Clasificación de los Crudos de acuerdo a su composición

Todo lo que hemos descrito tiene como función hacer ver que los crudos contienen inmensas variedades de compuestos, y con base en el mayor o menor contenido de alguna de las familias de productos químicos presentes se les puede agrupar en:

• parafínicos

• intermedios

• nafténicos

  Dependiendo del número de átomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petróleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes.

  Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrógeno constituyen las parafinas; cuando las cadenas son ramificadas se tienen las isoparafinas; al presentarse dobles uniones entre los átomos de carbono se forman las olefinas; las moléculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencénico) se tiene la familia de los aromáticos.

Parafinas


 

Olefinas

 

Naftenos

 

Aromático

 

Azufre

 

Nitrógeno

 

Oxígeno

 

Además hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrógeno y oxígeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. Al aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras se hacen verdaderamente complejas y difíciles de identificar químicamente con precisión. Un ejemplo son los asfaltenos que forman parte del residuo de destilación al vacío; estos compuestos además están presentes como coloides en una suspensión estable que se genera por el agrupamiento envolvente de las moléculas grandes por otras cada vez menores para construir un todo semicontínuo.

Componentes del petróleo, denominación química y productos

(comprende sólo hidrocarburos simples a presión atmosférica)

Denominación

química

Estado Normal

Punto aproximado de ebullición

Productos empleo primario

Metano CH4

Gaseoso

-161ºC (-258ºF) Gas natural combustible/
Etano C2H6

Gaseoso

-88ºC (-127ºC) Productos petroquímicos
Propano C3H8

Gaseoso

-42ºC (-51ºF) GLP/Productos
Butano C4H10

Gaseoso

0ºC (31ºF) Petroquímicos
Pentano C5H12

Líquido

36ºC (97ºF) Naftas de
Hexano C6H14

Líquido

69ºC (156ºF) Alto grado
Heptano C7H16

Líquido

98ºC (209ºF) Gasolina natural
Octano C8H18

Líquido

125ºC (258ºF) (sustancia base para combustibles
Nonano C9H20

Líquido

150ºC (303ºF)

Para motores de

Decano C10H22

Líquido

174ºC (345ºF) Combustión interna,
Undecano-N, Hendecano CnH2n

Líquido

195ºC (383ºF) turbinas)
Dodecano-N, Diexilo CnH2n

Líquido

215ºC (419ºF) Kerosene
Tetradecano-N CnH2n

Líquido

252ºC (487ºF) Aceites lubricantes
Eicosano-N CnH2n

Sólido

  Parafinas

 

Para la clasificación de los Hidrocarburos en forma composicional, se emplea con frecuencia el diagrama de  Tissot y Welte

 

 

Según sea la cantidad de algunos de estos tipos de compuestos en el crudo; La clasificación tal vez más empleada y conocida es la que se basa en su densidad, de acuerdo con la definición de una institución dedicada durante muchos años a su investigación y caracterización profunda. Hela aquí:

• ligeros Densidad API mayor de 30 grados

• intermedios Densidad API entre 20 y 30 grados

• pesados Densidad API entre 10 y 20 grados

La densidad API (definida por el American Petroleum Institute) es una clasificación en la que se basan muchos petroleros para definir el tipo de crudo. Puede parecer confusa al principio, veamos si podemos aclarar este asunto. Como sabemos, la densidad en el sentido del API no es más que el cociente del peso de un cierto volumen de una sustancia a una cierta temperatura, relacionada al mismo volumen de agua a la misma temperatura determinada y corregida por ciertos parámetros de medición que no vale la pena adentrar aquí. Aclaremos, un crudo de 40 API (densidad igual a 0.825) tiene por lo general, un valor mayor que un crudo de 20 API (densidad 0.934) debido a que contiene más fracciones ligeras (por ejemplo gasolina) y menor cantidad de constituyentes pesados tales como residuos de asfalto. Cuanto menor es el valor de la densidad API más viscoso es el crudo, su proceso de refinación y transformación de moléculas requiere de procedimientos cada vez más costosos y complejos, de ahí que su precio sea menor que el del crudo ligero que proveerá gran proporción de carburantes con menor inversión en su refinación.

 Una vez extraído, el crudo se lleva a una refinería donde se le calienta para destilarlo. En función de las propiedades, las moléculas pasan a la etapa de vapor separándose del líquido a diferentes temperaturas. En los procesos de destilación que se realizan en la refinería todavía no hay transformación química, el objetivo es separar al menor costo los distintos cortes intermedios para su procesamiento posterior. La gasolina natural que se obtiene directamente de la destilación, también conocida como "gasolina ligera" se usó de 1900 a 1915. En la figura se esquematiza cuáles son los principales productos de la destilación de un crudo y el destino de los diferentes cortes que se le hacen. La mejoría en los motores de combustión requirió máquinas de mayor compresión y se creó una demanda de productos con mayor índice de octano, parámetro del que hablaremos más adelante. La única forma de aumentar el octano en la gasolina era añadir aditivos especiales o desarrollar una tecnología de procesamiento del petróleo.

 Cada crudo genera fracciones que tienen propiedades diferentes a medida que se calientan y es bien conocido que los crudos pesados una vez destilados dejan mayor cantidad de productos que son más difíciles de refinar que los crudos ligeros. Un crudo contiene hidrocarburos que van de uno a sesenta átomos de carbono, los vehículos requieren productos cuyos átomos de carbono van desde uno, que sería el caso del gas metano, de tres si usa propano para moverse y un conjunto de moléculas que van desde los seis a los doce átomos de carbono, con estructuras particulares, si hablamos de la gasolina. La común y corriente contiene unos 500 hidrocarburos y como no se encuentran presentes en los crudos pesados es necesario realizar procesos de transformación en las refinerías para producir la mezcla apropiada. Todos ellos emplean cortes de crudo obtenidos en la destilación.

Productos de la destilación y sus diferentes usos.

 

Datos adicionales de los crudos mexicanos (Istmo y Maya) comparados con los de otros países se pueden observar en la figura 10 que muestra los grados API de crudos ligeros y pesados, asociados al porcentaje de azufre que, como veremos, es necesario eliminar de los crudos por su toxicidad sobre el medio ambiente.



Veamos en la siguiente Tabla las temperaturas más comunes a que se fraccionan las diferentes corrientes de crudo destinadas a ser transformadas químicamente para obtener entre otros productos la gasolina:

Corte

Temperatura de ebullición

Gasolina ligera de torre atmosférica

 85 °C

Gasolina pesada o nafta

104 °C

Querosina

271 °C

Gasóleo atmosférico

321 - 430 °C         

Gasóleo de vacío

510 - 565 °C         

 

 

Figura 10. Características de crudos ligeros y pesados. Grado API y porcentaje de azufre en peso. El Olmeca, Istmo y Maya son mexicanos.

 

Por otra parte, de acuerdo a su gravedad API, el petróleo es clasificado en liviano, mediano, pesado y extrapesado:



El crudo que más demanda tiene en el mundo es el crudo ligero, ya que al contener una menor proporción de azufre, resulta el más idóneo para la producción de gasolina y otros combustibles. Los crudos más pesados se suelen usar para la fabricación de aceites para calefacción. No obstante, los crudos pesados también sirven para la producción de gasolina, aunque a costos de refinería más elevados.

Por otra parte, los tipos de petróleo más utilizados en las transacciones y los más representativos en el mercado son los siguientes:

La compra-venta de otros crudos se vincula a estas referencias mediante fórmulas que suelen incluir una prima o descuento en función de calidad.



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