salinidad en el crudo contenido de agua por destilacion-bs&w

PRACTICA 1:Gravedad API- Salinidad del crudo-Contenido de agua por destilación, BS&W

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PRACTICA 1: GRAVEDAD API- SALINIDAD DEL CRUDO- CONTENIDO DE AGUA POR DESTILACION Y BS&W

DANIEL ARAMBURO HAROLD ALDANA

Trabajo orientado hacia el análisis y la caracterización de los aspectos fisicoquímicos del crudo.

PROFESORA MARIA ISABEL SANABRIA

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMERICA INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

BOGOTÁ 2011


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1. OBJETIVOS

1.1 General

Aprender a calcular algunos de los índices de calidad del crudo con el fin de conocer su

valor económico y caracterizarlo para conocer los procesos a los que debe ser sometido

antes de su comercialización.

1.2 Específicos

Determinar la gravedad API de un crudo por medio del termohidrometro y del

picnómetro.

Establecer el comportamiento de la gravedad API con respecto a la temperatura.

Corregir las lecturas en °API tomadas en el laboratorio por la cantidad de agua

(BS&W) presente en el crudo.

Determinar la salinidad del crudo mediante una transferencia de propiedades de

un fluido a otro fluido de referencia.

Realizar y analizar físicamente la formación de una emulsión.

Comprender como trabajan ciertos productos químicos como rompedores de

emulsión, al momento de separar las fases que se encuentran mezcladas.

Establecer que tan bueno o malo es la cantidad de Cloruro de sodio determinada

en la muestra analizada.

Determinar el contenido de agua en una muestra de crudo mediante el proceso

de destilación.

Conocer y utilizar el equipo de destilación que se emplea en la industria petrolera

en la determinación del contenido de agua. (Dean & Stark).

Establecer cual método utilizado para la determinación de agua es más preciso.

Analizar la importancia de tener un alto o bajo corte de agua en el petróleo.

Comprender como se mide el contenido de sedimentos, a partir del uso

adecuado de los tubos de centrifuga.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

Gravedad API:

En la industria del petróleo, se acostumbra utilizar la gravedad API (American

Petroleum Institute). Esta es una escala arbitraria, calibrada en grados y que

relaciona la gravead específica de un líquido por medio de la siguiente fórmula:

( )

En donde G.E es la gravedad especifica del líquido a 60ºF. La gravedad

específica, también llamada densidad relativa es la relación entre la densidad de


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una sustancia y la densidad de otra sustancia tomada como referencia, la

sustancia tomada como referencia es el agua. Las gravedades especificas de

una sustancia pueden variar conforme varia la temperatura, por lo que se suele

especificar la temperatura de medición de la misma.

El desarrollo de la práctica con el hidrómetro se basa en el principio que la

profundidad de inmersión de un cuerpo en un líquido varía directamente con la

densidad de dicho líquido, además de la densidad de el objeto a sumergir (valor

conocido del hidrómetro). Lo anterior se basa en el principio de Arquímedes, que

nos dice que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza vertical

hacia arriba ejercida por el fluido llamada empuje, dicha fuerza es equivalente en

magnitud a el peso del fluido desplazado por el objeto sumergido.

Dado que la gravedad API es una función especial de la densidad relativa

(Gravedad Específica), es posible obtenerla también mediante la determinación

de ésta última. Para esto podemos valernos de un picnómetro que nos permite

obtener un volumen fijo de la muestra y una balanza electrónica de precisión que

nos permite determinar la masa correspondiente a ese volumen. Con estos

datos, podemos obtener la densidad de la muestra a temperatura ambiente y por

lo tanto la Gravedad Específica a las mismas condiciones.

Lo anterior teniendo en cuenta que la densidad es la relación entre la masa y el

volumen de un cuerpo, luego conociendo la densidad del agua a la temperatura

de trabajo, podemos conocer el peso de agua equivalente al volumen de crudo

utilizado, podemos hallar la relación de pesos (gravedad específica), y luego en

la formula reemplazar y hallar la gravedad API del crudo.

Salinidad en el crudo:

Una de las principales razones por la cual el análisis de salinidad es importante,

es la de cumplir con los requerimientos de transporte y venta, ya que

generalmente los oleoductos y refinerías admiten contenidos de sal bajos (10 Lb

de sal por cada 1000 barriles) debido a la acción corrosiva y posteriores daños

que generan mayores concentraciones de sal en el fluido.

El método consiste en formar una emulsión entre un volumen determinado de la

muestra de crudo y un volumen determinado de agua destilada, con el fin que

exista una transferencia del contenido salino del crudo a ésta última.

Luego utilizando rompedor universal, y mediante el proceso de centrifugación se

rompe la emulsión y las sales quedan disueltas en el agua, se retira el agua y

posteriormente se lleva a cabo una titulación con nitrato de plata y utilizando

crómato de potasio como indicador con el fin de conocer la cantidad de soluto

disuelto en el agua (se le atribuye al NaCl).

