-6): frecuentemente llamada serie del benceno, es químicamente activa. Estos hidrocarburos son particularmente susceptibles a la oxidación con formación de ácidos orgánicos. Los compuestos aromáticos pueden formar productos tanto de adición como de substitución, dependiendo de las condiciones de la reacción. Solo algunos petróleos contienen algo mas que vestigios de aromáticos de bajo punto de ebullición, tales como el benceno y el tolueno. Esta serie se encuentra en los destilados del craqueo y es sumamente valorada por sus cualidades antidetonantes.
· Serie diolefínica (formula tipo CnH2n-2): es similar a la serie olefínica con la excepción de que contiene dos átomos menos de hidrógeno o bien existen dos dobles enlaces en cada molécula, los que hacen que la serie sea extremadamente activa. Este tipo de hidrocarburo tienden a polimerizarse o combinarse con otras moléculas no saturadas, formando compuestos gomosos de alto peso molecular. Las diolefinas y las gomas derivadas de ellas se encuentran en la gasolina del craqueo sin tratar, pero quizás no se encuentran en el crudo. Son polimerizadas y extraídas con ácido sulfúrico.
· Serie Cíclica, tales como las contenidas en las formulas CnH2n-2, CnH2n-4, CnH2n-8, etc, no son bastante conocidas. Sin embargo, la bibliografía indica que estas serie predominan en los aceites lubricantes de mayor punto de ebullición, como gas oil y aceites lubricantes. Casi todos los hidrocarburos presentes en los aceites lubricantes son saturados, pero algunos autores manifiestan que alrededor del 20% del aceite lubricante es soluble en ácido sulfuroso. Indudablemente este 20% consta en gran parte de hidrocarburos no saturados.
Hidrocarburos Acíclicos (Alcanos o Parafinas – terminación “ano”)
 Por la calidad de los derivados obtenidos de los crudos en los cuales predomina este tipo de hidrocarburos vamos a estudiarlos un poco mas. Los alcanos es un tipo de hidrocarburos, saturados de cadena abierta y enlaces sencillos, se les llama saturados porque tienen el máximo número de átomos de hidrógenos que se puede unir a cada átomo de carbono.. La formula general se representa por la expresión CnH2n+2, donde “n” es el numero de átomos de carbono. Por ejemplo para el metano, el cual presenta un solo carbono tenemos lo siguiente:
Formula General: C(1)H2(1)+2
Formula Condensada: CH4
 
 H
 I
Formula Estructural: H-C-H
 I
 H
 
 La regla anterior se aplica también para otros compuestos de hidrocarburos pertenecientes a esta serie de hidrocarburos conocidos como alcanos o parafinas. Ver tabla siguiente:
	Hidrocarburo
	No de
carbonos
	Formula
General
	Formula
Condensada
	Formula
Estructural
	Etano
	2
	C2H6
	CH3-CH3
	
	Propano
	3
	C3H8
	CH3-CH2-CH3
	
	Butano
	4
	C4H10
	CH3-CH2-CH2-CH3
	
 También tenemos el caso de los Isómeros, en los cuales la formula general es igual, pero la formula condensada y estructural varia. Tomemos por ejemplo el Butano C4H10
 CH3-CH2-CH2-CH3 Isómero de Cadena Lineal
 
 CH3-CH-CH3 Isómero de Cadena Ramificada o Isoparafína.
 I 
 CH3
Propiedades de los Alcanos.
 Propiedades Físicas.
1. Estado Físico: Los primeros cuatro miembros de la serie son gases a temperaturas ordinarias, desde el pentano hasta el heptadecano son líquidos y todos los demás son sólidos.
2. Olor: El metano es inodoro y los otros gases son ligeramente aromáticos. Los líquidos tienen un olor característico a gasolinas y los sólidos son inodoros a medida que aumenta el número de carbonos.
