Transformaciones del petróleo. Pirólisis



Este artículo se lo dedico a mis mejores amigas y amigos de la facultad de química de la USC, para motivarnos más el estudio de la química orgánica y porque son importantes dentro de mi vida en la facultad y dentro de "mi viaje por el mundo de la química y de las ciencias" y no me parece bien excluirlos de este blog.

En este artículo voy a explicar como se obtiene el petróleo a un nivel sencillo e iré introduciendo algunos conceptos e ideas de química y de química orgánica.

Un hidrocarburo es un compuesto químico (de la química orgánica) que está formado por carbono e hidrógeno.

Se denominan alcanos aquellos hidrocarburos que contienen únicamente enlaces simples.

Etano
propano
Propano
Butano


Los alcanos de cadena corta ("de pocos carbonos e hidrógenos") - metano, etano, propano y butano -son los componentes de gases naturales.



Muchos alcanos, líquidos y sólidos, se obtienen del petróleo crudo, por destilación (ver métodos de separación de mezclas ). Pero la destilación por si sola no es suficiente para cubrir la demanda de hidrocarburos "pequeños" necesarios para la obtención de gasolina, queroseno y otros carburantes.

Para fragmentar hidrocarburos de cadena larga en otros de cadena inferior se necesita un aporte energético. 

Hay ciertos procesos químicos que no se pueden llevar a cabo a temperatura ambiente.O bien porque ese proceso necesita temperaturas extremadamente altas o extremadamente bajas para poder llevarse a cabo (lo que se conoce como razones termodinámicas, los procesos que no se producen en unas condiciones determinadas se dice que son no espontáneos y los que si se producen en unas condiciones determinadas se dice que son espontáneos). O porque a temperatura ambiente son muy lentos y a temperaturas muy altas o a temperaturas muy bajas ocurren con más rapidez (lo que se conoce como razones cinéticas).

En condiciones de temperatura altas es posible romper enlaces entre carbonos y entre carbonos e hidrógenos, este proceso se denomina pirólisis.


Un alqueno es un hidrocarburo con dobles enlaces.

Eteno
Para formar un nuevo alcano los radicales libres simplemente se unen.

Para formar un alqueno el proceso es un poco más complejo. El proceso se denomina abstración del hidrógeno y consiste en lo siguiente: "Un radical cede un hidrógeno a otro radical, en el otro radical se forma un alcano y en este radical se forma un doble enlace en el carbono que cedió el hidrógeno".

Aunque para poder llevar a cabo estas reacciones son necesarias temperaturas elevadas, se puede conseguir que se produzcan a temperaturas más bajas por medio de catalizadores.

Un catalizador es una sustancia que interviene en una reacción química sin modificar el resultado obtenido, pero influyendo en su velocidad. Los catalizadores son específicos de cada reacción, hay catalizadores que para una reacción funcionan muy bien pero para otras reacciones no funcionan tan bien. Hay reacciones químicas que de no ser por la presencia de un catalizador sólo se llevarían a cabo en temperaturas extremas.

En consecuencia, en presencia de un catalizador hace falta consumir menos energía para que esta reacción se produzca. 

Un catalizador muy utilizado en la pirólisis es la zeolita, un sólido cristalino.

Zeolita

El petróleo es una importante fuente de alcanos. La ruptura de un hidrocarburo para dar lugar a alcanos pequeños se conoce como cracking. Estos procesos son importantes en la industria de refinado de petróleo, para la producción de gasolina y otros combustibles líquidos.

El petróleo es el resultado de la degradación de materia orgánica procedente de seres vivos que existieron hace cientos de millones de años. El petróleo crudo, un líquido oscuro y viscoso (se muestra en la fotografía principal del artículo) de cientos de hidrocarburos, principalmente de cadena lineal, una cierta proporción de alcanos ramificados y cantidades variables de hidrocarburos aromáticos. La destilación produce diversas fracciones, con una distribución típica, de productos. La composición del petróleo varía ampliamente según el origen del crudo.

Para aumentar la cantidad de la fracción de gasolina, que es la de mayor demanda, se pirolizan las fracciones de alto punto de ebullición. El cracking de la fracción residual resultante de la destilación del petróleo crudo produce aproximadamente un 30% de fracción gaseosa, un 50% de gasolina, un 20% de hidrocarburos de alto peso molecular y un residuo llamado coque.

Descubrirlaquimica
Estudiante de química en la USC
21/10/2014





Este artículo participa en la XL edición del carnaval de la química alojado en el blog "Ciencia explicada"

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