Transcript Diapositiva 1 - Laboratorio de Operaciones Unitarias II

República Bolivariana de Venezuela
Universidad del Zulia
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química
Laboratorio de Ingeniería Química Profesor Ydelfonso Arrieta
Laboratorio de Operaciones Unitarias II
Práctica #1
CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES
DE CRUDO
Autor: Ing. Alexis Manuel Faneite
Realizado por:
Maylu Paz; Ana Sarcos; Jester Salas
Mejorado por:
Annybeth Fernández; Ana Nieto;
Daniel Paternina; Aidin Urribarri
Caracterización de Fracciones de Crudo
Objetivo general
Caracterizar una fracción de crudo a
partir de los datos obtenidos mediante
los métodos de ensayo normalizados
ASTM D 86 (Destilación de fracciones de
crudo de petróleo) y ASTM D 287
(Determinación de la gravedad API del
petróleo crudo y productos del petróleo).
Caracterización de Fracciones de Crudo
Objetivos Específicos
1. Determinar experimentalmente el rango de ebullición
de la fracción analizada mediante una prueba ASTM D86.
2. Determinar los rangos de ebullición TBP y EFV para la
fracción analizada a partir de los nomogramas del ¨API
tecnical data book¨ y los datos de la prueba ASTM D-86.
3. Determinar las propiedades críticas de la fracción
analizada.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Objetivos Específicos
4. Determinar las propiedades químicas (peso molecular,
factor acéntrico, relación C/H, punto de anilina y factor
de caracterización de Watson) de la muestra analizada.
5. A partir de todos los resultados, determinar el uso más
conveniente para la fracción de crudo analizada.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
CARACTERIZAR:
Es determinar o definir ciertas propiedades de una persona, cosa o en muestro caso
sustancia, fracción o elemento; a través de métodos o procedimientos estándares, con
la finalidad de darle un uso de acuerdo a estas propiedades.
CRUDO DE PETRÓLEO:
Es una mezcla compleja de hidrocarburos en su mayoría parafinas,
naftenos y aromáticos junto con cantidades variables de derivados
hidrocarbonados de azufre, oxígeno, nitrógeno, cantidades
variables de gas disuelto.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
TIPOS DE BASES DEL CRUDO DE PETRÓLEO
Base Nafténica
Base Parafínica
Base Asfáltica
Base Aromatica
Base mixta
Caracterización de Fracciones de Crudo
NAFTENOS
Los cicloalcanos son hidrocarburos saturados, cuyo esqueleto
es formado únicamente por átomos de carbono unidos entre
ellos con enlaces simples en forma de anillo. Su fórmula
genérica es CnH2n.
Caracterización de Fracciones de Crudo
PARAFINAS
Parafina es el nombre común de un grupo de hidrocarburos
alcanos de fórmula general CnH2n+2, donde n es el
número de átomos de carbono
Caracterización de Fracciones de Crudo
AROMÁTICOS
Hidrocarburo aromático es aquel polímero cíclico conjugado que cumple la Regla
de Hückel, es decir, que tienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo.
Caracterización de Fracciones de Crudo
ASFALTENOS
Los asfaltenos del petróleo son hidrocarburos que presentan
una estructura molecular extremadamente compleja, los cuales
están conformados por diferentes proporciones de nitrógeno,
azufre y oxígeno.
Estos compuestos ocasionan diversos problemas como el bloqueo de tuberías de
extracción y transporte de crudo, reducción de su aprovechamiento económico y
contaminación de los ecosistemas.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Fracciones de crudo:
Es una mezcla o combinación de sustancias que se encuentran en el crudo de
petróleo y que se pueden separa mediante una destilación. Las fracciones del crudo
se caracterizan porque tienen distintos rangos de ebullición.
Principales fracciones de crudo:
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
REFINACION
Refinación o refino es el proceso de purificación de una sustancia química
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Ensayo normalizado
Es la medición de alguna propiedad física o química de algún material o
sustancia cuyo procedimiento experimental, características de los
instrumentos de medición, y reactivos a utilizar están establecidos por un
organismo nacional o internacional de normalización.
IMPORTANCIA DE NORMALIZAR UN ENSAYO DE
LABORATORIO
Permite que en los laboratorios de control de calidad tanto del cliente
como del proveedor, se ejecute el método de igual manera, evitando
disputas en cuanto a la veracidad de uno u otro resultado.
Al crudo también se le realizan otros ensayos: densidad, gravedad API, viscosidad,
contenido de azufre, contenido de metales pesados, contenido de agua etc.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Otros ensayos normalizados realizados al crudo y a sus
fracciones.
