PETROLEO CAPÍTULO 001

17/2/2016 CAPÍTULO 1: La naturaleza de petróleo crudo

https://translate.googleusercontent.com/translate_f 1/6

Página 1

Refinación general Parte 1 Producción de petróleo crudo: Alimentos y ProductosCapítulo 1 La Naturaleza de petróleo crudo

página 11

CAPÍTULO 1La naturaleza de petróleo crudo

Acerca de este capítulo

Para la mayor parte de la historia de crudo era una molestia. No tenía ninguna aplicación comercial generalizada, aunque la evidenciapara la impermeabilización del agua y el cemento se pueden encontrar más de varios miles de años AC El uso del petróleoproductos para dispositivos de iluminación e incendiarios se remonta casi mil años antes de Cristo, pero en elmediados de la década de 1800, cuando visionarios reconocieron por primera vez un amplio mercado, los productos se ilumina el queroseno,lubricantes para motores de vapor, y el tratamiento del cuero arnés con el resto del crudo desechado como residuo. Hoy elproductos primarios son combustibles para el transporte. Toda la industria se basa en el suministro de productos comercializablesa partir de fracciones de petróleo crudo y el desarrollo de tecnologías para producir esos productos.

En este capítulo se introduce el petróleo crudo como una mezcla de compuestos. Las características de estos compuestos seránproporcionar información para el procesamiento.

El siguiente capítulo tratará de petróleo en términos de las fracciones de las unidades atmosféricas y de vacío. losunidades atmosféricas y de vacío son las primeras unidades en el proceso y las fracciones de estas unidades llevan directamenteen otras unidades de procesamiento. El tercer y último capítulo de esta parte se describen los productos refinados y unavisión general de las especificaciones.

La naturaleza del Petróleo

El petróleo crudo es una mezcla de hidrocarburos con entre 100.000 a 1.000.000 moléculas diferentes que contribuye a unaintervalo de ebullición más de 1.000o F. En el extremo inferior son los productos gaseosos, metano y etano y variosgases inorgánicos tales como sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono.

Petróleo crudoCapítulo 1

Atmosférica y destilación al vacíoCapitulo 2

Unidades de procesamientoLas partes 2 y 3

Productos refinadosCapítulo 3

• GLP• Gasolina• Nafta• destilados• Petróleo y gas• Resid

• La reforma de• hidrotratamiento• Cracking gato• hidrocraqueo• La alquilación• reducción de viscosidad

• Gas combustible• GLP• Gasolina• Kero / Jet• Diesel / aceite de calefacción• Aceites lubricantes• Fuelóleo pesado• Asfalto

Página 2




página 12

En el extremo superior, el material se vuelve no volátil a aproximadamente 1100 oF, temperatura de destilación, con elsiendo el resto resinas y asfaltenos, que son estructuras aromáticas multianillo de hidrocarburo complejoincrustada con diversos grados de azufre, nitrógeno, oxígeno y metales pesados tales como vanadio y níquel.

La siguiente tabla ilustra los tipos de compuestos en el petróleo crudo. Se ha desarrollado como una función de laproductos procedentes de las torres atmosféricas y de vacío, un punto de referencia típica.

Para un contraste análoga, también se proporciona la curva de destilación de los productos de la atmosférica ytorres de vacío.

Las fracciones fromDistillation Curva de Arabian Light

0

200

400

600

800

1000

1,200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Acumulativa de volumen Porcentaje

Temperatura de ebullición F

GLP

Gasolina

Nafta

Destilar

Petróleo y gas

Resid

Gasolina

Nafta Destilar

Petróleo y gas

Resid

Tipos ofCompounds en OilFractions crudo

0

200

400

600

800

1000

1200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Porcentaje de masas

Temperatura de ebullición F

Gráfico desarrollado a partir de Speight (1991) y la Enciclopedia de Tecnología Química. Los datosvaría ampliamente entre las publicaciones y no tiene intención de representar cualquier crudo específica.

