Contenido de Azufre en Hidrocarburos Jose

El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante, insípido, inodoro. El azufre se encuentra en sulfuros y sulfatos e incluso en forma nativa.

La estructura cristalina más común es el octaedro ortorrómbico (azufre a - S8

Al fundirse toma un color marrón rojizo, aumentando su viscosidad

Se encuentra en forma de sulfuros y sulfatos y puro en algunos volcanes

Presenta varios estados alotrópicos en todos sus estados de agregación.

AZUFRE

Desprende un olor característico

De color amarillento, blando y ligero

Arde con llama azulada desprendiendo dióxido de azufre

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¿DONDE PODEMOS ENCONTRAR AZUFRE? YACIMIENTOS SEDIMENTARIOS

YACIMIENTOS VOLCANICOS

GAS NATURAL

COMBUSTIBLES

La composición media del petróleo es 85%C, 12%H y 3% S+O+N, además de varios elementos metálicos. El contenido de azufre es un determinante del precio del crudo: mientras mas azufre contenga el crudo, mayores serán los costos de refinamiento y por lo tanto menor será su precio.

Aumentos en el costo de tratamiento (remoción de sulfuro de Hidrogeno) y daños en los equipo de refinería.

Corrosión de la sarta de perforación (incrustaciones en la drill pipe)

Corrosión del caising.

CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO CRUDO SEGÚN SU GRAVEDAD API Y CONTENIDO DE AZUFRE

8

CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO CRUDO SEGÚN SU GRAVEDAD API Y CONTENIDO DE AZUFRE

9

• Contiene Petróleo Dulce

menos 0,5% de azufre.

del 

• Es aquel que contiene

Petróleo Agrio

≥

1%

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DETERMINACIÓN DE AZUFRE

• El conocimiento de la determinación de azufre de los productos petrolíferos es de gran importancia para la industria; los métodos de medida son numerosos y dependen a la vez de la concentración a medir y del tipo de producto a analizar. • Los métodos generalmente mas usados son por combustión y por fluorescencia de rayos X.

Fuente:http://www.ambientalhitos.com/4images/details.php?image_id=1477

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ASTM D 4294 espectrometría de energía dispersiva de fluorescencia de rayos X

ASTM D 1552-08 Método de alta temperatura

Diesel,naftas,keroseno , residuos, gasolina sin plomo,crudos, biodisel, y otros destilados.

LA MAS UTILIZADA

Productos del petróleo incluyendo aceites lubricantes que contienen aditivos

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MÉTODOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE AZUFRE

.

Productos de Petróleos

MÉTODO DE ALTA TEMPERATURA (NORMA ASTM D 1552) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS

Sistema de Detección por Yodato

Horno tipo Inducción

Horno tipo resistencia

Sistema de Detección por Radiación Infrarroja

12

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DETECCIÓN POR YODATO

Horno tipo inducción Debe ser capaz de alcanzar por lo menos 1482ºC (2700ºF) de temperatura en la zona de combustión de la muestra.

Horno tipo Resistencia Capaz de mantener una temperatura de por lo menos 1371ºC (2500ºF).

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DETECCIÓN POR YODATO

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REACTIVOS

V

Oxido de Magnesio

Oxigeno

Acido Clorhídrico Perclorato de Magnesio

Yodato de Potasio

Reactivos Ascarita

Estaño

Alumbre de Potasio

Pentoxido de Vanadio Almidón de solución Yoduro

Ácido Sulfúrico

16

Encender el horno y dejarlo por lo menos 1 minuto de precalentamiento

Horno Tipo Inducción

Rotámetro

Bureta

Purificar el Oxigeno pasándolo a través de ácido Sulfúrico, ascarita y Perclorato de Magnesio

1482ºC (2700ºF)

Tubo de Combustión Ajustar el flujo de Oxigeno a 1±0.05L/min

Tubos de purificación Oxigeno

Absorbedor Se añade la solución estándar de Yodato De potasio, hasta Color azul tenue

Añadir 65mL de Ácido Clorhídrico y 2mL de almidón de solución de Yoduro al absorbedor

16

17

CONTENIDO DE AZUFRE %

PESO DE LA MUESTRA, mg

NORMALIDAD SOLUCIÓN ESTANDAR DE KIO3 PARA LA TITULACIÓN

0a2

90

0.006238

2a4

50 a 90

0.006238

4 a 10

50 a 90

0.01248

“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552 -08

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Agregar muestra de acuerdo Tabla A.

