Resultados recientes de IDT en el IMP y su contribución en ... · costos de capital y operación....

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Marzo 5, 2020

Resultados recientes de IDT en el IMP y su

contribución en la Industria Petrolera.

Florentino Murrieta Guevara

2© 2020 Instituto Mexicano del Petróleo. Todos los derechos reservados



Contenido

• Quienes Somos

• Capacidades del IMP

• Líneas de Investigación

• Proceso de etapas y compuertas en el IMP

• Algunos ejemplos de resultados de la IDT en el IMP

• Perspectivas hacia el 2030

• Abarcamos toda la parte

operativa de la cadena de

valor de la industria

petrolera (desde

exploración hasta

transformación industrial).

• Procuramos un enfoque

en generación de valor

económico.

• Resolvemos problemas

tecnológicos de alto

impacto para las metas de

negocio.

• Desarrollamos, asimilamos y transferimos tecnología enfocada a resolver problemáticas específicas

Investigación aplicada

• Ofrecemos soluciones integrales a través de la ingeniería y servicios tecnológicos

Proveedor de servicios y productos

tecnológicos

• Estudios de posgrado

• Desarrollo profesional

• Capacitación obrera

• Cursos a la medida

Capacitación especializada

científica, técnica y tecnológica.

El IMP es autosustentable, es decir genera sus propios recursos y los remanentes se

reinvierten en el desarrollo de proyectos de investigación

El propósito del IMP es generar capacidades científicas,técnicas y tecnológicas para la Industria de Petróleo, Gas y Bioenergía

• 2,297 investigadores, expertos, especialistas y técnicos, 30% con estudios de maestría y doctorado

• Capacidad instalada de ingeniería de 1.3 millones de H-H

Personal

• Instalaciones en todo el país, con una superficie de 778,000 m2 y 121,830 m2 de construcción

• 12 grupos de laboratorios especializados

• 21 centros de capacitación

• 11 Plantas Piloto

• 257 software especializado

• Biblioteca con el mayor acervo de información petrolera del país

Infraestructura

Doctorado 235

Maestría 504

Licenciatura 1,178

Otros 380

Capacidades

5

Líneas de Investigación de la Dirección de Investigación en

Transformación de Hidrocarburos (DITH*)

Refinación de Hidrocarburos

•Síntesis y mejora de procesos de transformación de hidrocarburos

•Simulación y modelamiento de procesos y reactores.

•Catálisis e ingeniería de reactores

Separación de Hidrocarburos

•Separación de corrientes gaseosas

•Captura y uso de gases de efecto invernadero

Desarrollo de Materiales y

Productos Químicos

•Materiales

•Diseño y desarrollo de materiales Catalíticos

•Productos Químicos para la industria petrolera, petroquímica y química (Procesos de recuperación de hidrocarburos)

•Producción de petroquímicos

Ductos y Materiales

•Tecnologías para prevención y control de la corrosión de ductos

•Manejo, acondicionamiento, medición y transporte de la producción

•Análisis Integral de ductos

Transformación de Biomasa

•Aprovechamiento de biomasa para el sector energético.

•Procesos para la producción de biocombustibles, petroquímicos y químicos a partir de biomasa

•Biomateriales

Eficiencia Energética y

Sustentabilidad

•Desempeño ambiental y sustentabilidad

•Evaluación integral del ambiente

•Interacción energía y medio ambiente

*Aprobadas en la Sesión 210 del Consejo de Administración del IMP, junio 6 2018

6

Posibles

alianzas

tecnológicas y

comerciales

InvestigaciónBásica Orientada

(IBO)

Desarrollo de

Producto

Asimilación de

tecnología

Desarrollo Validación Empaquetamiento

y transferencia

Escalamiento

Mrtodologia para inspección e Integridadde ductos

Inhibidores de corrosion (ALICIM)

Deshidratado de Crudos (KINAM®)

Proceso y catalizadores para la

producción de DUBA

Productos en el mercado

Materiales adsorbentes para separar nitrógeno del gas natural

Oxidación de hidrocarburos

Transformación de biomasa

Bioproductos para el transporte del crudo

Captura y transformación de bióxido de carbono

El IMP visualiza diversas oportunidades de transferir tecnología

a lo largo de su proceso de innovación

Portafolio de Proyectos

PEMEX-IMP

Productos y servicios al mercado

7© 2020 Instituto Mexicano del Petróleo. Todos los derechos reservados



Los procesos deben conectar desde la investigación, su escalamiento y

empaquetamiento hasta su comercialización

7

8

La transformación de los Hidrocarburos como elemento clave para agregar VALOR a la industria petrolera nacional