3. Color: Los gases y los líquidos son incoloros, mientras que los sólidos son blancuzcos..
4. Sabor: En línea general son insípidos.
5. Densidad: Aumenta a medida que aumenta el peso molecular, pero siempre es menor que uno.
6. Punto de Ebullición: Aumenta a medida que aumenta el número de átomos de carbono. Es mayor en los Isómeros normales y menor en los Isómeros.
7. Punto de Fusión: Aumenta a medida que aumenta el No. de átomos de carbono. Es mayor en los de cadena ramificada que en los de cadena normal.
8. Solubilidad: Son insolubles en agua, pero se pueden disolver en líquidos orgánicos como el éter, bencenos, sulfuro de carbono y otros.
 Propiedades Químicas.
 Los alcanos son menos reactivos que la mayor parte de los compuestos orgánicos. Ellos solamente reaccionan con reactivos de mucha energía o bajo condiciones de elevada presión o temperatura. El Metano es inerte a los ácidos tales como el Clorhídrico (HCL), Sulfúrico (H2SO4) y también inerte a las base tales como el Hidróxido de Sodio (NaOH), Hidróxido de Potasio (KOH) y a los agentes oxidante tales como el Perganmanato de Potasio (KMnO4) y Bicromato de Sodio (NaCrO4) y a los agentesreductores como el Cloruro de estaño (SnCl) y sodio metálico (Na metálico).
Estado natural de los Alcanos o Parafinas
 Gas Natural: Formado principalmente por hidrocarburos parafínicos de bajo peso molecular, entre ellos el metano. El gas natural se encuentra en los yacimientos bien en estado libre o asociado con el petróleo, y puede ser procesado para emplearlo como combustible o usos en procesos petroquímicos.
 Petróleo: Es una mezcla de hidrocarburos donde existen las parafinas de alto peso molecular que varían entre 3 y 30 átomos de carbono. 
 Ceras minerales: Están formados por hidrocarburos donde existen parafinas de alto peso molecular, que varían de 30 a más átomos de Carbono.
 Producto de descomposición de materiales orgánicos: Entre estos tenemos el metano que se forma en los pantanos como consecuencia de la descomposición de las hojas de los árboles que caen en él.
Obtención de los Alcanos
 Mediante Hidrogenación de otros compuestos orgánicos:
 
 catalizador
 CnH2n + H2 CnH2n+2
 Alqueno Alcano
 Por síntesis a partir de derivados inferiores, formandose um enlace C- C
 Destilación Atmosférica
 Petróleo Alcanos
 Por degradación de compuestos superiores rompiéndose un enlace C – C.
 NaOH
 CH3 – CH2 – CH2 – COOH CH2 – CH2 – CH3 + CO2
 Ácido Butanoico Propano
Aplicación de los Alcanos.
 Los alcanos de bajo peso molecular se utilizan como combustible, por ejemplo Metano, Etano, y Propano. También se utilizan como combustible bajo la forma de gas del petróleo como por ejemplo la gasolina, Keroseno, éter del petróleo, gasoil, y otros. 
 También los de bajo peso molecular se utilizan como disolventes de materia orgánica, tales como la gasolina, Kerosene, las bencinas y el tiner.
 Igualmente se utilizan para la obtención de otros derivados donde se usen mezclas parafinicas.
PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS
DE LOS HIDROCARBUROS
 Cuando se descubre un nuevo yacimiento de petróleo crudo o bien se planea alimentar una refinería con un crudo proveniente de una región diferente al cual normalmente ha recibido, se procede a someter una muestra del mismo a una serie de análisis que tienen como finalidad determinar su composición y los rendimientos en refinación (Yield) y conocer algunas de las características mas importantes de dicho crudo. Ello permitirá al refinador conocer que unidades habrá de utilizar para su tratamiento, así como sus capacidad o rendimiento de productos. El material y el modo de operar estos ensayos esta normalizado de forma que sus resultados sean fácilmente reproducibles y comparables. Muchos otros análisis están destinados a evaluar las características y calidad de los productos obtenidos del proceso.
