CONTENIDO DE AZUFRE EN HIDROCARBUROS

http://www.criba.edu.ar/geolarg

JOSE MIGUEL GONZALEZCOD:2063307

LABORTATORIO DE FLUIDOS

Ing. César Augusto Pineda

2012

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El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante, insípido, inodoro. El azufre se encuentra en sulfuros y sulfatos e incluso en forma nativa.

¿QUE ES EL AZUFRE?

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AZUFRE

La estructura cristalina más común es el

octaedro ortorrómbico (azufre a - S8

Se encuentra en forma de sulfuros y sulfatos y puro en algunos volcanes

Presenta varios estados alotrópicos en

todos sus estados de

agregación.

Arde con llama azulada

desprendiendo dióxido de

azufre

De color amarillento,

blando y ligero

Desprende un olor

característico

Al fundirse toma un color marrón

rojizo, aumentando su

viscosidad

PROPIEDADES DE AZUFRE

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YACIMIENTOS SEDIMENTARIOS

YACIMIENTOS VOLCANICOS

GAS NATURAL

COMBUSTIBLES

¿DONDE PODEMOS ENCONTRAR AZUFRE?

5

6

La composición media del petróleo es 85%C, 12%H y 3% S+O+N, además de varios elementos metálicos.

El contenido de azufre es un determinante del precio del crudo: mientras mas azufre contenga el crudo, mayores serán los costos de refinamiento y por lo tanto menor será su precio.

EL AZUFRE EN EL PETROLEO

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CONTENIDO DE AZUFRE EN EL PETROLEO

Aumentos en el costo de tratamiento (remoción de sulfuro de Hidrogeno) y daños en los equipo de refinería.

Corrosión de la sarta de perforación (incrustaciones en la drill pipe)

Corrosión del caising.

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CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO CRUDO SEGÚN SU GRAVEDAD API Y CONTENIDO DE AZUFRE

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CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO CRUDO SEGÚN SU GRAVEDAD API Y CONTENIDO DE

AZUFRE

CLASIFICACION DEL PETROLEO SEGÚN EL CONTENIDO DE AZUFRE

• Contiene menos del 0,5% de azufre.

Petróleo

Agrio

• Es aquel que contiene ≥ 1%

Petróleo Dulce

CALIDAD

TRATAMIENTO 10

• El conocimiento de la determinación de azufre de los productos petrolíferos es de gran importancia para la industria; los métodos de medida son numerosos y dependen a la vez de la concentración a medir y del tipo de producto a analizar.

• Los métodos generalmente mas usados son por combustión y por fluorescencia de rayos X.

DETERMINACIÓN DE AZUFRE

Fuente:http://www.ambiental-hitos.com/4images/details.php?image_id=1477

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ASTM D 4294

espectrometría de energía

dispersiva de fluorescencia de

rayos X

Diesel,naftas,keroseno, residuos, gasolina sin

plomo,crudos, biodisel, y otros

destilados.

Productos del petróleo incluyendo aceites

lubricantes que contienen aditivos

LA MAS UTILIZADA

ASTM D 1552-08Método de alta temperatura

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.MÉTODOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE AZUFRE

Productos de Petróleos

Sistema de Detección por Yodato

Horno tipo Inducción Horno tipo resistencia

Sistema de Detección por Radiación Infrarroja

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS

MÉTODO DE ALTA TEMPERATURA

(NORMA ASTM D 1552)

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DETECCIÓN POR YODATO

Horno tipo inducción

Debe ser capaz de alcanzar por lo menos

1482ºC (2700ºF) de temperatura en la zona

de combustión de la muestra.

Horno tipo Resistencia

Capaz de mantener una temperatura de por lo menos 1371ºC (2500ºF).

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DETECCIÓN POR YODATO

EQUIPOS

V

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REACTIVOS

Reactivos

OxigenoAcido

Clorhídrico

Perclorato de

Magnesio

Estaño

Pentoxido de Vanadio

Ácido Sulfúrico

Almidón de solución Yoduro

Alumbre de Potasio

Ascarita

Yodato de Potasio

Oxido de Magnesio

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PROCEDIMIENTO

Purificar el Oxigeno pasándolo a través de ácido Sulfúrico, ascarita y Perclorato de Magnesio

Añadir 65mL de Ácido Clorhídrico y 2mL de almidón de solución de Yoduro al absorbedor

Ajustar el flujo de Oxigeno a 1±0.05L/min

Encender el horno y dejarlo por lo menos 1 minuto de precalentamiento

Se añade la solución estándar de Yodato De potasio, hastaColor azul tenue

Fuente: modificado -“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08

1482ºC(2700ºF)