Contenido de agua por destilación:

El método utilizado para la determinación de la cantidad de agua en el crudo es el proceso de destilación, utilizando el equipo Dean & Stark. Para tal efecto la muestra es calentada bajo condiciones de reflujo con un solvente insoluble al agua, el cual se co-destilará con el agua en la


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muestra. El solvente condensado y el agua son separados continuamente en la trampa dispuesta para tal fin. La destilación es el proceso a utilizar en este método, el principio físico es la separación mediante evaporización y condensación, de los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias. El punto de ebullición del agua en Bogotá es cercano a los 93 ºC, y el del tolueno

es cercano a los 110 ºC, mientras el petróleo a estas temperaturas es estable

físicamente; por lo que el agua será la primera en ebullir, produciéndose vapor

saturado, el cual asciende por la trampa y hacia el condensador, al hacer

contacto con el condensador, el agua a bajas temperaturas circulando por el

mismo retira calor al agua por lo que esta se condensa y por densidad desciende

hacia el fondo de la trampa. Al llegar a temperaturas cercanas a las del punto de

ebullición del tolueno este experimenta el mismo proceso del agua, y queda en

una fase superior en la trampa debido a que su densidad es menor a la del agua.

El volumen de agua obtenido, es reportado como fracción o porcentaje del

volumen inicial de la muestra de petróleo crudo. La trampa posee una graduación

para tomar las lecturas de los volúmenes de agua que han sido extraídos de la

muestra de crudo.

Agua y Sedimentos BS&W:

El principio utilizado para determinar el BS&W de una emulsión de crudo es el de

demulsificación mediante un rompedor. La acción de los compuestos químicos

desemulsificadores se explica porque estos hacen que la película del agente

emulsificador que rodea la gota de agua adquiere una rapidez quebradiza hasta

provocar una contracción que causa que la película se rompa y las gotas de

agua se junten y decanten. En el laboratorio se utilizo una centrifuga; el método

de centrifugación es un método utilizado para decantar sólidos presentes en un

liquido, y su fundamento teórico es el de la fuerza centrifuga que experimenta en

cuerpo con un movimiento circular uniforme (rotatorio); esta fuerza centrifuga es

mayor en magnitud que la fuerza debida a la gravedad (peso), por lo que los

cuerpos mas masivos experimentan un vector fuerza hacia las paredes de los

tubos de centrifugación y posteriormente caen al fondo de los mismos.

El valor de BS&W se expresa como un porcentaje de la cantidad de crudo

mediante:

Donde

- %BS&W es el porcentaje de agua y sedimentos

- S es el volumen total de agua y sedimento encontrada en el fondo del tubo

de centrifugación.

- V es el volumen inicial de muestra de petróleo crudo.


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3. FORMULAS Y CONVERSIONES UTILIZADAS PARA LA DETERMINACIÓN DE

RESULTADOS.

A. °API=(141,5/G.E(60°F))-131,5

B. %BS&W=(Volumen de Agua y sedimentos/Volumen de la muestra)*100

C. G.E= (masa de la muestra/masa del agua).

D. % Agua por destilación= (Volumen de Agua/Volumen de la muestra).

E. °F=1,8°C+32

F. 1 Barril=158,98 L

4. REPORTE DE DATOS Y VARIABLES MEDIDAS EN EL LABORATORIO.

DETERMINACIÓN DE GRAVEDAD API (Método del picnómetro).

Muestra Temperatura de prueba (°F)

Peso picnómetro vacio (g)

Peso picnómetro + Agua destilada (g)

Peso picnómetro + Muestra (g)

Crudo de Tocaria

62,6°F 16,512 gr 41,41 g 38,519 g

DETERMINACIÓN DE GRAVEDAD API (Método del hidrómetro)

Muestra Temperatura (Ideal/Real) Gravedad API

Crudo de Tocaria

Ambiente/(62°F) 29,8°API

104°F/(104°F) 33,5°API

122°F/(116°F) 34,2 °API

DETERMINACIÓN DE LA SALINIDAD DEL CRUDO (Dean & Stark)

Muestra Volumen de la muestra (ml)

Volumen de agua destilada (ml)

Volumen de varsól (ml)

Volumen de agua titulada (ml)

Volumen de Nitrato de plata (ml)

Normalidad del Nitrato de plata (N)

Campo 25 ml 38 ml 38 ml 10 ml 0,3 ml 0,0282 N


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Tocaria

DETERMINACIÓN DE AGUA POR DESTILACIÓN

Volumen de la muestra (ml) Volumen de Agua en la trampa (ml)

25 ml 0 ml

DETERMINACIÓN DE AGUA Y SEDIMENTOS (BS&W)

Muestra Tubo No Volumen de la muestra (ml)

BS&W luego de la centrifuga (ml)

BS&W con calentamiento (ml)

BS&W con calentamiento y centrifuga (ml)

Campo Tocaria

1 10 ml 0 ml 0 ml 0 ml

2 10 ml 0 ml 0 ml 0 ml

5. RESULTADOS CALCULADOS

DETERMINACIÓN DE GRAVEDAD API (Método del picnómetro).