 La prueba o ensayo de destilación ASTM, en cierta forma refleja la composición de productos que se obtienen al someter un determinado crudo a un proceso de fraccionamiento. Puede igualmente ser utilizado para la regulación de las torres de destilación, al permitir conocer la calidad, esperada, de las fracciones entre dos extracciones sucesivas. Las normas que rigen el desarrollo de dicho tipo de prueba son las normas D-86, D-216 y D-158. Los productos obtenidos del proceso de fraccionamiento, son sometidos a otros tipos de análisis para determinar la calidad o características específicas del producto. 
 Entre estos análisis tenemos:
Análisis Clásicos: Densidad, viscosidad a diferentes temperaturas, punto de congelación y cantidades que presenta de agua, azufre y sedimentos.
Por una prueba de destilación, se obtienen los diferentes hidrocarburos constituyentes del petróleo crudo en función de su temperatura de ebullición.
Algunos de los ensayos o pruebas más comunes a que se someten los crudos y productos, se mencionan a continuación:
Densidad o gravedad especifica: Regido por la Norma D-1657 para productos corrientes y D-1293 para los asfaltos. Es la relación entre el peso determinado de un volumen de muestra a una temperatura T (normalmente 60 grados F) y el peso del mismo volumen de agua a una temperatura determinada (60 grados F).
Gravedad especifica a 60/60 grados F
Gravedad API= 141,5/ gravedad Especifica – 131.5
Presión de Vapor Reid (RVP, Reid Vapor Presume): Medida de la tensión de vapor
según se mide en Física. Indica de manera indirecta el contenido de productos ligeros. Condiciona las medidas de seguridad en transporte y pérdidas en almacenamiento. Indica volatilidad de las Gasolina. Se rige por las normas D-323 para gasolinas y D-1267 para gases líquidos.
Color: Es un criterio de calidad del fraccionamiento. No debe deben estar contaminados por trazas de productos asfálticos negros. En el caso de los aceites es función de los tratamientos recibidos.
Amarillo-rojo para fracciones parafinicas.
Azul- Verde para fracciones naftenicas. 
Las normas que aplican son:
D-156 (Saybolt): para productos mas ligeros que el gasoil.
D-155 (Unión): Para los aceites
D-1500 (ASTM): Escala de colores.
Inflamabilidad: Temperatura a la cual se produce una ligera explosión al calentar la muestra y permitiendo el contacto de los componentes volatilizados con una fuente de calor (llama) que se desplaza por encima de la muestra, esta también se conoce como FLASH POINT. Con calentamiento adicional se obtiene una llama estable que corresponde al punto de combustión. Para esta prueba se aplican las normas D-56, D-92, y D-93 (gasoil, Aceite, Fuel y Asfalto).
Cloud Point ( punto de nube)/ Pour Point (espesamiento): Su finalidad es caracterizar el contenido de parafinas de los aceites, o bien el contenido de hidrocarburos de alto punto de congelación en otros productos. Esto permite determinar los limites de temperatura a respetar para su bombeo en invierno. Cuando se somete una muestra a enfriamiento, a cierta temperatura, en el envase en el cual se realiza el análisis, se forma un velo lechoso, lo cual indica que se ha alcanzado dicho punto. Si se sigue enfriando la muestra, al tornarse pastosa, se dice que ha llegado al punto de congelación inferior (Pour Point). Si ahora, después de solidificación prolongada, se calienta la muestra, al volver a estar fluido se dice que ha alcanzado el punto de congelación superior. La norma que rige este ensayo es la D-97.
 Otros tipos de ensayos similares tenemos:
Punto de gota de grasa (D-566)
Punto de fusión de las parafinas (D-87 y D-127)
Punto de reblandecimiento de los asfaltos (D-36 y D-26)
Punto de congelación de los carburantes (D-1477)
Viscosidad : Es la medida de la resistencia interna a fluir un fluido. El inverso de la misma es la fluidez. Este ensayo se rige por las normas:
Viscosidad Cinemática (D-445)
Viscosidad Saybolt (D-88)
Tablas de Conversión (D-666 y D-466)
Cenizas y residuos de Carbono Conradson: Se determina en los productos pesados (contenido de cenizas). La determinación del residuo se aplica a productos no volátiles, los cuales se evaporan y someten a pruebas en un crisol. La determinación de la ceniza, da una idea de la cantidad de residuos sólidos que dejaría el producto en condiciones de combustión completa la cantidad de residuos de carbono, da una idea de la tendencia a formar Coke o depósitos carbonosos. Las pruebas se rigen por las normas: D-482 y D-189.
