CORREGIDO TEMAS

REFINACIÓN DEL PETRóLEO RACJESS I EDICIÓN

special

Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería Ingeniería Petrolera

REFINACIÓN DEL PETRÓLEO RACJESS I EDICIÓN R: Rodrigo Estrada Heredia A: Ana Luisa Pari Ticona C: Cristhian MAURICIO quintana TICONA J: Jonathan arturo martinez vacaflor E: Elizabeth mamani SANTOS S: Silvia Roxana mendoza Torres S: Sandra ROCIO laime asistiri

SPECIAL DERECHOS RESERVADOS Copyright © La Paz – Bolivia DICIEMBRE 2009

DEDICATORIA A Dios, a nuestros padres, a nuestro mentor Ingeniero Ramiro Flores, y a todos aquellos que ayudaron a realizar el texto, que Dios los bendiga y los tenga en su gloria.

PROLOGO El texto guía tuvo su origen en los apuntes de clases, en exposiciones, discusiones, exámenes, presentaciones, de toda la materia de Refinación del Petróleo; además de nuevas incorporaciones como investigaciones, actualizaciones, y mapas conceptuales que serán de gran ayuda. Está hecha para todos los alumnos de la Carrera de Ingeniería Petrolera de la Universidad Mayor de San Andrés, y también para todos aquellos que lo requieran, que estén dispuestos a capacitarse y rendir fruto de éste material. ¡Muchas Gracias!

ÍNDICE Contratapa……………………………………………………….. Dedicatoria………………………………………………… …… Prologo………………………………………………………… …… Índice………………………………………………………………… Presentación general……………………………………. Marco legal…………………………………………………….. I.

II. III.

PARTE teórica………………………………………………………………………… 1.1 conceptos…………………………………………………………………….. 1.2 ley de hidrocarburos…………………………………………………. 1.2.1 Articulo 138 (resumen) ………………………………………… 1.2.2 Funciones ypfb………………………………………………………… 1.3 Reglamentación………………………………………………………….. 1.3.1 Definiciones ……………………………………………………………. 1.3.2 Definiciones…………………………………………………………….. 1.3.3 Procedimientos………………………………………………………. PARTE evaluativa…………………………………………………………………. Anexos……………………………………………………………………………………. Noticia……………………………………………………………………………………. Mapa mental………………………………………………………………………….

El petróleo…………………………………………………….. I.

II. III. IV.

PARTE teórica………………………………………………………………………. 2.1 Origen…………………………………………………………………………. 2.1.1 el petróleo……………………………………………………………. 2.2.2 teoría de engler………………………………………………….. 2.2 clasificación……………………………………………………………… 2.2.1 composición química……………………………………………… 2.2.2 Densidad………………………………………………………………… 2.2.3 Contenido de azufre……………………………………………. 2.3 propiedades……………………………………………………………….. 2.3.1 densidad………………………………………………………………… 2.3.2 destilación……………………………………………………………. 2.3.3 fator kuop…………………………………………………………….. parte práctica…………………………………………………………………….. PARTE evaluativa………………………………………………………………… Anexos…………………………………………………………………………………… Noticia……………………………………………………………………………………. Mapa mental………………………………………………………………………….

3 5 7 9 15 17 19 19 21 21 22 23 23 23 24 25 29 29 29

30 32 32 32 32 33 33 35 37 37 37 40 46 48 52 56 56 58

Refinación e industrialización en Bolivia……. 60 I.

II. III. IV.

PARTE teórica……………………………………………………………………….. 3.1 Gas natural / crudo………………………………………………….. 3.1.1 gas natural………………………………………………………….. 3.1.2 riqueza…………………………………………………………………… 3.1.3 petróleo………………………………………………………………… 3.2 Plantas de proceso…………………………………………………… 3.2.1 Plantas de proceso en Bolivia…………………………… 3.2.2 Planta de Rio Grande…………………………………………… 3.2.3 Planta de Kanata………………………………………………… 3.2.4 Planta de Carrasco…………………………………………….. 3.2.5 Planta de Vuelta Grande…………………………………… 3.2.6 Planta de Paloma………………………………………………… 3.2.7 Planta de Colpa……………………………………………………. 3.2.8 Resumen…………………………………………………………………. 3.3 Refinerías en Bolivia………………………………………………… 3.3.1 Refinería Gualberto villarroel………………………. 3.3.2 Refinería Guillermo Elder Bell…………………………. 3.3.3 Refinería Oro Negro…………………………………………….. 3.3.4 Refinería Santa Cruz………………………………………….. 3.3.5 Refinería Parapeti……………………………………………… 3.3.6 resumen………………………………………………………………… parte práctica……………………………………………………………………. PARTE evaluativa……………………………………………………………….. Anexos…………………………………………………………………………………… Noticia…………………………………………………………………………………… Mapa mental………………………………………………………………………….

carburantes Parte 1…………………………………….. I.

PARTE teórica………………………………………………………………………. 4.1 conceptos…………………………………………………………………… 4.1.1 introducción…………………………………………………………. 4.1.2 evaluación del petróleo……………………………………. 4.1.3 bureau of mines……………………………………………………. 4.1.4 procedimientos…………………………………………………….. 4.2 topping y vacio…………………………………………………………. 4.2.1 fundamentos de la operación…………………………… 4.2.2 variables de la operación……………………………….. 4.2.3 Destilación Primaria………………………………………….. 4.2.4 Impurezas y tratamientos…………………………………. 4.2.5 Desarrollo…………………………………………………………… 4.2.6 Destilación secundaria……………………………………… 4.2.7 Productos terminados…………………………………………

62 62 62 62 62 64 64 65 66 67 68 69 70 71 71 72 74 76 79 81 82 84 88 92 92 94

96 98 100 100 100 100 102 105 105 106 106 107 108 110 113

4.3

II. III. IV.

FRACCIONAMIENTO………………………………………………………. 4.3.1 Equilibrio de Fases…………………………………………….. 4.3.2 Tipos de Fraccionadora…………………………………….. 4.3.3 CÁLCULOS Y VARIABLES………………………………………… parte práctica…………………………………………………………………… PARTE evaluativa……………………………………………………………… Anexos…………………………………………………………………………………. Noticia…………………………………………………………………………………. Mapa mental……………………………………………………………………….

CARBURANTES PARTE 2……………………………………. I.

II. III.

PARTE teórica…………………………………………………………………….. 5.1 procesos…………………………………………………………………… 5.1.1 procedimientos…………………………………………………… 5.1.2 cinética de reacciones……………………………………… 5.1.3 reactor químico…………………………………………………. 5.1.4 diseño de un reactor…………………………………………. 5.1.5 orden re reacción……………………………………………… 5.1.6 tipos de reacción……………………………………………….. 5.1.7 conversión………………………………………………………….. 5.1.8 reacciones en cadena………………………………………. 5.1.9 termodinámica aplicada………………………………….. 5.1.10 equilibrio…………………………………………………………… 5.1.11 Proceso De Houdry……………………………………………… 5.1.12 Catalizadores…………………………………………………… 5.1.13 ION CABONIO………………………………………………………….. 5.2 procesos de mejoramiento…………………………………….. 5.2.1 reformación catalítica…………………………………… 5.2.2 Isomerización…………………………………………………….. 5.2.3 Alquilación……………………………………………………….. 5.2.4 Polimerización…………………………………………………... 5.2.5 Cracking Térmico……………………………………………… 5.2.6 Reforming Térmico…………………………………………….. 5.2.7 Hidrocracking…………………………………………………… PARTE evaluativa…………………………………………………………….. Anexos……………………………………………………………………………….. Noticia……………………………………………………………………………….. Mapa mental………………………………………………………………………

114 115 115 116 120 132 138 138 140

142 144 144 144 145 146 147 147 147 148 148 149 150 151 152 153 155 155 158 159 160 162 164 166 168 172 172 176

LUBRICANTES…………………………………………………… I.

II. III.

PARTE teórica……………………………………………………………………. 6.1 PLANTAS BASICAS…………………………………………………….. 6.1.1 vacio i…………………………………………………………………. 6.1.2 vacio ii………………………………………………………………… 6.1.3 pda……………………………………………………………………… 6.2 PLANTAS DE REFINACIÓN………………………………………….. 6.2.1 FEU……………………………………………………………………… 6.2.2 MEK TOLUENO……………………………………………………… 6.2.3 Hidroterminado………………………………………………… 6.3 VARIOS……………………………………………………………………… 6.3.1 BLENDING……………………………………………………………. 6.3.2 VGS……………………………………………………………………… 6.3.3 Parámetros (lubricantes)…………………………….. 6.3.4 Índice de viscosidad…………………………………………. 6.3.5 Requerimientos (lubricantes)………………………. 6.3.6 Especificaciones (lubricantes)…………………….. 6.3.7 Propiedades (lubricantes)…………………………….. 6.3.8 Clasificación SAE……………………………………………… 6.3.9 Aditivos químicos……………………………………………… 6.3.10 Grasas lubricantes……………………………………….. 6.3.11 Productos (Carburantes Lubricantes).……… PARTE evaluativa…………………………………………………………… Anexos………………………………………………………………………………. Noticia………………………………………………………………………………. Mapa mental………………………………………………………………………

Productos DE refinación……………………………… I.

PARTE teórica…………………………………………………………………… 7.1 DEFINICIONES……………………………………………………………. 7.1.1 GLP……………………………………………………………………… 7.1.2 GASOLINA…………………………………………………………… 7.1.3 DIESEL OIL…………………………………………………………… 7.1.4 JET FUEL……………………………………………………………… 7.1.5 AV GAS……………………………………………………………….. 7.1.6 INTRODUCCIÓN……………………………………………………… 7.2 CALIDAD………………………………………………………………….. 7.2.1 GLP……………………………………………………………………… 7.2.2 GASOLINA ESPECIAL…………………………………………… 7.2.3 Diesel oil…………………………………………………………… 7.2.4 Jet fuel……………………………………………………………… 7.2.5 avgas…………………………………………………………………

178 180 183 183 184 185 186 186 189 190 191 191 191 192 192 193 193 194 195 196 197 198 200 204 204 206

208 210 211 211 214 215 216 216 218 219 219 219 221 223 223

7.3

II. III.

oferta…………………………………………………………………….. 7.3.1 GLP……………………………………………………………………… 7.3.2 GASOLINA ESPECIAL……………………………………………. 7.3.3 Diesel oil…………………………………………………………… 7.3.4 Jet fuel……………………………………………………………… 7.3.5 avgas………………………………………………………………… 7.4 demanda…………………………………………………………………. 7.4.1 GLP…………………………………………………………………….. 7.4.2 GASOLINA ESPECIAL…………………………………………… 7.4.3 Diesel oil…………………………………………………………… 7.4.4 Jet fuel……………………………………………………………… 7.4.5 avgas………………………………………………………………… PARTE evaluativa……………………………………………………………. Anexos………………………………………………………………………………. eXPOsición fuel Oil……………………………………………………………. lOgistica datOs YPfb………………………………………………………... nOticia………………………………………………………………………………… Mapa mental………………………………………………………………………

ASPECTOS Económicos…………………………………… I.

II. III.

PARTE teórica…………………………………………………………………… 8.1 introducción…………………………………………………………… 8.1.1 Mercado internacional…………………………………… 8.1.2 La cadena de producción…………………………………. 8.1.3 comercialización de hidrocarburos en Bolivia 8.1.4 Estructura de costos……………………………………… 8.2 Margen de refinación…………………………………………… 8.2.1 WTI……………………………………………………………………… 8.2.2 Modelos matemáticos……………………………………… 8.2.3 Modelo Sullivan……………………………………………….. 8.2.4 Modelo de optimización…………………………………… 8.2.5 YPFB refinación………………………………………………… 8.3 Cadena de precios…………………………………………………. 8.3.1 Metodología de la cadena de precios…………… 8.3.2 Identificar la cadena de precios…………………… 8.3.3 Diagnosticar las causales de costo……………. 8.3.4 Cadena de precios…………………………………………….. 8.3.5 Relación de equilibrio……………………………………… PARTE evaluativa……………………………………………………………. Anexos……………………………………………………………………………….. Noticia……………………………………………………………………………….. Mapa mental……………………………………………………………………..

bibliOgrafia………………………………………………………………

224 224 227 227 228 229 230 230 231 231 232 232 234 236 236 238 242 244

246 248 248 249 250 250 251 252 252 254 255 255 259 261 261 261 261 263 263 264 266 266 268

270

PRESENTACIÓN GENERAL

compromiso

REFINACIÓN DEL PETROLEO

RACJESS

CAPITULO 1

MARCO LEGAL

17


RACJESS

18


RACJESS

MARCO LEGAL I. PARTE TEORICA 1.1 Conceptos El Petróleo del latín petroleum, que significa petra, piedra, y oleum, aceite; es un líquido aceitoso bituminoso inflamable cuya tonalidad varía de incolora a negra; se lo encuentra en los estratos superiores de la tierra que se formaron con el pasar de millones de años por la descomposición de materia orgánica por las altas presiones y altas temperaturas en la profundidad de la tierra; y consistente en una compleja mezcla de hidrocarburos (C e H) con otras sustancias que pueden ser oxígeno, azufre, nitrógeno metales y otros elementos. A partir del petróleo y en distintas proporciones pueden obtenerse gasolinas, naftas y varios otros subproductos a través de distintos procedimientos de separación y transformación del mismo. El Petróleo crudo o Crudo se llaman así al petróleo en su estado natural (que aún contiene impurezas), entonces también es denominado como petróleo sin refinar. Condensados Hidrocarburos líquidos producidos con el gas natural que son separados de éste por enfriamiento u otros medios. Este puede referirse a cualquier mezcla de hidrocarburos relativa mente ligeros que permanecen líquidos a temperatura y presión normales. Tendrán alguna cantidad de propano y butano disueltos en el condensado. A diferencia del petróleo crudo, tienen poca o ninguna cantidad de hidrocarburos pesados de los que constituyen el combustible pesado. Hay tres fuentes principales de condensado. a) Los hidrocarburos líquidos que se separan cuando el gas crudo es tratado. Este condensado típicamente consiste de C5 a C8 (Carbonos). b) Los hidrocarburos líquidos provenientes del gas no asociado que son recuperados en la superficie. c) Los hidrocarburos líquidos que provienen de los yacimientos de gas/condensado. Estos pueden ser apenas distinguibles de un crudo ligero estabilizado.

19


RACJESS

Destilación (destilación fraccionada) procedimiento de refinación consistente en la separación de los componentes del petróleo crudo al calentar (diferencia de puntos de ebullición de los líquidos en la mezcla) y luego condensar las fracciones por enfriamiento. Destilado los productos de condensación obtenidos durante el proceso de destilación fraccionada (combustibles gaseosos, nafta, gasolina, kerosén y gasóleos). Hidrocarburo Cada uno de los compuestos químicos (sólido, líquido o gas) resultantes de la combinación del carbono con el hidrógeno. (por ej.: carbón, crudo y gas natural). Procesamiento del gas La separación del petróleo y el gas, y la remoción de impurezas y líquidos del gas natural. Gasóleo (Gas oíl) El aceite intermedio procedente del proceso de refinación; utilizado como combustible en motores diesel, quemado en sistemas de calefacción central y como carga de alimentación para la industria química. Refinería Complejo de instalaciones en el que el petróleo crudo se separa en fracciones ligeras y pesadas, las cuales se convierten en productos aprovechables o insumos. Ex - Refinería Punto de transferencia de los Productos Regulados que estén saliendo de la refinería. La salida de Refinería estará físicamente ubicada dentro de las instalaciones de la refinería. ASME Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (American Society of Mechanical Engineers). ASTM Sigla de la American Society of Testing Materials. RECON El crudo reconstituido es una mezcla de petróleo reducido y otros hidrocarburos pesados no procesables con gasolinas livianas

20


RACJESS

1.2 Ley de Hidrocarburos (Ley 3058) 1.2.1 Artículo 138 Definiciones (Resumen) Almacenaje.- Es la actividad de acumular hidrocarburos, productos refinados de Petróleo y GLP en tanques estacionarios para su Comercialización. Conversión de Gas Natural en Líquidos.- Es el proceso químico mediante el cual se transforma Gas Natural en Líquidos (GNL). Gas Licuado de Petróleo (GLP).- Es la mezcla de propano y butano en proporciones variables. El GLP es producido en plantas y refinerías. Gas Natural.- Son los hidrocarburos, con predominio de metano, que en condiciones normalizadas de presión y temperatura se presentan en la naturaleza en estado gaseoso. Gas Natural Rico.- Es el Gas Natural antes de extraer los licuables. Gas Natural Despojado.- Es el Gas Natural después de extraer los licuables. GLP de Plantas.- Es el Gas Licuado de Petróleo (GLP) extraído del Gas Natural en plantas de extracción de licuables en campos de producción. Hidrocarburos.- Son los compuestos de carbono e hidrógeno, incluyendo los elementos asociados, que se presentan en la naturaleza, ya sea en el suelo o en el subsuelo, cualquiera sea su estado físico, que conforman el Gas Natural, Petróleo y sus productos derivados, incluyendo el Gas Licuado de Petróleo producido en refinerías y plantas de extracción de licuables. Industrialización.- Son las actividades de transformación química de los Hidrocarburos y los procesos industriales y termoeléctricos que tienen por finalidad añadir valor agregado al Gas Natural: Petroquímica, Gas a Líquidos (GTL), producción de fertilizantes, úrea, amonio, metanol y otros. Licuables del Gas Natural.- Hidrocarburos que en las Plantas de Extracción pasan al estado líquido. Propano y butano (componentes del GLP) y pentanos y superiores (componentes de la Gasolina Natural). Petróleo.- Los hidrocarburos que en condiciones normalizadas de temperatura y presión se presentan en estado líquido, así como la Gasolina Natural y los Hidrocarburos Líquidos que se obtienen en los procesos de separación del gas. Productos Derivados del Gas.- Son los productos que provienen de la separación y/o industrialización del gas. Productos Regulados.- Cualquier producto derivado de los hidrocarburos que tiene un precio final regulado por la autoridad competente (Agente Nacional de Hidrocarburos). Productos Refinados de Hidrocarburos.- Son los productos denominados carburantes, combustibles, lubricantes, grasas, parafinas, asfaltos, solventes, GLP y los sub-productos y productos intermedios que se obtienen de los procesos de Refinación del Petróleo. Refinación.- Son los procesos que convierten el Petróleo en productos denominados carburantes, combustibles, lubricantes, grasas, parafinas, asfaltos, solventes, GLP y los sub-productos y productos intermedios que generen dichos procesos.

21

REFINACIÓN DEL PETROLEO 1.2.2

RACJESS

Funciones de YPFB

a) Licitar, adjudicar, suscribir, supervisar y administrar los contratos de riesgo compartido para las actividades de exploración, explotación y comercialización de hidrocarburos. b) Autorizar la cesión, transferencia o subrogación, total o parcial, directa o indirecta, de derechos y obligaciones emergentes de los contratos de riesgo compartido, y suscribir los respectivos contratos modificatorios. c) Administrar los contratos de operación y asociación que no fueran convertidos en contratos de riesgo compartido. d) Administrar los contratos de exportación de gas natural suscritos con la República de Argentina y la República Federativa del Brasil, de acuerdo al Reglamento de Comercialización de Gas. e) Aprobar el plan de desarrollo de campos y supervisar la ejecución de técnicas y procedimientos modernos para la explotación de campos, a fin de establecer niveles de producción de acuerdo con prácticas eficientes y racionales de recuperación de reservas hidrocarburíferas y conservación de reservorios. f) Aplicar en la administración de los contratos bajo su competencia, el Reglamento de Hidrocarburos Nuevos y Existentes. g) Supervisar y fiscalizar de acuerdo al Reglamento Ambiental para el Sector de Hidrocarburos, el cumplimiento de la autorización expresa dictada por la Secretaría Nacional de Energía para la quema o venteo de gas natural. h) Certificar a la Secretaría Nacional de Energía los volúmenes de hidrocarburos fiscalizados en boca de pozo para efectos de cálculo de regalías, participaciones del Estado y de YPFB. i) Administrar el Centro Nacional de Información Hidrocarburífera de toda la actividad referida a la exploración, explotación y comercialización de hidrocarburos desarrollada en el país, que permitirá a YPFB administrar los contratos de riesgo compartido y suministrará información a la Secretaría Nacional de Energía para el cumplimiento de la administración de mapas, nominación y promoción de inversiones en el sector de hidrocarburos. j) Recibir la participación del seis por ciento (6%) que señala el artículo 50 inc. 3 de la Ley transfiriéndola al Tesoro General de la Nación, previa deducción del monto necesario para cubrir su presupuesto anual aprobado por el Congreso Nacional. k) Recibir de los titulares de los contratos de riesgo compartido, los reembolsos de las sumas pagadas a nombre de éstas por concepto de patentes. l) Dictar los procedimientos administrativos internos para el cumplimiento de sus funciones. m) Efectuar en su calidad de empresa pública, por sí misma o asociada a terceros, previa observación de las disposiciones señaladas en el artículo 44 de la Ley, las actividades de refinación, transporte por poliductos, comercialización al por mayor de los productos y prestación de servicios técnicos para la exploración, explotación y comercialización de hidrocarburos. n) Proponer al Ministerio de Hacienda y Desarrollo Económico las normas para cumplir con sus funciones.

22


RACJESS

1.3 REGLAMENTACIÓN 1.3.1

Reglamento para la construcción y operación de refinerías, plantas petroquímicas y Unidades de proceso aprobado por D.S. 25502 de 03/09/1999

Artículo 1: EI presente Reglamento está orientado a establecer las normas y disposiciones para el diseño, construcción, operación y mantenimiento de Refinerías, Plantas Petroquímicas y Unidades de Proceso de hidrocarburos, donde se efectúan procesos de refinación de petróleo, producción de aceites lubricantes y grasas, asfaltos naturales, productos petroquímicos básicos y el procesamiento de gas natural y condensado. 1.3.2

Definiciones

1.3.3

Refinería: Es el conjunto de instalaciones definidas como Unidad o Unidad Integrada, que refinan Materia Prima, para transformarla en productos intermedios y terminados. También se incluyen las facilidades correspondientes a estación de bombeo y transferencia, playa de tanques, haz de cañerías, cargaderos, separadores de aceite, planta de mezclado de productos químicos, teas. Líneas de explotación e instalaciones auxiliares que forman una misma industria rodeada por un vallado común, incluso cuando existen playas de tanques de almacenamiento cargaderos de camiones o vagones cisternas separados del resto de las instalaciones y cada uno de su vallado particular, siempre que estén unidos por tuberías con las unidades de proceso y recinto principal Unidad de proceso: es el conjunto de equipos e instalaciones donde se efectúa una serie de operaciones físicas y químicas destinadas a separar purificar o cambiar la estructura molecular de la materia prima en productos intermedios y finales. Está conformado por uno o varios procesos físicos y químicos que constituyen una operación completa determinada. Cada unidad toma el nombre del proceso que es más característico o representativo de su función principal tal como: Unidad de destilación de crudo, Unidad de reformación catalítica de gasolina, Unidad de cracking catalítico, Unidad de alto vacio, Unidad de desparafinado de aceites, Unidad de Hidroterminados de aceites. Planta petroquímica: Instalaciones destinadas a proceso que permiten reestructurar las moléculas de los hidrocarburos en polímeros, resinas, plásticos, fertilizantes, etc. Los cuales son comúnmente denominados como productos petroquímicos. Gas licuado de petróleo (GLP): Hidrocarburos que a condiciones normales de presión y temperatura se encuentran en estado gaseoso pero a la temperatura normal y moderadamente altas presiones son licuables. Está compuesto usualmente de mezclas de propano, propileno butano y butilenos. Se lo almacena en estado líquido en recipientes a presión.

