PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS GUIA TEORICA / PRÁCTICA

INGENIERIA DE PETROLEO

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS

GUIA TEORICA / PRÁCTICA

RAFAEL B ACOSTA

OBJETIVO GENERAL

Caracterización fisicoquímica de crudos y derivados, necesaria para la selección de métodos de tratamientos y control de la calidad de los mismos.

Analizar el sistema de control de calidad de las refinerías destacando la importancia de los resultados en términos de calidad de productos y el rol del laboratorio en las operaciones de refinería.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. Realizar la caracterización fisicoquímica de crudos y derivados, mediante la medición de sus propiedades (gravedad API, densidad, viscosidad, presión de vapor reid, temperatura de inflamación, punto de fluidez y de turbidez)

2. Determinar y cuantificar la presencia de sustancias contaminantes que afectan el tratamiento de crudos y derivados (agua, sedimentos, asfáltenos, azufre, entre otras.)

INTRODUCCIÓN

La industria petrolera nacional se ha esforzado por cumplir los requerimientos de calidad exigidos por los clientes, lo cual le ha permitido colocarse a la vanguardia como un suplidor de productos confiables de alta calidad y ventajas en el mercado nacional e internacional.

Los métodos ASTM cubren todos los todos los materiales que se utilizan en la industria y el comercio. Dentro de la ASTM existen comités que se especializan en las especificaciones y pruebas que se refieren a los productos de cada una de las grandes ramas industriales conocidas industria metalmecánica, industria del cemento y cerámica, industria petrolera entre otras.

En un principio, el método utilizados para medir y controlar la calidad de los derivados de los derivados del petróleo constituyó procedimientos empíricos que se adaptan a las necesidades locales de una organización o de una zona. Luego, con la expansión y tecnificación de la industria petrolera se hizo necesario normalizar dichos métodos, en forma tal que pudiesen ser utilizados e interpretados en forma amplia y universal.

Hoy en día existen organizaciones técnicas, de reconocimiento universal, que se ocupan de establecer y redactar los procedimientos utilizados para tal fin. Entre esas organizaciones, las principales son: La sociedad Americana de ensayo de materiales (ASTM) de Estados Unidos y el Instituto de Petróleo (IP) de Inglaterra. Los métodos que estudiaremos en el laboratorio han sido elaborados o modificados por la (ASTM), la cual, en todo caso, los ha aprobado y adaptado oficialmente. Los comités de la ASTM hacen revisiones y modificaciones periódicas a estos métodos.

El comité de la ASTM, que se ocupa de lo concerniente a la industria del petróleo, se identifica con la letra D, y asi los métodos ASTM que se refieran al petróleo se designan de la siguiente manera: las dos ultiman cifras del año en que el método fue aprobado o revisado por ultima vez. Asi por ejemplo, el método que se utiliza para determinar el numero de octanos Research de las gasolinas se identifica con las siglas D 2699 – 82, lo cual significa que fue estudiado y aprobado por el Comité D, que se le asigno él número 2699 y que fue revisado por ultima vez el año 1982.

COMPOSICIÓN DEL PETROLEO

Para los fines de este curso bien podemos definir al petróleo como una mezcla de hidrocarburos e impurezas, entre las cuales, las más comunes estan constituidas por compuestos orgánicos de azufre, nitrógeno, oxigeno y metales.

Desde el punto de vista elemental, la mayoria de los petróleos muestran la siguiente composición:

Carbono 83.0 a 87.0 % en peso

Hidrógeno 1.4 a 14.0 % en peso

Azufre De 0.5 a 5.0 %

Nitrógeno ´´

Oxigeno ´´

Metales ´´

Entre los compuestos de azufre son significativos: el sulfuro de hidrógeno (H S), los mercaptanos (RSH), los sulfuros (PSH) y los disulfuros (R-S-S-R. Estos compuestos de azufre además de su carácter corrosivo, poseen un olor sumamente desagradable, indeseable en los productos del petróleo. Los compuestos de oxígenos (ácidos peftenicos)

y de nitrógenos ( amoniacos, aminas etc.) Tambien contribuyen a aumentar la acidez y el mal olor de los crudos y productos. Los metales contenidos en los crudos, dificultan y encarecen los procesos de refinación a los que son sometidos dichos crudos. Entre los metales mas frecuentemente presente en los crudos se encuentran el hierro, vanadio.

EVALUACIÓN Y CLASIFICACION DE LOS CRUDOS

La evaluación consiste en separar al crudo, en fracciones de un estrecho intervalo de ebullición, que incluyen desde los gases disueltos (metano, etano, etc.) hasta los asfaltos más pesados.

En principio, se analiza cada una de esas fracciones y mediante ese análisis se le determinan las características más importantes de cada una de ellas. Simultáneamente se calcula el porcentaje que cada una de ellas representa en relación al crudo total.

Luego, utilizando parte de esas fracciones se mezclan todos los productos de petróleo más comunes y se le determina su calidad, mediante un análisis completo de ellos.

