Influencia del contenido de asfáltenos en la combustión del petróleo crudo cubano
RESUMEN
En el presente trabajo se
expone el concepto y
algunas de las propiedades de los asfaltenos, la influencia de
estos sobre la demanda de
aire en la
caldera y en concentración de productos
contaminantes; la relación directa que existe entre el
contenido de asfaltenos y el contenido de azufre en los
combustibles, así como la relación inversa entre el
contenido de asfaltenos y el contenido de carbono, se
muestra un
modelo para
estimar el contenido de asfaltenos en función
del contenido de azufre que esté presente en sus
propiedades para el
petróleo crudo cubano.
INTRODUCCIÓN
Las propiedades de los petróleos residuales
utilizados en la generación de electricidad
cambian paulatinamente con el paso del tiempo, pero
la principal variación se refiere a un mayor número
de asfáltenos y en consecuencias mayores dificultades para
su combustión.
Se han realizado estudios experimentales del efecto de
los asfáltenos, cuyo contenido es cada vez mayor,
determinándose la temperatura y
el tiempo de quemado de estos combustibles. Los resultados
indican que el contenido de asfáltenos en un combustible
influye de manera determinante en el tiempo de combustión
del mismo, corroborando que los que tienen mayor contenido de
asfáltenos tardan más en quemarse, lo cual
está asociado con los problemas de
partículas inquemadas.
El alto contenido de asfáltenos requiere de
exceso de aire elevados para lograr un buen quemado, lo que va en
detrimento de la eficiencia
técnica.
La combustión de los combustibles de alta
viscosidad y
alto contenido de asfáltenos produce elevadas
concentraciones de productos contaminantes en chimenea y consumos
excesivos de combustible.
DESARROLLO
Los asfáltenos son hidrocarburos
de elevado peso molecular consistiendo en ramificaciones
parafínicas que contienen azufre, nitrógeno
vanadio, etc. Los asfáltenos requieren altas temperaturas
y gran energía de atomización para romper su
estructura,
todo lo cual resulta necesario para una combustión
completa.
Un elevado contenido de asfáltenos provoca una
afectación del proceso de
combustión produciendo corrosión y una elevada contaminación ambiental por emisión
de partículas
Se ha demostrado que existe una relación entre
los asfáltenos y el carbono conradson, en tal sentido, se
reporta la siguiente relación:
% de Asfáltenos = 5 + 0,5 x % COK
COK.—Contenido de Carbono Conradson
Igualmente se tiene que:
% COK =5,51 + 1,11 x % asfáltenos ( Para .fuel
oil residuales)
% COK = 2,1 + 1,05 x % asfáltenos ( Para los
crudos )
Comportamiento de los
asfáltenos.
Los asfáltenos disminuyen el poder calorífico neto de las partículas
inquemadas y tienden a formar lodos volátiles y más
propensos a coquizarse en las zonas de bajas temperaturas. Una
porción importante de la parte sólida de los
combustibles la constituyen los asfáltenos que se
señalan como la causa de la formación de
tamaños de llamas más largas, lo cual, se asocia
con la frecuencia de carburización en los generadores de
vapor que, a su vez, provocan altas velocidades de
corrosión en tuberías de sobrecalentadores y
recalentadores.
Los asfáltenos son las fracciones del petróleo de más alto punto de
ebullición. Pueden obtenerse por varios procedimientos:
destilación al vacío del crudo del
petróleo,
tratamiento del residuo del petróleo con pentano bajo
condiciones controladas y contacto del residuo del
petróleo con aire a temperaturas de 100 a 280 °C. No
tienen una estructura molecular definida, son sólidos
friables de color oscuro, son
insolubles en solventes no polares tensiones superficiales
menores de 25 dinas/cm a 25 ° C (propano y heptano normales).
Son solubles en líquidos con tensiones superficiales
mayores a 25 dinas/cm (benceno y tetracloruro de
carbono).
Las resinas y los asfáltenos son los compuestos
que están directamente involucrados en el
fenómeno de precipitación orgánica
(sedimentos orgánicos). La tendencia del combustible a
precipitar es generalmente, más marcada en residuos que
provienen de procesos
catalíticos severos y de cracking
térmico.
Un combustóleo puede presentar inestabilidad por
calentamiento al mezclarse o al diluirse con otro combustible. La
inestabilidad y la incompatibilidad son fenómenos
interrelacionados y tradicionalmente son distinguidos por las
siguientes definiciones:
- Inestabilidad: Es la tendencia de un combustible a
formar sedimentos por calentamiento o por envejecimiento,
últimamente se ha ampliado esta definición a la
tendencia del combustóleo a efectuar otros cambios tales
como el aumento de viscosidad. - Incompatibilidad: es la tendencia de un combustible a
formar sedimentos cuando se mezcla con otros combustibles.
Así, dos combustibles estables por separados, pueden
formar sedimentos al mezclarse.
Los fenómenos de inestabilidad provocan
dificultades tales como la formación de sedimentos en
tanques de transporte y
almacenamiento,
intercambiadores de calor, etc y están relacionados con
los problemas de atomización-combustión.
El sedimento que se forma al mezclarse combustibles de
diverso origen, es debido a la precipitación de los
asfáltenos, dicho sedimento se produce cuando el poder
disolvente de un combustible o mezcla de combustible es
inadecuado para mantener los asfáltenos es
solución. La compatibilidad es así función
de dos parámetros:
- Poder disolvente (o aromaticidad) del
combustible. - Cantidad de disolvente aromático requerido
por los asfáltenos para mantenerse en
solución.
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