Gravedad especifica (Calculada)

Gravedad API

0,9301 20,63°API

DETERMINACIÓN DE LA SALINIDAD DEL CRUDO (Dean & Stark)

DETERMINACIÓN DE AGUA POR DESTILACIÓN

% AGUA 0 %

Volumen

de agua

titulada

(ml)

Volumen

de

Nitrato

de plata

(ml)

Normalidad

del Nitrato

de plata

(N)

Contenido de sal en ppm de NaCl

Contenido de sal en Lb NaCl/1000 barriles

10 ml 0,3 ml 0,0282 N 79,1 27,72


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DETERMINACIÓN DE AGUA Y SEDIMENTOS (BS&W)

% BS&W 0 %

6. ANALISIS DE RESULTADOS.

Existe una diferencia significativa entre la gravedad API calculada para el método

del picnómetro y la medida mediante el hidrómetro API; siendo menor la obtenida

mediante el método del picnómetro. Debemos tener en cuenta que el método del

hidrómetro es mucho más preciso para la realización de este tipo de mediciones

por lo que la gravedad API a temperatura ambiente (60ºF) es de 29,8 ºAPI.

El contenido de sales expresado en Lb de Nacl por cada 1000 barriles de crudo

es bastante alto comparado con la exigencia de máximo 10 Lb de sal por cada

1000 barriles. El crudo es bastante salado.

El contenido de agua por destilación es del 0%, el crudo esta deshidratado.

El porcentaje de BS&W es del 0%, Lo que concuerda con el resultado de agua

por destilación, el crudo esta deshidratado.

7. CONCLUSIONES

El crudo de tocaría es un crudo medio.

Al crudo de tocaría debe realizársele una desalación previo a la comercialización,

el alto contenido de sal podría causar corrosión en oleoductos. La desalación

puede ser llevada a cabo mediante lavado en un Gun Barrel. Se debe cumplir

con la exigencia de menos de 10 Lb de sal por cada 1000 barriles.

El crudo de tocaría tuvo que haber sido previamente deshidratado, ya que es

bastante extraño que un crudo presente 0% de presencia de agua.

La importancia de realizar el análisis del contenido de agua por duplicado (por

destilación y centrifugación) es el de contrastar los resultados obtenidos y

comprobarlos.

8. EQUIPOS UTILIZADOS ACTUALMENTE.

8.1 CENTRIFUGA


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Rotor de 6 a 8 tubos de 2 a 10 Ml

Silenciosa (58 decibeles a 3400 RPM)

Cámara de muestras de acero inoxidable para fácil limpieza

Temporizador de 0 a 30 minutos con tono de aviso al término del ciclo

Ventanilla para calibración con tacómetro manual de luz estroboscópica

Tapa con pestillo

Dispositivo de seguridad que apaga el motor cuando se abre la tapa

Motor AC sin escobillas que no requiere mantenimiento

8.2 EQUIPO DESTILADOR A-50304 MICRO KJELDHAL

Consiste básicamente de un reactor, embudo, trampa y condensador, todos de vidrio,

formando una sola pieza, con llaves de teflón montados en un gabinete de acero

inoxidable, control de temperatura, opera con 120 voltios


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8.3 BAÑO DE TEMPEARATURA CONSTANTE CON SISTEMA DE AGITACION

RECIPROCA.

Baño maría con agitación reciproca, con control electrónico digital programable desde

ambiente hasta 150°C.

Exactitud de 0,1°C

Interior y exterior de acero inoxidable

Control de velocidad hasta de 280 rpm

Reloj de control

Opera con 120 voltios.

9. ANEXOS

Muestra de Crudo Segmento del equipo de destilación


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Baño de maría

Determinación de Gravedad API Cilindro con embolo, utilizado para por medio del hidrómetro. determinar la salinidad del crudo.


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Termohidrometro usado en la determinación de la Gravedad API

Determinación de la gravedad API, con el método del picnómetro.

Crudo desemulsificado. (Prueba de salinidad).


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Titulación con Nitrato de Plata,

(Determinación de la Salinidad)

10. BIBLIOGRAFIA

Rivasa, Comercializadora (2011).Productos Scorpion Scientific

Disponible en

http://www.rivasa.com.mx/scorpion.html

Petroleum Engineering Handbook.

Guías de Laboratorio de Crudos y Aguas, Laboratorio de Petróleos.

ASTM International (2000). Standard test method for API gravity of crude petroleum and

petroleum products (Hydrometer method) D287

ASTM International (1963). Standard test method for water and sediment in crude oils

D96

ASTM International (1988). Standard test method for water in petroleum products and

bituminous Materials by distillation. D95

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