Separación y Propiedades de Fracciones de Hidrocarburos: Gasolinas y Octanaje

Procesamiento y Componentes de Fracciones de Hidrocarburos

Fracción 1: Componentes Ligeros y Condensación

La fracción 1 contiene metano, etano, propano y butano. Si se comprimen en el frío, el propeno y el buteno se condensan, es decir, se licúan y se separan del butano y metano gaseosos.

• La parte líquida se separa en sus componentes.
• El propano y el buteno se transportan y almacenan a presión en recipientes de acero.

Fracción 2: Naftas y Gasolinas Ligeras

La fracción 2 corresponde a naftas o gasolinas ligeras.

Componentes Recuperables

La parte más volátil es el éter de petróleo, el cual se puede recuperar por destilación. Una vez purificada para eliminar los compuestos de azufre y los compuestos insaturados, se utiliza también como disolvente. El resto de la fracción 2 se utiliza como nafta de gasolinas.

Las Gasolinas y su Aplicación en Motores

Uso Principal y Características de Destilación

Las gasolinas tienen su mayor demanda por su empleo en los motores de explosión. El intervalo de destilación de la gasolina es variable, pero se puede tomar entre 70 y 200 grados, con hidrocarburos de distinto tipo que tienen de 6 a 12 átomos de carbono.

Poder Antidetonante y Combustión

Una cualidad importante de la gasolina es su combustión lenta dentro del cilindro cuando la mezcla gaseosa (gasolina-aire) es comprimida y suelta una chispa en la bujía; esto se conoce como el poder antidetonante.

Consecuencias de la Compresión Excesiva

Cuando la compresión es mayor, se producen explosiones prematuras que disminuyen el rendimiento y perjudican al motor.

Velocidades de Propagación

• En la combustión normal: la velocidad con la que se propaga la combustión es de 20 a 25 m/s.
• En la combustión explosiva (debida a una excesiva compresión): la velocidad de propagación de la llama es de 1500 a 2000 m/s.

Índice de Octano y Motores Modernos

Actualmente, los motores de gasolina se construyen con altos índices de compresión para conseguir rendimientos y velocidades grandes, lo cual exige el uso de gasolinas de alto poder antidetonante. Este poder se mide por el llamado índice de octano.

Escala del Índice de Octano

El 2,2,4-trimetilpentano tiene un gran poder antidetonante y se le asigna convencionalmente el índice de octano 100. El n-octano detona a bajas compresiones y se le asigna al índice de octano 0.

Por ejemplo, una gasolina con índice de octano 86 tiene el mismo poder antidetonante que una mezcla de 86% de isooctano y 14% de heptano. La compresión de las gasolinas influye en su índice de octano según este orden: (Pag 6)

Aditivos para Mejorar el Octanaje

Este índice de octano puede aumentarse con aditivos. El más utilizado históricamente fue el tetraetilplomo, que se añade a las gasolinas en proporciones del 0,15% al 0,5% en una mezcla que contenía alrededor del 60% de tetraetilplomo con 1,2-dibromoetano y 1,2-dicloroetano.

Función de los Compuestos Halogenados

Estos dos compuestos (dibromoetano y dicloroetano) impiden que se deposite plomo o óxidos de plomo en los cilindros, ya que al descomponerse la mezcla se forma $\text{Br}_2\text{Pb}$ y $\text{Cl}_2\text{Pb}$, que son gaseosos a altas temperaturas del cilindro y se expulsan con los gases de combustión.

Alternativas Ambientales

Esto produce mucha contaminación ambiental, por eso se buscan otros aditivos y el tetraetilplomo se sustituye por el terc-butil etil éter (TBEE). La mezcla de gasolina entre el 10% y 15% de alcohol también tiene buenas propiedades antidetonantes.