Bureta

Tubos de purificación

Oxigeno

Horno Tipo Inducción

Rotámetro

Absorbedor

Tubo de Combustión

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TABLA A.PESO DE LA MUESTRA

CONTENIDO DE AZUFRE %

PESO DE LA MUESTRA, mg

NORMALIDAD SOLUCIÓN ESTANDAR

DE KIO3 PARA LA TITULACIÓN

0 a 2 90 0.006238

2 a 4 50 a 90 0.006238

4 a 10 50 a 90 0.01248

“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08

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PREPARACIÓN MUESTRA

Oxido de Magnesio 3.2 a 4.8 mg

Hacer depresión con agitador

Agregar muestra de acuerdo Tabla A.

Agregar disco separadorAstillas de hierro (1,2-2 g)Estaño (0,1 g)

Tapar crisol para llevaral Horno

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TITULACIÓNHORNO DE INDUCCIÓN

19AZUFRE EN HIDROCARBUROS

Colocar la muestra en posición. Encender el horno

Al absorber el SO2 producto de la combustión, la muestra adquiere un color azul tenue.

Conforme se quema el SO2, añadir KIO3 hasta que el color azul tenue vuelva a su tono inicial (combustión completa)

Registrar el volumen de KIO3 requerido para titular. Hacer determinación en blanco (mismo proceso anterior, omitiendo la muestra)

SO2

20

20

EQUIPO Y REACTIVOS METODO DE HORNO DE RESISTENCIA

R • Oxido de Magnesio,Mgo

E • Perclorato de Magnesio, Mg(ClO4)2

A • Ácido Clorhídrico, HCl (1,48% v/v)

C • Oxígeno, O2 (extra seco)

T• Soluciones estándar de Yodato de Potasio,

0,006238 N, 0,01248 N

I • Ascarita y Estaño

V • Almidón de solución de yoduro de potasio

O • Ácido sulfúrico , H2SO4, concentrado

S • Astillas de Hierro aceleradoras

• Pentoxido de Vanadio, (V2O5)

EQUIPO

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HORNO TIPO RESISTENCIA

PREPARACIÓN MUESTRAPesar la mezcla de acuerdoTabla B.

Añadir 100±5g de Pentoxido de Vanadio

Cubrir con Oxido deMagnesio

COMBUSTIÓN Y TITULACIÓNAñadir Yodatode potasio Añadir KIO3

constantementeCuando el color estabilicePor mas de un minuto ha terminado

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Purificar el Oxigeno pasándolo a través de ácido Sulfúrico, ascarita y Perclorato de Magnesio .

flujo de Oxigeno a 2±0.1L/min.

65mL de HCl y 2mL de almidón de solución de Yoduro al absorbedor.

Cte de 1316±14ºC 2400±25ºF

Añadir KIO3 hastaColor azul tenue

Fuente: modificado -“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08

Bureta

Tubos de purificación

Oxigeno

Horno tipo resistencia

Rotámetro

Absorbedor

PROCEDIMIENTO HORNO TIPO RESISTENCIA

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Contenido de azufre

%

Peso de la muestra,

mg

Normalidad de la solución

estándar de KIO3 para la

titulación

0 a 2 100 a 200 0.006238

2 a 5 100 a 200 0.01248

5 a 10 100 a 200 0.06238

TABLA B.PESO DE LA MUESTRA

“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08

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Prueba en Blanco

Prueba con 15 mg de Alumbre de

Potasio

Prueba con muestra estándar

Prueba con muestra

desconocida

Factor de Alumbre

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Iba

AA

CVV

WSalumbredefactor

100

SA = Porcentaje de masa del azufre en el Alumbre Potasio.

WA=Miligramos de potasio de Alumbre usado (15mg).

VA=Mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba de Alumbre Potasio.

VB= Mililitros de la solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco

CI= Azufre equivalente de la solución estándar de KIO3 utilizada en la prueba de Alumbre de Potasio.

Rango 1.02 a

1.08

Verificar [S] del Alumbre de Potasio y KIO3

Verificar el equipo

CÁLCULOS

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CVV

WStándaresfactor

bs

ss

100

SS=Porcentaje de masa azufre de la muestra de estandarización.

WS=Miligramos de la muestra de estandarización usados.

VS=Mililitros de la solución estándar KIO3 usados en la Prueba estándar.

VB=Mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco.

C= Azufre equivalente en la solución estándar de KIO3 utilizada en la prueba estándar.

