FABRICACIN DE BASES LUBRICANTES

Combustibles (para ser quemados y producir energa)

Gasolina Jet Fuel o Kerosn Diesel Residual N6 y Bunker

Especialidades (usos distintos a los combustibles)

Lubricantes Asfaltos Ceras Solventes

Productos del Petrleo

Bases Lubricantes: Fracciones de hidrocarburos con puntos de ebullicin mayores que 325 C, manufacturadas por diferentes rutas de procesos a partir de crudos especiales y que cumplen con especificaciones de calidad establecidas para satisfacer las necesidades finales de los lubricantes terminados. Tambin se les denomina Aceites Bsicos. En ingls los trminos ms comunes son base oilsy lube basestocks. Lubricantes terminados: Productos especialmente formulados para disminuir la friccin y minimizar el desgaste entre partes metlicas. Se formulan a partir de bases lubricantes y aditivos especialmente seleccionados.

Definiciones bsicas

-Viscosidad: Medida de la resistencia de un lquido a fluir. En trminos de manufactura de bases lubricantes, la viscosidad define los diferentes grados de bases lubricantes producidas. Mtodo ASTM D-445

-Indice de viscosidad (KVI): Indica la variacin de viscosidad con temperatura. Cuanto mayor es el ndice de viscosidad menor es la variacin de viscosidad con temperatura y el fluido ofrecer mayor proteccin a las piezas que lubrica. Se requieren medidas de viscosidad a dos temperaturas para el clculo de ndice de viscosidad. Mtodo ASTM D-2270

Conceptos importantes

Se calcula por la siguiente correlacin, especificada en la Norma ASTM D-2270:

KVI = [(L - U) / (L - H)] x 100 (*)

L = 0,8353 Y2 + 14,67 Y - 216

H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y - 97

Donde: L = Viscosidad @ 40 C de de un aceite de referencia de KVI = 0 (cSt) H = Viscosidad @ 100 C de un aceite de referencia de KVI = 100 (cSt) U = Viscosidad @ 40 C de la muestra problema (cSt) Y = Viscosidad @ 100 C de la muestra problema (cSt)

(*) Para productos con KVI > 100 se deben efectuar correcciones especificadas en la Norma ASTM D-2270

Clculo de Indice de Viscosidad (KVI):

Volatilidad: mide la cantidad de lubricante o base lubricante que se evapora a una temperatura dada en un tiempo especificado. Mtodo ASTM D-5800 (NOACK). -Punto de inflamacin: Es la temperatura ms baja a la cual un lubricante o una base lubricante crea la suficiente cantidad de vapor para producir una mezcla combustible que se quemar o explotar en presencia de una llama, pero la cantidad debe ser insuficiente para mantener la llama. Mtodo ASTM D-92/93 -Estabilidad:Tendencia de un fluido a mantener sus propiedades en el tiempo. La estabilidad generalmente se ve afectada por efecto de la temperatura y por la exposicin del fluido al oxgeno del aire.

Punto de fluidez (Pour Point): Es la temperatura a la cual un lubricante o una base lubricante fluye. A temperaturas menores al punto de Fluidez, pasa de lquido a slido pastoso. Mtodo ASTM D-97

v Las bases lubricantes se obtienen de crudos (parafnicos o naftnicos) especialmente seleccionados para este fin.

v Se manufacturan a partir de los productos de la destilacin al vaco.

v En su preparacin se utilizan principalmente procesos de Extraccin por Solventes.

v Las produccin o manufactura de Bases Lubricantes en una refinera mixta se lleva a cabo en un tren de unidades de proceso diferente al tren de combustibles.

Manufactura de Bases Lubricantes Convencionales

v La capacidad de procesamiento del tren de lubricantes es entre un 3 y un 10 % de la capacidad total del crudo alimentado a la refinera.

v La variedad de productos obtenidos en el procesamiento de lubricantes es mucho mayor que la del procesamiento de combustibles.

v Una vez obtenidos los distintos grados de bases lubricantes, estos son mezclados para producir los grados comerciales y aditivados para producir los lubricantes terminados.

v El valor agregado de los lubricantes es mucho mayor que el de los combustibles.

Manufactura de Bases Lubricantes Convencionales

v Mediano y bajo ndice de viscosidad v Baja estabilidad trmica v Bajo punto de fluidez

vBases parafnicas

v Alto ndice de viscosidad v Alta estabilidad trmica y

oxidativa v Baja volatilidad

vBases naftnicas

Tipos de Bases Lubricantes Convencionales

v Parafnicos v Tipo liviano ( >30 API) v Alto rendimiento de

destilados atmosfricos v K (UOP) > 12 v Muy baja acidez total (< 0,3

mgr KOH/gr crudo) v Bajo contenido de CCR (< 5

% peso) v Moderado contenido de

metales (V + Ni < 150 ppm.)

v Naftnicos v Tipo pesado (11 - 14 API) v Bajo rendimiento de

destilados atmosfricos v K (UOP) < 11 v Generalmente con alta

acidez total (> 3,0 mgr KOH / gr crudo)

v Altos valores de CCR (>10 % peso)

v Alto contenido de metales (V + Ni > 400 ppm.)