1.- Método utilizado para la determinación de la gravedad
API de los petróleos crudos y sus derivados por el
método del hidrómetro (ASTM D-87/67).
2.- Punto de anilina (Aniline point) ASTM D-611
3.- Aromáticos (% vol.) ASTM D-2267
4.- Contenido de cenizas ( Ash Content) ASTM D-482-63
5.- Destilación ASTM (ASTM Distillation) ASTM D-86
6.- Agua y Sedimentos ( BS & W) ASTM D-1796
7.- Número de bromo (Bromine number) ASTM D-1159
8.- Residuo de carbón ( Carbon residue) ASTM D-189
9.- Número de cetano ( Cetane number) ASTM D-613
10.- Punto de turbidez (Cloud point) ASTM D-2500
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Otros ensayos normalizados realizados al crudo y a sus
fracciones.
11.- Contenido de azufre (Copper strip) ASTM D-130
12.- Índice diesel (Diesel index)
13.- Contenido de azufre mercaptano (Doctor test) ASTM D- 484
14.- Temperatura de evaporación al 95% (95% evaporation temperature).
15.- Punto de inflamación (Flash point). ASTM D56, D-92, D93, E-134, D-1310.
16.- Punto de congelación ( Freezing point) ASTM D-2386.
17.- Gum (goma) mg/100 litros ASTM D-381
18.- Prueba de azufre (Lamp sulfur test) ASTM D-1266, D-2784
19.- Punto de fusión (Melting point) ASTM D-87
20.- Número de octano (Octane number)
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Otros ensayos normalizados realizados al crudo y a sus
fracciones.
21.- Penetración (Penetration) ASTM D-1321
22.- Punto de fluidez (Pour point) ASTM D-99
23.- Presión de vapor Reid (Reid vapor pressure) ASTM D-323
24.- Punto de humo (Smoke point ) ASTM D-1322
25.- Gravedad específica ( Specific gravity ) ASTM D-1298
26.- Contenido de azufre (Sulfur content) ASTM D-2785
27.- Contenido de tetraetilo de plomo (Tetraethyl lead content)
ASTM D-256-70
28.- Viscosidad ASTM D-445
30. Calor de combustión (Heat of combustion) ASTM D-240-76
29.- Contenido de metales (Metal content) ASTM D-482
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Gravedad API
Es la escala adoptada por el Instituto Americano del Petróleo años atrás para
expresar la gravedad específica de los derivados del petróleo y clasificarlos
como pesados o livianos al compararlos con el agua. Según la escala API,
cuanto más alto el índice, menor la densidad del crudo.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
DESTILACIÓN ASTM:
Las características de vaporización de los crudos y las
fracciones petroleras se determinan por medio de una
destilación por carga a presión atmosférica, donde solo
ocurre un fraccionamiento muy pequeño. Se usa
generalmente para naftas y destilados medios.
DESTILACIÓN EFV
Las curvas de vaporización instantánea en equilibrio son obtenidas en un
destilador por carga con recirculación o en un vaporizador de flujo continuo. En
estos se mantiene la temperatura y la presión constantes.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Destilación TBP
En la destilación de punto de ebullición verdadero
se utiliza un sistema de destilación que separa los
componentes, cada uno a su PEB y en la cantidad
presente en la mezcla original. Sin embargo no
especifica relación de reflujo ni número de platos.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Curvas ASTM, TBP y EFV
La destilación EFV se diferencia de la destilación
fraccionada en que el vapor no es removido en la medida
que se va formando sino que permanece en contacto con el
liquido remanente hasta que se completa el proceso.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Curvas ASTM, TBP y EFV
Al inicio del proceso la temperatura EFV esta por encima de las otras temperaturas, esto se
debe a que las moléculas que normalmente aspiran vaporizarse a bajas temperaturas son
incapaces de separarse del líquido porque pierden mucha de su energía.
Cuando una cantidad considerable de líquido ha pasado a fase de vapor de manera rápida.
Después que se ha vaporizado una cantidad considerable de líquido, las moléculas ya
vaporizadas entregan al líquido parte de su energía y se logra entonces la evaporación de
tolo el líquido. Debido a la alta velocidad con que sucede esto, es que se logran destilar las
fracciones a menor temperatura que en un proceso normal.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
NOMOGRAMA
Un nomograma, ábaco o nomógrafo es un instrumento gráfico de
cálculo, un diagrama bidimensional que permite el cómputo gráfico
y aproximado de una función de cualquier número de variables.
