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ANÁLISIS S.A.R.A
JUAN MIGUEL ESPINOSA CLAVIJO2094577
ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
AGENDA1. Introducción2. Objetivos3. Conceptos Clave4. Análisis S.A.R.A
• Saturados• asfaltenos• Resinas• Aromáticos
5. Propósito del análisis S.A.R.A6. Métodos cromatográficos de separación de las fracciones
• ASTM D2007–3 Método de adsorción Cromatográfica (Clay-Gel)
• Cromatografía liquida de alta presión (HPLC)• Cromatografía de capa delgada (TLC)
7. Conclusiones
ANÁLISIS S.A.R.A
INTRODUCCIÓNHoy en día, la industria de los hidrocarburos busca caracterizar el petróleo para predecir su comportamiento, conociendo cual o cuales fracciones pueden precipitar como sólidos orgánicos en el yacimiento, las facilidades de superficie y en sistemas de transporte.
Para llevar a cabo esta caracterización es necesario llevar a cabo diferentes técnicas de análisis para la cuantificación y determinación de dichas moléculas que conforman el crudo.
ANÁLISIS S.A.R.A
OBJETIVOS
ANÁLISIS S.A.R.A
OBJETIVO GENERALIdentificar las características de las fracciones S.A.R.A, y su importancia en la solución de problemas en la industria de los hidrocarburos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Determinar las fracciones S.A.R.A, mediante el procedimiento descrito en la norma ASTM y los métodos mejorados alternos al de la norma para la realización de análisis S.A.R.A.
• Conocer las características y propiedades de los compuestos saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos.
• Estudiar la importancia del análisis S.A.R.A para el estudio de la estabilidad de asfaltenos.
CONCEPTOS CLAVE
ADSORCIÓN: Es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material
DESORCIÓN: Lo contrario a la adsorción; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.
ELUSIÓN: Proceso físico que separa sustancias por medio de un lavado con líquido apropiado de sustancias adsorbidas.
CROMATOGRAFÍA: Método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas.
ANÁLISIS S.A.R.A
ANÁLISIS S.A.R.A
El análisis SARA es un análisis composicional que busca cuantificar por medio de la elusión los diferentes compuestos, en base a la polaridad y solubilidad del crudo, para así determinar el porcentaje en peso de la cantidad de los compuestos Saturados, Aromáticos, Resinas y asfaltenos presentes en la muestra.
S ATURADOS A ROMATICOS
R ESINAS
A SFALTENOS
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ASFALTENOS
RESINAS
AROMATICOS
SATURADOS
Líne
a de
pol
arid
ad
SATURADOS
No polares, no enlaces dobles
ni triples
Son generalmente las
fracciones más livianas del crudo
Están compuestos por
cadenas de alcanos o
cicloalcanos
Comprenden los
hidrocarburos alifáticos y nafténicos
Su reactividad química es pequeña
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AROMÁTICOS
Estructura viene
derivada de la del
benceno
Comprenden cadenas
alquílicas y anillos
cicloalquílicos
Derivados Estructurales del Benceno
Son más polares que los
saturados
Polares, comunes para todos los petróleos. Olor
agradable
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RESINAS
Son compuestos mucho más
pesados que los anteriores
Son compuestos
asociados, no propiamente
hidrocarburos.
Su polaridad es baja, pueden
ser diluidos en heptano y pentano
Estructura que consiste en anillos,
principalmente aromáticos
Las resinas puras son líquidos pesados o solidos pegajosos y
volátiles
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ASFALTENOS
Poseen algunos radicales polares
Son cadenas de anillos de
aromáticos principalmente
Se encuentran en el crudo en forma coloidal
Los asfaltenos puros son sólidos,
secos y no volátiles
Constituyen la fracción del crudo que precipita
en alcanos livianos como pentano, hexano
o heptano.
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Problemas
Contaminación Catalizadores
Refinería
Obstrucción facilidades de Producción en
superficie
Taponamiento del Yacimiento
PRECIPITACIÓN DE ASFALTENOS
Propósitos del Análisis S.A.R.A• La prueba se realiza para estimar el
porcentaje en peso de la cantidad de los compuestos saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos.
• Se puede predecir la naturaleza de la materia orgánica de la roca madre y el grado de madurez del crudo.
