GC 16 El Petroleo

Preuniversitario Solidario
Santa María
Guía N°16, Común.
El Petróleo
¿Qué es el petróleo?
El petróleo es un líquido viscoso, generalmente de color pardo oscuro a verdoso,
constituido fundamentalmente por una mezcla de gases, líquidos y sólidos. Esta mezcla
tiene un alto contenido de moléculas orgánicas (hidrocarburos de distinta complejidad
molecular) y pequeñas cantidades de moléculas inorgánicas tales como nitrógeno, azufre y
oxígeno. Es el principal recurso energético natural NO RENOVABLE, y se utiliza principalmente
en la obtención de combustibles, lubricantes, aceites, asfaltos y productos petroquímicos.
Composición del petróleo.
El petróleo es una mezcla de compuestos orgánicos del cual se extraen sólidos, líquidos y
gases. El color del petróleo varía de acuerdo a su fuente de obtención, desde el amarillo claro
hasta el negro, según sea de base parafínica, asfáltica o mixta. Sin embargo, cualquiera que
sea su origen, los compuestos predominantes en él son los hidrocarburos, es decir,
compuestos formados por carbono e hidrógeno, pudiendo existir además compuestos
orgánicos que presentan azufre o nitrógeno. Por ser una mezcla de composición variable, el
porcentaje en masa de cada uno de los elementos que componen el petróleo fluctúa dentro
de cierto rango, como se señala en la siguiente tabla:
Compuesto
% en peso.
Carbono
Hidrógeno
Azufre
Nitrógeno
84-87
11-14
0-2
0,2
Solubilidad del petróleo.
Los hidrocarburos componentes del petróleo poseen estructuras apolares, y en consecuencia son
incompatibles con la estructura polar del agua, lo que hace imposible su solubilidad. Por ello, son
insolubles en sustancias polares como el agua e incapaces de conducir la corriente eléctrica. Son
solubles en compuestos apolares como naftaleno, tolueno u otros.
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Formación del petróleo.
El petróleo se formó como resultado de la descomposición de restos de animales y
vegetales, sepultados durante las diferentes épocas geológicas, los cuales fueron
acumulándose progresivamente en el lecho de mares interiores. Por efecto de las
grandes presiones y elevadas temperaturas, conjuntamente con la acción prolongada de
bacterias anaerobias y la actividad catalítica de ciertas sustancias minerales, tuvo lugar ese
proceso químico-biológico de descomposición del micro plancton vegetal y animal. El gas
natural, al igual que el petróleo, se encuentra acumulado bajo la superficie terrestre, en
estructuras geológicas denominadas trampas, tal como lo muestra la siguiente figura:
Localización y transporte del petróleo.
El petróleo se encuentra a profundidades variables del subsuelo, en zonas conocidas
como cuencas sedimentarias. De este modo, el petróleo se acumula en trampas rocosas
impermeables conocidas como anticlinales, en forma de bolsas sobre agua salada y recubierta
por una capa de gas natural. La localización de las cuencas sedimentarias requiere
grandes esfuerzos técnicos. Éstos se inician con el estudio geológico del terreno hasta
que queda demostrada la presencia del yacimiento petrolífero, en el momento mismo de
efectuar la perforación directa.
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El petróleo sale del yacimiento mediante tuberías que lo transportan hasta las estaciones
de recolección; es despojado del agua salada y del gas que lo acompañan y es
conducido a los estanques de almacenamiento.
Parte del petróleo almacenado es transportado mediante oleoductos hasta los
terminales de embarque, donde será conducido hacia los diferentes mercados
compradores del producto. La otra parte es llevada a las refinerías (industria petroquímica),
donde será sometido a un conjunto de operaciones físico-químicas, destinadas a separar sus
distintos componentes.
Clasificación del petróleo.
Desde el punto de vista químico, el petróleo se clasifica de la siguiente manera:




