Blend de gasolina: el impacto de los principales componentes de la mezcla de la gasolina automotiva

Introducción:

La gasolina automotiva es uno de los principales productos de una refinería. En los últimos años ese producto viene sufriendo cambios de especificaciones significativos, dirigidos a reducir emisiones de contaminantes, mejorar la eficiencia de quema y asegurar su calidad evitando adulteraciones. Junto a esos cambios se suma el aumento de complejidad de las refinerías, que introduce la posibilidad de utilización de nuevas corrientes en la mezcla de gasolina a medida que se tornan disponibles. Cada uno de los tipos de corriente contribuye con diferentes características que van a influenciar la calidad de la gasolina final. 

En este trabajo serán abordados los componentes más comunes de la mezcla de gasolina y algunas de sus propiedades, enfocando principalmente en los limitadores más comunes: octanaje y azufre.

La mezcla de gasolina:

En general la gasolina automotiva es compuesta por una mezcla de corrientes del rango de la nafta y uno o más aditivos oxigenados, cuyo tipo y cantidad varían de acuerdo con el país. En Sudamérica el aditivo oxigenado más común es el etanol anhidro, con adición obligatoria en algunos países, siendo la utilización de éteres, especialmente el MTBE, también practicada donde es permitido. Esos aditivos influencian el octanaje de la gasolina final, cuya especificación costumbra ser referente al octanaje después de la mezcla con estos. En muchos países esa mezcla con aditivo ocurre fuera de las refinerías.

La mezcla de gasolina en las refinerías es generalmente realizada en tanques de productos finales, en proporciones preespecificadas de cada uno de los componentes, basado principalmente en sus contenidos de azufre y octanajes. Otras especificaciones, como presión de vapor, por ejemplo, también deben ser consideradas en el preparo de la receta.

Octanaje:

El octanaje de las naftas depende de las especies de hidrocarburos presentes. De manera general varía con los tipos de hidrocarburos en el siguiente orden, de la mayor para la menor:

^{Figura 1. Octanage de los hidrocarburos}

Cuanto mayor es el número de carbonos menor es el octanaje para hidrocarburos del mismo tipo. Recordando que octanaje cero corresponde al n-heptano y 100 al isoctano, podemos tener hidrocarburos con octanaje abajo de cero y mayor que 100.

Para más informaciones sobre octanaje, lea la edición del Momento Técnico – Sugerencias de los expertos sobre Gasolina Automotriz.

Siendo así, los tipos de hidrocarburos presentes en cada corriente que compone la gasolina provocan alteraciones en el octanaje de la mezcla final. Si fuera una corriente concentrada en componentes parafínicos la tendencia es reducir el octanaje de la mezcla, mientras una nafta con mayor concentración de  aromáticos, olefínicos y compuestos ramificados tiende a aumentar el octanaje. Entender los tipos de hidrocarburos presentes en cada corriente que se desee incorporar a la mezcla de gasolina es esencial para prever sus impactos en ese producto, ya que el octanaje es una propiedad difícil de modelar y con reglas de mezcla complejas, principalmente cuando se tiene en cuenta la incorporación posterior de compuestos oxigenados.

Azufre:

En la mayor parte de América Latina existe un movimiento de reducción del contenido máximo de azufre de la gasolina, lo que puede limitar la incorporación de naftas a la mezcla de gasolina. Para ajustarse a los cambios en la legislación muchas refinerías pasaron a hidrotratar las corrientes con mayores concentraciones de azufre para maximizar sus incorporaciones a la mezcla, mientras otras tuvieron que realizar cambios en la canasta de petróleo y en ajustes de fraccionamiento para adaptarse. Por tener  regla de mezcla másica, es bastante simple calcular con precisión el azufre final de la gasolina a partir de las propiedades de los componentes.

De manera general, el azufre de las corrientes que componen la gasolina aumenta con el aumento de su punto final de ebullición, siendo que la concentración de ese azufre en cada rango de temperatura varía de acuerdo con el origen de la nafta. Por eso, en la falta de una unidad de hidrotratamiento, puede existir la necesidad de reducción del punto final de ebullición de las corrientes destinadas a la gasolina, lo que disminuye el rendimiento de gasolina de la refinería.

El hidrotratamiento de la nafta para ajuste de azufre puede afectar negativamente el octanaje de corrientes de nafta en caso de que ocurra extensa saturación de olefinas.