Resid

Petróleo y gas

Destilar

Nafta

Resinas yLos asfaltenos

polinuclearAromáticos(3 anillos o más)

Anillo pequeñaAromáticos (2 anillos)

nparafinas iparafinas

naftenos(Cicloparafinas)

mononuclearesAromáticos

Página 3


Clasificación de los compuestos petróleo y sus derivados

Existen muchas clasificaciones para el petróleo crudo. Que aquí se presenta será un sistema de clasificación simple pero suficientepara entender los problemas asociados con la fabricación de productos refinados. Si uno investiga en las cuestiones deprocesos de catálisis o conversión resid avanzada, entonces se requieren modelos más sofisticados y complejos ydescrito en la literatura. Los componentes del grupo de petróleo clasificación será en las siguientes clases."Parafinas normales"Isoparafinas"Las olefinas



página 13

"Cicloparafinas (naftenos)"Compuestos aromáticos mononucleares"Compuestos aromáticos polinucleares (PNA)"resinas"Los asfaltenos"Compuestos heteroátomo

Las parafinas normales son predominantes en los rangos de bajo punto de ebullición. Las parafinas no se utilizan generalmente en la gasolinadebido a su bajo índice de octano, que es una medida de la tendencia a la autoignite y golpear. Sin embargo,que se isomerizan fácilmente en la unidad de reforma para mejorar octano. Parafinas con un número de carbonos de oncey más alto se utilizan en queroseno porque producen menos humo y utilizados en diesel porque autoignite(diesel). La cera de parafina consiste en un número de carbonos veinte y más altas.

Isoparafinas son el término de la industria genérica para todas las parafinas de cadena ramificada. estructuras isoparafinas poseen altaantidetonante características y proporcionar los números de alto octanaje de la gasolina.

Las olefinas contienen al menos un doble enlace sin anillos aromáticos o cicloparafínicos. El petróleo crudo contiene ninguno osólo pequeñas cantidades de olefinas con no tanto como para afectar al procesamiento.

Cicloparafinas (naftenos) se conocen como en la industria como naftenos y no deben confundirse con elnaftaleno compuesto, un binuclear aromático. También a veces se llaman alicíclicos en oposición a los alifáticoscompuestos sin anillos. Naftenos comunes son ciclopentano, ciclohexano y sus homólogos creadospor la adición de cadenas laterales al compuesto de anillo saturado. Naftenos en el intervalo de la gasolina son deseablesporque se pueden convertir en compuestos aromáticos por deshidrogenación. Naftenos también son deseables para las acciones de lubricacióndebido a la viscosidad satisfactoria, punto, y la oxidación y estabilidad térmica verter.

Los aromáticos mononucleares tienen por fin un anillo de benceno en la molécula. Su nombre se deriva de laolor pronunciado de muchos compuestos orgánicos. Los tres materiales básicos para la mayoría de los derivados intermedios sonbenceno, tolueno y los xilenos (comúnmente llamado BTX). El tolueno y el xileno son deseables para la gasolina

Bicyclohexane Benzocyclohexane (tetralina)

etilciclohexano

metilciclopentano

metilciclohexano

ciclopentano

ciclohexano

página 4


Benceno tolueno metaxilenoparaxileno Ortoxilol

porque tienen números de alto octanaje. Sin embargo, se están reduciendo en los combustibles reformulados pararazones ambientales. Benceno, debido a su valor como materia prima química, nunca fue un componente importante yahora está limitado por las preocupaciones ambientales.

Polinucleares aromáticos (PNA) tienen dos o más anillos aromáticos. Aromatics con sólo dos anillos son a menudollamados "compuestos aromáticos pequeño anillo" (SRA) o simplemente "aromáticos". El término aromático polinuclear (ANP) es por lo generalreservado para compuestos aromáticos con tres o más anillos. Mientras tanto pequeño anillo y estructuras de anillos múltiples contienenazufre, múltiples anillos también contienen nitrógeno, oxígeno, vanadio y níquel en sus estructuras. Los pesos molecularespromedio entre 150 y 500. aromáticos polinucleares (PNA) tienen baja relaciones de hidrógeno a carbono con hidrógenopor ciento en peso entre 9% y 12%. La estabilidad térmica es una característica importante durante la coquización.

