Aplicación de los estudios termocinéticos a aceites pesados y extrapesados

Abstract

A través de las técnicas de análisis térmico es posible medir la variación de algunas propiedades físicas y/o químicas de una muestra mientras se incrementa o disminuye la temperatura. Estas técnicas han sido ampliamente utilizadas en diversas industrias para el control de procesos y de calidad. En los últimos años, la aplicación de estas técnicas ha ganado un amplio interés para estudiar el comportamiento y la cinética de los hidrocarburos bajo calentamiento, debido a su importancia para la industria y la economía. Una de las principales dificultades en el manejo de crudos pesados y extra pesados es que no se conoce completamente su comportamiento térmico. La presente tesis tiene como objetivo describir las técnicas de análisis térmico y profundizar en aquellas que se utilizan para caracterizar el crudo: Termogravimetría (TG) y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). En el capítulo 1 se presentan las propiedades de los hidrocarburos, lo cual incluye el origen del petróleo, la composición química de los fluidos petroleros así como sus propiedades físicas y químicas, se diferencian los fluidos simples y estructurados y se presentan las características de las ceras y los asfaltenos. Finalmente, se definen los conceptos de floculación precipitación y depositación. En el capítulo 2 se presenta un panorama general del análisis térmico: cómo surgió, en qué industrias ha sido empleado, las técnicas que tienen mayor uso, la configuración general de los instrumentos empleados, así como algunas consideraciones que se deben tomar en cuenta al realizar los experimentos. El capítulo 3 se describe las técnicas más empleadas, profundizando en la Termogravimetría y en la Calorimetría Diferencial de Barrido. En este capítulo se describe para cada técnica el equipo empleado, la propiedad que se mide, las características particulares de cada experimento y sus aplicaciones. En el capítulo 4 se menciona porqué es importante determinar la cinética de las reacciones que ocurren al realizar un análisis térmico y se escriben los diversos métodos mediante los cuales se puede obtener un modelo representativo. También se muestran las diferencias entre las reacciones homogéneas y heterogéneas. En el capítulo 5 se presentan las pruebas experimentales realizadas en el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) para llevar a cabo las técnicas de Termogravimetría y de Calorimetría Diferencial de Barrido. Ambas técnicas se realizaron en una muestra de crudo extra pesado de 6°API. En el capítulo 6 se realiza la interpretación de la curva TG obtenida en la prueba experimental, diferenciando entre las etapas y regiones que se observan en el gráfico. Así mismo, se calcula la energía de activación con los datos obtenidos, mediante dos métodos integrales: Arrhenius y Coats and Redfern.