Elaboracion De Aceites Lubricantes. 665xk

ELABORACION DE ACEITES LUBRICANTES PROFESOR ING. PEDRO CARREÑO MENDIOLA 2007

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INTRODUCCION 

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EL USO DEL A.L. POR EL HOMBRE PARA REDUCIR LA FRICCION DATA DE EPOCAS MUY REMOTAS. GRASA ANIMAL FUE USADA POR LOS EGIPCIOS PARA LUBRICAR LOS EJES DE SUS CARRETAS POR LOS AÑOS 1400 A.C. SE CREE QUE LOS CHINOS USARON AGUA COMO LUBRICANTE HACE MAS DE 5000 AÑOS, SEGUIDO DE GRASAS NATURALES Y ACEITES VEGETALES. EL PETROLEO ES EL ELEMENTO BASICO DEL CUAL SE ELABORAN LOS ACEITES LUBRICANTES EN UN 95%. 2

INTRODUCCION (cont.) 

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LOS LUBRICANTES PROVENIENTES DEL PETROLEO HUMEDECEN FACILMENTE LOS METALES, TIENEN CUERPO NECESARIO PARA MANTENER UNA FUERTE PELICULA Y SU VISCOSIDAD ES VARIABLE DE ACUERDO A LAS EXIGENCIAS REQUERIDAS. EN LA ACTUALIDAD SE ESTAN DESARROLLANDO ACEITES LUBRICANTES SINTETICOS QUE POR SU ALTO COSTO NO JUSTIFICA TODAVIA SU USO MASIVO.

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ORIGEN DEL PETROLEO 

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EL PETROLEO CRUDO ES UN MATERIAL NATURAL QUE PROVIENE DEL SUBSUELO Y SE ENCUENTRA EN MUCHAS PARTES DEL MUNDO. TODAVIA EXISTE UNA CONSIDERABLE OSCURIDAD EN TORNO AL ORIGEN DEL PETROLEO CRUDO. LA TEORIA MAS FAVORABLE ES DE QUE EL PETROLEO SE FORMO COMO RESULTADO DE LA DESCOMPOSICION O CAMBIO QUIMICO DE MATERIAS ORGANICAS EN PRESENCIA DE ROCAS SEDIMENTARIAS, CALOR, PRESION Y TIEMPO. 4

ORIGEN DEL PETROLEO (cont.) 

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FUE EN 1859 EN QUE COMENZO LA EXPLOTACION INDUSTRIAL DEL PETROLEO. CON LA INVENCION DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA COMENZO EL AUGE TECNOLOGICO EN LA ELABORACION DE ACEITES LUBRICANTES

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CARACTERISTICAS DEL PETROLEO 

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NO EXISTEN DOS PETROLEOS CRUDOS IGUALES, AUN SIENDO DEL MISMO CAMPO PETROLIFERO. LOS PETROLEOS DE DIFERENTES PARTES DEL MUNDO VARIAN MUY APRECIABLEMENTE EN SUS CARACTERISTICAS. SU COLOR VARIA DESDE EL BLANCO – ACUOSO HASTA EL NEGRO, ALGUNOS CRUDOS POSEEN OLORES MUY DESAGRADABLES Y OTROS NO. 6

CARACTERISTICAS DEL PETROLEO (cont.) 

LAS VISCOSIDADES VARIAN AMPLIAMENTE, DESDE EL GAS OIL MAS LIGERO HASTA AQUELLOS QUE NECESITAN SER CALENTADOS PARA PODER BOMBEARLOS.

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LA VISCOSIDAD CINEMATICA VARIA DESDE TAN BAJO COMO 4 A 10cSt. A 100oF Y TAN ALTO COMO 1,207 cSt A 100oF.

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COMPOSICION 

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A PESAR DE SUS MUCHOS ORIGENES Y DIFERENCIAS FISICAS, TODOS LOS PETROLEOS CRUDOS SON MUY SIMILARES EN SU COMPOSICION QUIMICA. LOS CONSTITUYENTES PRINCIPALES SON: EL CARBONO (DEL 83 AL 87%) E HIDROGENO (DEL 11 AL 14%) CON PEQUEÑAS CANTIDADES DE AZUFRE, OXIGENO Y NITROGENO Y TRAZAS DE COMPUESTOS METALICOS COMO VANADIO Y NIQUEL, DE AQUÍ EL NOMBRE DE HIDROCARBUROS. 8

COMPOSICION (cont.) 

