Ing. Marcelo Salgado Romero

INTRODUCCION A LA INGENIERIA DE

HIDROCARBUROS

EL PETROLEO Y GAS NATURAL

.INTRODUCCION

El Petróleo y el Gas Natural son substancias químicas orgánicas formadas por hidrocarburos que son compuestos de Carbono e Hidrogeno, siendo los mismos esenciales en la vida actual.

El petróleo y el Gas Natural son utilizados para generar energía en las plantas eléctricas, la gasolina y el diesel son fuentes de energía en los autos, camiones y aeroplanos, además son la materia prima prácticamente para todo material que el hombre utiliza desde plásticos hasta medicamentos.

:Origen del Petróleo y del Gas Natural

Existen dos teorías en la discusión del origen del petróleo y del gas natural, las mismas que explican que la generación de los depósitos de petróleo o gas natural pueden deberse a:

1. origen orgánico ( teoría biótica)2. origen inorgánico ( teoría abiótica)La teoría abiótica tiende a ver los depósitos de

hidrocarburos se forman en el manto de la tierra y que pueden ocurrir en cualquier zona y por lo tanto la exploración no debería limitarse solo a las cuencas sedimentarias.

Sin embargo cualquier teoría que trate de explicar el origen de los hidrocarburos debe explicar dos observaciones; Observaciones geológicas y las observaciones químicas.

Observaciones geológicas- Los hidrocarburos en su mayoría ocurren en

rocas sedimentarias- Los hidrocarburos se encuentran depositados

en rocas porosas y permeables y rodeadas de rocas impermeables.

Observaciones químicas- Diferencia entre crudos jóvenes y viejos- Crudos viejos contiene una mayor cantidad

de cadenas de carbono pares que los crudos jóvenes

- Crudos viejos están compuestos por mas de 50% de hidrocarburos livianos lo que es raro o no existe en crudos jóvenes

Aunque se ha demostrado que los hidrocarburos pueden originarse a partir de materiales inorgánicos, se conoce que los hidrocarburos de origen abiótico solo forman una porción insignificante de los depósitos hidrocarburiferos, entonces no existe duda de los hidrocarburos puedan tener origen abiótico, sin embargo la pregunta es:

¿Existen depósitos de hidrocarburos abióticos en cantidades comerciales?

La teoría biótica u orgánica sobre el origen de los hidrocarburos se convirtió en la teoría aceptada cuando la industria petrolera inicio su desarrollo y los geólogos exploraban en busca de nuevos depósitos de hidrocarburos.

La teoría orgánica sostiene que el carbono y el hidrogeno necesario para la formación de hidrocarburos provienen de seres vivos que vivieron en el pasado geológico; principalmente en el placton marino

PlANCTON

Conjunto heterogéneo de organismos que viven en suspensión en las aguas de los océanos, lagos, estanques y ríos.

Como son incapaces de moverse (no tienen locomoción propia), o a lo sumo realizan movimientos erráticos, están a merced de las corrientes y de las olas. Pueden dividirse en dos grupos principales:

Fitoplancton Zooplancton

Fitoplancton:

Zooplancton nn:

Aunque el placton es microscópico existen grandes cantidades en los océanos, tanto que el 95% dela vida en los océanos es placton. A medida que estos seres vivos murieron, sus restos fueron capturados por procesos conocidos como erosión y sedimentación.

Con el tiempo se fueron creando estratos ricos en fósiles, luego procesos termales maduración lentamente fueron convirtiendo la materia orgánica en petróleo crudo y Gas Natural.

Con el paso del tiempo geológico, los estratos son deformados y elevados, luego los hidrocarburos comenzaron a migrar hacia la superficie a través de rocas permeables hasta que quedaron atrapados convirtiéndose en el petróleo y el gas natural que hoy explotamos.

La formula básica para la creación del petróleo y del gas natural tiene los siguientes componentes.

