informe final hidrocarburos

7/31/2019 Informe Final Hidrocarburos

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ACEITES Y LUBRICANTESPROCESOS DE HIDROCARBUROS. ICP - 290

GRUPO No 5

Docente: Ing. Roberto Ordoez

Andrea Palazuelos MaldonadoLuis Humberto Gallardo RetamozoManuel QuirozJair Gabriel Vidal


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ACEITES Y LUBRICANTES

PROCESOS DE HIDROCARBUROS GRUPO No 5 Pgina 1

V. ACEITES Y LUBRICANTES

5.1 INTRODUCCIN

En 1850 Samuel Kier, un boticario de Pittsburg, Pennsylvania (EE.UU.), lo comercializ por

vez primera bajo el nombre de "aceite de roca" o "petrleo".

Alrededor de 1830 hasta 1850, fueron descubiertas las propiedades del aceite de ballena,el cual slo se lo podan permitir los ricos, las velas de sebo tenan un olor desagradable y elgas del alumbrado slo llegaba a los edificios de construccin reciente situados en zonasmetropolitanas. La bsqueda de un combustible mejor para las lmparas llev a una grandemanda de `aceite de piedra' o petrleo, y a mediados del siglo XIX varios cientficosdesarrollaron procesos para su uso comercial. George Diesel, en 1850, fue uno de ellos y lovenda como elixir medicinal. Diesel enva dicha sustancia a un grupo de estudiosos, y luegoeste aceite es destilado y convertido en kerosene. Ms tarde, se encuentra petrleo sobre latierra en mayor cantidad, por lo que se produce kerosene a grandes cantidades.

Para 1860, ya existan 15 refineras de kerosene, siendo ste fuente principal de energapara Amrica Latina y Europa.

El inversionista John Diesel entr al negocio y fue socio de Edwin Drake (quien no patentsus inventos), logrando una amplia fortuna personal.

La primera destilacin de petrleo se atribuye al sabio rabe de origen persaAl-Razi en elsiglo IX, inventor del alambique, con el cual obtena queroseno y otros destilados, para usosmdicos y militares. Los rabes a travs del Califato de Crdoba, actual Espaa, difundieronestas tcnicas por toda Europa.

Durante la Edad Media continu usndose nicamente con fines curativos.

En el siglo XVIII y gracias a los trabajos de G. A. Hirn, empiezan a perfeccionarse losmtodos de refinado, obtenindose productos derivados que se utilizarn principalmente parael engrasado de mquinas.

En el siglo XIX se logran obtener aceites fluidos que empezaran pronto a usarse para elalumbrado. En 1846 el canadiense A. Gesnerse obtuvo queroseno, lo que increment laimportancia del petrleo aplicado al alumbrado. En 1859 Edwin Drake perfor el primer pozode petrleo en Pensilvania.

5.2 DEFINICIN DE ACEITES LUBRICANTES

Es la fraccin del crudo que ebulle a temperaturas mayores de 400C que contienehidrocarburos entre 25-40 tomos de C. Los lubricantes son sustancias aplicadas a lassuperficies de rodadura, deslizamiento o contacto de las mquinas para reducir el rozamientoentre las partes mviles. Los primeros lubricantes fueron los aceites vegetales y las grasasanimales. Sin embargo, desde finales del siglo XIX ms del 90% de todos los lubricantes se
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derivan del petrleo o del aceite de esquistos, productos abundantes que pueden destilarse ycondensarse sin descomponerse.

Un buen lubricante tiene que tener cuerpo, o densidad, ser resistente a los cidoscorrosivos, tener un grado de fluidez adecuado, presentar una resistencia mnima al

rozamiento y la tensin, as como unas elevadas temperaturas de combustin e inflamacin, yestar libre de oxidacin o espesamiento. Hay pruebas qumicas para determinar todas estaspropiedades en un lubricante.

Los lubricantes permiten un buen funcionamiento mecnico al evitar la abrasin oagarrotamiento de las piezas metlicas a consecuencia de la dilatacin causada por el calor.Algunos tambin actan como refrigerantes, por lo que evitan las deformaciones trmicas delmaterial. En la actualidad los lubricantes se aplican muchas veces mecnicamente para unmejor control, por lo general mediante vlvulas, anillos o cadenas giratorias, dispositivos deinmersin o salpicado o depsitos centrales y bombas. La grasa y otros lubricantes similares seaplican mediante prensado, presin o bombeo.

5.3 CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU ESTADO FSICO

a) SLIDOS

Los lubricantes slidos se emplean cuando las piezas han de funcionar atemperaturas muy extremadas y cuando intervienen elevadas presiones unitarias.

TALCO: Tiene una dureza entre 1 y 1,5, densidad relativa entre 2,7 y 2,8, y muestraexfoliacin basal perfecta. Su color puede variar desde el verde manzana, el gris o elblanco hasta el plateado. Brilla con un lustre entre perlado y graso

GRAFITO: El grafito es negro y opaco y tiene un lustre metlico y una densidad deentre 2,09 y 2,2 g/cm3. Al ser muy blando (dureza entre 1 y 2) mancha cualquier cosaque toque y tiene tacto graso o escurridizo. Es el nico material no metlico queconduce bien la electricidad; sin embargo, a diferencia de los otros conductoreselctricos, transmite mal el calor

b) SEMISLIDOS

GRASAS

Las grasas son dispersiones de aceite en jabn. Se emplean para lubricar zonas imposiblesde engrasar con aceite, bien por falta de condiciones para su retencin, bien porque laatmsfera de polvo y suciedad en que se encuentra la maquina aconseja la utilizacin de unlubricante pastoso. Una de las caractersticas mas importantes de las grasas es elpunto degoteo, es decir, la temperatura mnima a la cual la grasa contenida en un aparato especialempieza a gotear por un orificio situado en la parte inferior. Es muy importante, ya quepermite conocer la temperatura mxima de empleo. Segn el jabn que las forma, las grasaspueden ser clcicas, sdicas, al aluminio, al litio, al bario, etc. Y sus caractersticas yaplicaciones son las siguientes:


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5.4 CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU NATURALEZA

PARAFNICOS:

Alto ndice de viscosidad Baja volatilidad Bajo poder disolvente: sedimentos Altos punto de congelacin

NAFTNICOS:

Bajo ndice de viscosidad

Densidad ms alta

Mayor volatilidad Bajo punto de congelacin

AROMTICOS:

ndice de viscosidad muy bajo Alta volatilidad Fcil oxidacin Tendencia a formar resinas Se emulsionan con agua fcilmente

5.5 ASPECTO GENERALES DE LOS LUBRICANTES.

Un lubricante est compuesto esencialmente por una base + aditivos.Las bases lubricantes determinan la mayor parte de las caractersticas del aceite, tales como:Viscosidad, Resistencia a la oxidacin, Punto de fluidez.Las bases lubricantes pueden ser:

Minerales: Derivados del petrleo Sintticas: Qumicas.


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5.6 FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES.

Los lubricantes son materiales puestos en medio de partes en movimiento con elpropsito de brindar enfriamiento (transferencia de calor), reducir la friccin, limpiar loscomponentes, sellar el espacio entre los componentes, aislar contaminantes y mejorar

la eficiencia de operacin.El lubricante "llena" los espacios irregulares de la superficie del metal para hacerlo "liso",adems sellando as la "potencia" transferida entre los componentes. Si el aceite es muy ligero(baja viscosidad), no va a tener suficiente resistencia y la potencia se va a "escapar"si el

aceite es muy pesado o grueso (alta viscosidad), la potencia se va a perder en friccin excesiva(y calor).Los lubricantes tambin trabajan como limpiadores ya que ayudan a quitar y limpiar laspartculas de material que se desprenden en el proceso de friccin, ya que de otra forma estosactuaran como abrasivos en la superficie del material. Otro uso de los lubricantes es paraimpartir o transferir potencia de una parte de la maquinaria a otra, por ejemplo en el casode sistemas hidrulicos (bomba de direccin, etc.).

No todos los lubricantes sirven para esto y no todos los lubricantes deben cumplir estafuncin.

Los lubricantes tambin contribuyen al enfriamiento de la maquinaria ya que acarreancalor de las zonas de alta friccin hacia otros lados (radiadores, etc.) enfrindola antes de laprxima pasada. En resumen, las principales funciones de los aceites lubricantes son:

Disminuir el rozamiento. Reducir el desgaste Evacuar el calor (refrigerar) Facilitar el lavado (detergencia) y la dispersancia de las impurezas. Minimizar la herrumbre y la corrosin que puede ocasionar el agua y los cidos residuales. Transmitir potencia. Reducir la formacin de depsitos duros (carbono, barnices, lacas, etc.) Sellar

5.7 CARACTERSTICAS DE UN LUBRICANTE

a) El Grado:

Se define por la clasificacin SAE:

SAE es la sigla de Society of Automotive Engineers, una asociacin que ha establecido loscriterios de clasificacin de los aceites basndose en su viscosidad. Los nmeros 20, 30, 40, 50y 60 clasifican a los lubricantes de crter segn su viscosidad a 100C.

