Extracción de gas natural
El gas natural se produce en la capa exterior de la corteza terrestre, es decir, la litosfera. Fue creado como resultado de la transformación de sustancias orgánicas bajo diferentes condiciones de presión y temperatura, que han estado sucediendo durante muchos millones de años. El gas natural consiste principalmente en metano (CH4) y sus homólogos (C3-C4). Su composición depende en gran medida del tipo de depósito del que se extrae. Por supuesto, aparte del metano y sus homólogos, el gas natural también contiene una serie de componentes indeseables, como nitrógeno, agua, sulfuro de hidrógeno o dióxido de carbono.
En condiciones naturales, el gas puede acompañar al petróleo crudo o ocurrir por separado. Se presenta principalmente en dos formas: como gas disuelto libremente en agua o aceite, o en forma absorbida en rocas o carbón.
Gas producido por métodos industriales
Se pueden obtener varios tipos de gases utilizando métodos industriales:
a) Gases líquidos, conocidos popularmente como GLP (Gas licuado de petróleo). Sus componentes principales son propano (C3H8), butano e isobutano (C4H10). Se obtienen principalmente estabilizando gasolina en bruto, petróleo crudo o procesando gases de refinería de procesos de reformado, craqueo y pirólisis.
b) Gas urbano-obtenido en condiciones de carbonización de carbón a baja y media temperatura.
c) Gas de carbón-producido en el proceso de desgasificación de carbón a alta temperatura.
d) Gas de gasificación de carbón: se obtiene actuando sobre lignito o carbón negro con una mezcla de vapor de agua y oxígeno a temperaturas superiores a 900°C. Su composición depende de la tecnología de gasificación utilizada. El factor económico más importante es la producción de una mezcla de CO y H2 (los llamados gas de síntesis).
Aplicación y ventajas de los combustibles de gas
Los combustibles de gas tienen una serie de ventajas. Se caracterizan principalmente por una alta eficiencia energética. Además, proporcionan una temperatura de combustión constante, no requieren almacenamiento para el usuario y se queman sin humo (sin cenizas y emisiones de óxidos de azufre). El gas natural es un valioso portador de energía y una materia prima importante en la industria: química (producción de gas de síntesis), energía (motores de combustión de pistón, turbinas de gas, generadores), construcción (producción, vidrio, cemento y cerámica de construcción) y metalurgia (hornos de calefacción).
Extracción de petróleo
Elegir la ubicación de un nuevo campo petrolífero es un proceso muy complicado y costoso. Comienza con la realización de estudios sísmicos con el fin de buscar estructuras geológicas adecuadas que puedan crear depósitos de petróleo. Para ello se utilizan dos métodos de investigación. La primera consiste en hacer explosiones subterráneas cerca del depósito y observar las reacciones sísmicas que permiten obtener información sobre su ubicación y tamaño. El segundo método consiste en obtener estos datos de ondas sísmicas naturales.
La primera etapa de la extracción de aceite es perforar un agujero profundo en el suelo. A continuación, se coloca una carcasa (tubo de acero) en el orificio perforado, lo que garantiza la estabilidad de toda la estructura. En la etapa posterior, se hacen más orificios para permitir un mayor flujo del aceite extraído. Para disolver los contaminantes en el pozo perforado, a menudo se usa ácido clorhídrico, que acidifica eficazmente las formaciones de carbonato y cal y elimina los depósitos de incrustaciones, óxido y carbonita. El ácido clorhídrico también se utiliza para eliminar el cemento residual que queda después del proceso de perforación. En la siguiente etapa, se coloca una instalación especial en la parte superior del pozo, a veces llamada «árbol de Navidad». Es un conjunto de válvulas, tuberías y accesorios combinados diseñados para regular la presión y el flujo de petróleo y gas.
Después de la conexión de todo el aparato, se lleva a cabo la etapa de recuperación primaria. Para extraer aceite en este proceso, se utilizan muchos mecanismos naturales, por ejemplo, drenaje por gravedad. La tasa de recuperación en la etapa primaria generalmente no supera el 15%. Con la extracción adicional, la presión subterránea cae y se vuelve insuficiente para continuar desplazando el aceite a la superficie. En este punto comienza el paso de recuperación secundario.