23


RACJESS

Procedimientos

24

REFINACIÓN DEL PETROLEO II.

RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

1.

2.

3.

4.

5.

Preguntas

Complemente su respuesta

El petróleo es una mezcla: a) Homogénea, incluyendo O2, S2, N2, metales y otros elementos b) No homogénea c) Compleja homogénea

¿En qué estado se encuentran los hidrocarburos? a) Líquido y gaseoso b) Sólido y líquido c) Sólido, líquido y gaseoso

El gas licuado de petróleo (GLP) es: a) Mezcla de propano y butano en distintas proporciones b) Mezcla de metano y etano en distintas proporciones c) Mezcla con predominio de metano

¿Qué son los productos regulados? a) Producto derivado del petróleo b) Cualquier producto derivado de los hidrocarburos c) Hidrocarburo que tiene precio final regulado por una autoridad

Refinación son los procesos que convierten el petróleo en: a) Carburantes, combustibles, asfaltos, solventes, GLP b) Lubricantes, grasas, parafinas, Asfaltos, solventes, GLP c) Todas la anteriores

25


6.

7.

8.

9.

RACJESS

En la planta de extracción aquellos que pasan al estado líquido propano, butano y pentanos y superiores se consideran a) GLP b) Licuables del gas natural c) Gas natural

El Decreto Supremo 25502 aprueba el Reglamento para la construcción y operación de: a) Plantas de almacenaje de Carburantes Líquidos. b) Plantas de Engarrafado de Gas Licuado de Petróleo (GLP c) Refinerías, Plantas, Petroquímicas y Unidades de Proceso El artículo 1 del Decreto Supremo 25502 está orientado a : a) La industrialización y comercialización de sus productos de forma libre b) Mostrar los beneficios económicos que las refinerías, Plantas Petroquímicas y Unidades de Proceso muestran para el país c) Establecer normas y disposiciones para el diseño, construcción, operación y mantenimiento de Refinerías, Plantas Petroquímicas y Unidades de Proceso de hidrocarburos ¿Qué es una Unidad de Proceso? a) instalaciones definidas como Unidad Integrada, que refinan Materia Prima b) Instalaciones destinadas a proceso que permiten estructurar las moléculas de los hidrocarburos en polímeros c) instalaciones donde se efectúa una serie de operaciones físicas y químicas destinadas a separar purificar o cambiar la estructura molecular de la materia prima

Una Unidad de Proceso está conformado por: a) un proceso químico que constituye una operación completa determinada b) uno o varios procesos físicos y químicos que 10. constituyen una operación completa determinada c) un proceso físico que constituye una operación completa determinada

26


RACJESS

Instalaciones destinadas a proceso que permiten reestructurar las moléculas de los hidrocarburos a) Unidad de Proceso 11. b) Refinería c) Planta Petroquímica

12

¿Qué es el petroleo, cuáles son los componentes primarios y secundarios?

13

Definir productos regulados y no regulados; y ¿Cuál es la autoridad que la regula en Bolivia?

14

¿Qué fecha se aprobo el decreto supremo 25502?

15

¿cuáles son los procedimientos para la construcción de refinerias?

27


16

Escribir 5 funciones de Y.P.F.B.

17

¿Qué es el gas natural rico y el gas natural despojado?

18

¿Cuál es el significado de la abreviatura ASTM?

19

Existira diferencia entre Refinería y Ex refinería

20

¿Cuáles son las fuentes del condensado?

RACJESS

28


RACJESS

21

¿Es lo mismo decir petróleo y petróleo crudo?

22

¿Cuál es el significado de la palabra petróleo, y de cuál es la lengua madre?

23

¿Qué entiende por marco legal?

24

¿Qué se entiende por RECON?

25

Decir Crudo Reconstituido es sinónimo de Crudo Reducido

29


RACJESS

30

REFINACIÓN DEL PETROLEO III.

RACJESS

ANEXOS Noticias

 Estructura de YPFB

31


RACJESS

32


RACJESS

Mapa Mental

33


RACJESS

CAPITULO 2

EL PETROLEO

30


RACJESS

31


RACJESS

EL PETRÓLEO I.

PARTE TEÓRICA

2.1 Origen 2.1.1 El Petróleo El petróleo es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de hidrógeno y carbono, se le denomina hidrocarburo. El petróleo es un líquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad está comprendida entre 0.75 y 0.95 gr/cc. Sus colores varían del amarillo pardusco hasta el negro. Hidrocarburo que puede estar en estado líquido o en estado gaseoso. En el primer caso es un aceite al que también se le dice crudo. En el segundo se le conoce como gas natural. En cuanto al gas natural, está constituido preponderantemente por metano, que es el más simple de los hidrocarburos pues contiene un solo átomo de carbono. En menos proporción puede contener hidrocarburos de hasta 4 átomos de carbono y, además, anhídrido carbónico e impurezas como sulfuro de hidrógeno. Los combustibles fósiles son fuente de energía cuando sus moléculas de hidrocarburo, entrando en combustión en combinación con el aire dentro de un motor, caldera o turbina, generan calor. El problema de la génesis del petróleo ha sido, por mucho tiempo, un tópico de investigación de interés. Se sabe que la formación del petróleo está asociada al desarrollo de rocas sedimentarias, depositadas en ambientes marinos o próximos al mar, y que es el resultado de procesos de descomposición de organismos de origen vegetal y animal que en tiempos remotos quedaron incorporados en esos depósitos 2.1.2 Teorías (Engler) 1ra Etapa Depósitos de organismos de origen vegetal y animal se acumulan en el fondo de mares internos (lagunas marinas). Las bacterias actúan, descomponiendo los constituyentes carbohidratos en gases y materias solubles en agua, y de esta manera son desalojados del depósito. Permanecen los constituyentes de tipo ceras, grasas y otras materias estables, solubles en aceite.

2da Etapa

32


RACJESS

A condiciones de alta presión y temperatura, se desprende CO2 de los compuestos con grupos carboxílicos, y H2O de los ácidos hidroxílicos y de los alcoholes, dejando un residuo bituminoso. La continuación de exposiciones a calor y presión provoca un craqueo ligero con formación de olefinas (protopetróleo).

3ra Etapa Los compuestos no saturados, en presencia de catalizadores naturales, se polimerizan y ciclizan para dar origen a hidrocarburos de tipo nafténicos y parafínicos. Los aromáticos se forman, presumiblemente, por reacciones de condensación acompañando al craqueo y ciclización, o durante la descomposición de las proteínas. 2.2 Clasificación 1

• COMPOSICION QUIMICA

2

• DENSIDAD

3

• CONTENIDO DE AZUFRE

2.2.1 Composición Química Este tipo de clasificación depende estrictamente de la presencia de ciertos componentes químicos en el petróleo, así como de la unión de éstos en elementos más complejos. Su importancia radica en las características particulares que cada uno de estos elementos le añade al petróleo.

33


RACJESS

Parafinas cuyo componente principal es el compuesto químico llamado parafina. Son muy fluidos y de color claro. Proporcionan una mayor cantidad de nafta (usada para obtener solventes de pintura, productos de lavado al seco o gasolinas) y lubricantes que los otros tipos de petróleo en el proceso de refinación. Los de base parafínica, que contienen muy poca cantidad de asfalto, pero producen hidrocarburos sólidos de la serie parafínica con la fórmula general CnH2n+2

Oleofinicos Los olefínicos son de fórmula: Cn H2n, no son saturados, son de cadena abierta. Se denomina con el sufijo ENO o ILENO, ejemplo: estileno, propileno, butileno, obuteno, penteno, tec, admitiendo también isómeros de cadena ramificada. Los hidrocarburos olefínicos son inestables, es decir que se combinan facilmente, motivo por el cual son materia apropiada para la industria petroquímica. No se encuentran en el gas natural sino que se originan en los procesos de craqueo de petróleo.

Nafneticos Siendo sus componentes principales los naftenos. Son petróleos más viscosos y de coloración oscura. Los de base nafténica, que dejan un residuo pesado oscuro o asfalto. Predominan en estos residuos los hidrocarburos de la serie nafténica, con la fórmula general CnH2n

Aromatico Siendo sus componentes principales los anillos bencénicos e hidrocarburos aromáticos. Son petróleos muy viscosos y de coloración muy oscura. Generan una gran cantidad de residuos tras el proceso de refinación. Los hidrocarburos aromáticos o de serie bencenica son no saturados, de cadena cerrada, cuyo tipo es el benceno. Su fórmula es: Cn H2n – 6

34


RACJESS

2.2.2 Densidad La referencia que sustenta esta clasificación es la gravedad API (del Instituto de Petróleo Americano), que es una “medida de densidad”. La densidad es una propiedad física que mide la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La Gravedad API se basa en la comparación de la densidad del petróleo con la densidad del agua, es decir, se busca determinar si el petróleo es más liviano o pesado que ésta última. La clasificación propuesta por el Instituto de Petróleo Americano indica que a una mayor gravedad API el petróleo será más liviano. Cabe indicar que los petróleos ligeros son también los más requeridos en el mercado, y al mismo tiempo los de mayor precio, ya que los costos tanto de extracción como de refinación son menores en comparación con petróleos pesados. Así, se da una relación directa entre la gravedad API y la calidad del petróleo, petróleos más ligeros tienen una mayor calidad, y requieren de menores costos para ser aprovechados que aquellos más pesados.

Formula:

En resumen:

35


RACJESS

Ej.: Densidad, Porcentaje de elementos, Base

Densidad vs Punto de Ebullición  Base del Petróleo

36


RACJESS

2.2.3 Contenido de azufre El azufre es uno de los componentes que están presentes en los hidrocarburos. Su presencia en los hidrocarburos implica la necesidad de mayores procesos de refinamiento, y por ende un mayor costo final, razón por la cual la presencia de azufre es también un determinante del valor comercial del petróleo.

Petróleo dulce (Sweet Crude Oil), es aquel que contiene menos de 0.5% de contenido de azufre. Es un petróleo de alta calidad y es ampliamente usado para ser procesado como gasolina. Petróleo agrio (Sour Crude Oil), es aquel que contiene al menos 1% de contenido de azufre en su composición. Debido a la mayor presencia de azufre su costo de refinamiento es mayor, razón por la cual es usado mayormente en productos destilados como el diesel, dado su menor costo de tratamiento. 2.3 Propiedades 2.3.1 Densidad La determinación técnica de la densidad se realiza por medio de hidrómetros o densímetros calibrados. Se trata de medir la relación entre el peso de la unidad de volumen del producto en cuestión y el peso de un volumen igual de agua medidos a la misma temperatura Relaciones: SPGR =

𝓵𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐 𝓵𝒂𝒈𝒖𝒂

=

𝓵𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐 𝑳𝒃𝒔 𝟔𝟐.𝟑𝟕 𝟑 𝒑𝒊𝒆

=

𝓵𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐 𝟖.𝟑𝟏

𝑳𝒃 𝑮𝒂𝒍

La densidad del agua se expresa a 14,7 psi y 60 ˚F 141.5

API=𝑆𝑃𝐺𝑅 - 131.5 Densidad Vs API La relación de densidad y ºAPI es inversamente proporcional

37


RACJESS

38


RACJESS

Correcciones Variación de la densidad por efecto de la temperatura La relación entre la densidad y la temperatura, se expresa mediante: 𝐷𝑡 = 𝐷𝑠 - a(T - 𝑇𝑠 ) Donde: Dt: Densidad a la temperatura de medición Ds: Densidad a la temperatura estándar a: Coeficiente de corrección, función de las características del corte. T: Temperatura de medición Ts: Temperatura estándar El coeficiente de corrección esta dado por:

La densidad está en función de la temperatura El volumen está en función de la temperatura Variación del volumen por efecto de la temperatura El coeficiente de dilatación depende del tipo de petróleo y corte 𝑉2 − 𝑉1 = 𝑉1 (𝑇2 - 𝑇1 ) ℮ El coeficiente de dilatación se puede definir como el aumento de volumen que experimenta la unidad de volumen de un producto, cuando aumenta la temperatura en un grado centígrado.

39


RACJESS

2.3.2 Destilación Es un procedimiento de separación física basado en la diferencia de volatilidad de los distintos componentes de una mezcla o solución. El objetivo es separar los diferentes componentes con base en las diferencias entre sus puntos de ebullición.

Fenómenos que ocurren en la destilación de productos petroleros: Solapamiento (OVERLAP) Superposición de curvas de destilación de productos contiguos. Brecha (GAP) Vacío entre curvas de destilación de productos contiguos Dependen del tipo de destilación y de la eficiencia de la separación Existen tres tipos de destilación básicas

• ASTM

1

• TBP

2

• FLASH

3

40


RACJESS

Curva ASTM Propiedades Curva acumulativa de distribución de puntos de ebullición. Estas curvas tienen forma de S, con un punto de inflexión coincidente con el máximo de la gaussiana asociada. Representa una sola etapa teórica Curva TBP Propiedades Equipo de destilación empaquetado Se diferencia a la ASTM en el fraccionamiento Utiliza una columna de 15 etapas teóricas. (relleno sólido) La temperatura máxima del líquido de fondo de balón no debe exceder de 380°C, con el fin de evitar craqueo del producto de fondo. Entre los mecanismos de operación se encuentran la destilación a presión atmosférica y a presiones reducidas de (100 -5 mmHg). Esta metodología cuenta con reflujo de condensados, de forma de lograr el equilibrio más próximo al ideal Con un volumen de 3000 cm3,se puede lograr una separación de los cortes y así poder estudiar cada uno de ellos Se requiere de una relación de reflujo de 5:1, la cual es controlada con un sistema automático. Curva Flash Propiedades Vaporización continua de equilibrio. Expresa el % vaporizado de un petróleo o derivado en función de la temperatura de equilibrio

41


RACJESS

Resumen de las Curvas

Las curvas de destilación normalizada (TBP,ASTM D 86 Y ASTM D 1160) permiten juzgar la calidad del fraccionamiento realizado en los cortes de petróleo. Además ciertos productos comerciales deben responder a especificaciones que incluyen respetar las fracciones destiladas a ciertas temperaturas. En las unidades de la destilación de los cortes petrolíferos en operación, las curvas se determinan en el laboratorio, a partir de las muestras recogidas en periodos regulares. Para las unidades donde se realizan cálculos de simulación en marcha o para hacer el dimensionamiento de unidades nuevas, las composiciones son conocidas; se trata entonces de calcular las curvas de destilación a partir de las características de los componentes. ASTM: Se aplica más a las presiones de petróleo, determina la volatilidad de los recortes FLASH: Se utiliza para diseño TBP: Se aplica más a petróleo crudo

42


RACJESS

43


RACJESS

La destilación D-86 es una técnica que se le aplica a las gasolinas naturales, de motores de avión, turbo combustibles de avión, naftas y otras fracciones proveniente de la destilación atmosférica. Este método es utilizado para determinar la volatilidad de un producto y determinar la tendencia de un hidrocarburo de producir vapores altamente explosivos. La destilación D-86 permite conocer el porcentaje de contaminación de un corte con su consecutiva fracción. Es posible tener una transformación de una destilación ASTM D-86 a TBP, con el fin de verificar los cortes de productos obtenidos en una columna fraccionadora de 15 platos.

44


RACJESS

Pesados (ASTM-1160) Método de prueba estándar para la destilación de productos derivados del petróleo en disminución de la presión Técnica empleada para la separación de los componentes de fracciones pesadas del petróleo que se pueden descomponer si son destilados a presión atmosférica Permite prolongar la curva de destilación TBP hasta un máximo de 580ºc , mediante la operación a 380ºC de temperatura de líquidos y presiona reducidas No utiliza columna. Tiene por definición una etapa teórica. No requiere de reflujo. Utiliza métodos de cálculo para prolongar la destilación TBP. La temperatura máxima del liquido de fondo de balón no debe exceder de 380°C, con el fin de evitar craqueo del producto de fondo. Los productos de esta destilación son cortes con punto de ebullición superior a 340 °C hasta el orden de 580 °C. Ámbito de aplicación: Este método de ensayo cubre la determinación, a presión reducida, de la gama de puntos de ebullición de los productos derivados del petróleo que puede ser parcial o totalmente evaporado el líquido a una temperatura máxima de 400 ° C. Tanto un método manual y un método automático se especifican.

45


RACJESS

Superiores Maxwel & Bonet

2.3.3 Factor kuop Es el índice que permite estimar la composición del petróleo y fracciones.

Donde: TM: Temperatura media volumétrica D15: Densidad a 15 ˚C K: Factor de caracterización La temperatura volumétrica media, es la temperatura de ebullición de un componente hipotético con características equivalente a la mezcla de hidrocarburos analizada

46


RACJESS

47


RACJESS

PARTE PRÁCTICA

Ejercicio 1 La carga de un camión cisterna indica una densidad de 0,725 a 25 ˚C. Que densidad corresponderá

a 15 ˚C? Solución: Tenemos los siguientes datos: a = 0.00083

rangos (0.720-0.726)

ℓ = 0.725

a 25 ºC

ℓ =?

a 15 ºC Utilizamos la ecuación:

Temperatura

densidad

𝐷𝑡 = 𝐷𝑠 - a*(T - 𝑇𝑠 ) Reemplazamos datos: 𝐷𝑡 = 0.725 - 0.00083 (15 – 25) 𝐷𝑡 = 0.7333 Ejemplo 2 La carga de un camión cisterna indica en un medidor volumétrico 30.000 litros a 25 ˚C de un producto de 0,725 de densidad a 15/15 ˚C. Que volumen corresponde a 15 ˚C?

48


RACJESS

Solución: Tenemos los siguientes datos: e= 0.00108 rango (0.721 a 0.755) 𝑉1 = 30000 litros ℓ = 0.725 a 15 15º𝑐 𝑉2 =? a 15ºC Utilizamos la ecuación: 𝑉2 − 𝑉1 = 𝑉1 (𝑇2 - 𝑇1 ) ℮ Despejando V2 tenemos: 𝑉2 = 𝑉1 (𝑇2 - 𝑇1 ) ℮ + 𝑉1 Reemplazamos datos: 𝑉2 = 30000 (15 – 25) *0.00108 + 30000 𝑉2 = 29676 lt Ejercicio 3 Conversion de la curva TBP en curva ASTM D-86 El calculo se lleva a cabo a partir de la curva TBP a presion atmosferica. El API recomienda una relacion establecida por Riazi (1982) T ′ = a T b (1) Donde:  T ′ = Temperatura del ensayo ASTM D86  T = Temperatura del ensayo TBP  a,b = Coeficientes caracteristicos de la fraccion petrolifera Ahora para calcular la conversion de TBP en curva ASTM debemos despejar “ T ” de la ecuacion 1 % Volumen destilado Coeficiente o vaporizado A 0 1,66947 10 1,71243 30 1,29838 50 1,10755 70 1,1347 90 1,04643 95 1,21455

49

Coeficiente B 0,9951 0,91743 0,95923 0,9827 0,9779 0,98912 0,96572


RACJESS

Entonces temdremos : T=

T′ a

1

b

(2)

Tenemos los siguientes datos % Volumen destilado o vaporizado 0 10 30 50 70 90 95

ASTM D 86 ºC 59 75 103 134 170 204 216

Utilizando la ecuacion (2) transformar de curva ASTM D86 A TBP para un 10% de volumem destilado T=

T′ a

1

b

Ej. Para 75 ºC: T=

75 1.71243

1

0.91743

T = 55 ºC Y de la misma manera calculamos cada uno de los diferentes % de volumen de destilado % Volumen destilado o vaporizado 0 10 30 50 70 90 95

ASTM D 86 ºC 59 75 103 134 170 204 216

50

TBP ºC 35 55 95 135 175 215 225


RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

Preguntas

1.

El petróleo según definicion es…….. a) Es una sustancia acetosa insoluble en agua b) Es una sustanci gaseosa insoluble en alcohol c) Es una sustancia aceitosa soluble en agua

2.

3.

4.

5.


El gas natural esta es constituico mayor mente por a) Etano y pentano b) Hexano y butano c) Metano

El petróleo según su composición se divide en a) Parafínicos y aromáticos b) Parafínicos, olef{inicos, nafténicos y aromáticos c) Aromáticos ,parafínicos y asfaltos

Los parafínicos se clasifican por: a) Ser de cadena simple lineales y saturados b) Ser de cadenas ramificadas con dobles enlaces y no saturados c) Ser de cadena simple lineales y no saturados

Cual es la ecuacion representativa para las olefinas a) CnH2n, CnH2n-2 b) CnH2n+2 c) C6H6

51


6.

7.

8.

9.

RACJESS

La gravedad API es inversamente proporcional a la a) Viscosidad b) Temperatura de ebullición c) Gravedad específica

Un petróleo ligéro se caracteriza por: a) Tener un SPGR alto y un API bajo b) Tener un SPGR bajo y un API bajo c) Tener un SPGR bajo y un API alto Cuando se presenta contenido de azufre en el pretróleo este trae consecuencias como. ¿Explicar?

El petróleo de Bolivia tiene un contenido de azufre de: a) 1 a 2 % b) 0,05 a 0,005 % c) 1,1 a 1,2 %

Seguna la clasicacion de los petroleos de acuerdo al contenido de azufre esta dividido en: a) Petroleo de refineria y petroleo de boca de pozo 10. b) Petroleo con bajo contenido de azufre y petroleo con alto contenido de azufre c) Petróleo dulce y petróleo amargo

11.

12

Cual es la definicion de la dencidad como propiedad del petróleo

La densidad con que instrumento es medido a) Con hidrómetros b) Con termómetros c) Con termocuplas

52


RACJESS

13

Explicar sobre la norma ASTM D-1298 a grandes rangos

14

El coeficiente de dilatacion puede definirse como: a) El aumento de volumen cuando disminuye la presión b) La disminución del volumen cuando disminuye la temperatura en un grado kelvin c) El aumento del volumen cuando aumenta la temperatura en un grado centígrado

15

El coeficiente de dilatacion depende de: a) El tipo de gas y corte b) El tipo de petróleo y corte c) El tipo de parafina y corte

16

¿Qué es una destilación?

17

Que es un OVERLAP a) Es una operación de perforacion b) Es una superposición de curvas de destilación de productos continuos c) Es un vacio entre curvas de destilación de productos continuos

18

Las curvas de destilacion se dividen en: a) Curvas ASTM y curvas de punto de burbuja b) Curvas de punto de rocio y curvas de punto de burbuja c) Curvas ASTM, TBP y Flash

53


RACJESS

19

La norma ASTM D-1160 se la realiza a……. a) Presión atmosférica b) Presiones menores a la atmosférica c) Presiones mayores a la atmosféfica

20

¿En que se diferencian la norma ASTM-86 y la norma ASTM D-1160?

21

¿Cuales son las características de un curva de destilación Flash?

