Prueba de Crudo traducción

8/16/2019 Prueba de Crudo traducción

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Prueba de crudo

Los aceites crudos y fracciones de petróleo son las materias primas más

importantes para los procesos de renación. Para simular correctamente los

procesos de renación, tenemos que tener una buena comprensión de la

información sobre la composición y las propiedades termofísicas de aceites

crudo y fracciones de petróleo. Sin embargo, la complejidad de la composición

molecular de aceites crudos y fracciones de petróleo hace que sea casi

imposible identicar las moleculas indiiduales. !n lugar de ello, las renerías

modernas utili"an pruebas para caracteri"ar los aceites crudo y fracciones de

petróleo.

#na prueba de crudo típico incluye dos tipos de información para una muestra

de aceite$ %&' propiedades de olumen( y %)' las propiedades fraccionales.

*abla &.& da ejemplos de ambos propiedades de una prueba de crudo. Para

nes de dise+o y modelado, siempre se recomienda disponer de datos de

procesos obtenidos en el mismo período que los datos de prueba, ya que laspropiedades y la composición de crudo cambian con el tiempo a medida que se

produce a partir de un hecho asi dado. aes -& sugiere que los datos de

prueba no deben ser mayores de dos a+os los datos de procesos usados para

construir la simulación de procesos. !/plicamos ambas propiedades de

olumen y propiedades fraccionales en las siguientes subsecciones.

&.&.&

Las propiedades agranel incluyen el peso especíco, contenido de a"ufre,

contenido de nitrógeno, metales %0i, 1, 2e, etc.' de contenido, contenido de

asfaltenos, la relación 3 4 5, punto de 6uide" punto, 6ash, punto de congelado,punto de humo, punto de anilina, punto de turbide", iscosidad, residuo de

carbono, los rendimientos de lu" de hidrocarburos %3&738', índice de acide",

índice de refracción y el punto de cura de ebullición. 9eneralmente usamos el

:P; %:merican Petroleum ;nstitute' para especicar la graedad la graedad

especíca %S9' del aceite bruto en forma de :P; < %&8&.= 4 S9' 7 &>&,=. S9 es la

graedad especíca se dene como la relación de la densidad del petróleo

crudo a la densidad de agua, tanto a &=,? @ 3 %?A @ 2'. La graedad :P; aría de

menos de &A para crudos muy pesados, entre &A y >A para los crudos

pesados, entre >A y el 8A pata crudos medios, y por encima de 8A para los

crudos de ligeros.

!l contenido de a"ufre se e/presa como un porcentaje de a"ufre en peso, y

aría de menos de A,&B a más del =B. :ceites crudos de petróleo con menos

de & peso.B de a"ufre son llamados bajo contenido7a"ufre o crudo, y los que

tienen más de & peso.B de a"ufre son llamado alto contenido7a"ufre o crudo

sulfuroso. !l a"ufre que contienen constituyentes del petróleo crudo incluyen

mercaptanos simples %tambiCn conocidos como tioles', sulfuros, sulfuros y


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policíclicos. a"ufre de mercaptano es simplemente una cadena de alquilo %D7'

con el grupo 7S5 que se le atribuye en el nal. La forma más simple de D7S5 es

metilo mercaptano, 35>S5.

!l punto de 6uide" es una medida de la facilidad o dicultad para bombear el

petróleo crudo, especialmente en climas fríos. !specicamente, el punto de

6uide" es la temperatura más baja en el que un aceite crudo 6uirá o ertirá

cuando se enfríe sin perturbación a una elocidad controlada. !l punto de

6uide" de todo el crudo o las fracciones del petróleo que ebullen por encima

)>) @ 3 %8=A @ 2' está determinado por la preba estándar EFG :S*H.

!l punto de in6amación de un hidrocarburo líquido o una fracción de aceite

indica su fuego y potencial de e/plosión, y es la temperatura más baja a la que

suciente apor es producido por encima del líquido para formar una me"cla

con el aire que una ignición espontánea puede ocurrir si una chispa está

presente. #no de los mCtodos de ensayo :S*H estándar para la punto de

in6amación es E>)GI.

