DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE PETRÓLEO

DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE PETRÓLEO

Presentación realizada por: Ing. Tito Nuñez WayarPresentación realizada por: Ing. Tito Nuñez Wayar

III CONGRESO LATINOAMERICANO DE GAS, PETRÓLEO Y QUÍMICA

OBJETIVO Y DEFINICIONES

DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA

FACTOR DE CARACTERIZACION

ENSAYOS DE CRUDOS

DISENO DE PLANTA PILOTO

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS LIQUIDOS

Grupo Densidad PMoC oF oC oF gr/ml

C6 36,5 a 69,2 97,9 a 156,7 63,9 147 0,685 84

C7 69,2 a 98,9 156,7 a 210,1 91,9 197 0,722 96

C8 98,9 a 126,1 210,1 a 259,1 116,7 242 0,745 107

C9 126,1 a 151,3 259,1 a 304,4 142,2 288 0,764 121

C10 151,3 a 174,6 304,4 a 346,4 165,8 330 0,778 134

C11 174,6 a 196,4 346,4 a 385,5 187,2 369 0,789 147

C12 196,4 a 216,8 385,5 a 422,2 208,3 407 0,8 161

C13 216,8 a 235,9 422,2 a 456,7 227,2 441 0,811 175

C14 235,9 a 253,9 456,7 a 489,2 246,4 476 0,822 190

C15 253,9 a 271,1 489,2 a 520 266 511 0,832 206

C16 271,1 a 287,3 520 a 547 283 541 0,839 222

C17 287 a 303 547 a 577 300 572 0,847 237

C18 303 a 317 577 a 603 313 595 0,852 251

C19 317 a 331 603 a 628 325 617 0,857 263

C20 331 a 344 628 a 652 338 640 0,862 275

C21 344 a 357 652 a 675 351 664 0,867 291

C22 357 a 369 675 a 696 363 685 0,872 305

C23 369 a 381 696 a 717 375 707 0,877 318

C24 381 a 392 717 a 737 386 727 0,881 331

Rango de Ebullicion Tb promedio Grupo Densidad PMoC oF oC oF gr/ml

C25 392 a 402 737 a 756 397 747 0,885 345

C26 402 a 413 756 a 775 408 766 0,889 359

C27 413 a 423 775 a 793 419 786 0,893 374

C28 423 a 432 793 a 810 429 804 0,896 388

C29 432 a 441 810 a 826 438 820 0,899 402

C30 441 a 450 826 a 842 446 835 0,902 416

C31 450 a 459 842 a 857 455 851 0,906 430

C32 459 a 468 857 a 874 463 865 0,909 444

C33 468 a 476 874 a 888 471 880 0,912 458

C34 476 a 483 888 a 901 478 892 0,914 472

C35 483 a 491 901 a 915 486 907 0,917 486

C36 493 919 0,919 500

C37 500 932 0,922 514

C38 508 946 0,924 528

C39 515 959 0,926 542

C40 522 972 0,928 556

C41 528 982 0,93 570

C42 534 993 0,931 584

C43 540 1004 0,933 598

C44 547 1017 0,935 612

C45 553 1027 0,937 626

Rango de Ebullicion Tb promedio

MEZCLA COMPLEJA Y MULTICOMPONENTE DE HIDROCARBUROS PARAFINICOS, NAFTENICOS Y AROMATICOS EN EL RANGO C6+

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS LIQUIDOS

LA CARACTERIZACION DE CRUDOS Y FRACCIONES C6+ CONSISTE EN DEFINIR LOS PARAMETROS CRITICOS PARA APLICAR UNA ECUACION DE ESTADO (EDE) EN FUNCION DE PROPIEDADES MEDIBLES

PESO MOLECULAR : PM DENSIDAD DE LIQUIDO: ρl

TEMPERATURA DE EBULLICION: TBPc

Tc

Vc

zc

w

PROPIEDADES MEDIBLES

LA DENSIDAD ES FACILMENTE MEDIBLE (ASTM D 1298). POR ESA RAZON ES UN PARAMETRO DE CORRELACION IMPORTANTE


gallb

pielbs

SG fluidofluido

agua

fluido

31,837,62 3

LA DENSIDAD DEL AGUA SE EXPRESA A 14,7 PSI Y 60 oF

APISG

5,131

5,141

5,1315,141

SGAPI


G. E. oAPI

0,85 35

0,92 22

FACTOR DE CARACTERIZACION KW

EN LAS FRACCIONES DE PETROLEO, PODEMOS ENCONTRAR PARAFINAS, OLEFINAS, NAFTENOS Y AROMATICOS.

