caracteristicas del crudo y sus fracciones (1)

8/20/2019 Caracteristicas Del Crudo y Sus Fracciones (1)

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DEMIRANDA”

COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO.

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA

UNIDAD CURRICULAR: ELECTIVA I (REFINACIÓN DE PETRÓLEO)

PROFESOR: Ing. J!" A#$%&n'$ C#n&. MS*.

PRODUCTOS DE REFINER+A. CARACTER+STICAS DE CRUDO , SUS CORTES:CARACTERI-ACIÓN DE LOS MISMOS.

Para caracterizar el crudo y sus fracciones es necesario realizar una serie de análisis físicos yquímicos, sencillos. Los análisis más comunes que se llevan a cabo rutinariamente sonmedición de la gravedad API, determinación de las curvas de destilación TBP (T$ B#ngPn/) del crudo o fracción, destilación ASTM (D012 /&!)2 viscosidad contenido, contenidode azufre, nitrógeno, sales, metales y carbón, punto de escurrimiento, entre otros.

on esta información se puede estimar entonces el punto de ebullición promedio, la gravedadespecífica de la mezcla, el peso molecular promedio, el factor de caracterización, y el índicede viscosidad.

G&3$'&' API.

La gravedad API del petróleo y sus fracciones se puede medir e!perimentalmente de unamanera sencilla. "s una propiedad no aditiva y está relacionada con la gravedad específicaque si es una magnitud aditiva.

4API 5 ((676.8)9!g) 6;6.8 !$n' !g #& g&3$'&' $!<$*=>*& ($*. 6)

"sta relación se describe gráficamente en la figura de la página #$% y #$& del compendio de

gráficos suministrado por el profesor 'del te!to (ata )oo* on +ydrocarbons de a!-ell./eg0n la gravedad API los crudos se clasifican en livianos, medios, pesados y e!trapesados.

D$!/#&*?n TBP (/$ B#ng Pn/ C'$ A!!&@ D!/##&/n)

"s una destilación fraccionada efectuada en un equipo de destilación provisto con un rellenoy un reflu1o capaz de producir una buena separación de los componentes. Apro!imadamentetiene #2 platos teóricos y un reflu1o igual a 2. "l rango de puntos de ebullición da unaindicación de las cantidades de productos presentes en el crudo.

Las figuras # y 3, muestran respectivamente, el equipo donde se lleva a cabo el ensayo, yuna curva 4)P típica de un crudo, mostrando lo que es el punto de ebullición inicial 'Initial)oiling Point y el punto final de ebullición '5inal )oiling Point. 6bserve que el rango deebullición es bastante grande, ya que es un crudo. "stas curvas se construyen vs los

vol0menes recuperados, e!presados en porcenta1e. Permiten estas curvas estimarcantidades de productos que se pueden obtener, y rendimientos de destilación.

Fg& 6. olumna de desti lación seg0n norma A/4 (3%&3 'fuente78ttp799---.repsol.com9es:es9corporacion9conocer;repsol9canal;tecnologia9aplicamos;nuevas;tecnologias9ref:foto:curva:tbp.asp!

http://www.repsol.com/es_es/corporacion/conocer-repsol/canal-tecnologia/aplicamos-nuevas-tecnologias/ref_foto_curva_tbp.aspx







Fg& . urva 4)P típica de un crudo. '5uente7 propia

Para correlacionar las propiedades de las fracciones de petróleo se utiliza la pendiente / dela curva y el punto de ebullición promedio volum<trico '=A)P 'volumetric average boilingpoint ó tv, definido por la curva de la página #> del compendio. T'&! "!/&! >g&! !n$%/&='&! '$# /$%/ '$ M&%$## D&/& B n @'*&n!.

S=t 70−t

10

60 'ec.3

tv=t 10+2t

50+t

90

4( para cortes) 'ec.$

tv=t 30+ t

50+t

80

3(todo el crudo) 'ec. >

ediante <stas ecuaciones se obtiene el valor de tv, y mediante los gráficos, utilizando el

valor de la pendiente e interceptando con la curva correspondiente a la temperatura tv,consigue las diferencias que debe sumar algebraicamente a la misma para obtener losvalores de #! <n/! '$ $##*?n <$' #& (#&# &3$&g$ #ng <n/)2 <n/'$ $##*?n <$' $n <$! ($g/ &3$&g$ #ng <n/) @ $# <n/ '$ $##*?n$' ($&n &3$&g$ #ng <n/).