H=MO+A+T+M+TGDonde:H= HidrocarburoT=TransformaciónMO= Materia OrgánicaA= AcumulaciónM= MigraciónTG=Tiempo Geológico

La teoría orgánica se soporta en las siguientes razones:

1. La conexión entre el carbono y el hidrogeno y la materia orgánica

2. Las características observadas en los reservorios de petróleo y de gas natural; el N2 y la porfirina son encontrados en toda materia orgánica y también son encontrados en varios petróleos

3. Las observaciones físicas y su localización; casi todos los petróleos ocurren en sedimentos de origen marino y los depósitos que están sedimentos no marinos probablemente migraron de aéreas marinas

4. El tiempo requerido para los procesos que originan los hidrocarburos debe ser menor a 1 MM de años, esta suposición esta basada en los descubrimientos de petróleo en sedimentos de la era del plioceno( era que se inicio hace 5MM y duro hasta la era del pleistoceno, la cual se inicio hace 1,7MM de años ).

Una vez formadas las moléculas de petróleo o gas natural, los hidrocarburos pueden migrar de la roca productiva hacia estratos mas permeables. La migración normalmente conduce a la acumulación en trampas geológicas donde termina la migración y la acumulación ocurre.

Formación del Petróleo y del Gas Natural

La materia orgánica de plantas y animales que son depositados en estratos de rocas sedimentarias son sepultados y se transforman en hidrocarburos, después estos migran hacia la superficie y si encuentran una trampa estos son preservados en los estratos sedimentarios porosos formando depósitos de hidrocarburos.

Con el paso de cientos de miles de años, la retracción de los océanos y la elevación de la tierra sepultan estos lechos sedimentarios cada vez a mayores profundidades.

Debido al gradiente geotérmico, la temperatura aumenta a medida que aumenta la profundidad.

Durante este proceso, la transformación de la materia orgánica dentro de los sedimentos se produce en 3 etapas: diagénesis, catagénesis y metagénesis.

TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

En la primera etapa diagénesis, (a profundidades menores que 500 m) la materia orgánica se convierten en residuos orgánicos, denominado querógeno, principalmente por acción bacteriana anaeróbica.

La segunda etapa o catagénesis, (1.000 a 5.000 m) consiste en la ruptura del querógeno por el aumento de la temperatura. Esta ruptura proporciona la mayor parte del petróleo y del gas.

A mayor profundidad aún, al fin de la catagénesis, con altas temperaturas y presiones, se produce la tercera etapa o metagénesis, que transforma el querógeno residual en carbón y metano.Además, los movimientos y tensiones de la corteza terrestre (tectonismo) van creando estructuras de distinta forma y tamaño que constituyen las rocas-reservorios de hidrocarburos.

ACUMULACION DE HIDROCARBUROS

Las condiciones requeridas para que la acumulación de petróleo crudo y gas natural son las siguientes:

1. La materia orgánica debe ser producida en cantidades razonables en cercanías de agua. Estas condiciones se pueden dar en lagos, ríos y mares.

2. La materia orgánica debe ser sepultada en sedimentos antes de ser destruida por el proceso de oxidación, generalmente estas dos condiciones son satisfechas en las costas marinas.

3. Durante millones de años de sepultamiento a grandes temperaturas y presiones, reacciones químicas transforman lentamente parte de la materia orgánica en líquidos y gases hidrocarburiferos

4. Los hidrocarburos originados migran fuera de la roca productiva, conocida como roca petrolífera, usualmente esta es una roca rica en restos orgánicos como la lutita, el esquisto o la caliza. El proceso de migración de los hidrocarburos continua hasta que los fluidos se acumulan en estratos de alta permeabilidad y porosos, así como en estratos formados por roca arenisca. Este estrato debe estar por debajo de un estrato permeable que detenga el proceso de migración. Los hidrocarburos son menos densos que el agua por lo tanto tienden a fluir hacia la superficie y esta es la razón de su migración

Si los hidrocarburos no encuentran barreras que detengan su migración alcanzan la superficie y esto se conoce como filtraciones. Las filtraciones fueron la primera forma la primera forma de detectar depósitos de hidrocarburos

Un reservorio es comercial si suficientes hidrocarburos son acumulados en la trampa, sin embargo , el volumen de hidrocarburo no es la única variable que determina si el reservorio es comercial o no. Factores económicos y técnicos también son determinantes en la evaluación del valor económico de un reservorio

