Profesora Yadira López 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 Profesora Yadira López Profesor Alexis Manuel Faneite

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).

Objetivos Específicos Caracterización de Fracciones de Crudo Objetivos Específicos Determinar experimentalmente el rango de ebullición de la fracción analizada mediante una prueba ASTM D-86. 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.

TIPOS DE BASES DEL CRUDO DE PETRÓLEO 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 REFINACION Refinación o refino es el proceso de purificación de una sustancia química

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 separar 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 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.

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 Gravedad API Es la escala adoptada por el Instituto Americano del Petróleo 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 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 PUNTO DE ANILINA: El punto anilina es la temperatura mínima para la miscibilidad completa de volúmenes iguales de anilina y de muestra. Un producto de alto punto de la anilina será bajo en compuestos aromáticos y nafténicos y, por lo tanto, alto en parafinas. El punto de anilina se especifica a menudo para los aceites de fumigación, solventes limpiadores, y diluyentes, donde la eficacia depende del contenido aromático. FACTOR ACÉNTRICO Aromáticos 0,2 y 0,5 Parafínicos 0 y 0,8 Nafténicos 0,2 y 0,8 Este factor nos permite determinar la base de una determinada fracción de crudo. FACTOR DE WATSON K: 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 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

Justificación e Importancia 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.

Justificación e Importancia 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.

Justificación e Importancia Caracterización de Fracciones de Crudo Justificación e Importancia EL PALITO Capacidad de 130 MBD

Justificación e Importancia Caracterización de Fracciones de Crudo Justificación e Importancia PUERTO LA CRUZ Capacidad de 200 MBD

Fracciones de algunos crudos de Vzla. ºAPI=16.8 ºAPI=23.5 ºAPI=31.5 ºAPI=24.1 ºAPI=17.4 ºAPI=32.1

Justificación e Importancia 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 Vista lateral 5.-Suministro de Energía

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 DATOS GENERALES Muestra: ________________ Presión Atmosférica [Pa]: ______ mmHg Temperatura Ambiente [Ta]: ____ °C Toma de data 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: Temperatura de la muestra antes de la medición [Tma]: ____ °C Gravedad API: ____ °API Temperatura de la muestra después de la medición [Tmd]: ____ °C Comentarios Anote estos datos en el espacio indicado a continuación 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 y medir el punto final de ebullición 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

Seguridad, Higiene y Ambiente Caracterización de Fracciones de Crudo Seguridad, Higiene y Ambiente Riesgos químicos: Kerosene CONTACTO CON LOS OJOS INGESTION Se produce enrojecimiento en los ojos. Dolor abdominal, diarrea, náuseas, vómitos. SE DEBE: Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad), después consultar a un médico. 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.

Seguridad, Higiene y Ambiente Caracterización de Fracciones de Crudo Seguridad, Higiene y Ambiente Riesgos químicos: Kerosene INHALACION CONTACTO CON LA PIEL ¡Puede absorberse! Piel seca, aspereza, (para mayor información véase Inhalación). Confusión mental, vértigo, dolor de cabeza SE DEBE: Tomar aire limpio, reposo, respiración artificial si estuviera indicada y someter a atención médica. SE DEBE: Quitar las ropas contaminadas, lavar la piel con agua y jabón y solicitar atención médica.

Seguridad, Higiene y Ambiente Riesgo por electricidad 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)

Seguridad, Higiene y Ambiente 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.

Seguridad, Higiene y Ambiente Como ir vestido al laboratorio Caracterización de Fracciones de Crudo Seguridad, Higiene y Ambiente Como ir vestido al laboratorio Incorrecta Correcta

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