Para los aceites multigrados el grado es dado por dos nmeros separados por la letra W:
http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#carhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml


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-El primer nmero seguido por "W" (Winter) representa la viscosidad a baja temperatura, 5W,10W, 15W... ms pequeo el nmero, ms fluido se mantiene el lubricante a bajatemperatura y facilita el arranque

-El segundo nmero representa la viscosidad a alta temperatura, 20, 30, 40, 50. Ms alto este

nmero, ms viscoso se mantiene el aceite a alta temperatura.

b) La Viscosidad SAE

Es la caracterstica ms importante para la eleccin de los aceites y se define como laresistencia de un lquido a fluir. Es la inversa de la fluidez y se debe a la friccin de laspartculas del lquido. La viscosidad se valora segn los mtodos usados para sudeterminacin, y las unidades, en orden decreciente a su exactitud, son:

Viscosidad dinmica o absoluta. La unidad de viscosidad absoluta es elpoise, que sedefine como la viscosidad de un fluido que opone determinada fuerza al deslizamiento deuna superficie sobre otra a velocidad y distancia determinadas. Corrientemente se empleael cent poise, que es la centsima parte del poise y equivale a la viscosidad absoluta delagua.

Viscosidad cinemtica. Es la relacin entre la viscosidad dinmica y la densidad delliquido. La unidad es elstoque (St), aunque prcticamente se emplea el centistoke, queequivale a la centsima parte de aquel y es aproximadamente la viscosidad cinemtica delagua a 20 C.

Viscosidad relativa. En la prctica, la medicin de la viscosidad se hace en aparatosdenominadosviscosmetros, en los cuales se determina el tiempo que tarda en vaciarse unvolumen fijo de aceite a determinada temperatura y por un tubo de dimetro conocido.

Los mas empleados son los Engler, Redwood y Saybolt. Los grados de viscosidad asdeterminados de ben acompaarse siempre de la inicial del viscosmetro y de latemperatura de ensayo; por ejemplo: 5 E a 50 C, 25 S.S.U. a 210 F, etc.

La viscosidad mide la resistencia a fluir de un lquido. El lubricante es ms fluido encaliente y ms viscoso en fro.

Existen dos pruebas para medir la viscosidad: la viscosidad Saybolt universal y la viscosidadSaybolt Furol

La utilizacin de lubricantes fluidos en fro permite reducir los desgastes al arrancar gracias

a una lubricacin rpida de todas las piezas del motor.

FLUIDEZ VISCOCIDAD

EN FRO EN CALIENTE


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0W SAE 60

5W SAE 50

10W SAE 40

15W SAE 30

20W SAE 20

25W

Nivel de prestaciones tcnicas

Se obtienen a partir de las especificaciones internacionales y por las aprobaciones de losconstructores. Las siguientes especificaciones internacionales garantizan un nivel deprestaciones mnimas de un lubricante.

ACEA (Asociacin de Constructores Europeos de Automviles)

API (American Petroleum Institute): Con el fin de facilitar una correcta eleccin del lubricanteque mejor responda a las exigencias especficas de los diversos tipos de motores yservicios, el Instituto Americano del Petrleo, API, estableci una clasificacin de losaceites en dos tipos: aceites para motores nafteros y aceites para motores Diesel.

La letra S identifica a aceites para motores nafteros y la letra C a los destinados a motoresgasoleros.

Las segundas letras indican las exigencias en servicio o el grado de desempeo. Comienzapor la A para el menos exigido continuando en orden alfabtico a medida que aumenta laexigencia.

Se trata de una clasificacin abierta, pues se van definiendo nuevos niveles de desempeopara nuevos diseos de motores (hoy, clasificaciones ms altas API SJ y API CH-4).

5.8 PROPIEDADES MS IMPORTANTES QUE DEBEN TENER LOS ACEITESLUBRICANTES:

COLOR y FLUORESCENCIA: Cuando observamos un aceite lubricante a travs de un

recipiente transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino yla fluorescencia del origen del crudo.

DENSIDAD: La densidad de un aceite lubricante se mide por comparacin entre lospesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de aguadestilada, cuya densidad se acord que sera igual a 1, a igual temperatura. Para losaceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 15C.


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VISCOSIDAD: Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno desus molculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesinexistente entre estas.

NDICE DE VISCOSIDAD: Se entiende como ndice de viscosidad, el valor que indica la

variacin de viscosidad del aceite con la temperatura. Siempre que se calienta unaceite, ste se vuelve ms fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando elaceite se somete a temperaturas cada vez ms bajas, ste se vuelve ms espeso o seasu viscosidad aumenta.

UNTUOSIDAD: La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menoradherencia de los aceites a las superficies metlicas a lubricar y se manifiesta cuandoel espesor de la pelcula de aceite se reduce al mnimo, sin llegar a la lubricacinlmite.

PUNTO DE INFLAMACIN: Elpunto de inflamacin de un aceite lo determina la

temperatura mnima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia deuna llama

PUNTO DE COMBUSTIN: Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto deinflamacin, notaremos que el aceite se incendia de un modo ms o menospermanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguidoelpunto de combustin

PUNTO DE CONGELACIN: Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde suscaractersticas de fluido para comportarse como una sustancia slida.

ACIDEZ: Los diferentes productos terminados, obtenidos del petrleo bruto puedenpresentar una reaccin cida o alcalina. En un aceite lubricante, una reaccin cidaexcesiva puede ser motivo de un refinado en malas condiciones. A esta acidez se lellama acidez mineral

NDICE DE BASICIDAD T.B.N: Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar loscidos formados por la combustin en los motores. El T.B.N. (total base number)indica la capacidad bsica que tiene el aceite. Si analizamos un aceite usado el T.B.Nresidual nos puede indicar el tiempo (en horas) que podemos prolongar los cambiosde aceite en ese motor

DEMULSIBILIDAD: Es la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua,esto es, lo contrario de emulsibilidad.


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5.9 FABRICACIN DE LOS ACEITES LUBRICANTES

Para la obtencin de diferentes tipos de aceite lubricante, se suele usar, hoy en da, larefinacin con disolvente. Junto a esta caracterizacin qumica, son de importancia losvalores fsicos, tales como densidad, viscosidad, fluidez, influencia trmica y otraspropiedades. Los aceites minerales cubren aproximadamente un 90% de la demanda deaceites lubricantes.

Obtencin del aceite mineral:

1. DESTILACIN A PRESIN ATMOSFRICA: Se separa del petrleo todas aquellas fraccionesde baja volatilidad, que constituyen los combustibles conocidos como nafta, queroseno

y gas oil.2. DESTILACIN AL VACO: El petrleo crudo es reducido, siendo destilado al vaco. Se

generan distintas fracciones de destilacin conocidas como "cortes" de caractersticasdiferentes.

3. REFINACIN CON FURFURAL: La refinacin con furfural constituye la primera etapa delproceso y tiene por objeto el extraer mediante este solvente los hidrocarburos aromticosque no poseen propiedades lubricantes.

4. DESPARAFINADO: Este proceso elimina los componentes parafnicos para que loslubricantes sean lquidos a temperaturas bajas (hasta aproximadamente -10 C). Esto serealiza mediante la extraccin con una mezcla de solventes, enfriamiento y filtracin de lasparafinas cristalizadas.

5. HIDROTRATAMIENTO CATALTICO: tambin denominado hidrocracked, se lleva a cabomediante el tratamiento de los aceites desaromatizados y desparafinados con el objeto deaumentar la resistencia a la oxidacin y estabilidad de los mismos (esto ltimo se consigueeliminando los compuestos nitrogenados). Una medida de la calidad y el grado derefinacin es el color de aceite mineral base. Se puede afirmar que para aceites de lamisma viscosidad, cuanto menor el color mejor es su refinacin. Si la destilacin no ha sidobuena, el grado de parafinicidad, naftenicidad y aromaticidad modifican las propiedadesdel lubricante.
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LAS BASES "HYDROCRACKED"

Son el resultado de un complejo proceso de hidrogenacin cataltico. Estemoderno sistema obtiene unos excelentes resultados en la mejora de viscosidad de las basesminerales. Tambin son denominadas como bases minerales "No Convencionales".

Comparados con aceites minerales clsicos que son Monogrado, los aceites "Hydrocracked",ofrecen grandes ventajas, ya que son Multigrado y mucho ms resistentes a la oxidacin. Es unexcelente producto para producir aceites de alta calidad con un costo reducido.

5.10 PROCESOS DE DESTILACIN ATMOSFRICA DE CRUDOS Y AL VACO

El objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudo pordestilacin, sin afectar la estructura molecular de los componentes.

5.10.1 Unidades de Destilacin Atmosfricas y al Vaco

En las unidades de Topping, el objetivo es obtener combustibles terminados y cortes dehidrocarburos que sern procesados en otras unidades, para convertirlos en combustibles msvaliosos.

En las unidades de Vaco, solo se produce cortes intermedios que son carga de unidadesde conversin, las cuales son transformadas en productos de mayor valor y de fcilcomercializacin.

