Los componentes de carbono e hidrógeno que están en el petróleo crudo se denominan hidrocarburos, algunos de ellos son líquidos, otros sólidos, y otros gaseosos. En el proceso de refinamiento, el químico separa las distintas partes de la mezcla de hidrocarburos líquidos y sólidos que conforman el petróleo crudo.
Para ilustrar el proceso básico que se sigue, consideremos lo que sucede cuando se calienta una mezcla de alcohol y agua. A medida que la temperatura de la mezcla se eleva, el alcohol se evaporiza primero porque su punto de ebullición es menor que el del agua. Esta "evaporización" del alcohol ocurre con frecuencia cuando tal mezcla se utiliza como un anticongelante en el sistema de aire acondicionado de un automóvil. Si la mezcla se calienta en un aparato comúnmente utilizado para destilar agua, el alcohol se puede evaporizar, condensar y separar del agua observando la temperatura que se controla y se mantiene bajo el punto de ebullición del agua.
De forma similar es posible separar los hidrocarburos que componen el petróleo crudo. Durante los primeros procesos de destilación, el primer paso fue desechar el combustible, el cual tenía el menor punto de ebullición, luego, se elevaba la temperatura y se destilaba el querosene menos volátil; a altas temperaturas el aceite combustible y el aceite lubricante se destilaban y finalmente las ceras eran destiladas hasta obtener petróleo solo. Este proceso de separación de componentes de una mezcla con el uso de diferentes puntos de ebullición se denomina destilación fraccionada.
Las primeras refinerías utilizaban estos métodos simples de destilación para obtener el querosene que era el principal producto; la gasolina más volátil y explosiva se enviaba a los ríos con el único propósito de deshacerse de ella; sin embargo a principios de los años 1900, a medida que más y más automóviles salían al mercado los químicos se dieron cuenta de la gran demanda de gasolina que había en el mundo debido al uso de dichos vehículos por lo cual se desarrollaron unos equipos de destilación mucho más eficientes para tal fin.
El proceso de descomposición el cual separaba grandes moléculas de hidrocarburos y las convertía en otras más pequeñas había sido utilizado para aumentar la producción de querosene a partir del petróleo crudo. En 1913 el Dr. W. M. Burton utilizó el mismo proceso para aumentar la producción de gasolina; primero calentó el aceite con el que se producía el gas y la materia prima a altas temperaturas, juntas bajo presión.
Dicha actividad "descompuso" las moléculas que contenían carbono e hidrógeno y las dividió en partículas muy pequeñas las cuales podrían ser luego utilizadas en la realización de nuevos productos.
El nuevo avance que tuvo lugar en la producción de gasolina era el de descomposición térmica en el cual el petróleo crudo era sometido a altas temperaturas y a grandes presiones con el propósito de separar sus moléculas. Las moléculas grandes se dividían rápidamente con dichas temperaturas y presiones y así se triplicaba la producción de gasolina.
Un tercer descubrimiento llevado a cabo con el propósito de aumentar la producción fue el proceso de descomposición catalítica, en el cual los científicos agregaban ciertas sustancias denominadas catalizadores. Durante éste; dichas sustancias aceleraban el proceso de descomposición.
En los procesos modernos de refinación, el primer paso es calentar el petróleo crudo en hornos a una temperatura cercana a los 425°C. Los vapores calientes del petróleo crudo entran luego por la base de una torre de fraccionamiento y a medida que los vapores se elevan por la torre, se enfrían y se condensan; luego unos recipientes colocados a diferentes niveles dentro de la torre recogen los líquidos y finalmente la fracción que tiene el mayor punto de ebullición se condensa y se recoge en recipientes ubicados cerca a la base, en donde la temperatura es muy alta; la fracción de ebullición más baja se condensa cerca al extremo superior, punto en el cual se ubica la temperatura más baja. Los puntos de salida de las fracciones de combustible están ubicados en el siguiente orden de arriba hacia abajo (1) gasolina, (2) querosene, (3) petróleo crudo, (4) aceite lubricante, cera y parafina, y (5) asfalto y alquitrán
Algunas de las fracciones intermedias se encuentran en tubos de unidades de reformación catalítica, algunas veces llamadas galletas de gato. La gasolina obtenida de éstas es mezclada con la gasolina cruda obtenida de la torre de fraccionamiento para hacer combustibles de gran calidad necesarios para los aviones y automóviles.
Durante el proceso de descomposición se producen junto con la gasolina algunos gases de hidrocarburos de peso liviano; las moléculas de dichos gases son pequeñas y contienen relativamente pocos átomos de carbono e hidrógeno. Hoy día los químicos unen esas pequeñas moléculas para producir gasolina de muy buena calidad. Este proceso que es opuesto al de la descomposición en el cual se forman moléculas livianas para unirlas y formar moléculas más pesadas se denomina polimerización, término que se deriva de la palabra polimer que significa "alguno de los dos componentes, uno de los cuales tiene moléculas mayores en peso que el otro". El proceso de polimerización ha contribuido también a aumentar el volumen de producción de gasolina.
Los actuales productores de gasolina prestan mucha atención al desarrollo de aditivos que reduzcan los gases perjudiciales que salen de los exostos de los automóviles y que contribuyen a la contaminación del aire.
| destilar: | Quitar totalmente las impurezas de un líquido. |
| volátil: | Que puede convertirse en vapor. |
| catalizador: | Sustancia que acelera el proceso de reacción química al producir combustible. |
| polimerización: | Proceso que consiste en convertir una sustancia en otra de un peso molecular doble, triple, etc. |
Taller de lectura 16:
- Enumera cuatro pasos de los primeros métodos de separación de hidrocarburos en petróleo crudo bajo el método de destilación fraccionada.
- ¿Cuáles son los dos pasos a seguir en el proceso de descomposición?
- Explica el proceso de descomposición térmica.
- ¿Cuál fue el resultado respecto a la producción de gasolina?
- ¿Qué se ha hecho con el proceso de descomposición catalítica?
- ¿En qué se diferencia la polimerización de la descomposición?
- Nombra cinco pasos que se sigan en los métodos modernos de refinación de petróleo con el uso de la torre fraccionada.
- Enumera de arriba hacia abajo los cinco puntos de salida de combustible que tiene la torre fraccionada.
- escriba el significado de las cuatro palabras subrayadas en el texto.
- ¿Qué es destilación fraccionada?
- ¿Qué diferencia hay entre descomposición térmica y descomposición catalítica?
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