Pn/! '$ $##*?n <$' '$# *' @ !! >&**n$!.

"l petróleo y sus fracciones son mezclas cuyos componentes muestran usualmente unaamplia variación en sus puntos de ebullición, tal como se detecta en las curvas de destilación.Así como las propiedades termodinámicas de los 8idrocarburos puros se correlacionan ent<rminos de su punto de ebullición normal y su gravedad específica, las propiedades de las

fracciones de petróleo constituidas por varios componentes se e!presan en t<rminos de unpunto de ebullición promedio de naturaleza estadística, y la gravedad específica de la mezcla.La gravedad específica de la mezcla usualmente se puede medir en el laboratorio, mientrasque el punto de ebullición promedio se obtiene de las curvas de destilación. "n un crudo lospuntos de ebullición de las fracciones tienden a distribuirse estadísticamente seg0n unacampana ?aussiana, lo que significa que 8abrá un valor medio para las temperaturas deebullición. "n general, el punto de ebullición representa un promedio estadístico de lastemperaturas de ebullición de las fracciones contenidas en el crudo. "stos promedios seponderan con los vol0menes, masa moleculares, moles y peso de las fracciones.(ependiendo del factor de ponderación se definen los siguientes tipos de promedios.

Pn/ '$ $##*?n <$' 3#"/* (3#$/* &3$&g$ #ng <n/) VABP

"ste se pondera con los vol0menes de las fracciones. "n el caso de una mezcla de @componentes7

VABP=tv=∑i=1

N

V i∗T

i

∑i=1

N

V i

'ec. 2

"sta propiedad es típicamente usada cuando se caracterizan cortes blancos.

Para el petróleo y sus fracciones el punto de ebullición promedio volum<trico =A)P seobtiene directamente de las curva 4)P o A/4 del crudo utilizando las correlacionesdescritas anteriormente, en las cuales las tB indican las temperaturas y el subíndice elporcenta1e en volumen a la cual se lee dic8a temperatura.

/i la curva 4)P se desvía poco de la linealidad, tv coincide con la temperaturacorrespondiente a 2CD volumen recuperado.

/imilarmente, en la figura de la página #2, aparece la correlación para estimar el =A)P o tv,cuando se conoce la curva de destilación A/4.

Pn/ '$ $##*?n <$' #& (#&# &3$&g$ #ng <n/) MOLABP

"s el punto de ebullición ponderado con los moles de cada componente o fracción molar decada componente presenta en la mezcla, y las respectivas temperaturas de ebullición, lo queproduce una ecuación con la forma de la ecuación 2, definición fundamental del valorponderado.

"n el caso del petróleo y sus fracciones se emplean los gráficos de las páginas #> y #2 dela!-ell, como una referencia rápida y sencilla, con buenas apro!imaciones.

/i se tiene poca información o la curva es apro!imadamente lineal, la pendiente / se estimacon la relación siguiente, que considera 0nicamente al punto inicial y final de ebullición7

S= FBP− IBP

100 'ec.E

"sto es válido, con cualquiera sea la curva de destilación disponible, 4)P o A/4.

La diferencia entre caracterizar teniendo la curva A/4 y la 4)P es básicamente en lasecuaciones para determinar tv, pero el mane1o de los gráficos es similar.

Pn/ '$ $##*?n <$' $n <$! ($g/ &3$&g$ #ng <n/) HABP



Para una mezcla de @ componentes es un promedio ponderado con la masa o la fracciónpeso de los mismos. "n el caso del petróleo y sus fracciones, el FA)P se determinautilizando las correlaciones gráficas de las páginas #> y #2 del compendio. Las ecuaciones autilizar aparecen claramente diferenciadas en las correlaciones gráficas.

Pn/ '$ $##*?n $' MEANABP ($&n &3$&g$ #ng <n/)

/e define como el punto de ebullición que me1or correlaciona el peso molecular promedio dela mezcla, en la figura de la página 3C. uando el peso molecular es mayor que %C, se utiliza

la figura de la página 3#. Para estimar el "A@A)P se utilizan las correlaciones gráficas delas páginas #> y #2, con las respectivas ecuaciones, seg0n disponga de una curva 4)P oA/4.

"n las figuras de las páginas #E, #G, #%, #&, 3# y 33 se presentan varias correlaciones entreel "A@A)P y otras propiedades como la gravedad API, factor de caracterización, índice deviscosidad y masa molar.

