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Anlisis SARA

Andrs Javier Chaustre Ruiz

Laboratorio de Fluidos

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Agenda

Objetivos Palabras Clave Formas de caracterizar un fluido Definicin Anlisis SARA Consideraciones del Anlisis SARA Caractersticas componentes SARA Prueba ASTM D 2007-03 Mtodo TLC Mtodo HPLC Ejemplos de aplicacin Indice de inestabilidad coloidal Conclusiones

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Objetivos

Definir el significado de anlisis SARA.

Conocer los procedimientos estandarizados para ladeterminacin y cuantificacin de los compuestos saturados,aromticos, resinas y asfltenos segn la norma ASTM D2007.

Diferenciar los otros dos mtodos cromatogrficos (HPLC YTLC), y analizar sus caractersticas.

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Palabras Clave

Adsorcin

Elusin Cromatografa

Desorcin

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Adsorcin

La adsorcin es un proceso por el cual tomos,

iones o molculas son atrapados o retenidosen la superficie de un material, encontraposicin a la absorcin, que es un

fenmeno de volumen.

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Absorci%C3%B3n_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Absorci%C3%B3n_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

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Elusin

Separacin pormedio del lavado

progresivo con unlquido apropiadode sustanciasadsorbidas.

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Cromatografa

Es un conjunto de tcnicasbasadas en el principio de

retencin selectiva, cuyoobjetivo es separar losdistintos componentes deuna mezcla, permitiendoidentificar y determinar lascantidades de dichoscomponentes. separacin de clorofilas mediante

cromatografa en papel

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Chromatography_of_chlorophyll_results.jpg

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Desorcin

Lo contrario a la adsorcin; la eliminacin demateria desde un medio adsorbente,usualmente para recuperar material.

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Formas de Caracterizar un Crudo

ndice de caracterizacin segn el anlisis Sara.

ndice de caracterizacin de Watson.

Cromatografa gaseosa.

Destilacin simulada.

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Anlisis SARA

El anlisis SARA es un anlisiscomposicional que buscacuantificar por medio de laelusin los diferentescompuestos entre los cuales losms importantes son: Saturados,

Aromticos, Resinas yAsfltenos.

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Anlisis SARA - Esquema

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Algunas consideraciones del anlisis SARA

La caracterizacin del aceite y los pesados es necesaria para

tener la habilidad de entender y predecir su comportamiento.

El conocimiento de las cantidades ponderadas de los cuatro

tipos compuestos que supone una importante informacinpara su refinacin.

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Los aceites del petrleo procedentes de distintas fuentestendrn diferentes distribuciones SARA y diferentespropiedades.

En la mayora de los mtodos los asfaltenos son aislados comouna fraccin. Esto es debido a que su naturaleza altamentepolar podra causar que sean adsorbidos irreversiblemente.

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Componentes del Petrleo

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Caractersticas

Saturados

Aromticos

Resinas

Asfaltenos

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Saturados

Comprenden los hidrocarburos alifticos(parafinas) y naftnicos (cicloparafnas).

Las parafinas, son molculas no polares, decadenas lineales y ramificadas.

Las cicloparafnas, tienen uno o ms anillos.

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Los saturados estn generalmente en lasfracciones ms livianas del crudo

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Aromticos

Son compuestos que incluyen bencenos en suestructura qumica.

Son altamente insaturados y polares.

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Resinas

Son molculas con alta polaridad, lo que permite serfcilmente absorbidas por los asfltenos.

Constituyen la fraccin del crudo que es soluble en

alcanos livianos como el pentano y heptano, peroinsoluble en propano lquido.

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Las resinas tienen una estructura similar a losasfltenos, pero con menor peso molecular(

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Asfaltenos

Son molculas planas, poliaromticas y policclicas quecontienen heterotomos y metales.

Constituyen la fraccin del crudo que precipita en alcanos

livianos como pentano, hexano o heptano, pero que essoluble en solventes aromticos como tolueno y benceno.

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Saturados-Aromticos-Resinas-Asfaltenos

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PRUEBA ASTM D 2007 03

La muestra es diluida con solvente y cargada a lacolumna de filtracin que contiene arcilla en laseccin superior y gel de slice con arcilla en la

seccin inferior.

El n-pentano es entonces cargado a la columna doblehasta que una cantidad definida de agua haya sidorecogida.

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Columna defiltracin arcilla-gel

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La seccin superior es removida de la seccin inferior y lavadadespus con n-pentano.

Una mezcla tolueno-acetona en volumen 50-50 es luegocargada a la seccin de arcilla para la desorcin

La columna inferior se le debe retirar lo adsorbido para larecirculacin de tolueno.

