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5/19/2018 DESTILACI N DE CRUDOS LIVIANOS.docx

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DESTILACIN DE CRUDOS LIVIANOS

INTRODUCCIN

La destilacin de crudos livianos comprende los principios de la destilacin

multicomponente, pero teniendo en cuenta ciertas consideraciones:1. Las alimentaciones a la torre tienen una composicin excesivamente compleja y

constante, en el caso del petrleo, de muchos tipos diferentes de hidrocarburos yquiz de compuestos orgnicos e inorgnicos. El nmero de tomos de carbono deestos componentes pueden variar desde 1 hasta ms de 50, por consiguiente loscompuestos pueden tener varios puntos de ebullicin, a presin atmosfrica, quevaran entre -162C (-259F) hasta ms de 538C (1000F). En un intervalo dado depuntos de ebullicin el nmero de compuestos diferentes que muestran diferenciasen la volatilidad se multiplican rpidamente, al incrementarse la temperatura deebullicin.

2.

El carcter y los rendimientos de los productos de destilacin varanconsiderablemente y dependen de la fuente de alimentacin. En algunos casos lospetrleos crudos del mismo sitio pueden mostrar grandes variaciones.

3. La escala de operaciones de destilacin del petrleo es por lo general grande ydichas operaciones son comunes en varios procesos de refinacin del petrleo, queincluyen: la destilacin a presin atmosfrica del petrleo crudo; la destilacin alvaco de los fondos residuales obtenidos de la destilacin a presin atmosfrica; elfraccionamiento principal de los efluentes gaseosos, procedentes del craqueocataltico de varias fracciones del petrleo y el fraccionamiento principal de losefluentes procedentes de la coccin trmica de varias fracciones del petrleo.

Caracterizacin del petrleo y sus fracciones

Para el diseo y anlisis de la operacin de la planta de destilacin se necesita realizar lacaracterizacin del crudo a refinar, esto se realiza por medio de la gravedad, las curvas dedestilacin de laboratorio, el anlisis de los componentes de los fondos ligeros y el anlisisde los tipos de hidrocarburos presentes en los extremos intermedios y pesados. A partir deestos datos se pueden determinar cinco puntos de ebullicin diferentes en promedio y unndice de parafinidad (D), los cuales se utilizan posteriormente para el clculo de laspropiedades fsicas de las mezclas complejas. Se pueden medir otro tipo de propiedades alcrudo como el contenido de azufre, punto de vaciamiento, contenido de agua y sedimento,

contenido de sales y metales, la presin de vapor de Reid, la viscosidad Saybolt Universal,el punto de anilina y nmero de octanos, el punto de congelacin y de nube, la temperaturade humo, los ndices de refraccin, diesel y cetano, el nmero de neutralizacin, elcontenido de cera y carbn y la penetracin. Pero estas caractersticas son de menos interspara el diseo de la planta, aunque las alimentaciones y los productos tienen que estar en unrango especfico.


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La gravedad del petrleo crudo o sus fracciones se mide mediante la prueba estandarizadaASTM D287 o su equivalente ASTM D1298 y se informa como la gravedad especfica(SG) 60/60F o ms comnmente conocida como la gravedad API.

Gravedad API

Gravedad API = 141,5(SG6060F)-131,5

La mayora del petrleo y sus crudos tienen valores para la gravedad API que varan entre10 y 80, los hidrocarburos ligeros tienen valores API de 92,8 o ms.

La volatilidad del petrleo crudo y sus fracciones se caracteriza en funcin de una o mspruebas de destilacin del laboratorio que se resumen en la siguiente tabla:

Nombre de laprueba

Referencia Aplicacin principal

ASTM(atmosfrica)

ASTM D 86 Fracciones o productos del petrleo, que incluyen lasgasolinas, combustibles para turbinas, naftas,querosinas, aceite para gas de alumbrado, destiladosde aceites combustibles y solventes que no tienden adescomponerse cuando se evaporan a 1 atm depresin.

ASTM (al vaco, amenudo 10 torr (1,3kPa))

ASTM D1160

Fracciones o productos pesados del petrleo quetienden a descomponerse en la prueba ASTM D 86,pero que pueden evaporarse parcial o totalmente a

una temperatura mxima de lquido de 750F(400C) y a presiones hasta de 1 torr (0,13 kPa).