Temperatura Crítica
Presión Crítica
Temperatura Pseudocrítica
Presión Pseudocrítica
Caracterización de Fracciones de Crudo
Fundamentos Teóricos
Propiedades Químicas
FACTOR ACÉNTRICO
Aromáticos 0,2 y 0,5
Parafínicos 0 y 0,8
Nafténicos 0,2 y 0,8
PUNTO DE ANILINA:
El punto de anilina es la temperatura mínima a la
cual una mezcla de anilina y una muestra al 50% en
volumen, son miscibles
FACTOR DE WATSON K:
Este factor nos permite determinar la base de
una determinada fracción de crudo.
RELACIÓN C/H:
Es la relación entre la proporción en que están presentes el carbono y el hidrógeno.
Nos sirve para predecir el grado de instauración de la fracción en cuestión.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Justificación e Importancia
En Venezuela existen cinco refinerías y existen tres mas en construcción.
Las refinerías que se encuentran en construcción son las que están enmarcadas en la franja morada.
Caracterización de Fracciones de Crudo
AMUAY
635
MBD.
Justificación e Importancia
CARDÓN
305 MBD
Estas dos refinería
conforman el CRP el
cual es el complejo de
refinación mas grande
del mundo con una
capacidad conjunta de
940 MBD.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Justificación e Importancia
EL
PALITO
Capacidad de
130 MBD
Caracterización de Fracciones de Crudo
Justificación e Importancia
PUERTO
LA CRUZ
Capacidad de
200 MBD
Fracciones de algunos crudos de Vzla.
10
15
20
Liquid Volume % Dis t illed
25
0
30
TBP (liquid v olum e)
5
ºAPI=16.8
10 15 20 25 30 35
Liquid Volume % D ist illed
ºAPI=24.1
0
5
40
45
0
TBP (liquid v olum e)
5
10
15
20
25
30
Liquid Volume % D ist illed
ºAPI=17.4
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Liquid Volume % D ist illed
ºAPI=31.5
MEREY : D ist illat ion Curv e
Temperature F
100 200 300 400 500 600 700 800
TBP (liquid v olum e)
5
40
ºAPI=23.5
LEON A: D ist illat ion Curv e
Temperature F
100 200 300 400 500 600 700 800
0
10 15 20 25 30 35
Liquid Volume % D ist illed
TBP (liquid v olum e)
35
TIAJ UALT: Dis tillat ion C urv e
Temperature F
100 200 300 400 500 600 700 800
5
LAGOME DI : Dis t illat ion C urv e
Temperature F
100 200 300 400 500 600 700 800
100
200
Temperature F
300
400 500
600
700
TBP (liquid v olume)
0
BC F24: D ist illat ion Curv e
Temperature F
100 200 300 400 500 600 700 800
800
BAC HAQU E: Dis tillat ion C urv e
0
TBP (liquid v olum e)
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Liquid Volume % D ist illed
ºAPI=32.1
Caracterización de Fracciones de Crudo
Justificación e Importancia
La figura muestra la tendencia de la demanda mundial de productos de refinería, en
la cual se aprecia una alza en la demanda, notándose que los productos con mayor
demanda son gasolina y diesel/gasoil.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Equipo utilizado para la destilación ASTM D-86
1.-Regulador de voltaje
4.-Tapa de la cámara de condensación
3.-Tubo de condensación
2.-Botón de puesta en servicio
Vista frontal
5.-Suministro de Energía
Vista lateral
Caracterización de Fracciones de Crudo
Procedimiento experimental
1. Medir la presión atmosférica
2. Medir la temperatura ambiente
3. Trasvasar la muestra a un cilindro graduado
4. Medir la temperatura de la muestra
Caracterización de Fracciones de Crudo
Toma de data
DATOS GENERALES
Muestra: ________________
Presión Atmosférica [Pa]: ______ mmHg
Temperatura Ambiente [Ta]: ____ °C
Anote estos datos en el espacio indicado a
continuación
Caracterización de Fracciones de Crudo
Procedimiento experimental
5. Medir la gravedad
API de la muestra
6. Medir la temperatura de la muestra
Caracterización de Fracciones de Crudo
Toma de data
MÉTODO DE ENSAYO NORMALIZADO
ASTM D - 287:
Anote estos datos en el espacio indicado a
continuación
Temperatura de la muestra antes de la
medición [Tma]: ____ °C
Gravedad API: ____ °API
Temperatura de la muestra después de la
medición [Tmd]: ____ °C
Comentarios
Las temperaturas medidas inicialmente y
final no deben diferir por mas de 1º o 0.5º
Caracterización de Fracciones de Crudo
Procedimiento experimental
1. Colocar hielo picado en la cámara de condensación
2. Poner en servicio el equipo
3. Medir la muestra con un cilindro graduado
4. Trasvasar la muestra y Colocar un tapón con perforación al matraz Engler
Caracterización de Fracciones de Crudo
Procedimiento experimental
5. Adaptar termómetro o termocupla al tapón
6. Poner el balón sobre la plancha de calentamiento con
el tubo de vapores dentro del tubo del condensador.