Oxido de Magnesio 3.2 a 4.8 mg

Hacer depresión con agitador

Tapar crisol para llevar al Horno

Agregar disco separador Astillas de hierro (1,2-2 g) Estaño (0,1 g)

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SO2

Al absorber el SO2 producto de la combustión, la muestra adquiere un color azul tenue. Colocar la muestra en posición. Encender el horno

Conforme se quema el SO 2, añadir KIO3 hasta que el color azul tenue vuelva a su tono inicial (combustión completa)

Registrar el volumen de KIO 3 requerido para titular. Hacer determinación en blanco (mismo proceso anterior, omitiendo la muestra)

TITULACIÓN HORNO DE INDUCCIÓN AZUFRE EN HIDROCARBUROS

19

20

EQUIPO Y REACTIVOS METODO DE HORNO DE RESISTENCIA EQUIPO

R

• Oxido de Magnesio,Mgo

E

• Perclorato de Magnesio, Mg(ClO 4)2

A

• Ácido Clorhídrico, HCl (1,48% v/v)

C

• Oxígeno, O2 (extra seco)

T

• Soluciones estándar de Yodato de Potasio, 0,006238 N, 0,01248 N

I

• Ascarita y Estaño

V

• Almidón de solución de yoduro de potasio

O

• Ácido sulfúrico , H 2SO4, concentrado

S

• Astillas de Hierro aceleradoras •

Pentoxido de Vanadio, (V 2O5)

20

21

Pesar la mezcla de acuerdo Tabla B.

Añadir Yodato de potasio

Añadir 100±5g de Pentoxido de Vanadio

Añadir KIO3 constantemente

Cubrir con Oxido de Magnesio

Cuando el color estabilice Por mas de un minuto ha terminado

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Rotámetro Purificar el Oxigeno pasándolo a través de ácido Sulfúrico, ascarita y Perclorato de Magnesio .

Horno tipo resistencia Bureta Cte de 1316±14ºC 2400±25ºF

Tubos de purificación Oxigeno

flujo de Oxigeno a 2±0.1L/min.

Fuente: modificado -“Standard Test Method for Sulfur in

Añadir KIO3 hasta Color azul tenue

65mL de HCl y 2mL de almidón de solución de Yoduro al absorbedor.

Absorbedor

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Contenido de azufre

Peso de la muestra,

Normalidad de la solución

%

mg

estándar de KIO3 para la titulación

0a2

100 a 200

0.006238

2a5

100 a 200

0.01248

5 a 10

100 a 200

0.06238

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Prueba en Blanco Prueba con 15 mg de Alumbre de Potasio

Factor de Alumbre

Prueba con muestra estándar Prueba con muestra desconocida

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 factor de alumbre 

S  A  W  A 100

V a



V b  C I 

SA = Porcentaje de masa del azufre en el Alumbre Potasio. WA=Miligramos de potasio de Alumbre usado (15mg). VA=Mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba de Alumbre Potasio. VB= Mililitros de la solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco CI= Azufre equivalente de la solución estándar de KIO3 utilizada en la prueba de Alumbre de Potasio.

Verificar [S] del Alumbre de Potasio y KIO 3

Rango 1.02 a 1.08

Verificar el equipo

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 factor  estándar  

S s  W s 100

V s



V b  C 

SS=Porcentaje de masa azufre de la muestra de estandarización. WS=Miligramos de la muestra de estandarización usados. VS=Mililitros de la solución estándar KIO3 usados en la Prueba estándar. VB=Mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco. C= Azufre equivalente en la solución estándar de KIO3 utilizada en la prueba estándar.

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contenido de azufre

% masa 





100 V   V b





F s  C 

W 

V : mililitros de solución estándar KIO3 usados en el análisis. V b: mililitros de solución estándar KIO 3 usados en la prueba en

blanco.

F s: factor estándar C : Azufre equivalente de la solución estándar de KIO 3 usado en el análisis,

mg/ml.