Formas de existencia de los hidrocarburos

Los hidrocarburos pueden presentarse en diferentes formas y estas pueden ser:

- Hidrocarburos gaseosos (Gas natural : CH4 –C4H10)

- Gases Condesados o retrogados (Gases en el subsuelo pero se vuelven líquidos en la superficie)

- Hidrocarburos líquidos (Petróleo y sus derivados: gasolinas CH4-C10H22, destilados medios : diesel, kerosene, jet fuel, fuel oil C9H20 –C20H42 y aceites C14H30-C30H62)

- Hidrocarburos plásticos ( Asfalto C150H302, generalmente el 80% es C, 10% H y 6% S)

- Hidrocarburos sólidos( Carbón y bitumen) Carbón antracita ( 86%-98%) 15000BTU/lb Carbón bituminoso ( 45%-86%) 10500-15500 BTU/lb Carbón sub-bituminoso (35%-45%) 8300-13000

BTU/lb Carbón lignito (25%-35% ) 4000-8300 BTU/lb- Hidratos de Gas: bajo condiciones especiales de

presión, temperatura y cantidad de agua los hidrocarburos gaseosos forman sólidos, generalmente son moléculas de agua rodeadas de CH4 y a veces también con H2S y CO2

Propiedades de los hidrocarburos

PROPIEDADES FISICAS- Gravedad especifica ( para líquidos)Sg=γ crudo= ρ crudo/ ρ H2ODensidad del H20 (4 ˚C) 1 g/cm3 =62,4 lb/ft3Sg (60˚/60˚) indicando que la densidad del crudo y del

agua fueron medidos a 60 ˚F y presión atmosféricaEl Instituto Americano del Petróleo (American

Petroleum Institute), desarrollo la una medida de la densidad en ˚API, la misma que se calcula por la siguiente formula:

˚API = 141,5/Sg – 131,5

Otras propiedades importantes son:- Punto de ebullición ( Temperatura a la cual un

liquido hierve y se encuentra en equilibrio liquido-vapor)

- Presión de vapor ( Presión a una temperatura dada en la cual la substancia tiene en equilibrio la fase vapor y fase liquida)

- Punto de fusión ( Temperatura a la cual la substancia pasa del estado solido al liquido y se encuentra en equilibrio)

Propiedades físicas de derivados del petróleo y gas natural

Nombre Punto de ebullición ˚C

Punto de Fusión˚ C

CH4 -161,5 -182,4

C2H6 -88,6 -182,8

C3H8 -42,1 -178,6

C5H12 36,1 -129,7

C7H16 98,4 -90,6

C10H22 174,2 -29,7

C15H32 270,6 10

Otras propiedades del petróleo

Color: Petróleos de bajo peso especifico varia del amarillo al rojo

pardo, los medianos son de color ámbar y los mas pesados son oscuros.

Olor:Es característico y depende de la naturaleza y composición

del petróleo crudo, algunos tienen olores desagradables por la presencia de azufre.

Viscosidad:Medida de la tendencia a fluir siendo de gran importancia

en los aceites lubricantes y el fuel oíl. Los aceites compuestos por hidrocarburos de la serie CnH2n-2 y CnH2n-4 son mas viscosos que los de las serie CnH2n+2

PROPIEDADES QUIMICASQuímicamente los hidrocarburos son

compuestos formados por C e H. y se clasifican de la siguiente forma:

HIDROCARBUROS

ALIFATICOS AROMATICOS

Alcanos alquenos alquinos Alifáticos cíclicos

Contenido energético del petróleo crudo y otros hidrocarburos

Producto Cantidad Unidades

Petróleo crudo 5,800 M BTU/bbl

Gas natural 1,032 MBTU/ft3

Isobutano 3,251 M BTU/ft3

Propano 2,516 M BTU/ft3

Etano 1,769 M BTU/ft3

Gas Natural

El gas natural es una mezcla de varios hidrocarburos gaseosos y esta formado principalmente por CH4 y puede incluir C2H6, C3H8, C4H10, C5H12 y otros compuestos.