Los anillos aromáticos pueden ser clasificados en tipos: • condensado tales como naftaleno, • unidos por enlace tales comobifenilo, o • unidas por no aromáticos tales como fenilmetano. También se han empleado • Otras designacionestales como "naphthenoaromatics" utilizados para benzocyclohexane (tetralina).

Sosa

Highlight



página 14

Se cree que las resinas ser inferiores análogos de peso molecular de los asfaltenos. Los pesos moleculares promedio entre500 y 1500 con el por ciento de hidrógeno en peso entre 7% y 10%. Un modelo, como se describe más adelantecon la sección de asfaltenos, sugiere que una molécula de resina está compuesto por un aromático polinuclear (PNA)rodeado por cadenas laterales de parafinas saturado, parcialmente saturados, y pequeños compuestos aromáticos de anillo. cada polinucleararomático puede tener de tres a seis anillos que contienen azufre, nitrógeno, oxígeno, vanadio y níquel. Las cadenas lateralesno contienen heteroátomos apreciables. Como en asfaltenos, los líquidos volátiles se forman a partir de las cadenas laterales silo que se agrietan a partir de los compuestos aromáticos polinucleares.

Los asfaltenos son complejos. Por lo general se cree que tienen altos pesos moleculares que van desde 500 aSe informó de 4.500, con valores de 100.000. El hidrógeno por ciento en peso es de entre 5% y 8%, indicando lamás alta aromaticidad de cualquier otra fracción de aceite crudo. Además asfaltenos tienen mayor número deheteroátomos (átomos distintos de carbono e hidrógeno). Aunque se cree que los asfaltenos a ser mayor molecularanálogos de peso de las resinas, las propiedades básicas de los asfaltenos, como el peso molecular, son difíciles de

1,2benzopireno

1Methylphenanthrene Benzophenanthrene (criseno)fenantreno

3,4benzopirenopireno

Naftaleno (naftalina)

1,2benzantracenoantraceno

Benzocyclohexane (tetralina)

página 5


experimentalmente medir con las técnicas actuales. Esto es debido a la falta de volatilidad, la afinidad para adsorberen los materiales, y la tendencia en disolventes a autoasociarse y formar dispersiones coloidales en lugar de para formarsoluciones en disolventes.

Aún más exigente, los asfaltenos son difíciles de visualizar estructuralmente. Una fracción bruta puede estar compuesta de100.000 estructuras moleculares diferentes, con variaciones en los heteroátomos que contribuyen a la diversidad. Acomprender la estructura de los asfaltenos, se debe considerar el número de compuestos aromáticos polinucleares, el tamaño del anillodistribución de cada PNA, y la disposición de heteroátomos (azufre, nitrógeno, oxígeno, vanadio y níquel).Aunque la solubilidad y la unión son de gran interés para la investigación que están fuera del alcance de esta descripción.

Un modelo de larga data para los asfaltenos es la de una "tela metálica" complejo molecular estructura de tipo poliméricocompuesta por hojas de compuestos aromáticos polinucleares condensados con veinte o más anillos. Parafínicos y nafténicoscadenas de eslabones de las sábanas. Los heteroátomos se distribuyen por todo. Pesos moleculares reportados de hasta 100.000apoyado esta hipótesis.

