Destilación Atmosférica de Petróleo

 

III CONGRESO LATINOAMERICANO DE GAS, PETRÓLEO Y QUÍMICA

DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE PETRÓLEO rreesseennttaacciióónn rreeaalliizzaaddaa ppoorr:: nngg.   TTiittoo NNuuññeezz WWaayyaarr

 

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS LIQUIDOS

BJETIVO Y DEFINICIONES ENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA ACTOR DE CARACTERIZACION NSAYOS DE CRUDOS ISENO DE PLANTA PILOTO

 

EZCLA  COMPLEJA Y MULTICOMPONENTE DE HIDROCARBUROS ARAFINICOS, 6+ Grupo

R a ng ng o d e E b bu u llll i c io io n o o C F

NAFTENICOS

n s id id ad ad P M T b pr pr o om m e d iio o D e ns o o C F gr/ml

Y

Grupo

AROMATICOS R an a n go go d e E bu b u llll i c io io n o o C F

EN

EL

RANGO

en s i d a d P M T b p ro ro m eed d i o D en o o C F g r /ml

C2 5

392 a 402

737 a 756

397

747

0 ,8 8 5

345

C2 6

402 a 413

756 a 775

408

766

0 ,8 8 9

359

C2 7

413 a 423

775 a 793

419

786

0 ,8 9 3

374

C2 8

423 a 432

793 a 810

429

804

0 ,8 9 6

388

C2 9

432 a 441

810 a 826

438

820

0 ,8 9 9

402

C3 0

441 a 450

826 a 842

446

835

0 ,9 0 2

416

147

C3 1

450 a 459

842 a 857

455

851

0 ,9 0 6

430

0 ,8

161

C3 2

459 a 468

857 a 874

463

865

0 ,9 0 9

444

441

0 ,8 1 1

175

C3 3

468 a 476

874 a 888

471

880

0 ,9 1 2

458

2 3 5 ,9 a 2 5 3 ,94 5 6 ,7 a 4 8 9 ,2 2 4 6 ,4

476

0 ,8 2 2

190

C3 4

476 a 483

888 a 901

478

892

0 ,9 1 4

472

C1 5

2 5 3 ,9 a 2 7 1 ,1 4 8 9 ,2 a 5 2 0

266

511

0 ,8 3 2

206

C3 5

483 a 491

901 a 915

486

907

0 ,9 1 7

486

C1 6

2 7 1 ,1 a 2 8 7 ,3 5 2 0 a 5 4 7

283

541

0 ,8 3 9

222

C3 6

493

919

0 ,9 1 9

500

C3 7

500

932

0 ,9 2 2

514

C3 8

508

946

0 ,9 2 4

528

C3 9

515

959

0 ,9 2 6

542

C4 0

522

972

0 ,9 2 8

556

C4 1

528

982

0 ,9 3

570

C6

3 6 ,5 a 6 9 ,2

9 7 ,9 a 1 5 6 ,7 6 3 ,9

147

0 ,6 8 5

84

C7

6 9 ,2 a 9 8 ,9 1 5 6 ,7 a 2 1 0 ,1 9 1 ,9

197

0 ,7 2 2

96

C8 C9

9 8 ,9 a 1 2 6 ,1 2 1 0 ,1 a 2 5 9 ,1 1 1 6 ,7 1 2 6 ,1 a 1 5 1 ,32 5 9 ,1 a 3 0 4 ,4 1 4 2 ,2