!l punto de congelación es la temperatura a la que se solidica el líquido de

hidrocarburo a presión atmosfCrica. !s una propiedad importante para el

queroseno y el combustible, debido a las muy bajas temperaturas que se

encuentran a grandes altitudes en aiones a reacción. #no de los mCtodos de

prueba estándar para el punto de congelación es :S*H E8GFA. !l punto de

humo se reere a la altura de una llama sin humo de combustible en

milímetros más allá del cual se fuma en lugares. Se re6eja la calidad de la

quema de queroseno y de combustibles de aiones, y se determina segun la

prueba del metodo estandar :S*H E&>)).

!l punto de anilina representa la temperatura mínima de miscibilidad completa

de olJmenes iguales de anilina y aceite de petróleo. !s una propiedad

importante del combustible diesel, y se mide por la norma :S*H E?&&.

!l punto de nube se reere a la temperatura a la que solidica componentes

%3eras' presente en la muestra de aceite comen"ará a cristali"ar o separar de

la solución bajo un mCtodo de enfriamiento prescrito. !s una especicación

importante de la mitad de combustibles destilados, segJn lo determinado por

:S*H E)=AA.

!l residuo de carbono 3onradson %33D' resulta de la norma :S*H E&IF prueba.

Hide

el coque de formación de tendencias de aceite. Se determina por destilación

destructia de


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una muestra de carbono elemental %residuo de coque', en ausencia de aire,

e/presada como

el porcentaje en peso de la muestra original. #na medida relacionada del

residuo de carbono se denomina residuo de carbono Damsbottom. #n crudo

con un alto 33D tiene un bajo alor como materia prima de la renería.

Los resultados numCricos ácidos del :S*H mCtodo de prueba E>>>F7&& que

determina la acide" orgánica de una corriente de renería.

!l índice de refracción representa la relación de la elocidad de la lu" en el

acío a

aquel en el aceite. Se determina por :S*H E&)&I.

!l calor bruto de combustión o de alto alor de calentamiento %551' es la

cantidad de calor

producido por la combustión completa de una unidad de cantidad de

combustible. Se obtiene el calor bruto de combustión enfriando todos los

productos de la combustión a la

temperatura antes de la combustión, y por condensación formado todo el

apor de agua

durante la combustión.

!l calor neto de combustión o el bajo alor caloríco %P3;' se obtiene restando

el calor latente de apori"ación del apor de agua formado por la combustión

del calor bruto de combustión o más alto alor caloríco.

!l erdadero punto de ebullición %*KP' destilación -& de un aceite crudo o de

fracciones de petróleo crudo resultados de utili"ar el mCtodo #. S. La ocina de

Hinas de 5empel y la :S*H

E7)I= procedimiento de prueba. 0inguno de estos mCtodos especica el

nJmero de etapas teóricas o la relación re6ujo molar utili"ada en la destilación.

!n consecuencia, hay una

tendencia hacia la aplicación de un &=$ = de destilación de acuerdo a :S*H

E)IF), en lugar de la

*KP. !l &=$ = utili"a la destilación de &= etapas teóricas y una relación de re6ujo

molar de =.

#n resultado clae de una prueba de destilación es la cura de punto de

ebullición, es decir, el punto de ebullición del aceite contra la fraccipon de

aceite apori"ado. La ebullición inicial punto %;KP' se dene como la


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temperatura a la que la primera gota de líquido sale del tubo de refrigerante

del aparato de destilación. !l punto de ebullición nal o el punto nal %!P' es la

temperatura más alta registrada en la prueba. :demás, las fracciones de aceite

tienden a descomponerse o agrietar a una temperatura de apro/imadamente

?=A @ 2 %>88 @ 3' a una atmósfera. Por lo tanto, la presión de *KP la destilación

se reduce gradualmente hasta un mínimo de 8A mm5g, ya que estatemperatura es acercado para eitar el agrietamiento de las mediciones de la

muestra y la distorsión de la erdadera componentes en el aceite.