Uno de los modelos de asfaltenos reciente retrata aromáticos polinucleares como núcleos, apilados en columnas cortas, con dos omás núcleos por pila y varias pilas por molécula. Cada núcleo aromático polinuclear puede tener cinco y cincuenta y sieteanillos y contienen azufre, nitrógeno, oxígeno, vanadio y níquel distribuidos en su estructura. Rodeando elnúcleos son fragmentos colgantes que son cadenas laterales de ácidos grasos saturados, parcialmente saturados, y los pequeños anillos aromáticos.Es de destacar que los colgantes, a diferencia de los núcleos, no contienen heteroátomos apreciables. Si los colgantes sonagrietada fuera de los núcleos, los colgantes forman líquidos volátiles. Este modelo es útil en la descripción de coque yoperaciones de hidroprocesamiento [Wiehe (1998) y Speight (1999)].

Una característica espectacular de los asfaltenos es su tendencia a precipitar en presencia de propano y butanos(por ejemplo, durante las operaciones de mezcla o la producción de crudo) o después de la eliminación de resinas y compuestos aromáticos de anillos pequeños(por ejemplo, durante el procesamiento térmico), dando lugar al taponamiento y la coquización. La precipitación se relaciona con la disminución de lasolubilidad del asfalteno, ya la fracción menos soluble en petróleo debido a alto peso molecular yalta aromaticidad.

Los asfaltenos y resinas son un componente necesario de los crudos usados para hacer los asfaltos. Los asfaltenos deben estarpresente en una fracción de cola pesada para hacer asfaltos grado petróleo. Sin embargo, la presencia de resinas y



página 15

asfaltenos complica la elección de opciones de conversión de aceites residuales de vacío. A pesar de hidrotratamiento reducela formación de grandes aromáticos polinucleares (tres anillos y superior) y aumenta la cantidad de líquidos de petróleo gas,aceites residuales con alto contenido de resinas y asfaltenos requieren altas presiones y grandes cantidades de hidrógeno y por lo tanto no son tanatractivo para hidroprocesamiento. Adicionalmente heteroátomos, tales como azufre y metales que son frecuentes en resinasy asfaltenos, tienden a catalizadores de hidroprocesamiento veneno. Por otro lado, coquización térmica separa elnúcleos aromáticos polinucleares, que contienen la mayoría de los heteroátomos, de sus cadenas laterales. A medida que lapolinuclear separados núcleos aromáticos se convierten en coque, los heteroátomos de envenenamiento del catalizador se concentra en elcoque, dejando las cadenas laterales como buen material para su posterior procesamiento catalítico.

Heteroátomo compuestos son compuestos que son simplemente no de carbono o hidrógeno, pero incluyen azufre, oxígeno,nitrógeno, vanadio y níquel. El azufre se encuentra en pequeñas aromáticos de anillo (SRA) con uno o dos anillos, así comocompuestos aromáticos polinucleares que contienen tres o más anillos. Sin embargo, el nitrógeno, el oxígeno, el vanadio y el níquel sonencontrado principalmente en estructuras aromáticos polinucleares (PNA).

"Los compuestos de azufre son uno de los componentes más importantes y heteroatómicos crudos pesados pueden contener hastaa 5% de azufre en peso. Una investigación reveló casi 40 diferentes compuestos de azufre en el crudo de Texas.El azufre es indeseable ya que promueve la corrosión, venenos catalizadores de refinado, afecta olor de combustible y la estabilidad del color,

Página 6


Ácido acético Ácido benzoico

tiofeno(Divinileno Sulfuro)

etanotiol(Etil mercaptano)

SHCH3

CH2

Los crudos de los Estados Unidos Gravedad y contenido de azufre

30.0

30.5

31.0

31.5

32.0

32.5

33.0

1985 1990 1995 2000Año

Gravedad grados API

GravedadAPI

Azufre,% en peso

1.25

1.20

1.15

1.10

1.05 Azufre

Wmiight%

Complementos de Edward Swain. Los datos de la Administración de Información de Energía <www.eia.doe.gov>La gravedad específica (60 F) = Densidad (en libras pie / cúbico) / 62,367 = 141,5 / 131,5 (+ grados API)

aumenta los depósitos del motor, faltas de motores convertidores catalíticos y por lo tanto contribuye a la contaminación del aire en particularmonóxido de carbono, hidrocarburos, y NOx. Dos compuestos de azufre son común mercaptano de etilo y tiofeno.