Crudos de base parafínica: Contienen hidrocarburos saturados de bajo peso molecular.
Se utilizan principalmente como base para la elaboración de aceites (tipo carter para
automóviles) de elevada viscosidad.
Crudos de base nafténica: Predominan los hidrocarburos cíclicos saturados o naftenos.
Se utilizan principalmente para la elaboración de lubricantes de mayor fluidez y temperatura,
también en la fabricación de tintas y vaselinas.
Crudos de base asfáltica: Hidrocarburos de alto peso molecular unidos a
compuestos sulfurados. Se utiliza principalmente en la producción de asfaltos, ya sea como
liquido asfáltico o cemento, en la producción de brea, que es un precursor de las fibras de
carbono o para la obtención de aceites de combustibles pesados.
Crudos de base mixta: Proporción variable de cada tipo de hidrocarburo sin predominio
de alguno en particular.
El petróleo también puede clasificarse según su densidad, expresada como gravedad API, la cual
compara el petróleo con respecto el agua como parámetro.



Livianos (30° o más API).
Medios (21º - 29º API).
Pesados (menos de 21º API).
Los crudos con elevado índice de gravedad API contienen hidrocarburos livianos y volátiles, de los que
se pueden derivar la gasolina y el kerosene.
Refinación del petróleo.
La refinación del petróleo crudo, consiste en una serie de procesos físicos y químicos para la
separación de sus distintos componentes, ya sea en la obtención de combustibles o de materias
primas de la industria petroquímica. Los procesos de refinación del petróleo crudo se presentan
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el la siguiente figura:

Procedimientos Físicos:
o Destilación: Este proceso consiste en calentar el petróleo crudo y lograr la
separación física mediante la ebullición a distintas temperaturas que poseen los
compuestos de interés. La separación física se realiza con los compuestos más
pesados por el fondo de una torre de destilación, mientras que los compuestos
más livianos se obtendrán por al parte superior. La destilación al vacío consiste en
una torre que opera a bajas presiones para así disminuir el punto de ebullición de
los distintos compuestos.

Procedimientos Químicos:
o Cracking: Proceso mediante el cual el petróleo crudo se somete a altas
temperaturas y presiones (cracking térmico) lo que provoca que hidrocarburos
pesados de cadena larga se rompan (craqueo) en compuestos más livianos.
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También la ruptura se puede lograr por al adición de un catalizador (cracking
catalítico), como óxidos de cromo, torio, etc. Es una alternativa para mejorar el
rendimiento de la destilación.
o Polimerización: Proceso en el cual se reorganizan las cadenas de carbono
lineales, en cadenas ramificadas, mediante el uso de catalizadores. Esto se realiza
para mejorar el rendimiento de combustibles.
o Alquilación: Proceso mediante el cual se combinan dos productos con la ayuda
de un catalizador, para formar/ sintetizar uno de interés, como por ejemplo la
alquilación de olefinas con parafinas para formar isoparafinas de alto peso
molecular.
o Hidroformación: Proceso de formación de hidrocarburos aromáticos de alto
octanaje a partir de hidrocarburos de bajo octanaje, mediante el uso de calor y
catalizadores.