EL KW INDICA CUALITATIVAMENTE LA FRACCION DOMINANTE

ORIGINALMENTE UNA MEDIDA DE LA AROMATICIDAD DE LA MEZCLA (WATSON Y NELSON)

Tb (oF) Kw

3-METIL-OCTANO 292 12,6

O-XILENO 292 10,3

)60/60(

3

SG

RMeanTK bW

KW … Parafinas: 12 - 12,5

Kw … Naftenos: 11 - 12

Kw … Aromáticos: 10 - 11

FACTOR DE CARACTERIZACION KW

LAS FRACCIONES DE CRUDO MANTIENEN EL MISMO Kuop QUE EL CRUDO ORIGINAL

PROPIEDADES GENERALIZADAS SCNs

TEMPERATURA DE EBULLICION

EL COMPONENTE PURO SE CARACTERIZA POR UNA SOLA Tb A P atm.

UNA MEZCLA SE CARACTERIZA POR UNA CURVA DE PUNTOS DE EBULLICION.

PARA MEZCLAS, UN ANALISIS DE COMPONENTES NO ES PRACTICO.

UNA COMPOSICION FICTICIA, EN TERMINOS DE “PSEUDO COMPONENTES” PUEDE OBTENERSE DE LA CURVA DE PUNTOS DE EBULLICION Y LA GRAVEDAD API (SG)

TEMPERATURA DE EBULLICIÓN

CARACTERIZACION DE CRUDOS Y FRACCIONES

CARACTERIZACION DE CRUDOS Y FRACCIONES

… Y QUE ES UN PSEUDOCOMPONENTE … ?

350 A 45,0 350 S 0,80

350 K 11,6 Pseudo C9

COMPONENTE CARACTERIZADO POR AL MENOS DOS DE TRES PROPIEDADES: Tb, SG (API), PM

DESEABLE EL PAR TB, SG (API),

PM, SG (API)

HOJAS DE SEGURIDAD

2

00

DIESEL:

3

01

GASOLINA:

• Destilados C4 – C12• Mezcla de Hidrocarburos• Densidad: 715 – 780 kg/m3

• Limites de Explosión: 0.6 – 8.0 %Vol• Solubilidad en agua: Nula• Punto de Inflamación: -40ºF

• Destilados C10 – C28• Mezcla de Hidrocarburos• Densidad: 805 – 890 kg/m3

• Limites de Explosión: 0.6 – 6.5 %Vol• Solubilidad en agua: Nula• Punto de Inflamación: 100ºF

CONTENIDO:

ASTM D-1298: Gravedad Especifica ASTM D-323: Tensión de Vapor ReidASTM D-86: Destilación Engler

PRUEBAS BASICAS PARA GASOLINA ESPECIAL:

ASTM D-1298:Gravedad Especifica

OBJETIVO: Determinar utilizando un hidrómetro de vidrio, la Gravedad API de productos líquidos de petróleo y TVR menor a 14,7 psi. Se toma como referencia, el Método Estándar ASTM D 1298 -99.


SIGNIFICADO Y USO: La exactitud en la determinación de la Gravedad API es necesaria para la conversión de volúmenes a la temperatura estándar de referencia (60°F) durante transferencias de custodia y es un indicador importante de calidad para combustibles, que afectan al almacenaje, manipuleo y combustión. Es una función especial de la gravedad específica a 60/60°F representada por:


141.5

Gravedad Especifica a 60/60ºFºAPI = -131.5


EQUIPO:

* Hidrómetro de vidrio, graduado unidades API, especificación ASTM E 100.