Contenido de azufre: Se expresa siempre en % en peso. Este tipo de ensayo no
Solo interesan al consumidor sino también al refinador. El azufre es un veneno para los catalizadores. Los compuestos azufrados, ácidos, contenidos en el petróleo provocan la corrosión de los depósitos o recipientes que los contiene.
 
Número deOctano: Característica que indica la calidad relativa antidetonante de una gasolina, en comparación con un combustible de referencia. Se define también como el porcentaje volumétrico de Iso-octano (C8H18) que debe mezclarse con heptano para que produzca la misma intensidad de detonación del combustible sometido a prueba en una maquina especial. Mientras mas alto sea el numero de octano, menos posibilidades de detonación.
 
 
PROCESOS DE REFINACIÓN
 En las secciones previas hemos conocido sobre los procesos para el acondicionamiento del crudo, los diferentes tipos de crudos que podemos manejar en un proceso de refinación, y algunos de los ensayos o pruebas a los cuales se someten los crudos y productos con la finalidad de validar que los mismos cumplan con las especificaciones esperadas. En esta sección vamos a conocer mas detalle sobre los que se pueden considerar los procesos basicos que se desarrollan en una refineria para obtener los mencionados productos. Como ya se dijo en una refineria los procesos no solo abarcan el procesamiento del crudo, sino tambien procesos de purificación o eliminación de contaminantes del petroleo y los productos. Los procesos de refinación van desde la simple separación de los componentes partiendo de la diferencia de densidades entre los mismos, asi como la producción de nuevos productos o mayor volumen a partir de la transformación de productos de menor calidad o valor comercial, obtenidos de los procesos iniciales.
 Entre las operaciones unitarias más empleadas pueden mencionarse el movimiento de fluidos, la transmisión de calor, la destilación, la absorción, la filtración y la extracción. Algunas de las operaciones esencialmente químicas son el tratamiento con ácido sulfurico y con álcalis, la filtración y el contacto con tierra de batán, el craking o descomposición térmica de los aceites pesados en ligeros, y la hidrogenación. Para iniciar el conocimiento de los procesos asociados al manejo del petroleo y sus productos, en la refineria, en las proximas secciones se describiran una serie de dichos procesos, pero como paso previo vamos a definir algunos conceptos importantes que debemos tener presentes a lo largo de esta revisión:
a) Conversión: Proceso que involucra cambios en la estructura de los hidrocarburos, ya que convierte productos de menor demanda en productos de mayor demanda. La finalidad de este proceso es mejorar la calidad de los productos comercialización y para preparar los materiales que alimentan a la industria química y petroquímica. Entre estos procesos tenemos el craqueo, reformación, polimerización, Isomerización y alquilación.
b) Catalizador: Agente o sustancia capaz de acelerar o retardar una reacción sin alterar el resultado final de la misma . Sustancia que aumenta la velocidad de un proceso sin consumirse en la reacción.
c) Mercaptanos: Compuestos que contienen azufre, de olor desagradable y están presentes en los derivados de alto contenido de azufre.
d) Polimeros: Material de punto de ebullición alto (generalmente mayor a 221 grados C) producidos en la reformación catalítica y tambien en la alquilación.
e) Número de octano: Número que indica la calidad relativa antidetonante de una gasolina en comparación con un combustible de referencia. Se define tambien como el porcentaje volumetrico de Isooctano (C8H18) que debe mezclarse con heptano para que produzca la misma intensidad de detonación del combustible sometido a prueba en una maquina especial. Mientras mas alto sea el número de octanos, menos posibilidades de detonación.
f) Antidetonación: Caracteristica que tiene un componente de la gasolina o algun otro agente añadido para bajar la tendencia de explosiónes secundarias de la gasolina.
g) Desulfuración: Proceso para la remoción de componentes de azufre contenidos en el crudo, elemento contaminante del mismo, con la finalidad de recuperarlo luego como azufre en estado natural a través de plantas diseñadas para la recuperación de azufre. 
