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Anlisis SARA
Andrs Javier Chaustre Ruiz
Laboratorio de Fluidos
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Agenda
Objetivos Palabras Clave Formas de caracterizar un fluido Definicin Anlisis SARA Consideraciones del Anlisis SARA Caractersticas componentes SARA Prueba ASTM D 2007-03 Mtodo TLC Mtodo HPLC Ejemplos de aplicacin Indice de inestabilidad coloidal Conclusiones
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Objetivos
Definir el significado de anlisis SARA.
Conocer los procedimientos estandarizados para ladeterminacin y cuantificacin de los compuestos saturados,aromticos, resinas y asfltenos segn la norma ASTM D2007.
Diferenciar los otros dos mtodos cromatogrficos (HPLC YTLC), y analizar sus caractersticas.
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Palabras Clave
Adsorcin
Elusin Cromatografa
Desorcin
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Adsorcin
La adsorcin es un proceso por el cual tomos,
iones o molculas son atrapados o retenidosen la superficie de un material, encontraposicin a la absorcin, que es un
fenmeno de volumen.
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Absorci%C3%B3n_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Absorci%C3%B3n_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo -
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Elusin
Separacin pormedio del lavado
progresivo con unlquido apropiadode sustanciasadsorbidas.
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Cromatografa
Es un conjunto de tcnicasbasadas en el principio de
retencin selectiva, cuyoobjetivo es separar losdistintos componentes deuna mezcla, permitiendoidentificar y determinar lascantidades de dichoscomponentes. separacin de clorofilas mediante
cromatografa en papel
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Chromatography_of_chlorophyll_results.jpg -
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Desorcin
Lo contrario a la adsorcin; la eliminacin demateria desde un medio adsorbente,usualmente para recuperar material.
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Formas de Caracterizar un Crudo
ndice de caracterizacin segn el anlisis Sara.
ndice de caracterizacin de Watson.
Cromatografa gaseosa.
Destilacin simulada.
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Anlisis SARA
El anlisis SARA es un anlisiscomposicional que buscacuantificar por medio de laelusin los diferentescompuestos entre los cuales losms importantes son: Saturados,
Aromticos, Resinas yAsfltenos.
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Anlisis SARA - Esquema
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Algunas consideraciones del anlisis SARA
La caracterizacin del aceite y los pesados es necesaria para
tener la habilidad de entender y predecir su comportamiento.
El conocimiento de las cantidades ponderadas de los cuatro
tipos compuestos que supone una importante informacinpara su refinacin.
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Los aceites del petrleo procedentes de distintas fuentestendrn diferentes distribuciones SARA y diferentespropiedades.
En la mayora de los mtodos los asfaltenos son aislados comouna fraccin. Esto es debido a que su naturaleza altamentepolar podra causar que sean adsorbidos irreversiblemente.
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Componentes del Petrleo
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Caractersticas
Saturados
Aromticos
Resinas
Asfaltenos
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Saturados
Comprenden los hidrocarburos alifticos(parafinas) y naftnicos (cicloparafnas).
Las parafinas, son molculas no polares, decadenas lineales y ramificadas.
Las cicloparafnas, tienen uno o ms anillos.
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Los saturados estn generalmente en lasfracciones ms livianas del crudo
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Aromticos
Son compuestos que incluyen bencenos en suestructura qumica.
Son altamente insaturados y polares.
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Resinas
Son molculas con alta polaridad, lo que permite serfcilmente absorbidas por los asfltenos.
Constituyen la fraccin del crudo que es soluble en
alcanos livianos como el pentano y heptano, peroinsoluble en propano lquido.
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Las resinas tienen una estructura similar a losasfltenos, pero con menor peso molecular(
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Asfaltenos
Son molculas planas, poliaromticas y policclicas quecontienen heterotomos y metales.
Constituyen la fraccin del crudo que precipita en alcanos
livianos como pentano, hexano o heptano, pero que essoluble en solventes aromticos como tolueno y benceno.
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Saturados-Aromticos-Resinas-Asfaltenos
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PRUEBA ASTM D 2007 03
La muestra es diluida con solvente y cargada a lacolumna de filtracin que contiene arcilla en laseccin superior y gel de slice con arcilla en la
seccin inferior.
El n-pentano es entonces cargado a la columna doblehasta que una cantidad definida de agua haya sidorecogida.
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Columna defiltracin arcilla-gel
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La seccin superior es removida de la seccin inferior y lavadadespus con n-pentano.
Una mezcla tolueno-acetona en volumen 50-50 es luegocargada a la seccin de arcilla para la desorcin
La columna inferior se le debe retirar lo adsorbido para larecirculacin de tolueno.