La *KP destilación tipica durar mucho tiempo y trabajo. !n la práctica, lleamos

a cabo la prueba de destilación de fracciones de aceite utili"ando otros

mCtodos menos costosos :S*H metodos y conertir la cura de punto de

ebullición resultante *KP utili"ando la cura de correlaciones, como se indica

en la :P; Eatos *Ccnicos libro7Petróleo de Denación -). 5emos implementado

estas correlaciones en una hoja de cálculo !/cel de la interconersión de lascuras de punto de ebullición desde tipicas :S*H mCtodos de taller de

destilación en la Sección &.>.

La :S*H EI? destilación de una fracción de aceite se llea a cabo en el lugar

de laboratorio temperatura y presión. bserC en cuenta que la EI?

destilación a a terminar por debajo de una

temperatura apro/imada de ?=A @ 2 %>88 @ 3', en la que los aceites de petróleo

comien"an a

grietar en una presión atmosfCrica.

La :S*H E&&?A destilación de una fracción de aceite es aplicable al aceite de

alto punto de ebullición muestras %por ejemplo, aceite pesado de calefacción,

alimentación de gas de craqueo, aceite residual, etc.' para los cuales

hay grietas signicantes a presiones atmosfCricas. La muestra se destiló a una

presión reducida, típicamente a &A mm5g, para inhibir la formación de grietas.

Ee hecho, a &A mm5g,

podemos destilar una fracción de aceite hasta temperaturas de F=A a &AAA @ 2

%=&A7=>I @ 3',

segJn ha informado sobre una base de G?A mm5g. La presión reducida se

utili"a para la destilación E&&?A produce una separación de los componentes

que es más ideal que el de EI?

destilación


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&.&.)

Propiedades fraccionales

propiedades agranel proporcionan una rápida comprensión del tipo de la

muestra de aceite, tales como

dulce y amargo, ligeros y pesados, etc. Sin embargo, las renerías requieren

propiedades fraccionales

de la muestra de aceite, que re6eja la propiedad y la composición para el rango

de punto de ebullición especíco para renar adecuadamente en diersos

productos nales, tales como gasolina, diesel

y materias primas para procesos químicos. propiedades fraccionales

usualmente contiene

paranas, naftenos y compuestos aromáticos contenidos %P0:', el contenido de

a"ufre, de nitrógeno

contenido para cada rango del punto de ebullición, índice de octano de la

gasolina, del punto de congelación,

índice de cetano y punto de humo de queroseno y el gasóleo.

!l nJmero de octanos es una medida de las características que golpea de un

combustible en un

motor de gasolina de laboratorio de acuerdo con :S*H E)GAA -&.

Eeterminamos el octanaje

nJmero de un combustible mediante la medición de su alor golpeando en

comparación con los golpes

de una me"cla de n7heptano e isooctano o )7)787trimetilpentano %))8*HP'.

Por denición, se asigna un nJmero de octano de A a heptano puro y de &AA a

))8*HP. Por lo tanto, una me"cla de >AB de heptano y GAB de isooctano tiene

un índice de octano

nJmero de GA.

5ay dos nJmeros de octano de uso especícas. !l nJmero de octano motor

%H0'

re6eja el rendimiento del motor en condiciones de la carretera con gran

elocidad %FAA rpm',


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mientras que el nJmero de octano de inestigación %D0' corresponde a la

ciudad de conducción a baja elocidad %?AA rpm'. D0 es normalmente mayor

que H0 debido a la eciencia de pruebas de motores.

!l octanaje es publicado un promedio de H0 y D0.

!l nJmero de cetano mide la facilidad para la auto7ignición de una muestra decombustible diesel

y es esencialmente un opuesto del nJmero de octano. Se representa el

porcentaje

de cetano puro %n7he/adecano' en una me"cla de cetano y alfa7metil7naftaleno

que coincide con las características de ignición de una muestra de combustible

diesel. !sta calidad es importante

para los combustibles de destilado medio.