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LAS POSIBLES COMBINACIONES QUIMICAS DE ATOMOS DE HIDROCARBUROS SON INFINITAS. POR EJEMPLO: 25 ATOMOS DE CARBONO PODRIAN PRODUCIR MAS DE 26 MILLONES DE DIFERENTES HIDROCARBUROS, CADA UNO DE ELLOS CON UNA ESTRUCTURA MOLECULAR DIFERENTE. LOS ACEITES LUBRICANTES SON MEZCLAS DE LO MAS COMPLEJAS, DE VARIAS MOLECULAS DE HIDROCARBUROS, ASI QUE ES IMPOSIBLE DEFINIRLAS POR FORMULA QUIMICA O POR PESO. 9

CLASIFICACION DE LOS HIDROCARBUROS

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PARAFINICOS

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NAFTENICOS

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AROMATICOS

HIDROCARBUROS PARAFINICOS 

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SON CADENAS RECTILINEAS DE ATOMOS DE CARBONO CADA UNA CON DOS O TRES ATOMOS DE HIDROGENO. SON COMPUESTOS ESTABLES, SATURADOS Y SIN ENLACE DOBLES. SU FORMULA GENERAL ES: CnH2n + 2 EJEMPLO: EL METANO, ETANO, PROPANO, BUTANO, ETC. SON APTOS PARA OBTENER: GASOLINA DE BAJO OCTANAJE, CERA, PARAFINAS, PRODUCTOS LUBRICANTES DE ALTA CALIDAD, ETC. 11

HIDROCARBUROS NAFTENICOS 

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SON DE CADENA CERRADA O CICLO, DONDE CADA ATOMO DE CARBONO VIENE ACOMPAÑADO DE DOS ATOMOS DE HIDROGENO. SON COMPUESTOS ESTABLES, SATURADOS Y SIN ENLACES DOBLES, SE LES DENOMINA NAFTA O CICLO PARAFINAS. SU FORMULA ES : Cn H2N EJEMPLO: EL CICLO HEXANO SON APTOS PARA OBTENER: GASOLINA DE ALTO OCTANAJE, KEROSENE, DIESEL, ETC. 12

HIDROCARBUROS AROMATICOS 

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  

SON DE CADENA CERRADA O CICLO, DONDE CADA ATOMO DE CARBONO VIENE ACOMPAÑADO DE UN ATOMO DE HIDROGENO. SON COMPUESTOS INESTABLES, NO SATURADOS Y CON ENLACE DOBLE. SU FORMULA ES: Cn H2n-6 EJEMPLO: BENCENO SON APTOS PARA OBTENER: PRODUCTOS QUIMICOS, DISOLVENTES, GASOLINA, ETC. 13

ELABORACION DE ACEITES LUBRICANTES A.L. = ACEITE BASICO O MINERAL PURO (85% A 95%)

+ ADITIVOS (15% A 5%)

DEPENDE DE LA NATURALEZA QUIMICA DEL PETROLEO CRUDO, PUDIENDO SER ESTAS DE:   

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NATURALEZA PARAFINICA NATURALEZA NAFTENICA NATURALEZA AROMATICA

NATURALEZA QUIMICA DEL PETROLEO CRUDO PARA LA ELABORACION DE LOS A.L.

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COMPOSICION QUIMICA DE LOS ACEITES BASES

: átomos de carbonos parafínicos Ca: átomos de carbonos aromáticos Cn: átomos de carbonos nafténicos 16

1. REFINO DE ACEITES BASES O MINERAL PURO DESTILACION PRIMARIA O DESTILACION ATMOSFERICA  GASOLINA DE AVIACION  GASOLINA AUTOMOTRIZ  KEROSENE  PETROLEO DIESEL  RESIDUO

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2. DESTILACION AL VACIO 

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GAS OIL LUBRICANTES LIGEROS LUBRICANTES INTERMEDIOS LUBRICANTES PESADOS RESIDUOS ASFALTICOS

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PROCESOS ESPECIALES  

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REFINO CON FURFURAL. DESAPARAFINADO POR MEZCLA DE METIL-ETILCETONA TOLUENO. TRATAMIENTO DE DECOLORACION Y ESTABILIDAD CON TIERRAS ESPECIALES. REFINO CON ACIDO SULFURICO. DESASFALTADO CON PROPANO, TRATAMIENTO POR HIDROGENACION CATALITICA. PROCEDIMIENTO POR DIFUSION TERMICA.

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DESASFALTADO CON PROPANO APLICADO AL DESTILADO PESADO PARA OBTENER ACEITES VISCOSOS PARA CILINDROS DE VAPOR, BASES PARA ACEITES DE ENGRANAJES Y LUBRICANTES MUY VISCOSOS.  FINALIDAD: ELIMINAR COMPUESTOS ASFALTICOS Y RESINOSOS QUE PERJUDICAN SU ESTABILIDAD TERMICA.  DOSOLVENTE UTILIZADO: PROPANO  PROPORCION: DISOLVENTE/ACEITE 7/1 A 10/1  PROCESO: SEPARACION DE LOS COMPONENTES DEL A.L. EN FUNCION DE SUS PESOS MOLECULARES. A LA TEMPERATURA MAS BAJA PRECIPITAN LOS PRODUCTOS DE PESOS MOLECULARES MAS ELEVADOS COMO LOS ASFALTOS. CONFORME SE ELEVA LA TEMPERATURA PRECIPITAN LOS OTROS COMPONENTES ASFALTICOS COMO RESINAS, ACIDOS, ETC., FINALMENTE LOS HIDROCARBUROS DE ALTO PESO MOLECULAR DE LA PROPIA FRACCION LUBRICANTE. 20