• Se logra conocer cual o cuales fracciones pueden precipitar como sólidos orgánicos en el yacimiento, las facilidades de superficie y en sistemas de transporte.
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MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS DE SEPARACIÓN DE LAS FRACCIONES
CROMATOGRAFÍA
Métodos Mejorados
(HPLC)Líquida de Alta
Presión
(TLC)Capa Delgada
ASTMD2007-03
Adsorción por Arcilla-gel(Claygel)
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ASTM D2007-03
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
• Requiere una muestra bastante grande de aceite con un punto de ebullición de al menos 500 °F y de solventes.
• Se debe remover la fracción de asfáltenos antes de la muestra.
• Agregue 100 gramos de arcilla en un tubo cromatográfico y ajuste una pequeña capa de fibra de vidrio.
• En otro tubo cromatográfico agregue 200 gramos de sílica gel , encima agregue otros 50 gramos de arcilla.
• Una los dos tubos agregando vaselina insoluble en hidrocarburos para lubricar las juntas.
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
10 g de la muestra 100ml de n-pentano (Solvente)
=mezcla
< 10 g de la muestra
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Filtro
Se filtran los componentes insolubles
Se evapora el solvente
Se deja reposar
Fracciones solubles S.A.R
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
REMOCIÓN DE ASFALTENOS
Solvente( De afinidad polar con la
Fracción saturada)
Muestra( sin contenido de asfaltenos)
Saturados
Aromaticos
Resinas Se evapora el solvente y se obtiene la fracción en masa de los componentes saturados.
RECUPERACIÓN DE SATURADOS
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
Solvente( De afinidad polar con la
Fracción aromaticos)
Muestra( sin contenido de
saturados y asfaltenos)
Saturados ( Anteriormente retirados)
Aromaticos
Resinas Se evapora el solvente y se obtiene la fracción en masa de los componentes aromaticos.
RECUPERACIÓN DE AROMÁTICOS
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CALCULO DE FRACCIONES
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CROMATOGRAFÍA DE CAPA DELGADA (TLC)
Fig. Cromatógrafo de capa delgada.
El principio que gobierna el método es la diferencia en el grado de solubilidad y en la fuerza de su adsorción al adsorbente y, por ello algunos componentes serán llevados más arriba que los otros, estos fluirán a distintas ratas a través del plato.
CROMATOGRAFÍA LIQUIDA DE ALTA PRESIÓN (HPLC)
• Es un proceso mejorado mediante el uso de presiones bastantes altas alrededor de 6000 Psi y una bomba que impulsa muy rápido el movimiento del solvente en fase móvil
• Requiere que los asfáltenos se han removidos.
Fig. 18 Refractómetro diferencial
CROMATOGRAFÍA LIQUIDA DE ALTA PRESIÓN (HPLC)
Fig 19 Comparación de las fracciones S.A.R.A por los 3 métodos cromatográficos.
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COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS
APLICACIÓN # 1PAPER SPE 75228: “Evaluating Crude Oils by SARA Analysis”
Consideraciones:
• Este paper muestra un estudio realizado a 6 diferentes tipos de petróleo de gravedad API media (22.6° a 37.2 °)
• 3 métodos cromatográficos de separación de fracciones utilizados: TLC – FID, ASTM, HPLC
Propiedades de la muestra de petróleo
Fracciones SARA por los tres métodos
Comparación de fracciones SARA por pruebas ASTM, HPLC mejorado y TLC-FID
TLC-FID vs ASTM
• Suma de las cantidades de volátiles y saturados del método TLC-FID sobrestimaría la fracción de saturados y se subestimaría la fracción de aromáticos.
• El método TLC-FID no puede ser recomendado para un análisis SARA de rutina para aceites de gravedad API media.
HPLC vs ASTM Parámetro ASTM HPLC
Pérdida de volátiles Si No
Tiempo (separación de asfaltenos) 2 días 2 días
Tiempo de prueba 20 horas 1 hora
Cantidad de muestra 10 g 1 g
Cantidad de disolvente 2 L 300 ml
• El método de caracterización S.A.R.A es una herramienta relevante para la predicción del comportamiento del petróleo, y así prevenir problemas que afecten la producción y los procesos de refinamiento.
• El método ASTM demuestra se gran efectividad para el tratamiento de una gran variedad de crudos siendo uno de los métodos mas sencillos.