Gas Natural

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PETRÓLEO

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UNIDAD DE APRENDIZAJE 05

Objetivo terminal del curso:

Desarrollar las competencias argumentativas Objetivos de la Unidad:

• Dominio conceptual sobre temas relacionados a los procesos de extracción-prospección-distribución-refinación-impacto ambiental por el uso del petróleo y sus derivados.

• Propiciar la toma de conciencia y sensibilización sobre problemas medio ambientales.

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4 • Los alcanos reaccionan con el oxígeno en presencia de una llama luminosa

o chispa eléctrica. Si la reacción se lleva a cabo con exceso de oxígeno, se produce dióxido de carbono y agua, y se denomina combustión completa.

• Si el oxígeno esta en defecto, se produce monóxido de carbono y agua, denominándose combustión incompleta.

• Si el oxígeno es muy escaso, se produce negro de humo (C_(s)) y agua,

denominándose combustión con humos negros, principal combustión que se produce en los incendios.

• •

Q1 > Q2 > Q3

chispa C H + O CO H O Q n 2n 2 2 2  2  1 exceso chispa C H + O CO H O Q n 2n 2 2  2  2 defecto chispa C H + O C H O Q n 2n 2 2   (s) 2 3

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CALORES DE COMBUSTIÓN

4817 kJ/mol 4817 kJ/mol 5471 kJ/mol 5471 kJ/mol 6125 kJ/mol 6125 kJ/mol 654 kJ/mol 654 kJ/mol 654 kJ/mol 654 kJ/mol Heptane Heptane Octane Octane Nonane Nonane

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5471 kJ/mol 5471 kJ/mol 5466 kJ/mol 5466 kJ/mol 5458 kJ/mol 5458 kJ/mol 5452 kJ/mol 5452 kJ/mol 5 kJ/mol 5 kJ/mol 8 kJ/mol 8 kJ/mol 6 kJ/mol 6 kJ/mol

CALORES DE COMBUSTIÓN

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8CO 8CO₂₂ + 9H + 9H₂₂OO 5452 kJ/mol 5452 kJ/mol 5458 kJ/mol 5458 kJ/mol 5471 kJ/mol 5471 kJ/mol 5466 kJ/mol 5466 kJ/mol O OO₂₂ O₂₂ + ++ + 25252525 2 22 2 O OO₂₂ O₂₂ + ++ + 25252525 2 22 2 ++++ 252525 OOOO2222 25 2 22 2 ++++ 252525 OOOO2222 25 2 22 2

CALORES DE COMBUSTIÓN

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Cuadro 1: Entalpías de combustión de alcanos

Compuesto Nombre H0

comb(kcal/g) H0comb(kcal/mol)

CH_{4 (g)} _metano _-13,3 _-212,8 C₂H_{6 (g)} _etano _-12,4 _-372,8 CH₃CH₂CH_{3 (g)} _propano _-12,0 _-530,6 CH₃CH₂CH₂CH_{3 (g)} _butano _-11,8 _-687,4 (CH₃)₃CH _(g) _isobutano _-11,8 _-685,4 CH₃(CH₂)₄CH_{3 (liq)} _n-hexano _-11,5 _-995,0 CH₃(CH₂)₆CH_{3 (liq)} n-octano_(aprox.

gasolina) -11,4 -1305,0 CH₃(CH₂)₁₄CH_{3 (liq)} n-hexadecano

(aprox. gasóleo) -11,3 -2559,0 Fuente: Primo Yúfera.

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• Aunque el calor de combustión por gramo disminuye cuando aumenta la masa molar, el aumento de la densidad hace que, en total, el calor de combustión por mililitro, aumente. Así 1 mL de propano líquido proporciona 6,95 kcal , 1 mL n-butano líquido da 7,1 kcal, 1 mL de octano da 8 kcal y 1 mL de n-hexadecano da 8,76 kcal.

• Recuerda que el hidrógeno es el mejor combustible, es el combustible más liviano, produce más kcal/g y además sus productos de combustión no producen contaminación. • Recuerda que la gasolina genera más energía por unidad de

masa (kcal/g), pero el gasóleo produce más energía por unidad de volumen(kcal/mL).

