Caracterizacion de Fracciones Petroliferas 2007

7/28/2019 Caracterizacion de Fracciones Petroliferas 2007

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Laboratorio de Qumica Industrial Caracterizacin de Fracciones Petrolferas

INTRODUCCIN

Se pretende con esta prctica tomar contacto con algunos de los procedimientos

normalizados de anlisis que se emplean en el contexto de la industria derivada del

petrleo (refineras, petroqumicas, laboratorios de control, etc.).

Por la complejidad y heterogeneidad de la composicin de los crudos, su

caracterizacin qumica y fsica rigurosa resulta una labor complicada. A menudo es

muy difcil o imposible, establecer una relacin directa entre las propiedades qumico-

fsicas de los crudos y/o sus fracciones que es necesario conocer (volatilidad, densidad,

presin de vapor, contenido en grupos funcionales aromticos, olefinas, etc.-, facilidad

de inflamacin, etc.) y algn o algunos parmetros que sean posibles de determinar con

suficientes precisin, exactitud, reproducibilidad, etc.

Por otra parte, el inicio del desarrollo de la industria petrolfera tuvo lugar a

principios del siglo XX, cuando las tcnicas analticas no se encontraban en disposicin

de resolver la caracterizacin del crudo y sus destilados con rigor. Adems, fue

necesario disponer muy rpidamente de herramientas de caracterizacin que permitiesen

el aprovechamiento del crudo, esto es, parmetros con los que conocer qu calidad

presenta cada crudo, qu productos pueden obtenerse de l y cules son los tratamientos

necesarios para obtener dichos productos.

Por todo lo expuesto, a lo largo de la historia del aprovechamiento del crudo, se

han desarrollado numeroso parmetros de caracterizacin, de naturaleza y origen

fundamentalmente emprica, los cuales, si bien pueden no representar estrictamente

alguna caracterstica qumica o fsica de los crudos o sus fracciones, permiten disponer

de informacin suficiente para el funcionamiento de estas industrias.

Un ejemplo muy representativo lo constituye el Punto de Anilina que se utiliza

para la caracterizacin de contenido en aromticos de los gasleos. Se define como la

temperatura a la cual son completamente miscibles dos volmenes iguales de anilina y

gasleo a ensayar. Como puede deducirse, el resultado no es una medida directa de

contenido en aromticos de la muestra, ni siquiera del contenido en compuestos de un

solo anillo aromtico (similares a la anilina); en primer lugar por que esto habra que

expresarlo como fraccin volumtrica, msica o molar, y el Punto de Anilina es una

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temperatura (C, F, etc.). Sin embargo permite saber si dicho gasleo tiene un

contenido adecuado, para su uso, de compuestos aromticos.

Para que los resultados obtenidos por estos mtodos sean reproducibles y

manejables por todo el mundo, diferentes organismos pblicos o privados editan una

serie de normas para su realizacin. En ellas se encuentra recogido cada detalle de los

materiales y mtodos para la determinacin.

Para esta prctica se utilizarn los ensayos de punto de inflamacin, viscosidad

cinemtica y destilacin atmosfrica, que pueden aplicarse para caracterizar, con

diferentes objetivos, derivados de petrleo como son los aceites lubricantes de base

mineral y las gasolinas.

PUNTO DE INFLAMACIN

Fundamento del Mtodo.-

Se define punto de inflamacin, como la temperatura ms baja, corregida a la

presin atmosfrica de 760 mmHg, a la cual, la aplicacin de una fuente de ignicin

provoca la inflamacin de los vapores de la muestra en estudio bajo las condiciones

especificadas en el ensayo.

El punto de inflamacin es un parmetro relacionado con la volatilidad y la

inflamabilidad de los destilados de petrleo. Es de vital importancia que las fracciones

de petrleo, especialmente los combustibles y lubricantes, presenten un adecuado punto

de inflamacin, ya que, en caso contrario, aparecen importantes riesgos de explosiones

incontroladas as como mal rendimiento del producto durante su uso.

Materiales y mtodos.-

Se utilizarn los aparatos y los procedimientos descritos en la norma ASTM

D93-02 Standard Test Methods for Flash-Point by Pensky-Martens Closed Cup

Tester, que adjunta a este guin.

Generalmente, la determinacin del punto de inflamacin se realiza de modo

rutinario, por un lado, por la informacin que aporta y, por otro lado, por que es uno de

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los parmetros que se recogen en la tabla de especificaciones que deben cumplir los

combustibles emitida por la Administracin Pblica y publicada en el B.O.E.

En esta prctica se estudiar cmo vara el punto de inflamacin con la

volatilidad de la fraccin petrolfera ensayada. Para ello se determinar el punto de

inflamacin de muestras compuestas por diferentes mezclas de aceite lubricante y

gasolina, las cuales, a mayor proporcin de gasolina presentan menor volatilidad y, por

tanto, menor punto de inflamacin.

El lubricante empleado es un aceite comercial SAE 20W50, mineral, destinado a

su empleo en motores de gasolina y que cumple con las especificaciones API SJ/CF

correspondientes. La gasolina empleada para variar la volatilidad del aceite es gasolina

sin plomo de nmero de octano 95 (Eurosuper 95).