Crudos para manufactura de Lubricantes

FABRICACIN DE BASES LUBRICANTES

CRUDO

RESIDUO ATMOSFRICO

RESIDUO VACO DESAFALTADO

EXTRACCIN

AROMTICOS

DESPARAFINADO

ACABADO Y

ADITIVOS

ACABADO

ACEITES LUBRICANTES

PARAFINAS

CERAS

LIVIANO

MEDIANO

PESADO

ACEITE CON ALTO I.V.

ASFALTO

AROMTICOS

GASLEOS PESADOS

DESASFALTADO

OBJETIVO: Producir asfalto y mejorar la calidad del residuo largo para su posterior conversin o utilizacin como lubricante

PRINCIPIO: Poner en contacto un solvente parafnico (C3 C5) con el hidrocarburo a fin de desestabilizar las micelas de asfaltenos y precipitarlos

CONDICIONES OPERATORIAS: - Temperatura : 100 170C (Depende del solvente) - Solvente/Carga : 5/1 a 2/1 en peso - Presin : 300 600 psig (Depende del solvente) - Solvente : C3 C4 C5 TIPO DE CONTACTO : Tanques agitados continuos en serie

DESASFALTADO

v DESASFALTADO

v PUNTOS CRTICOS DE OPERACIN: v Punto de ablandamiento de los asfaltenos v Recuperacin de solvente v Calidad del DAO (arrastre de asfaltenos) v Rendimientos

v SELECCIN DEL TIPO DE SOLVENTE: v Calidad del DAO (Propiedades fsicas) v Manejo de los asfaltenos

DESASFALTADO

P-3

P-4

P-5

P-6

P-7P-12 P-13

CARGA EXTRACTOR

HORNO

HORNO

VAPOR

SEPARADOR Y DESPOJADOR DE

ASFALTO

CONDENSADO

DESPOJADOR

DAO

VAPOR

ASFALTO

RESINAS

SEPARADOR

SUPERCRTICO

DE DAO

DESASFALTADO Condiciones de operacin para el desasfaltado en funcin del solvente empleado

Condiciones Propano Butano Pentano

Rango de destilacin (C) 60-90 100-130 170-210

Rango de presin (MPa) 3.5-4.5 4-5 4-5

Relacin de solvente (vol) 6-9 4-7 3-5

DESASFALTADO

74C ACEITE DESAFALTADO +

PROPANO

PROPANO

LICUADO

RESIDUO

70C

50C

54C

120C

70% ASFALTO 30% PROPANO

43C

DESASFALTADO

Platos Rellenos RDC

Salida de lquido liviano

Entrada de solvente

Plato perforado

Bajante

Entrada de carga

Salida de lquido pesado

Interfase principal

Salida de lquido liviano

Entrada de solvente

Entrada de carga

Salida de lquido pesado

Empaque o relleno

Interfase

Entrada de solvente

Salida de lquido liviano

Interfase

Bafles fijos

Salida de lquido pesado

Entrada de carga

Eje rotatorio

Principales tipos de Contactores

Refinera Cardn Cardn Isla

Planta

Capacidad (T/D)

Tipo de contactor

Alimentacin

Temperatura tope contactor (C)

Temperatura fondo contactor (C)

Presin de operacin contactor (Kg/cm2)

Relacin solvente/carga (peso/peso)

Rendimiento tpico de DAO (%p)

PDA-1

1200

Baffle fijo

Lagocinco

60 65

41 43

31

2.2

36

PDA-2

650

RDC

Lagocinco

58 60

41 43

31

2.2

36

PDU

1100

Baffle fijo

Lagomar

70 71

38 40

30

4.0

33

Plantas de Desasfaltacin de refineras venezolanas

EXTRACCIN DE AROMTICOS

CARGA

S

REFINADO

DES

POJA

DO

R D

VAPOR

SECADO DEL SOLVENTE

DES

TILA

CI

N

DES

POJA

DO

R

VAPOR

S + A EXTRACTO

A + POCO S

S HUMEDO

S HUMEDO

A D: DILUYENTE: ACEITE S: SOLVENTE EXTRACTOR: FURFURAL, FENOL.

A: SOLUTO AROMTICO

EXTRACCIN DE AROMTICOS. EQUILIBRIO DE FASES

A

D S

carga

solvente

balance de materia

A

D S refinado

extracto

A

D S

A

D S

A

D S Selectividad alta Selectividad baja

EXTRACCIN DE AROMTICOS. CARACTERSTICAS

v SELECTIVIDAD: Alto coeficiente de reparto entre los aromticos y el solvente

v PODER SOLUBILIZANTE: Proporcin de solvente necesario para lograr la extraccin manteniendo el refinado igual

v TEMPERATURA: Modifica la solubilidad mutua. Altera el diagrama de fases.

v SOLVENTES: Furfural, fenol, N-metilpirrolidona (NMP) nitrobenceno.

