Influencia del contenido de asfáltenos en la combustión del petróleo crudo cubano
Enviado por Carlos Eymel Campos Rodríguez
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.
| Página siguiente |