REFINO CON FURFURAL 

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FINALIDAD: ELIMINAR LOS CONSTITUYENTES INDESEABLES PARA OBTENER A.L. DE ALTO I.V. DISOLVENTE UTILIZADO: FURFURAL TEMPERATURA: 70oF – 140oF. PROCESO: EL FURFURAL DISUELVE LOS HIDROCARBUROS INDESEABLES Y LOS ARRASTRA HASTA EL FONDO DE LA COLUMNA. EL ACEITE REFINADO ASCIENDE HASTA LA PARTE SUPERIOR DE LA TORRE, CONTENIENDO EL 15% DE FURFURAL, EL CUAL SE SEPARA DESPUES POR UN PROCESO SENCILLO COMPUESTO DE HORNO Y TORRE DE VACIO CON INYECCION DE VAPOR. 21

DESPARAFINADO POR MEZCLA DE METIL-ETIL CETONA TOLUENO 

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FINALIDAD: OBTENER DEL A.L. UN BUEN COMPORTAMIENTO A BAJAS TEMPERATURAS. DISOLVENTE UTILIZADO:  METIL –ETIL CETONA 50%  BENCENO 25%  TOLUENO 25% PROCESO: EL DISOLVENTE SELECCIONA LOS HIDROCARBUROS CON ARREGLO A SU TEMPERATURA DE CONGELACION. LOS HIDROCARBUROS DE BAJO PUNTO DE CONGELACION SON SOLUBLES EN EL BENCENOTOLUENO. MIENTRAS QUE LOS DE PUNTO DE CONGELACION ELEVADOS, PRECIPITAN EN FORMA DE CRISTALES SOLIDOS. A ESTOS ULTIMOS SE LES DENOMINA PARAFINAS. 22

TRATAMIENTO DE DECOLORACION Y ESTABILIZACION CON TIERRAS ESPECIALES FINALIDAD:  ASEGURAR AL A.L. RESISTENCIA A LA OXIDACION A TEMPERATURAS ELEVADAS; Y LA ESTABILIDAD DE COLOR DURANTE ALMACENAMIENTOS PROLONGADOS.  ABSORCION DE ACIDOS ORGANICOS Y ELIMINACION DE ACIDOS NAFTENICOS.  NEUTRALIZACION DEL A.L. EN EL CASO DE REFINO CON H2SO4.  ATENUAR EL OLOR, ELIMINAR TRAZAS DE HUMEDAD, MEJORAR LAS CARACTERISTICAS DE EMULSIONABILIDAD. COMPUESTOS UTILIZADOS: TIERRA ACTIVADA. % DEL COMPUESTO: 2% A 5% 23

REFINO CON ACIDO SULFURICO SU EMPLEO VA SIENDO CADA VEZ MENOR, PERO AUN CONSTITUYE EL TRATAMIENTO MAS USUAL EN LOS A.L. DE NATURALEZA NAFTENICA.  EL REFINO CON FENOL O FURFURAL NO SOLO SEPARAN HIDROCARBUROS AROMATICOS, SINO TAMBIEN ALGUNOS NAFTENICOS.  EL ACIDO SULFURICO ATACA ACTIVAMENTE A LOS HIDROCARBUROS AROMATICOS. DISOLVENTE UTILIZADO: ACIDO SULFURICO DE 98% PROPORCION: 1.5% EN PESO. 

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TRATAMIENTO DE HIDROGENACION CATALITICA 

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PROCESO: EL METODO CONSISTE ESENCIALMENTE EN HACER PASAR EL ACEITE E HIDROGENO A TRAVES DE UN LECHO CATALITICO BAJO CONDICIONES MODERADAS DE TEMPERATURA Y PRESION. FINALIDAD: SU APLICACIÓN PERMITE ELIMINAR EL TRATAMIENTO CON H2SO4 Y CON TIERRA ACTIVADA, POR OTRO LADO SU RENDIMIENTO ES MAS ELEVADO. LOS ACEITES ASI OBTENIDOS PRESENTAN MAYOR RESISTENCIA A LA OXIDACION QUE LOS PROCEDENTES DE LOS METODOS CLASICOS. 25

PROCEDIMIENTO POR DIFUSION TERMICA 

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FINALIDAD: SE APLICA A LA FABRICACION DE A.L. DE CALIDAD EXCEPCIONAL. PROCESO: ESTA BASADO EN EL DESCUBRIMIENTO DE QUE LAS MEJORES MOLECULAS LUBRICANTES SE DIRIGEN HACIA LA PARED CALIENTE DE UNA UNIDAD, EN QUE UNA DE SUS PAREDES ESTA SIMPLEMENTE CALENTADA, MIENTRAS QUE LA OTRA SE MANTIENE FRIA. 26