Rel Solv/carga Media Baja Muy Baja

Rendimiento Muy Alto Medio Alto

Disponibilidad Media Alta Baja

Poder solvente Bueno Muy bueno Excelente

Selectividad Excelente Buena Muy buena

Adaptabilidad Excelente Buena Muy buena

FURFURAL FENOL NMP

Desaromatizacin: Eficiencia de los Solventes

v PAPEL Y MATERIALES DE EMPAQUE--- ceras macro 55-60 C, macro/PE o resinas, micro (>60C), micro/PE, micro/resinas

v PULITURAS ------ ceras sintticas/naturales/macro/micro, emulsiones

v REMOVEDORES DE PINTURA---- Ceras semirrefinadas 53 C

v INDUSTRIA TEXTIL---- Mezclas macro/micro

v CERAMICAS REFRACTARIAS---- Residuo parafinoso (50-54 C)

v GOMA DE MASCAR---- Mezclas: Ceras macro/micro (60-65 C)

v VELAS----- Mezclas: Ceras macro/micro (53-60C), macro/ceras vegetales, macro/cido esterico

v MOLDE DENTAL----- Mezclas: ceras macro/micro (53-62 C), Macro/cera abeja, macro/resinas

v MATERIALES DE CONSTRUCCION ---- Emulsiones macro/agua

Aplicaciones de las Ceras del Petrleo

ACEITE BISOLVENTE

DILUCIN(40C)

ENFRIAMIENTO (-20C)

FILTRACIN

FILTRADO

RECUPERACIN DE SOLVENTE

ACEITE DESPARAFINADO

PARAFINAS CERAS

SOLVENTE

RECUPERACIN DEL SOLVENTE

PARAFINAS CERAS

PARAFINAS SLIDAS ACEITE SOLVENTE

RECRISTALIZACIN (0C)

FILTRACIN

ACEITE CERO SOLVENTE

RECUPERACIN DEL SOLVENTE

ACEITE CERO

REMOCIN DE PARAFINAS Y CERAS

REMOCIN DE PARAFINAS Y CERAS

AGENTE EXTRACTANTE: Sistema de solvente antisolvente : bisolvente : tolueno-metiletilcetona (T-MEK) . Se emplea una mezcla de 20 a 30 % de bisolvente.

La planta de desparafinado involucra dos tipos de operacin: a) Refrigeracin por compresin y expansin de amonaco y b) Manejo de bisolvente en atmsfera inerte de N2 CO2.

Adicionalmente se realiza una extraccin de n-alcanos en tamices de rea zeolitas

REMOCIN DE PARAFINAS Y CERAS

TRATAMIENTO DE ACABADO DE LUBRICANTES

TRATAMIENTO DESCOLORANTE CON TIERRA: Arcillas : aluminosilicatos naturales. Se adsorben los materiales que contienen heterotomos que son los responsables del color.

Las arcillas se lavan y se regeneran a temperaturas superiores a los 500C.

TRATAMIENTO CIDO: Se aplica a aceites no tratados con

solventes. El leum reacciona con las sustancias coloreadas para formar cidos sulfnicos separables por gravedad; luego se trata el aceite con tierra en presencia de lcali.

HIDROGENACIN CATALTICA: Catalizada por Co-Mo-Fe.

LUBRICANTES. EXIGENCIAS DEL SERVICIO

Las exigencias del servicio de aceites lubricantes dependen de la utilidad que se les vaya a dar, a saber , servicio ligero pesado. Son caractersticas deseables de cualquier aceite lubricante: estabilidad qumica, resistencia a la evaporacin, resistencia a la oxidacin, adecuado ndice de viscosidad. En el caso de un aceite para motor de automvil, ste debe cumplir con los siguientes requerimientos: -Lubricar y enfriar -Permanecer en el motor -Permanecer inalterado -Proteger las superficies lubricadas -Buen ndice de viscosidad

ADITIVOS PARA ACEITES LUBRICANTES

DEPRESORES DEL PUNTO DE CONGELACIN: Aromticos condensados polialquilados, con grupos alqulicos prximos al C20, y steres alqulicos. Se deben mezclar con aceites ligeros y en bajas concentraciones para lograr una disminucin de hasta 11C.

MEJORADORES DE NDICE DE VISCOSIDAD: Poliisobutileno semifluido, polimetacrilatos y alquilpoliestirenos. Los mejoradores de viscosidad pueden romperse al ser sometido a un elevado esfuerzo cortante, por tanto sus propiedades se ven afectadas.

ANTIOXIDANTES: Fenoles como el 2,6-di-terc-butil-4-metilfenol; fenilalfanaftilamina; sulfuros orgnicos, seleniuros. No se han descubierto antioxidantes eficaces a elevadas temperaturas (>190C).

ADITIVOS PARA ACEITES LUBRICANTES

DETERGENTES-DISPERSANTES: Evitan la adhesin de depsitos o productos insolubles sobre las partes del motor. Compuestos organometlicos liposolubles tales como sales de cidos orgnicos de fenoles: cidos naftnicos, cidos naturales de origen vegetal animal, cidos sulfnicos fosfricos. Las sales ms comunes son las de metales polivalentes tales como: calcio, bario, aluminio, zinc, cobre,