TBP (atmosfrica o10 torr (1,3 kPa))

ASTM D2892

Fracciones del crudo y del petrleo

4.1.3. Caractersticas de mezclas de hidrocarburos puros y de fracciones petrolferas

Las mezclas de hidrocarburos puros y de fracciones petrolferas se analizan en laboratorioutilizando normas concretas publicadas por la ASTM (American Society for Testing andMaterials), la mayora recogida en las normas internacionales (ISO), europeas (EN) ynacionales (NF, UNE). A continuacin volveremos a sealar la clasificacin de losmtodos de ensayo utilizados en la destilacin:


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D 2892 Mtodo de destilacin del crudo de petrleo utilizando una columnacompuesta de 15 platos tericos, denominado TBP (True Boiling Point)

D 2887 Mtodo para determinar la distribucin de los puntos de ebullicin de loscortes petrolferos por cromatografa en fase gaseosa, llamado SD (SimulatedDestillation).

D 3710 Procedimiento de determinacin de la distribucin de los puntos deebullicin de naftas ligeras por cromatografa en fase gaseosa.

D 86 Mtodo de destilacin de productos petrolferos ligeros.

D 1160 Norma para la destilacin a presin reducida de los productos petrolferosde punto de ebullicin elevado.

D 1078 Mtodo de destilacin de lquidos orgnicos voltiles.

Tambin se utilizan equipos de destilacin no normalizados, que pueden contener hasta 100platos tericos y con relaciones de reflujo muy importantes. El fracciona miento es muyeficaz, y proporciona una distribucin precisa de los puntos de ebullicin.

Los ensayos que proporcionan una destilacin poco eficaz (D86, D1160, D1078) sonrealizados, en general, con los productos refinados, mientras que los que permiten unanlisis detallado (D2887, D2892) se emplean con el crudo de petrleo y las cargas a lasunidades de conversin.

A partir de los resultados del anlisis es posible generar un modelo de mezcla, consistenteen un conjunto de Nc componentes compuestos de hidrocarburos puros y seu-docomponentes, segn el esquema de la Figura 4.1. Los resultados reales o simulados de laTBP atmosfrica son un paso obligado entre los resultados experimentales y la generacinde base de datos que permitan los clculos de propiedades termodinmicas y termofsicasde los distintos cortes.


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FRACCIONAMIENTO Y ANLISIS ELEMENTAL DE LOS CRUDOS

PETROLFEROS Y SUS CORTES

Los crudos constituyen un medio continuo de especies qumicas; desde los gases hasta losproductos ms pesados, constituidos por asfltenos, siendo conocida la complejidad de dichasmezclas, no se plantea un anlisis detallado de las mismas.

El hecho de su diversidad y complejidad, as como la internacionalizacin progresiva de lasdiferentes reglamentaciones, ha demostrado la necesidad de uniformizar, a lo largo de todo elproceso de separacin y tratamiento, los mtodos de conservacin, de extraccin, defraccionamiento y de anlisis.

Todas estas etapas son objeto de protocolos precisos establecidos por los organismos oficialesnacionales e internacionales que describen lo ms minuciosamente posible los procesos empleados,no solamente para cada determinacin sino que adems dan procedimientos diferentes para unamisma determinacin con matices diferentes. Estos son los mtodos normalizados:

2.1. Fraccionamientos analticos y preparativos

2.1.1. Destilacin

Se distinguen las destilaciones preparativas destinadas a separar las fracciones para su anlisisposterior y las destilaciones analticas no preparativas destinadas a caracterizar la propia carga. Porejemplo, la curva de destilacin que da el volumen o el peso recogido en funcin de la temperaturade destilacin, caracteriza la volatilidad del producto.

En el mismo orden de ideas, se puede simular una destilacin por cromatografa en fase gaseosa.Igual que en refinera, la destilacin en el laboratorio es la primera operacin a realizar ya que nosdar los rendimientos de los diferentes cortes: gasolina, queroseno, etc, y permitir posteriormentela determinacin de sus caractersticas


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Destilacin preparativa de laboratorio (Temperatura de ebullicin real (TBP TRUEBOILING POINT)

Este tipo de destilacin est descrita en el mtodo ASTM D2892, el cual corresponde a unatcnica de laboratorio, definida por una columna de 15 a 18 platos tericos con una relacin

de reflujo de 5:1, y se le conoce bajo el nombre de (TBP True Boiling Point).