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Los solventes son completamente removidos del n-pentano recuperado y las fracciones tolueno-acetona ylos residuos son pesados y calculados como saturados ycompuestos polares (resinas)

Los aromticos deben ser calculados por diferencia, medidos despus de la evaporacin del tolueno usadopara la desorcin de la columna de gel.

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Clculos ASTM

Saturados, % masa= gramos de residuos del n-pentano que sali de arcilla-gel X100gramos de muestra original

Aromticos, % masa=gramosde residuo de la remocin con tolueno X 100gramos de muestra original

Aromticos, % masa= 100 - (saturados polares)

Polares, para 10 g de muestra ,% masa= gramos de residuo de tolueno-acetona X 100

gramos de muestra original

Polares, para 5 g de muestra, % masa = 0,88 X gramos de residuo de tolueno-acetona X 100gramos de muestra original

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THIN LAYER CHROMATOGRAPHY (TLC)

La cromatografa de capa delgada es un proceso de

separacin simple, rpido y poco costoso que permite realizaruna anlisis S.A.R.A basndose principalmente en el principiode adsorcin y en la interaccin entre la muestra a analizar yla fase estacionaria.

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Este proceso de cromatografa utiliza silicio omagnesio cubiertas como fase estacionaria.

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TLC-FID

FID : flame ionization detector detector deionizacin por llama

Pirolizarmuestraorgnica

Poder detectar iones

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HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY (HPLC)

La cromatografa liquida de alto rendimiento consiste enproceso de cromatografa normal mejorada mediante el usode presiones bastantes altas cercanas a 6000psi y el uso deuna bomba que forza al solvente en fase mvil a moverse de

manera ms rpida.

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APLICACIN # 1PAPER SPE 75228: Evaluating Crude Oils by SARA Analysis

Consideraciones:

Este paper muestra un estudio realizado a 6 diferentes tiposde petrleo de gravedad API media (22.6 a 37.2 )

3 mtodos cromatogrficos de separacin de fraccionesutilizados: TLC FID, ASTM, HPLC

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Propiedades de la muestra de petrleo

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Fracciones SARA por los tres mtodos

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Comparacinde fraccionesSARA porpruebasASTM, HPLC

mejorado yTLC-FID

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TLC-FID vs ASTM

Suma de las cantidades de voltiles y saturados del mtodoTLC-FID sobrestimara la fraccin de saturados y sesubestimara la fraccin de aromticos.

El mtodo TLC-FID no puede ser recomendado para unanlisis SARA de rutina para aceites de gravedad API media.

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HPLC vs ASTM

Parmetro ASTM HPLC

Prdida de voltiles Si No

Tiempo (separacin de asfaltenos) 2 das 2 das

Tiempo de prueba 20 horas 1 hora

Cantidad de muestra 10 g 1 g

Cantidad de disolvente 2 L 300 ml

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APLICACIN # 2CAMPO COLORADO

El anlisis SARA se hizo para siete muestras delcampo Colorado. Esta prueba fue realizada enel laboratorio de espectroscopia del ICP.

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Grfica anlisis SARA de Campo Colorado

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Se observa que el porcentaje de las fracciones esprcticamente el mismo para todos los pozos, lo cual

sugiere que posiblemente se trate de yacimientos deun mismo origen, es decir cargados con crudos de lamisma roca generadora.

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El pozo Col 25 muestra un porcentaje de saturados

menor, probablemente por la cercana al contactoagua aceite que pudo favorecer la biodegradacindel crudo y reduccin en el porcentaje de saturados.

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Indice de Inestabilidad Coloidal

ndice de inestabilidad coloidal = %Saturados + %Asfltenos

%Resinas + %Aromticos

CLASIFICACIN DE LOS CRUDOSTIPO DE CRUDO IIC

Estable < 0,7Moderadamente Estable 0,7 - 0,9

Inestable > 0,9

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Conclusiones

Las mediciones de la fraccin S.A.R.A son altamentedependientes de una metodologa. Los resultados de losdiferentes mtodos no deben ser comparados.

La tcnica TLC-FID no puede ser usada para aceites degravedad media sin considerables anlisis adicionales, debidoa la prdida considerable de voltiles durante la prueba.

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El anlisis S.A.R.A es de suma importancia para conocer elcomportamiento que va a presentar el crudo desde suproduccin hasta su refinacin

El anlisis SARA confirma el aumento esperado del contenidode resinas y asfltenos con la disminucin de la gravedad API.

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Gracias