Download - Caracterización de una fracción de petroleo
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Ing. Zoraida Carrasquero MSc.
FRACCIN PETROLIFERA
Una fraccin petrolfera cualquiera, est compuesta por numerososp q , p p
tipos de hidrocarburos diferentes. Estos tienen una caracterstica
comn: la de tener unos puntos de ebullicin comprendidos entre unos
determinados valores.
Esto ltimo es debido a que dicha fraccin es recogida a una
determinada altura en una columna de rectificacin, por lo que dicha
fraccin tendr una composicin y un punto de ebullicin diferente
segn sea recogida.
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MEZCLAS COMPLEJAS
En destilacin, una mezcla se considera compleja cuando:
-El nmero de tomos de carbono de los componentes puede variarentre 1 y 50.
-Los puntos de ebullicin estn en el rango entre 162 a 538C.
-Los productos de la destilacin son tambin mezclas complejas.
-En las fracciones de petrleo, podemos encontrar parafinas, olefinas,naftenos y aromticos.
MEZCLAS COMPLEJAS
Los procesos de destilacin de mezclas complejas se presentan,
en general, en las refineras de petrleo.
Esta destilacin requiere grandes equipos con altos consumos
energticos que involucran costos de instalacin y de operacin
considerables por lo que el diseo exige estudios rigurosos deconsiderables, por lo que el diseo exige estudios rigurosos de
optimizacin
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MEZCLAS COMPLEJAS
Caracterizacin de las muestras complejas (petrleo y susfracciones)
Gravedad API- Gravedad API
- Volatilidad
- Puntos de ebullicin promedio
- ndice de parafinas
- Contenido de azufre
- Contenido de agua y sedimento
- Contenido de sales y metales
- El punto de anilina y nmero de octanos, entre otros.
Las pruebas para determinar los valores anteriores estn
estandarizadas por la ASTM.
MEZCLAS COMPLEJAS
La gravedad API (ASTM D 87; ASTM D 1298)
se define como:
Gravedad API = 141.5 / (SG 60/60F) 131.5
Donde, SG 60/60F significa gravedad especfica medida a 60F y
referida a la gravedad especfica del agua a 60F.
As la gravedad API de agua es 10, la de la mayora de los
hidrocarburos est entre 10 y 80, y la de los hidrocarburos ligeros
tiene valores superiores a 92.8.
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MEZCLAS COMPLEJAS
lblbsSGfluidofluidofluido
gallb
pielbsagua 31,837,62 3
APISG + 5,131
5,141G. E. oAPIAPI+5,131
5,1315,141 SG
API
0,85 35
0,92 22
MEZCLAS COMPLEJAS
LA DENSIDAD ES FACILMENTE MEDIBLE (ASTM D 1298). POR ESA
RAZON ES UN PARAMETRO DE CORRELACION IMPORTANTERAZON ES UN PARAMETRO DE CORRELACION IMPORTANTE
Escala graduada
Termmetro
Lectura visual
FlotadorFluido
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MEZCLAS COMPLEJAS
FACTOR DE CARACTERIZACIN
9 EN LAS FRACCIONES DE PETROLEO PODEMOS9 EN LAS FRACCIONES DE PETROLEO, PODEMOSENCONTRAR PARAFINAS, OLEFINAS, NAFTENOS YAROMATICOS.
