Evaluación del tratamiento de la acuatermólisis catalítica sobre la estructura molecular de asfaltenos de crudos pesados colombianos

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dc.contributor.advisorMolina Velasco, Daniel Ricardo
dc.contributor.advisorLeón Bermúdez, Adan Yovani
dc.contributor.authorCalderón Caicedo, Jairo Jovan
dc.contributor.authorPaez Jaimes, Yanire
dc.contributor.evaluatorCombariza Montañez, Marianny Yajaira
dc.contributor.evaluatorMejia Ospino, Enrique
dc.date.accessioned2025-05-30T12:12:30Z
dc.date.available2025-05-30T12:12:30Z
dc.date.created2025-05-26
dc.date.issued2025-05-26
dc.description.abstractSe estudió el efecto de la acuatermólisis catalítica sobre la estructura química de los asfaltenos presentes en cuatro crudos pesados colombianos (C1- C4; grados API: 12.0, 14.9, 18.3 y 3.2, respectivamente) seleccionados por su relevancia en la industria petrolera nacional los cuales se caracterizan por su alta viscosidad y contenido de asfaltenos. La acuatermólisis catalítica en presencia de naftenato de hierro induce modificacionesconsiderables en la estructura molecular de los asfaltenos. Los análisis cuantitativos por RMN de 1H y 13C mostraron una disminución en los picos correspondientes a protones y carbonos aromáticos, sugiriendo la ruptura de enlaces y la formación de compuestos más ligeros y menos complejos. La relación hidrógeno-carbono (H/C) en los asfaltenos C1 y C2 aumentó de 1.58 a 1.65 y de 1.47 a 1.52, respectivamente, reflejando una menor aromaticidad y una posible transición hacia estructuras más saturadas y termodinámicamente estables. La espectrometría de masas (MALDI) corroboró reducciones significativas en el peso molecular; los espectros revelaron una notable disminución en el peso molecular promedio, particularmente en los crudos C2 y C3, el naftenato de hierro facilitó la ruptura de enlaces alifáticos y aromáticos en las macromoléculas de asfaltenos, promoviendo la formación de compuestos más pequeños y menos complejos. El análisis elemental confirmó reducciones significativas en el contenido de azufre y nitrógeno. Por ejemplo, el contenido de azufre en los asfaltenos del crudo C2 disminuyó de 4.18% a 3.79%, mientras que en el crudo C3 se redujo de 4.72% a 4.42%. Estas reducciones se atribuyen a la capacidad del naftenato de hierro para facilitar la ruptura de los enlaces C–S y C–N, liberando azufre y nitrógeno como compuestos gaseosos y purificando la fracción de asfaltenos. Finalmente, los asfaltenos estudiados mostraron comportamientos diversos frente a la acuatermólisis catalítica. Los crudos con mayor contenido de asfaltenos, como C2 y C3, experimentaron reducciones más significativas en azufre y nitrógeno, mientras que los crudos C1 y C4 presentaron menores cambios en su composición debido a su baja concentración inicial de asfaltenos. Esto resalta la necesidad de adaptar las condiciones del proceso a las propiedades específicas de cada crudo para maximizar su eficiencia.
dc.description.abstractenglishThe effect of catalytic aquathermolysis on the chemical structure of asphaltenes in four Colombian heavy crude oils (C1, C2, C3, and C4, with API gravities of 12.0, 14.9, 18.3, and 3.2, respectively) was studied. These crudes were selected due to their relevance in the national petroleum industry, characterized by high viscosity and asphaltene content. Catalytic aquathermolysis in the presence of iron naphthenate induced significant modifications in the molecular structure of asphaltenes. Quantitative analysis by 1H and 13C NMR spectroscopy revealed a decrease in the signals corresponding to aromatic protons and carbons, suggesting bond cleavage and the formation of lighter and less complex compounds. The hydrogen-to-carbon (H/C) ratio in asphaltenes from C1 and C2 increased from 1.58 to 1.65 and from 1.47 to 1.52, respectively, indicating reduced aromaticity and a possible transition toward more saturated and thermodynamically stable structures. Mass spectrometry (MALDI) confirmed significant reductions in molecular weight; spectra revealed a notable decrease in the average molecular weight, particularly in C2 and C3 crude oils, where iron naphthenate facilitated the cleavage of aliphatic and aromatic bonds in asphaltene macromolecules, promoting the formation of smaller and less complex compounds. Elemental analysis confirmed significant reductions in sulfur and nitrogen content. For instance, the sulfur content in asphaltenes from C2 decreased from 4.18% to 3.79%, while in C3, it was reduced from 4.72% to 4.42%. These reductions are attributed to the ability of iron naphthenate to facilitate the cleavage of C–S and C–N bonds, releasing sulfur and nitrogen as gaseous compounds and purifying the asphaltene fraction. Finally, the studied asphaltenes exhibited varying behaviors under catalytic aquathermolysis. Crude oils with higher asphaltene content, such as C2 and C3, experienced more significant sulfur and nitrogen reductions, whereas C1 and C4 showed minor compositional changes due to their lower initial asphaltene concentration. This highlights the necessity of tailoring process conditions to the specific properties of each crude oil to maximize efficiency.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameQuímico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45752
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programQuímica
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAcuatermólisis
dc.subjectAcuatermólisis catalítica
dc.subjectAnálisis fisicoquímicos
dc.subjectAsfaltenos
dc.subjectParámetros moleculares
dc.subject.keywordAquathermolysis
dc.subject.keywordCatalytic aquathermolysis
dc.subject.keywordPhysicochemical analyses
dc.subject.keywordAsphaltenes
dc.subject.keywordMolecular parameters
dc.titleEvaluación del tratamiento de la acuatermólisis catalítica sobre la estructura molecular de asfaltenos de crudos pesados colombianos
dc.title.englishEvaluation of catalytic aquathermolysis treatment on the molecular structure of asphaltenes in Colombian heavy crudes
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Química