Aplicación De Los Conceptos Teóricos De La Termodinámica De Hidrocarburos

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

Aplicación de los conceptos teóricos de la Termodinámica de Hidrocarburos Universidad- Tecnológica- Equinoccial-2013.

USHIÑA,.C,.DIEGO,.A

ALVEAR., .,BRYAN,.

2013 

I. Objetivo General

Comprender y aplicar los conceptos teóricos de la Termodinámica de Hidrocarburos.

II. Objetivos Específicos

III. Marco Teórico

La termodinámica es piedra basal dentro del estudio de la energía y sus distintas manifestaciones, juega un papel importante en nuestras vidas, refiriéndose a la transformación de la energía calorífica (calor) en otras formas de energía y viceversa. Los hidrocarburos se pueden describir mediante propiedades termodinámicas medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables de estado. Es posible identificar y relacionar entre sí muchas otras variables termodinámicas (como la densidad, el calor específico, el punto de inflamación), la obtención de dichos compuestos es posible mediante una serie de equilibrios liquido- vapor que se dan en los procesos de fraccionamiento, el comportamiento de los mismos se ve definido mediante la constante de equilibrio y puede ser visualizado gráficamente a través de los diagramas de flujo. Este material de estudio tiene como objetivo describir las propiedades termodinámicas de los derivados del petróleo y su comportamiento a través del uso de diagramas P-T y la definición de su respectiva constante para el equilibrio líquido vapor.

Termodinámica de Hidrocarburos

La Termodinámica estudia el intercambio de energía en sus diversas formas, su interacción con los equipos, las propiedades de la materia y el uso racional de la energía. Esta ciencia tiene una gran importancia práctica y se aplica en todas las en todas las ramas de la ingeniería.

El petróleo es una mezcla de hidrocarburos, compuestos que contienen en su estructura molecular, carbono e hidrógeno principalmente. Bastantes de los productos que se usan cotidianamente son sustancias que se han obtenido a partir de éstos, como por ejemplo los detergentes, plásticos, insecticidas, productos de industria farmacéutica, diversos combustibles, etc. Los hidrocarburos poseen características físicas claramente definidas como:

Tensión de vapor: La tensión de vapor mide la tendencia de las moléculas a dispersarse de una fase líquida para generar una fase vapor en equilibrio termodinámico. Es una función creciente de la temperatura y específica de cada cuerpo puro.

Propiedades críticas: La temperatura y la presión críticas son características físicas de los hidrocarburos. Estos parámetros determinan el punto límite superior de la curva de tensión de vapor más allá del cual no se advierte el cambio de fase; este punto crítico corresponde a la identidad perfecta de las propiedades del líquido y del vapor: densidad, índice de refracción, etc.

Propiedades térmicas:

• Calor específico: Es la cantidad de calor que se requiere aplicar a la unidad de peso para aumentar su temperatura en un grado.

• Conductividad térmica: Es la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto.

• Punto de ebullición: Este se define como la temperatura a la cual un líquido puro, pasa al estado de vapor a una presión preestablecida en cualquier punto de su masa líquida. Para todas las series de hidrocarburos homólogos, el punto de ebullición se incrementa con el número de átomos de carbono que conforman la molécula.

• Viscosidad: Es una magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido, resistencia producto del frotamiento de las moléculas que se deslizan unas contra otras. La inversa de la viscosidad es la fluidez.

• Punto de congelamiento: Determina la temperatura a la que un líquido se solidifica. En los hidrocarburos, este aumenta con el peso molecular, no cumpliéndose en todos los casos.

• Solubilidad: Los hidrocarburos son solubles entre sí en todas las proporciones. La separación de los componentes puede llevarse a cabo con solventes polares, como el dióxido de azufre y otros. Los hidrocarburos de elevado peso molecular con los de inferior peso molecular son miscibles en cierto grado; determinando que la solución se sature provocando la precipitación del componente de mayor peso.

• Punto de Inflamación: Es la temperatura a partir de la cual un vapor se inflama al ser expuesto a una fuente de ignición. El punto de inflamación, que representa el contenido de productos ligeros de una fracción, condiciona los riesgos de explosión eventual si la fase gaseosa de los recipientes de almacenaje contiene una concentración en hidrocarburos comprendida entre los límites de explosividad.

Los hidrocarburos pueden existir en estados solido, líquido y gaseoso. Los gaseosos se obtienen de los pozos de gas natural o se producen en ciertos procesos químicos, el gas natural está constituido mayormente por metano. El carbón es un combustible sólido familiar, su composición varia considerablemente con el yacimiento. Los hidrocarburos líquidos se extraen normalmente del petróleo crudo mediante procesos de craqueo y destilación fraccionada, para que se produzca la "separación o fraccionamiento" de los cortes, se debe alcanzar el equilibrio entre las fases líquido-vapor, ya que de esta manera los componentes más livianos o de menor peso molecular se concentran en la fase vapor y por el contrario los de mayor peso molecular predominan en la fase liquida, en definitiva se aprovecha las diferencias de volatilidad de los hidrocarburos.

El equilibrio liquido-vapor, depende principalmente de los parámetros termodinámicos, presión y temperatura del sistema. Las unidades se diseñan para que se produzcan estos equilibrios en forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los combustibles especificados. Ejemplos de hidrocarburos líquidos son la gasolina, el gasóleo, el keroseno y otros tipos de combustibles petrolíferos.

La Termodinámica de las mezclas es necesaria para el estudio de los procesos de fraccionamiento y destilación de hidrocarburos. En general, se puede decir que una mezcla termodinámica es un sistema compuesto de varias partes termodinámicamente

...