Este mtodo se aplica a los crudos de petrleo estabilizados (desbutanizados) pero puedeaplicarse tambin a cualquier mezcla de fracciones petrolferas salvo a los gases Iicuadosdel petrleo, naftas muy ligeras y a las fracciones que posean un punto inicial de ebullicinsuperior a los 400C.

La carga puede variar de 0,5 a 30 L, lo cual permite:

Recoger los gases licuados, los cortes de destilacin y un residuo.

La determinacin de los rendimientos de los cortes a la vez en peso y en volumen.

El trazado de una curva de destilacin representando la temperatura en funcin del% en peso o % en volumen recogido.

El equipo permite la destilacin a presin atmosfrica y a presin reducida (hasta 2 mm demercurio 0,266 kPa).

En efecto si se sobrepasa la temperatura de 340C en el matraz de destilacin se pro duceun craqueo trmico del residuo. Si se detiene en este punto la destilacin, el residuocontenido en el matraz constituye el residuo atmosfrico. Para poder continuar la desti-lacin, ha de hacerse bajo vaco, lo que permite reducir la temperatura en el matraz.

La destilacin se contina hasta un punto de ebullicin correspondiente de 535C, si laoperacin se hubiese realizado a presin atmosfrica. El residuo del matraz constituye el

residuo de vaco (RV).

Existen equipos comerciales que pasan automticamente de la destilacin atmosfrica a ladestilacin a presin reducida, expresando la curva final la temperatura de ebullicin apresin atmosfrica en funcin del % en peso o en volumen recogido.


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. Destil acin no preparativa

Productos cuyos puntos de ebullicin estn comprendidos entre 0 y 400C

Esta destilacin corresponde al mtodo ASTM D86(NF M 07-002).

Este mtodo se aplica a la destilacin de gasolinas, querosenos, gasleos y productos petrolferossimilares.

En la prueba ASTM D 86, se introduce al matraz una muestra de 100 ml y se calienta a unavelocidad suficiente para producir la primera gota de destilado, en el extremo inferior deltubo durante 5 a 15 minutos dependiendo de la naturaleza de la muestra. En ese instante, seregistra la temperatura del vapor, como el punto inicial de ebullicin (IBP). Se calientacontinuamente a una velocidad tal que el tiempo transcurrido desde el punto inicial deebullicin hasta la recuperacin del 5% del volumen de la muestra en la probeta sea de 60 a75s. En ese instante, nuevamente se registra la temperatura del vapor. A continuacin, seregistran las temperaturas sucesivas del vapor, desde 19 hasta 90% del volumen de muestrarecuperado, a intervalos de 10, y al 95% de recuperacin, con la velocidad de calentamientoajustada de tal forma que se recolecten de 4 a 5 ml por minuto. Al 95% de recuperacin, la

flama del mechero se incrementa, si es necesario, para lograr una temperatura mxima delvapor, a la que se conoce como punto final (EP) y se contina el calentamiento, durante 3 a5 minutos ms. El porcentaje de recuperacin se informa como el porcentaje mximorecuperado en la probeta. Cualquier residuo que quede en el matraz se informa como elporcentaje de residuo y la diferencia a 100 ml, es decir, la suma de los porcentajesrecuperado y el residuo se informa como el porcentaje de prdida. Si la presin de la pruebaes distinta a 101.3 kPa (760 torr), las lecturas de temperatura se pueden corregir por elefecto de la presin, mediante la ecuacin de Sidney Young, que para grados Fahrenheit es:

T760 = TP+0.00012 (760P) (460 + TP)

Por lo general, se supone que el porcentaje de prdida corresponde a los incondensablesvoltiles, que destilan al principio de la prueba. A pesar de que la mayor parte del petrleocrudo se puede calentar hasta 6000F (3160C) sin un craqueo apreciable, cuando lastemperaturas de la prueba ASTM exceden a 4750F (2460C) pueden desarrollarse vapores, locual indica descomposicin, que pueden hacer que las lecturas del termmetro sean bajas.En este caso, se aplican la siguiente correccin atribuida a S.T Hadden:

Tcorr=10-1.587+0.004735 T


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T = Temperatura medida, F

Tcorr=correccin que debe sumarse a T, F

La cantidad de muestra es de 100 mL, las condiciones de la destilacin estn especificadas enfuncin de la naturaleza de la muestra. Se va observando simultneamente la lectura de latemperatura y del volumen condensado; el resultado del ensayo se calcula y refleja bajo la forma detemperatura de ebullicin en funcin del volumen destilado (vase Tabla 2.1).