!l índice de cetano es un nJmero calculado desde el punto de ebullición medio

y

la graedad de una fracción de petróleo en el interalo de ebullición

combustible diesel, que estima

el nJmero de cetano de la fracción de acuerdo con :S*H EFG? %er, por

ejemplo,

http$44MMM.epa.go4nfel4testproc4&)&.pdf '.

&.&.> ;nterconersión de curas de destilación

Hientras que la construcción de una simulación del proceso de renación,

cura de destilación de la muestra de aceite es la información más confusa

entre los datos de prueba, ya que hay diferentes mCtodos utili"ados para

obtener características de olatilidad de una muestra de aceite. La más amplia

prueba de cura de destilación :S*H EI?,:S*H E&&?A %destilación

atmosfCrica',:S*H E&&?A %destilación en acío', :S*H E)IIG %simulación

cromatográca' y el erdadero punto de ebullición %*KP'. :P; EatabooN *Ccnica

->= presenta las características de cada prueba y da las correlaciones para

llear a cabo la interconersión entre estos tipos de destilación :S*H. Lamayoría de los simuladores de procesos comerciales incluir la capacidad de

conertir un tipo de cura de destilación a la otra. 0osotros desarrollamos una

hoja de cálculo de Hicrosoft !/cel que automati"a la conersión entre la :P;

dos de los tipos de destilación :S*H %er 2igura &.&'. Sección &.> presenta una

taller práctico para esta interconersión de los datos de la cura de destilación.

&.)

http://www.epa.gov/nvfel/testproc/121.pdfhttp://www.epa.gov/nvfel/testproc/121.pdf


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generación de seudocomponentes basados en rangos de punto de ebullición

Para simular los procesos de renación, la primera tarea es construir un

esquema seudocomponente para caracteri"ar el material de alimentación.

Dequerimiento de los datos y la denición de los

componentes seudo dependen del tipo del proceso de renado a modelar.

5ay diferentes preocupaciones que se abordarán en la construcción de

seudocomponentes para las unidades de fraccionamiento y de reacción. Los

seudocomponentes para las unidades de fraccionamiento

tiene que caracteri"ar con precisión las olatilidades de los hidrocarburos en la

materia prima

con el n de calcular apor7líquido7equilibrio en columnas de destilación. Por lo

tanto,

renerías utili"an seudocomponentes basado en el rango de punto de

ebullición para representar la

materia prima y el modelo de fraccionamiento unidades. Para el modelado de

unidades de reacción, renadores

particionar los hidrocarburos en tumores mJltiples %o compuestos modelo'

sobre la base de

estructura molecular y 4 o rangos de punto de ebullición, y asumir los

hidrocarburos de

cada bulto tenga una reactiidad idCntica con el n de desarrollar la cinCtica de

reacción

para las unidades de reacción. !sta sección trata de la generación basada

seudocomponent

el punto de ebullición rangos para las unidades de fraccionamiento. Los

capítulos 8 a ? presentarán el

pseudocomponent esquemas para las tres principales unidades de reacción en

la renería moderna

7 3raqueo catalítico 6uido %233', reformador catalítico y de hidrocraqueo

catalítico.

La mayoría de los simuladores de proceso comerciales incluyen la capacidad de

generar


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componentes seudo rangos en base a punto de ebullición que representan las

fracciones de aceite.

*aller &.8 demostrará cómo utili"ar :spen 5OSOS para generar

seudocomponentes basados en rangos de punto de ebullición de una fracción

de aceite dado con requerida

análisis de datos. 3onencionalmente, hay cuatro pasos para desarrollar

seudocomponentes

basado en el punto de ebullición aría para representar la fracción del petróleo.