Oferta de Valor

Productos y servicios nuevos o mejorados de

alto valor, así como soluciones integrales

para la Industria Petrolera Nacional

Tecnologías y productos• Productos Químicos para la industria petrolera

nacional

• Combustibles reformulados (alto desempeño, bajo

impacto ambiental y competitivos)

• Nueva tecnología para producir etileno

• Catalizadores de alto desempeño para DUBA

• Procesos innovadores de transformación de CO2

• Inspección, monitoreo, corrosión y riesgo en

sistemas de transporte de ductos

• Reto 1. Sostener e incrementar la producción de hidrocarburos en el país

• Reto 2. Alcanzar un desempeño operativo clase

mundial

• Reto 3. Asegurar el suministro de petrolíferos al

menor costo

• Reto 4. Garantizar la operación segura,

confiable, rentable y sustentable

Pruebas de principio y prototipos

(22 de proyectos en 2018)

• Procesos (1)

• Catalizadores (2)

• Biomasa y bioproductos (1)

• Materiales y productos químicos (3)

• Separación de hidrocarburos (1)

• Sustentabilidad y eficiencia energ. (1)

• Ductos (2)

Líneas de investigación

Asociadas a la cadena de valor de la Industria de

Transformación de Hidrocarburos Nacional, que

den por resultado elementos de diferenciación y

competitividad tecnológica

Tipo de Proyectos

• Investigación Básica Orientada : 1

• Desarrollo de producto: 10

Acciones

Los Proyectos que actualmente forman la

Cartera de la DITH están alineados a los

principales Retos Tecnológicos de la

Industria de Transformación de

Hidrocarburos Nacional.

9

Biotensoactivos para formar

la emulsión O/W

Biosensoactivos para deshidratación

de petróleo

Copyright © 2019-Instituto Mexicano del PetróleoQueda prohibido copiar, reproducir, distribuir, publicar, transmitir, o en cualquier modo explotar cualquier parte de este documento sin la autorización previa por escrito del Instituto Mexicano del Petróleo o de los titulares correspondientes

Químicos de base biológica: transporte de petróleo y su deshidratación

Diámetro (micras)

Vo

lum

en (

%)

Tuning stability and easing

separation of crude oil and water

phases Day zero

Day one

Cá

ida

s d

e p

resió

n

Flujo de petróleo

Emulsión inversa

Deshidratación

10INFORMACIÓN CONFIDENCIAL: PROHIBIDO COPIAR O DISTRIBUIR

Jorge Gascon. ACS Catal. 2016, 6, 2965−2981.

Rutas para la valorización del metano

✓ Gran

estabilidad de

los 4 enlaces

C-H.

✓ Tiene una muy

baja afinidad

por protones

(544 kJ/mol)

✓ Es un ácido

extremadament

e débil

(pKa~40),

activación del

metano por

catalizadores

ácidos o bases

muy difícil.


T < 250 °C

P=15-40 atm. Cat. Me/Zeolita

MetanoReformado

r

Síntesi

s

de

Metanol

Gas de síntesis

CO, CO2, H2

T=250-300 °CP=100-200 atm.

Cat. ZnO o Cr2O3

T=700-1000 °CP=15-40 atm. Cat. Ni

Convencional (Gas de síntesis)

Propuesta: Oxidación parcial

CH4

Metan

o

Oxidación

parcial

CH3-OH

➢ Reformación de

metano, ~ 60-70% del

costo.

➢ Baja eficiencia

energética y altos

costos de capital y

operación.

Desventajas:

➢ Reacción exotérmica,

energéticamente más

favorable.

➢ Proceso más simple, puede

reducir los costos de capital

y operación.

➢ Gran interés, tanto de la

comunidad científica como

de la industria petroquímica

para su desarrollo y eventual

implementación.