En los inicios de la industria petrolera el gas natural era un subproducto no deseado, ahora el gas natural es una de las principales fuentes de energía en el mundo.

La composición del gas natural puede variar mucho de un reservorio a otro como se muestra en las tablas siguientes:

Composición química gas natural

Componentes San Alberto La Vertiente Margarita

CH4 89,0223 83,9268 86,5557

C2H6 5,5096 7,3350 6,6102

C3H8 1,9217 3,9455 2,5236

i-C4H10 0,3402 0,6870 0,5202

n-C4H10 0,4364 1,3456 0,7728

i-C5H12 0,1433 0,2992 0,3113

n-C5H12 0,0864 0,2648 0,2188

C6H14 0,0665 0,1936 0,1680

C7H16 0,0257 0,1231 0,0934

C8H18 0,0110 0,0000 0,0000

C9H20 0,0011 0,0000 0,0000

CO2 1,9596 0,1877 1,4468

N2 0,4754 1,6932 0,7193

TOTAL 100,0000 100,0000 100,0000

El gas natural se distribuye normalmente por conducciones de gas a presión llamados gaseoductos.

Propiedades Físicas del Gas Natural:

El gas natural es:INCOLOROINODOROINSIPIDONO TOXICO

GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL GN: 0.60

Sg= Densidad del gas natural/ Densidad del aire

FORMULA QUIMICA: CH4

PESO MOLECULAR: 16.04 g/molPUNTO DE FUSION: -182.5 ºCPUNTO DE EBULLICION: -161.6 ºCFLASH POINT: -188.0 ºCTEMP. DE IGNICION: 600 ºCLIMITES DE EXPLOSIVIDAD: 5 – 15%PODER CALORIFICO: 212 Kcal/mol

El poder calorífico depende de la composición química; entre mayor sea la cantidad de compuestos más pesados que el metano que contenga o lo constituyan, mayor será su poder calorífico.

El gas natural se compra y se paga por unidad de energíaconsumida.

Exploración de los Hidrocarburos

La exploración de HC en los últimos años ha sufrido una gran transformación, en los inicios de la industria petrolera, la única forma de localizar depósitos de gas natural y petróleo crudo era buscando evidencias superficiales como filtraciones de petróleo o gas natural, también a veces se encontraba petróleo cuando se perforaba pozos de agua.

En la actualidad debido a lo escases de los hidrocarburos es necesaria la aplicación de métodos mas exactos que se basan principalmente en encontrar elementos geológicos para la formación y acumulación de depósitos de hidrocarburos.

La roca donde se forman los hidrocarburos de la denomina “roca madre”, de allí se desplaza a una capa de roca porosa, llamada “roca reservorio”, donde queda atrapado gracias a la presencia de una capa impermeable que la cubre, “roca sello

Roca Madre: el material del cual se forma.

Roca Sello

Roca Madre

Sin embargo, el petróleo no se encuentra en forma de gran lago o laguna, por el contrario, está en finas partículas  dentro de los poros de las rocas del reservorio.

El lugar donde queda atrapado el hidrocarburo suele llamarse trampa geológica.

Dichas trampas geológicas están determinadas según la estructura interna de las capas del subsuelo, en la que se presenta en formas diversas como:

EstratigráficosAnticlinal y Falla

Estratigráficos.- En forma de cuña alargada que se inserta entre dos estratos:

. Anticlinal- En un repliegue del subsuelo, que almacena el petróleo en el arqueamiento del terreno:

Falla.- En forma de cuña alargada que se inserta entre dos estratos:

Por lo tanto, EXPLORACIÓN es el término usado en la industria para designar la búsqueda de Petróleo y gas. En la exploración participan geólogos, geofísicos, geoquímicos y otros especialistas de la tierra.

Elementos geológicos

Roca fuente o petrolífera Donde toma lugar la formación de los hidrocarburosRoca reservorio o almacenadora Tipo de estrato poroso donde se acumulan los

hidrocarburosTrampa estructuralEstrato impermeable y/o configuración geológica

que no permite que los hidrocarburos escapen de la roca reservorio, estas trampas generalmente existen cerca de fallas geológicas, plegamiento de estratos y domos salinos

La exploración requiere la utilización de tecnología de punta y considerable experiencia en el campo exploratorio.