Desde 1988, la tendencia aparente de azufre (% en peso de azufre) en los crudos de refinerías en Estados Unidos ha ido en aumentosimultáneamente con el aumento de la densidad de los crudos a las refinerías de Estados Unidos. Aunque debido a varias razones, estostendencias requieren de las refinerías con adecuados para el procesamiento de crudos pesados de azufre y superiores.

"Compuestos oxigenados se pueden producir en los crudos de hasta aproximadamente 2% en peso. El más investigado tenersido aquellos con grupos carboxílicos. Estos pueden ser ácidos alicíclicos (ácidos nafténicos) o, con menos frecuencia, alifáticosácidos. Ácidos alicíclicos (ácidos nafténicos) tienden a encontrarse con hidrocarburos que contienen anillos (ejemplocicloparafinas o naftenos) mientras que los ácidos alifáticos tienden a estar presente con hidrocarburos sin anillos. Estaayuda a explicar por qué compuestos oxigenados se encuentran principalmente en las estructuras aromáticos polinucleares (PNA). en virgencrudos, la existencia de cetonas, ésteres, éteres, alcoholes, etc. está sujeta a alguna pregunta. Estos pueden ser debido aexposición a la atmósfera durante la producción de largo. Los ácidos carboxílicos no son deseables ya que promueven la corrosión.



página 16

Ácido acético(Ácido carboxílico metano)

Ácido benzoico(Ácido carboxílico El benceno)

página 7


página 17

porfina

"Los compuestos de nitrógeno se pueden producir en los crudos de hasta aproximadamente 1% en peso. Los compuestos de nitrógeno se encuentranprincipalmente en estructuras aromáticos polinucleares (PNA). El nitrógeno no es deseable, ya que promueve la corrosión, venenoscatalizadores de refinación, y contribuye a la formación de goma en el combustible. Ejemplos típicos de compuestos de nitrógeno sonilustrado.

Otros grupos interesantes de los compuestos de nitrógeno son las porfirinas, el más simple deque es porfina. Las porfirinas son importantes ya que son pueden ser quelado convanadio y níquel (la existencia de quelatos de hierro no ha sido definitivamente establecida)y están contenidos principalmente en los crudos pesados en concentraciones de varios miles de piezaspor millón en peso. Porfirinas vanadio son más predominantes en azufre pesadacrudos mientras que las porfirinas de níquel son frecuentes en los crudos de bajo azufre.

"Los metales que se encuentran en crudo incluyen vanadio, níquel, hierro, cobre, zinc, titanio y magnesio. Vanadio,níquel, hierro y cobre están presentes en el nivel de ppm (en peso) en (PNA) estructuras polinucleares aromáticos de pesadacrudos. Aunque se sabe que el vanadio y el níquel existen como complejos de porfirina, algunos de vanadio yníquel en bruto existe como compuestos no porfirínicos. Sin embargo, hay desacuerdo acerca de la relaciónporcentaje. De los metales, vanadio y níquel son particularmente indeseable ya que el veneno catalizadores de refinacióny promover la corrosión. Además la ceniza queda después de la combustión en turbinas de gas y hornos deja depósitosen rotores de turbinas de gas y reacciona con revestimientos refractarios de hornos.

Concentraciones muy bajas de zinc, titanio y magnesio se encuentran en complejos de jabón metálico en aceite / aguainterfaces.

"El petróleo crudo contiene también sales de sulfato y cloruro inorgánicas solubles en agua, tales como calcio, sodio,de potasio, que normalmente se elimina antes de la transformación atmosférica.

pirrol(Benzopirrol)

indol

piridina quinolina(Benzopiridina)

PETROLEO CAPÍTULO 001

Documents

Transcript of PETROLEO CAPÍTULO 001