Conversión pirolítica de los concentrados resino-asfalténicos de los crudos pesados

Pyrolytic conversion of resin-asphaltene concentrates from heavy oils

El  procesamiento  del  petróleo  en  las  refinerías  se  ha  complicado  en  los  últimos  años  debido  al agotamiento  de  los  crudos  livianos  y  la  aparición  de  crudos  pesados  en  la  dieta  de  conversión.  Uno  de los mayores problemas que debe resolverse para incorporar estos crudos y también para procesar las  fracciones  pesadas  que  actualmente  se  generan  a  nivel  mundial  es  el  manejo  de  la  fracción  del  concentrado resino-asfalténico (CRA) y el procesamiento de los asfaltenos. En este trabajo se presenta el análisis de características fisicoquímicas de concentrado resino-asfalténico de los crudos pesados colombianos para evaluar su potencial para el uso de las fracciones pesadas en el proceso de pirólisis suave bajo atmósfera inerte con el fin de obtener productos de mayor valor agregado. Se realizó la precipitación de los CRA ́s y a partir de éstos se extrajeron y purificaron los asfaltenos de los crudos pesados Castilla: 21%, San Fernando 18% y Rubiales 13% La conversión térmica de éstos por TGA mostró que se produjo 30, 55 y 40%p de coque.  Se presentan los datos de análisis elemental, poder calorífico, análisis próximo, el cálculo de las formulas químicas empíricas de los CRA. El proceso de pirólisis suave de los CRA se realizó en un reactor a nivel de laboratorio entre 330 y 470°C y se obtuvieron tres fracciones, una sólida, una líquida y una gaseosa, las cuales  se cuantificaron y analizaron por diferentes técnicas espectroscópicas (C+H+N,S+O, FT-IR, RMN ¹H y ¹³C)  y cromatográficas (GC y GC-MS). Con el aumento de la temperatura de reacción el rendimiento de las fracciones sólida y gaseosa aumentó. La fracción líquida presentó un valor máximo a 450°C y la máxima conversión de los CRA en productos potencialmente útiles como combustibles fue ~26% (Base seca). El cálculo de los parámetros cinéticos del proceso de pirólisis con base en la ecuación de Arrhenius permitió estimar las energías de activación (Ea) y factor de colisiones (k₀).

Introducción

Los asfaltenos son materiales sólidos de apariencia fina como polvo y color que varía desde el negro hasta el café oscuro; que se obtienen a partir del petróleo crudo, residuos del petróleo o materiales bituminosos, empleando disolventes parafínicos de bajo peso molecular. La definición clásica de los asfaltenos se basa en su solubilidad, de tal forma que la fracción del petróleo insoluble en n-heptano pero soluble en tolueno se conoce como asfaltenos. Son completamente solubles en benceno, tolueno, disulfuro de carbono e hidrocarburos clorados como cloroformo; no tienen un punto de fusión definido y usualmente se espuman y expanden cuando se calientan, para dejar residuos carbonáceos.