* Termómetro ASTM E 1

* Cilindro para hidrómetro


MUESTREO: Se debe muestrear de acuerdo a la Práctica ASTM D 4057. Mezcle la muestra en el envase original cerrado para minimizar pérdida de componentes ligeros.


1.Transfiera la muestra a un cilindro limpio y temperatura estable, sin salpicar. Coloque el cilindro conteniendo la porción de prueba en una posición vertical en una ubicación libre de corrientes de aire y donde la temperatura ambiente no varié en mas de 2 °C ( 3.6 °F) durante el tiempo que demore realizar la prueba.

PROCEDIMIENTO


2. Inserte el termómetro apropiado y agite la muestra con movimientos rotatorios y verticales combinados. Registre la temperatura de la muestra al más cercano 0.1 °C (0.2 °F), remueva el termómetro.

PROCEDIMIENTO


3. Introduzca el hidrómetro apropiado en el liquido y suéltelo cuando este en una posición de equilibrio, sin que se moje el tallo del hidrómetro sobre el nivel al cual flota libremente. Mantenga el suficiente tiempo para que el hidrómetro quede quieto y que todas las burbujas de aire suban a la superficie. Cuando el hidrómetro este flotando libremente lejos de las paredes del cilindro, lea en la escala del hidrómetro redondeando al más cercano 1/5 del total de la división de la escala de acuerdo como sigue:

PROCEDIMIENTO

LIQUIDOS TRANSPARENTES



4. Inserte el termómetro apropiado y agite la muestra con movimientos verticales. Registre la temperatura de la muestra al más cercano 0.1 °C (0.2 °F). Si la temperatura difiere de la primera lectura en más de 0.5 °C (1.0 °F), repita el paso anterior.

PROCEDIMIENTO


Aplique la apropiada corrección del hidrómetro a la lectura observada y registre la lectura corregida de la escala al más cercano 0.1° API. Convierta la escala corregida del hidrómetro a gravedad API a 60°F utilizando la tabla 5B para productos de petróleo (ASTM D 1250).

Reporte el valor final como Gravedad API 60/60°F al más cercano 0.1° API.

CALCULOS Y REPORTE

ASTM D-86:Destilación Engler

OBJETIVO: Determinar el rango de ebullición (volatilidad) de Productos de Petróleo a Presión Atmosférica, mediante la Destilación Engler, para determinar cuantitativamente las características del rango de ebullición de combustibles destilados (Gasolina, Kerosene, Diesel Oil), no es aplicable para productos que contienen apreciable cantidad de material residual. Se toma como referencia, el Método Estándar ASTM D 86 - 00a.


SIGNIFICADO Y USO: El rango de ebullición de los hidrocarburos, brinda información sobre la composición, propiedades y comportamiento del combustible durante su almacenaje y uso, y tiene efecto en su seguridad y rendimiento. Las características de la destilación son críticamente importantes, afectando el arranque, calentamiento y tendencia a vaporizarse a temperaturas altas de operación o en altura. La presencia de componentes con alto punto de ebullición puede afectar significativamente la formación de residuos sólidos por combustión.


EQUIPO: Matraz de Destilación Engler

Termómetro de mercurio

Soporte para el matraz Calentador Escudo de metal

(recinto p/matraz) Baño Condensador Cilindro receptor

(probeta 100 ml) Baño frío asociado

(p/probeta)


MUESTREO, ALMACENAJE Y ACONDICIONAMIENTO PARA EL ANALISIS:

Se debe muestrear de acuerdo a la Práctica ASTM D 4057. Si el análisis no se va a iniciar inmediatamente después del muestreo, almacene las muestras lejos de la luz del sol y de fuentes de calor. Las muestras deben acondicionarse a las temperaturas apropiadas. Muestras mojadas no son adecuadas, se debe obtener una nueva muestra; si no es posible, secar con Na2SO4 (a) y separar por decantación.