5.10.2 Fundamentos del Proceso

La destilacin del crudo, se basa en la transferencia de masa entre las fases liquido - vapor

de una mezcla de hidrocarburos.

La destilacin permite la separacin de los componentes de una mezcla de hidrocarburos,como lo es el petrleo, en funcin de sus temperaturas de ebullicin.

Para que se produzca la "separacin o fraccionamiento" de los cortes, se debe alcanzar elequilibrio entre las fases lquido-vapor, ya que de esta manera los componentes ms livianos ode menor peso molecular se concentran en la fase vapor y por el contrario los de mayor pesomolecular predominan en la fase liquida, en definitiva se aprovecha las diferencias devolatilidad de los hidrocarburos.

El equilibrio liquido-vapor, depende principalmente de los parmetros termodinmicos,

presin y temperatura del sistema. Las unidades se disean para que se produzcan estosequilibrios en forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los combustiblesespecificados.

Bsicamente el proceso consiste en vaporizar los hidrocarburos del crudo y luegocondensarlos en cortes definidos. Modificando fundamentalmente la temperatura, a lo largode la columna fraccionadora.
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La vaporizacin o fase vapor se produce en el horno y zona de carga de la columnafraccionadora. En el Horno se transfiere la energa temica necesaria para producir el cambiode fase y en la Zona de Carga se disminuye la presin del sistema, producindose el flash de lacarga, obtenindose la vaporizacin definitiva.

La fase liquida se logra con reflujos o reciclo de hidrocarburos retornados a la torre. Estosreflujos son corrientes liquidas de hidrocarburos que se enfran por intercambio con crudo ofluidos refrigerantes. La funcin u objetivo principal de estos , es eliminar o disipar en formacontrolada la energa cedida a los hidrocarburos en el horno, de esta manera se enfra ycondensa la carga vaporizada, en cortes o fracciones de hidrocarburos especificas,obtenindose los combustibles correspondientes.

La columna posee bandejas o platos donde se produce el equilibrio entre los vapores queascienden y los lquidos descendentes. En puntos o alturas exactamente calculadas existenplatos colectores desde lo que se extraen los combustibles destilados.

La diferencia fundamental entre las unidades de Tpping y Vaco es la presin de trabajo.El Topping opera con presiones tpicas de 1 Kg/cm2 (manomtrica), mientras que en el Vacotrabaja con presiones absolutas de 20 mm de mercurio. Esto permite destilar hidrocarburos dealto peso molecular que se descompondran o craquearan trmicamente, si las condicionesoperativas normales del Topping fuesen sobrepasadas.

5.10.3 Variables del Proceso

Los paramentos termodinmicos que gobiernan la destilacin son la temperatura ypresin del sistema, por tal motivo consideramos como variables del proceso todas aquellasque puedan afectar el equilibrio entre las fases vapor-liquido.

Temperatura de transferencia. Esta es la mxima temperatura a la que se eleva elcrudo para vaporizarlo, el rendimiento en destilados depende de esta variable.

Presin de trabajo. Es la presin a la cual se produce la operacin. Si bien afectadirectamente el equilibrio liquido-vapor, generalmente se trabaja a la menor presinposible, y por ende no se varia frecuentemente.

Temperatura de cabeza. Es la temperatura en la zona superior de la columnafraccionadora, se controla con el reflujo de cabeza, este reflujo es la fuente fra quegenera la corriente de lquidos que se contactan con los vapores, producindose losequilibrios liquido-vapor.

Temperatura del corte. Es la temperatura a la cual se realiza la extraccin lateral deun combustible. Esta temperatura es controlada con el reflujo de cabeza y reflujoscirculantes. Estos ltimos tienen un efecto semejante que el reflujo de cabeza yadems precalientan el crudo, recuperando energa.

Inyeccin de vapor. El vapor o (incondensables ) en las fraccionadoras disminuye lapresin parcial de los hidrocarburos, estableciendo nuevos equilibrios vapor-liquidos,


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favoreciendo la vaporizacin de los componentes mas voltiles. Esto se aplica en lacolumna fraccionadora principal como en los strippers de los cortes laterales.

5.10.4 ECONOMA ASOCIADA

Algunos de los combustibles de las unidades de destilacin atmosfricas se comercializandirectamente ya que tienen la calidad - de combustibles para despacho, son el mayorcontribuyente del pool de destilados medios, pero la ventaja econmica mas importante, esque se obtienen cortes de hidrocarburos que son carga de unidades de conversin, que lastransforman en productos valiosos y de fcil comercializacin.

En las unidades de Topping, se obtienen los siguientes productos finales y cargas de otrosprocesos.

Nafta liviana, se enva como carga a isomerizacion donde se mejora el RON y MON Nafta pesada, se enva como carga a Hidrotratamiento de naftas-Platforming, donde se

mejora el RON Kerosene, se enva a tanque de despacho. Gas Ol liviano, se enva a tanque de despacho. Gas Ol pesado, se enva como carga a lsomax, convirtindolo en Gas Ol y JP o a las

unidades de Crakng Cataltico Fluido.

En las unidades de Vaco, solo se obtienen cargas para unidades de conversin.

Gas ol liviano de Vaco, se enva como carga a lsomax, donde se obtiene gas ol, JP, naftascarga de Hidrotratamiento de naftas e isomerizacion y propano-butano.

Gas ol pesado de Vaco, se enva a las unidades de Crakng Cataltico Fluido, donde seobtienen nafta de alto RON, propano carga petroqumica o despacho, butano carga aMTBE- alquilacion, gases combustibles, diesel ol carga a Hidrotratamiento de Diesel que loconvierte en gas ol.

Asfalto, se enva a las unidades de crakeo trmico, donde se convierte en naftas carga deHidrotratamiento de naftas, diesel ol carga de Hidrotratamiento de Diesel, gas ol pesadode coke que es carga de las unidades de Crakng Cataltico Fluido, carbn propano-butanoy gases combustibles.

El impacto econmico de estas unidades se ve reflejado en el lucro cesante que se originacuando estas unidades no operan, que es el mayor de la refinera. Fraccionamiento de Crudo

El primer proceso que se le practica al petrleo crudo en las Refineras, es la destilacin

conservativa del mismo, esta operacin consiste en la extraccin de todos aquelloshidrocarburos que pueden ser obtenidos por destilacin, sin afectar su estructura molecular.

La destilacin o fraccionamiento, del crudo es una operacin que permite separar cortes ocombustibles de una mezcla compleja de hidrocarburos, como lo es el petrleo. El principiofsico en el que se basa el proceso es la diferencia de volatilidad de los componentes, por talmotivo en las columnas fraccionadoras se adecuan las condiciones termodinmicas paraobtener o "condensar" los combustibles perfectamente especificados.


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El fraccionamiento del crudo se completa en dos etapas, en primer lugar se procesa enunidades de destilacin atmosfrica o Topping, donde la presin de trabajo es tpicamente 1Kg/Cm2. Los combustibles obtenidos por este fraccionamiento son enviados a tanques dedespacho o como carga de otras unidades que completan su refinado.

Gran parte del crudo procesado en los Topping no se vaporiza, ya que para lograrlo seranecesario elevar la temperatura de trabajo por sobre el umbral de descomposicin trmica.Por tal motivo este residuo atmosfrico, denominado crudo reducido, se bombea a la unidadde Vaco, donde se baja la presin a 20 mm Hg (tpico lo que permite destilarlo a mayorestemperaturas sin descomponer la estructura molecular.

5.11. UNIDAD DE DESTILACIN ATMOSFRICA O TOPPING

El crudo antes de ser fraccionado, debe ser acondicionado y preparado debidamente paralograr una operacin eficiente. La primera etapa se lleva a cabo en los tanques de recepcin.

El petrleo desgasificado que se recibe en las Refineras, contiene impurezas que sonperjudiciales para los equipos, productos y procesos. Las impurezas son:

Sales, fundamentalmente cloruros de sodio, calcio y magnesio, presente en el agua deformacin que tiene el crudo, estas sales en las condiciones del proceso se hidrolizanformando cido clorhdrico, que es altamente corrosivo y por ende sumamente perjudicialpara los equipos.

Oxidos de hierro, productos de la corrosin de los equipos y medios de transporte delcrudo desde yacimiento, que afectan los coeficientes de ensuciamiento de equipos,calidades de productos y catalizadores.

Arcilla, arena, slidos en general, provenientes de la formacin productora y lodos deperforacin, estos perjudican fundamentalmente los coeficientes de ensuciamiento de los

equipos y afectan la calidad de los productos residuales por alto contenido de cenizas. Compuestos organometalicos, que afectan los catalizadores de unidades de conversin,

desactivndolos.

Cristales de sal u xidos en suspensin,afectando tanto los productos como los procesoscatalticos, el caso de los compuestos de sodio es especficamente perjudicial para lostubos de los hornos, ya que catalizan la formacin de carbn, reduciendo la vida til delhorno por disminucin del coeficiente de transferencia de calor.