La geología estructural por ejemplo implica la recolección e interpretación de información sobre la superficie terrestre y de esta forma deducir las estructuras las estructuras geológicas del subsuelo, esta información se obtiene mediante la exanimación de rocas que están expuestas en la superficie y cuando el terreno no lo permite se hacen los estudios utilizando satélites y radares.

La exploración de petróleo y gas natural no es sencilla debido a la complejidad de las formaciones geológicas que están a miles de metros debajo la superficie.

Existen diferentes fuentes de información para determinar la ubicación de los depósitos de hidrocarburos ,algunos de ellos son:

Estudios geológicos Magnetómetros Pozos exploratorios Exploración sísmica Gravimétricos Evaluación de pozos

Fuentes de información

Exploración Levantamiento Geológico

Fuentes previa Estudios geofísicos

( pruebas)

de ( Sísmicas, magnetismo, gravimetría)

Información Perforación Análisis de cortaduras

pozo Analisis de muestras de núcleo

Evaluación de la formación por perfiles

Estudios sísmicos

La sísmica permite la conformación de mapas geológicos, cuyo procedimiento es el siguiente:

Adquisición de datos en el campo Fuente de energía (dinamita, camión vibrador) Recibidores (sismómetros o geófonos) Grabadores (equipos que colectan información) Procesamiento Computadoras Filtración de ruido Reducción de la distorsión Resultado Interpretación Detectar las características estructurales, mapa geológico y los

contactos de fluidos

La exploración petrolífera se divide en una serie de 5 fases críticas relacionadas con la obtención de información:

Fase 1Es la etapa del primer mapeo de superficie y reconocimientos geofísicos. Se computan los afloramientos, vetas con rellenos asfálticos, gas detectado en pozos de agua, etc.En esta etapa el rol de los geólogos es obtener más detalles de las estructuras de superficie y evaluar los mayores aspectos que puedan resultar de utilidad para la labor exploratoria.

Fases para la exploración petrolífera

Fase 2

Es la etapa de inspección sísmica. Durante esta etapa se aumenta la información disponible relativa a la existencia de trampas potenciales, configuración profunda, etc.

La posibilidad de encontrar petróleo comercial guarda relación con el volumen total de sedimentos.

Fase 3

Es la etapa de perforación exploratoria o cateo mediante el cual es posible obtener mayor información del carácter del sedimento, su maduración y régimen geotérmico.

Un pozo estéril no constituye siempre un fracaso total ya que permite la obtención de datos que pueden llevar a conclusiones importantes a veces para la realización de nuevos pozos exploratorios.

Fase 4

Es la fase relacionada con el descubrimiento. En esta etapa los reservorios están establecidos y es posible relacionar los tipos de petróleo a obtener con ciertas unidades estratigráficas y tipos de trampas.

Fase 5

Es la fase de producción. Permite a los ingenieros de explotación realizar estimaciones de reservas y un posible historial de los hidrocarburos alojados en le cuenca.

Gas natural y desarrollo

Un país que no sea capaz de proponerse metas en el sector energético y establecer estrategias para poder ir cumpliendo los desafíos, pone en riesgo su perspectiva de desarrollo. El definir planes, plantear mecanismos de aplicación y cumplirlos paso a paso en función de las líneas estratégicas, es lo que constituye la Política Energética.

El GN se consume en estado gaseoso, liquido o condensado: Gaseoso:

El metano distribuido por redes, se consume en domicilios, industria, comercios y usinas eléctricas.

Líquido: El propano y el butano se separan del metano por

licuefacción y se usan como combustible, distribuidos en garrafas (GLP).

Condensado: El Gas Natural Comprimido (GNC), almacenado a alta presión usado como combustible vehicular (GNV).

El Etano es usado en la industria petroquímica como insumo del Etileno.