Procedimientos de purificación:
o Desulfuración: El petróleo crudo se “lava” con agua (hidro-refinación) para
retirar/ eliminar los compuestos azufrados presentes. Actualmente es un proceso
importante antes de cualquier tipo de refinación del petróleo, dado que así se
eliminan los precursores de compuestos altamente contaminantes como los
dióxidos de azufre, que son emanados durante la refinación del crudo.
La destilación fraccionada dado que es la técnica de refinamiento más utilizada, el proceso
se detalla a continuación en la siguiente imagen:
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Dentro de los principales componentes que se obtienen a lo largo de la torre mediante este
proceso, se detallan en la siguiente tabla:
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Octanaje de las gasolinas:
Para asegurar una buena combustión de una gasolina, es de suma importancia que esta sea
de una buena calidad, es decir, que la combustión sea espontanea, sin que se produzcan
estallidos que dañen el interior del motor. Para mejorar esto se han desarrollado gasolinas con
una mayor índice de octanaje. El octanaje representa el poder anti-detonante que posee un
combustible, es decir, una gasolina de 93 octanos tiene un 93% de iso-octano (antidetonante)
y un 7% de heptano (detonante).
Gas Natural.
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos livianos que contiene sobre un 85% de
metano, hasta un 10% de etano, un 3% propano y butano, y en menor cantidad dióxido
de carbono, nitrógeno, oxígeno, sulfuro de hidrógeno y helio. Se encuentra en rocas
sedimentarias porosas de la corteza terrestre como un producto de la descomposición
anaeróbica (en ausencia de aire) de vegetales.
Si el gas en los yacimientos contiene principalmente metano, se le denomina gas
seco, y si contiene además propano, butano y otras fracciones más pesadas en
cantidades importantes, se le denomina gas húmedo.
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Ejercicios.
1.- ¿Cuál afirmación caracteriza al petróleo?
A) Es un compuesto sintético.
B) Es una mezcla de hidrocarburos.
C) Se transforma solamente en gas natural.
D) Es un recurso natural renovable.
E) No contiene elementos tóxicos para el ambiente.
2.- El petróleo crudo es una mezcla viscosa, de la cual se pueden obtener compuestos sólidos,
líquidos y gaseosos. Su color varía desde el amarillo pardo hasta el negro. En el petróleo, el
elemento químico de mayor porcentaje en masa es
A) hidrógeno.
B) nitrógeno.
C) azufre.
D) oxígeno.
E) carbono.
3.- En la destilación fraccionada del petróleo, la primera fracción que se separa corresponde a
A) gasolina.
B) hidrocarburos gaseosos.
C) aceites pesados.
D) keroseno.
E) combustible diesel.
4.- ¿Cuál aseveración es incorrecta respecto del petróleo?
A) Es un líquido insoluble en agua.
B) Es menos denso que el agua.
C) Es soluble en solventes polares.
D) Contamina produciendo daño ecológico.
E) No conduce la corriente eléctrica.
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5.- El gas natural está formado por un reducido número de hidrocarburos, siendo su principal
componente el
A) metano.
B) etano.
C) propano.
D) butano.
E) pentano.
6.- El petróleo es una mezcla formada principalmente por
A) aldehídos
B) alcoholes
C) ésteres
D) hidrocarburos
E) cetonas
7.- Los hidrocarburos se caracterizan por que son
I
II
III
combustibles.
Insolubles en agua.
Compuestos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Es (son) correcta(s)
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y II.
E) I, II y III.
8.- ¿Cuál(es) de las siguientes opciones tiene(n) relación con el cracking catalítico del
petróleo?
I
II
III
Aumento del rendimiento de productos útiles provenientes de la destilación
fraccionaria.
Las moléculas de mayor masa molecular se rompen originando moléculas mas
pequeñas.
Es un gran proceso que libera gran cantidad de energía.
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Es (son) correcta(s)
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y II.
E) I, II y III.
9.- ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto del petróleo?
A) Es una fuente de hidrocarburos.
B) Es un recurso energético no renovable.
C) Se destila para obtener diferentes fracciones de hidrocarburos.
D) Es una sustancia pura.
E) Al destilarlo se obtienen productos gaseosos, líquidos y sólidos.
10.- El asfalto que se utiliza en la pavimentación de las calles se obtiene normalmente
I
II
III
Del petróleo.
Del carbón vegetal.
De la madera.
Es (son) correcta(s)
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y II.
E) I, II y III.
11.- ¿Cuál de los siguientes combustibles no se obtiene comercialmente del petróleo?
A) parafina
B) gas licuado
C) gasolina
D) gas natural
E) fuel oil
12.- La gasolina de 97 octanos equivale a una mezcla de
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A) 97% de iso-octano y 3% de heptano.
B) 97% de octano y 3% de iso-octano.
C) 97% de heptano y 3% de iso-octano.
D) 97% de octano y 3% de heptano.
E) 97% de iso-octano y 3% de heptano.
13.- En la siguiente tabla se presentan los puntos de ebullición de los componentes de una
fracción del petróleo:
En la destilación fraccionada de la mezcla, se constata que
A) sobre los 36 °C todos los componentes de la mezcla son gaseosos.
B) entre 36 °C y 69 °C el componente principal de la fase destilada es el n-heptano.
C) sobre 69 °C la fase destilada está formada sólo por n-pentano.
D) bajo los 36 °C todos los componentes de la mezcla son líquidos.
E) entre 69 °C y 98 °C la fase destilada está formada sólo por n-heptano.
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