Tabla 2.1. Resultado tipo de una destilacin ASTM 086 de una gasolina.Volumen Temperatura

Destilado (%) (0C)

Pl 33,0

5 42,5

10 45,5

20 50,0

30 55,0

40 62,5

50 75,0

60 99,0

70 131,0

80 151.5

90 167,5

95 177,5

PF 183,5Destilado, % 97,8

Residuo, % 0,8

Prdidas, % 1,4


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Fracciones pesadas

Como habamos visto en la destilacin TBP, no se puede calentar ms all de los 340C a presinatmosfrica un producto petrolfero ya que provoca el craqueo de sus molculas. Por esta razn ladestilacin analtica de las fracciones pesadas se efecta segn el mtodo ASTM D 1160, aplicablea los productos petrolferos que pueden ser parcial o completamente vaporizados a una temperaturamxima de 400C en un inter valo de presiones de 50 a 1 mm Hg (6,55 a 0,133 kPa).

La muestra se destila a temperaturas predeterminadas con un control muy preciso, en unascondiciones que simulan aproximadamente un fraccionamiento de 1 plato terico.

La presentacin de resultados consiste en una curva de destilacin en la cual aparece el volumendestilado, el punto de ebullicin a presin reducida y el punto de ebullicin corregido a presinatmosfrica.

CARACTERIZACIN DE CRUDOS Y DE PRODUCTOS PETROLFEROS (otras)

Aunque la destilacin y el anlisis elemental de los productos proporcionan una buena informacinde la calidad de un crudo, sin embargo son insuficientes. Debido a los numerosos usos del petrleoes necesario un anlisis molecular detallado de todas las fracciones obtenidas por destilacin. As,algunos crudos se valoran fundamental mente por sus fracciones ligeras usadas como carburantes,otros son de inters porque proporcionan aceites lubricantes de calidad y otros porque danexcelentes bases para la formulacin de asfaltos de carretera.

Por otra parte, la industria del refino necesita el anlisis molecular para poder interpretar losprocesos qumicos que se utilizan y evaluar la eficiencia de los procesos, sean trmicos o catalticos.En este captulo se presentan los mtodos fsicos de anlisis utilizados para la caracterizacinmolecular de los crudos.

3.1. Caracterizacin de crudos segn su carcter dominante a partir de las propiedadesfsicas globales


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Debido a las diferencias que existen entre la calidad de las diferentes fracciones obtenidas pordestilacin y las que resultan de sus tratamientos posteriores es interesante clasificarlas segn sucarcter dominante, es decir, su distribucin entre las tres series qumicas principales que lasforman: parafinica, naftnica y aromtica. Segn la reactividad qumica de estas series, desde el

punto de vista molecular, pueden ordenarse as:

parafinicas < naftnicas < aromticas

Conviene aclarar este vocabulario, tanto en el plano molecular como en el at mico.

Tomando por ejemplo la molcula que se indica a continuacin, en el plano atmico un tomocomn a dos estructuras, aromtica y naftnica o aromtica yparafinica o naftnica y parafnica,ser primeramente aromtica, despus naftnica y despus parafnica.

Es decir, los tomos de carbono 1,2,3,4,5 Y 6 son aromticos, los tomos 7, 8 Y 9 son naftnicos ylos tomos 10, 11, 12 Y 13 son parafnicos.

Es preciso entender bien estas diferencias, ya que segn los mtodos de caracteriza cin elegidos sehablar, bien del porcentaje de un tipo de molculas, bien del porcentaje de un tipo de tomos. Unamolcula es aromtica desde el momento en que tiene al menos un anillo bencnico (caso de lamolcula del ejemplo) y es naftnica si tiene al menos un anillo naftenico. Sin anillos aromticos ninaftnicos la molcula sera parafnica. As, en el plano molecular, la molcula indicada es 100%aromtica, mientras que sus porcentajes segn cada tipo de carbono son de 6/13 para carbonosaromticos, 3/13 para carbonos naftnicos y 4/13 para los carbonos parafnicos.

La experiencia ha demostrado que algunas propiedades fsicas se pueden corre la cionar con lacomposicin dominante de una fraccin del petrleo o de un crudo.


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3.1.1. Caracterizacin de un crudo por los valores de las densidades de una fraccinligera y de una fraccin pesada

A partir de la densidad de la fraccin de nafta pesada y de la del residuo de destilacinatmosfrica a una temperatura superior a 350C se han definido 11 grupos diferentes decrudos (ver Tabla 3.1).