Se determinar el punto de inflamacin del lubricante puro y dos mezclas con un

1 y 2 %, respectivamente, de gasolina. Cada determinacin se realizar por duplicado,

tomndose el valor medio como resultado final. Los valores obtenidos sern corregidos

a la presin atmosfrica segn indica la norma ASTM D93 adjunta.

Los resultados finales se representarn en forma que permitan su discusin.

VISCOSIDAD CINEMTICA

Fundamento del mtodo.-

Se define viscosidad cinemtica como la resistencia de un fluido a fluir bajo la

accin de la gravedad.

La viscosidad es el parmetro de caracterizacin de lubricantes ms importante,

ya que las capacidades de lubricacin de un aceite (o de la base lubricante con la que el

aceite se formula) est estrechamente relacionada con esta propiedad fsica; de echo

puede aceptarse que las bases o los aceites lubrican debido a sus propiedades de

viscosidad.

Cuando un aceite lubricante se pone en servicio, ocurren diversos fenmenos

que hacen que su viscosidad disminuya progresivamente con el tiempo de servicio; uno

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de los ms importantes es el craqueo de las molculas que constituyen la base,

formando molculas ms pequeas que presentan menor viscosidad. Adems de otros

motivos (presencia de partculas metlicas y carbonilla en suspensin, oxidacin de las

bases lubricantes, etc.), esta prdida de viscosidad es una de las causas que obligan a la

sustitucin del lubricante.

En la prctica se medir la viscosidad cinemtica de un aceite lubricante antes y

despus de su uso normal en un motor para comprobar el fenmeno antes explicado.



D445-01 Standard Test Methods for Kinematic Viscosity of Transparent and Opque

Liquids (the Calculation of Dynamic Viscosisty), que adjunta a este guin.

Se emplear el aceite lubricante descrito en el apartado anterior, as como una

muestra de un aceite de las mismas caractersticas (grado SAE) una vez cumplido su uso

en un motor de automvil.

Cada determinacin de la viscosidad se realizar por triplicado tomndose el

valor medio como resultado final. Los resultados finales se presentarn en forma que

permitan su discusin.

DESTILACIN ATMOSFRICA

Fundamento del mtodo.-

Consiste en una caracterizacin cuantitativa del intervalo de ebullicin de

destilados medios y ligeros de petrleo, como naftas, gasolinas, gasleos, querosenos,

etc. La muestra se destila en un aparato discontinuo a escala de laboratorio, bajo las

condiciones especificadas, de modo que puede asumirse que existe un solo piso terico

de separacin.

El resultado son un conjunto de valores de fracciones volumtricas de: muestra

destilada a diferentes valores de temperatura, residuo, punto final de destilacin y

prdidas, generalmente expresados en forma de tabla o representados grficamente. Se

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define punto final de destilacin como la mxima temperatura observada durante el

ensayo.

Este es un ensayo fundamental a la hora de caracterizar combustibles derivados

del petrleo ya que la cantidad de muestra evaporada a diferentes temperaturas da

informacin indirecta sobre el comportamiento de dicho combustible en diferentes

situaciones posibles durante su empleo en los motores correspondientes. Por ejemplo, la

fraccin evaporada por debajo de 100 C est relacionada con la volatilidad del

combustible a bajas temperaturas y, por tanto, con la facilidad que proporcione al motor

para su puesta en marcha en fro (es por ello que toma valores diferentes para verano o

invierno), formacin de tapones de vapor, etc. O, por el contrario, el valor del residuo

esta relacionado con el contenido del combustible en hidrocarburos pesados,

responsables directos de la formacin de carbonilla (que queda depositada, al menos

parcialmente, en las cmaras de combustin).



D86-01 Standard Test Method for Distillation of Petroleum Products at Atmospheric

Pressure, que adjunta a este guin.

La prctica se realizar con gasolina comercial Eurosuper 95, que puede

incluirse en los Grupos 0 1 segn la clasificacin ASTM. Se tomarn valores de

porcentaje volumtrico de muestra destilada a diferentes temperaturas (siempre

incluyendo los valores a 70, 100 y 150 C para su posterior comparacin con las

especificaciones legales espaolas), residuo y punto final de destilacin.

Los resultados obtenidos se corregirn a presin atmosfrica segn indica la

norma ASTM D86 adjunta. Los resultados corregidos se expresarn en forma de tabla y

se representarn grficamente.

La Tabla 1 muestra los valores de destilacin atmosfrica que deben cumplir las

gasolinas sin plomo de nmero de octano 95 en Espaa a partir del 1 de Enero de 2004,

segn se recoge en la tabla de especificaciones publicada en el BOE.

Tabla 1. Especificaciones legales espaolas sobre destilacin atmosfrica

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de gasolina sin plomo de nmero de octano 95.

Destilacin Unidades Mnimo Mximo70 C verano

invierno

% volumen 20

22

48

50

100 C % volumen 46 71150 C % volumen 75 --

Punto final C -- 210

Residuo % volumen -- 2

BIBLIOGRAFA

Annual Book of Standards. Vol. 05.01 Petroleum Products and Lubircants (I):

D 56 D 230. ASTM International. West Conshohocken, PA (2003).

Boletn Oficial del Estado

www.hydrocarbonprocessing.com

Speight, J.G.Handbook of Petroleum Analysis. John Wiley and Sons Inc.,

New York (2001).

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