¿Qué son los Analizadores de Carbono total (TOC)?

Gran parte de los sólidos en suspensión y de los sólidos filtrables de las aguas residuales de concentración media son de naturaleza orgánica. Los compuestos orgánicos están formados normalmente por combinaciones de carbono, hidrógeno y oxígeno, con la presencia, en determinados casos, de nitrógeno. También pueden estar presentes otros elementos cono azufre, fósforo o hierro. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%) y grasas y aceites ( 10%).

Es posible medir el contenido de materia orgánica en las aguas residuales, para determinar el tipo de tratamiento que requieren. Para aguas negras, que tienen una composición más o menos constante, se emplea la cantidad de carbono presente en las mismas, ya sea directamente, midiendo el carbono orgánico total, COT, o TOC en inglés, o indirectamente, midiendo la capacidad reductora del carbono existente en dichas aguas. Estas últimas son la Demanda Química de Oxígeno, DQO, y la Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO.

Estas técnicas permiten determinar la cantidad de materia orgánica presente en el agua contaminada.

La demanda de oxígeno de un agua residual es la cantidad de oxígeno que es consumido por las sustancias contaminantes que están en ese agua durante un cierto tiempo, ya sean sustancias contaminantes orgánicas o inorgánicas. Las técnicas basadas en el consumo de oxígeno son la demanda química de oxígeno, DQO, la demanda bioquímica del oxígeno (DBO) y el carbono orgánico total, COT o TOC.

La Demanda Química de Oxígeno, DQO, es la cantidad de oxígeno en mg/l consumido en la oxidación de las sustancias reductoras que están en el agua. Se emplean oxidantes químicos, como el dicromato potásico. El ensayo de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las residuales. En el ensayo, se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido para la determinación del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que puede oxidarse.

La Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO, es la cantidad de oxígeno en mg/l necesaria para descomponer la materia orgánica presente mediante acción de los microorganismos aerobios presentes en el agua. Normalmente se emplea la DBO 5 , que mide el oxígeno consumido por los microorganismos en cinco días. Resulta el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado. La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica.

Para medir el TOC o COT, Carbono Orgánico Total, se emplean aparatos que usan la oxidación en fase gaseosa. Se inyecta una cantidad conocida de muestra en un horno de alta temperatura. En presencia de un catalizador, el carbono orgánico se oxida a anhídrido carbónico, la producción de la cual se mide cuantitativamente con un analizador de infrarrojos.

La aireación y la acidificación de la muestra antes del análisis elimina los posibles errores debidos a la presencia de carbono inorgánico.

Si se conoce la presencia de compuestos orgánicos volátiles en la muestra, se suprime la aireación para evitar su separación.

El ensayo puede realizarse en muy poco tiempo, y su uso se está extendiendo muy rápidamente. No obstante, algunos compuestos orgánicos presentes pueden no oxidarse, lo cual conducirá a valores medidos del COT ligeramente inferiores a las cantidades realmente presentes en la muestra.

Hay dos métodos de medición de TOC. Uno es el método diferencial y el otro es el método directo.

En el método diferencial se mide tanto el Carbono total (TC) como el Carbono Inorgánico (CI) de forma separada y el Carbono Orgánico total (TOC) se calcula restando al TC el CI. Este método es útil en muestras en que el CI es menor al TOC o al menos de tamaño similar.

En el método directo el CI es removido de la muestra purgando la muestra acidificada con un gas purificador y después el TOC se determina midiendo el TC e igualándolo al TOC. Este método también se conoce como NPOC (Non-purgeable Organic Carbon) dado que el POC (Purgeable Organic Carbon) como el benceno, tolueno, ciclohexano o cloroformo puede ser removido de la muestra.

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Refinación del petróleo

La refinación del petróleo empieza con la destilación o fraccionamiento del petróleo crudo en grupos de hidrocarburos separados. Los productos resultantes están directamente relacionados con las características del crudo procesado. La mayor parte de los productos destilados se convierten posteriormente en otros productos más utilizables cambiándoles el tamaño y estructura de las moléculas de sus hidrocarburos a través del rompimiento (“cracking”), reformado y otros procesos de conversión. Estos productos convertidos son sujetos a varios tratamientos y procesos de separación como la extracción, hidrotratamiento y endulzamiento para remover constituyentes indeseables y para mejorar la calidad del producto. Las refinerías integradas incorporan el proceso de fraccionamiento, tratamiento de conversión y operaciones de mezclado y pueden incluir también el procesamiento de los petroquímicos.

Operaciones en la refinación

Los procesos y operaciones de refinación de petróleo pueden separarse en cinco áreas básicas:

Fraccionamiento

El fraccionamiento (o destilación) es la separación del petróleo crudo usando torres atmosféricas y de vacío en grupos de compuestos hidrocarburos de distintos rangos de punto de ebullición llamados fracciones o cortes.

Conversión

Los procesos de conversión cambian el tamaño y/o estructura de las moléculas de hidrocarburos. Estos procesos incluyen:

- Descomposición (division) por “cracking” térmico y catalítico
- Unificación (combinación): alquilación y polimerización
- Alteración (rearreglo): isomerización y reformado catalítico

Tratamiento

Los procesos de tratamiento buscan preparar las corrientes de hidrocarburos para procesos adicionales y para preparar productos finales. El tratamiento puede incluir la remoción o separación de aromáticos y naftenos, así como impuresas y contaminantes indeseables. El tratamiento puede involucrar separaciones físicas o químicas como: disoluciones, absorciones o precipitaciones usando una variedad e incluso combinaciones de procesos como: desalamiento, secado, hidrodesulfuración, refinación por solventes, endulzamiento, extracción con solventes y eliminación de ceras con solventes (“dewaxing”).

Formulación y mezclado

La formulación y mezclado es el proceso de combinar fracciones de hidrocarburos, aditivos y otros componentes para producir productos terminados con propiedades de específicas en cuanto a su desempeño .

Otras operaciones en la refinación

Dentro de las otras operaciones que se llevan a cabo en refinerías, se encuentran la recuperación de ligeros, "stripping" de agua ácida, tratamiento de deshechos sólidos y de agua, tratamiento y enfriamiento de agua de proceso, almacenamiento, manejo y transportación de productos, producción de hidrógeno, tratamiento de ácidos y “colas”, y recuperación de azufre.

Las operaciones e instalaciones auxiliares incluyen la generación de energía y vapor, sistemas de agua contra incendio y de proceso, sistemas de relevo, hornos y calentadores, bombas y válvulas, suministro de vapor, aire, nitrógeno y otros gases, alarmas y sensores, controles de ruido y contaminación, muestreo, pruebas, inspección, laboratorio, cuarto de control, mantenimiento, e instalaciones administrativas.