Ventajas:

Ruta comerciasl vs. alternativa para la obtención de metanol

12

INFORMACIÓN CONFIDENCIAL: PROHIBIDO COPIAR O DISTRIBUIR

Importancia del etileno

Por la cantidad y el tipo de productos que se obtienen, el etileno es considerado como la “columna

vertebral” de la industria petroquímica (2020: Capacidad de producción ~ 200 MMTon/año).

El doble enlace carbono-carbono de la molécula, le confiere una

alta reactividad a un gran número de reacciones como la adición

de halógenos, oxidación, hidratación y polimerización.

Materia prima Intermediarios Bienes de

consumo

Gas Natural

(Etano)

Etileno

Polietilenos

Cloruro de

vinilo

Estireno

Oxido de

etileno

Policloruro de

vinilo(PVC)

Glicoles

Poliestireno

Bolsas de plástico

Juguetes

Mangueras

Discos

Partes automotrices

Envases

Tubos

Botellas

Material de empaque

Cremas, etc.


Esquema simplificado de proceso IMP-OXYLENE®

Etano

Oxígeno

Agua

Oxígeno

Agua

Residua

l

Caja

fría

COx

Metano

Fracción

C3

Etano

Etileno

Reactores

✓ Low process temperature 380-420 °C

✓ No thermodynamic limitations exist (ΔGr,298Ko = -128 kJ mol-1) The reaction is

exothermic (ΔHr,298Ko = -106 kJ mol-1),eliminating the need of an external heat supply

✓ A limited number of reaction products are observed (mainly COx, aside from ethylene)

✓ No catalyst deactivation by coke is expected, owing to the oxygen present in the reaction

medium.

14

Catalizadores IMP

Petróleo CrudoDesalado

Destilación Atmosférica

Destilación al Vacío.

Residuo Atmosférico

Residuo de Vacío

Gasóleo

Diesel media presión

Diesel baja presión

Queroseno/Turbosina

Nafta Pesada

Nafta Ligera

Nafta a Reformación

Diesel alta presión

Gasóleo convencional

Gasóleo Hidrotratado

IMP-DSD-3+; IMP-DSD-11 (c); IMP-DSD-14+ (c)

IMP-RNA-1; IMP-RNA-4;IMP-RNA-1M

IMP-DSD-3+; IMP-DSD-14+

IMP-DSD-20;

IMP-DSD-14; IMP-DSD-14+

IMP-UBA (1)

No disponible

IMP-DSD-17

IMP-FCC-05; IMP-FCC-12R; IMP-FCC-51

IMP-FCC-55; IMP-FCC-32IMP-IO-04

IMP-PC-500IMP-RESOx-01

No disponible

Hidrotratamiento

Reformación

catalítica

FCC

c : catalizador usado en cascada; que fue descargado de planta de Diésel(1): catalizador con pruebas en planta piloto – escalamiento en proceso-

Endulzamiento

IMP-OM-1

Se dispone de catalizadores de nueva generación para producir diésel UBA en plantas

de media (54 kg/cm2) y alta presión (70 kg/cm2).

Opciones para reducir contenido de

azufre en plantas de media presión:

• Incrementar temperatura (Se

acorta el tiempo de vida útil del

catalizador)

• Reducir espacio-velocidad LHSV

(Se reduce flujo de carga y de

producto)

El diseño de los catalizadores del

IMP permite ajustar la ventana

operativa para garantizar la

producción de diésel UBA.

Carga

20MBPD

80% Diseño

Carga

17MBPD68% Diseño

8

8,3

11,4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

LHSV=1.6, T=345°C LHSV=2, T=365°C

VENTANA DE OPERACIONP = 54 kg/cm2

T = 345-365°CLHSV = 1.6-2.0

Co

nte

nid

o d

e a

zu

fre

, p

pm

Límite máximo DUBA (15 ppm)

Fuente: Datos obtenidos en evaluación de catalizadores IMP en sus Planta Piloto.

16

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El transporte de petrolíferos se realiza principalmente por ducto

5%

67%16%

12%

32,000 km de ductos

Incremento esperado en el

consumo de gasolina: 21% en 15

años

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Tecnologías de detección de fugas y tomas clandestinas

Tecnología Componentes Competitividad

• Detección aérea de fugas

por medio de termografía.

• Detección de fugas y

tomas clandestinas en

tiempo real.

• Cámara infrarroja, vídeo de

alta resolución y GPS.