22

La temperatura en el balon de una destilacion TBP no debe exder el valor de a) 200 °C b) 380 °K c) 380 °C

23

¿Cuales son las característia de una curva de destilación TBP?

24

Según el factor de caraterizacion el valor de 10 corresponde a la base a) Aromática b) Nafténico c) Mixta

25

El factor de caracterizacion nos sirve para… a) Estimar la composición del gas b) Estimar la composición de las parafinas c) Estimar la composicion del petroleo y fracciones

54


IV.

RACJESS

ANEXOS Noticias

YPFB dispone de un crédito que el BCB aún no entregó Aunque todavía no se aprobó el Presupuesto General de la Nación (PGN) 2009, Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB) ya dispuso los 1.000 millones de dólares de crédito que podría recibir del Banco Central de Bolivia (BCB) para ejecutar inversiones el próximo año en exploración y perforación, en equipos y logística, en refinerías e industrialización y en recuperación de pozos. Así lo refleja el documento Con Energía Propia de YPFB, al que tuvo acceso La Razón, y que presenta el proyecto de inversiones del 2009 de la estatal petrolera. El 36 por ciento (363 millones de dólares) está destinado a la ampliación y construcción de refinerías y a las obras de las plantas de separación de líquidos del gas. Otro 36 por ciento (360 millones de dólares) a exploración y perforación. El 15 por ciento (152 millones de dólares) está destinado a los equipos de perforación y a la instalación de sistema Scada. Y el 11 por ciento (125 millones de dólares) a la intervención y recuperación secundaria de pozos en los campos de Villamontes, Buenavista, Camiri y Camatindi. Diciembre, 2008 (Revisar separata de Inversiones 2009, adjunta en el CD)

55


RACJESS

Mapa Mental

56


RACJESS

CAPITULO 3

Refinación E industrialización en bolivia

60


RACJESS

61


RACJESS

REFINACIÓN E INDUSTRIALIZACIÓN EN BOLIVIA I.

PARTE TEORICA 3.1 Gas Natural/Crudo 3.1.1 Gas Natural Son los hidrocarburos, con predominio de metano, que en condiciones normalizadas de presión y temperatura se presentan en la naturaleza en estado gaseoso según la Ley 3058.

3.1.2 Riqueza Volumen de GLP expresado en Bbl, contenidos en 1 MMPC de gas natural En conclución la riqueza es la cantidad de GLP que contiene el gas natural esto puede ser verificado por la cantidad de propano, iso butano y normal butano presentes en el gas natural y representada por la siguiente fórmula: R=

654.393 ∗ %C3 + 777.578 ∗ %iC4 + 750.379 ∗ %nC4 Bbl = 100 MMPC

Gas Pobre o Gas Seco: Gas con relativamente pocos hidrocarburos diferentes al metano. Gas Rico: Gas con metano predominante pero con una proporción relativamente alta de otros hidrocarburos. Muchos de estos hidrocarburos normalmente se separan como líquidos de gas natural. 3.1.3 Petróleo Los hidrocarburos que en condiciones normalizadas de temperatura y presión se presentan en estado líquido, así como la gasolina natural y los hidrocarburos líquidos que se obtienen en los procesos de separación del gas según la Ley 3058.

62


RACJESS

Por Empresas:

Por departamentos:

63


RACJESS

3.2 Plantas de proceso Se llama planta de proceso al lugar en el que se desarrollan diversas operaciones industriales, entre ellas operaciones unitarias, con el fin de transformar, adecuar o tratar alguna materia prima en particular a fin de obtener productos de mayor valor agregado. Todas las plantas de proceso requieren para operar, además de equipos sofisticados, instrumentos en general, materia prima y recurso humano; recursos energéticos, agua, e insumos. Los profesionales que operan los diversos equipos y que forman parte de las líneas de mando en una planta de procesos a menudo son ingenieros y técnicos con conocimientos en determinados tipos de procesos.

3.2.1 Plantas de Proceso en Bolivia Existen 6 plantas de proceso en Bolivia y estas son: Planta de Rio Grande Planta de Kanata Planta de Carrasco Planta de Vuelta Grande Planta de Paloma Planta de Colpa

64


RACJESS

3.2.2 Planta de Rio Grande

ANDINA -

Ubicación: Santa Cruz

-

Capacidad: 180 MMPCD CARACTERÍSTICAS

-

Alimentación GASYRG

-

Nominación gas de exportación

-

Empobrecimiento del gas de alimentación COMPONENTES DE LA CARGA QUE ENTRAN A LA PLANTA N2

0.906

CO2

1.140

C1

86.529

C2

7.944

C3

2.244

IC4

0.293

NC4

0.500

IC5

0.144

NC5

0.127

C6

0.107

C7+

0.068

Su riqueza es de 20.7 Bbl/MMPC

65


RACJESS

3.2.3 Planta de Kanata

CHACO -

Ubicación: Cochabamba-Santa Cruz

-

Capacidad: 50 MMPCD CARACTERÍCTICAS

-

Inicio operaciones: Octubre de 2005 (Joule Tompson)

-

Ingreso Kanata Norte – Foot Wall

-

Alimentacion compartda con Carrrasco COMPONENTES DE LA CARGA QUE ENTRAN A LA PLANTA N2

0.617

CO2

0.393

C1

88.341

C2

6.279

C3

2.498

IC4

0.319

NC4

0.705

IC5

0.223

NC5

0.256

C6

0.203

C7+

0.168


66


RACJESS

3.2.4 Planta de Carrasco

CHACO -


-

Capacidad: 50MMPCD CARACTERÍCTICAS

-

Bulo Bulo

-

Alimentacion compartida con Kanata COMPONENTES DE LA CARGA QUE ENTRAN A LA PLANTA N2

0.617

CO2

0.393

C1

88.341

C2

6.279

C3

2.498

IC4

0.319

NC4

0.705

IC5

0.223

NC5

0.256

C6

0.203

C7+

0.168


67


RACJESS

3.2.5 Planta de Vuelta Grande En la actualidad en el campo Vuelta Grande, provincia Luis Calvo de Chuquisaca, hay 32 pozos productores. A diario se extraen 520 barriles de petróleo, 85 millones de pies cúbicos de gas, 670 barriles de gasolina y 330 metros cúbicos de gas licuado de petróleo (GLP). Inicialmente, las reservas probadas de gas natural estaban calculadas en 0,6 trillones de pies cúbicos. En 1989 entró en funcionamiento la planta criogénica de procesamiento de gas Vuelta Grande. CHACO -


-


-

Empobrecimento del gas de alimentación

-

Gas de re-inyección COMPONENTES DE LA CARGA QUE ENTRAN A LA PLANTA N2

1.707

CO2

0.064

C1

85.247

C2

8.707

C3

2.458

IC4

0.315

NC4

0.691

IC5

0.221

NC5

0.225

C6

0.208

C7+

0.157


68


RACJESS

3.2.6 Planta de Paloma

REPSOL YPF -


-


-

Empobrecimiento de gas de alimentación

-

Problemas en cifras moleculares

-

Problemas de nominación gas de Exportación COMPONENTES DE LA CARGA QUE ENTRAN A LA PLANTA N2

1.354

CO2

0.126

C1

83.705

C2

9.496

C3

2.850

IC4

0.350

NC4

0.909

IC5

0.260

NC5

0.341

C6

0.520

C7+

0.000


69


RACJESS

3.2.7 Planta de Colpa

PETROBRAS ENERGIA (PESA) -


-


-

Campos con alta riqueza en licuables

-

Bajos rendimientos (extracción primaria) COMPONENTES DE LA CARGA QUE ENTRAN A LA PLANTA N2

0.962

CO2

0.326

C1

85.115

C2

8.115

C3

2.870

IC4

0.602

NC4

0.943

IC5

0.409

NC5

0.251

C6

0.269

C7+

0.137


70


RACJESS

3.2.8 Resumen TABLA DE LAS RIQUEZAS DE LAS PLANTAS DE PROCESO PLANTA DE PROCESO

RIQUEZA (Bbl GLP/MMPC)

Planta Rio Grande

20.7

Planta Kanata

24.1

Planta Carrrasco

24.1

Planta Vuenta Grande

23.7

Planta Paloma

28.2

Planta Colpa

30.5

PLANTA DE PROCESO

EMPRESA OPERADORA Andina

CAPACIDAD GAS (MMPCD) 180

PRODUCCION GLP (TND) 250

Planta Kanata

Chaco

50

93

Planta Carrrasco

Chaco

75

110

Planta Vuenta Grande

Chaco

100

148

Repsol YPF

40

97

Planta Rio Grande

Planta Paloma Planta Colpa

Pesa

TOTAL PLANTAS

50

31

495

730

3.3 Refinerías en Bolivia

En el país existen cinco refinerías, Gualberto Villarroel, Guillermo Elder que son del Estado boliviano; Oro Negro, Reficruz y Parapetí, son empresas privadas. En el marco de las disposiciones vigentes, Oro Negro, Reficruz y Parapetí, van a ser refinerías prestadoras de servicios a favor de Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos. Actualmente, se producen 45 mil barriles de petróleo/día. Gualberto Villarroel tiene capacidad de ampliar incorporando 12.500 barriles día; la Guillermo Elder, también tiene capacidad de ampliación incorporando cinco mil barriles de petróleo/día.

71


RACJESS

3.3.1 Refinería Gualberto Villarroel

YPFB REFINACION S.A. -

Ubicación: Valle Hermoso-Cochabamba

-

Capacidad: 25500 BPD UNIDADES

-

Planta Carburantes

-

Planta Lubricantes

-

Servicios Técnicos PPRODUCTOS PRINCIPALES

-

GLP

-

GE, GP, AVGAS

-

JF, KE, DO, FO PRODUCTOS SECUNDARIOS

-

Lubricantes

-

Grasas Lubricantes

-

Parafinas y Asfaltos

-

Crudo Reconstituido (RECON “C”)

72


RACJESS

La Refinería Gualberto Villarroel se encuentra ubicada en la zona de Valle Hermoso de Cochabamba. Su producción de carburantes está destinada fundamentalmente al abastecimiento de los departamentos de La Paz, Cochabamba, Oruro, Beni y Pando. Su creación data de 1949, año en que se inició la construcción de la primera planta de destilación de crudo con una capacidad de 6.500 barriles por día (BPD). Cuatro años después, en 1953, comenzó la construcción de la planta de lubricantes que, tras el inicio de operaciones a cargo de Petrobras, fue modernizada con una inversión de $us 1,7 millones en equipos e infraestructura, que en la actualidad permiten la producción de 12 diferentes formulaciones. En 1979 se puso en marcha un programa que otorgaría a esta refinería una mayor capacidad de producción y una nueva planta para el procesamiento de lubricantes. La refinería produce gasolina especial, gasolina premium y gasolina de aviación. También están el jet fuel, diesel oil, fuel oil, querosén y gas licuado. La planta de carburantes tiene una capacidad actual de 27.500 BPD.

73


RACJESS

3.3.2 Refinería Guillermo Elder Bell

YPFB REFINACION S.A. -

Ubicación: Palmasola-Santa Cruz

-


-

Planta Carburantes

-

Servicios Técnicos PRODUCTOS PRINCIPALES

-

GLP

-

GE, GP, AVGAS

-

JF, KE, DO, FO PRODUCTOS SECUNDARIOS

-

Crudo Reconstituido (RECON “B”)

74


RACJESS

La “Guillermo Elder Bell”, cuyo nombre le debe al pionero de la industria petrolera en Bolivia, está ubicada a 12 kilómetros al sur de Santa Cruz de la Sierra. La construcción de este complejo de refinación comenzó en 1975 y en su primera etapa de operaciones (1978) tenía una capacidad nominal de producción de 15.000 barriles por día (BPD), que después fue ampliada a 20.000 BPD en 1993. El 1 de diciembre de 1999, en el marco de la política de privatización del gobierno de Bolivia, se firmó el contrato de transferencia de las refinerías “Gualberto Villarroel” y “Guillermo Elder Bell” con la sociedad entre Petrobras y la empresa argentina Pérez Companc, creándose la “Empresa Boliviana de Refinación S.A.”

75


RACJESS

3.3.3 Refinería Oro Negro

ORO NEGRO S.A. -

Ubicación: Campo La Peña- Santa Cruz

-


-

Unidad de destilado Primario

-

Unidad de Recuperación Catalítica

-


-

GLP

-

GE

-

DO PRODUCTOS SECUNDARIOS

-

Crudo reconstituido (RECON)

-

Crudo Reducido

-

Gasolina Blanca

76


RACJESS

Los cambios ocurridos en la Economía Nacional en los años 2000-2001, principalmente en el sector de Hidrocarburos y la necesidad de atender la demanda de Diesel de la región fueron la base fundamental para que el Grupo Empresarial Equipetrol tomara la importante decisión de apostar nuevamente por el país. De ahí nace la Refinería Oro Negro, cuya principal actividad es la producción de Diesel Oil. El Proyecto tuvo una inversión de US$ 5,000,000.- en maquinaria, equipos e instalaciones y US$ 1,500,000.- en capital de trabajo. Cabe destacar que toda la ingeniería básica y de detalle, la construcción y puesta en marcha se desarrolló con personal boliviano altamente capacitado, cumpliendo con estrictas normas de seguridad y control de calidad y la protección total al medio ambiente.

77


RACJESS

Las instalaciones de la Refinería Oro Negro se encuentran ubicadas a 30 Km de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, en la localidad de Tundy, campo La Peña. Esta ubicación es considerada estratégica para atender el mercado de Diesel en el sector Oriental de Bolivia. El complejo refinero ocupa 6 de las 18 hectáreas que componen el terreno. La disposición de todos los equipos ha sido cuidadosamente pensada y colocada para en un futuro facilitar una ampliación del complejo refinero. La refinería cuenta con un avanzado sistema de control y automatización que le permiten operar en forma eficiente. Productos La Refinería Oro Negro obtiene su materia prima de los distintos productores del rubro. La planta tiene una capacidad nominal para procesar 2,000 BDP (Barriles por día) de petróleo crudo y una capacidad de almacenamiento total de 24,000 Barriles. Sin embargo en la actualidad la planta procesa alrededor de 1,400 PBD, debido principalmente a la calidad del crudo que se procesa y a las limitaciones en la venta de Nafta y Crudo Residual. Los productos que obtiene Refinería Oro Negro S.A. de la refinación del Crudo son: Diesel Oil, aproximadamente el 50% de nuestra producción. Nafta, 30% de la producción aproximadamente. Crudo Residual, 15% de la producción. La refinería cuenta con dos ductos menores de transporte de hidrocarburos, uno de Gas y otro de Crudo. Ambos ductos están situados en las instalaciones de la Refinería Oro Negro S.A. Las características de los ductos son las siguientes: Gasoducto: Este gasoducto tiene una longitud de aproximadamente 260 metros y un diámetro nominal de 2”. Capacidad Máxima instalada: 500 MPCSD Tarifa por servicios: 0.2680 USD/MPC Oleoducto Este oleoducto tiene una longitud de aproximadamente 260 metros y un diámetro nominal de 3”. Capacidad Máxima instalada: 2000 BPD Tarifa por servicios: 0.1129 USD/BBL

78


RACJESS

3.3.4 Refinería Santa Cruz

REFICRUZ -

Ubicación: Campo La Peña-Santa Cruz

-


-

Unidad de destilación Primaria

-


-


-

Crudo Reconstituido (RECON)

-

Crudo Reducido

-

Gasolina Blanca

79


RACJESS

80


RACJESS

3.3.5 Refinería Parapeti

PARAPETI S.A. -

Ubicación: Hacienda La Cabaña-Santa Cruz

-


-

Unidad de Destilacion Primaria

-


-


-

Gasolina Blanca

81


RACJESS

3.3.6 Resumen

REFINERIA

PROCESADO (BPD)

Gualberto Villarroel

25500

Guillermo Elder Bell

18500

Oro Negro

3600

Santa Cruz

1500

Parapeti

90

TOTAL

49190

TOTAL PROCESADO 7,32%

3,05%

0,18%

RGP 51,84% 37,61%

RGEB RON RSCZ RPRP

82


RACJESS

PARTE PRÁCTICA

Ejercicio 1 Demostrar: R=

654.393 ∗ %C3 + 777.578 ∗ %iC4 + 750.379 ∗ %nC4 Bbl = 100 MMPC

Solución 1. Datos %C3 %iC4 %nC4 2. La Fracción Molar Sera: 𝑋𝐶3 =

%𝐶3 100

𝑋𝑖𝐶4 =

%𝑖𝐶4 100

𝑋𝑛𝐶4 =

%𝑛𝐶4 100

3. Calculamos los moles totales del gas natural en 1 MMPC = 1*106 [ft3] a condiciones estándar P = 14.7 PSIa, T = 60 ºF, utilizando la ecuación de estado, y despejando n: 𝑛= 𝑛=

𝑃𝑉 𝑅𝑇

14.7𝑃𝑆𝐼𝑎 ∗ 1 ∗ 106 𝑓𝑡 3 𝑃𝑆𝐼𝑎 ∗ 𝑓𝑡 3 10.73 ∗ 60 + 459.6 º𝑅 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 ∗ º𝑅 𝑛 = 2636.2705[𝑙𝑏 − 𝑚𝑜𝑙]

4. Multiplicamos el número total de moles por la fracción molar de cada componente 𝑛𝑋𝐶3 =

2636.2705%𝐶3 𝑙𝑏 − 𝑚𝑜𝑙 100

𝑛𝑋𝑖𝐶4 =

2636.2705%𝑖𝐶4 𝑙𝑏 − 𝑚𝑜𝑙 100

𝑛𝑋𝑛𝐶4 =

2636.2705%𝑛𝐶4 𝑙𝑏 − 𝑚𝑜𝑙 100

83


RACJESS

5. Hallamos la masa de cada componente m=nM: (MC3=44.1, MC4=58.1) 𝑚𝑋𝐶3 =

116259.5291%𝐶3 𝑙𝑏 100

𝑚𝑋𝑖𝐶4 =

153167.3161%𝑖𝐶4 𝑙𝑏 100

𝑚𝑋𝑛𝐶4 =

153167.3161%𝑛𝐶4 𝑙𝑏 100

6. Calculamos volúmenes de cada fracción después de asegurar que está en estado líquido, 𝑙𝑏 𝑙𝑏 𝑙𝑏 es decir P=150PSIa, T=º60C (𝜌𝐶3 = 4.23 𝑔𝑎𝑙 , 𝜌𝑖𝐶4 = 4.69 𝑔𝑎𝑙 , 𝜌𝑛𝐶3 = 4.86 𝑔𝑎𝑙 , ): 4

𝑉𝑋𝐶3 =

27848.5223%𝐶3 𝑔𝑎𝑙 100

𝑉𝑋𝑖𝐶4 =

32658.2764%𝑖𝐶4 𝑔𝑎𝑙 100

𝑉𝑋𝑛𝐶4 =

31515.9087%𝑛𝐶4 𝑔𝑎𝑙 100

7. Convirtiendo unidades de gal a bbl: 𝑉𝑋𝐶3 =

654.393%𝐶3 𝑏𝑏𝑙 100

𝑉𝑋𝑖𝐶4 =

777.578%𝑖𝐶4 𝑏𝑏𝑙 100

𝑉𝑋𝑛𝐶4 =

750.379%𝑛𝐶4 𝑏𝑏𝑙 100

8. Finalmente sumamos , y tenemos demostrado: R=

654.393 ∗ %C3 + 777.578 ∗ %iC4 + 750.379 ∗ %nC4 Bbl = 100 MMPC

84


RACJESS

Ejercicio 2 Calcular a) la riqueza del gas de alimentación de la siguiente mezcla COMPONENTES

GAS NORTE (A)

GAS LSC-RGD (B)

GAS RGD (C)

N2

1.088

0.754

1.420

CO2

0.874

0.121

0.194

C1

88.829

89.230

89.520

C2

6.265

5.244

5.376

C3

1.989

2.644

2.006

IC4

0.258

0.284

0.235

NC4

0.439

0.809

0.591

IC5

0.098

0.207

0.160

NC5

0.075

0.251

0.188

C6

0.052

0.217

0.161

C7+

0.033

0.239

0.149

TOTAL

100%

100%

100%

Solución 1. Calcularemos la riqueza de cada corriente con la siguiente ecuación: R=

654.393 ∗ %C3 + 777.578 ∗ %iC4 + 750.379 ∗ %nC4 Bbl = 100 MMPC

RA =

654.393 ∗ 1.989 + 777.578 ∗ 0.258 + 750.379 ∗ 0.439 Bbl = 18.32 100 MMPC

RB =

654.393 ∗ 2.644 + 777.578 ∗ 0.284 + 750.379 ∗ 0.809 Bbl = 25.58 100 MMPC

RC =

654.393 ∗ 2.006 + 777.578 ∗ 0.235 + 750.379 ∗ 0.591 Bbl = 19.39 100 MMPC

2. Calcularemos el caudal total de las tres corrientes Q T = Q A +QB + Q C = MMPCD Q T = 52.700 + 17.100 + 108.500 Q T = 178.3 MMPCD

85


RACJESS

3. Calculamos la riqueza de la mezcla con la siguiente relación: RM = RA R M = 18.32

QA QB QC + RB + RC QT QT QT

52.70 17.10 108.50 + 25.58 + 19.39 178.3 178.3 178.3

R M = 19.67 Bbl GLP/MMPC

86


RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

Preguntas

1.

Que componente tiene en mayor proporcion el gas natural a) Metano b) Butano c) Propano

2.

Cuantas plantas de proceso existen en Bolivia a) 7 b) 6 c) 5

3.

4.

5.


Cuantas refinerias existen en Bolivia a) 7 b) 6 c) 5

Cuanto es en total los BPD que procesan las refinerias en Bolivia a) 50000 b) 49190 c) 60000

Cual es la refineria que procesa mas petróleo por día (25500 BPD) a) Gualberto Villarroel b) Oro Negro c) Parapeti

87


6.

7.

8.

9.

RACJESS

Que unidades tiene tiene la refineria Parapeti a) Planta carburantes, Servicios técnicos b) Servicios técnicos, unidad de destilación primaria, unidad de recuperación catalítica c) Servicios técnicos, Unidad de destilación primaria

Cual es la empresa operadora en la planta de Río Grande a) Andina b) Reficruz c) Repsol YPF

Cuanto es la capacidad de la planta Paloma por día a) 1000 MMPCD b) 700 MMPCD c) 40MMPCD

Cual es el departamento con mayor producción de hidrocarburos a) Santa Cruz b) Tarija c) Bermejo

La riqueza de un gas esta determinado por los siguientes componentes 10. a) Metano, butano, iso-butano b) Propano, iso-butano, normal-butano c) Metano, iso-butano, norma-butano Cuanto es la produccuion de GLP en las plantas de proceso a) 450 TND 11. b) 800 TND c) 730 TND

12

Una de las características de la Planta Río Grande es: a) Nominación Gas de Exportación (+/-) b) Ingreso Kanata Norte c) Alimentación compartida con CRC

88


13

14

15

RACJESS

Los productos principales de la Refinería Parapetí son: a) DO b) GE c) GLP ¿Cuáles son las unidades de la Refinería Gualberto Villarroel? a) Plantas Carburantes y Servicios Técnicos b) Plantas Carburantes, Plantas lubricantes y Servicios Técnicos c) Plantas Lubricantes y Servicios Técnicos

¿Dónde está ubicada la Planta Kanata? a) Santa Cruz b) Cochabamba c) Cochabamba – Santa Cruz

Esta Planta tiene una capacidad mínima: 16

a) Planta Vuelta Grande b) Planta de Paloma c) Planta de Carrasco

17

En que se diferencia el recon y el crudo recontitudo ¿o son iguales?