Los datos obtenidos durante la evaluación se presentan en formas de tablas y gráficos que ayudan mucho en el momento de utilizarlos e interpretarlos. Estos datos se obtienen en equipos de destilación cuya eficiencia es equivalente a un mínimo de 15 platos teóricos, cuando se opera a una rata de reflujo de 5/1.

En vista de la inmensa variedad de petróleos crudos conocidos, se les ha clasificado en cuatro grupos, en función de ciertas propiedades, que los refinadores conocen con el nombre. Cada Grupo

tiene ciertas características, y la experiencia nos ha enseñado que los productos que se obtienen de cada grupo de crudo, son apropiados para ciertos usos específicos.

CRUDOS DE BASE NAFTÉNICA

Estos crudos se encuentran generalmente en Rusia, en Perú y en los yacimientos petrolíferos de los Estados Unidos en el Estado de California y en la Costa del Golfo de México. Por lo general, contienen una proporción relativamente grande de fracciones volátiles; es decir, compuestos que se evaporan con facilidad, y en algunos casos aislados son tan livianos, que son casi gasolina pura. Hablando en términos generales, los crudos de Base Nafténica producen buenos combustibles para motores. En Venezuela la mayoria de los crudos presentan características propias de los crudos nafténicos, pero poseen gravedades mucho más pesadas que las correspondientes a los Crudos Nafténicos típicos. Entre ellos se pueden mencionar el Crudo Quiriquire y el Tía Juana 102.

CRUDOS DE BASE PARAFÍNICA

Los yacimientos de Pennsylvania, West Virginia y de la parte central de los Estados Unidos son ejemplo de esta clase de crudos. Las parafinas livianas nos dan buenos aceites combustibles para uso doméstico, que no producen humo cuando se queman; otros tienen una viscosidad casi constante cuando se les somete a severos cambios de temperatura y, como consecuencia, son especialmente apropiados para la manufactura de lubricantes, las parafinas más espesas, contienen cristales blancos y blandos, que cuando son aislados y refinados,

forman el producto común que llamamos cera parafínica. Entre estos crudos podemos mencionar el Crudo Santa Rosa y el San Joaquín.

CRUDOS DE BASE ASFÁLTICA

México y Venezuela y también algunos yacimientos situados en California, nos dan los ejemplos más conocidos de estos crudos. Tienen una estructura química sumamente compleja y no muy bien entendida y contienen, además de hidrógeno y carbono, una considerable cantidad de azufre y metales. Su nombre les proviene del hecho de que los residuos resultantes de la destilación al vacío de dichos crudos, constituyen sustancias sólidas a temperatura ambiente, muy parecidas a los alquitranes o asfaltos naturales los cuales se utilizan en la pavimentación de carreteras y trabajos de impermeabilización. Es a partir de los crudos asfálticos que se obtienen los combustibles residuales utilizados en la calefacción y operación de barcos e instalaciones industriales. Entre los de Base asfáltica podemos mencionar el Boscán, Bachaquero y Tía Juana Pesado.

CRUDOS DE BASE MIXTA O INTERMEDIIO

La mayoria de los crudos venezolanos, están compuestos de hidrocarburos parafínicos, nafténicos y asfálticos, en proporciones tan balanceadas que sería correcto ponerlos en ninguna de las tres clases anteriores. Por lo tanto, tenemos un cuarto grupo que se conoce por el nombre de Crudos de Base Mixta o intermedios.

En el Manual de Inspecciones del Ministerio de Minas e Hidrocarburos se contempla una clasificación, para efectos de fiscalización, basada en la gravedad API a 15,6ºC (60ºF) y en el Punto de Fluidez de los petróleos crudos. Dicha clasificación contempla las siguientes variedades de petróleos crudos:

a) CONDENSADOS NATURALES. Que son crudos en cuya composición entran en forma considerable, hidrocarburos contienen 6 a 7 átomos de carbono y cuya gravedad a 15,6 ºC (60 ºF) es igual o mayor que 50 API.

b) PETROLEO LIVIANO es uno cuya gravedad a 15,6ºC (60ºF), determina mediante el método D-287 de la ASTM (M-11) está comprendida entre 30,0 y 49,9º API.

c) PETROLEO MEDIANO es uno cuya gravedad a 15,6 AC (60 AF), determina mediante el método D-287 de la ASTM (M-11) está comprendida entre 23,0 y 29,9º API.

d) PETROLEO PESADO es uno cuya gravedad a 15,6ºC (60ºF), determina mediante el método D-287 de la ASTM (M-11) es menor que 23,0º API.

e) PETROLEO PARAFINICO. Es aquel cuyo Punto de Fluidez, determinado mediante el método D-97 de la ASTM (M-06) es igual o mayor que 20,0ºC (68ºF).

f) PETROLEO INTERMEDIO. . Es aquel cuyo Punto

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