• El paquete de software de

planeación de vuelo,

procesamiento de datos y

generación de informe

integrado con el sistema de

información geográfica

(GIS).

• Sistema remoto, no intrusivo

para detectar y localizar fugas

y tomas clandestinas.

• Combina fibra óptica, balance

de masa, sensores acusticos,

integrado a un Sistema

SCADA o conectado a un

Sistema de monitoreo

independiente.

• Tecnología con mayoralcance y certidumbre en ladetección e identificación deanomalías.

• Base de datos de patrones de

anomalias.

• Verificación terrestre de

hallazgos.

• Documentación de hallazgos

en formato digital.

• La aplicación industrial con

una inspección de 1,800 km

de derechos de vía.

Gas leakage

• La integración de varias

tecnologías permite aumentar

la detección y la fiabilidad de

la ubicación.

• El sistema fue evaluado en

operación en tiempo real con

SCADA

18

La valorización de lignina es clave para la viabilidad económica y sostenibilidad de una biorefinería

Valorización de lignina

Pirolisis

Fenoles,

alquilfenoles,

CO, CH4

Hidrogenólisis

catalítica

metoxifenoles

Oxidación

Vainillina, DMF Conversión microbiana

Ácidos ferúlico, vanilico,

coumarico

Energía

Resinas fenólicas

Lignosulfonatos

Gasificación

HDO

•Benzeno, ToluenoXileno (BTX)• Parafinas cíclicas

•Eugenol•4-Etilguaiacol•Siringoles•Polifenoles

EugenolC10H12O2

19

IMP desarrolla procesos y catalizadores pra la producción de bioturbosina: Primer proceso mexicano para biocombustibles de aviación en planta piloto

Aceite

H2 fresco H2 recirculado

CO2

Agua

PSA

HDO

Isomerización/Hidrodesintegración

Vapor

Gases

Gasolina

Turbosina

Diesel

Gases

®®

Tres solicitudes de patente, 2 marcas en catalizadores y procesos en HVO, HEFA: diésel verde y bioturbosina

20

20

0,25

1,23

2,47

0,78

3,89

7,79

0,060,32

0,63

0,14

0,68

1,36

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MB

PD

% de mezclado

Biodiesel Bioetanol Bioturbosina Biogas

Tamaño de burbuja=

MITIGACIÓN POTENCIAL DE CO2E POR EL USO DE BIOCOMBUSTIBLES EN MÉXICO

EL sector transporte contribuyó con171 Mt CO2e en 2015

La substitucióncombustibles fósiles al 10% por biocombustibles permitiría reducir 12.24 Mt/año, ¡el 7.2% de emisiones!

México cumpliría compromisos para el cambio climático

Inventario Nacional de Emisiones y Compuestos de Efecto Invernadero INECC, 2015Contribuciones previstas y determinadas a nivel Nacional- México, 2014

21

Mazatlán, Sin. Biorefinería integral: reconocido con el Premio PRODETES 2016 (World Bank, GEF, Sener)

Localización de 1a biorefinería:

- Aceite de Jatropha a biodiesel- Torta para acuicultura- Cáscaras para briquetas

• Estado de Sinaloa es el primer productor de maíz y 6to de sorgo grano en México.

• Cáscaras de Jatropha, rastrojo de maíz y sorgo son materia prima para una biorefinería

Proyecto entre UASinaloa, IMP eInTrust

22

Propiedad Intelectual DITH 2018

• 27No. de

patentes concedidas

• 6No. de

solicitud de patentes

• 19No. de

Derechos de Autor

• 3No. de Marcas

• 21No. de

Artículos Publicados

Fuente: Gerencia de Gestión del Conocimiento, Enero-Julio 2018

Catalizadores26%

Equipos y Aparatos

4%

Materiales7%

Procesos7%

Productos químicos

56%

PATENTES CONCEDIDAS 2018

Perspectivas hacia el 2030

Innovar es fundamental para…

… resolver los retos únicos de nuestro país para incrementar el factor de recuperación y extracción de recursos no convencionales.

… reducir dependencia tecnológica.

… fortalecer la competitividad de la industria energética nacional.

… generar productos y servicios competitivos en los ámbitos nacional e internacional.

… explorar nuevas fuentes de energía.

… reducir el impacto de la industria petrolera en el medio ambiente y salud de la población.

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