Tabla 3.1. Estimacin de la naturaleza de un crudo por medida de dos densidadesBase de crudo Densidad del corte Densidad del residuo

de nafta pesada destilado a T > 350C

Parafinico Inferior a 0,760 Inferior a 0,930

Parafinico intermedio Inferior a 0,760 Entre 0,930 y 0,975

Parafinico asfltico Inferior a 0,760 Superior a 0,975

Intermedio parafinico Entre 0,760 y 0,780 Inferior a 0,930

Intermedio Entre 0,760 y 0,780 Entre 0.930 y 0,975

Intermedio asfltico Entre 0,760 y 0,780 Superior a 0,975

Naftnico parafinico Entre 0,780 Y 0,800 Inferior a 0,930Naftnico intermedio Entre 0,780 Y 0,800 Entre 0,930 y 0,975

Aromtico parafinico Superior a 0,800 Inferior a 0,930

Aromtico intermedio Superior a 0,800 Entre 0,930 y 0,975

Asfltico Superior a 0,780 Superior a 0,975

3.2. Caracterizacin de crudos y de fracciones del petrleo a partir de anlisis estructurales

A medida que aumenta su temperatura de ebullicin las fracciones del petrleo son cada vez mscomplejas y los mtodos analticos deben adaptarse a esta complejidad. Las Tablas 3.4 y 3.5


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describen el esquema ms corriente de separacin de productos petrolferos y los anlisis quegeneralmente se les realizan.

Si para un gas o una gasolina el anlisis por cromatografia de gases nos da la concentracin de cadaespecie qumica presente, no se puede obtener el mismo resultado para las fracciones ms pesadas,

para las que slo se puede obtener bien un anlisis de su familia qumica, bien un reparto de sustipos de tomos de carbono o bien la representacin del total de la muestra por una molcula media.

MTODOS DE CLCULO DE LAS PROPIEDADES FSICAS DE LOSHIDROCARBUROS

El conocimiento de las propiedades fsicas de los fluidos es esencial para el ingeniero de procesos,ya que permite especificar, dimensionar o verificar el funciona miento de los distintos equipos deuna unidad de produccin. El propsito de este captulo es proporcionar un conjunto de mtodosque permitan el clculo de las propiedades fsicas de las mezclas existentes en la industria delpetrleo, compuestas de hidrocarburos de diferente naturaleza as como de varios compuestossimples.

Los mtodos que se van a describir se utilizan profusamente y estn integrados en la mayora de losprogramas comerciales de simulacin, tales como PR02, ASPEN+, o HYSYM. Constituyen dehecho los estndares, y se olvida frecuentemente que su precisin es limitada y con rango de

aplicacin restringido. A partir de su integracin en los simuladores, son objeto frecuentemente demodificaciones y generalizaciones abusivas.

A pesar del considerable desarrollo de la termodinmica y de las teoras moleculares, la mayora delos mtodos utilizados hoy da son empricos, y su utilizacin exige el conocimiento de valoresexperimentales. Sin embargo la adquisicin de datos experimentales parece ralentizarse, justamentecuando aumenta la necesidad de conocer valores precisos. Por este motivo, se recurre a mtodospredictivos, los cuales no son ms que una estimacin.

La generalizacin del empleo de los ordenadores ha permitido realizar con facilidad clculos que

parecan ser relativamente complejos: no obstante, los grficos y las tablas mantienen todo suinters cuando se desea obtener valores aproximados o se trata de mostrar la sensibilidad de unapropiedad en funcin de las condiciones de operacin o de las caractersticas de la mezcla.

4.1. Caracterizacin necesaria en el clculo de las propiedades fsicas


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Los mtodos actuales de clculo estn basados en la hiptesis de que toda mezcla cuyaspropiedades deseen conocerse, pueda expresarse por un conjunto de componentes puros yfracciones petrolferas con punto de ebullicin conocido y cuyas proporciones relativas tambin seconocen.

El nmero de componentes debe ser razonable, siendo habitual Iimitarlo a 50. En ciertoscasos excepcionales, ser necesario utilizar hasta 100 componentes.