Hay muchas técnicas para la recuperación secundaria de petróleo. Por lo general, implican el suministro de energía externa al depósito mediante la inyección de líquidos (por ejemplo, agua) o gases (por ejemplo, aire, dióxido de carbono) para aumentar la presión subterránea. La tasa media de recuperación después de las operaciones de recuperación primaria y secundaria de petróleo no suele superar el 45%. La última etapa del proceso de extracción es la llamada recuperación de tercer orden, que se puede obtener utilizando diversas técnicas. El primero de ellos reduce la viscosidad del aceite a través del calentamiento térmico. La segunda es la inyección de gas en el depósito (inyección de dióxido de carbono). El último método se llama inundaciones químicas. Consisten en mezclar polímeros densos e insolubles con agua e inyectarlos bajo tierra. La recuperación terciaria permite un 15% adicional de la producción de petróleo del yacimiento.
Debido al fin de las reservas de yacimientos terrestres de petróleo, ha comenzado la búsqueda de sus recursos bajo el lecho marino. Para este propósito, se están construyendo plataformas de perforación, que es un proceso complicado, costoso y que consume mucho tiempo: la construcción de la plataforma minera generalmente dura 2 años. Se pueden fijar de forma permanente al fondo (profundidad de hasta 90 m) o a la deriva en flotadores especiales, fijados con un sistema de anclaje. Las plataformas de perforación en alta mar generalmente están conectadas a una red de varias docenas de pozos que extraen petróleo en rocas porosas. Además de extraer petróleo en la plataforma de perforación, también está separado del gas. La materia prima así obtenida se transporta a través de un sistema de tuberías a una refinería o a un buque minero y de transbordo. Luego, el petróleo y el gas se envían al buque cisterna, que lo transporta a tierra.
Por supuesto, la cantidad de petróleo recuperado no depende solo de las técnicas de perforación utilizadas. Los factores clave en este caso son aspectos geológicos, como la permeabilidad de la roca, la resistencia de los impulsores naturales, la porosidad del depósito o la viscosidad del propio aceite.
Transformación de petróleo crudo
El petróleo crudo extraído se procesa en refinerías para obtener combustibles, aceites, lubricantes, asfaltos y otros productos. Muy a menudo, el petróleo crudo se separa en fracciones sin un cambio químico de sus componentes. De esta manera, se obtienen gases de refinería volátiles a temperatura ambiente, éter de petróleo con un punto de ebullición de 35-60°C, gasolina ligera y pesada, queroseno, diésel con diferentes puntos de ebullición y mazut (es decir, un residuo con un punto de ebullición superior a 350°C).
El petróleo crudo se somete a diversos procesos, tales como:
a) Craqueo: consiste en la descomposición de hidrocarburos alifáticos largos que se encuentran en mazut pesado y fracciones de aceite, en compuestos con cadenas más cortas que se encuentran en la gasolina y el gasóleo. Además de los hidrocarburos alifáticos de cadena corta, también se forman metano, GLP, hidrocarburos insaturados y coque en el proceso. El craqueo puede iniciarse por métodos térmicos, catalíticos o de radiación.
b) Reformado: proceso aplicado a fracciones ligeras de petróleo o productos obtenidos del craqueo para obtener combustibles con un alto índice de octanaje. El proceso se lleva a cabo en presencia de hidrógeno utilizando catalizadores de platino muy caros. El proceso de reforma produce hidrógeno, gas de refinería, GLP, así como isobutano y n-butano.
c) Destilación: tiene por objeto separar el petróleo crudo en fracciones que hierven en diversos rangos de temperatura. Gracias a este proceso, se obtienen fracciones básicas, como: gas seco y húmedo, gasolina ligera y pesada, queroseno, gasóleo, mazut y gudron.
d) Alquilación: esta es la reacción de las olefinas con isobutano, lo que resulta en la formación de isoparafinas con mayor peso molecular y número de octanos. En el proceso de alquilación, el ácido sulfúrico se puede utilizar como catalizador.
e) Proceso de pirólisis-degradación llevado a cabo sin oxígeno a temperaturas muy altas. Se utiliza para descomponer fracciones de aceite pesado en gasolina pirolítica, aceites y alquitrán.