"n la ecuación que define el factor de caracterización, el valor de la temperatura deebullición, es sustituido por el valor del "A@A)P para el caso del crudo y sus fracciones.

"cuación que define el factor de caracterización7

K =3

√ T Bsg 'ec. G

"n esta ecuación, 4) es la temperatura normal de ebullición, y sg es la gravedad específica.

"l factor H ofrece una indicación de la naturaleza química del 8idrocarburo, las parafinastienen valores mayores a #3, los naftenos oscilan entre #C.E y #3, y los aromáticos presentanvalore menores a #C.E.

"n la página #E se correlaciona el factor de caracterización, la gravedad API y el "A@A)P.

La correlación de la página #G relaciona el "A@A)P, el factor de caracterización y el índicede viscosidad de 2 tipos de fracciones agrupadas seg0n el factor de caracterización y talíndice de viscosidad. La correlación de la página #%, e!presa la gravedad API y el "A@A)Ppara cinco grupos de fracciones típicas agrupadas seg0n el factor de caracterización y elíndice de viscosidad. "n la página 3# se muestra la correlación entre el peso molecular defracciones de petróleo, el "A@A)P y la gravedad API.

Luego en la página 33 se relaciona el peso molecular y el "A@A)P para cinco grupos defracciones típicas agrupadas seg0n el factor de caracterización y el índice de viscosidad. Lapágina 3$, relaciona peso molecular y gravedad API de los cinco grupos de fracciones típicasdescritas previamente.

La página >> presenta un nomograma para estimar la presión de vapor de destiladosobserve el uso en la misma carta.

"l te!to de a!-ell contiene muc8as correlaciones para estimar propiedades termodinámicasde los 8idrocarburos, crudo y sus cortes, que 8an sido utilizadas desde 8ace más de 2C aJos,en diseJos y evaluaciones in8erentes a refinería, de 8ec8o el compendio original fue base enel diseJo de las primeras refinerías del mundo.

E$**! '$ &<#*&*?n $n *&&*/$&*?n K!*& '$ *'!.

#. "valuar el punto de ebullición promedio volum<trico =A)P, el 6LA)P, el FA)P, yel "A@A)P, de un corte que presenta la siguiente curva de destilación 4)P.

D= C #C 2C GC #CC

K5 #$C #2$ 3$C 322 $3C

3. n gasoil presenta la siguiente curva de destilación A/4. (etermine =A)P,6LA)P, FA)P, "A@A)P y factor de caracterización.

D= #C 2C GC &C

K5 >$C 2>C EC2 E%C

$. "l punto inicial y final de destilación 4)P de un corte de aceite refinado de 2CKAPIes I)P $CCK5 y 5)P 2%CK5. aracteriza lo me1or posible a <ste corte, evaluandosus propiedades. "!plique su procedimiento y asunciones que sean necesarias.

>. Los datos 4)P del crudo 4ía Muana medio 3E, procedente del lago de aracaibo, sepresentan en la siguiente tabla. onsidere su índice de viscosidad el cual es >C.onstruye la curva de destilación 4)P del crudo. "valuar =A)P, 6LA)P, FA)P,"A@A)P, KAPI, H, y grupo. Nepresenta al crudo en t<rminos de dos fracciones,una de productos blancos de #CCK5 a 2CCK5, y otra de productos tipo gasóleos ypesados de 2CCKf a #CCCK5, y caracteriza ambas fracciones lo me1or posible.



(F$n/$: P$/#$ $>n$@ '!/##&/n. R. N. H&/n! 6)

Cn3$!?n '$ *3&! '$ '$!/#&*?n2 $'&n/$ $# "/' '$ D&$/.

La metodología de conversión de las curvas de destilación que aporta 4. daubert, en sudocumento Petroleum fraction distillation interconversionsB publicado por +ydrocarbonProcessing en su sección Process 4ec8nology, de su revista correspondiente a septiembredel aJo #&&>, es quizás una de las más sencillas, y aceptada muy bien en la industria, porsus ba1os márgenes de errores. /e considera una de las correlaciones más nuevas yefectiva, y se requiere que usted 8aga el análisis comparativo, entre las ecuaciones que semane1an en estas interconversiones.