Principales tipos de corrientes usadas en las mezclas de gasolinas:

• Gasolina natural: es la corriente del rango de la nafta obtenida en unidades de procesamiento de gas natural, también conocida como condensado. Por tener alta concentración de compuestos parafínicos lineares de baja densidad, suele reducir el octanaje de la gasolina final debido a su bajísimo octanaje. Su azufre varía de acuerdo con el campo de gas de donde fue extraída.
• Nafta de destilación directa: es la nafta obtenida en las unidades de destilación atmosférica de petróleo. Su octanaje y azufre dependen de la canasta de petróleo utilizada, pero comparada con otras corrientes existentes en las refinerías su octanaje es bajo y su azufre también es bajo. Cuanto más parafínico el petróleo menor el octanaje de la nafta de destilación directa.
• Nafta craqueada: obtenida a través del proceso de craqueo catalítico fluidizado,posee alta concentración de compuestos olefínicos (pudiendo ultrapasar el 40%) y aromáticos, lo que le da la característica de alto octanaje, pero muchas veces no permite que sea vendida pura como gasolina por ultrapasar los límites de esos compuestos. Esa nafta posee azufre elevado, lo que limita su incorporación a la gasolina a no ser que esta sea hidrotratada. Por poseer diolefinas y mercaptanos , en caso de que no sea hidrotratada también exige tratamiento de endulzamiento y el uso de antioxidantes. 
• Nafta de coque: proveniente de la unidad de coquización retardada, esa nafta cuando in natura posee alta concentración de diolefinas, que la hacen muy inestable, y de contaminantes como azufre y nitrógeno, lo que hace con que sea necesario hidrotratar esa corriente antes de su incorporación a la mezcla de gasolina, en unidades preparadas para recibir una carga con alta concentración de diolefinas. Después de ese hidrotratamiento la nafta de coque posee octanaje intermediario.
• Reformado: La nafta obtenida a través del proceso de reforma catalítica posee alta concentración de compuestos aromáticos, altísimo octanaje y azufre prácticamente cero. Es una nafta de alto valor de mercado, utilizada para aumentar el octanaje de la mezcla permitiendo mayor incorporación de corrientes de bajo octanaje o la producción de gasolinas especiales. Su adición a la mezcla de gasolina generalmente es limitada por el contenido máximo de aromáticos permitido.
• Alquilado: la nafta producida a través del proceso de alquilación de olefinas posee altísimo octanaje por tener alta concentración de compuestos ramificados, especialmente isoctano. Por ser producida a partir de GLP tratado, posee baja concentración de azufre, siendo una buena alternativa para refinadores que poseen alta producción de GLP olefínico. Es una nafta de alto valor de mercado y es utilizada para aumento de octanaje de la mezcla de gasolina y producción de gasolinas especiales.
• Isomerizado: el proceso de isomerización de nafta transforma compuestos parafínicos normales en compuestos ramificados de alto octanaje, haciendo con que la nafta isomerizada pueda ser utilizada para aumento de octanaje de la mezcla de gasolina y producción de gasolinas especiales. Además, por poseer bajísimo azufre, contribuye para permitir la incorporación de corrientes con mayor concentración de ese contaminante.
• Butano: aunque sea un parafínico linear, por tener la cadena corta el butano posee un octanaje alto (RON 94) y puede ser incorporado a la mezcla de gasolina como una alternativa para aumento de valor agregado de producto en locales superavitarios en GLP. La limitación para su incorporación a la mezcla de gasolina es la máxima presión de vapor y es una buena alternativa para locales más fríos, donde ese límite normalmente es más elevado.
• BTEX y otros aromáticos: corrientes aromáticas como benceno, tolueno, etilbenceno, xileno e isopropilbenceno poseen altísimo octanaje y bajo azufre. Cuando observados los límites de concentración de aromáticos en la gasolina pueden ser utilizados para elevación del octanaje de la mezcla.
• Refinado de la extracción de aromáticos y otras corrientes de parafinas ligeras: ese tipo de corriente del rango de la nafta posee bajísimo octanaje y bajo contenido de azufre, teniendo su incorporación a la gasolina limitada por el octanaje.

Cada refinería tiene sus particularidades y cada corriente con potencial de incorporación a la mezcla de gasolina presenta características únicas que deben ser consideradas en el contexto de esa refinería. 

La experiencia del equipo de servicios técnicos de FCC S.A. puede ayudarle a optimizar su mezcla de gasolina, ¡entre en contacto con nosotros!