Para evitar o minimizar los efectos perniciosos de estas impurezas se realizanfundamentalmente tres tratamientos:

I) TANQUES DE ALMACENAJE (Decantacin de tanques)

El tratamiento en tanque, consiste en decantar el agua libre que tenga el crudo porgravedad. Por tal motivo la temperatura del tanque es muy importante en esta etapa, ya quela propiedad fsica que la gobierna es la viscosidad. Evidentemente a mayor temperaturamenor viscosidad, y por lo tanto se mejora la velocidad de migracin o decantacin del agua,pero se debe tener mucha precaucin de no superar aquella temperatura que provoquecorrientes convectivas, que perjudican directamente la decantacin.


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Para evitar perdida de hidrocarburos voltiles, los tanques poseen techos flotantes queevitan este tipo de fugas. La temperatura se controla con calefactores o serpentinas, ubicadosen la parte inferior del tanque. Se usa vapor exhausto como elemento calefactor. El aguapurgada, arrastra adicionalmente slidos en suspensin.

Esta etapa se lleva a cabo bsicamente con tres tanques en simultneo, uno recibe elcrudo de yacimiento, otro esta en decantacin y el tercero que contiene crudo decantado esdel que aspira la unidad.

El crudo "decantado" en tanques es enviado a la unidad de Topping, donde se loprecalienta con corrientes de mayor temperatura, productos terminados y reflujos circulantes,permitiendo recuperar energa calrica, en el circuito de intercambio.

El circuito de intercambio tiene como funcin, la recuperacin de energa, generndose ungradiente trmico a lo largo del circuito, que permite minimizar el consumo de combustible enlos hornos de calentamiento. Previo al horno se realizan dos operaciones de fundamentalimportancia, el desalado y deshidratado del petrleo, para lo cual se necesitan condicionestermodinmica especificas.

La segunda etapa de eliminacin de impurezas es el desalado del crudo.

II) DESALADO DE CRUDO

El propsito de este proceso, es eliminar las sales e impurezas que tienen los petrleoscrudos, carga de las unidades de Topping. Los slidos en suspensin y las sales disueltas enmuy pequeas gotas de agua, dispersas en el seno del petrleo son extradas en losdesaladores ya que es antieconmico decantarlas y eliminarlas por gravedad en los tanques dealmacenamiento. (Figura 1 siguiente).


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Bsicamente el proceso de desalacin consiste en precalentar el crudo para disminuir laviscosidad, inyectar agua de lavado o exenta de sales, producir una mezcla intima entreambos, contactarla con el agua residual del crudo y posteriormente separar el aguacontendiendo la mayor proporcin de impurezas. En definitiva se lleva acabo la disolucin delas sales presentes en el crudo, generndose pequeos electrolitos (gotas), sensibles a la

variaciones de un campo elctrico.

Para lograr la mezcla se usan vlvulas emulsificadoras o mezcladores estticos.Posteriormente se lo enva a un acumulador donde se hace fluir la corriente uniformemente atravs de un campo elctrico de alto voltaje (20.000 V), generado por pares de electrodos. Lasfuerzas elctricas dentro del campo provocan que las pequeas gotitas de agua coalezcan,formando gotas mas grandes que pueden decantar en el equipo. El crudo libre de sales (crudodesalado) sale por la parte superior del equipo.

La coalescencia de las gotas en el desolador es provocada por fuerzas elctricas generadasentre las gotas de agua. El campo elctrico induce a que las pequeas gotas se conviertan endipolos elctricos, que interactuan entre si generndose atracciones entre las gotitas

agrupndose en gotas mayores, que pueden decantar por gravedad. El efecto del campoalternativo hace que las gotas se muevan (vibrando) en fase con el campo, lo que favorece lacoalescencia de las gotas.

La tercer etapa de acondicionamiento del -crudo es la inyeccin de hidrxido de sodio,esta operacin a diferencia de las dos anteriores no elimina los contaminante, sino que seminimiza el efecto por transformacin de sales menos perniciosas.

III) DOSIFICACIN DE HIDRXIDO DE SODIO AL CRUDO (Inyeccin de Hidrxido deSodio)

Al crudo efluente de los desaladores no se les elimina la totalidad de las sales ya que estosequipos tienen una eficiencia de desalado media del 95 %, por tal motivo se les inyecta unasolucin custica para transformar los cloruros de calcio y magnesio en cloruros de sodio. Elcloruro de sodio tiene una constante de hidrlisis menor que las otras sales, por lo cual seminimiza la generacin de cloruro de hidrogeno y por ende el ataque corrosivo a la unidad.

El gas cloruro de hidrogeno condensa en la zonas fras (parte superior) de la torre y encontacto con agua se forma cido clorhdrico, el cual es altamente corrosivo, por tal motivo esfundamental que se minimice la presencia o efectos del mismo.

El agregado de custico sustituye los cationes magnesio y calcio por sodio, convirtiendo la

mayora de los cloruros en cloruros de sodio, minimizndose la formacin del cido.

Cl2Mg + H2O -------------- 2ClH + MgO

C12Ca + H2O -------------- 2ClH + CaO

2ClNa + H2O -------------- 2ClH + 2NaO


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Por cada molcula de sal de calcio o magnesio, se genera el doble de cido que en caso delcloruro de sodio, por otra parte este ultimo comienza la hidrlisis en el umbral de los 300 C,mientras que a estas temperaturas las otras dos han hidrolizado el 10% y 90 %respectivamente.

La sustitucin se lleva a cabo segn las siguientes reacciones.

Na OH+ C12Ca ------------- Na Cl + (HO) 2 Ca

Na OH+ C12Mg ------------ Na CL + (HO) 2 Mg

El control de la corrosin se complementa con el uso de productos qumicos, a base deaminas, que permiten neutralizar el cido y formar films protectores en las paredes de losequipos.

Una vez eliminadas la impurezas del crudo, se continua precalentado y se lo enva a latorre preflash, donde las condiciones termodinmica son tales que el crudo vaporizaparcialmente. La fraccin vaporizada se enva directamente a la columna fraccionadora, lo quepermite disminuir la carga a los hornos, disminuyendo el consumo de combustible,(condiciones tpicas, 200 C y 1.5 kg/cm2).

Una vez alcanzada la mxima recuperacin de calor, el crudo es bombeado al horno,donde se le transfiere la energa necesaria para lograr la vaporizacin requerida, en la zona dealimentacin de la torre fraccionadora . En esta columna se lleva a cabo el fraccionamiento delos hidrocarburos. Condiciones tpicas de la zona de carga 370 C y 0.800 kg/cm2 de presin(figura siguiente).

Figura 2: UNIDAD DE DESTILACIN ATMOSFRICA - TOPPING


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DESTILACIN ATMOSFRICA DEL CRUDO

La destilacin permite la separacin de los componentes de una mezcla de hidrocarburos,como lo es el petrleo, en funcin de sus temperaturas de ebullicin, aprovechando lasdiferencias de volatilidad de los mismos.

La carga parcialmente vaporizada ingresa en la zona flash o zona de carga. Loshidrocarburos vaporizados ascienden por la columna fraccionadora a travs de bandejas oplatos de fraccionamiento, donde se contacta ntimamente lquidos y vapores, producindosela transferencia de masa y calor necesaria para fracconar los diferentes combustibles, (verfigura N' 3 ). Estos son extrados lateralmente mediante platos colectores y enviados a torresdespojadoras, strippers, donde se ajusta el punto de inflamacin de los cortes.

Figura 3: PERFIL DE TEMPERATURA

Los productos obtenidos por la parte superior o cabeza son gases y nafta. El gas escomprimido y enviado a unidades de concentracin de gases. La Nafta es fraccionadanuevamente para obtener dos cortes. La nafta liviana que se enva a isomerizacion o a tanquecomo carga petroqumica y nafta pesada que es enviada a las unidades de Hidrotratamientodonde se eliminan los contaminantes, venenos, de los catalizadores de Platforming.

El primer corte lateral es el kerosene, el cual se enva a tanque. Previamente intercambiacalor con crudo y es enfriado a temperatura de almacenaje mediante aero enfriadores yenfriadores con agua.

El segundo corte lateral es el gas ol liviano, el cual es tratado en forma semejante alkerosene.


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El tercer y ultimo corte lateral es el gas ol pesado de Topping , el cual es enviado comocarga a las unidades de lsomax o Cataltico Fluido.

El producto de fondo es el residuo que no se vaporizo en el horno, ya que seria necesarioelevar la temperatura por sobre el umbral de crakeo o descomposicin trmica de los

hidrocarburos de alto peso molecular . Por tal motivo esta corriente es enviada a la unidad deVaco.

5.12 DESCRIPCIN DE LAS UNIDADES QUE CONSTITUYEN EL COMPLEJO DELUBRICANTES

I. DESTILACIN AL VACIO:

1.1GENERALIDADESLa planta de destilacin al vacio estar conformada por las actuales instalaciones,

introducindose modificaciones que se adaptaran a los nuevos requerimientos ycapacidades de las nuevas plantas.

