01.Crudo de Petróleo

INTRODUCCION AL REFINO DE PETROLEOTEMA 1 EL PETROLEO CRUDO

Esquema general del cursoParte 1 General Tema 1.- El petrleo crudo Tema 2.- Productos del refino Tema 3.- Economa del refino Parte 2 Parte 3 Procesos de refino Instalaciones auxiliaresTema 1 - Petrleo Crudo 2

ndice del Tema 1 Petrleo crudo Formas de hidrocarburos Clasificacin de los crudos Evaluacin de los crudos Anlisis preliminar Los libros de crudo Crude assay Bancos de datos de crudos

Tema 1 - Petrleo Crudo

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Petrleo crudo

El petrleo crudo Es una mezcla compleja de compuestos qumicos orgnicos, derivados de la descomposicin de organismos vivos de origen marino a travs del tiempo geolgico. Est compuesto fundamentalmente por hidrocarburos. Se extrae de la tierra en estado lquido Existen muchos miles de crudos distintos, y cada uno de ellos tiene diferente composicin y propiedades.Tema 1 - Petrleo Crudo 4

Petrleo crudo

Caractersticas de los crudos Aspecto fsico muy variable dependiendo de la procedencia Pueden variar desde lquidos ligeros, mviles, de color marrn rojizo, hasta sustancias muy viscosas, negras y semislidas. La densidad vara entre 0,80 hasta casi 1,0. A pesar de las diferencias, su anlisis elemental es muy similar.


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Petrleo crudo

Anlisis elemental del crudo Componentes principales (% peso) Carbono Hidrgeno Azufre 84 - 87 % 11 - 14 % 0 -5% 0 - 0,9% 01% < 0,1%

Componentes en trazas Nitrgeno Oxgeno Metales


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Formas de Hidrocarburos

Hidrocarburos Compuestos de tomos de Carbono e Hidrgeno exclusivamente. Varan desde Metano con un tomo de C hasta molculas con ms de 60 tomos de C, esto es los pesos moleculares varan desde 16 a ms de 850. Forman series homlogas con nmero par de tomos de hidrgeno.


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Hidrocarburos En refino, los hidrocarburos se clasifican en cuatro categoras principales: Parafinas Naftenos Aromticos Asfaltenos

En cada categora hay muchos miles de hidrocarburos diferentes


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Estructura qumica de los hidrocarburosParafinas: Naftenos:H2- C H2- C H2- C

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Hexano C6H14C-H2 C-H2 C-H2C-H C-H C-HTema 1 - Petrleo Crudo

Ciclo hexano C6H12

Aromticos:

H-C

H-C H-C

Benceno C6H69


Formas parafnicas especiales Cadena linealCH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

n- Hexano

Cadena ramificada(iso parafinas)CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2

i-Hexano=Metilpentano

Ceras:

CH3 CH2 ... ... ... ... CH2 CH3 (15 o ms grupos CH2)


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Poli-aromticos

Naftaleno

C10H8

Antraceno - C14H10

1:2 Benzopireno C20H12

Diantraceno C22H12


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Modelo conceptual de molcula de asfaltenoNi S N

Na

Va

S S STema 1 - Petrleo Crudo 12


Compuestos de azufre en el crudoCH3 S - H Metil-mercaptano CH3 S CH3 Sulfuro de dimetilo

CH CH - CH HC C SH

CH S

CH

HC CH TiofenolTema 1 - Petrleo Crudo

CH

Tiofeno

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Importancia de las formas de hidrocarburos Casi todas las corrientes de refinera contienen compuestos parafnicos, naftnicos y aromticos y cada forma tiene propiedades fsicas distintas y bien definidas. El objetivo bsico de las unidades de proceso de la refinera tras la destilacin del crudo, es modificar y ajustar la distribucin de las principales formas de hidrocarburos para obtener ciertas propiedades deseadas en los productos finales


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Clasificacin de los crudos

Tipos de crudos Cada crudo procedente de distintas reas contiene proporciones muy diferentes de las cuatro formas de hidrocarburos. Esto permite una primera clasificacin (muy grosera) de cualquier crudo, correspondiente al tipo de hidrocarburo presente predominante. La distribucin de los tipos de hidrocarburos no es uniforme en todo el rango de destilacin.


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Tipos de crudosOrigenTipo Parafinas Naftenos Aromticos Asfaltenos

Medio OrienteParafnico 76 16 6 2

Venezuela RusiaNaftnico 12 75 10 3 Aromtico 13 15 40 32

TrinidadAsfltico 5 15 20 60


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Clasificacin por densidad En la prctica la clasificacin ms corriente se hace en base a la densidad del crudo. Si el API es > 37 Muy Ligero (Libio, Mar del Norte) Si 37>API> 33 - Ligero (Arabia Lig. Iran Lig, Istmo) Si 33> API>28 - Medio (Arabia M, Kuwait, Dubai) Si 28>API>20 - Pesado (Maya, Arabia Pesado) Si 20>API - Muy pesado (Bachaquero, Boscn)

Ms adelante veremos la incidencia de esta propiedadTema 1 - Petrleo Crudo 17

Evaluacin de crudos. Por la compleja composicin y naturaleza de los crudos, no se pueden analizar y comparar en base a sus componentes puros (salvo los componentes ligeros) Mediante una serie de ensayos analticos estandarizados simples se determinan las propiedades, que permiten evaluar con correlaciones empricas los distintos crudos para la operacin de una determinada refinera. Cada crudo se compara frente a los otros disponibles y se le asigna un valor en funcin de los costos de operacin y de realizacin de los productos obtenidos.