242 288

0 ,7 4 5 0 ,7 6 4

107 121

C1 0

1 5 1 ,3 a 1 7 4 ,63 0 4 ,4 a 3 4 6 ,4 1 6 5 ,8

330

0 ,7 7 8

134

C1 1

1 7 4 ,6 a 1 9 6 ,43 4 6 ,4 a 3 8 5 ,5 1 8 7 ,2

369

0 ,7 8 9

C1 2

1 9 6 , 4 a 2 1 6 , 8 3 8 5 , 5 a 4 2 2 , 2 2200 8 , 3

407

C1 3

2 1 6 ,8 a 2 3 5 ,94 2 2 ,2 a 4 5 6 ,7 2 2 7 ,2

C1 4

C1 7

287 a 303

547 a 577

300

572

0 ,8 4 7

237

C1 8

303 a 317

577 a 603

313

595

0 ,8 5 2

251

C1 9

317 a 331

603 a 628

325

617

0 ,8 5 7

263

C2 0

331 a 344

628 a 652

338

640

0 ,8 6 2

275

C2 1 C2 2

344 a 357 357 a 369

652 a 675 675 a 696

351 363

664 685

0 ,8 6 7 0 ,8 7 2

291 305

C4 2 C4 3

534 540

993 1004

0 ,9 3 1 0 ,9 3 3

584 598

C2 3

369 a 381

696 a 717

375

707

0 ,8 7 7

318

C4 4

547

1017

0 ,9 3 5

612

C

C2 4

381 a 392

717 a 737

386

727

0 ,8 8 1

331

45

553

1027

0 ,9 3 7

626

 

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS LIQUIDOS

A  CARACTERIZACION DE R U D O S   Y F R A C C I O N E S C 6 +   ONSISTE N  DEFINIR LOS PARAMETROS CRITICOS PARA APLICAR UNA CUACION DE ESTADO (EDE) EN FUNCION DE PROPIEDADES MEDIBLES

 PROPIEDADES MEDIBLES 

q q q

PESO MOLECULAR : PM DENSIDAD DE LIQUIDO: ρl  TEMPERATURA DE EBULLICION: T B

Pc Tc Vc zc w

 

DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA

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

 

DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA

SG ≈

 ρ  fluido  ρ agua

 ρ  fluido

≈

62,37

lbs  pie

3

≈

 ρ fluido

lb

8,31  gal 

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

141,5

SG ≈

131,5 +  API 

 API  ≈

141,5

SG

− 131,5

G. E.

o API 

0,85 0,92

35   22  

 

FACTOR DE CARACTERIZACION K W

N

LAS FRACCIONES DE PETROLEO PODEMOS N C O N T R A R P A R A F I N A S , O L E F I N A S , N, A F T E N O S Y ROMATICOS .

L  KW   NDICA

CUALITATIVAMENTE

LA

FRACCION

DOMINANTE RIGINALMENTE  UNA MEDIDA DE LA AROMATICIDAD E LA MEZCLA (WATSON Y NELSON)

T b (oF )

Kw

3 -M E T IL -O C T A N O

292

1 2 ,6

O -X IL E N O

292

1 0 ,3

 

FACTOR DE CARACTERIZACION K W

3

 K W 

=

MeanT b

( ° R )

SG( 60 / 60)

K   … - 2,5

arafinas: 12

Kw

…

aftenos: 11

Kw

…

romáticos :

- 12

A S   F R A C C I O N E S D E C0R U-D O1 1 M A N T I E N E N I S M O   K uop   U E E L C R U D O O R I G I N A L

EL

 

PROPIEDADES GENERALIZADAS SCNs

 

TEMPERATURA DE EBULLICION

 Tb 

P

atm

.

OS DE EBULLICION . RACTICO .

  COMPONENTES ”

UEDE OBTENERSE DE LA CURVA DE PUNT

 

TEMPERATURA DE EBULLICIÓN

 

CARACTERIZACIO N DE CRUDOS Y FRACCIONES CARACTERIZACION

 

CARACTERIZACIO N DE CRUDOS Y FRACCIONES CARACTERIZACION

…

QUE ES UN PSEUDOCOMPONENTE … ? 50 A 45,0 50

K

11 6

,

5 0 S 0 ,8 0 seudo

 

C

9

OMPONENTE  CARACTERIZADO POR AL MENOS O S D E T R E S P R O P I E D A D E S : T b, G

( PI), PM E S E A B L E   E L P A R T B,

G (API),

M, SG (API)

 

HOJAS DE SEGURIDAD DIESEL:

GASOLINA: 3

2 0

0

•

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

1

0

•

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

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

 

 

CONTENIDO: PRUEBAS BASICAS BASICAS PARA PARA GASOLINA ESPECIAL:

lASTM D-1298: lASTM D-323:

Gravedad Especifica Tensión de Vapor Reid

ASTM D-86: l l

Destilación Engler 

 

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

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica lSIGNIFICADO 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 para indicador importante de alcalidad  combustibles, que afectan almacenaje, manipuleo y combustión. Es una función especial de la gravedad específica a 60/60°F representada por:

 

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica



 



ºAPI = 

141.5 Gravedad Especifica a 60/60ºF -131.5

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica l EQUIPO: de vidrio, graduado * Hidrómetro unidades API, especificación ASTM E 100. * Termómetro ASTM E 1 * Cilindro para hidrómetro

l

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica lMUESTREO: Se debe muestrear  de

acuerdo a la Práctica ASTM D 4057 . Mezcle la muestra en el envase original cerrado para minimizar componentes ligeros.

pérdida

de

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica PROCEDIMIENTO 

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.