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CÁLCULOS

W

CFVVmasaazufredecontenido sb

100

%

V: mililitros de solución estándar KIO3 usados en el análisis.

Vb: mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco.

Fs: factor estándar

C: Azufre equivalente de la solución estándar de KIO3 usado en el análisis, mg/ml.

W : miligramos de la muestra usada en el análisis.

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Equipos para método de Detección InfrarrojaFUENTE: MENDIVELSO, Óscar. “Contenido de Azufre en Hidrocarburos”. Laboratorio

de Fluidos. UIS, 2009.

Microprocesador Navecillas de combustión Tubos de combustión Detector infrarrojo Rotámetros Horno de tipo resistencia capaz

de mantener temperatura de (1350 ° C (2460 ° F))

EQUIPO

Detección por Radiación Infrarroja

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REACTIVOS Oxido de Magnesio

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PROCEDIMIENTO

Se inicializa el procesador.

Se chequea el suministro de poder.

Fijar la temperatura del horno a 1371ºC (2500ºF).

Verificar la homogeneidad de la muestra.

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PROCEDIMIENTOSISTEMA DE RADIACIÓN INFRARROJA

Llenar el crisol con Óxido de Magnesio, MgO hasta 1/3 de su volumen

1

Añadir la muestra y pesar2

Llenar hasta 2/3 del volumen con MgO

3

Inicializar el procesador

Iniciar el flujo de oxígeno y fijar T del horno a 1371

º C (2500 ºF)

El detector registra la señal de

azufre (%m)

Repetir el procedimiento hasta obtener 2 resultados

con dif .menor a la repetitividad del

método

MUESTRAS LIQUIDAS 0.13 g

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SISTEMA DE RADIACIÓN INFRARROJA

SO2

Esquema del funcionamiento de la detección infrarrojaFUENTE: http://www.cise.com/portal/deteccionazufre

Es posible medir la concentración de azufre (SO2) por medición del equivalente de la luz infrarroja absorbida en una onda particular de energía infrarroja que pasa a través de la celda que contiene el gas.

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EL AZUFRE Y EL MEDIO AMBIENTE

En Colombia la emisión de gases que produce el sector de transporte publico es uno de los principales factores en la contaminación del aire.

34AZUFRE EN HIDROCARBUROS

RECOMENDACIONES

Conocer la naturaleza de los reactivos a trabajar para poder emplear su mejor desempeño en la practica y no producir ningún percance en el proceso de esta.

Manejar reactivos certificados y con la pureza necesaria para permitir su uso en la practica, para manejar una eficiencia alta en el resultado de la determinación de azufre.

Realizarle mantenimiento a los equipos para estar en buenas condiciones para las practicas que posteriormente se realizarán en él.

Cada muestra debe ser valorada después de ser llevada a los métodos implementados, de tal manera que sea el laboratorio certificado quien determine la calidad de la muestra y de aquí su fiabilidad para el mercado.

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CONCLUSIONES

• Es de gran importancia realizar esta prueba de la manera mas correcta posible ya que hay demasiados factores que pueden afectar la prueba.

•Para este pito de pruebas debemos tener en cuenta los parámetros fijados para la prueba y para los equipos estos parámetros son un rango teórico de valores del cual no se puede salir los resultados de la prueba.

• El azufre se encuentra presente en el petróleo en una gran variedad de compuestos químicos, tales como el sulfuro de hidrógeno, mercaptanos, sulfuros y disulfuros.

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•ASTM D 1552. “Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products. High-Temperature Method”. ASTM, 2008. • AUGERI, F. “Análisis de los gases de escape de los motores de combustión interna”. Disponible en: http://www.cise.com/portal/notas-tecnicas.• CORREA, Ricardo. GRANADOS, Emiro. “Contenido de Azufre de algunos crudos en Colombia”. Trabajo de Grado. UIS, 1981.• MENDIVELSO, Óscar. “Contenido de Azufre en Hidrocarburos”. Laboratorio de Fluidos. UIS, 2009.• WAUQUIER, J.P. “El Refino del Petróleo: Petróleo crudo, productos petrolíferos y esquemas de fabricación”. Instituto Superior de la Energía. Editorial Díaz de Santos.•SECRETARIA DE COMERCIO Y COMERCIO NORMA MEXICANA NMX-L-056-1971 (‘método de prueba para la determinación del contenido de azufre en productos derivados del petroleo" Abril 8, 1972 ) (http://200.77.231.100/work/normas/nmx/1971/nmx-l-056-1971.pdf)

BIBLIOGRAFIA

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GRACIAS!

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