GASOLINA DIESEL OIL

Grupo de destilación de la muestraTemperatura de la Botella de muestra °C (°F)Temperatura de Almacenaje °C (°F)Temperatura de muestra acondicionada °C (°F)

0< 5 (< 40)< 5 (< 40)< 5 (< 40)

4AmbienteAmbienteAmbiente


GASOLINA DIESEL OIL

Matraz de destilación ml.Termómetro ASTM °C (°F) Rango Termómetro IPSoporte del matraz Diámetro del hueco mmTemperatura al inicio de la prueba °C (°F) Matraz de destilación Soporte para el matraz Cilindro receptor y carga de 100 ml

1007C (7F)

BajoA32

0-5 (32-40)Ambiente

0-5 (32-40)

1258C (8F)

AltoC50

AmbienteAmbienteAmbiente

PREPARACION DEL EQUIPO: Escoja el matraz de destilación, termómetro y soporte apropiados. Ponga la probeta, el matraz y el baño condensador a la temperatura indicada. Remueva todo líquido residual en el tubo condensador limpiándolo con hisopo.

PROCEDIMIENTO: 1. Registre la Presión Barométrica predominante

(564 mmHg).

2. Vierta la muestra de 100 ml. en el cilindro receptor (probeta) y transfiéralo completamente dentro del matraz de destilación, asegurando que nada del líquido fluya dentro del tubo de vapor.

3. Añada unas cuantas virutas de destilación (bauxita).


PROCEDIMIENTO:

4. Encaje con un corcho seguro o un tapón de jebe siliconado, el termómetro centrado en el cuello del matraz, el extremo inferior del capilar nivelado con el punto más alto de la base de la pared interna del tubo de vapor.

5. Encaje el tubo de vapor del matraz con un corcho hermético en el tubo condensador. Ajuste el matraz en posición vertical de forma que el tubo de vapor se extienda dentro el tubo condensador de 25 a 50 mm. Levante y ajuste el soporte del matraz para que coincida exactamente con la base del matraz.


PROCEDIMIENTO:

6. Coloque el cilindro receptor, sin secar el interior, bajo el extremo inferior del tubo condensador por lo menos 25 mm, pero no debajo de la marca de 100 ml.

7. Cubra el cilindro receptor con un pedazo de papel secante encajado en el tubo condensador. Mantenga el extremo que gotea del tubo condensador alejado de la pared del cilindro receptor.


PROCEDIMIENTO:

8. Anote la hora de inicio. Observe y registre el punto inicial de ebullición, inmediatamente mueva el cilindro receptor de manera que el extremo del tubo condensador toque la pared interior. Regule la fuente de calor, de forma tal que el intervalo de lecturas sea el especificado; la tasa de destilación deberá mantenerse constante, tanto como sea posible.

9. Observe y registre la temperatura al alcanzar en el cilindro receptor, el porcentaje de volumen recuperado, como es requerido por la especificación de la muestra (Punto inicial, 10%, 50%, 90% de volumen recuperado, punto final, residuo). Registre todas las lecturas de temperatura al más cercano 0.5 °C (1.0 °F).


CALCULOS: Corrija las lecturas de temperatura a 760 mm Hg, por

medio de la ecuación de Sydney Young:

TF = 0.00012·(760-P)(460-tF)

Después de aplicar las correcciones y redondear cada resultado al más cercano 0.5 °C (1.0 °F), utilice las lecturas de temperatura corregida en todos los cálculos y reportes.


ASTM D-323:Tensión de Vapor Reid

OBJETIVO: Determinar la Presión de vapor de gasolina y otros productos volátiles. Se toma como referencia, el Método Estándar ASTM D 323 -99a.


SIGNIFICADO Y USO: La presión de vapor es una propiedad física muy importante de los líquidos volátiles, que afecta el arranque, calentamiento y tendencia a formar un “tapón de vapor”.