Las unidades de vacio T-301 tienen como funcin fraccionar el crudo reducido en trescortes. La finalidad del vaco es la de disminuir la temperatura de ebullicin, de manera deno descomponer los compuestos mas valiosos como lubricantes. El vacio se consiguemediante eyectores de vapor.

1.2DESCRIPCIN DEL PROYECTO1.2.1 SISTEMA T-301

El crudo reducido alimenta mediante la B-1 se precalienta en los intercambiadoresI-302 o I-301, este flujo, antes de entrar en el alambique H-301, recibe la inyeccin delreciclo caliente y de vapor de 250 PSI.

El reciclo caliente que es bombeado por la B-5 asegura el lavado de los platosque estn encima de la zona -- flash y por consiguiente se obtiene un producto laterallimpio para alimentar el R-301. Por otra parte, el vapor de 250 PSI inyectado mas elreciclo caliente, junto con la carga pasa por el alambique para uniformar lastemperaturas y mantener velocidades tales para uniformizar las temperaturas ymantener velocidades tales que eviten el cracking y la degradacin de la carga decrudo reducido.

Directamente encima de la zona flash en la T-301 hay una seccin de remocinde contaminantes en 4 platos y un eliminador de neblina. Encima de este eliminadorhay 5 platos y otro eliminador de niebla para el fraccionamiento en los productosrequeridos.

Con estas caractersticas se obtienen 3 cortes en la T-301, por la cabeza, gas olque se utiliza parte como reflujo externo y partes se puede usar para cagar el tanque


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de combustible TK-301 o devolver a carburantes como diesel ol. El corte lateral sirvede producto de alimentacin de la T-302. El producto de fondo previamente agotadosu contenido de livianos por inyeccin de vapor en el fondo de la torre, sirve comoproducto de alimentacin a la unidad de desasfaltizacin por propano (PDA). Sedispone de un bypass para reciclar parte del producto de fondo enfriando, a los

efectos de enfriar el fondo de la T-301 para eliminar el cracking moderado que puedeocurrir, este durante el paro o arranque de la unidad.

1.2.2 SISTEMA T-302

Normalmente el producto lateral calienta preventivamente de la T-301 esbombeada por la B-4 a travs del intercambiador I-311 hacia al alambique H-302 y deah a la T-302; alternativamente dicha producto lateral almacenado a 200 oF (93oC) sepuede bombear con la B-7 siguiendo el circuito anteriormente indicado comoalimentacin a la T-302. Es necesaria una vaporizacin de por lo menos 10% vol. Deltotal alimentando para asegurar que haya el reflujo adecuado en los platoscomprendidos entre la zona flash y la salida del corte lateral (SAE 20). Se inyecta vapor

al flujo de alimentacin antes de entrar al H-302 por las mismas razones anotadas en elsistema T-301.

Encima de la zona flash hay 6 platos para realizar el fraccionamiento necesario.

El producto de cabeza (SAE 10) despus de condensado y enfriado, se almacena enlos TKS 603-604. Parte de este producto retorna al plato superior como reflujo externo.

El corte lateral, despus de rectificarse en el R-302 y enfriarse, se almacena en losTKS-605-606.

El producto de fondo rectificado (SAE 30) despus de enfriado, se almacena en losTKS 607-608. Parte del producto de fondo enfriado, se puede reciclar al fondo de la T-302 para eliminar el cracking moderado que puede ocurrir en el fondo de la T-302, estodurante el paro o arranque de la unidad.

Las variables operativas mas importantes que se manejan para lograr unavaporizacin dada, son:

- temperatura de la zona flash.- La presin de la zona flash.- La cantidad de vapor inyectado en el fondo de la torre.La presin parcial de los hidrocarburos es proporcional a la presin total de la zona

flash e inversamente proporcional a la cantidad de vapor de agua presente. Es decir,que podemos modificar la presin parcial de los hidrocarburos y, por lo tanto, latemperatura de la zona flash, variando la presin total y/o la proporcin de vaporinyectado.


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1.3VARIABLES QUE AFECTAN LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOSUna vez que se ha fijado el grado de vaporizacin de la carga mediante las tres

variables antes indicadas, la calidad de los cortes lubricantes est determinada por:

- Caudal extrado por la parte lateral.- La intensidad del scripting.- La cantidad de reflujo principal.

En general, la viscosidad y la densidad se regulan ajustando los rendimientos decada uno de los cortes obtenidos.

II. UNIDADES DE DESASFALTIZACION POR PROPANO

2.1GENERALIDADES

La desasfaltizacion por propano es un proceso de extraccin por solventes, para laseparacin de materiales asfalticos de las facciones pesadas del petrleo. Este procesogeneralmente se utiliza para tratar los productos residuales de unidades de vacio aatmosfricas.

El propano tiene la propiedad de disolver preferentemente el asfalto en los cortes de aceiteque se procesas, luego es posible recuperarlo, tanto del aceite desasfaltizado como del asfalto.

Uno de los factores ms importantes en esta unidad, es la relacin propano/carga, con quese alimenta al contador de discos rotatorios y las condiciones de operacin del mismo; todasestas caractersticas han sido suministradas por R.W.C en sus bases para diseo para la unidadque nos ocupa.

2.2CONDICIONES DE OPERACIN DEL CDR (T-501)

Relacin propano /aceite. 11.4/1

CABEZA FONDOTemperatura, oF 140-170 100-140Presin, PSIG 600 615Rendimiento operacin 78% vol.Factor de conversin de operacin 0.95

2.3DESCRIPCIN DEL PROCESOEl residuo de fondo de la unidad y almacenado en el TK-501 es bombeado por la P-

501, cuyo flujo recibe un primer mezclado con propano liquido proveniente del D-501,luego esta mezcla a temperatura regulada ingresa a la T-501. Por otra parte, un flujo depropano lquido ingresa directamente en la parte inferior de la columna (T-501). En la T-501 el propano fluye hacia arriba producindose la extraccin diferencial, propano/aceite,


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por la parte superior y propano asfalto por la parte inferior del contactor. Mediantecalentamiento por vapor en la parte superior de la columna, se controla la temperatura dela cabeza y por consiguiente, el grado de separacin del aceite/asfalto. Cuando mayor latemperatura de cabeza, tanto menor la cantidad de asfalto arrastrado por la cabeza, perosimultneamente aumenta tambin la perdida de aceite que arrastra el asfalto hacia el

fondo. La T-501 o contactor de discos rotatorios (CDR) tiene el rotor con velocidad variablepara poder obtener eficiencias altas de extraccin en un amplio rango de diferentescondiciones de operacin.

La mezcla asfalto/propano del fondo de la T-501, es calentada y luego vaporizadaen la T-504, donde se recupera el propano por la cabeza y el producto de fondo se enva ala T-505 donde se recupera los ltimos vestigios de propano y por el fondo, el productoasfaltico a almacenaje mediante la P-504.

El propano del aceite desasfaltizado se lo separa en dos etapas de evaporacin,una primera en la T-502 (Torre Flash), mediante calor suministrado por el re boiler I-503. Elproducto de cabeza, luego de enfriarse y condensarse en el E-503, se lo acumula en D-501

(acumulador de propano). El producto de fondo de la T-502 aumenta a la parte superiorde la T-503 (Stripper de aceite desasfaltizado), donde se remueven los ltimos vestigios depropano por la cabeza y por el fondo el aceite desasfaltizado a almacenaje mediante la P-503.El propano recuperado de los dos strippers (T-503 y T-505), previamente se separa sucondensado en el D-502, y de aqu se enva a un pequeo acumulador de donde succionael compresor de propano (C-501) que luego de pasar por el condensador E-505, se juntacon el propano proveniente de la T502 para entrar en el acumulador de propano (D-501).

Finalmente, se dispone del recipiente colector (D-504) conectado a todas lasvlvulas de alivio del sistema, tales como la del CDR y otras instaladas principalmente en elcircuito de solvente. Los vapores son venteados en el D-504 y el aceite separado es

bombeado por la P-504-A al sistema de recuperacin de aceites.

2.4VARIABLES OPERATIVASLas variables que se controlan y que afectan en un grado mayor o menor la operacin de

extraccin de asfalto por propano en la corriente de aceite, son:

- Relacin del solvente/aceite.- Presin en el contador de discos rotatorios (CDR).- Temperatura de cabeza del CDR.- Velocidad del rotor del CDR.

III.UNIDAD DE REFINACIN POR FURFURAL

3.1 GENERALIDADES

El proceso de extraccin, utilizando el furfural como solvente, se utiliza para eliminar todoslos aromticos policclicos y otros compuestos no deseables, los cuales son relativamente


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inestables bajo la accin del oxigeno, incluyendo compuestos quincrementan el color de losaceites, resinas, compuestos fcilmente carbonizables.

La principal funcin del furfural es la de remover todos aquellos hidrocarburos de tipoaromtico, los cuales tienen baja lubricidad (low oilness), bajo ndice de viscosidad, pobre

estabilidad a la oxidacin, alto residuo carbonoso, y un elevado color, dejando un aceiterefinado en la llamada fase refinada(raffinate phase).