W : miligramos de la muestra usada en el análisis.

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     

Equipos para método de Detección Infrarroja FUENTE: MENDIVELSO, Óscar. “Contenido de Azufre en Hidrocarburos”.

Microprocesador Navecillas de combustión Tubos de combustión Detector infrarrojo Rotámetros Horno de tipo resistencia capaz de mantener temperatura de (1350 ° C (2460 ° F))

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Oxido de Magnesio

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Se inicializa el procesador. Se chequea el suministro de poder. Fijar la temperatura del horno a 1371ºC

(2500ºF).

Verificar la homogeneidad de la muestra.

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PROCEDIMIENTO SISTEMA DE RADIACIÓN INFRARROJA MUESTRAS LIQUIDAS 1

0.13 g

Llenar el crisol con Óxido de Magnesio, MgO hasta 1/3 de su volumen

2

Añadir la muestra y pesar

3

Inicializar el procesador

Llenar hasta 2/3 del volumen con MgO

Iniciar el flujo de oxígeno y fijar T del horno a 1371 º C (2500 ºF)

El detector registra la señal de azufre (%m)

Repetir el procedimiento hasta obtener 2 resultados con dif .menor a la repetitividad del método 31

32

SISTEMA DE RADIACIÓN INFRARROJA

SO2

Es posible medir la concentración de azufre (SO 2) por medición del equivalente de la luz infrarroja absorbida en una onda particular de energía infrarroja que pasa a través de la celda que contiene el gas.

Esquema del funcionamiento de la detección infrarroja FUENTE: http://www.cise.com/portal/deteccionazufre

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En Colombia la emisión de gases que produce el sector de transporte publico es uno de los principales factores en la contaminación del aire.

34

RECOMENDACIONES 

Conocer la naturaleza de los reactivos a trabajar para poder emplear su mejor desempeño en la practica y no producir ningún percance en el proceso de esta.



Manejar reactivos certificados y con la pureza necesaria para permitir su uso en la practica, para manejar una eficiencia alta en el resultado de la determinación de azufre.



Realizarle mantenimiento a los equipos para estar en buenas condiciones para las practicas que posteriormente se realizarán en él.



Cada muestra debe ser valorada después de ser llevada a los métodos implementados, de tal manera que sea el laboratorio certificado quien determine la calidad de la muestra y de aquí su fiabilidad para el mercado.

AZUFRE EN HIDROCARBUROS

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CONCLUSIONES • Es

de gran importancia realizar esta prueba de la manera mas correcta posible ya que hay demasiados factores que pueden afectar la prueba.

•Para

este pito de pruebas debemos tener en cuenta los parámetros fijados para la prueba y para los equipos estos parámetros son un rango teórico de valores del cual no se puede salir los resultados de la prueba. • El

azufre se encuentra presente en el petróleo en una gran variedad de compuestos químicos, tales como el sulfuro de hidrógeno, mercaptanos, sulfuros y disulfuros .

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BIBLIOGRAFIA • ASTM D 1552. “Standard  Test Method for Sulfur in Petroleum Products. High-

Temperature Method” . ASTM, 2008. • AUGERI,

F. “Análisis de los gases de escape de los motores de combustión interna”. Disponible en: http://www.cise.com/portal/notas-tecnicas. •

CORREA, Ricardo. GRANADOS, Emiro. “Contenido de Azufre de algunos crudos en Colombia”. Trabajo de Grado. UIS, 1981.

MENDIVELSO, Óscar. “Contenido de Azufre en Hidrocarburos”. Laboratorio de Fluidos. UIS, 2009. • •

WAUQUIER, J.P. “El Refino del Petróleo: Petróleo crudo, productos petrolíferos y esquemas de fabricación”. Instituto Superior de la Energía. Editorial Díaz de Santos. •SECRETARIA DE COMERCIO Y COMERCIO NORMA MEXICANA NMX-L-056-1971

(‘método de prueba para la determinación del contenido de azufre en productos derivados del petroleo" Abril 8, 1972 ) (http://200.77.231.100/work/normas/nmx/1971/nmx-l-056-1971.pdf)

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GRACIAS!

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