18

Cuales son los productos principales de la refineria Gualberto Elder Bell a) Recon, DO, GLP b) GLP, AVGAS, GP, KE, DO c) GLP, AVGAS, FO, JF, GP, KE, DO

19

Cuales son los productos secunadarios de la refineria Oro Negro a) DO, GE, GLP b) Recon, crudo reducido, gasolina blanca. c) DO, AVGAS, RECON, gasolina blanca

89


RACJESS

20

¿Defina que es Refineria?

21

¿Defina que es una Planta de Proceso?

22

Cual es el valor de la riqueza de la planta carrasco a) 24,1 b) 35,3 c) 20,1

23

¿Defina que es crudo reducido?

24

La empresa que opera la planta de Río Grande es a) Andina b) Pesa c) Reficruz

25

¿Defina que es gasolina blanca y de donde provine?

90

REFINACIÓN DEL PETROLEO IV.

RACJESS

ANEXOS Noticias

La producción, venta y uso del crudo reconstituido en el país

Junio, 2008

91


RACJESS

Mapa Mental

92


RACJESS

CAPITULO 4

CARBURANTES PARTE 1

96


RACJESS

97


RACJESS

CARBURANTES (PARTE 1) I.

Parte Teórica

RESUMEN Hidrocarburo Cada uno de los compuestos químicos (sólido, líquido o gas) resultantes de la combinación del carbono con el hidrógeno. (por ej.: carbón, crudo y gas natural). Petróleo Los hidrocarburos que en condiciones normalizadas de temperatura y presión se presentan en estado líquido. Clasificación Composición: parafínicos, olefínicos, naftenicos, aromáticos. Densidad: ligeros, pesados Contenido de Azufre: dulces, agrios Productos refinados de hidrocarburos Son los productos denominados carburantes, combustibles, lubricantes, grasas, parafinas, asfaltos, solventes, GLP y los sub-productos y productos intermedios que se obtienen de los procesos de Refinación del Petróleo. Licuables del gas natural Hidrocarburos que en las Plantas de Extracción pasan al estado líquido. Propano y butano (componentes del GLP) y pentanos y superiores (componentes de la Gasolina Natural). Destilación Es un proceso de separación física basado en la diferencia de volatilidad de los distintos componentes de una mezcla o solución. El objetivo es separar los diferentes componentes con base en las diferencias entre sus puntos de ebullición. Fenómenos que ocurren en la destilación de productos petroleros Solapamiento (OVERLAP) Superposición de curvas de destilación de productos contiguos. Brecha (GAP) Vacío entre curvas de destilación de productos contiguos Dependen del tipo de destilación y de la eficiencia de la separación.

98


RACJESS

Capacidad de Gas y Producción de GLP en Plantas de Proceso EMPRESA CAPACIDAD PRODUCCION OPERADORA GAS (MMPCD) GLP (TND) Planta Río Grande Andina 180 250 Planta Kanata Chaco 50 93 Planta Carrasco Chaco 75 110 Planta Vuelta Grande Chaco 100 148 Planta Paloma Repsol YPF 40 97 Planta Colpa Pesa 50 31 TOTAL PLANTAS 495 730 PLANTA DE PROCESO

Planta Planta Colpa, Paloma, 31, 4% 97, 14%

Producción GLP (TND) Planta Río Grande, 250, 34%

Planta Río Grande Planta Kanata Planta Carrasco Planta Vuelta Grande

Planta Vuelta Grande, 148, 20%

Planta Carrasco, 110, 15%

Planta Kanata, 93, 13%

Planta Paloma Planta Colpa

Procesado en Refinerías PROCESADO (BPD) Gualberto Villarroel 25500 Guillermo Elder Bell 18500 Oro Negro 3600 Santa Cruz 1500 Parapeti 90 TOTAL PLANTAS 49190 REFINERIA

Producción 49200 BPD Procesado 49190 BPD Exportación Ninguna

Procesado en Refinerias BPD Oro Negro, 3600, 7%

Santa Cruz, 1500, 3%

Parapeti, 90, 0%

Gualberto Villarroel Guillermo Elder Bell Oro Negro Santa Cruz Parapeti

Guillermo Elder Bell, 18500, 38%

Gualberto Villarroel, 25500, 52%

99


4.1.1

RACJESS

Introducción

Se entiende como carburantes a la mezcla de hidrocarburos que se emplea en los motores de explosión y de combustión interna, y se entiende como el combustible líquido generalmente gasolina o gasóleo, utilizado en los motores de combustión interna o de explosión. Este carburante es obtenido por destilación fraccionada del petróleo crudo. En un motor de cuatro tiempos, el carburante y los gases de combustión entran y salen del cilindro por medio de un sistema de válvulas. El momento de la ignición del carburante es controlado por el distribuidor que dirige una corriente eléctrica a cada uno de los cilindros. Esta corriente produce una chispa en las bujías que inflama el carburante. 4.1.2

Evaluación del petróleo

Se conoce como evaluación del petróleo, a las técnicas utilizadas para determinar la calidad y posibilidades de procesamiento de los petróleos disponibles. Todas las técnicas de evaluación deben permitir considerar las ecuaciones económicas entre el costo del petróleo las calidades y cantidades de productos que el mercado a satisfacer pueda requerir. La cantidad potencial de subproductos de destilación directa, se determina por técnicas de fraccionamiento de laboratorio, las mismas que deben estar normalizadas para ser reproducibles. 4.1.3

Bureau of Mines

Técnica que determina la BASE del petróleo. El conocimiento de la BASE permite estimar un número de propiedades, reconociendo que son solo aproximaciones con una banda ancha de variaciones. Método Bureau produce una destilación fraccionada normalizada a presión atmosférica, y otra a presión reducida (sobre el mismo material remanente). Se obtiene cortes de 25 en 25 °C. 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 0

20

40

60

80

100

Destilación Atmosferica

La destilación atmosférica termina en 275 °C y la de vacio a 300 °C.

100


RACJESS

Ej. FRACCION TIPO 1: 250 –275 °C (482 –527 °F) FRACCION TIPO 2: 275 –300 °C (527 –572 °F), 40 mmHg

Base del Petroleo Destilación Atmosferica Parafinica Parafinica Parafinica Intermedia Intermedia Intermedia Naftenica Naftenica Naftenica

Destilación al Vacio Parafinica Intermedia Naftenica Parafinica Intermedia Naftenica Parafinica Intermedia Naftenica

Peso Específico 15/15 °C Fracción Tipo 1 < 0,825 < 0,825 < 0,825 0,825 a 0,860 0,825 a 0,860 0,825 a 0,860 0,860+ 0,860+ 0,860+

Fracción Tipo 2 <0,876 0,876 a 0,934 0,934+ <0,876 0,876 a 0,934 0,934+ <0,876 0,876 a 0,934 0,934+

La clasificación del petróleo dentro de las categorías, Parafínico, Intermedio o Nafténica, resulta de comparar las densidades de las Fracciones 1 y 2. Propiedades de Evaluación del Petróleo

Producto/Propiedad PARAFINICA BASE INTERMEDIA PETROLEO Factor de Caracterización 12,0 - 12,5 11,8 - 12 NAFTAS (205ºC PF) Peso Específico 0,695 - 0,731 0,724 - 0,763 Número de Octano 34 - 53 50 - 61 SOLVENTES Punto de anilina ºC 50 - 80 40 - 75 QUEROSENO Peso Específico 0,780 - 0,806 0,802 - 0,825 GAS OIL Punto de anilina ºC 80 - 88 70 - 80 Indice de Diesel 51 - 76 49 - 65 ACEITES LUBRICANTES Peso Específico 0,865 - 0,916 0,887 - 0,934 Índice de viscosidad 90 - 106 65 - 85 Viscosidad media SSU a 40ºC, lubric. Medios 62 75 SSU a 1000ºC, lubric. Pesados 60 75

101

NAFTENICA 11,0 - 11,5 0,759 - 0,788 55 - 71 18 - 55 0,830 - 0,882 45 - 65 < 40 0,904 - 0,972 0 - 55 115 180


4.1.4

RACJESS

Procedimientos Procedimientos de separación, son procedimientos que dividen la carga en fracciones más simples o más estrechas.

Procedimientos de transformación, son procedimientos que generan nuevos compuestos, con características apropiadas a la utilización del producto.

Procedimientos de acabado, son procedimientos que eliminan (normalmente por hidrogenación) los compuestos indeseables. Procedimientos de protección del medio ambientes, son procedimientos que tratan los gases de refinería (fuel gas), humos y aguas residuales. OPERACIONES: Procedimientos que no producen cambios moleculares como resultado de su aplicación. PROCESOS: Procedimientos con alteraciones de carácter químico en las moléculas de los hidrocarburos involucrados.

102


RACJESS

Por lo tanto, entendemos por “refinación” del petróleo a todos los procesos y operaciones que son necesarias para lograr, en forma económica y con una tecnología que permita una calidad aceptable de productos.

Los principales procedimientos de separación (OPERACIONES), son: Destilación, es la operación de separar, mediante vaporización y recondensación, los diferentes componentes líquidos o licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias a separar.

103


RACJESS

Extracción (solventes), es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interfase.

Absorción, es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido con el cual forma solución (un soluto A, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la líquida). Cristalización, es el proceso por el cual se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una disolución. La cristalización es un proceso que se emplea en química con bastante frecuencia para purificar una sustancia sólida.

Adsorción, es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapadas o retenidas en la superficie de un material, en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen. También se puede entender como la acumulación en una determinada superficie interfacial entre dos fases. El resultado es la formación de una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo sólido o líquido.

104


4.2

RACJESS

TOPPING Y VACIO

En las unidades de Topping, el objetivo es obtener combustibles terminados y cortes de hidrocarburos que serán procesados en otras unidades, para convertirlos en combustibles más valiosos. En las unidades de Vacío, solo se produce cortes intermedios que son carga de unidades de conversión, las cuales son transformadas en productos de mayor valor y de fácil comercialización. 4.2.1

Fundamentos de la Operación

La destilación del crudo, se basa en la transferencia de masa entre las fases líquido - vapor de una mezcla de hidrocarburos. La destilación permite la separación de los componentes de una mezcla de hidrocarburos, como lo es el petróleo, en función de sus temperaturas de ebullición. Para que se produzca la "separación o fraccionamiento" de los cortes, se debe alcanzar el equilibrio entre las fases líquido-vapor, el cual depende principalmente de los parámetros termodinámicos, presión y temperatura del sistema. Las unidades se diseñan para que se produzcan estos equilibrios en forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los combustibles especificados. Básicamente el proceso consiste en vaporizar los hidrocarburos del crudo y luego condensarlos en cortes definidos. Modificando fundamentalmente la temperatura, a lo largo de la columna fraccionadora. La vaporización o fase vapor se produce en el horno y zona de carga de la columna fraccionadora. En el Horno se transfiere la energía térmica necesaria para producir el cambio de fase y en la Zona de Carga se disminuye la presión del sistema, produciéndose el flash de la carga, obteniéndose la vaporización definitiva. La fase liquida se logra con reflujos o reciclo de hidrocarburos retornados a la torre. Estos reflujos son corrientes liquidas de hidrocarburos que se enfrían por intercambio con crudo o fluidos refrigerantes. La función u objetivo principal de estos, es eliminar o disipar en forma controlada la energía cedida a los hidrocarburos en el horno, de esta manera se enfría y condensa la carga vaporizada, en cortes o fracciones de hidrocarburos específicas, obteniéndose los combustibles correspondientes. La columna posee bandejas o platos donde se produce el equilibrio entre los vapores que ascienden y los líquidos descendentes. En puntos o alturas exactamente calculadas existen platos colectores desde lo que se extraen los combustibles destilados. La diferencia fundamental entre las unidades de Tópping y Vacío es la presión de trabajo. El Topping opera con presiones típicas de 1 Kg/cm2 (manométrica), mientras que en el Vacío trabaja con presiones absolutas de 20 mm de mercurio. Esto permite destilar hidrocarburos de alto peso molecular que se descompondrían o craquearían térmicamente, si las condiciones operativas normales del Topping fuesen sobrepasadas.

105


4.2.2

RACJESS

Variables de la Operación

Los paramentos termodinámicos que gobiernan la destilación son la temperatura y presión del sistema, por tal motivo consideramos como variables del proceso todas aquellas que puedan afectar el equilibrio entre las fases vapor-liquido. Temperatura de transferencia. Esta es la máxima temperatura a la que se eleva el crudo para vaporizarlo, el rendimiento en destilados depende de esta variable. Presión de trabajo. Es la presión a la cual se produce la operación. Si bien afecta directamente el equilibrio liquido-vapor, generalmente se trabaja a la menor presión posible, y por ende no se varia frecuentemente. Temperatura de cabeza. Es la temperatura en la zona superior de la columna fraccionadora, se controla con el reflujo de cabeza, este reflujo es la fuente fría que genera la corriente de líquidos que se contactan con los vapores, produciéndose los equilibrios liquido-vapor. Temperatura del corte. Es la temperatura a la cual se realiza la extracción lateral de un combustible. Esta temperatura es controlada con el reflujo de cabeza y reflujos circulantes. Estos últimos tienen un efecto semejante que el reflujo de cabeza y además precalientan el crudo, recuperando energía. Inyección de vapor. El vapor o (incondensables ) en las fraccionadoras disminuye la presión parcial de los hidrocarburos, estableciendo nuevos equilibrios vapor-liquidos, favoreciendo la vaporización de los componentes mas volátiles. Esto se aplica en la columna fraccionadora principal como en los strippers de los cortes laterales. 4.2.3

Destilación Primaria

También llamado Topping o destilación atmosférica. Es el primer tratamiento a que se somete el crudo, realizado a presión atmosférica. El crudo se destila en diferentes fracciones. Los principales productos son: Gases de Refinería Gas Licuado de Petróleo Naftas ligera (se envía como carga a isomerización donde se mejora RON) Nafta pesada (se envía como carga a Hidroterminado para eliminan contaminantes y venenos) Querosenos, Combustibles de aviación Gasóleos Fuelóleos pesados

106


4.2.4

RACJESS

Impurezas y tratamientos

El crudo antes de ser fraccionado, debe ser acondicionado y preparado debidamente para lograr una operación eficiente. El petróleo desgasificado que se recibe en las Refinerías, contiene impurezas que son perjudiciales para los equipos, productos y procesos. Las impurezas son: Sales, fundamentalmente cloruros de sodio, calcio y magnesio, presente en el agua de formación que tiene el crudo, estas sales en las condiciones del proceso se hidrolizan formando ácido clorhídrico, que es altamente corrosivo y por ende sumamente perjudicial para los equipos. Óxidos de hierro, productos de la corrosión de los equipos y medios de transporte del crudo desde yacimiento, que afectan los coeficientes de ensuciamiento de equipos, calidades de productos y catalizadores. Arcilla, arena, sólidos en general, provenientes de la formación productora y lodos de perforación, estos perjudican fundamentalmente los coeficientes de ensuciamiento de los equipos y afectan la calidad de los productos residuales por alto contenido de cenizas. Compuestos organometalicos, que afectan los catalizadores de unidades de conversión, desactivándolos. Cristales de sal u óxidos en suspensión, afectando tanto los productos como los procesos catalíticos, el caso de los compuestos de sodio es específicamente perjudicial para los tubos de los hornos, ya que catalizan la formación de carbón, reduciendo la vida útil del horno por disminución del coeficiente de transferencia de calor. Para evitar o minimizar los efectos perniciosos de estas impurezas se realizan fundamentalmente tres tratamientos: Decantación en Tanques, el tratamiento en tanque, consiste en decantar el agua libre que tenga el crudo por gravedad. Por tal motivo la temperatura del tanque es muy importante en esta etapa, ya que la propiedad física que la gobierna es la viscosidad. Evidentemente a mayor temperatura menor viscosidad, y por lo tanto se mejora la velocidad de migración o decantación del agua, pero se debe tener mucha precaución de no superar aquella temperatura que provoque corrientes convectivas, que perjudican directamente la decantación. Desalado, el objetivo es eliminar las sales e impurezas que tienen los petróleos crudos, los cuales son extraídos en los desaladores ya que es antieconómico decantarlas y eliminarlas por gravedad en los tanques de almacenamiento; el proceso de desalación consiste en precalentar el crudo para disminuir la viscosidad, inyectar agua de lavado o exenta de sales, producir una mezcla intima entre ambos, contactarla con el agua residual del crudo y posteriormente separar el agua contendiendo la mayor proporción de impurezas. Inyección de Hidróxido de Sodio, Al crudo efluente de los desaladores no se les elimina la totalidad de las sales ya que estos equipos tienen una eficiencia de desalado media del 95 %, por tal motivo se les inyecta una solución cáustica para transformar los cloruros de calcio y magnesio en cloruros de sodio. El cloruro de sodio tiene una constante de hidrólisis menor que las otras sales, por lo cual se minimiza la generación de cloruro de hidrogeno y por ende el ataque corrosivo a la unidad.

107


4.2.5

RACJESS

Desarrollo

La carga parcialmente vaporizada ingresa en la zona flash o zona de carga. Los hidrocarburos vaporizados ascienden por la columna fraccionadora a través de bandejas o platos de fraccionamiento, donde se contacta íntimamente líquidos y vapores, produciéndose la transferencia de masa y calor necesaria para fraccionar los diferentes combustibles. Estos son extraídos lateralmente mediante platos colectores y enviados a torres despojadoras, strippers, donde se ajusta el punto de inflamación de los cortes.

108


RACJESS

Los productos obtenidos por la parte superior o cabeza son gases y nafta. El gas es comprimido y enviado a unidades de concentración de gases. La Nafta es fraccionada nuevamente para obtener dos cortes, la nafta liviana que se envía a isomerización o a tanque como carga petroquímica y la nafta pesada que es enviada a las unidades de Hidrotratamiento donde se eliminan los contaminantes, venenos, de los catalizadores de Plattforming. El primer corte lateral es el kerosene, el cual se envía a tanque. Previamente intercambia calor con crudo y es enfriado a temperatura de almacenaje mediante aero enfriadores y enfriadores con agua. El segundo corte lateral es el gas oíl liviano, el cual es tratado en forma semejante al kerosene. El tercer y último corte lateral es el gas oíl pesado de Topping, el cual es enviado como carga a las unidades de lsomax (Hidrocracking) o Catalítico Fluido.

Gran parte del crudo procesado en los Topping no se vaporiza (Crudo Reducido), ya que para lograrlo sería necesario elevar la temperatura de trabajo por sobre el umbral de descomposición térmica. Por tal motivo este residuo atmosférico, denominado crudo reducido, se bombea a la unidad de Vacío, donde se baja la presión a 20 mm Hg típico lo que permite destilarlo a mayores temperaturas sin descomponer la estructura molecular.

109


RACJESS

4.2.6 DESTILACIÓN SECUNDARIA La destilación al vacio del residuo atmosférico (CRUDO REDUCIDO –CR), es una operación complementaria a la destilación primaria (Topping). Las unidades de Vacío, están diseñadas para operar en condiciones termodinámicas adecuadas para destilar las fracciones pesadas del crudo, sin que se produzca la descomposición térmica de los mismos. Para lograrlo se baja la presión de trabajo hasta alcanzar presiones absolutas de 20 mm Hg en la zona de carga de la columna de destilación. El Vacío es obtenido con eyectores de vapor.

110


RACJESS

En esta unidad la energía necesaria para vaporizar el crudo reducido es suministrada totalmente en hornos, diseñados para minimizar la perdida de carga (perdidas de presión) de modo de operar con la menor presión posible en los puntos donde se inicia la vaporización. La carga parcialmente vaporizada es enviada a la zona flash de la columna de destilación, donde se produce una corriente ascendente de vapores y otra descendente de líquidos. En estas columnas el principio de operación es la condensación de los vapores.

La torre tiene características particulares, que la diferencian de las fraccionadoras atmosféricas. Los dispositivos o elementos mecánicos para producir el contacto liquido vapor, son rellenos especiales (flexi rings, ubicados en lechos ordenados) que permiten incrementar la superficie de interface, favoreciendo la transferencia de masa. El diámetro de la columna es diferente en zona de condensación, respecto de la zona superior o inferior de la misma. La zona de condensación o fraccionamiento tiene el mayor diámetro ya que las pérdidas de carga deben ser despreciables para mantener el Vacío homogéneo en la totalidad de la torre. La zona de cabeza es de diámetro menor ya que el caudal de vapores en esta zona es muy bajo debido a que los productos solo son obtenidos lateralmente y no por cabeza. El fondo de la columna tiene el menor diámetro, ya que se debe minimizar el tiempo de residencia del asfalto para evitar la descomposición térmica y formación de carbón en la torre. El primer corte lateral producido es el Gas Oíl Liviano de Vacío, el cual es carga de la unidad de Isomax (Hidrocracking) o FCC. Debido a las características del proceso Isomax (Hidrocracking) las especificaciones de los productos son muy importantes, ya que se afecta fuertemente la performance de esa unidad si se daña el catalizador.

111


RACJESS

El segundo corte lateral es el Gas Oíl Pesado de Vacío, este producto intercambia calor con el crudo de la unidad de Topping y es la carga por excelencia de las unidades de Cracking Catalítico Fluido. Como parámetro de calidad fundamental, al corte se le controla el contenido de Carbón Conradson, (< 0.5 %). Este parámetro afecta directamente el balance de carbón y por ende el balance de calor de esas unidades, lo que modifica la performance de las mismas. El producto de fondo es residuo asfáltico, que es enviado a las unidades de Cracking Térmico.

PRODUCTO Nafta Liviana Nafta Pesada Kerosene

Gas Oil liviano

Gas Oil pesado

PRODUCTO Gas Oil liviano

Gas Oil pesado Asfalto

TABLA PRODUCTOS / DESTINO PRODUCTOS DEL TOPPING ESPECIFICACIÓN EQUIPO DE AJUSTE DESTINO 1º Gota< 35ºC Debutanizadora Isomerización Petroquímica 1º Gota < 110ºC Spliter de Nafta Unifining Punto Seco < 240ºC Torre Fraccionadora Punto de Inflamación > 38ºC Stripper Tanques de Despacho 10% Destilado < 205ºC Torre Fraccionadora Corrosión < 1 Stripper Punto de Inflamación > 45ºC Stripper Tanques de Despacho 90 % Destilado Torre Fraccionadora Color < 2 Torre Fraccionadora Color < 3 Torre Fraccionadora Isomax (Hidrocracking) Asfaltenos < 500 ppm. Torre Fraccionadora Catalítico Fluido PRODUCTOS DEL VACIO ESPECIFICACIÓN EQUIPO DE AJUSTE DESTINO Color < 3 Torre Fraccionadora Isomax (Hidrocracking) Asfaltenos < 500 ppm. Torre Fraccionadora Torre Fraccionadora Carbón CORADSON < 0,5% Torre Fraccionadora Cracking Catalítico Fluido Punto Seco < 400ºC Torre Fraccionadora Penetración < 60 Torre Fraccionadora Crqueo Térmico

112


4.2.7

RACJESS

Productos terminados

113


4.3

RACJESS

FRACCIONAMIENTO

Una vez que los hidrocarburos líquidos han sido retirados de la corriente de gas, deben ser separados en corrientes de productos comercializables. Las corrientes de productos más comunes son el C3, C4 y C5+. Por lo general en la etapa de producción, el C3 y el C4 se encuentran combinados y se denomina GLP. La separación de estas corrientes de productos se denomina fraccionamiento y se lleva a cabo por medio de la utilización de torres de fraccionamiento

El número de torres de fraccionamiento requeridas está en función de los productos licuables a obtener. La unidad de fraccionamiento se utiliza para separar mezclas complejas de gas en productos individuales. El fraccionamiento de la mezcla en sus componentes se efectúa basándose en la volatilidad relativa de cada uno. Las dificultades en la separación están directamente relacionadas con la volatilidad relativa y la uniformidad del componente básico.