Otra ventaja del furfural anhidro es que mantiene la selectividad mencionadaanteriormente a altas temperaturas. Lo que no acurre con otros solventes; esto ofrece dosventajas:

A) Las viscosidades bajas a altas temperaturas permiten un mejor contacto entre el aceite yel solvente.

B) Cargas altamente parafnicas pueden ser procesadas sin dificultad.Los equipos para la extraccin son relativamente simples, en cambio las instalaciones para

la recuperacin del solvente en cada circuito (refinado y extracto) son las mayores y mscomplejas con el agregado de que requiere una mayor cantidad de solvente en circulacin,como tambin un elevado requerimiento de calor para los efectos de vaporizacin.

3.2 CONDICIONES DE OPERACIN DE CDR (T 602)

SAE 10 SAE 20 SAE 30 B.S.

CANTIDAD FURFURAL, BASE

Carga de aceite

(% vol.)

200 200 200 200

TEMPERATURA DE SALIDA.

Fase refinado (F) 170 170 200 240

TEMPERATURA DE SALIDA.

Fase extracto (F) 120 120 150 180

TEMPERATURA CARGA

Aceite. 130/160 130/160 160/190 190/230

RELACIN DEL RECICLO DEL EXTRACTO, BASE CARGA

Aceite. (% vol.) 0.2 0.3 0.4 0.5

Rendimiento delrefinado (% vol.)

82 83 83 85

Furfural en faserefinado (% vol.)

15 17 18 20


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3.3 DESCRIPCIN DEL PROCESO

La carga de aceite que proviene de los tanques de almacenamientos, previamente seprecalienta en el I-601 de donde se dirige a la T-601, donde se deaerea el aceite con el objetode evitar que posteriormente el oxigeno que pueda tener el aceite, cuando ste entre en

contacto con el furfural, lo degrade rpidamente, ya que el furfural es muy sensible a laoxidacin por la accin del oxigeno. Luego la carga se regula a la temperatura deseadamediante el E-601, de donde se alimenta a la parte inferior del CDR (T- 602), donde el aceiteva descendiendo en contracorriente con el furfural el que se alimenta por la parte superiordel contactor, y proveniente del fondo de la T-607.

A medida que desciende el solvente, va extrayendo selectivamente los componentesaromticos policclicos simultneamente tambin va extrayendo cierta cantidad del aceite.Este aceite extrado es desplazado del furfural por un reflujo ascendente, parte del cual esinducido utilizando un reflujo en la parte inferior de la torre y a travs del E-608, utilizandoparte del reflujo de la capa inferior de la torre y un flujo fro proveniente del fondo del fondode la T- 605 (extract- recyocle). Este reflujo fro es el que disminuye la capacidad de arrastre

del furfural de aquellos componentes del aceite que no conviene desecharlos. Con estereflujo se controla el gradiente de temperatura en la torre y de este modo la eficiencia deextraccin en la misma.

La fase furfural/extracto proveniente del fondo de la T-602, es calentada a travs de tresintercambiadores y flasheada para separar la mayor cantidad de furfural posible en la T-607(fraccionadora A) y la mezcla extracto/furfural del fondo de la T-604 nuevamente secalienta (I -606) para flashear y separar los ltimos vestigios de furfural en la T-605, estevaporizado se realiza a presin para poder separar todo el furfural remanente. En esta torrede reflujo en exceso y los cidos naftnicos condensados se eliminan por el d-604, de dondese alimenta a la T-606, el exceso se enva al D-601 a travs del E- 605.

La cabeza de la T- 605 se alimenta a la T-607 (fraccionadora A), los vapores que no pasanpor el T- 605 sirven para producir el stripping en la T- 607 y el producto de fondo una partesirve para el reciclo en el fondo de la T-602 y la otra parte se la enva a la torre agotadora T-606 (stripper del extracto), donde por inyeccin de vapor y vaco, se elimina el furfuralcompletamente del extracto. Por el fondo de la T-606 sale el extracto que luego de enfriadoen el E-604 se enva a almacenaje. El producto de cabeza, junto con el producto de cabeza dela T-603 se condensa en el E-606, y se acumula en el D-602, de cuyo fondo el furfural hmedose enva al D-601 (Acumulador de solvente) y la fase de vapor del D-602 se enva a la T-608(torre fraccionadora B), mediante sistema de vaco, por cuyo fondo se elimina el agua

contenida en el furfural, y por la cabeza el furfural con algn porcentaje de agua se dirige al

D-607, donde se condensa y se dirige al D-601, compartimiento furfural hmedo.

En el acumulador D-601, se dispone de dos compartimentos, el de menor contenido dehumedad que mediante la bomba P- 609 sirve de reflujo a las bombas T-603, T-606 y T-607, yel furfural con mayor contenido de agua que mediante la P-510 se devuelve a la T-608.

La T-607 (fraccionadora A) recibe furfural de las T-604 y T-605, donde por el fondo seobtiene furfural anhidro que mediante la P-603 sirve para alimentar la T-602 y para reflujos


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de la T-604 y T-605. El furfural hmedo de cabeza de la T-607 junto con los vaporesazeotrpicos de la T-608, se condensan y se envan al D-601.

La fase furfural/refinado (producto de cabeza de la T-602), de bajo contenido en furfuralse precalienta en los I-602 e I-607para alimentar a la T-603, en la cual y en vaco, se agota el

furfural inyectando vapor sobrecalentado. Por la cabeza se obtiene furfural que junto con lacabeza de T-606 se condensa, se separa en el D-602 y se enva al acumulador D-601. Elproducto de fondo de la T-603 se enfra en los I-602 y E-603 y se enva a almacenaje comoaceite refinado.

Se usa un sistema de recirculacin de aceite caliente para calentar las diferentes mezclasaceite-solvente, y durante el proceso, con el objetivo de minimizar las prdidas pordegradacin de solvente.

3.4 VARIABLES OPERATIVAS EN LA EXTRACCION

- Relacin de furfural al aceite.- Temperatura de alimentacin y gradiente de temperatura en el CDR.- Relacin de reciclo interno (reflujo fro)

IV. UNIDAD DE DESPARAFINACION POR MEK-TOLUENO

4.1 GENERALIDADES

La desparafinacin por solventes (MEK-TOLUENO), este proceso en general se usado parala produccin de aceites lubricantes con bajo punto de escurrimiento y para la produccin deparafina terminada y al estado de comercializacin. Este solvente es una mezcla de 50% envolumen de Metil Etilcetona (Mek) y 50% en volumen de tolueno. La cetona indicada tiene la

propiedad de provocar una fcil solidificacin de las parafinas, llevndolas a su forma cristalinade tal manera que se las puede separar fcilmente por filtracin, simultneamente el toluenoincrementa la capacidad del solvente para disolver el aceite.

4.2 CONDICIONES DE OPERACIN

La unidad operando con B.S. se toma como caso lmite para el diseo en ciertas partes delproceso, en otras se toma la operacin con SAE 10 y en otras la operacin de fraccionamientode parafinas.

La siguiente tabla muestra las condiciones de operacin para cada uno de los productos a

desparafinar y fraccionamiento de parafinas:


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SAE 10 SAE 20 SAE 30 B.S PARAFINA

Relac. Solvente/aceite vol

Dilucin inicial vol 1:1 1.5:1 2:1 4:1 5:1

Dilucin secundaria vol 1.5:1 1.5:1 1.5:1 4:1

Lavado vol 2:1 2:1 2:1 2:1 5:1

Rango enfriamiento F 120/-15 140/-15 150/-15 160/-15 140/2

Cap. Produc. Filtro.

Aceite desparaf. Gph/sf 1.8 1.6 1.4 1.4

Parafina Lbs/sf-h 8

Rendimiento DWO % vol 78 79 80 85

Rendimiento paraf. Blan. % vol 31

Rendimiento paraf. Dura % vol 69

Solvente en torta paraf. % vol 78 83 83 80 75

Velocidad filtro min/rev. 2-4 2-4 3-5 5-7 1-3

4.3 DESCRIPCION DEL PROCESO

La carga de aceite o la parafina blanda, calientes, se alimentan con la P-701, aunque parael caso de la operacin con SAE 30 y B.S. previamente se mezcla con parafina de recicloproveniente del sistema de recuperacin de parafina (salida E-710), para poder mantener larelacin Slido (parafina)/Lquido (aceite + solvente) para una buena operacin de los filtrosde acuerdo a lo indicado por TDC.

Despus de la P-701 la carga recibe la dilucin inicial, consistente en una mezcla desolvente hmedo proveniente del D-703 y solvente hmedo con alguna cantidad de aceite yparafina (slop solvent), proveniente del TK-702.

*DWO = Aceite desparafinado.