&. 3onertir :S*H EI? 4 :S*H E&&?A 4 :S*HE)IIG en cura *KP si la cura

*KP

no está disponible$

7 Eesarrollamos una hoja de cálculo que permite interconersión entre

diferentes

tipos de destilación :S*H sobre la base de las correlaciones a partir de -)

%Case la gura &.&'(

). 3ortar todo el interalo de ebullición en un nJmero de interalos de puntos

de corte que se utili"an

para denir seudocomponentes %Case la 2igura &.)'$

7 La determinación del nJmero de cortes es arbitraria. La *abla &.) muestra el

típico

punto de ebullición aría de seudocomponentes en simuladores comerciales.

>. !stimación de la distribución de la densidad de seudocomponentes aunque

sólo sea la densidad aparente

está disponible$

7 :sumir la #P o atson7Hurphy Qfactor de caracteri"aciónQ o factor para

ser constante en toda la gama de ebullición y calcular media de la media

punto de ebullición %He:KP'. Eissimiliar al punto de ebullición medio en peso

%:KP',

He:KP se dene como el punto de ebullición ofmolal a la media promedio

%P:H' y

punto de ebullición cJbico de la media %3:KP'. Las siguientes ecuaciones

denen Cstos


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cuatro indicadores de punto de ebullición$

2igura &.) Delación entre las propiedades pseudocomponent y la cura *KP

%Dedibujar de -&'.

*abla &.)*ypical punto de ebullición aría de seudocomponentes ensimuladores de procesos comerciales.

Punto de ebullición rango sugerido 0Jmero de seudocomponentes

;KP a IAA @ 2 %8)= @ 3' >A

IAA @ 2 a &)AA @ 2 %?=A @ 3' &A

&)AA @ 2 a &?=A @ 2 %FAA @ 3' I

&=)&chA&.indd F)&chA&.indd F &?.A>.)A&) &8$ =A$ &).A>.)A&) &8$=A$&)

&A & 3aracteri"ación, físicas y termodinámicas Propiedades de fracciones de

aceite

i Ki

:KP

0;

/ *

&

%&,&'

i Ki

*:H

0;

/ *

&


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%&,)'

4

i Ki

3:KP

0;

/ *

>

& >

&

%&,>'

*:H 3:KP

He:KP

)

%&,8'

dónde *

bi indica el punto de componente ; y R; en la ecuación de ebullición %&.&'

a %&.>' indican fracción de peso, la fracción molar y la fracción de olumen de

componente i, respectiamente. : continuación, creamos una herramienta de

hoja de cálculo %Case la 2igura &.>'

para reali"ar la iteración de la estimación de He:KP basado en los mCtodos

presentada por Kollas et al. ->

:19 ag He:KP S9A >>>. %&.='

donde


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ag es el factor y atson S9ag es la densidad aparente

?A @ 3 4 ?A @ 2

7 3alcular la distribución de la densidad de todo el interalo de ebullición$

.

S9i i, b ag * A >>> %&.?'

donde S9

i es el peso especíco de ?A @ 3 4 ?A @ 2 del pseudocomponent i y *i, b

es el punto de ebullición normal de i pseudocomponent.

8. !stimación de la distribución del peso molecular de todo el interalo de

ebullición si no

propiedades disponibles y necesarios con nes de modelado %er Sección &.>

para

detalles'.

: falta de los datos del análisis de la gama alta del punto de ebullición % =GA

@ 3' es una comJn

problema mientras seudocomponentes de construcción basados en rangos de

punto de ebullición.

Por lo tanto, tenemos que e/trapolar la cura de destilación incompleta con eln de

cubrir todo el rango de punto de ebullición. Por mínimos cuadrados y la

probabilidad de distribución de

funciones son los más ampliamente utili"ados para reali"ar la e/trapolación de

la cura de destilación

en la mayoría de simuladores de proceso comerciales. Sánche" et al. -=

presentar una reisión e/haustia de la utili"ación de las funciones de

probabilidad de distribución para adaptarse a las curas de destilación

de fracciones de petróleo. Llegan a la conclusión de que la función acumulada

beta %con

cuatro parámetros' pueden representar una amplia gama de productos de

petróleo. la beta

función de densidad acumulatia se dene como$

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