ASFALTENOS
Enviado por QUIMICOMETAL • 31 de Agosto de 2011 • 1.140 Palabras (5 Páginas) • 663 Visitas
1.- GENERALIDADES.
El petróleo en su estado natural es una mezcla de compuestos orgánicos de estructura variada y
de pesos moleculares diferentes, lo cual lleva al diseño de métodos de análisis y procesamiento
acorde con la complejidad del crudo y considerando los productos que se desea obtener.
En general, es posible agrupar los constituyentes del petróleo en cuatro grupos orgánicos bien
definidos, a saber: a) Saturados, b) Aromáticos, c) Resinas y d) Asfaltenos [1]; este conjunto es
conocido como SARA. El estudio de la fracción pesada del crudo (asfaltenos) se ha incrementado
en los últimos años debido a los problemas que estos representan en los procesos producción y
conversión.
A pesar de la diversidad de criterios que se adoptan al definir los asfaltenos, se ha llegado a un
consenso al catalogarlos como la fracción de crudo soluble en tolueno (ó benceno) e insoluble en
un exceso de n–alcano (pentano o heptano) [2,3,4]. Los asfaltenos están constituidos
principalmente por anillos aromáticos ligados con cadenas alquílicas y cicloalcanos, además de
compuestos heterocíclicos que poseen N, S y O [5].
Estudios recientes [2] muestran que la relación C/H en los asfaltenos está por el orden de 1 : 1.1,
así mismo aproximadamente el 40% del carbono presente, es aromático.
2.- COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA.
La estructura elemental de los asfaltenos es muy variada y depende del crudo del cual provienen.
En la tabla 1 se muestra la composición promedio de asfaltenos de varias partes del mundo,
precipitados con n–pentano y n–heptano.
ASFALTENOS
Existe una significativa diferencia de los asfaltenos precipitados con n–heptano respecto a los
precipitados con n–pentano, la relación H/C de los primeros es más baja, lo que indica su alto
grado de aromaticidad. Las relaciones N/C, O/C y S/C son usualmente más altas en los
asfaltenos precipitados con n–heptano, lo que se debe a la alta proporción de heteroátomos en
esta fracción. En la figura 1 se muestran gráficamente las principales características de las
fracciones asfalténicas de C5 (precipitados con n–pentano) y C7 (precipitados con n–heptano) y
su relación con el peso molecular.
ASFALTENOS
3
El alto contenido de heteroátomos permite establecer ciertas similitudes entre los asfaltenos y el
kerógeno (producto de la degradación de las materia orgánica por microorganismos) hasta el
punto de que una de las hipótesis que intentan explicar el origen de los asfaltenos los presentan
como un estado de maduración intermedio entre el kerógeno y los hidrocarburos livianos [5].
Acevedo y colaboradores [10] determinaron que todos los asfaltenos estudiados poseían
relaciones C/H y N/C similares sin importar el crudo de donde provienen, lo que sugiere que
pueden tener una composición relativamente definida.
Con el incremento del peso molecular de la fracción de asfaltenos se incrementa también la
aromaticidad y el número de heteroátomos. En general, se considera que la estructura de los
asfaltenos consiste en un núcleo aromático condensado con cadenas alquílicas laterales y
heteroátomos incorporados en muchas de las estructuras cíclicas; el sistema aromático
condensado puede tener desde 4 hasta 20 anillos bencénicos [2,6]. En la figura 2 se muestran las
estructuras de algunos asfaltenos.
(a) (b)
ASFALTENOS
4
Figura 2. Estructura de algunos asfaltenos.
La determinación de la estructura molecular de los asfaltenos se realiza mediante diversas
técnicas analíticas, entre las más importantes se tiene difracción de rayos X, resonancia
magnética nuclear, absorción óptica, espectroscopia molecular de fluorescencia, difracción de
neutrones a pequeños ángulos, espectroscopia de masas, ultracentrifugación, microscopía de
sonda de barrido, hidrogenación, oxidación, entre otras [2,8]; los resultados de muchas de estas
técnicas convergen para asfaltenos que contienen de 4 a 10 anillos aromáticos [2].
Los diferentes tipos de heteroátomos presentes en los asfaltenos están organizados en grupos
funcionales como: carboxilo, cetonas, aldehídos, benzotiofenos, dibenzotiofenos,
...