Una vez obtenida la mezcla solvente/aceite en la proporcin deseada, se precalienta en elI-701 y luego se regula la temperatura de la mezcla con el E-701, antes de iniciar la etapa deenfriamiento (esta temperatura oscila desde 120F para e SAE 10 hasta 160F para el B.S.). Elaceite debe estar en contacto con el solvente a la temperatura de 160F o un poco ms, paraasegurar que la parafina que se forme posteriormente tenga una estructura cristalina.


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Luego se enfra la mezcla con el E-701 alas temperaturas indicadas anteriormente.Posteriormente se realiza un mayor enfriamiento con los chillers CH-701/704 hasta alcanzar latemperatura de -15F.Antes, durante y posteriormente al pasaje de la mezcla por el ltimo chiller, CH-704, se inyectala segunda dilucin (a -15) en la proporcin indicada en las condiciones de operacin, este

flujo es de solvente anhidro proveniente del D-703, compartimento que contiene el solventeanhidro. Finalmente la mezcla ya en solucin y antes de entrar al acumulador de carga a filtro(D-701), recibe otro flujo de recirculacin de filtrado (aceite + solvente), excepto en lasoperaciones de SAE 30 y B.S., ya que en estas operaciones no se requiere considerando laviscosidad de estos dos cortes.

Una vez que sale la solucin del D-701, la parafina es separada del aceite en los filtrosrotatorios de vacio, FR 701/702, luego la torta que se va formando en el filtro se lava consolvente frio proveniente del D-703. Un circuito cerrado de recirculacin de gas inerte,incluyendo un sistema de vacio es utilizado para facilitar el flujo a travs del filtro.

El aceite desparafinado (fltrate) que sale del filtro, se acumula en el D-702 de donde es

bombeado por la P-704 para la recirculacin a travs del filtro y al sistema de recuperacin.Este ltimo flujo previamente cede su calor en los chillers CH-701/702 y en el I-702 de dondese dirige al sistema de recuperacin en el cual se precalienta en los I-704, I-705 y luegoalimenta a la T-701, cuyo producto de cabeza, despus de enfriarse y condensarse en los I-704y E-706, se enva al D-703. El producto de fondo se enva a la T-702 (Torre Flash de presin),cuyo producto de cabeza luego de enfriarse y condensarse en los I-705 y E-707 se enva va alcompartimiento de solvente seco del D-703.

El producto de fondo luego de precalentarse (I-707), se alimenta a la T-703, (Torre FlashAtmosfrica), cuyo producto de cabeza se junta con la cabeza de la T-701 para recuperarse enel D-703.

El producto de fondo se alimenta directamente a la T-704 (Stripper con inyeccin devapor), en la cual el producto de cabeza va al sistema de recuperacin MEK y el producto defondo se bombea a travs del enfriador E-708 a almacenaje.

SISTEMA DE RECUPERACION PARAFINA

La torta de parafina conteniendo una apreciable cantidad de solvente sale del filtro y esbombeada con la P-705/706 a travs del calentador I-703 al TK-701. Parte del flujo a la salidadel I-703 se recircula al acumulador del filtro para mantener en condiciones de bombeabilidadla parafina obtenida. En el TK-701 se separa la pequea cantidad de agua que pueda contener

la mezcla y posteriormente sirve para alimentar al sistema de recuperacin de parafina. A estesistema alimenta la P-709, cuyo flujo se precalienta en los I-708 e I-709 y alimenta a la T-705(Torre Flash Atmosfrica), cuyo producto de cabeza luego de enfriarse y condensarse en los I-708 y E-709 se enva al compartimiento de solvente hmedo del D-703. El producto de fondode la T-705 alimenta al evaporador I-710, de donde una parte vuelve a la torre y la otra sirvepara alimentar la T-706 (Stripper con inyeccin de vapor sobrecalentado), el producto decabeza de esta torre se enva al sistema de recuperacin de solvente. El producto de fondo sebombea con la P-711 a travs del enfriador E-710 a almacenaje.


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SISTEMA DE RECUPERACION DE SOLVENTE Y SEPARACION DE AGUA

Los vapores procedentes de las cabezas de la T-704 y T-706 (strippers) que fundamentalmentecontienen solventes con alguna cantidad de aceite y parafina, se condensan en el E-711 yluego se almacenan junto con el agua proveniente del TK-701, de cuya parte superior se

extrae solvente que mediante la P-713 se utiliza como una parte de la dilucin inicial. Delfondo del TK y mediante la P-712, se carga el stripper T-707, cuyo producto de cabeza, que esuna mezcla azeotrpica MEK-agua, se condensa en el E-712 y se retorna al TK-702, por estalnea se recupera tambin el solvente que se utiliza para el lavado caliente de filtros(operacin discontinua),y que previamente se acumula en el D-704 (acumulador de lavadocaliente).

El fondo de la T-707, fundamentalmente condensado, trazas de aceites y parafinas, se drenacontinuamente al sistema de purga.

4.4 SISTEMA DE REFRIGERACION

El ms utilizado comnmente, es el sistema de refrigeracin por propano, para lo cual seutiliza un compresor de dos etapas, de cuya etapa de alta, hay 3 flujos, 2 de los cuales sirvende recirculacin a las etapas de baja e intermedia; el otro flujo se condensa en el E-713 y luegose acumula en el D-717 y que vuelve al acumulador intermedio del compresor.

El flujo principal una vez fro del I-712, sale y a travs de 5 vlvulas de expansin, entra elos chillers CH-703; CH-704, E-703A/B, E-705 y E-702, de los tres primeros enfriadores elpropano caliente vuelve al D-713 (acumulador de succin, KO DRUM) antes de entrar a esteacumulador, se recibe otros 2 flujos provenientes, uno de acuerdo a la temperatura de salidadel C3 de D-713 recibe parte del propano lquido que sale del I-712, y el otro en funcin del

regulador del flujo de alimentacin al compresor, lo cual se controla con parte del flujo de C3que sale de la etapa de alta y que se recircula al TK de succin.

Por otra parte, los dos flujos provenientes del E-705 y E-702, se dirigen al D-715(acumulador inter-etapa, KO DRUM), antes de entrar a este acumulador, se recibe dos flujosprovenientes, uno de acuerdo a la temperatura de salida de C3 del D-715 recibe parte delpropano lquido que sale del I-712, y el otro, en funcin del controlador de flujo dealimentacin a la etapa intermedia del compresor, lo cual se controla con parte del flujo de C3que sale de alta y que se recircula al acumulador D-715.

4.5 SISTEMA DE RECIRCULACION DE GAS INERTE

Se utiliza para mantener en atmsfera inerte todos aquellos equipos, acumuladores y TKSdonde existe MEK, tolueno o mezcla de ambos y tambin para facilitar el filtrado de parafinasen los filtros rotatorios.

En general se utiliza para evitar la formacin de mezclas explosivas entre solventes y aire.


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Del generador de gas inerte (GG-701), el gas producido se enva aun gasgeno (D-707) dedonde un flujo sirve para mantener en atmsfera inerte todos los TKS y acumuladores quecontienen MEK-Tolueno o mezcla de estos con aceite.

El otro flujo que sale del gasgeno sirve de Make Up al circuito de gas inerte delos filtros

rotatorios (FR 701/702) y el acumulador de filtrado (D-702), en funcin de la presin queexiste en este sistema. En este circuito el gas que existe en el D-706 (Acumulador de gasinerte) es comprimido por el C-702 y luego enfriado en los enfriadores E-704 y E-705 sealimenta a los filtros FR-701/702, de donde un flujo va a la vlvula de alivio (con filtro especialpara evitar la entrada de aire) y vuelve al gasgeno o al pulmn D-701. El otro flujo se dirige alD-702 de donde sale el acumulador de succin del compresor (D-706), en esta etapa se recibeel make up de gas inerte de acuerdo a la presin de gas de entrada al filtro.

Finalmente se dispone de un compresor de gas inerte de alta presin (C-703) el cual tomagas inerte del generador para enviar a intercambiadores y chillers para las operaciones depurgado.

V. HIDROTERMINADO

5.1.- GENERALIDADES.

El proceso de hidroterminado es utilizado como el tratamiento final de aceites lubricantesdespus de la desparafinacin. El objeto de este proceso es mejorar el color de los aceites,mejorar: la estabilidad y desulfurizar; todo esto es factible y con alta eficiencia, utilizando unamoderada hidrogenacin del aceite.

Muchas reacciones estn involucradas con distinto nivel de severidad. Se describensolamente aquellas aplicables a cargas extradas con solventes, des parafinadas o no.

Debido a que estas cargas estn parcialmente purificadas por la extraccin con solvente, lareaccin clave a ser consideradas en este hidroterminado, es la desulfuracin

Tambin se distinguen las siguientes reacciones:

1) Desulfuracin.2) Suave Hidrogenacin.3) Hidrogenacin de olefinas.4) Muy suave hidrogenacin de aromticos.5) Descomposicin de compuestos oxigenados.

5.1.1 REACCIONES QUIMICAS.-

DESULFURACION.-

Esta es la reaccin considerada principal.


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El azufre est presente en la alimentacin bajo varias formas: Elementalmentecomo mercaptanes, sulfuros, disulfuros y combinado, ciclos de carcter aromtico(tiofeno).