 Un vistazo a la evolución de los diferentes procesos que se desarrollan en una refineria lo podemos observar en la tabla siguiente:
	Año
	Nombre del proceso
	Finalidad
	Sub producto del proceso
	1862
1870
1913
1916
1930
1932
1933
1935
1935
1937
1939
1940
	Destilación Atmosferica
Destilación al vacío
Craqueo térmico
Desmercaptanización
Reforma térmica
Hidrogenación
Extraccion de Disolventes
Desparafinador de disolventes
Polimerización Catalitica
Craqueo catalítico
Ruptura de Viscocidad
Alquilación
	Producir queroseno
Lubricantes (original), cargas de craqueo (1930’s)
Producir Gasolinas
Reducir azufre y olor
Mejorar octano
Eliminar Azufre
Mejorar viscocidad de lubricantes
Mejorar punto de goteo
Mejorar producción de gasolina y octano
Gasolina de mejor octano
Reducir viscosidad Fuel oil
Aumentar octano y rendimiento de gasolinas
	Nafta, alquitran, etc
Asfalto, residuo
Carga de coquización
Residuo, combustible para barcos.
Azufre
Residuo
Azufre
Aromáticos
Ceras
Cargas Petroquimicas
Cargas Petroquimicas
Destilado, Alquitran
Gasolina de aviación de alto octano
	Año
	Nombre del proceso
	Finalidad
	Sub producto del proceso
	1940
1942
1950
1952
1954
1956
1957
1960
1974
1975
	Isomerización
Craqueo catalítico liquidos
Desasfaltado
Reforma Catalítica
Hidrodesulfuración
Desmercaptanización con inhibidores
Isomerización catalitica
Hidrocraqueo
Desparafinado Catalítico
Hidrocraqueo de residuos
	Carga a Alquilación
Rendimiento y octano de gasolina
Carga a Craqueo
Mejorar Nafta de Baja calidad
Eliminar azufre
Eliminar Mercaptanos
Convertir en moleculas de alto numero de octano
Mejorar calidad y reducir azufre
Mejorar punto de Goteo
Aumentar rendimiento de gasolina de los residuos 
	Nafta
Cargas petroquimicas
Asfalto
Aromáticos
Azufre
Disulfuro
Carga de alquilación
Cargas de Alquilación
Cera
Residuos Pesados
 Como se observa en la tabla, el primer proceso de refinación fue el de destilación, el cual de hecho continua siendo la base de la mayoria de complejos de refinación a nivel mundial.
DESTILACIÓN DE CRUDO
 Este constituye el proceso empleado imicial empleado en la gran mayoria de las refinerias. En general es un proceso dirijido a la separación o el fraccionamiento de los componentes de una mezcla en funcion de su temperatura de ebullicion, aprovechando la volatilidad de los mismos. La sencillez del procedimiento y su bajo costo de operación lo convierten en la operación basica de los procesos de elaboración de productos quimicos o petroliferos, por lo que en las refinerias abundan las torres de destilación, bien sea en operaciones de preparación de la carga, previos a la reacción, o en las de fraccionamiento del producto despues de la misma.. Trabajando como una maquina termica,entre una fuente caliente (el horno o el hervidor) y otro frio (el condensador), la destilación establece una contracorriente de líquido y de vapor, discontinua en caso de las torres de platos o continua en las de relleno (empacadas). El contacto de las dos fases (liquido y vapor), da lugar a un intercambio de componentes,los mas volatiles se acumulan en el vapor, que sale por la parte alta de la torre, mientras los mas pesados pasan a la fase liquida que se extrae por el fondo.