La oferta del Grupo PCC para la industria minera
Para mejorar la extracción de petróleo y su procesamiento, el uso de diversos productos químicos es de vital importancia. La lejía de sosa se utiliza en la refinación de petróleo crudo, aceites minerales, brea y betún y extracción de gas de esquisto. El hidróxido de sodio en el Grupo PCC se produce mediante un proceso de electrólisis de membrana y se suministra en forma de solución con una concentración de aprox. 50%. Otra aplicación del hidróxido de sodio en la industria minera es el tratamiento de aguas residuales y productos líquidos de coque.
Un grupo importante de productos que son de gran utilidad en la extracción y producción de petróleo y gas son los surfactantes. Los surfactantes reducen la tensión interfacial entre el petróleo crudo y la roca. Esto reduce las fuerzas de adhesión y puede liberarse aceite adicional del campo petrolífero. Los tensioactivos también se utilizan como medio para reducir el daño ecológico resultante de la lixiviación del petróleo y otros tipos de petróleo. También se pueden utilizar para limpiar tanques y recipientes necesarios para transportar la materia prima extraída.
Uno de los grupos más importantes de tensioactivos utilizados en preparaciones de limpieza son los sulfatos de éter alquilo ofrecidos por el Grupo PCC en la serie SULFOROKAnol. Estos productos, debido a su carácter aniónico, funcionarán bien en formulaciones con otros surfactantes aniónicos, no iónicos y anfóteros. Sus propiedades de lavado, emulsionantes y espumantes los hacen útiles como ingredientes en fórmulas que limpian diferentes superficies. Ácido alquilbencenosulfónico (ABS) y sus sales, p. ej. ABSNa, también tienen un uso similar. El ácido ABS/1 pertenece al grupo de tensioactivos aniónicos. Debido a su solubilidad en petróleo crudo, puede ser un elemento de agentes auxiliares utilizados para la extracción y procesamiento de petróleo. Además, el ácido ABS/1, gracias a sus propiedades detergentes, se utiliza para procesos de limpieza y desengrase, por ejemplo, de tanques y barcos. Los productos de limpieza utilizados en la industria petrolera también pueden incluir la serie de productos ROKAmid. Se caracterizan por la capacidad de crear espuma densa y estable, incluso en una pequeña concentración. Gracias a su forma líquida, los productos ROKAmid facilitan significativamente todas las operaciones relacionadas con su almacenamiento, transporte y dispensación.
El siguiente grupo de productos necesarios en los procesos de extracción de petróleo y gas son los emulsionantes. Se utilizan en métodos industriales de deshidratación y desalinización de aceite. Estos procesos se basan en el calentamiento de aceite con la adición de emulsionantes en un dispositivo llamado electro-deshidratador. La mezcla así calentada es forzada a través del espacio del sistema de electrodos concéntricos. Las gotas de agua se deforman, pierden su carga y son más fáciles de combinar entre sí, por lo que se separan del aceite. El petróleo crudo deshidratado y desalinizado puede ser sometido a un procesamiento posterior. Los productos de ROKAnol son ideales como emulsionantes en procesos industriales de deshidratación y desalinización. Se trata de surfactantes no iónicos que pertenecen al grupo de los alcoholes grasos alcoxi. Los productos de ROKAnol se pueden utilizar en un amplio rango de temperaturas, así como en ambientes ácidos, neutros y ligeramente alcalinos. También pueden formar parte de los agentes de limpieza desengrasantes utilizados en la industria petrolera.
Los ésteres etoxilados de sorbitán, como ROKwinol 60 y ROKwinol 80, también presentan muy buenas propiedades emulsionantes. Estos productos pueden ser componentes de fluidos de perforación utilizados en la producción de petróleo. Por otro lado, los ésteres de sorbitán, como ROKwin 60 y ROKwin 80, se pueden utilizar en la fuga de sustancias de petróleo a las aguas como agentes dispersantes.