En el caso del Azufre elemental, la reaccin de SH2 y el correspondiente

hidrocarburo.

Sulfuro R-S-R + H2 = RSH + RHDisulfuro R-S-S-R + H2 = 2R S-HMercaptanos RSH + H2 = RH + SH2

En el caso del azufre combinado, la principal reaccin es la ruptura de las unionesentre el tomo del azufre y un ciclo y el resto de la molcula de un anillo aromtico y poruna profunda desulfuracin se abre el ciclo con formacin de Fenil mercaptan siendo elltimo producto H2S.

En el Hidrodeterminado las reacciones requerida con la desulfuracin de sulfuros,disulfuros, marcaptanes y parcialmente algn azufre combinado de manera quepermanezca algo de estos en los aceites. Estos compuestos son antioxidantes y permiteneconomizar aditivos.

SUAVE HIDRO-DENITROGENACION.-

El nitrgeno siempre se encuentra esencialmente en compuestos heterocclicos. Lahidrodenitrogenacin es una reaccin mas dificultosa que la hidrodesulfuracion. Como elazufre , el nitrgeno en compuestos pesados puede ser puede ser descompuesto enproductos intermedios y con alta severidad el ltimo producto debe ser amoniaco.

Gran parte de los compuestos indeseables de nitrgeno son eliminados entratamiento previo como la extraccin de solventes.

Sin embargo, para crudos altamente nitrogenados algo de hidrodenitrogenacion esrequerida para llegar a una mejor estabilidad de color.

HIDROGENACION DE OLEFINAS.-

Algunas olefinas pueden estar presentes en los refinados pero generalmente enbaja cantidad. La mayora se satura durante el hidroterminado. La correspondientemedida es el valor del nmero de Iodo.

MUY SUAVE HIDROGENACION DE AROMATICOS.-

Normalmente en el hidrodeterminado, los aromticos no son hidrogenados, sinembargo, el anlisis muestra un ligero decrecimiento en aromticos en el aceiteterminado. Este decrecimiento es debido a la liberacin de compuestos livianos, de anillosaromticos, los que son despojados en los strippers para llevar el aceite al flash pointrequerido.


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El resultado neto es un ligero decrecimiento en aromticos y una mejora en elndice de viscosidad.

DESCOMPOSICION DE COMPUESTOS OXIGENADOS Y OTRAS REACCIONES.-

Generalmente los compuestos oxigenados son eliminados con la extraccin desolventes. El resto es eliminado en el hidrotratamiento. El oxigeno puede ser medido pormtodos de rayos infrarrojos y otros mtodos.

La concentracin inicial del oxigeno decrece y el carbn conradson es tambinreducido un poco a baja severidad.

5.2 CONDICIONES DE OPERACIN.-

Las condiciones de operacin y bases para el diseo de esta unidad, son lasrecomendadas por TDC. En realidad, no se trata de un hidrodeterminado severo, sino masbien moderado.

La siguiente tabla muestra las condiciones para diseo y operacin a esta unidad.

SAE 10 SAE 20 SAE 30 B.S.

Veloc.ESPACIAL LIQ

Vol/h/ Vol 1.8 1.6 1.5 1.3

(2) Proces.Operac. React.

MaxPSIG 500 500 500 500

Temp.operac,react., max

F 600 600 600 600

Consumo H2(qumico)

SCF/BBI 50 50 50 50

Reciclo H2 SCF/BBL 400 400 400 400Make up H2 SCF/BBL 100 100 100 100Rendimiento

hidroterm.% VOL 99 98 98 97

(2) considerado 95% H2 en el Makeup Gas.

El catalizador recomendado es de Niquel-Molibdeno sobre una base de alumina, otambin el american Cyanamid HDS-3 o su equivalente.

Una prdida de 5F mx. En el punto de escurrimiento del aceite, puede ocurrirdurante esta etapa. Por esta razn muchas veces es preferible realizar el hidroterminadoantes de la desparafinacin

5.3 DESCRIPCION DEL PROCESO.-


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El hidrogeno precedente del reformador o del generador de hidrogeno, esestabilizado en la temperatura adecuada en el E-802 y luego comprimido en el C-801, dedonde se enva para mezclar con el aceite desparafinado precedente de la bomba P-801;esta mezcla luego de pasar por el I-801, precalentndose, entra al alambique, de dondesale a la temperatura y a la presin apropiadas para la reaccin de hidrogenacin en el

reactor R-801. El producto que sale del reactor se enfra en el I-801 y luego se dirige al D-801 (Acumulador de alta presin), de donde se ventea una parte del gas en funcin de lapresin de este acumulador, y en el que estn contenidos el H2S, H2 y otros componenteslivianos, otra parte recicla a la etapa intermedia del compresor C-801, finalmente el aceitecon gas pasa al D-802, acumulador de baja presin, de donde un flujo de gas en funcin dela presin de este acumulador, se ventea directamente, ya sea a quemadores a atmosfera,y el otro flujo en funcin del nivel de este acumulador se enva a la T-801 (stripper devacio), cuyo producto de cabeza se condensa junto con el vapor utilizado para hacer elvacio, y se recibe en el D-805 (acumulador de condensado), de donde una parte se drenacomo purga y la otra funcin del nivel D-805 se bombea con la P-803 como aceite slop. Elproducto de fondo de la T-801 se alimenta a la T-802 (secador), la cual a menor vacio quela T-801, deshidrata todo el aceite mediante un eyector cuya descarga junto con el

producto de cabeza de la T-801, se dirige al D-805.

El aceite deshidratado es tomado del fondo de la T-802 por la P-802 y luego deenfriado en el E-803 y el filtrado en el F-80, es mandado directamente al almacenaje.

5.4 VARIABLES OPERATIVAS.-

Las principales variables en los procesos de hidroterminado son las siguientes.-

Temperatura en el reactorPresin en el reactor

Velocidad espacialRelacin hidrogeno/aceiteReciclo de hidrogeno

5.4.1 Temperatura:

La temperatura en el hidrotratamiento es baja, pero debe ser fijada para obteneruna adecuada desulfuracin.

5.4.2 Presin:

La presin en funcin del contenido de H2 en el gas, cuanto menor es el contenidode H2, tanto mayor deber ser la presin en el reactor.

5.4.3 Velocidad Espacial:

La velocidad Espacial es la razn del flujo lquido fresco al volumen del catalizador.

Cuando la velocidad es baja, la severidad es mayor.


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VI. DEFINICIONES

Caracterizacin del Petrleo Crudo

Factor de Caracterizacin Kuop

El factor Kuop, es un valor que permite identificar o caracterizar el tipo de crudo en cuanto a sucomposicin qumica, (base parafinica, mixta, naftenica, aromtica).

La temperatura volumtrica media, es la temperatura de ebullicin de un componente hipotticocon caractersticas equivalente a la mezcla de hidrocarburos analizada.

K= 13 BASE PARAFINICA

K= 12 BASE MIXTA

K= 11 BASENAFTENICA

K = 10 BASEAROMATICA

Gravedad API

Los grados API es una forma de expresar la densidad, la cual fue definida por el AMERICANPETROLEUM INSTITUTE de la siguiente manera:

Punto Inicial

Es la menor temperatura a la que los componentes de una mezcla de hidrocarburos inicia laebullicin

Punto Final

Es la mayor temperatura a la que los componentes de una mezcla de hidrocarburos finalizan laebullicin

Punto Inflamacin


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Es la menor temperatura a la que los componentes de una mezcla de hidrocarburos inflamanespontneamente en presencia de llama.

Torres Fraccionadoras

Estos equipos permiten separar los diferentes cortes de hidrocarburos presentes en la cargapreviamente vaporizada, producindose condensaciones controladas, establecindosetransferencias de energa y masa adecuados para obtener los combustibles especficos.

Las etapas de equilibrio se logran con dispositivos que permiten un intimo contacto entre la fasevapor (ascendente) y la fase liquida (descendente). Los ms comunes son campanas de burbujeo,platos de vlvulas, platos perforados, rellenos, etc. .

En estos equipos se ajusta la curva de destilacin de los combustibles.

Torres Pre flash

Son equipos donde no es necesario obtener un fraccionamiento de alta calidad. El objetivo eslograr una etapa de equilibrio, donde los hidrocarburos de bajo peso molecular (agua, nafta einferiores) pasen a la fase vapor, para ser enviados directamente a la torre fraccionadora, solo elproducto de fondo continua como carga del horno.

Strippers

Son pequeas torres cuya funcin principal es eliminar los componentes de bajo peso molecular(voltiles) de los combustibles extrados lateralmente en las torres fraccionadoras, el principiofsico en el que se basa su funcionamiento es la disminucin de la presin parcial de loscomponentes por la inyeccin de un fluido (fase vapor) en el equipo.

En estos equipos se ajusta el punto de inflamacin de los combustibles.

Los fluidos normalmente usados son vapor o gas seco.


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ANEXOS


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informe final hidrocarburos

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