9 EL KW INDICA CUALITATIVAMENTE LA FRACCINDOMINANTE
9 ORIGINALMENTE UNA MEDIDA DE LA AROMATICIDADDE LA MEZCLA (WATSON Y NELSON)
Tb (oF) Kw3-METIL-OCTANO 292 12,6O-XILENO 292 10,3
MEZCLAS COMPLEJAS
FACTOR DE CARACTERIZACIN
( ))60/60(
3
SGRMeanT
K bW=
KW Parafinas: 12 - 12,5
Kw Naftenos: 11 - 12Kw Aromticos: 10 - 11
LAS FRACCIONES DE CRUDO MANTIENEN EL MISMO Kuop QUE
EL CRUDO ORIGINAL
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MEZCLAS COMPLEJAS
TEMPERATURA DE EBULLICIN
9 EL COMPONENTE PURO SE CARACTERIZA POR UNA SOLATb A P atm.
9 UNA MEZCLA SE CARACTERIZA POR UNA CURVA DEPUNTOS DE EBULLICIN.
9 PARA MEZCLAS, UN ANALISIS DE COMPONENTES NO ESPRACTICO.
9 UNA COMPOSICIN FCTICIA, EN TRMINOS DE PSEUDOCOMPONENTES PUEDE OBTENERSE DE LA CURVA DEPUNTOS DE EBULLICIN Y LA GRAVEDAD API (SG)
CARACTERIZACIN DE CRUDOS Y FRACCIONES
ASTM D86PRUEBA DE DESTILACION POR LOTES (BATCH) SIN REFLUJO.CORREGIR POR SUMERGENCIA DEL TERMOMETRO SIETETEMPERATURAS. y PARA LA FRACCION COMPLETA. METODON
TO yESTANDARIZADO
ASTM D1160PARA FRACCIONES PESADAS QUE PUEDEN SER VAPORIZADASPARCIAL O TOTALMENTE A 750 oF. SE CORRE EN VACIO (0,2 psia).METODO ESTANDARIZADO.
ASTM D2887CROMATOGRAFIA A TEMPERATURA PROGRAMADA (ALTA T)CONVERTIDA A CURVA TBP PM MEDIDOS PARA LA FRACCIOND
E F
RA
CC
ION
AM
IEN
CONVERTIDA A CURVA TBP. PM, MEDIDOS PARA LA FRACCIONCOMPLETA C6+. METODO ESTANDARIZADO
TBPPRUEBA DE DESTILACION CON 5-100 PLATOS TEORICOS YREFLUJO 5:1. ENTRE 5-15 TEMPERATURAS DE EBULLICION SONREPORTADAS. PM, y SON MEDIDOS PARA CADA CORTEREPORTADO. METODO NO ESTANDARIZADO
GR
AD
O D
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DESTILACION ASTM D86
La volatilidad de los componentes de una mezcla compleja sedetermina con pruebas de destilacin de laboratorio (ASTM D 86;ASTM D 1160)ASTM D 1160)
9 Es una destilacin intermitente equivalente a una etapa deequilibrio sin reflujo
9 Se aplica a gasolinas: naturales, de motor de aviones, naftas,gasleos y destilados atmosfricosg y
9 Por este mtodo tambin se determina la tendencia de unhidrocarburo de producir vapores altamente explosivos
DESTILACION ASTM D86
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9 Determinar la gravedad API o Presin devapor Reid a la muestra, 100 ml
9 Preparacin del equipo
Termmetro
Condensador (Tubo de cobre):Agua - hielo
ASTM D86: DESCRIPCIN DEL MTODO
p q p
9 Registro de la temperatura y presin local9 Suministro de calor al baln y su contenido9 Se registra el punto inicial de ebullicin IBP
(Temperatura leda cuando se genera la
primera gota de condensado)
9 Regular el calentamiento de tal forma que la
Cilindrograduado
Muestra 100 ml
velocidad de condensacin sea uniforme (4.5
ml/min)
9 Se toma para cada volumen recuperado en elcilindro (10,20,3090) el valor de la
temperatura.
Despus de que se ha recogido el 95%, aumentar el calentamientohasta alcanzar punto final (EP: es la temperatura tomada en elmomento en que la ltima gota de lquido se evapora desde el frascode destilacin), y se contina el calentamiento durante tres a cinco
ASTM D86
minutos ms.
Volumen Recuperado
Temperatura C
IBP 38,1
5% 51,6
10% 55,4
20% 62,0
30% 70 4
Gravedad API 61,9
% Recuperado V/V 93%
Reporte de Datos
30% 70,4
40% 81,07
50% 95,5
60% 116,7
70% 186,3
80% 386,7
90% 387,3
% Recuperado V/V 93%
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Las temperaturas IBP y EP no corresponden a las temperaturas de
DESTILACIN ASTM D86 (Cont.)
burbuja, ni de roco, respectivamente, y al igual que las temperaturas
intermedias registradas no tienen ninguna base terica pero en la
prctica se utilizan para caracterizar productos finales e intermedios
del petrleo.
El porcentaje de recuperacin se determina con respecto alj
volumen destilado, el porcentaje de residuo con respecto a lo que
queda de la muestra y el porcentaje de prdidas como la diferencia
entre los porcentajes anteriores.