Debido a la existencia de numerosos ismeros, las mezclas de hidrocarburos que contienenmolculas con elevado nmero de tomos de carbono difcilmente pueden ser analizadas endetalle. Es habitual, bien agrupar los componentes en torno a los componentes clave deconcentracin dominante y propiedades conocidas, o bien utilizar el concepto de fraccinpetrolfera. Es evidente que agrupar en torno a un componente o una fraccin no puedeutilizarse a menos que la estructura qumica sea parecida. Debemos notar que disminuir la

precisin en la estimacin de ciertas propiedades especialmente sensibles a la estructuramolecular, tales como el nmero de octano o el punto de cristalizacin.

En los siguientes apartados del captulo, pasaremos revista a los principales conceptos cuyoconocimiento es necesario para su utilizacin en los clculos.

4.1.1. Caractersticas de los hidrocarburos puros

Se trata del conjunto de datos experimentales que permiten calcular las propiedades fisicasde los hidrocarburos puros y de sus mezclas. Distinguiremos varias categoras:

Caractersticas principales.

Propiedades crticas, necesarias para aplicar la ley de los estados correspondientes.

Coeficientes especficos para el clculo de ciertas propiedades.

a. Caractersti cas pr inci pales

Limitaremos las caractersticas principales a las propiedades siguientes:


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Nombre. Frmula qumica estructural. Temperatura de ebullicin. Densidad o densidad relativa a una temperatura determinada. En los lquidos, viscosidad a dos temperaturas. Peso molecular.

b. Propi edades crti cas

Temperatura crtica. Presin crtica. Factor de compresibilidad crtico.

c. Coef icientes especficos

Estos coeficientes son de conocimiento indispensable para la determinacin precisa de laspropiedades:

Factor acntrico. Coeficientes para el clculo de la entalpa, entropa y calor especfico del gas ideal.

Calor latente de vaporizacin en el punto de ebullicin normal. Temperatura de fusin. Calor latente de fusin. En los lquidos, conductividad a dos temperaturas.

4.1.2. Caractersticas de fracciones petrolferas


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Utilizaremos la denominacin defracciones petrolferaspara designar una mezcla dehidrocarburos cuyos puntos de ebullicin estn comprendidos en un estrecho intervalo detemperaturas, tpicamente:

10C para las fracciones ligeras cuyo punto de ebullicin es menor de 200 0e. 15C para las fracciones cuyo punto de ebullicin est comprendido entre 200 y 400

0e. 20C para las fracciones cuyo punto de ebullicin est en el intervalo de 400 a 600

0e. 30C en los restantes.

4.1.3.1. Desti lacin ASTM D 86 de cortes l igeros de petrleo

Es el mtodo ms corriente. Se utiliza para naftas, querosenos, gasleos y productossimilares. Se realiza a presin atmosfrica, no siendo apropiado para las naftas que

contengan cantidades importantes de gases disueltos, o en disolventes cuyos puntos decorte sean muy prximos.

Los resultados consisten en una curva de destilacin que indica la temperatura en funcindel % del volumen destilado (punto inicial, 5, 10,20,30,40, 50, 60, 70, 80,90 y 95 % delvolumen destilado, punto final).

Los resultados se pueden transformar en los de una curva TBP atmosfrica por medio deuna relacin equivalente a la propuesta por Riazi y publicada por API.

T= aT

b

[4.19]

Con:


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T' = Temperatura del ensayo simulado TBP

T = Temperatura del ensayo D 86 [K]

a, b = Constantes, dependientes de la fraccin destilada [K]

La Tabla 4.5 presenta los coeficientes a y b, as como un ejemplo de conversin deresultados D 86 en TBP atmosfrica.

La precisin de la conversin depende de la regularidad de la curva D 86. Los errores

afectan esencialmente a los puntos de menor % destilado. La precisin media es del ordende 5C, cuando se trata de una curva regular.


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EVALUACIN DE LOS CRUDOS DE PETRLEO

Los crudos de petrleo se presentan generalmente bajo la forma de liquidos mas o menos viscosos.Su color vara del verde (crudo de Moonia: Australia) al negro (crudo de Ghawar: Arabia Saudita).Desprenden un olor a sulfuro de hidrgeno, a trementina o, simplemente, a hidrocarburo.

Su composicin qumica es muy compleja y depende esencialmente de su edad, es decir, de laetapa de evolucin del kerogeno, independientemente de su origen (Speight, 1991) (vase Captulo1).

El conocimiento de las caractersticas fisicoqumicas globales de los crudos va a condicionar sutratamiento inicial (separacin de los gases asociados y estabilizacin en el campo de produccin),su transporte, almacenamiento y, por supuesto, precio.