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Los solventes son completamente removidos del n-pentano recuperado y las fracciones tolueno-acetona ylos residuos son pesados y calculados como saturados ycompuestos polares (resinas)
Los aromticos deben ser calculados por diferencia, medidos despus de la evaporacin del tolueno usadopara la desorcin de la columna de gel.
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Clculos ASTM
Saturados, % masa= gramos de residuos del n-pentano que sali de arcilla-gel X100gramos de muestra original
Aromticos, % masa=gramosde residuo de la remocin con tolueno X 100gramos de muestra original
Aromticos, % masa= 100 - (saturados polares)
Polares, para 10 g de muestra ,% masa= gramos de residuo de tolueno-acetona X 100
gramos de muestra original
Polares, para 5 g de muestra, % masa = 0,88 X gramos de residuo de tolueno-acetona X 100gramos de muestra original
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THIN LAYER CHROMATOGRAPHY (TLC)
La cromatografa de capa delgada es un proceso de
separacin simple, rpido y poco costoso que permite realizaruna anlisis S.A.R.A basndose principalmente en el principiode adsorcin y en la interaccin entre la muestra a analizar yla fase estacionaria.
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Este proceso de cromatografa utiliza silicio omagnesio cubiertas como fase estacionaria.
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TLC-FID
FID : flame ionization detector detector deionizacin por llama
Pirolizarmuestraorgnica
Poder detectar iones
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HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY (HPLC)
La cromatografa liquida de alto rendimiento consiste enproceso de cromatografa normal mejorada mediante el usode presiones bastantes altas cercanas a 6000psi y el uso deuna bomba que forza al solvente en fase mvil a moverse de
manera ms rpida.
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APLICACIN # 1PAPER SPE 75228: Evaluating Crude Oils by SARA Analysis
Consideraciones:
Este paper muestra un estudio realizado a 6 diferentes tiposde petrleo de gravedad API media (22.6 a 37.2 )
3 mtodos cromatogrficos de separacin de fraccionesutilizados: TLC FID, ASTM, HPLC
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Propiedades de la muestra de petrleo
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Fracciones SARA por los tres mtodos
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Comparacinde fraccionesSARA porpruebasASTM, HPLC
mejorado yTLC-FID
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TLC-FID vs ASTM
Suma de las cantidades de voltiles y saturados del mtodoTLC-FID sobrestimara la fraccin de saturados y sesubestimara la fraccin de aromticos.
El mtodo TLC-FID no puede ser recomendado para unanlisis SARA de rutina para aceites de gravedad API media.
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HPLC vs ASTM
Parmetro ASTM HPLC
Prdida de voltiles Si No
Tiempo (separacin de asfaltenos) 2 das 2 das
Tiempo de prueba 20 horas 1 hora
Cantidad de muestra 10 g 1 g
Cantidad de disolvente 2 L 300 ml
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APLICACIN # 2CAMPO COLORADO
El anlisis SARA se hizo para siete muestras delcampo Colorado. Esta prueba fue realizada enel laboratorio de espectroscopia del ICP.
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Grfica anlisis SARA de Campo Colorado
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Se observa que el porcentaje de las fracciones esprcticamente el mismo para todos los pozos, lo cual
sugiere que posiblemente se trate de yacimientos deun mismo origen, es decir cargados con crudos de lamisma roca generadora.
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El pozo Col 25 muestra un porcentaje de saturados
menor, probablemente por la cercana al contactoagua aceite que pudo favorecer la biodegradacindel crudo y reduccin en el porcentaje de saturados.
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Indice de Inestabilidad Coloidal
ndice de inestabilidad coloidal = %Saturados + %Asfltenos
%Resinas + %Aromticos
CLASIFICACIN DE LOS CRUDOSTIPO DE CRUDO IIC
Estable < 0,7Moderadamente Estable 0,7 - 0,9
Inestable > 0,9
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Conclusiones
Las mediciones de la fraccin S.A.R.A son altamentedependientes de una metodologa. Los resultados de losdiferentes mtodos no deben ser comparados.
La tcnica TLC-FID no puede ser usada para aceites degravedad media sin considerables anlisis adicionales, debidoa la prdida considerable de voltiles durante la prueba.
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El anlisis S.A.R.A es de suma importancia para conocer elcomportamiento que va a presentar el crudo desde suproduccin hasta su refinacin
El anlisis SARA confirma el aumento esperado del contenidode resinas y asfltenos con la disminucin de la gravedad API.
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Gracias