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica 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.

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica PROCEDIMIENTO 

3.

Introduzca el hidrómetro apropiado en el liquido y suéltelo cuando este en una  posición de equilibrio, 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:

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica LIQUIDOS TRANSP TRANSPARENTES ARENTES

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica PROCEDIMIENTO 

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.

 

ASTM D-1298: Gravedad Especifica CALCULOS Y REPORTE lAplique 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). lReporte el valor final como Gravedad API  60/60°F al más cercano 0.1° API.

 

ASTM D-86: Destilación Engler  lOBJETIVO: Determinar el rango de ebullición (volatilidad) de Productos mediante de Petróleo la a Presión Atmosférica, 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  ASTM D 86 - 00a.

 

ASTM D-86: Destilación Engler  l SIGNIFICADO Y USO: El rango de ebullición de los hidrocarburos, brinda información sobre del la composición, propiedades y comportamiento uso, y tiene combustible durante su almacenaje y uso, rendimiento. Las efecto en su seguridad y rendimiento. características de la destilación son críticamente importantes, importantes, afectando el arranque, calentamiento y tendencia a ovaporizarse a temperaturas altas de operación en altura. La presencia de componentes con alto punto de ebullición puede afectar significativamente la formación de residuos sólidos por combustión.

 

ASTM D-86: Destilación Engler 

l EQUIPO: Matraz de Destilación Engler  l Termómetro de mercurio

Soporte para el matraz l l Calentador  l Escudo de metal (recinto

p/matraz) l Baño Condensador  l Cilindro receptor (probeta 100 ml) l Baño frío asociado (p/probeta) 

 

ASTM D-86: Destilación Engler  

MUESTREO, ALMACENAJE Y ACONDICIONAMIENTO

  PARA EL ANALISIS: l Se debe muestrear de muestrear  de acuerdo a la Práctica ASTM D 4057 . Si el análisis no se va a iniciar  inmediatamente después del muestreo, almacene 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.

 

ASTM D-86: Destilación Engler 

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

GASOLINA

DIESEL O OIIL

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

4 Ambiente Ambiente Ambiente

 

ASTM D-86: Destilación Engler  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.

GASOLINA

DIESEL OIL

Matraz de destilación ml. Termómetro ASTM °C (°F) Rango Termómetro IP

100 7C (7F) Bajo

125 8C (8F) Alto

Soporte del matraz Diámetro del hueco mm Temperatura al inicio de la prueba °C (°F) Matraz de destilación Soporte para el matraz Cilindro receptor y carga de 100 ml

A 32 32

C 50 50

0-5 (32-40) Ambiente 0-5 (32-40)

Ambiente Ambiente Ambiente

 

ASTM D-86: Destilación Engler  lPROCEDIMIENTO: 1.

Registre la Presión Barométrica predominante (564 mmHg).

2.

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





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

 

ASTM D-86: Destilación Engler  lPROCEDIMIENTO: 

4. Encaj Encaje e con con un 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. 6. Enca Encaje je 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.

 

ASTM D-86: Destilación Engler  lPROCEDIMIENTO: 

6. Coloque el cilindro receptor , sin secar el interior, bajo el extremo inferior del tubo condensador por lo menos 25 mm, mm, pero no debajo de la marca de 100 ml . 7. 8. Cubr Cubra a el el cil cilin indr dro o rec recep epto torr con con un peda pedazo zo de   papel secante encajado en el tubo condensador. Mantenga el extremo que gotea del tubo condensador  alejado de la pared del cilindro receptor.

 

ASTM D-86: Destilación Engler  lPROCEDIMIENTO: 

8.