De los componentes líquidos: pentano, hexano y heptano se obtiene

gasolina (llamada gasolina natural) que se usan en refinerías. Todos estos componentes son extraídos en plantas fraccionadoras en campo, donde se remueven impurezas tales como agua, CO2, H2S que podrían corroer los ductos, o gases inertes como Helio que reduce el valor energético del gas.

Sus amplios beneficios tanto ambientales como energéticos y económicos son puntos clave en el desarrollo y utilización del mismo. Es una fuente de energía que está en plena carrera ascendente. Es estratégico como materia prima para un sin fin de actividades industriales, particularmente de la petroquímica que es la base de muchas otras de alta tecnología y de mercados nacionales e internacionales. Es un producto de uso y consumo popular y masivo como fuente energética en el uso doméstico, en la generación de energía eléctrica, en la actividad industrial y en la automotriz como combustible.

Ingeniería de los hidrocarburos

Exploración Explotación Transpor

teAlmacenaj

eComercializaci

ónIndustrializació

n

PRODUCCION DE LNG

Campo gasífero

Planta de campo

Transporte terrestre

Licuefacción

Transporte marítimo

Planta de regasificació

n

Cadena de Valor del LNG

• Procesamiento del Gas Natural:La industria de derivados del metano ocupa un segmento importante en el sector de las industrias del gas natural

PRODUCTOS DERIVADOS DEL GAS NATURAL

Fierro y acero

Metanol y Plásticos Base

Derivados GTL(diesel, gasolina,DME)

Fertilizantes

Gas Natural(metano)

Transformar:

Electricidad

CVQ.60

DERIVADOS

GAS NATURAL

FIERRO Y ACERO

DIESELPLASTICOS

Derivados del Gas NaturalFERTILIZANTES

FERTILIZANTES NITROGENADOS EN

BASE AL GAS NATURAL

PROCESO 1. Descarbonización. Se retira el CO del gas natural, en un lecho adsorbente de etanolamidas,

2. Reforma. (catalizador de Ni):

CH4 + H2O 3 H2 + CO Rendimiento mayor a 90%.

3. Conversión del CO y purificación del gas. En lecho catalizador de óxido de Fe:

CO + ½ O2 CO2El CO2 es retirado dejando hidrógeno libre de impurezas4. Metanación. Trazas de CO y CO2 se convierten en CH4 en un lecho de catalizador de níquel.

PROCESO

5. Compresión y síntesis del amoniaco. La mezcla de gases se comprime a presión de 320 kg/cm2 y sometida a temperatura de 400ºC en lecho catalizador de óxido de hierro, para dar:

N2 + 3 H2 2 NH3

El amoniaco formado tiene rendimiento del 90%

ESQUEMA DE UNA PLANTA DE PRODUCCION DE NH3

UnidadReformadel GN

ReactorCatalítico(400º C y 200 MPa + Fe)

Amoniaco NH3

Gas

natural

3H2 (gas)

H2O(vapor)

CH4

+ CO

Metanación

Nitrógeno del aire

Rendimiento es >90%

nitratos de K, Na, Ca

urea

sales de amonio

AmoniacoNH3

DERIVADOS FERTILIZANTES

aminas

nitrofosfatos

Más del 80% del NH3 producido se usa para fabricar fertilizantes

Gas natural reformado

(3H2) +Aire comprimido (N2)

FERTILIZANTES COMERCIALESAmoniaco

NH3

(del gas natural)

N2

Reactor de Mezcla

Fertilizante NPK

SuperfosfatoCa(H2PO4)2

(de fosforitas)

SilvitaKCl

(del salar)

Granulación

Sueloartificial

P2O5

K2O

R1R2R3NAmina terciaria

DERIVADOS DE AMINA

R1NH2Amina primaria

Gas natural reformado (3H2)+ aire comprimido (N2)

R1R2R3N:HAmina

cuaternaria

R1R2NHAmina

secundaria

NH3(amoniaco)

Aminas primarias, secundarias y terciarias en metalurgia extractiva.Aminas cuaternarias en cremas de cabello y emulsificadores de afalto

PROCESOS PETRO-QUIMICOS A PARTIR DEL

GAS NATURAL

69

Composición del Gas Natural:

90% metano 7% etano 1,6% propano 0,2% butano 0,63% otros

Industrias Tradicionales Derivadas del Gas Natural

H

H– C –H

H

Gas Natural: sinónimo de METANO

CVQ.70

Composición del gas natural

90 % metano

7% etano 1,6% propano 0,2% butano 0,63% otros

Gas Natural: sinónimo de METANOH

H– C –H

H

Nuevas Industrias Derivadas del Metano

Mediante la petroquímica se obtienen principalmente las olefinas.