114


4.3.1

RACJESS

Equilibrio de Fases

Una columna de fraccionamiento debe ser considerada como una serie de instantáneas transformaciones (flashes) de equilibrio, con dos con dos alimentaciones y dos corrientes de flujos en contracorriente. En las fraccionadoras se puede observar que el gas entra desde la parte inferior de la columna a alta temperatura y el líquido se incorpora por la parte superior a baja temperatura. En esta etapa ocurre transferencia de calor y masa de forma que las corrientes que salen estén en el punto de burbuja de líquido y en el punto de rocío de vapor, a la misma temperatura y presión. El grado de separación o pureza de un producto tiene un impacto directo sobre el tamaño de la columna y los requerimientos de servicio. Alta pureza requiere: más platos, mayor diámetro (DISEÑO) más reflujo, reducida cantidad de producto (OPERACIÓN). 4.3.2

Tipos de Fraccionadora

El número y tipo de torre fraccionadora depende del número de productos a ser producidos y la composición de la alimentación. Los equipos típicos de fraccionamientos son, Demetanizador, Deetanizador, Depropanizador , Debutanizador.

115


4.3.3

RACJESS

Cálculos y variables

Mínimo Número de Etapas El número mínimo de etapas puede ser calculado para la mayoría de los sistemas multicomponentes por la ecuación de Fenske:

La αavg es la volatilidad relativa promedio en la columna para los componentes claves en la separación:

Si la volatilidad varia ampliamente, se usa la aproximación de Winn, en la cual se modifica la volatilidad:

Donde el exponente “b” se obtiene de los diagramas para valores de K en el rango de interés:

Reflujo Mínimo El método de Undervood es el mas usado para calcular la mínima relación de reflujo. Se asumen constantes la volatilidad relativa y la relación molar liquido/vapor. El primer paso es calcular αi:

116


RACJESS

El número de etapas El numero de etapas teóricas requeridas para una separación dada a una relación de reflujo entre el mínimo y el reflujo total. Relaciones de Erbary Maddox:

Eficiencia del Plato En un plato real no se alcanza el equilibrio por la limitaciones en tiempo de contacto entre liquido y vapor. Una columna real requiere de más platos de los calculados teóricamente para obtener la separación deseada. La Eficiencia Global de Plato:

Correlación de Oconnel: La eficiencia global de plato € con la viscosidad relativa multiplicada por la viscosidad del alimento a la temperatura promedio de la columna.

117


RACJESS

Recomendaciones 1. Establecer la composición del alimento, la relación de flujo, la temperatura y la presión. 2. Hacer una partición de los productos en la columna y establecer la temperatura y la presión. Con la presión de la columna calcular la temperatura del rehervidor (reboiler). 3. Calcular el mínimo número de etapas teóricas con la ecuación de Fenske. 4. Calcular la mínima relación de reflujo por el método de Undervood. 5. Obtener la relación etapas teóricas/reflujo de operación. 6. Ajustar el reflujo real para vaporización del alimento, si es necesario. Diseño METODO FACTOR “C” (Souders y Brown) Involucra la Ley de Stokes:

El valor de C puede se calculado mediante graficas basadas en el espaciado y tensión superficial:

METODO DE NOMOGRAMAS Relación:

METODO AJUSTADO Cuando existe formación de espuma, se recomienda ajustar la anterior ecuación mediante:

118


II.

RACJESS

Parte Práctica

Ejercicio 1 Se procesa en una unidad topping un crudo de las siguientes características: Densidad = 0,834 Destilación TBP 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 85% 90% 100%

T [ºC] P atm. 30 100 150 220 275 320 350 -

T [ºC] P 5 mmHg 220 240 350 -

Los productos que se espera son los siguientes: CORTE TIPO NAFTA: Punto Final QUEROSENO Punto Final GAS OIL Punto Final

ASTM ASTM ASTM

Máx. Máx. Máx.

220 ºC 280 ºC 320 ºC

Perdidas estimadas en la destilación industrial total 0,5%

Se desea estimar los rendimientos de los productos

T vs % de Destilado Temperatura

400 300 200 P atm.

100

P 5mmHg

0 0%

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 85% % de Destilado

119


RACJESS

Solución: 1. Temperatura Punto Final ASTM vs la Adición a la Temperatura de Destilación:

2. Entonces sumamos los valores encontradas a las temperaturas del punto final:

CORTE TIPO NAFTA: Punto Final QUEROSENO Punto Final GAS OIL Punto Final

ASTM ASTM ASTM

Máx. Máx. Máx.

220 ºC 280 ºC 320 ºC

3. Ingresamos los nuevos valores al gráfico T vs % destilado

120

Adición +12 ºC +7 ºC +5 ºC

232 ºC 287 ºC 325 ºC


RACJESS

4. Peso Específico del petróleo (densidad) vs % nafta  Tipo de Base

5. Tabla de Propiedades

121


RACJESS

Ejercicio 2 Para un flujo de alimentación dado, calcular la composición de los flujos, para el 98% de propano recuperado en una columna fraccionadora, con un máximo el iso-butano contenido en el flujo de 1%. La alimentación tiene la siguiente composición:

Solución: 1. Hallamos la fracción molar (%) 2. Como el problema nos indica recuperación de propano, entonces existirá una torre depropanizadora, por tanto existirá 2 corrientes: Corriente Superior (C1, C2, C3 y residuos) y la Corriente Inferior ( >C4 y residuos):

122


RACJESS

3. Sabiendo que es una depropanizadora, a la corriente superior ira la misma cantidad de alimentación de C1 y C2 (100% de recuperación de C1 y C2) , en esté ejemplo C2 (21.5[moles]). 4. El problema nos indica el 98% de recuperación de propano, entonces en la corriente superior tendremos una recuperación de propano de 505.6 [moles]*0.98 = 495.5 [moles], el resto no recuperado de propano (2%) se va a la corriente inferior (505.6 [moles] * 0.02 = 10.1 [moles]). 5. El problema nos indica un máximo de iso-butano contenido en el flujo del 1%, entonces el 99% ocupara el C2 (21.5 [moles]) en adición al C3 (495.5 [moles]) recuperado, es decir, 21.5 [moles]+495.5 [moles] = 517 [moles] = 99%, por regla de 3 el 100% = 522.2 [moles]. 6. El 1% estará dado 1%= 100% - 99% = 522.2 [moles] – 517[moles] = 5.2 [moles] de iC4. 7. El restante ira a la corriente inferior. 8. Hallamos la fracción molar de todos los componentes de ambas corrientes. 9. Teniendo todos los datos, representamos de la siguiente manera:

123


RACJESS

Ejercicio 3 Graficar dos tipos de arreglos de fraccionadoras para tener GLP de un flujo de alimentación que tiene como componentes C1, C2, C3, C4, C5, C6. Solución:

Donde:

Donde:

ABC = C1, C2, C3, C4, C5, C6;

A= C1, C2;

I = Deetanizadora

II= Debutanizadora

ABC = C1, C2, C3, C4, C5, C6;

A= C1, C2;

I = Debutanizadora

II= Deetanizadora

124

B=GLP;

B=GLP;

C= C5, C6

C= C5, C6


RACJESS

Ejercicios Propuestos Ejercicio 4 Una corriente de 291.000 [gal/d] en su punto de burbuja, se alimenta a una fraccionadora con la composición molar del Ejercicio 2. Se desea recuperar el 98% de propano como producto de cabeza, el cual tiene un contenido de iC4 de 1,0 % mol. La temperatura del condensador es 120 °F la cual se consigue mediante enfriamiento con aire. Calcular: Mínimo numero de platos Mínima relación de reflujo Numero de platos ideales a 1,3 veces la mínima relación de reflujo Ejercicio 5 Determinar el diámetro de un depropanizador. Se tiene los siguientes datos: Relación de vapor: 1994 m3/h = 70 418 ft3/h (Vmax) Densidad de vapor: 48 kg/m3 = 3,0 lb/ft3 Relación de liquido: 4,5 m3/min = 1 190 gpm Densidad de liquido: 461 kg/m3 = 28,8 lb/ft3 Tensión superficial: 0,0033 η/m = 3,3 dina/cm Espaciamiento entre bandejas: 61 cm = 24 plg Nota. Para ambos ejercicios propuestos utilizar las ecuaciones descritas en la parte teórica en la sección de cálculos y variables, además utilizar los siguientes gráficos: Eficiencia del Plato

125


RACJESS

Número de Etapas

126


RACJESS

Método Factor “C”

127


RACJESS

Método Nomogramas

128


RACJESS

Método Ajustado

129


III.

RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

Preguntas


1.

Los Carburantes son: A) Mezcla de Hidrocarburos que se emplea en los motores de explosión y de combustión interna B) Combustible líquido generalmente gasolina o gasóleo, utilizado en los motores de combustión interna o de explosión C) A y B

2.

Complete. Destilación, es la operación de ______, mediante ___________ y ______________, los diferentes componentes líquidos o licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes ______ ___ _________ (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias a separar. (condensación, puntos, vaporización, ebullición, separar, de)

3.

La Extracción es una: A) operación, B) proceso, C) ninguno

4.

La diferencia fundamental entre las unidades de Tópping y Vacío es: A) la temperatura de ebullición, B)la presión de trabajo C) El equilibrio entre fases D) la carga a la unidad

5.

Indique las variables de la operación de destilación: A) Temperatura de transferencia, Temperatura del corte B) Presión de trabajo, Temperatura de cabeza, Inyección de vapor C) ninguno, D) A y B

130


RACJESS

6.

Los tratamientos que se realiza en una fraccionadora son: A)desalado, tratamiento de aguas, deshidrogenación; B) Decantación en tanques, tratamiento de aguas, inyección de hidroxido de sodio C) desalado, tratamiento de aguas, decantación en tanques; D) desalado, decantación en tanques, inyección de hidroxido de sodio

7.

El primer corte lateral de la destilación primaria es; A) Nafta, B) Kerosene, C) Gas Oil

8.

EL crudo reducido es: A) la carga de la destilación primaria B) la carga de la destilación secundaria C) el RECON, D) B y C, E) Ninguno

9.

La destilación secundaria se trabaja a una presión de A) 0 - 20 mm Hg B) 760 mm Hg C) 490 mm Hg D) no importa

10.

Los productos de una destilación secundaria son: A) Nafta, Kerosene, Gas Oil B) Gas Oil, Asfalto

131


RACJESS

11.

En el diseño de una fraccionadora para tener una alta pureza se requiere:

12

¿Qué es el fracionamiento?

13

Indique la tabla de Productos y destinos de una topping

14

Indique la tabla de Productos y destinos de una destilación al vacio

15

¿Qué son los flexi rings?

132


16

¿Qué es el Crudo Reducido?

17

¿A qué presión se procedera la destilación secundaria?

18

Indique las principales Impurezas en el crudo

19

Indique los tratamientos del crudo antes de ser refinado

20

¿Cuáles son las variables de operación que intervienen en la destilación?

RACJESS

133


RACJESS

21

¿Cuál es la diferencia fundamental entre una destilación primaria y una destilación secundaria?

22

¿Cuál es el objetivo de una torre topping?

23

¿Qué es la extracción?

24

¿Qué tipos de procedimientos conoce?

25

¿Qué se entiende por carburante?

134


IV.

RACJESS

ANEXOS Noticias Mercados y alternativas para el gas Mapa de posibles exportaciones Cantidad requerida por los mercados

135


RACJESS

Mapa Mental

136


RACJESS

CAPITULO 5

CARBURANTES PARTE 2

142


RACJESS

143


RACJESS CARBURANTES (PARTE 2)

I. Parte Teórica Resumen Refinación del petróleo El petróleo sirve de diferentes técnicas con objeto de obtener un máximo de productos de gran valorización. Estos procesos se llevan a cabo en una refinería. La refinería es el lugar en que se trata el petróleo para producir una serie de productos comercializables. La estructura de cada refinería debe tener en cuenta todas las diferentes características del crudo. Además, una refinería debe estar concebida para tratar una gama bastante amplia de crudos. Sin embargo existen refinerías concebidas para tratar solamente un único tipo de crudo, pero se trata de casos particulares en los que las reservas estimadas de dicho crudo son consecuentes. Existen refinerías simples y complejas. Las simples están constituidas solamente por algunas unidades de tratamiento, mientras que las refinerías complejas cuentan con un mayor número de estas unidades. En efecto, en función del objetivo fijado y el lugar en el que se encuentra la refinería, además de la naturaleza de los crudos tratados, la estructura de la refinería puede ser diferente. De la misma manera, en función de las necesidades locales, la refinería puede ser muy simple o muy compleja. 5.1

Procesos

5.1.1

Procedimientos



Procedimientos De Separación

Los procedimientos de separación son aquellos que dividen la carga en fracciones más simples o más estrechas. 

Procedimientos De Transformación

Los procedimientos de transformación son aquellos que generan nuevos compuestos, con características apropiadas a la utilización del producto. 

Procedimientos De Acabado

Los procedimientos de acabado son los que eliminan (normalmente por hidrogenación) los compuestos indeseables. 

Procedimientos De Protección Del Medio Ambiente

Los procedimientos de protección al medio ambiente son los que tratan los gases de refinería (fuel gas), humos y aguas residuales.

144


RACJESS

Cinética de Reacciones

Proceso Se denominan procesos a las técnicas de refinación que involucran reacciones químicas durante su desarrollo. Los procesos se diseñan para lograr la mayor cantidad de producto de reacción buscado, a partir de una carga o reactante, en un marco de condiciones de reacción tecnológicamente razonables (Temperatura y Presión) y costos competitivos. El recipiente o lugar físico donde ocurre la reacción química, se denomina reactor. Se denominan procesos a las técnicas de refinación que involucran reacciones químicas durante su desarrollo, Los procesos se diseñan para lograr la mayor cantidad de producto de reacción buscado, a partir de una carga o reactante, en un marco de condiciones de reacción tecnológicamente razonables (Temperatura y Presión) y costos competitivos. Con los datos fisicoquímicos se realiza un modelo matemático de la reacción (equilibrio de las reacciones). La ecuación cinética fundamental proviene de los estudios de Wilheimy (1850) sobre la inversión de la sacarosa en medio acuoso acido. 

H C12 H 22O  H 2 O   C 6 H 12O6  C 6 H 12O6

SACAROSA

AGUA



d – GLUCOSA d – FRUCTUOSA

dC sacarosa  kCsacarosa dt

El petróleo, una vez en la refinería, es almacenado en depósitos de gran tamaño, separando generalmente los crudos en función de su contenido en azufre, al igual que en los procesos de tratamiento. En función de la demanda del mercado en un momento dado se trata primero el crudo de bajo contenido en azufre, antes de pasar a tratar el crudo de alto contenido en azufre para evitar la contaminación de los productos salidos de cada tipo de crudo. La primera etapa del refino es la destilación atmosférica. Se realiza en una torre como la descrita anteriormente, donde la cabeza tiene una presión ligeramente superior a la atmosférica. De ella se sacan 4 extracciones, cuyo "corte" viene determinado por un rango de temperaturas, y una salida de gases por cabeza. Por lo general, suelen ser: - 4ª Extracción: Gasóleos muy pesados - 3ª Extracción: Gasóleos comunes. - 2ª Extracción: Kerosenos. - 1ª Extracción: Naftas pesadas + Naftas ligeras. - Gases de cabeza: Butano, propano y otros gases más ligeros. En el fondo de la torre queda un residuo del crudo que no destila, al que comúnmente se le llama RA (Residuo Atmosférico). La cantidad de este residuo depende mucho del tipo de crudo con el que alimentamos la torre, aunque suele estar alrededor de un 45%. Con este dato, podemos determinar que si el proceso de refino se quedase en este punto, el rendimiento de la refinería seria muy bajo, ya que este residuo sólo se puede aprovechar para hacer asfaltos y algunos lubricantes (productos de bajo coste/tonelada). Por tanto, la mayor parte las refinerías reprocesan el RA mediante otras etapas y tratamientos.

145


RACJESS

Reactor químico

Un reactor químico es equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la reacción con el menor coste posible. Una posible clasificación es según el modo de operación: Reactores discontinuos: son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la cinética de la reacción, tras el cual se saca el producto. Reactores continuos: son todos aquellos que trabajan de forma continua. Otra posible clasificación es en función de las fases que albergan: Reactores homogéneos: tienen una única fase, líquida o gas. Reactores heterogéneos: tienen varias fases, gas-sólido, líquido-sólido, gas-líquido, líquido-líquido, gas-líquido-sólido. Dentro de la idealidad pueden suponerse tres tipos de reactores homogéneos: 

Reactores discontinuos: trabajan en estado no estacionario y el más sencillo sería un tanque agitado.



Reactores continuos: tipo tanque agitado (CSTR): estos reactores trabajan en estado estacionario, es decir que sus propiedades no varían con el tiempo. Este modelo ideal supone que la reacción alcanza la máxima conversión en el instante en que la alimentación entra al tanque, es decir que en cualquier punto de este equipo las concentraciones son iguales a las de la corriente de salida.



Reactores en flujo pistón (PFR): estos reactores trabajan en estado estacionario, es decir las propiedades en un punto determinado del reactor son constantes con el tiempo. Este modelo supone un flujo ideal de pistón, y la conversión es función de la posición.

En muchas situaciones estos modelos ideales son válidos para casos reales, en caso contrario se habrán de introducir en los balances de materia, energía y presión términos que reflejen la desviación de la idealidad. Si por ejemplo la variación de las propiedades se debe a fenómenos de transporte de materia o calor se pueden introducir las leyes de Fick o Fourier respectivamente.

146


RACJESS

Diseño de un Reactor

Para el diseño de un reactor se necesita conocer: Datos químicos Tipo de reacción química Velocidad de reacción Termodinámica de la reacción Datos físicos Transferencia de cantidad de movimiento Transferencia de masa Transferencia de calor Velocidades de transferencia 5.1.5

Orden De Reacción

El orden de la reacción es un dato empírico, resultando ser el valor numérico al que hay que elevar la concentración en el segundo miembro de la ecuación de la velocidad.

aA  bB  C en exceso    dD  eE



dA  KC Aa C Bb C C0 dt

El orden de la reacción con referencia al componente A, será a+b, puesto que la influencia de C, al estar elevada a “0”, será uno, no afectando la velocidad. 5.1.6

Tipos De Reacción

El esquema siguiente muestra un sistema de reacciones complejas, con reacciones: Simultaneas Tiene la misma forma que el sistema con reacción paralela de desactivación (independiente). Para identificar cual es el proceso que causa la desactivación se deben hacer experimentos a varias concentraciones, procurando eliminar la especie P que es la responsable por la desactivación independiente.

Consecutivas Ocurren comúnmente en la naturaleza y son por lo general irreversibles:

147


RACJESS

Paralelas Pueden presentarse en forma reversible o irreversible y representadas en diferentes caminos o rutas que una substancia química puede seguir.

5.1.7

Conversión

La conversión es la intensidad con que ocurre una reacción.

Conversión 

Moles del reac tan te consumido  X0 Moles inicialesd el reac tan te

En sistemas simples, las variables que afectan la conversión son principalmente la temperatura y presión. En sistemas complejos (multicomponentes) es difícil identificar los factores que inciden en el rendimiento y la conversión. Si el reactante principal es A, la velocidad de reacción seria:

dA  k1  k 2   A dT Q no nos informa con respecto al producto principal a obtener, supuesto B. La conversión a B es:

5.1.8

Reacciones En Cadena

En esencia una reacción en cadena entra dentro del tipo de reacciones consecutivas de tres etapas

Los productos intermedios de las reacciones en cadena son partículas activas, que generan las reacciones de propagación de la reacción principal.

148


RACJESS

Los intermedios primarios (M*) o secundarios (B*), consumen el reactante, aumentando el rendimiento de productos de reacción. Las reacciones se van agotando, al desaparecer los intermedios activos. Los reactantes se constituyen prácticamente en el 100% al iniciar el proceso, como podría ser una descomposición térmica de aceites de petróleo.

5.1.9

Termodinámica Aplicada

Supongamos la siguiente reacción de primer orden:

Para pasar de un estado molecular a otro, o sea para la redistribución de los átomos, se requiere de energía para forzar la molécula a un estado intermedio activado (barrera energética, complejo activado), previo a llegar al producto final. A la energía necesaria para llevar a un reactante hasta el punto más alto, para pasar la barrera energética, se denomina energía de activación.

La energía se transmite de una molécula a otra por choques El aumento de temperatura aumenta la energía cinética de las moléculas, permitiendo que las moléculas adquieran la energía de activación. Cambios energéticos Los cambios energéticos ΔE, representan la diferencia energética entre el producto y el reactante (reacción exotérmica)

149


RACJESS

5.1.10 Equilibrio El equilibrio químico representado por la constante “K”, nos indica las concentraciones de reactantes y productos a las cuales tiende un sistema.

Donde k1y k2representan las constantes de velocidad de reacción (directa e inversa) en el equilibrio. Esta relación teórica es valida para reacciones reversibles de un solo paso. Para reacciones de más de un solo paso, la constante de equilibrio se puede calcular de la reacción final. Esta relación teórica es valida para reacciones reversibles de un solo paso. Para reacciones de más pasos, si bien la constante de equilibrio se puede calcular de la reacción final, la constante de velocidad resultará de determinaciones experimentales.

Representación Experimentalmente se determinó que la función k de T, toma la forma:

Ecuación de Arrhenius

Donde: “A“es una constante denominada factor de frecuencia, vinculada a los choques moleculares. “Ea“ es la energía de activación

150


RACJESS

A medida que aumenta la desviación con respecto a la recta en la representación grafica de la ecuación de Arrhenius, se interpreta que la reacción es más compleja.

Constante de Velocidad de Reacción (Fracciones de Petróleo). Donde: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Destilado de vacío Gas oil Material de reciclo Nafta Butanos Propanos Crudo reducido

5.1.11 Proceso De Houdry El proceso HOUDRY, emplea una serie de cámaras de reacción, unas en servicio y otras en limpieza y regeneración.