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Anlisis preliminar

Principales propiedades de los crudos Densidad ( API) Rango de destilacin Factor de caracterizacin Contenido en azufre Residuo de carbn Contenido en nitrgeno Contenido en sales Contenido en metales Propiedades de transporteTema 1 - Petrleo Crudo 19

Anlisis preliminar

Densidad El precio del crudo se ajusta segn la densidad, o peso especfico. Es una primera indicacin de la calidad del crudo. En base a la densidad, viscosidad y rango de destilacin se puede caracterizar el tipo de crudo que se trata. La densidad es importante para determinar la cantidad adquirida (medida volumtrica barriles)


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Anlisis preliminar

Destilacin del crudo Todos los hidrocarburos tienen un punto de ebullicin definido, y el crudo, que es una mezcla compleja, hierve a lo largo de un amplio rango de temperaturas, desde ambiente a ms de 800C. Las diferencias de puntos de ebullicin permite que el crudo pueda separarse en fracciones por destilacin A escala comercial, la destilacin del crudo se limita a una separacin muy grosera en unas pocas fracciones, que hierven cada una en un amplio rango de temperaturas de ebullicin.Tema 1 - Petrleo Crudo 21

Anlisis preliminar

Ensayos de destilacin Los ensayos de destilacin permiten determinar los rendimientos en los distintos productos del refino que pueden obtenerse a partir de un crudo. Hay numerosos ensayos para caracterizar la destilacin del crudo, pero el que mejor define al crudo se conoce como TBP (True Boiling Point). Como es lento y laborioso, para los anlisis diarios se usan otros mtodos de ensayo.Tema 1 - Petrleo Crudo 22

Fracciones de la destilacin del crudoNombre genrico Gases Nafta Keroseno Gasoil ResiduoTema 1 - Petrleo Crudo

Rango de destilacin aproximado C < 30 30 175 175 250 250 360 > 36023

Destilacin

TBP del crudo500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 Residuo Gasoil Keroseno Nafta Gas 10 20 30 40 50 60 70 80

C

Porcentaje en volumen acumulado


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Anlisis preliminar

Contaminantes El contenido en azufre es importante, por las limitaciones medioambientales, lo que implica la dificultad de tratamiento. Se hace un ajuste del precio del crudo en funcin del contenido en azufre. Agua y sedimentos. Necesario para valorar el crudo. Sales y metales. Dificultan los tratamientos y envenenan los catalizadores.Tema 1 - Petrleo Crudo 25

Anlisis preliminar

Propiedades de transporte Viscosidad. Importante para determinar las condiciones de bombeo. Esta propiedad permite definir el tipo de crudo (junto con la densidad y destilacin) Punto de fluidez (Pour Point). Temperatura a la que deja de fluir el crudo Contenido en ligeros. Afecta a las prdidas en transporte.


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Libros de crudo

Los libros de crudo Las propiedades globales definidas en el anlisis preliminar no son suficientes para diseo de las instalaciones de refino, ni para la optimizacin de la produccin. Se precisa de informacin mucho ms detallada con propiedades ms especficas en funcin de las posibles aplicaciones de cada fraccin. Los libros de crudo o Crude Assay recogen esta informacinTema 1 - Petrleo Crudo 27

Libros de crudo

Ensayos para los libros de crudo Mediante destilacin TBP se obtienen fracciones de destilacin con diferentes cortes, que se analizan en profundidad mediante anlisis y tcnicas instrumentales complejas. (cromatografa, Espectrometra, etc.) De cada fraccin se analizan, adems de las propiedades generales, las que tienen relevancia para las aplicaciones ms usuales.


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Libros de crudo

Presentacin de los libros de crudo En general, se presentan en forma de tablas con las propiedades de los distintos cortes. Adems se preparan curvas que permiten aplicar fcilmente los resultados para cualquier corte distinto del analizado, y en particular: Curvas de propiedad frente rendimiento Curvas de isopropiedades


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Libros de crudo

Bancos de datos de crudos Para aplicaciones informticas, hoy se dispone de Bases de Datos de crudos que recogen en formato electrnico las propiedades de los libros de crudo. Es importante mantenerlos al da ya que las propiedades de los crudos varan en el tiempo. Permiten fcilmente valorar cualquier crudo (slo o en mezcla) y evaluar en detalle la operacin de la refinera mediante simuladores de proceso especficos. Sirven de base para la planificacin de la refineraTema 1 - Petrleo Crudo 30

TEMA 1 EL PETROLEO CRUDO FINAL


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