DESTILACIN ASTM D86: Equipo
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Curva ASTM D-86 CRUDO DE 61,9 API
DESTILACIN ASTM D86
Reporte de resultados
100150200250300350400450
empe
ratu
ra (
C)
050
100
0 20 40 60 80 100
%v/v
Te
Curva ASTM D-86
CURVAS ASTM D86 representativas
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DESTILACIN TBP
9 Regida por la Norma ASTM D28929 Otra prueba de laboratorio, con bases tericas, generalmente
l d l d l t d b lli i d d (TBP)empleada es la del punto de ebullicin verdadero (TBP), aunqueno existe un mtodo estndar, la norma ASTM 2892 o algunamodificacin de ella se utiliza normalmente.
9 Se llevan a cabo en columnas de 15 a 100 etapas tericas conrelaciones de reflujo superiores a 5
9 Temperatura IBP es menor y la temperatura FBP es mayor que lasdeterminadas con la norma ASTM D 86determinadas con la norma ASTM D 86
9 Las curvas de destilacin TBP (del ingls "true boiling point",temperatura de ebullicin real) distinguen a los diferentes tipos depetrleo y definen los rendimientos que se pueden obtener de losproductos por separacin directa
DESTILACIN TBP
9 Por el costo y las complicaciones que implica se practicany p q p pperidicamente en laboratorios, solo para los crudos completos y no
para sus fracciones
9 Para las fracciones se usa la destilacin ASTM D- 86
99 Sin embargo una Curva ASTM D-86 se pueda convertir a curva TBPde esa fraccin.
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DESTILACIN TBP: Equipo
DESTILACION TBP
Reporte de resultados
Crudo de 48,75 API
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DESTILACIN TBP
Reporte de resultados
La mezcla multicomponente
se representa por
seudocomponentes, donde
cada seudocomponente es
caracterizado por un rango
TBP, y los siguientes valores
promedio: punto de ebullicin
normal, gravedad API y peso
molecular.
DESTILACIN TBP
Reporte de resultados
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CONVERSIN DE CURVA ASTM A TBP
DESTILACIN EFV
9 En la destilacin EFV, el vapor y el lquido se colocan juntos hastaque se alcance el equilibrio, y entonces se registra la cantidad de
muestra vaporizada Este proceso se repite a varias temperaturasmuestra vaporizada. Este proceso se repite a varias temperaturas.
La separacin obtenida por este mtodo de destilacin es ms
pobre que la obtenida con un ensayo ASTM.
9 Esta destilacin es costosa y poco frecuente en la prctica delaboratorio, pero puede estimarse para cortes de petrleo
utilizando simuladores comerciales
9 Una Curva ASTM D-86 se pueda convertir a curva EFV de esafraccin.
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CONVERSIN DE CURVA ASTM AEFV
DETRMINACIN DE LOS PUNTOS DE EBULLICIN
ABP (AVERAGE BOILING POINT): Punto de ebullicin promedio
VABP: Punto de ebullicin promedio volumtrico
MABP: Punto de ebullicin promedio molal
WABP: Punto de ebullicin promedio de peso
CABP: Punto de ebullicin promedio cbico
MeABP: Punto de ebullicin promedio medio
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DESTILACIN ASTM D86DESTILACIN ASTM D86
APLICACIONES
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METODO PARA CONVERSIN DE CURVA ASTM D86 A CURVA TBP Y CURVA EFVASTM D86 A CURVA TBP Y CURVA EFV
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METODO PARA CONVERSIN DE CURVA ASTMD86 A CURVA TBP Y CURVA EFV
Volumen Recuperado
Temperatura C
T, C ASTM 9 Se corrigen las IBP 38,1 0-10 17,30
5% 51,6 10-30 15
10% 55,4 30-50 25,1
20% 62,0 50-70 90,8
30% 70,4 70-90 201,0
40% 81,07 90-100
50% 95,5
60% 116,7
g
temperaturas que estn por
encima de 246 C
Log D = - 1,587 + 0,00473*T
T: temperatura observada, F
D: temperatura a adicionar a T70% 186,3
80% 386,7
90% 387,3
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mASTM(10-70%) = (TASTM,70 TASTM,10)/(70-10)
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ASTM 50-30
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460