EQUIPO:


EQUIPO:

DESCRIPCIÓN RANGO PROCEDENCIA MARCA MODELO

Baño María con motor de agitación 0-62 lt USA Lab-Line 4013

Cámaras Liq-Gas para TVR USA Koehler A-400

Manómetro para TVR 0-15 PSIG USA Weksler G23-15A

Freezer 1000 W BRASIL Electrolux H160

PROCESO DE REFINACION:

Crudo

310ºC

Vapor Agua

Crudo Reducido

Gas, GLP, Gasolinas (RON=57)

Cal

or

GLP

Cal

or

Gasolina

RON=70TVR=10-11

MSRRON=45TVR=5

Ref

orm

a C

atal

itica

GLP

Platformado

RON = 95

TVR = 6 – 6.5

Dest. Pesado (180ºC)

Dest. Medio (140ºC)

Dest. Liviano

(104-106ºC)

Destilación atmosférica de crudo

KERO

DIESEL

AGO

Gas

LPG LN

HN

HN

Residue

Desalter

Preflash

Crude Atmospheric Tower

Overhead system

Side Strippers

Stabilizer

Naphtha Splitter

Diseñar, construir, poner en marcha, evaluar y optimizar la Planta Piloto de Destilación Atmosférica de Petróleo Crudo

Objetivo General

Ingeniería del ProyectoBase de Cálculo: 1.25 bbl de Petróleo crudo Energía Requerida: 150.000 [Kcal/h Quemador atmosférico: 400.000 [Kcal/h] Automatización del quemador con válvula solenoide y controlador Novus Modelo N1100

Variables de Diseño:

Altura de columna: H = 3 [m]Diámetro de columna: D = 14 [plg] Espesor de pared:e = 7 [mm]Relleno: Anillos Rashig D = 1.5 [plg] = HAltura de relleno: 2.75 [m]Material: VidrioEspesor de pared:e = 4 [mm]

Materia PrimaPetróleo Fiscalizado

Orígen: Empresa Chaco; Campo Carrasco

Entreríos - Cochabamba

Grav. API = 61.8 TEMP F = 70

Clasificación: Superligero

Contenido W&S = 0%

TVR = 11.2 [Psi]

PRODUCTO INTERVALO DE TEMPERATURA

EBULLICIÓN

CANTIDAD PRODUCIDA

APROXIMADA [LITROS]

Gas de refinería <40ºC

GLP <40ºC 1200

Gasolina Liviana 40-150ºC 20 - 25

FRACCIONES LIGERAS

Gasolina pesada 150-200ºC 16 - 20

Queroseno 170-250ºC 36 - 40 FRACCIONES MEDIAS

Gasóleo 250-320ºC 40 -50

FRACCIONES PESADAS

Residuo Atmosférico 50 - 60

Rendimientos

Planta Piloto de Destilación

Atmosférica de Petróleo Crudo

Autor: Ing. Tito Nuñez Wayar

Ingeniería del ProyectoDiseño del Horno:

D=1.20 [m] H= 1.80 [m]TH = 375 [ºC] (Horno) TA = 20 [ºC] (Ambiente)

e L = 10.5[cm] eacero = 1/4 [plg]

k L = 0.86 [Kcal/m.h.ºC] Kacero = 39 [Kcal/h*m. ºC]hi =21.5 [Kcal. /hm2*K] ho =) = 4.3 [Kcal. /hm2*K]

Q = 5700 (Kcal/h)Pérdidas de Calor = 3.8 %

Diseño Intercambiador de calor

Flujo másico de condensables

slbs

lbmo

1233.060

min1*

min15

94.110

slbs

lbaguamo

91.760

min1*

min15

33.7122

Flujo másico de agua de enfriamiento

Area de intercambio de calor: A = 5.4 [m2] = 58.13 [ft2]

TEMPERATURAS INTERCAMBIADOR DE CALOR

Temp. Gasoleo

Temp. Agua0

100

200

300

400

TE

MP

ER

AT

UR

AS

( °

C)

Temp. Gasoleo Temp. Agua

Temp. Gasoleo 360 60

Temp. Agua 20 80

1 2

CONCLUSIONES

Se concluyó exitosamente las fases de diseño, construcción y puesta en marcha y, actualmente se procede con la evaluación y optimización de operaciones de la PPDAP

Este proyecto se constituye como pionero en el desarrollo tecnológico de hidrocarburos en el país y obviamente representa un gran aporte académico que consolida el proceso enseñanza-aprendizaje de nuestros futuros profesionales

Autor: Ing. Tito Nuñez Wayar

Gracias !!!!Presentación realizada por: Ing. Tito Nuñez WayarPresentación realizada por: Ing. Tito Nuñez Wayar

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