151


RACJESS

5.1.12 Catalizadores Un catalizador es una sustancia que influye sobre la velocidad de reacción química sin ser parte de los reactivos ni de los productos. La catálisis es el proceso mediante el cual aumenta la velocidad de las reacciones químicas por medio de la presencia de un catalizador. Un catalizador interviene en una reacción pero sin llegar a formar parte de los resultados de esta. Los catalizadores se pueden clasificar en: catalizadores heterogéneos o de contacto, y los catalizadores homogéneos. Una reacción en la cual los reactivos y los catalizadores no están en la misma fase se conoce como reacción heterogénea. El catalizador correspondiente a esta reacción se conoce como catalizador heterogéneo. Este tipo de catalizador tiene una superficie donde las sustancias pueden reaccionar. El platino y otros metales finamente divididos, al igual que los óxidos metálicos, sin ejemplos comunes de este tipo de catalizador. Entre los catalizadores a base de óxidos metálicos se distinguen los óxidos estequiométricos y los óxidos que ganan o pierden oxígeno de su superficie. La mayoría de los catalizadores heterogéneos funcionan adsorbiendo uno de los reactivos. La adsorción es la adherencia de una sustancia a la superficie de otra. Un ejemplo de catalizador heterogéneo es el platino dividido que cataliza la reacción del monóxido de carbono con oxigeno para formar dióxido de carbono. Esta reacción es utilizada en catalizadores acoplados a los automóviles para eliminar el monóxido de carbono de los gases de escape Un catalizador homogéneo existe en la misma fase que los reactivos. Este tipo de catalizador si toma parte en la reacción, pero se obtiene sin cambiar en un paso final el mecanismo de la reacción. Este forma un compuesto o compuestos intermedios que reacciona más fácilmente que los reactivos sin catalizar, porque requieren menos energía de activación. Los catalizadores se utilizan con mucha frecuencia, tanto en la industria como en los laboratorios químicos. Los primeros catalizadores fueron arcillas naturales y silicatos de aluminio amorfos (compuestos de sílice –alúmina). Los silicatos amorfos hoy en día han sido reemplazados por SILICATOS CRISTALINOS y ZEOLITAS, dando mayor estabilidad y resistencia a la desactivación por venenos, como los metales pesados.

152


RACJESS

Son muchos los procesos de refinación que utilizan catalizadores: craqueo catalítico, reformación, polimerización. Selectividad Del Catalizador Relación porcentual entre la cantidad de producto específico deseado obtenido y la cantidad de reactivos. La selectividad se encuentra vinculada con la distribución de los productos. Conversión Porcentaje de reactivo convertido en el producto generalmente deseado. Actividad Del Catalizador Conversión especifica que produce el catalizador, equivalente a los centros activos que posee. Estabilidad Del Catalizador Capacidad de conservar la actividad con el tiempo. 5.1.13 ION CABONIO Los hidrocarburos se presentan como sustancias con características acidas débiles. La polarización de la doble ligadura actuara como aceptor del protón, combinándose con enlaces libre s del H+, formando el ion carbonio

Los iones carbonio son muy reactivos, resultando además que las velocidades de reacción sean superiores a las equivalentes de radicales libres. Mecanismo

153


RACJESS

Procesos

154

REFINACIÓN DEL PETROLEO 5.2

Procesos de mejoramiento

5.2.1

Reformación Catalítica

RACJESS

Tiene por objeto aumentar el número de octano de las fracciones ligeras del crudo, con gran contenido en parafinas y naftenos (C7 –C8–C9). El proceso opera con regeneración continua del catalizador a baja presión (10 a 40 kg/cm2) y alta temperatura (450 –530 °C). En la reformación catalítica el número de átomos de carbono de los constituyentes de la carga no varía. Por ejemplo, el ciclohexano se transforma en benceno. No obstante, el proceso es algo más complicado. Es posible convertir ciclohexanos sustituidos en bencenos sustituidos; parafinas lineales como el n-heptano se convierten en tolueno y también los ciclopentanos sustituidos pueden experimentar una expansión en el anillo y convertirse en aromáticos. Cuando se emplean naftas pesadas como carga, se forman metilnaftalenos. Al igual que la desintegración catalítica, la reformación catalítica es una reacción a través de iones carbono.

155


RACJESS

Procesos de reformación (condiciones operativas por tipo de catalizador)

Reforming = Platforming (catalizadores de platino). Subproducto, importante producción de hidrogeno (se deriva a procesos de hidrogenación) Produce subproductos importantes: Hidrógeno, GLP y pequeña cantidad de gases (gas de refinería). La carga habitual del reformado catalítico es la nafta pesada (80 –180 °C) de la destilación primaria. Previo a este proceso se debe eliminar impurezas (S, N, olefinas, metales, etc.) que serían venenosos para el catalizador. Las reacciones químicas principales del proceso de platforming son la deshidrogenación, isomerización, y el hidrocraqueo. Durante la eliminación de hidrogeno de la molécula ocurre ciclizacion, proceso denominado deshidrogenación. La severidad de la operación se mide según el numero de octano del producto obtenido Análisis PONA de carga y producto:

156


RACJESS

Rendimiento en Reformado vs. N°de Octano

Rendimiento en Reformado vs. Composición de la carga

PLATFORMING, REFINERIA GUALBERTO VILLARROEL

157


RACJESS

Isomerización Tiene por objeto transformar la n-parafinas en isoparafinas. Productos principales: Isopentano y los isómeros de C6principalmente (2,2 y 2,3 dimetilbutano). La isomerización puede ser simple o con reciclo de la fracción no transformada. Caso particular de reformación, donde los hidrocarburos parafínicos normales isomerizan a ramificados.

Las cargas mas aptas son los cortes de menos de 70 °C (158 °F) de punto de ebullición, compuestos fundamentalmente por pentanos y hexanos. A continuación se observan los siguientes esquemas:

158


RACJESS

Ejemplo:

5.2.3

Alquilación

La alquilación es un proceso de síntesis química que consiste en la reacción de olefinas ligeras con hidrocarburos saturados dando lugar a hidrocarburos saturados de cadena ramificada con alto índice de octano. Además la alquilación es un proceso catalítico que requiere un catalizador de naturaleza ácida fuerte, como el ácido fluorhídrico (HF) o el ácido sulfúrico (H2SO4). Así, por ejemplo, se forma 2,2,4 - trimetilpentano ("isooctano") a partir de isobuteno e isobutano.

Proceso que permite producir productos de alto índice de octano a partir de olefinas ligeras (C3=, C4=) por adición de isobutano. La reacción es muy exotérmica y es catalizada por ácidos fuertes: sulfúrico, fluorhídrico. La carga proviene normalmente del craqueo catalítico. Los productos de reacción son isoparafinas (C7, C8). Procesos de reconstrucción de hidrocarburos. Transformación en cortes tipo nafta la gran cantidad de gases, propanos y butanos, formado por el craqueo de hidrocarburos pesados.

159


RACJESS

Ej. Alquilación del buteno (olefina) con una Iso parafina (isobutano) recibe el nombre de Alquilacion.

A continuación se observa el siguiente esquema:

5.2.4

Polimerización Proceso de reconstrucción de hidrocarburos Combinación de dos olefinas, para dar una molécula mayor. Catalizador utilizado es el acido fosfórico soportado en un material inerte Los rendimientos del proceso varían entre el 75 y 95%. El mayor valor de la polimerización estriba en el alto número de octano del producto obtenido (RON próximo a 100).

160


RACJESS

La anterior ecuación presenta gran inestabilidad química, por ser no saturado. Se corrige sometiendo a la nafta de polimerización a procesos de hidrogenación (característica de Alquilato). Proceso de menor costo al de la Alquilación. Ocurre reacciones de dismutación o desproporción (hidrocarburos del Isopentano, se convierten en dos moléculas diferentes)

Producción de carbono


Procesos de conversión

161


RACJESS

Cracking Térmico

Descomposición térmica “CRACKING TERMICO” o “PIROLISIS” El cracking térmico es un proceso de desintegración, ha sido diseñado para valorizar el procesamiento del petróleo, permitiendo transformar fracciones pesadas en productos más livianos y valiosos. La pirolisis es una reacción de primer orden (la velocidad es proporcional a la concentración de los reactivos), lo que matemáticamente se expresa: Donde: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

C: Concentración t: Tiempo k: Constante de velocidad de reacción a: Concentración inicial x: variación de aen función del tiempo Como la concentración “a” es una constante:

162


RACJESS

Esquema de Cracking Térmico

Cantidad de Productos

Rendimiento de nafta en función del tiempo de craqueo

163


RACJESS

Conversión térmica

5.2.6

Reforming Térmico Reforming Térmico = Proceso por el cual se reforma la estructura molecular con predominio de parafinas de las naftas de topping. Fundamentalmente para convertirlas en olefinas. Se produce una pérdida de nafta como gases y residuos pesados del orden del 15 y 5% respectivamente. Para evitar una excesiva conversión y minimizar perdidas, no se utiliza reciclo en el proceso. Número de octano del reformado en función de la perdida de nafta

164


RACJESS

Cracking (Fcc) FCC (Fluid CatalyticCracking) El proceso de craqueo catalítico fluido se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos del orden de los 45 átomos de carbono, mediante la acción de un catalizador que favorece que las reacciones se produzcan a una temperatura mas baja que la necesaria para el craqueo térmico de la misma carga. Las reacciones producidas son mucho más rápidas y selectivas que las de craqueo térmico. Las reacciones generan una cantidad de carbón que se deposita sobre la superficie del catalizador. Los procesos se desarrollan en forma continua, mediante una circulación de catalizador que se contacta íntimamente con la carga. Posteriormente el catalizador se regenera por medio de la combustión del carbón producido, lo que produce la energía que requiere el sistema para funcionar.

Economía La carga de la unidad es un producto intermedio de bajo valor. Puede ser comercializado como Fuel Oil o carga de FCC. Mediante este proceso se obtiene :–Mayor expansión volumétrica (110 m3de productos/ 100 m3de Carga). Mayor nivel de conversión a productos de alta demanda y valor comercial. La nafta producida aporta el mayor volumen de octanos del pool de naftas. Es el proceso de mayor producción de GLP Butano como materia prima para la producción de Alquilato. Propileno de alto precio y creciente demanda.

165


RACJESS

Calidad Los aspectos más importantes de calidad de la carga son los siguientes: Contenido de carbón conradson: mide el potencial de generación de carbón de la carga. Nivel de contaminantes: en especial níquel y vanadio que son venenos permanentes del catalizador. Composición química de la carga: las especies químicas predominantes definen la calidad de los productos resultantes y la cantidad de carbón producido. Si bien las unidades de FCC son muy flexibles y pueden procesar cargas muy diversas, es importante conocer sus características para adecuar la operación.

5.2.7

Hidrocracking

Las unidades de Platforming producen gran cantidad de HIDROGENO. Favoreciendo proyectos de hidrogenación, que permiten mejorar productos de petróleo poco aptos (hidrogenación de cortes tipo gas oil, que por su inestabilidad química son poco recomendables para motores diesel ligeros, transformándolos en aptos para su consumo).

166


RACJESS

Reacciones:


167


RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

Preguntas

1.

Se diseñan para lograr la mayor cantidad de producto de reacción buscado a) Operación b) Proceso c) Plantas petroquímicas

2.

Es un recipiente o lugar físico donde ocurre la reacción química a) Plato b) Reactor c) Separador

3.

4.

5.


Para el diseño de un reactor se necesita conocer: a) Datos del separador b) Datos fisicoquímicos c) Datos Físicos y datos Químicos

Eliminan (normalmente por hidrogenación) los compuestos indeseables a) Procedimientos de separación b) Procedimientos de acabado c) Procedimientos de transformación

La ecuación cinética fundamental proviene de: a) Standing b) Euler c) Wilhwimy

168


RACJESS

Es la energía necesaria para llevar a un reactante hasta el punto más alto. 6.

7.

a) Energía de Activación b) Energía Potencial c) Energía Cinética

Emplea una serie de cámaras de reacción a) Proceso de Houdy b) Proceso de Houdry c) Proceso de Hodry Sustancia que influye sobre la velocidad de reacción química.

8.

a) Catalizador b) Ion carbonio c) Cal Se presentan como sustancias con características ácidas débiles.

9.

a) Catalizador b) Ion carbonio c) ISÓMEROS

Tiene por objeto aumentar el número de octano de las fracciones ligeras del crudo 10.

11.

12

a) Reformación catalítica b) Isomerización c) Alquilación

A que nos referimos con octanaje: a) mayor densidad b)el grado de detonación de un motor c) A) y B) d) ninguno

Que es un reactor: a) Lugar donde toma lugar la reacción b) Lugar donde se destilan los productos c) Producto químico d) Ninguno

169


13

14

15

16

17

18

RACJESS

Que tipo de reacciones existen: a) Simultaneas b) Consecutivas y paralelas c) Ambos d) Ninguno

Que es la energía de activación: a) Energía necesaria para la redistribución de átomos b) Energía necesaria para los choques de moléculas c) Ninguno

Que catalizadores se utilizan actualmente: a) Arcillas naturales y silicatos de aluminio amorfos b) Silicatos cristalinos y zeolitas c) Ambos d) Ninguno

Que tipos de procesos de mejoramiento existen: a) Reformación catalítica e isomerización b) Hidrocracking c) Cracking catalítico d) Todos los anteriores

A que se le denomina alquilato: a) Al 2,2,4 trimetilpentano b) Al 2,2 dimetilbutano c) Al 2,2 trimetilbutano d) Ninguna

Que procesos de conversión existen: a) Alquilacion y polimerización b) Térmicos y catalíticos c) Ambos d) Térmicos y alquilacion

170


19

RACJESS

Que características presenta la polimerización: a) Un rendimiento del 75% al 95% b) Menor costo que la alquilacion c) Acido fosforico como catalizador d) Todos los anteriores

20

Para que nos sirve el cracking térmico a) Para transformar fracciones pesadas en productos mas livianos y valiosos b) Para hallar el punto de burbuja de la mezcla c) Para transformar las parafinas en aromáticos

21

En que consiste la polimerización a) En combinar dos parafinas para dar una molécula mayor b) En combinar una olefina y una parafina para dar una molécula mas estable c) En combinar dos olefinas para dar una molécular mayor

22

La isomerización transforma: a) Las n-parafinas en iso-parafina b) Las olefinas en compuestos mas estables c) Los aromáticos en compuestos mixto

23

¿Que es el platforming?

24

¿Qué se intiende por catalizador?

25

¿Qué es el hidrocracking?

171


RACJESS

ANEXOS Noticias

Se dispara gasto por importación de carburantes Un véhiculo transporta diesel que es importado por YPFB desde Venezuela. - El Deber Agencia La importación de combustibles al país creció de manera importante entre 2006 y agosto de 2009 con un gasto de casi 1.400 millones de dólares, informó ayer el Instituto Boliviano de Comercio Exterior (IBCE), sobre la base de datos oficiales del Instituto Nacional de Estadística (INE). La entidad privada indicó que a fines de 2005, la importación de combustibles líquidos y gaseosos era de 242 millones de dólares, monto que casi se duplicó tres años más tarde al llegar a los 555 millones de dólares en 2008, denotando una creciente dependencia del abastecimiento externo a consecuencia de la insuficiente producción local de combustibles. El incremento tiene relación con el estancamiento de las inversiones en el sector lo que generó una caída en la producción de carburantes. “La tendencia alcista se acentuó en los últimos cuatro años. Entre enero de 2006 y agosto de 2009 las importaciones de combustibles suman ya 1.390 millones de dólares, según datos del INE”, señaló la organización en una nota de prensa. Según los datos oficiales, el 84 por ciento del valor de las importaciones de combustibles realizadas por Bolivia en los últimos cuatro años corresponde a compras de diesel por 1,6 millones de toneladas brutas, habiéndose erogado la suma de 1.166 millones de dólares entre enero de 2006 y agosto de 2009, informó Silvia Mercado, responsable de la Unidad de Estadísticas del IBCE. Diesel Mercado señaló que las importaciones bolivianas de diesel, que en 2005 habían demandado una erogación de 185 millones de dólares por 296 mil toneladas, para el año 2008 se incrementaron a 555 mil toneladas (crecimiento del 88 por ciento) pagando 490 millones de dólares. Los datos del INE indican, además, que Bolivia comenzó a importar este año “gasolina para uso vehicular” (por casi 4 millones de dólares), producto en el cual Bolivia era autosuficiente y por tanto no registraba compra alguna en las gestiones anteriores.

172


RACJESS

Es notorio también el crecimiento de la importación de gas licuado de petróleo (GLP). En 2005 se importó sólo 454 kilogramos brutos (menos de media tonelada) por 9 mil dólares; sin embargo, los problemas de abastecimiento interno obligaron a incrementar las compras, tanto que entre enero y agosto de 2009 son de 6.230 toneladas por un valor de 1,4 millones de dólares. El IBCE explicó que a fines de 2005, Bolivia tenía por principales proveedores de combustibles a Argentina y Chile, responsables del abastecimiento del 83 por ciento de la importación de diesel. La compra de diesel a Venezuela no superaba el 11 por ciento, ese mismo ahora que la situación cambió. Entre enero y agosto de 2009, las importaciones totales de combustibles del país alcanzan a 260 millones de dólares, siendo Vezuela el proveedor principal con un 65 por ciento de ese valor. IMPORTACIÓN POR PAÍSES (Enero-agosto 2009) PAÍS VOLUMEN (KG) VENEZUELA 288.378.386 CHILE 73.615.429 BRASIL 29.352.963 ARGENTINA 13.725.680 PERÚ 13.542.704 EEUU 1.751.019 CHINA 1.981.186 MÉXICO 249.811 ALEMANIA 49.939 INDIA 54.670 PAÍSES BAJOS 48.153 FRANCIA 17.345 ESPAÑA 38.322 REINO UNIDO 18.531 OTROS 44.202 Fuente: INE, elaborado por el IBCE

VALOR ($US) 168.595.165 45.876.042 22.380.296 9.954.460 7.694.950 3.942.732 861.182 298.231 123.055 65.369 44.735 38.766 37.662 29.417 114.144 Por Redacción Central - Los Tiempos - 24/10/2009

173


RACJESS

Mapa mental

174


RACJESS

CAPITULO 6

LUBRICANTES

178


RACJESS

179


RACJESS

LUBRICANTES I.

Parte Teórica

Resumen Procesos.- Son procedimientos con alteraciones de carácter químico.

A continuación tenemos los siguientes procesos: Reformación (Plattforming) Tiene por objeto aumentar el numero de octano de las fracciones ligeras del crudo, con gran contenido en parafinas y naftenos (C7 –C8 –C9) (genera dimetil ciclo pentano y tolueno) →RON▲ Isomerización Tiene por objeto transformar la n-parafinas en isoparafinas. Formación del iC5 → RON▲ Alquilación Proceso que permite producir productos de alto índice de octano a partir de olefinas ligeras (C3=, C4=) por adición de isobutano (genera el 2,2,4 TRIMETIL PENTANO = RON 100)→RON▲ Polimerización combinación de dos olefinas, para dar una molécula mayor →RON▲

180


RACJESS

Octanaje El octanaje o índice de octano es una escala que mide la resistencia que presenta un combustible (como la gasolina) a detonar prematuramente cuando es comprimido dentro del cilindro de un motor. Hay tres clases de octanajes: Research Octane Number (RON), Octanaje medido en el laboratorio. Motor Octane Number (MON), Octanaje probado en un motor estático. Road On, Octanaje medido en carretera. RON (Octanaje medido en laboratorio): El valor del RON se determina comparando el golpeteo que produce la gasolina con respecto al golpeteo que produce una sustancia patrón. Como patrón se utiliza una mezcla de iso octano (2, 2,4-Trimetilpentano) y n-heptano. MON (Octanaje medido en un motor estático): Existe otro tipo de octanaje llamado MON que indica de manera más exacta cómo se comporta el combustible cuando se carga. Esta definición también se basa en la mezcla de iso octano y n-heptano. La diferencia con el RON es que se sobrecarga más el motor en el ensayo: se utiliza una mezcla precalentada, el motor más revolucionado y tiempos de ignición variables. Dependiendo de la composición del combustible, el MON de una gasolina moderna estará 10 puntos por debajo del RON. Normalmente las especificaciones de combustible requieren de un RON y MON.

181


RACJESS

Procesos y Operaciones

Esquema de Procedimientos Refinería Gualberto Villarroel

182

REFINACIÓN DEL PETROLEO 6.

Lubricantes

6.1

Plantas básicas

6.1.1

VACIO I

RACJESS

Con la destilación atmosférica se agota la posibilidad de separación de las distintas fracciones en condiciones de presión atmosférica, quedando en el residuo atmosférico componentes que sólo pueden ser separados mediante una DESTILACION AL VACIO (condiciones de presión inferiores a la atmosférica). En la destilación al vacío, el residuo atmosférico procedente del corte de fondo de la destilación atmosférica (topping), se calienta hasta 400º C y se vaporiza parcialmente a presiones menores que la atmosférica. Para facilitar el proceso se inyecta vapor de agua recalentado. En la mayoría de los casos esta segunda destilación proporciona uno o dos cortes, denominados gasoil de vacío, ligero y pesado, que se destinan a alimentación de las unidades de conversión.

183


RACJESS

VACIO II Para facilitar el proceso se inyecta vapor de agua recalentado. En la mayoría de los casos esta segunda destilación proporciona uno o dos cortes, denominados gasoil de vacío, ligero y pesado, que se destinan a alimentación de las unidades de conversión.

Resumen Esquemático Vacio 1 y Vacio 2

184


RACJESS

PDA La carga a la planta de PDA(Desasfaltización por Propano), ya ha sido calentada y destilada en dos oportunidades, una a presión atmosférica (topping) y otra a vacio (Vacio I), por lo que resulta técnicamente imposible volver a calentar y destilar sin producir descomposición térmica del material por su alto punto de ebullición. PDA es una operación de extracción con solventes, donde el solvente es el propano liquido, que separa por distinta solubilidad los materiales asfalticos, resinas e hidrocarburos de alto peso molecular del aceite. En las condiciones del proceso, los aceites se disuelven en el propano y son luego separados destilando el propano (que destila a baja temperatura), mientras que los materiales pesados salen por el fondo de la torre extractora. Los cortes básicos de PDAsumados a los obtenidos por destilación en la torre de vacio, conforman los componentes de mezcla que en definitiva forman los lubricantes a fabricar por la refinería, debiendo ser refinados para lograr las especificaciones de calidad necesarias.

185


Plantas de refinación

6.2.1

FEU

RACJESS

FURFURAL (C5H4O2) Furfural, compuesto químico de origen vegetal. Propiedades físicas Apariencia

Aceite Incoloro

Densidad

1160 líquido kg/m3; Expresión errónea: palabra "l" desconocida g/cm3

Masa molar

96,09 g/mol g/mol

Punto de fusión

K (-36.5 °C)

Punto de ebullición

111.45 K

Peligrosidad Punto de inflamabilidad

335 K (62 °C) K (Expresión errónea: carácter de puntuación "[" desconocido °C)

Tiene por objeto eliminar de los aceites los hidrocarburos aromáticos, formadores de resinas y lacas en los motores. Mejora elINDICE DE VISCOCIDAD (IV), que es una propiedad muy valorada en los aceites lubricantes. El IV, mide la variación de la viscosidad de un aceite con la temperatura. Furfural tiene carácter bencénico, que le da características de solvente selectivo de hidrocarburos aromáticos. La OPERACIÓN industrial corresponde a una extracción liquido-liquido, donde el Furfural es el solvente selectivo mas utilizado. El tratamiento con Furfural produce un importante aumento del IV del aceite (puede llegar a mas de 120). No obstante la siguiente etapa de refinación, desparafinado, producirá una disminución que obligara a un control de ambas operaciones en busca de un optimo. Aromáticos:▼IV Parafínicos:▲IV

186


RACJESS

El control del IV en la unidad de Furfural se logra regulando la relación solvente /carga (Furfural/Aceite). Cuando la relación aumenta, aumenta la extracción de aromáticos y por ende el IVde aceite refinado, pero esto causa una disminución del rendimiento de la operación.