Anotedela la ho hebullición ora de de in inic . Obs Obse erve rve y registre el punto inicial  , ioinmediatamente 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. 10. 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 °C (1.0las °F).lecturas de temperatura al más cercano 0.5

 

ASTM D-86: Destilación Engler  lCALCULOS: 



 

Corrija las lecturas de temperatura a 760 mm Hg, por  medio de la ecuación de Sydney Young: 

TF = 0.00012·(760-P)(460-t 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

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

 

ASTM D-323: Tensión de Vapor Reid

lSIGNIFICADO 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”.

 

ASTM D-323: Tensión de Vapor Reid lEQUIPO: l

 

ASTM D-323: Tensión de Vapor Reid lEQUIPO: l DE SC R IP C IÓN Baño María c on mot or de agit ac ión

R ANGO

PROCEDENCIA

MAR C A

0-62 lt

USA

Lab-Line

4013

USA

Koehler

A-400

Cámaras Liq-Gas para TVR Manómetro para TVR Freez er

MOD E LO

0-15 PSIG

USA

W ek s ler

G23-15A

1000 W

BRASIL

Elec trolux

H160

 

PROCESO DE REFINACION: RON=70 GLP

GLP

TVR=10-11

Gas, GLP, Gasolinas (RON=57)

r

Ca lo r

Ca lo

Dest. Liviano (104-106ºC)

Gasolina

Crudo 310ºC

Dest. Medio (140ºC)

Dest. Pesado (180ºC)

Vapor  Agua

MSR RON=45 TVR=5

Re fo rm a

Ca ta li ti

c a

Platformado RON = 95 TVR = 6 – 6.5

Crudo Reducido  

Destilación atmosférica de crudo Overhead system Gas

Crude Atmospheric Tower   HN

LPG

 Preflash

LN

KERO

 Desalter 

DIESEL

 Side  Strippers 

 Naphtha  Splitter  

AGO

 Stabilizer 

Residue

HN

 

lanta Piloto de estilación   tAutor: m o sIng. f éTito r iNuñez c a   Wayar  de Petróleo Crudo Objetivo General

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

Rendimientos

controlador Novus Modelo N1100 Variables de Diseño: ltura de columna: H = 3 [m] Diámetro de columna: D = 14 [plg] Espesor de pared: e = 7 [mm] Relleno: Anillos Anillos Rashig D = 1.5 [plg] = H Altura de relleno: 2.75 [m] Material: Vidrio Espesor de pared:e = 4 [mm] Materia Prima Petróleo Fiscalizado Orígen: Empresa Chaco; Campo Carrasco Entreríos - Cochabamba Grav. API = 61.8

TEMP F = 70

 

Clasificación: Superligero Contenido W&S = 0%  

Ingeniería del Proyecto Horno:

Autor: Ing. Tito Nuñez Wayar 

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

e L = 10.5[cm]   e acero = 1/4 [plg]   L = 0.86 [Kcal/m.h.ºC]  K acero = 39 [Kcal/h*m. ºC] =21.5 [Kcal. /hm 2 *K] h o =) = 4.3 [Kcal. /hm 2 *K ] érdidas de Q = 5700 (Kcal/h) Calor  

= 3.8 %

Diseño Intercambiador de calor o

Flujo másico de condensables Flujo másico de agua de enfriamiento

] * 1[ min] 7.91[lb s ] magua 7122[ .33[ lb ] [ s ] =

o

m=

Area de intercambio de calor:

15 min

110.94[ lb] 1[ min ] * 60[ s ] 15[ min ]

60

=

=

[ ]

0.1233 lb  s

A = 5.4 [m2] = 58.13 [ft2]

CONCLUSIONES TEMPERATURAS INTERCAMBIADOR DE CALOR

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 hidrocarburos en el país y obviamente representa un gran aporte académico que

   C    °    (    S    A    R    U    T    A    R    E    P    M    E    T

400 300 200 Temp. Gasoleo 100 0  Temp. Gasoleo

Temp. Agua 1

2

360

60

consolida el proceso enseñanza-aprendizaje nuestros futuros profesionales

de

 Temp. Agua

20

80

Te Tem mp. G Gasol asoleo eo

 

rreesseennttaacciióónn rreeaalliizzaaddaa ppoorr: nnrgge.s eTTniitttaooc iNNóuunññeerzze aWWlaaiyyzaaarrd a p o r:

Gracias !!!!

Te Tem mp. Agua Agua