7. Colocar el cilindro recolector sobre el soporte y
poner en servicio el destilador.
8. Efectuar la medición del punto inicial de ebullición
9. Verificar los diferentes porcentajes recuperados Y medir la temperatura
de ebullición correspondiente
Caracterización de Fracciones de Crudo
Toma de data
Anote estos datos en el espacio indicado a
continuación
Caracterización de Fracciones de Crudo
Procedimiento experimental
10. Aumentar el valor de resistencia aportada Medir el punto final de ebullición y PFE
11. Trasvasar el residuo a un cilindro graduado y Medir el porcentaje de residuo
Caracterización de Fracciones de Crudo
Toma de data
Anote estos datos en el espacio indicado a
continuación
Caracterización de Fracciones de Crudo
Seguridad, Higiene y Ambiente
Riesgos químicos: Kerosene
CONTACTO CON LOS OJOS
Se produce enrojecimiento en los ojos.
SE DEBE:
Enjuagar con agua abundante durante
varios minutos (quitar las lentes de
contacto si puede hacerse con facilidad),
después consultar a un médico.
INGESTION
Dolor abdominal, diarrea, náuseas,
vómitos.
NO provocar el vómito, reposo y someter a
atención médica.
Recuerde no verter por desagües ninguna sustancia utilizada
en el laboratorio sin previa consulta con el profesor a cargo.
Se deben dejar todos los equipos e implementos usados en el
laboratorio totalmente limpios y en su debido lugar.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Seguridad, Higiene y Ambiente
Riesgos químicos: Kerosene
INHALACION
Confusión mental, vértigo, dolor de cabeza
SE DEBE:
Tomar aire limpio, reposo, respiración
artificial si estuviera indicada y someter a
atención médica.
CONTACTO CON LA PIEL
¡Puede absorberse! Piel seca, aspereza,
(para mayor información véase Inhalación).
SE DEBE:
Quitar las ropas contaminadas, lavar la
piel con agua y jabón y solicitar atención
médica.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Seguridad, Higiene y Ambiente
Riesgo por electricidad
Algunos efectos por la mala manipulación de la
electricidad o de equipos que trabajan con electricidad
De las consecuencias del paso de la corriente a través del organismo, la más conocida y temida es
la fibrilación ventricular, pues según el lugar de ocurrencia del accidente y la ausencia de
personas entrenadas para que apliquen medidas de reanimación in situ, se incrementan las
posibilidades de que los lesionados mueran.
La asfixia, que sigue en orden de frecuencia a la anterior, se presenta cuando la corriente
atraviesa el tórax e impide la contracción de los músculos de los pulmones y la respiración, de
forma tal que genera el paro respiratorio. Puede ocasionar la muerte por anoxia
Las quemaduras, producidas por la energía liberada al paso de la corriente (calentamiento por
efecto Joule)
Caracterización de Fracciones de Crudo
Seguridad, Higiene y Ambiente
Disponer de una cuadrilla de bomberos situados en las cercanías del área de
procesamiento principal
Disponer de teléfonos de emergencias para atención en el sitio o traslado de los
lesionados.
Realizar con sumo cuidado cualquier trasvase de la muestra evitando desechar parte de
la misma en zonas que tengan desagüe.
Evitar la generación de cargas electrostáticas si se encuentra en estado líquido debido a la
alta volatilidad.
No fumar ni poner en contacto con superficies calientes o que produzcan chispas ya que es
una sustancia altamente inflamable.
Utilizar obligatoriamente lentes de seguridad.
Evitar la inhalación directa de la muestra y/o sus vapores.
Caracterización de Fracciones de Crudo
Seguridad, Higiene y Ambiente
Como ir vestido al laboratorio
Correcta
Incorrecta
Caracterización de Fracciones de Crudo
Seguridad, Higiene y Ambiente
cabello recogido
Lentes
Guantes
Implementos
para realizar la
practica
Identificación
Bata de laboratorio
Zapatos cerrados