Caraterísticas & Especificaciones de Furfural Certificado: 14001:2004 de la ISO

Certificados: 9001:2000 de la ISO

El furfural se utiliza como solvente en el refinamiento petroquímico para extraer los dienos de otros hidrocarburos. El furfural, tan bien como su alcohol furfuril derivado, se puede utilizar solo o adentro junto con el fenol, la acetona, o la urea para hacer las resinas sólidas. FURFURAL [furfural] o furfuraldehido (C4H3OCHO), líquido viscoso, descolorido que tiene un olor aromático agradable; sobre la exposición al aire da vuelta a marrón oscuro o a negro. Hierve aproximadamente 160°C. Es de uso general como solvente; es soluble en etanol y éter y algo solubilidad en agua. El furfural es el aldehino del ácido piromúcico; tiene características similares a las del benzaldehído. Un derivado del furano, es preparado comercialmente por la deshidratación de los azúcares de la pentosa obtenidos de cornstalks y de corncobs, de las cáscaras de la avena y del cacahuete, y de otros residuos. Se utiliza en la fabricación de pesticidas, de resinas de furfural del fenol, y de tetrahidrofurano. El furfural también se utiliza como intermedio del producto químico en la producción de los solventes furano y tetrahidrofurano. El furfural hidroximetílico se ha identificado en una gran variedad de alimentos transformados por el calor. Puede ser el refinamiento usado del aceite lubricante, producción furfuril del alcohol por la hidrogenación, haciendo varios productos químicos orgánicos, tales como pesticida de la medicina. Se utiliza como solvente en industria petrolera. Puede ser utilizado para producir andydride meleic, tertahydrofuran, la resina de furano y la resina furfuril del alcohol. Es también extensamente uso en spicery y tinte del alimento como el antiséptico, el disinfector, el insecticida y removedor de moho. Fórmula: C5H4O2 Especificación: Pureza (%): minuto 98.5 Humedad (%): 0.2 máximo Ácido (mol/L): 0.016 máximo Índice de refracción (D20): 1.524-1.527 Densidad (P20), g/cm3: 1.159-1.161 Embalaje: En tambor del hierro 230kg o 240kg.

187


RACJESS

Esquema FEU

Otros nombres con los se conoce al furfural son: furan-2-carboxaldehido, fural, furfuraldehido, aldehído piromúcico.

188


RACJESS

MEK TOLUENO Los hidrocarburos parafínicos normales o poco ramificados, forman la familia de las parafinas de alto punto de congelación Estos compuestos le imparten al aceite alto punto de congelación o escurrimiento, debiendo ser eliminados para lograr las especificaciones que permitan un servicio adecuado en situación climática fría. La separación se realiza por aplicación de solventes selectivos, que permiten cristalizar la parafina y filtrarla por filtros rotativos. El aceite se separa luego por evaporación del solvente a baja temperatura. Uno de los solventes mas utilizado es el METIL ETIL CETONA (MEK). La intensidad de la desparafinación debe controlarse para no afectar severamente el IVdel aceite y el rendimiento de la planta. La parafina es recuperada y tratada para su comercialización, como producto secundario del proceso.

MEK es un tipo selectivo de solvente que solubiliza prácticamente todos los hidrocarburos del aceite, menos las parafinas que son insolubles en la cetona a baja temperatura. La solubilidad del aceite en el solvente se mejora agregando TOLUENO, que evita se formen dos fases en la parte liquida, aspecto que puede perjudicar la filtración.

CH3-CO-CH2-CH3 METIL ETIL CETONA El solvente utilizado depende de la viscosidad del corte que se este tratando, a mayor viscosidad, mayor cantidad de solvente. Esta regla de operación obedece a la necesidad de regular la viscosidad de la solución a la temperatura de filtración, a los requerimientos del grano de los filtros rotativos, que hace al rendimiento de los mismos. A menor viscosidad se forman cristales de parafina más grandes, que pueden ocluir mayor cantidad de aceite en la torta.

189


RACJESS

La regulación de la relación solvente/carga, es critica, debiendo considerar también que un exceso de MEK significa gasto de energía en enfriamiento y destilación del solvente. El grado de desparafinado depende de la temperatura de enfriamiento para la cristalización de las parafinas, esta temperatura estará relacionada con los rangos de puntos de congelación de los hidrocarburos involucrados.

En resumen: MEJOR RENDIMIENTO No cristalizar hidrocarburos útiles MEJOR CALIDAD No disminuir en exceso el IV 6.2.3

Hidroterminado El terminado de los cortes bases, consiste en conferirles el aspecto final en cuanto a aspecto y color, como mejoras importantes en propiedades tales como: Estabilidad a la oxidación por saturación de dobles ligaduras Menor acidez Menor porcentaje de carbón residual Eliminación de compuestos de azufre, nitrógeno y oxigeno El proceso consiste en circular el aceite mezclado con hidrogeno por un lecho catalizador de COBALTO MOLIBDENO, a unos 320 °C y 50 kg/cm2. Las variables mas significativas del proceso son: Temperatura Presión Relación hidrogeno/aceite

190


RACJESS

Resumen

6.3

Varios

6.3.1

BLENDING Los aceites bases terminados, son almacenados en tanques, de los cuales, por dosificación automática computarizada, son tomados los porcentajes necesarios para preparar cada uno de los aceites que se produce. En línea son agregados los aditivos apropiados y controlada toda la operación por analizadores de viscosidad automáticos. El control final corresponde al laboratorio de la refinería, que deberá aprobar cada lote con un análisis completo del producto. Posteriormente el producto final se lleva a la planta de envasado.

6.3.2

VGS Un índice útil para estimar el carácter solvente de los cortes bases es la constante VGC, constante VISCOSIDAD PESO ESPECIFICO, cuya formula es: A mayor constante VGC, mayor poder solvente y por ende, mayor contenido de aromáticos en el corte de aceite. Cierto carácter solvente colabora a mantener los productos indeseables de la oxidación en el cuerpo del aceite, evitando que se depositen en conductos o recipientes de la maquina. La instauración propia de los nafténicos induce a inestabilidad química.

191


RACJESS

VGS vs Viscosidad

6.3.3

Parámetros (lubricantes) Emulsión, ASTM D –1401 Tendencia a formación de espuma, ASTM D –892 Punto de inflamación, ASTM D –92 Numero de neutralización, ASTMS D –664, 974, 2896 Numero de precipitación, ASTM D –91 Cenizas, ASTM D –482, 874 INDICE DE VISCOSIDAD, ASTM D –2270 Color, ASTM D –1500

6.3.4

Índice de viscosidad Numero comparativo donde se relaciona la variación de la viscosidad con la temperatura del aceite en estudio, con la variación que se produce en dos aceites patrones a los que se designa 0 y 100 de IV. IV=0:cambia mucho su viscosidad con la temperatura. IV=100:denota poca sensibilidad del aceite a dichos cambios. U: Viscosidad a 40 °C de la muestra L: Viscosidad a 40 °C de un aceite patrón de IV=0 que a 100 °C tiene la misma viscosidad de la muestra H: Viscosidad a 40 °C de un aceite patrón de IV=100 que a 100 °C tiene la misma viscosidad que la muestra

192


RACJESS

Otras relaciones importantes:

6.3.5

Requerimientos (lubricantes) Reducir desgaste Refrigerar partes Evitar corrosión Reducir los residuos y acumulación de depósitos Mantener en suspensión los contaminantes Mantener la viscosidad pese a los cambios de temperatura Neutralizar los ácidos formados en la combustión Facilitar el arranque en frio Minimizar el consumo de aceite

6.3.6

Especificaciones (lubricantes) Viscosidad Índice de viscosidad Estabilidad a la oxidación Propiedades anti desgaste Propiedades inhibidoras de la corrosión Propiedades detergentes Propiedades dispersantes Volatilidad adecuada Contenido de aditivos adecuados Requerimiento del fabricantes de la maquina Cumplimiento de ensayos normalizados en motores de banco Condiciones fisicoquímicas apropiadas al uso y controlables

193


RACJESS

Propiedades (lubricantes) COLOR: o Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino. DENSIDAD o La densidad de un aceite lubricante se mide por comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acordó que sería igual a 1 (UNO), a igual temperatura. o Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 60 ºF. VISCOSIDAD o Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno de sus moléculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesión existente entre estas. PUNTO DE INFLAMACION o El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama. PUNTO DE COMBUSTION o Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación, notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustión. PUNTO DE CONGELACION o Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida. NUMERO DE NEUTRALIZACION o Se llama número de neutralización al la cantidad de ácido o base necesario para neutralizar una muestra de lubricante. NUMERO DE NEUTRALIZACION o Se llama número de neutralización al la cantidad de ácido o base necesario para neutralizar una muestra de lubricante. EMULSION o Se llama emulsión a la dispersión de un líquido dentro de otro en forma de pequeñas gotas. Al líquido dispersado se le llama fase discontinua. El líquido dispersante es llamado fase continua. o Las emulsiones no suelen ser estables debido a que la tensión interfacial tiende a unir las burbujas. TENSION SUPERFICIAL o La tensión superficial es la energía libre existente en la superficie de un líquido gracias a la cual el líquido tiende a tener la menor superficie posible. La tensión superficial es debida a las fuerzas de atracción entre las moléculas de la superficie del líquido, las cuales no están rodeadas totalmente de otras moléculas, con lo cual deja parte de esta fuerza sin utilizarse. PUNTO DE ANILINA o También llamado "temperatura crítica de disolución", el punto de anilina es la temperatura en ºC a la que dos volúmenes iguales de aceite y anilina se mezclan totalmente.

194


RACJESS

6.3.8 Clasificación SAE Punto de anilina Los grados SAE únicamente representan un nivel de viscosidad o resistencia a fluir, medidas a determinadas temperaturas. En general, cuanto más alta sea la viscosidad, más alto es el grado SAE.

Existen once grados SAE. Seis de ellos incluyen la designación W (por "Winter": invierno en idioma ingles), que indica que la viscosidad fue también medida a baja temperatura. Para los grados que no tienen esta denominación, la viscosidad se especifica a 100°C. Ellos son : 0W, 5W, 10W, 15W, 20W y 25W (GRADOS DE INVIERNO) 20, 30, 40, 50 y 60 (GRADOS DE VERANO) La norma SAE J 300 va incorporando los requerimientos de los fabricantes de motores, acompañando así el progreso tecnológico. Inclusive hay cambios que se incorporarán a partir de junio del 2001, y que afectan a las mediciones de Viscosidad a baja temperatura, en las condiciones del cojinete de cigüeñal (ensayo CCS "ColdCrankingSimulator") haciendo a sus requerimientos más severos.

*Estosaceites(SMyCJ4)tienenaplicacionesespecialesdeacuerdoalapurezadelcombustibleyaplicacion esconcatalizadoresdegasesdelescapeparareducirlasemisionealmedioambiente.Nosonrecomendabl esconcombustiblededudosacalidad.

195


RACJESS

Aceite monogrado Un lubricante que cumple un solo grado SAE, puede ser un grado de VERANO, o bien de INVIERNO, en el cual el número de SAE va acompañado de la letra "W" por Winter, invierno en idioma inglés. Aceite multigrado Son aceites que se formulan para cumplir con los requerimientos de más de un grado de la clasificación SAE, y por ello se pueden utilizar en un rango más amplio de temperaturas operativas que los aceites de un sólo grado. Un aceite multigrado se identifica por dos grados SAE. Así, un SAE 5W-40 indica que a bajas temperaturas se comporta como un 5W, y a temperaturas normales de régimen del motor como un aceite grado SAE 40.

6.3.9

Aditivos químicos Como aditivos lubricantes se entienden aquellos compuestos químicos destinados a mejorar las propiedades naturales de un lubricante, y, conferirle tras que no poseen y que son necesarias para cumplir su cometido. Fundamentalmente, los aditivos persiguen los siguientes objetivos: Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenos químicos ocasionados por razón de su entorno o actividad. Proteger a la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes. Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante o proporcionarle otras nuevas.

196


RACJESS

6.3.10 Grasas lubricantes Componentes primarios: jabones y aceite mineral Jabones encargados de dar cuerpo a la grasa

Requerimientos: Adecuada lubricación, reducir fricción y desgaste Protección contra corrosión Sellado de la entrada de contaminantes Permanencia, evitando ser expulsado Resistencia a los cambios de estructura con el uso prolongado Mantener la consistencia adecuada tanto a baja como alta temperatura Compatibilidad con los materiales de sello. Tolerar algún grado de contaminación (agua).

197


RACJESS

6.3.11 Productos (Carburantes Lubricantes)

198


RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

Preguntas


Los procesos de acuerdo a su mejoramiento se clasifican en: 1.

a) Térmicos y Catalíticos b) Reordenamiento molecular e Intervención de otros reactivos c) Hidrogenación y endulzamiento

Son plantas de Refinación de lubricantes 2.

a) Vacío I y Vacío II b) Vacío I, Vacío II y Vacío III c) Feu, Mek Tolueno e Hidroterminado

Las Plantas Básicas son: 3.

a) Feu, Mek Tolueno b) Vacío I, Vacío II y Vacío III c) Vacío I y Vacío II

En la Destilación al vacío: 4.

a) El residuo atmosférico se calienta a 400°C b) El residuo atmosférico se calienta a 300°C c) El residuo atmosférico se calienta a 500°C

La destilación al Vacío I en la mayoría de los casos proporciona uno o dos cortes: 5.

a) Gas liviano y pesado b) Gasolina liviana y pesada c) Gas oil de vacío, ligero y pesado

199


RACJESS

La carga a esta planta ha sido calentada y destilada en dos oportunidades: 6.

a) Planta de refinación b) Planta Básica c) Planta PDA Compuesto químico de origen vegetal

7.

a) Metil etil cetona b) Cobalto molibdeno c) Furfural

Mejora el índices de viscosidad (IV) que es una propiedad muy valorada en los aceites lubricantes 8.

a) Catalizador b) Furfural c) Mek Tipo selectivo de solvente que solubiliza prácticamente todos los hidrocarburos de aceite a excepción de la parafinas

9. a) Mek b) Cobalto molibdeno c) Furfural Las variables más significativas del proceso de hidroterminado son 10. a) Temperature y Presión b) Temperatura, Presión y Relación Hidrógeno/Aceite c) Relación Hidógeno/Aceite cual de los siguientes es un ejemplo de proceso: A) A +B = C B) A +B = AB 11. C) A +B = A + B D) A +B = A

12

las plantas básicas representan a: A) vació I B) vació II C) PDA D) todos los anteriores

200


13

14

15

16

17

18

19

RACJESS

en la destilación a VACIO I la destilación se realiza a una presión: A) igual a la atmosférica B) mayor a la atmosférica C) menor a la atmosférica D) ninguno Que es PDA: A) una operación de extracción con solventes B) un proceso de extracción con solventes C) un proceso de asfaltizacion por propano D) ninguno

los cortes básicos de PDA forman: A) recon B) lubricantes C) ambos D) ninguno

en la operación de FEU se utiliza como solvente a: A) MEK tolueno B) propano liquido C) furfural D) ninguno

en que consiste la operación FEU: A) disminuir la viscosidad B) disminuir la cantidad de parafinas C) aumentar la cantidad de parafinas D) mejorar el índice de viscosidad IV

por que se deben extraer las parafinas de los aceites: A) mejorar el IV B) por su bajo punto de congelación C) por su alto punto de congelación D) ninguna las parafinas son insolubles en………….. A bajas temperaturas. A) cetona B) tolueno C) propano liquido D) furfural

201


20

RACJESS

la solubilidad del aceite se mejora agregando: A) furfural B) cetona C) tolueno D) ninguno

21

¿Qué es Blending?

22

¿Qué se entiende por VGS?

23

Explique el Índice de viscosidad

24

¿Cuáles son las propiedades más importantes?

25

¿Cuál es la clasificación de la SAE?

202


RACJESS

ANEXOS Noticias

Cae la producción de gas e incide en bajo crecimiento

De enero a junio de este año, la economía boliviana creció en 3,21% respecto a similar período del 2008 gracias, sobre todo, a la minería, construcción y transporte. No obstante, el sector petrolero registró un decrecimiento de 13,07%, lo que incidió de manera directa en una menor tasa de crecimiento del Producto Interno Bruto (PIB) boliviano.

203


RACJESS

Mapa Mental

204


RACJESS

CAPITULO 7

PRODUCTOS DE Refinación

208


RACJESS

209


RACJESS

PRODUCTOS DE REFINACIÓN I.

PARTE TEÓRICA

RESUMEN

Esquemas: Procedimientos de Refinería Gualberto Villarroel: CARBURANTES

210


RACJESS

LUBRICANTES

7.1 DEFINICIONES

7.1.1 GLP GLP es la abreviatura de "gases licuados del petróleo", denominación aplicada a diversas mezclas de propano y butano que alcanzan el estado gaseoso a temperatura y presión atmosférica, y que tienen la propiedad de pasar a estado liquido a presiones relativamente bajas, propiedad que se aprovecha para su almacenamiento y transporte en recipientes a presión. Tiene un origen en los Estados Unidos entre los años 1900 y 1912 donde se comprobó que la gasolina natural no refinada tenía una gran tendencia a evaporarse debido a la presencia de estos hidrocarburos ligeros. A final de los años 30 eran ya varias empresas las que habían entrado en este mercado, y como innovaciones técnicas de esta época tenemos los primeros vagones para transporte de G.L.P. por ferrocarril, y el establecimiento de plantas de llenado de botellas por todo Estados Unidos. En Europa, la primera botella se vendía en Francia en 1934.

211


RACJESS

Los GLP pueden encontrarse formando parte del crudo y del gas natural; sin embargo existen diversos procesos de refineria que los pueden producir: "Reformado catalítico": Se alimenta de naftas ligeras para producir aromáticos y gasolinas. El rendimiento en GLP está entre un 5 – 10%. "Cracking catalítico": Se alimenta de gas-oil o nafta produciendo etileno y propileno para petroquimica. El rendimiento en GLP está entre un 5 – 12%. "Steam Cracking ": Se alimenta con gas-oil o nafta produciendo etileno y propileno. El rendimiento en GLP está entre un 23 – 30%. "Polimerización y alquilación": Se alimentan de butenos para producir gasolinas. El rendimiento en GLP está entre un 10 – 15%. "Cracking térmico": Se alimenta de gas-oil y fuel-oil para producir gasolina. El rendimiento en GLP está entre un 10 - 20%. "Coking y visbreaking ": Se alimenta de gas-oil pesado y residuo para producir coque. El rendimiento en GLP está entre un 5 – 10%. En el caso de encontrarse asociados al gas natural, los G.L.P, al tratarse de componentes con menor presión de vapor y puntos de de ebullición más altos, tienen el riesgo de que permanezcan en fase líquida en las redes de distribución. Por lo tanto, antes de trasportar el gas natural, se procesa en mediante un proceso de destilación fraccionada (plantas despentanizadoras), donde separan el metano del resto de hidrocarburos que llevan asociados, y que fundamentalmente van desde los etanos a los pentanos. El propano (químicamente) es un compuesto orgánico, cuya molécula, saturada, está compuesta por tres átomos de carbono y 8 de hidrógeno (fórmula C3H8). El butano es parecido al propano, salvo que su molécula, también saturada, está compuesta por cuatro átomos de carbono y 10 de hidrógeno (fórmula C4H10). Ambos gases tienen un gran poder calorífico: el propano proporciona 22000 Kcal/m³ y el butano 28300 Kcal/m³, lo que facilita el transporte y los hace muy prácticos. Comercialmente hablando, cuando nos referimos a propano hablamos de una mezcla del 80% de hidrocarburos C3 y un máximo del 20% de hidrocarburos C4. Por su parte, lo que se vende bajo la denominación butano es un líquido que consta de un mínimo del 80% de hidrocarburos C4 y un máximo del 20% de hidrocarburos C3. Las proporciones anteriores pueden variar en función de la aplicación que se de al gas. GLP en refinerías El proceso se inicia cuando el petróleo crudo procedente de los pozos petroleros llega a una refinación primaria, donde se obtienen diferentes cortes (destilados) entre los cuales se tienen gas húmedo, naftas o gasolinas, queroseno, gasóleos atmosféricos o diésel, y gasóleos de vacío. Estos últimos (gasóleos) de vacío son la materia prima para la producción de gasolinas en los procesos de craqueo catalítico. El proceso se inicia cuando estos se llevan a una planta FCC y, mediante un reactor primario a base de un catalizador a alta temperatura, se obtiene el GLP, gasolinas y otros productos más pesados. Esa mezcla luego se separa en trenes de destilación.