Se entiende por olefinas:

• El etileno

• El propileno

• Otros compuestos

Se entiende por poliolefinas:

• El polietileno

• El polipropileno

La petroquímica es sólo una de las formas de industrializar el gas natural

Existen dos tipos de petroquímica:

1. Petroquímica convencional: usa el etano (el 5% del gas) como materia prima.

2. Petroquímica de nueva tecnología: usa, además del etano, también el metano (el 90% del gas) como materia prima. Esta petroquímica es también conocida como:• MTO: methanol-to-olefines, • GTP: gas-to-poliolefines

LA PETROQUIMICA

alcoholesetileno

etano, etc

Proceso FT

metano

gasolina

olefinas

RUTAS DE PROCESO CO/H2 metanol

Proceso OMC

Proceso MTG

hidrocrackeo

diesel

parafinas

DIESEL OIL A PARTIR DE GAS NATURAL

Rama 1: vía F-T, obtención de moléculas largas de combustibles como el diesel.

Rama 2: vía oxigenación, se obtiene una molécula de metano con un oxigeno incorporado:

TECNOLOGIA GAS-TO-LIQUID

• El petróleo sintético contienen gas licuado, gasolinas, diesel oil, productos mas pesados.

• Prácticamente este proceso es la conversión de gas natural en diesel oil, jet fuel, etc. de buena calidad.

• Existen varias tecnologías desarrolladas y probadas a nivel mundial, como las siguientes:

- Rentech- Shell- Syntroleum

Este proceso permite transformar, mediante un proceso catalítico complejo, las moléculas de gas natural en “gas

de síntesis” y seguido de un proceso catalítico se convierte en “petróleo sintético”.

PROCESO G-T-L

Proceso FT

Gas natural reformado

RUTA DE PROCESO

CO/3H2

hidrocrackeo

diesel

parafinas

ESQUEMA DE UNA PLANTA DEL PROCESO FT

UnidadSyngas

ReactorFischerTropsch

Hidrocrackeo

Fraccionamiento

syncrudo

gasnatural

3H2 +

H2O (vapor)

agua calor(electricidad)

destilados mediosdiesel, gasolina, etc

parafinas

+ CO

El agua generada por el proceso será

de millones de TM/año para el Chaco Tarijeño

100 MM cf/día de gas natural

10.000 bpddestilados medios

2.000 bpd gasolina 8.000 bpd diesel

PLANTA GTL

1 MM cf/día de GN producen

100 bpd de líquidosecológicos

CAPACIDAD DE UNA PLANTA GTL

Por 8.000 bpd/día de diesel, ingreso

al TGN sería de88 MM $us/año

PLASTICOS A PARTIR DEL GAS NATURAL

etileno, propileno, etc

metano + oxígeno

RUTAS DE PROCESOMetano + vapor de agua

Acoplamiento oxidativo

Generación de Syngas

3H2 + CO

Generación de metanol

Conversión del metanol

etileno propileno, etc

RUTA 1 RUTA 2

GAS REFORMADO COMO REDUCTOR DEL FIERRO EN LA INDUSTRIA DEL

ACERO

ESQUEMA DE UNA PLANTA DE CONCENTRACION DE Fe

Flotación

Trituración

EspumaSiO2(a vidrio)

Mutun

Concentrado (68% Fe)(a fierro y acero)

AminaPrimaria

Molienda

Clasificación

-100+ 270 M

-4 M

-100 M

MIBC Almidón

Finos afloculaciónselectiva

-270 M

R1NH2

•Producción de AceroEl fierro esponja va a un horno eléctrico de arco con donde se insufla aire comprimido para bajar el contenido de carbono en el hierro. Esta mezcla es a una temperatura de 800ºC produce acero:

Fe (4-5%C) + O2 Fe—C (2%C) + CO2

Acero producido con rendimiento mayor al 90%, totalmente comerciable como palanquilla, que es utilizado como materia prima para producción de otros derivados del acero (v.g. acero inoxidable) Ejemplo Aceros TESA en Oruro.