/e ane!a el documento, y usted debe e!traer del mismo su procedimiento analítico paraconvertir de 4)P a A/4. @os interesa la interconversión entre las curvas A/4 a 4)P, yviceversa. Las curvas 5las8 y destilación simulada, no serán ob1eto de análisis en esta

unidad.

P*$'$n/ <&& *n3$/ '$ ASTM & TBP

/eg0n el documento de (aubert, muc8os gráficos e!istentes muestran que el punto de iniciopara el desarrollo de <stas correlaciones debe ser el punto correspondiente a 2CD destilado.La ecuación %, es la que me1or correlaciona todos los datos disponibles con el puntocorrespondiente a A/4 2CD destilado, para temperaturas por deba1o de >%CK5, aunque ese!trapolable, sin incluir errores significativos 8asta ECCK5.

TBP (50 )=0.87180( ASTM (50 ))1.0258 'ec. %

(onde7

TBP(50) es la temperatura en K5 correspondiente a 2CD = destilado

ASTM (50) es la temperatura A/4 (%E observada a 2CD= destilado

La correlación para la diferencia de temperatura más efectiva es la siguiente7

(∆TBP)i= A (∆ ASTM )iB

'ec.&

(onde7

(∆TBP)i es la diferencia de temperatura en destilación 4)P entre dos puntos de corte,

K5

(∆ ASTM )i

B

es la diferencia observada en destilación A/4 entre dos puntos de

corte, K5

A, y ), están dados en la tabla siguiente, e!traida de la tabla 3 del documento de (aubert,para varios rangos de puntos de corte, con sus respectivos valores má!imos permitidos,usados en la correlación.

4abla #. =ariables A y ) para la ecuación &.

R&ng '$ <n/! '$ */$ A B

MK%&<#*&#$

∆ ASTM

2 4F6 #CCD a &CD C.##G&E #.EECE ;

&CD a GCD $.C>#& C.G2>&G #CC

; GCD a 2CD 3.23%3 C.%3CC3 #2C

7 2CD a $CD $.C$C2 C.%CCGE 32C

8 $CD a #CD >.&CC> C.G#E>> 32C

1 #CD a CD G.>C#3 C.EC3>> #CC

(F$n/$: '*&n! P*$!!ng2 S$< 67)

L&! /$<$&/&! TBP !n *&#*#&'&! !$gn #&! !g$n/$! $*&*n$!:



TBP (0 )=TBP (50)−(∆TBP )4−(∆TBP)

5−(∆ TBP)

6 ($*. 6)

TBP (10 )=TBP (50)−(∆TBP )4−(∆TBP )

5 ($*. 66)

TBP (30 )=TBP (50)−(∆TBP )4 ($*. 6)

TBP (70 )=TBP (50)+(∆TBP)3 ($*. 6;)

TBP (90 )=TBP (50)+(∆TBP)3+(∆ TBP)

2 ($*. 67)

TBP (100)=TBP (50)+(∆TBP)3+(∆TBP)

2+(∆TBP)

1 ($*. 68)

E$**! '$ &<#*&*?n.

#. na nafta tiene las siguientes características7 KAPI 22 y su curva de destilaciónA/4 (%E está dada por la siguiente tabla.

D= K5

I)P #CC

2 #>3

#C #G3

3C 3C2

$C 333

>C

2C 32C

ECGC 3%&

%C $#2

&C $EC

&2 $&C

5)P >$C

na cromatografía de gases '? indica que la nafta tiene un >D en volumen debutano. /e requiere7?raficar la curva A/4 lo me1or posibleonvertir esta curva a una 4)P #292

?enerar los pseudocomponentes. /uponga que el factor de caracterización de lospseudocomponentes es igual al de la nafta total, y calcule la gravedad API de cadaPseudocomponente.

3. 6btenga la curva de destilación A/4, a partir de la 4)P del siguiente crudo típico.

D= 2 #C 3C $C >C 2C EC GC %C

K5 #33 #GG 3E3 $2C >>$ 2$% E$E G23 &C2

aracteriza al crudo a partir de ella, lo me1or que se pueda.

$. n gasoil presentala siguiente curva de destilación A/47

D= #C 2C GC &C

4K5 >$C 2>C EC2 E%C

(etermine su curva 4)P, y caracteriza, tomando en cuenta que tiene una gravedadAPI de $2.

>. Investiga sobre las principales aplicaciones de la curva de destilación A/4 comouna prueba de calidad en los cortes.

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