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10 EXPLORACIÓ N Y EXPLOTACIÓ N PROCESAMIE NTO TRANSPO RTE DISTRIBUCIÓN / COMERCIALIZA CIÓN CONSUMID OR FINAL

Cadena de Actividades en la Industria del Gas Natural:

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos (principalmente metano, con pequeñas cantidades de etano, propano y butanos) que existe en los yacimientos en fase gaseosa, o en solución disuelto en el petróleo, y que a condiciones atmosféricas permanece en fase gaseosa. Puede encontrarse mezclado con algunas impurezas o sustancias que no son hidrocarburos, tales como ácido sulfhídrico, nitrógeno o dióxido de carbono.

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Cuadro 2: Componentes del gas natural.

Las impurezas más comunes son: sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, que pueden disminuir capacidad calorífica. Las propiedades del gas natural según la composición del cuadro anterior son: Densidad relativa: 0,65. Poder calorífico: 10-11 kcal/m³, Cp (presión Cte): 8,57 cal/mol.°C, Cv (volumen Cte): 6,56 cal/mol.°C, Azufre max. = 60 ppm.

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Cadena de distribución del gas natural.

El gas natural se constituye en el combustible mas económico para la

generación de

electricidad, ofrece las mejores oportunidades en

términos de economía, aumento de rendimiento y

reducción del impacto ambiental. Estas ventajas pueden conseguirse tanto

en las grandes centrales termoeléctricas así como

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Aguaytia

Usos más importantes del gas natural

Energía térmica confiable, barata(energía de suministro continuo más barata) mayor seguridad (por su densidad) y limpia (menor impacto ambiental) e independiente de las variables climatológicas.

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OPORTUNIDAD DE USO DEL GAS NATURAL POR

SECTOR PRODUCTIVO

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La fracción de líquidos de gas natural, es procesada en columnas de destilación para obtener productos combustibles de alto valor y/o materia prima para la industria petroquímica, produciéndose propano, butano (GLP), gasolina base, solventes, kerosene, turbo A-1 y diesel.

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Permite convertir gas natural (metano) en GLP, nafta, kerosene y diesel y ceras, mediante un proceso integrado que consta de tres etapas:

• Procesamiento y Síntesis del Gas: el gas es mezclado en un reactor con aire, produciendo gas sintético (H₂ y CO).

• Ciclo de Tropsch: los gases pasan al reactor Fischer-Tropsch donde los catalizadores ayudan a reformar los gases en moléculas de hidrocarburos de cadena larga.

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• El gas licuado del petróleo (GLP) es la mezcla de gases condensables presentes en el gas natural o disueltos en el petróleo. Los componentes del GLP, aunque a temperatura y presión ambientales son gases, son fáciles de condensar, de ahí su nombre. En la práctica, se puede decir que los GLP son una mezcla de propano (>20% VOLUMEN) y butanos (< 80%VOLUMEN).

• Se puede encontrar como “gas natural asociado” cuando esta

acompañando de petróleo, o bien como “gas natural no asociado” cuando son yacimientos exclusivos de gas natural.

Perspectivas del gas natural en el Perú

TAREA: HACER UN MAPA SOBRE EL GLP, A PARTIR DE LA SIGUIENTE EXPOSICIÓN:

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• El Gas Licuado del Petróleo vehicular (GLP) es mezcla de

butano (60%) y propano (40%). De acuerdo a la composición se puede variar el uso de destino del GLP.

• Se almacena licuado a una presión moderada entre 3-10 bar. Esta baja presión permite poder almacenar y transportar el GLP en balones de acero ligeras.

• Es un combustible sin plomo ni azufre y tiene un índice de octano superior a la gasolina (103).

• Con respecto al diesel, reduce las emisiones de NO_X reduce significativamente la lluvia áciday reduce en un 99% las

emisiones de material macroparticulado (humo negro).

•El 34 % de la demanda se obtiene de los procesos de refinación y el 66 % de las reservas de gas natural.

• En el pasado, el Gas Licuado se destruía por venteo o quema en antorcha, por lo que se desperdiciaba el enorme potencial de esta extraordinaria fuente energética.