 El principio basico o fundamental es el fenomeno termodinamico denominado “equilibrio Liquido-Vapor”, en el cual el intercambio reciproco de los componentes de las dos fases conduce a un equilibrio teorico, caracterizado por la proporcionalidad entre las concentraciones de los componentes de cada fase. .
 El liquido se calienta en un recipiente cerrado, se evapora hasta que dicho vapor alcanza una determinada presión, que depende solamente de la temperatura, esta presión, que es la ejercida por el vapor en equilibrio con el liquido, es la tensión de vapor del liquido a esta temperatura. Cuando aumenta la temperatura, la tensiónde vapor del liquido aumenta regularmente, hasta la temperatura en que la tensión de vapor alcanza el valor de la presión atmosferica, momento en cual el liquido comienza a hervir: al alcanzar lo que se denomina temperatura de ebullición. Como ya se ha podido comprender de lo anterior, la destilación en el caso de una refineria consiste en separar del petróleo crudo las diferentes fracciones de propiedades muy parecidas de acuerdo a sus diferentes puntos de ebullición. En este proceso no hay cambio alguno de la naturaleza quimica de los componentes o fracciones, simplemente se separan basandose en sus diferentes propiedades fisicas. 
 La torre de destilación esta constituida por diferentes secciones o zonas:
1. Sección de Precalentamiento : lo constituyen los intercambiadores de Calor y el Horno para crudos que puede operar entre 570 y 1300 grados F.
2. Sección de Alimentación: esta sección la constituyen las compuertas que sirven de entrada a la torre, y el plato correspondiente a dicho nivel,para que se lleve a cabo el proceso de destilación, El lugar al que ingresa el petróleo en la torre se denomina “zona flash” y es aquí el primer lugar de la columna en el que se empiezan a separar los componentes.
3. Sección de rectificación: se le llama de esta manera porque corrige la calidad del vapor que sale por el tope de la torre. Esta constituida por todos los platos o bandejas que estan por encima del plato de alimentación.
4. Sección de Agotamiento: La constituyen todos los platos que estan por debajo del plato de alimentación, incluyendo este. Se llama de agotamiento porque en esta se agota todos los componentes volatiles,pasando a la sección de rectificación, estando esta llena de componentes pesados,por gravedad saldran estos por la parte inferior de la torre. Los componentes volatiles que aún quedan se recirculan vaporizandolos en el horno, ascendiendo hacia los platos de arriba. En esta sección ocurre inyección de vaporpara mantener una temperatura superior y una presión adecuada. Los residuos pasan por el enfriador para luego ir otros procesos aguas abajo.
5. Sección de condensación: Esta formado por el condensador y el acumulador. El medio enfriante es el agua (condensador). De la torre de fraccionamiento sale el vapor y entra al condensador formandose un liquido llamado destilado que pasa al acumulador y por gravedad saldra de este el vapor como agua, parte de ese liquido entra como reflujo a la torre de fraccionamiento. Los gase que salen del acumulador lo conforman etano, metano, propano, butano, entre otros.
6. Seccion de bandejas: En los platos es que ocurre la transferencia de masa desde el reflujo hasta el vapor y viceversa. El reflujo estra por el bajante y el vapor por la bandeja. El liquido se evapora cediendo los vapores livianos al vapor. Existe un intercambio de compuestos volatiles. Parte del vapor se condensa y el liquido adquiere los componentes pesados. En el liquido disminuyen los componentes volatiles ya que el vapor adquiere parte de ellos. En el vapor disminuyen los componentes pesados ya que el liquido adquiere parte de ellos.
7. Seccion de Obtencion de productos: A diferentes niveles,en funcion de la temperatura de ebullicion de los destilados que se condensan se van extrayendo a traves de las corrientes laterales.
 Dentro de los procesos de destilación se manejan dos esquemas de trabajo que se denominan: la destilación atmosferica y la destilación al vacio.
Destilación Atmosferica.