TECNOLOGIA DEL ACERO

ESQUEMA DE UNA PLANTA DE REDUCCION DE

FIERRO

UnidadReformadel GN

Horno deReducciónDirecta(1600º C)

Laminación

Electrodeposición

Gasnatural 3H2 +

H2O(vapor)

Escoria Rica en P2O5

+ CO

Gases y Humos

Concentrado de Fierro

Perfiles de Fierro

Fierro Esponja

•Producción de AceroEl fierro esponja va a un horno eléctrico de arco con donde se insufla aire comprimido para bajar el contenido de carbono en el hierro. Esta mezcla es a una temperatura de 800ºC produce acero:

Fe (4-5%C) + O2 Fe—C (2%C) + CO2

Acero producido con rendimiento mayor al 90%, totalmente comerciable como palanquilla, que es utilizado como materia prima para producción de otros derivados del acero (v.g. acero inoxidable) Ejemplo Aceros TESA en Oruro.

TECNOLOGIA DEL ACERO

Horno eléctrico (800º C)

Colada continua

Electrodeposición Gases y humos

Fierroesponja

Perfiles de acero

Acero Bruto

Palanquilla

Lingoteo

TECNOLOGIA DEL ACERO

Más del 80% del acero bruto producido

se comercializa como palanquilla

O2 Aire

Acero al Mn

Acero al Cr

ACEROS ESPECIALES

Acero al Mo

Acero al W

Pellets de fierro +aire comprimido (O2)

Aceros especiale

s

PALANQUILLA(Acero Bruto)

Acero al V

CVQ.88

Opciones para la Industrialización del Gas Natural

El gas natural se puede industrializar de diversas maneras. Las principales son:1. Procesar el gas para producir energía eléctrica2. Procesar el metano del gas para producir metanol3. Procesar el metano del gas para producir diesel4. Procesar el metano del gas para la reducción directa del

mineral de hierro del Mutun y producir acero5. Procesar el metano del gas para producir poliolefinas

(plásticos) con nueva tecnología petroquímica (GTP)6. Procesar el etano del gas para producir poliolefinas

(plásticos) mediante la petroquímica convencional 7. Procesar el metano del gas para producir DME: un

sustituto del GLP8. Procesar el metano para producir amoniaco y

fertilizantes NPK.

CVQ.89

Opciones en Gran Escala de Productos Derivados del METANO para el Mercado de Carburantes

Las opciones de industrialización en gran escala del gas natural, rentables y con grandes mercados mundiales, que pueden tener un impacto grande en la economía y en el desarrollo del país son:

Industrialización del metano vía F-T para producir DIESEL Industrialización del metano para producir DME (substituto del GLP)

vía Metanol Industrialización del metano para producir OLEFINAS (vía metanol

que es Petroquímica de nueva tecnología)

CVQ.90

Ciclo Productivo:

Industrializar el Gas

Natural en Bolivia

produce…

Ahorro interno yaumento del PIB

producen…

Bolivia Desarrollada

Financiamiento

Puestos de trabajo

CVQ.91

Crecimiento del PIB

nacional

Industrias derivadas del Gas Natural

Mayores fuentes de trabajo

Relaciones

Desarrollo Social

Metas Sociales:

CVQ.92

Gas Industrializado en el País…

• Crece el PIB nacional• Se crean fuentes de empleo formal• Existe ahorro interno, aumenta ingreso

per cápita• Excedentes van a sector productivo

nacional

RESULTADO FINAL: ¡Disminuye la pobreza en Bolivia!

Ing. Marcelo Salgado R.

Yasurupay !!!