Un anlisis detallado de las propiedades de los productos que se extraen de ellos es de unaimportancia tcnica y econmica primordial, pues permitir al refinero hacer una eleccin paraseleccionar las cargas de las diferentes unidades de separacin, de transformacin y de conversin,y fijar sus condiciones operatorias, con el fin de satisfacer las exigencias del mercado en lasmejores condiciones.

8.1 Propiedades fsicoquimicas globales de los crudos de petrleo ligadas al transporte, alalmacenamiento y al precio

8.1.1 Densidad (speeif ie gravi ty) de los crudos de petrleo


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El conocimiento de la densidad tiene un importante valor comercial ya que la cotizacin de loscrudos depende en parte de esta propiedad. La densidad se expresa frecuentemente en grados API(ver Captulos 1 y 4).

Durante la carga y descarga de los petroleros se mide la densidad del crudo con el fin de examinar

si es conforme con el contrato, en el caso en el que el pago se haga en base al volumen, o paratransformar este volumen en peso si las transacciones estn basadas en un precio por tonelada(Hayward el al. 1980).

En una misma regin geogrfica, la densidad del crudo vara de un yacimiento a otro. EnArabia Saudita, por ejemplo, el crudo del campo de Ghawar tiene una densidad estndarmedia del orden de 0.850 (34 o API) mientras que la densidad del crudo del campo deSafaniyah, prximo, alcanza 0,893 (27 o API).

En un mismo campo se observan tambin variaciones de densidad de un pozo a otro. Porejemplo, 0,848 (38,4 o API) Y 0,861 (32,8 o API) en el campo de Ghawar.

Las densidades de los crudos se mueven generalmente entre 0,800 y 1,000, como lo indicala Tabla 8.1, an cuando se han observado crudos con densidades que se sitan fuera deeste intervalo, 0.787 (48,2 API) para los crudos de Barrow South, Alaska, Estados Unidos,y Santa Rosa, Venezuela, y 1,028 (6 o API), para el crudo de Bradley Canyon, California,Estados Unidos.

Generalmente, se clasifican los crudos de petrleo en funcin de la densidad en 4 grandes

categoras:

los crudos ligeros < 0,825

los crudos medios 0,825 < < 0,875

los crudos pesados 0,875 < < 1,000

los crudos superpesados > 1,000

La Tabla 8.1 presenta las densidades medias de algunos crudos de petrleo representativos:


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Tabla 8.1. Densidades de algunos crudos de petrleo.

Nombre del crudo igen Densidad ( )

Hassi Messaoud Argelia 0,804

Bu-Attifel Libia 0,822

Arjuna Indonesia 0.836

Bonny Light Nigeria 0.837

Kirkuk Lrak 0.845

EkofiskMar del Norte(Noruega)

0.846

Minas Lndonesia 0,845

Arabian Light Arabia Saudita 0,858

Kuwait Kuwait 0,870

Cyrus Irn 0,940

Boscan Venezuela 1,000

8.2 Destilacin TBP de los crudos de petrleo.

Anlisis de las fracciones

La destilacin TBP (True Boili ng Point)permite dar una imagen casi exacta de la composicin deun crudo por la medida de la temperatura de ebullicin de los constituyentes que lo componen, deah su nombre.

El crudo se descompone en una cincuentena de cortes con un intervalo de destilacin muy estrecho,lo que va a permitir considerarlos como hidrocarburos puros ficticios, cuyo punto de ebullicin ser

igual a la media aritmtica de las temperaturas inicial y final de destilacin Tm= (Ti+ Tf)/2, siendolas otras caractersticas fsicas las propiedades medias medidas en cada corte.

Se recogen los diferentes cortes obtenidos, se anotan sus temperaturas de destilacin inicial y final,y se miden su peso, densidad y las otras caractersticas fsicas: nmero de octano, presin de vapor,peso molecular, PONA, % azufre, etc. para las fracciones ligeras; punto de anilina, densidad,viscosidad, contenido en azufre, contenido en asfaltenos, etc., para las fracciones pesadas.

La determinacin de las propiedades de cada corte permite trazar las curvas propiedades-rendimiento y las curvas de isopropiedades que sirven en el estudio de valoracin de los crudos.