 Es el mas comun de los procesos de destilación inicial del petróleo crudo, consiste en fraccionar el crudo en una serie de productos o cortes elementales como gas,gasolina ligera, gasolina pesada, queroseno, gasoil y residuo atmosferico. Generalmente se suele realizar en una columna unica que funciona a una presión ligeramente superior a una atmosfera y que posee extracciones laterales.
 En las torres de destilación atmosférica basicamente consiste en:
· .El crudo desalinizado se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Después pasa a un calentador de carga de crudo de fuego directo, y desde allí a la columna de destilación vertical, justo por encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la atmosférica y a temperaturas comprendidas entre 650 °F y 700 °F para evitar el craqueo térmico que se produciría a temperaturas superiores.
· Las fracciones ligeras (de bajo punto de ebullición) se difunden en la parte superior de la torre, de donde son extraídas continuamente y enviadas a otras unidades para su ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribución.
· Las fracciones con los puntos de ebullición más bajos (el gas combustible y la nafta ligera) se extraen de la parte superior de la torre por una tubería en forma de vapores. La nafta, o gasolina de destilación directa, se toma de la sección superior de la torre como corriente de productos de evaporación. Tales productos se utilizan como cargas petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL. 
· Las fracciones del rango de ebullición intermedio (gasóleo, nafta pesada y destilados) se extraen de la sección intermedia de la torre como corrientes laterales y se envían a las operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo diesel, fuel, combustible para aviones de reacción, material de craqueo catalítico y productos para mezclas. Algunas de estas fracciones líquidas se separan de sus residuos ligeros, que se devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes.
· Las fracciones pesadas, de alto punto de ebullición (denominadas residuos o crudo reducido), que se condensan o permanecen en el fondo de la torre, se utilizan como fuel, para fabricar bitumen o como carga de craqueo, o bien se conducen a un calentador
· y a la torre de destilación al vacío para su ulterior fraccionamiento
Los distintos productos se van extrayendo en forma continua.
 A veces se utilizan dos torres para la destilación inicial del petróleo cuando este posee una cantidad importante de hidrocarburos ligeros, agua o compuestos sulfurados corrosivos. El crudo precalentado a unos 400 grados F se introduce a una torre primaria que funciona bajo presion ( 45 a 75 lpc). Por la cabeza o parte superior de la torre se obtiene gas y una gasolina ligera, mientras que el crudo descabezado, obtenido del fondo de la torre se envia al horno y, a continuación a la torre principal. Las ventajas de dicho esquema reside en los siguiente:
- Los compuestos sulfursdos ( SH2 y Mercaptanos) volatiles se eliminan por la cabeza de la torre primaria.
- Al funcionar bajo presión permite recoger por la cabeza gasolina ligera con una tensión de vapor elevada, como consecuencia de que se condensan la mayor parte de los butanos, aliviando de esta manera a los compresores de gas.
- Al eliminar los elementos ligeros se puede reducir la potencia del horno.
- La presencia de agua en el crudo, perjudica a la marcha normal del fraccionamiento, pudiendo provocar explosiones en el horno por vaporizaciones intempestivas, llegando a provocar el arrastre de los platos.
 En la destilación se obtienen normalmente 10 destilados que se separan en intervalos de 75 grados F desde 125 a 575 grados F. Estas son:
1. gases ligeros, metano, etano y algun propano ( rango de ebullición de -259 gdos F a – 44 gdos F). Se utiliza como combustible de refineria y/o alimentación a procesos petroquimicos.
2. Propano ( Punto de ebullición – 44 gdos F), es el gas que forma la base del GLP el cual es alimentación a procesos petroquimicos.
3. Butanos ( Rango de ebullición 11 a 31 gdos F). Se mezcla con gasolina de motor para elevar su volatilidad, asi como tambien se puede utilizar en procesos petroquimicos.
4. Nafta Ligera (rango de ebullición de 30 a 300 gdos F). Es el componente principal de la gasolina. Cuando se elimina el pentano (despentanización) puede mezclarse con nafta pasada y servir como alimentación a la planta de reformación catalitica.
5. Nafta Pesada (rango de ebullición 300 a