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Es posible calcular las propiedades de cortes ms anchos a partir de caractersticas de fraccionesms pequeas, cuando estas propiedades son aditivas en volumen, peso o moles. Slo la densidad,la presin de vapor, el contenido en azufre, el contenido en aromticos, presentan esta ventaja.Todas las dems propiedades, tales como la viscosidad, el punto de inflamacin, el punto de

congelacin, deberan ser medidas. En este caso es preferible proceder a una destilacin TBP concortes idnticos a los producidos en refinera, a los que se miden sus propiedades.

Los cortes llamados anchos ms frecuentemente utilizados son los siguientes:


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Se representan todos los resultados de los anlisis bajo forma de curvas que permiten un usosencillo y racional.

En algunos casos, las curvas T =f (% destilado) o densidad = f (% destilado) presentanirregularidades en los cortes ligeros ricos en aromticos (Figura 8.3: Crudo sahariano).Cuando nos desplazamos hacia los cortes pesados, las curvas se hacen regulares ya que elnmero de ismeros llega a ser muy grande y su temperatura de ebullicin y densidadtienen valores muy prximos.

Ciertas curvas T=/(% destilado) presentan un pequeo escaln a temperatura elevadadebido al cambio de presin y a la utilizacin de bacos para convertir las temperaturas apresin reducida a temperaturas equivalentes a presin atmosfrica.

Actualmente los bacos ms generalmente utilizados para este fin son los publicados por el

A.P.I. (baco s de Maxwell y Bonnel) del Techllical Data Book (ver Captulo 4).


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INTRODUCCIN AL REFINO

El refino del petrleo ha sufrido importantes transformaciones debido al continuoincremento de las necesidades de productos ligeros (gasolinas, gasleos) a costa de losproductos pesados (Fuel Oil), la evolucin de la demanda mundial de estos productos atravs de los aos se muestra en la siguiente tabla:

Tabla??. Evolucin de la demanda mundial de los productos petrolferos (% pesos).

1973 1990 2000

Productos ligeros 29,5 35 3739

Destilados medios 30,00 36 3941

Productos pesados 40,5 29 2024

A medida que aumenta la demanda de los productos ligeros tambin aumenta la calidad delos mismos, desarrollando nuevos ndices de calidad para los mismos, como son: el ndicede octano para las gasolinas y el ndice de cetano de los gasleos.

Con esta evolucin de la demanda de estos productos y las nuevas exigencias de calidad amediano y largo plazo (20102020) se espera la formacin de una refinera compleja, querespete el medio ambiente y con una conversin total de los crudos pesados.

Para adaptarse a dicha evolucin, se debe recurrir a una serie de procesos para el totalaprovechamiento del refino, entre los cuales se distinguen los siguientes grupos:

Procesos de separacin que divide el crudo en fracciones ms simples o msestrechas.

Procesos de transformacin que generan nuevos compuestos.

Procesos de acabado que eliminan (por hidrogenacin principalmente) loscompuestos indeseables.

Procesos de proteccin del medio ambiente que tratan los gases de refinera (fuelgas), los humos y las aguas residuales.

10.2 Los procesos de separacin


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Los principales procesos de separacin son:

Destilacin.

Absorcin.

Extraccin.

Cristalizacin.

Adsorcin.

El procedimiento de separacin por excelencia es la destilacin del crudo, y en segundolugar, si se considera una conversin ms profunda, la extraccin por di solventes(desasfaltado).

DESTILACIN PRIMARIA (A PRESIN ATMOSFRICA) DEL CRUDO

La destilacin primaria es el primer tratamiento al que se le somete el crudo despus de suextraccin.

Los principales productos de esta destilacin son:

Gases de refinera.

Gases licuados de petrleo (propano/butano).

Naftas (ligeras/pesadas).

Querosenos, petrleos lampantes, combustibles de aviacin.

Gasleos de automocin y gasleo de calefaccin (GO, GOD).

Fuelleos pesados industriales.

DESTILACIN SECUNDARIA O A VACO DEL CRUDO

La destilacin a vaco del residuo de la destilacin primaria permite extraer de los mismosdestilados pesados, las cuales sufren transformaciones posteriores para su empleo comobases lubricantes. El residuo de vaco que contiene la mayor parte de las impurezas delcrudo (metales, sales, sedimentos, azufre, nitrgeno, asfaltenos) se utiliza para la

fabricacin de betunes, produccin de fueles pesados o como carga a otros procesos detrasformacin.


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En la siguiente tabla se muestran para un crudo tpico, los rendimientos y caractersticasmedias de los diferentes cortes obtenidos comnmente despus de una operacin dedestilacin.


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destilaciÓn de crudos livianos.docx

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