212


RACJESS

Los usos principales del GLP son los siguientes: Obtención de olefinas, utilizadas para la producción de numerosos productos, entre ellos, la mayoría de los plásticos. Combustible para automóviles, una de cuyas variantes es el autog

Combustible de refinería. Combustible doméstico (mediante garrafas o redes de distribución). Las Ventajas del GLP El GLP lo podemos considerar un gas condensado que a grandes rasgos y sin una precisión total podría definirse como una mezcla de propano y butano. Se obtiene en los mismos yacimientos que se obtiene la gasolina o el gasóleo. El GLP permite obtener excelentes prestaciones por lo que concierne potencia, elasticidad y buen funcionamiento del motor. Previene el prematuro desgaste del motor, prolonga la duración de las bujías, de las válvulas y de los pistones. El GLP tiene emisiones de óxidos de carbono y nitrógeno mucho más bajas que los motores gasolina, y en caso de óxidos de nitrógeno y partículas finas, contamina alrededor el 90% menos que cualquier vehículo diesel. El GLP produce en torno a un 15 % menos de emisiones de CO2 que la gasolina. No contiene plomo. Estas menores emisiones repercuten en que el impuesto de matriculación sea menor. El precio del litro de GLP cuesta la mitad que uno de gasóleo o gasolina. La mayoría de los vehículos que pueden utilizar GLP también utilizan gasolina (en dos depósitos distintos). Muchas ciudades europeas están limitando el acceso al centro a sólo vehículos que funcionan con GLP por su menor contaminación. Son varios los fabricantes que están apostando por el GLP en sus coches, entre ellos destacan Chevrolet, Skoda, Volkswage, Seat, Mercedes…

213


RACJESS

7.1.2 Gasolina Es la mezcla de los hidrocarburos líquidos más ligeros que se usa como combustible en motores de combustión interna. Se produce a través de varios procesos y operaciones: la destilación fraccionada del petróleo, la condensación o la adsorción de gas natural, la descomposición térmica o catalítica del petróleo o sus fracciones, la hidrogenación de gasógeno o carbón, o a través de la polimerización de hidrocarburos de bajo peso molecular. Cuando se produce a través de la destilación directa del petróleo bruto, se habla de gasolina de destilación. Las partes del petróleo utilizadas en la gasolina hierven y destilan en una gama de temperaturas entre los 38 y los 205 ºC. Según el tipo de petróleo, la cantidad producida de gasolina durante este proceso puede ser de un 1 a un 50%. La gasolina de destilación constituye hoy una pequeña parte de los derivados del petróleo, dado que se obtienen mejores resultados con los procesos de craqueo. Algunos gases naturales contienen un porcentaje de gasolina natural que puede recuperarse mediante condensación y adsorción. El proceso más habitual para la extracción de este componente consiste en hacer pasar el gas extraído del pozo a través de una serie de torres que contienen un aceite ligero denominado aceite de paja. El aceite absorbe la gasolina, que se destila posteriormente. Otros procesos implican la adsorción de la gasolina con alúmina activada, carbono activado o gel de sílice. La gasolina de alto grado se consigue mediante un proceso conocido como hidrofinado, es decir, la hidrogenación de petróleo refinado a alta presión y con un catalizador, como por ejemplo el óxido de molibdeno. El hidrofinado no sólo convierte el petróleo de bajo valor en gasolina de mayor valor, sino que al mismo tiempo purifica químicamente el producto eliminando elementos no deseados, como el azufre. El gasógeno, el carbón y el alquitrán de hulla pueden también hidrogenarse para producir gasolina. Es recomendable utilizar en los motores de alta compresión una gasolina que se queme de manera uniforme y total para prevenir las detonaciones, que son los sonidos y los daños causados por la ignición prematura de una parte del combustible y del aire en la cámara de combustión. Las propiedades antidetonantes de este combustible están relacionadas directamente con su eficiencia y dependen del índice de octano. Este índice indica el rendimiento de un combustible cualquiera comparándolo con el de un combustible que contiene un porcentaje determinado de isooctano (2,2,4-trimetilpentano) y heptano. Cuanto mayor sea este índice, menor es la probabilidad de que el combustible produzca detonaciones. La gasolina obtenida mediante craqueo tiene mejores propiedades antidetonantes que la de destilación, y cualquier gasolina puede mejorarse mediante la adición de sustancias como el tetraetilplomo. Sin embargo, desde que se descubrió que las emisiones de plomo de muchas gasolinas son peligrosas (entre otros efectos, producen el incremento de la presión sanguínea) se ha intensificado la investigación de nuevas formas de reducir su detonación.

214


RACJESS

7.1.3 Diesel oil EL Diesel es un combustible derivado del petróleo. Es una mezcla de compuestos derivados del petróleo, conocidos como destilados medios, mas pesado que la gasolina y mas liviano que el aceite lubricante y puede o no contener aditivos. Otros destilados medios son el kerosene. Propiedades del diesel: Esta compuesto principalmente por compuestos parafínicos, nafténicos y aromáticos. El número de carbonos es bastante fijo y se encuentra entre el C10 y C22. Las propiedades de Diesel comerciales dependen tanto del proceso de fabricación como de la naturaleza de los lípidos a partir de los cuales se ha producido en el caso último. El combustible diesel, también se manufactura, en muchos casos a partir de mezclas de gasóleos con querosinas, y aceite cíclico ligero, el cual es producto del proceso de desintegración catalítica fluida. Se obtiene de la fracción destilada del petróleo denominada gasóleo (15 a 18 átomos de carbono). Tiene propiedades diferentes a la gasolina pues ésta contiene hidrocarburos más livianos. El combustible diesel es más pesado y aceitoso, de hecho, a veces se le denomina aceite diesel. Se evapora más lentamente y su punto de ebullición es más lato, incluso supera al del agua. El petroleo diesel tiene un mejor rendimiento en Km/L en los motores que la gasolina. Además resulta más económico porque requiere menos refinaciónEn una refinería, el petróleo es convertido a una variedad de productos mediante proceso físicos y químicos. En un tiempo, la manufactura de diesel involucró utilizar lo que quedaba después de remover productos valiosos del petróleo. Hoy en día el proceso de fabricación del diesel es muy complejo ya que comprende escoger y mezclar diferentes fracciones de petróleo para cumplir con especificaciones precisas. La producción de diesel estable y homogéneo requiere de experiencia, respaldada por un estricto control de laboratorio.

215


RACJESS

7.1.4 Jet Fuel La gasolina de avion no es una nada mas, gasolina de avion se divide en dos tipos: la gasolina para aviones con motor de combustion interna convencional (pistones, cilindros), y la jet fuel, que es la que utilizan los aviones a reaccion, es decir los JET's Jet Fuel es un tipo de combustible de aviación diseñados para su uso en aviones con motor a reacción. El combustible más común es un sin plomo / aceite de parafina basada en los combustibles clasificadas como JET A-1, que se produce a un conjunto de especificaciones estandarizadas internacionalmente. En los Estados Unidos solamente, una versión de Jet A-1 conocido como JET A también se utiliza. El único combustible que sea utilizado en la aviación civil se llama JET JET B. B es un combustible en la región de nafta de queroseno que se utiliza para el frío y mayor rendimiento del tiempo. Sin embargo, más ligero composición JET B hace que sea más peligroso de manejar, por lo que es restringido sólo a las zonas donde el frío de sus características climáticas son absolutamente necesarias.

7.1.5 AV Gas Es un combustible destinado a motores de combustión interna, este combustible se desarrolla desde el inicio de la aviación. Grados de combustible En la actualidad el Avgas es usado principalmente por aviones pequeños y helicópteros livianos, pero hay también un significante número de transportes militares y comerciales impulsados por grandes motores a pistón que usan Avgas. La especificación de Avgas D 910 reconoce tres grados, los cuales contienen plomo. Como fue planeado, el grado 100LL es ampliamente el más popular. El grado 100 y el grado 80 son usados moderadamente. Avgas es un combustible utilizado para avión y coches de carreras. Avgas es a baúl de viaje para gasolina de la aviación, según lo distinguido de mogas (gasolina de motor), que es el diario gasolina utilizado adentro coches. Avgas se utiliza en el avión que utiliza pistón o Motores de Wankel. Turbinas de gas puede funcionar encendido avgas, pero no típicamente. Turbina y motores diesel se diseñan utilizar keroseno- basado combustible de jet.

216


RACJESS

Características y variedades de Avgas Gasolina utilizado para el combustible de la aviación tiene generalmente dos números asociados a su grado del octano. Los ejemplos de esto incluyen (ahora) el 80/87 casi totalmente inasequible de los avgas, y los avgas de 100/130. El primer número indica el grado del octano del combustible probado a los estándares magros de la “aviación”, que es similar a Número de octano del motor clasificación dado a la gasolina automotora. El segundo número indica el grado del octano del combustible probado al estándar rico de la “aviación”, que intenta simular una condición sobrealimentada con una mezcla rica, temperaturas elevadas, y una alta presión multiple. Avgas tiene un más bajo y más uniforme presión del vapor que mogas, que lo mantiene el estado líquido en la alto-altitud, prevención cerradura de vapor. Hoy funcionando de las mezclas particulares es igual que cuando primero fueron desarrollados en los años 50 y los años 60, y por lo tanto los grados high-octane son alcanzados por la adición de plomo tetra-ethyl una sustancia altamente tóxica que fue eliminada para el uso del coche en la mayoría de los países en los años 80. La cañería petróleo el componente usado en avgas que mezclan es alkylate, que es esencialmente una mezcla de vario isooctanos, y algunas refinerías también utilizan alguno reformate. Avgas es actualmente disponible en varios grados con concentraciones máximas del plomo que diferencian. Puesto que el teléfono es un añadido algo costoso, una cantidad mínima de ella se agrega típicamente al combustible para traerlo hasta el grado requerido del octano así que las concentraciones reales son a menudo más bajas que el máximo. Grado 100LL 100LL, hablado como “100 con poco plomo”, contiene plomo tetra-ethyl (Teléfono basado antidetonante compuesto), a plomo, pero menos que el 100/130 “alto-plomado” de los avgas que substituyó con eficacia. La mayoría de los motores de avión del pistón requieren 100LL y un combustible del reemplazo conveniente todavía no se ha desarrollado para estos motores. Mientras que hay los motores similares que se queman los combustibles no-plomados, el avión se compra a menudo con los motores que utilizan 100LL porque muchos aeropuertos tienen solamente 100LL. 100LL contiene un máximo de 2 gramos de plomo por galón de los E.E.U.U., o de los gramos/litro del máximo 0.56 y está la gasolina lo más comúnmente posible disponible y usada de la aviación. Avgas 100/130 tenía una gasolina más alta de la aviación del grado del octano, conteniendo un máximo de 4 gramos de plomo por el galón de los E.E.U.U., máximo 1.12 gramoslitro. 100LL “con poco plomo” ha substituido los avgas 100/130 en la mayoría de los lugares, pero Avgas 100/130 todavía se vende adentro Australia y Nueva Zelandia pues uno de los dos fabricantes en Australia no puede hacer Avgas 100LL.[la citación necesitó]. El AVgas es de color celeste

217


RACJESS

INTRODUCCIÓN

Como introducción un resumen de características de estos tres factores de los productos refinados. 1

• CALIDAD

2

• OFERTA

3

• DEMANDA

CALIDAD El decreto Supremo 26276 “Reglamento de calidad de carburantes” aprobado el 05 /08/2001 estipula que se debe cumplir con las condiciones mínimas de calidad, lo cual es una reglamentación. Donde existe una clasificación:

CLASIFICACIÓN

COMBUSTIBLES

AUTOMOTRIZ (GE , DO)

GLP

AVIACION ( JF, AVGAS)

OFERTA Y DEMANDA. La oferta se relaciona con la producción de los productos. La demanda tiene que ver con que “La refinación es un Servicio Público” y por esta razón debe cubrir principalmente la demanda interna. Existen dos puntos de vista: Punto de vista de oferta: relacionado con la calidad. Punto de vista de demanda: se toma en cuenta las especificaciones del producto.

218


CALIDAD

7.2.1

GLP

RACJESS

El GLP se caracteriza por tener un poder calorífico alto y una densidad mayor que la del aire. ¿Por qué nos interesa cierta cantidad de pentanos más pesados expresados en las especificaciones de GLP? Primeramente sabemos que se tiene C5, C6, C7+ para aquellos compuestos que son líquidos. Y cuando se tiene los compuestos como C2 sería más gas. Por esta razón se debe indicar la cantidad o porcentaje máximo de etano y otros compuestos, para evitar que sobrepase el límite ya que puede dejar de tener propiedades licuables. En este caso para GLP no debe sobrepasar el 2% de pentanos para que no pase este límite de pasar a líquido, ya que por eso ocurre el fenómeno de la salida de líquido de las garrafas. Por último pero no menos importante sabemos que al tener mayor cantidad de pentanos se tiene menor poder calorífico; o sea pierde la capacidad calórica de antes.

7.2.2

Gasolina especial

Un producto importante de las refinerías es la gasolina para motores, una mezcla de fracciones de hidrocarburos con puntos de ebullición relativamente bajos, incluida la gasolina reformada, de alquilato, nafta alifática (nafta ligera de destilación directa), nafta aromática (nafta de craqueo térmico y catalítico) y aditivos.

219


RACJESS

Una de sus características principales es el número de octano; que se refiere una escala que mide la resistencia que presenta u combustible a detonar prematuramente cuando es comprimido dentro del cilindro de un motor. Por razones de calidad se clasifican las especificaciones en función a las estaciones de verano e invierno. Podemos ver en las especificaciones que se toma el valor de 50% de destilación. ¿Por qué nos interesa al 50 % de destilación? Primeramente tenemos:

Curva patrón

Podemos hacer una comparación con la curva patrón o estándar y tenemos lo siguiente: CURVA

Más del 50 %

Menos del 50 %

Curva A

Más componentes livianos

Más componentes pesados

Curva B

Más componentes pesados

Más componentes livianos

Luego tenemos dos respuestas a partir desde dos puntos de vista: Desde el punto de vista de la Demanda.- el control de calidad de la comercialización de este producto (gasolina) se encuentra en función del 50 % de la destilación. Desde el punto de vista de la Oferta.- tengo por ejemplo en una refinería el caso en que puedo ajustar la temperatura de corte (a la curva A o a la curva B); de esta forma tengo variaciones en mi rendimiento y puede ser que este fuera de las especificaciones, por eso se toma el 50% de destilado. Conclusiones Es importante tomar al valor del 50% de destilado porque es el punto que me dan para saber en qué punto estoy de la curva. Si tengo curva de destilación, no hay diferencia entre curvas A y B. si hago un desplazamiento de curva A o B puede ocurrir contaminación por variación de las especificaciones; así que se puede mejorar rendimiento o empeorarlo; esto está desde el punto de vista de oferta y demanda.

220


RACJESS

Diesel Oíl

En este caso el parámetro principal es la calidad de ignición. Para Diesel Oil se tiene las especificaciones en función al tipo de lugar, como ser: Oriente y Occidente; ya que existirán variaciones respecto a las condiciones especificadas para cada lugar. Una de las especificaciones principales es el punto de escurrimiento (aquella temperatura a la cual se congela, ya no escurre y se vuelve más viscoso hasta el punto de ser prácticamente inmóvil).

Índice de Cetano El Índice de Cetano es una medición de la calidad de ignición de un diesel y que indica el grado de eficiencia de la combustión y la capacidad antidetonante del diesel. Los motores a diesel se diseñan para utilizar un diesel con un índice de Cetano entre 40 y 55. A mayor índice de Cetano se incrementa la calidad de ignición, el grado de eficiencia de combustión y la capacidad antidetonante de los motores a diesel. Este factor no tiene importancia en gasolina, puesto que en los motores que la usan se utiliza un agente externo para provocar el encendido -una bujía. Normal Cetano, (con excelentes cualidades de ignición –un período de retardo muy corto; asignacIónarbitraria NC = 100) y alfametilnaftaleno(calidad de ignición pobre; NC = 0) En 1962 se reemplazó el alfametilnaftalenopor heptametilnonano(NC = 15). Si el índice de Cetano es demasiado bajo, la combustión es inadecuada y da lugar a ruido excesivo, aumento de las emisiones, reducción en el rendimiento de vehículo y aumento en la fatiga del motor. Un humo y ruido excesivos son problemas comunes en los vehículos diesel, especialmente bajo condiciones de arranque en frío. Punto de inflamación Temperatura a la cual el vapor que se desprende se inflamará en presencia de llama bajo condiciones de ensayo. Especificación que hace a la seguridad del manejo del combustible. Durante la refinación se corrige el punto de inflamación a la salida de la torre topping en los despojadores “stripping”, que despojan al corte de hidrocarburos livianos por arrastre con vapor.

221


RACJESS

¿En qué lugar afecta el punto de escurrimiento? Primeramente tenemos el siguiente gráfico:

En MEK Tolueno apreciamos que es el lugar donde afecta el punto de escurrimiento. La cantidad de parafinas hacen que el punto de escurrimiento sea importante. El punto de escurrimiento no puede variar con Toping ni stripers, varía con las parafinas que son producidas por la unida de tolueno.

222


Jet fuel

7.2.5

AV Gas

RACJESS

¿Con qué tipo de destilado se prepara diesel oíl, jet fuel y el kerosene? Diesel Oíl de DL, DM y DP Jet Fuel de DL y DM Kerosene de DL y DM Notándose que el destilado liviano es el más importante ya que es el más requerido.

223


OFERTA

7.3.1

GLP

OFERTA

RACJESS

GLP

1000 TND

Una Visión entre la oferta y demanda del (Diesel Oíl) en Bolivia 2009.

OFERTA

DEMANDA

• 60000 m3/mes

• 120000 m3/mes

Podemos ver que la oferta cubre el 50%, y entonces lo demás se utilizará en importación.

224


RACJESS

El transporte de GLP se realiza por:

TRANSPORTE DE GLP

POLIDUCTOS (ZONA SUR)

GASODUCTOS

SISTERNAS

OCCIDENTE (Zona Norte)

ORIENTE

225


RACJESS

Por otro lado sabemos que se tiene las siguientes capacidades para las siguientes refinerías:

RGEB

RGV

81100 m3/mes

121100 m3/mes

=17000 BPD

=25400 BPD

Notemos que la capacidad de la Refinería Guillermo Elder Bell actualmente es de 17000 y no de 18500 como tenemos de datos en anteriores en anteriores temas, esto se puede deber a que una de las dos destiladoras no esté trabajando o es que exista algún desperfecto de una o ambas destiladoras que posee la Refinería. Podemos observar el rendimiento en nuestras refinerías:

226


RACJESS

Gasolina especial

Producción:

Formulación:

7.3.3

Diesel Oíl

Producción

Formulación:

227


RACJESS

Jet Fuel

Producción:

Formulación:

228


RACJESS

AV Gas

Producción: Refinería Gualberto Villarroel

Refinería Guillermo Elder Bell

Formulación:

Finalmente se tiene el siguiente cuadro de la oferta de cada uno de los productos de refinación: GLP

1000TND

GE

70000m3/mes

DO

72500 m3/mes

JF

20100 m3/mes

AVGAS

6900 m3/mes

229


DEMANDA

7.4.1

GLP

RACJESS

230


Diesel Oil

7.4.3

Gasolina Especial

RACJESS

231


RACJESS

Jet Fuel

EN BOLIVIA SE TIENE LA SIGUIENTE DEMANDA DE JET FUEL EN LOS SIGUIENTES AEROPUERTOS:

7.4.5

AVGAS

EN BOLIVIA SE TIENE LA SIGUIENTE DEMANDA DE AVGAS EN LOS SIGUIENTES AEROPUERTOS:

CUADRO DE DEMANDA DE LOS PRODUCTOS REFINADOS:

GLP

MAYOR A 1000TND

GE

80000m3/mes

DO

152000 m3/mes

JF

15400 m3/mes

232


RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nombre: _________________________________________________________ Fecha: __/__/__ Nº

Preguntas


Los combustibles que usamos para aviación son:

1.

2.

3.

4.

5.

A) GLP B) DO C) GE D) AVGAS & JF

El índice de octano es una escala que mide: A) la resistencia que presenta un combustible a detonar prematuramente B) la rapidez con la que detona un combustible C) ninguno

Que clases de octanaje existen: A) MON B) RON C) ROAD ON D) todos los anteriores

El índice de cetano en el Diesel OIL nos indica: A) la rapidez que presenta un diesel a detonar prematuramente B) es una medición de la calidad de ignición de un diesel C) se puede utilizar un índice de cetano entre 20 -33

A mayor índice de cetano: A) decrece la calidad de ignición B) aumenta la calidad de ignición C) decrece el grado de eficiencia de la combustión

233


RACJESS

si el índice de cetano es demasiado bajo: 6.

7.

A) La combustión es adecuada B) Aumento del rendimiento del vehículo C) La combustión es inadecuada el punta de inflamación hace referencia a : A) temperatura a la cual se congela B) temperatura a la cual el vapor que se desprende se inflamara C) temperatura a la cual el vapor que se desprende no se inflamara los cortes obtenidos de la refinación que son inferiores a 40 °C son productos:

8.

9.

A) para combustibles para autos B) de uso domestico C) asfaltos por que el índice de cetano no tiene importancia en las gasolinas: A) debido a que los motores a gasolina no usan un agente externo. B) debido a que los motores a gasolina usan un agente externo. a que nos referimos con punto de escurrimiento:

10.

A) al punto de inflamación B) al punto de congelación C) ninguno

234


RACJESS

ANEXOS

Exposición: Fuel Oíl Definición El Fuel Oíl es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación fraccionada. También conocido como combustóleo o fuel oíl No. 6, es un combustible elaborado a partir de productos residuales de los procesos de refinación del petróleo crudo. Características Es el combustible más pesado de los que se puede destilar a presión atmosférica Está compuesto por moléculas con más de 20 átomos de carbono, y su color es negro También conocido como combustóleo o fuel oil No. 6, es un combustible elaborado a partir de productos residuales de los procesos de refinación del petróleo crudo Especificaciones técnicas El fuel oil puede clasificarse de dos formas, una de las cuales es según las normas AFNOR (Asociación Francesa de Normalización), pudiendo ser: Fuel Oil n°1 o fuel oil doméstico Fuel Oil n°2 (contenido máximo en azufre: 4%) o fuel de bodega Fuel Oil n°2 BTS, bajo contenido de azufre (contenido máximo en azufre: 2%) Propiedades Importantes en el Fuel Oíl Viscosidad: Mide la resistencia de un líquido al flujo Poder calorífico: Representa la cantidad de energía liberada por unidad de masa o volumen del fuel oíl durante la reacción química para lograr una combustión completa Punto de escurrimiento: Es la temperatura más baja a la cual el fuel oil fluirá bajo condiciones de ensayos estándar Contenido de azufre: El contenido de azufre depende del crudo, del proceso de refinación y del tipo de fuel oíl. Contenido de agua y sedimentos: La presencia de agua en el fuel oil se debe, generalmente, a la condensación de esta en los tanques de almacenaje, pérdidas de vapor cuando se lo utiliza para la calefacción de los tanques, etc. Especificaciones Fuel Oíl en Bolivia Para el caso boliviano se toma en cuenta el Fuel N 6 de 0.7% de Azufre, registrado en los Precios Efectivos Gulf Coast del Platt's, que se tomará como el producto de referencia para el Fuel Oíl. Este combustible es un producto regulado bajo normativa del estado boliviano, teniendo diversas pruebas las cuales veremos a continuación:

235

REFINACIÓN DEL PETROLEO PRUEBA

RACJESS

ESPECIFICACION

UNIDAD

METODO ASTM

Grav. Específica a 15,6/15,6 °C (*)

0.8000

D-1298

Corrosión lámina de Cu

N° 3 máx

D-130

Azufre total

0.5 máx

% peso

D-1266

Punto de Inflamación

ambiente

°C (°F)

D-93

Aguas y sedimentos

0.5 máx

% peso

D-1796

Punto de Escurrimiento

-1.7(35) máx

°C (°F)

D-97

Visc. Cinemática a 1.3 - 5.5 40 °C

cSt

D-445

Residuo Carbonoso Ramsbottom

3.0 máx

% peso

D-524

Color

café obscuro

Poder calorífico(*) 20000

Visual Btu/lb

Destilación Engler (760 mmHg) 90 % vol

D-240 D-86

399 (750) máx

°C (°F)

236


RACJESS

ANEXOS Logística Datos YPFB 2008

237


RACJESS

238


RACJESS

239


RACJESS

Noticia: 900000 Conexiones Domiciliaras 2009-2015

240


RACJESS

Mapa Mental

241


RACJESS

CAPITULO 8

ASPECTOS ECONÓMICOS

246


RACJESS

247


RACJESS

ASPECTOS ECONÓMICOS I. 8.1.

PARTE TEORICA Introducción.-

El desarrollo de los diferentes procesos de refino ha respondido desde el principio a la necesidad de producir mayor y mejor calidad de productos sin olvidar la exigencias medioambientalistas cada vez más restrictivas con el objeto de incorporar el máximo valor añadido al producto refinado al mínimo costo posible. En general cada refinería se alimenta de varios crudos de distinta procedencia y por tanto de distintas características seleccionados previamente teniendo en cuenta sus precios de adquisición y los rendimientos de las distintas fracciones que van a proporcionar los productos finales que demanda el mercado de forma que se obtenga el máximo benéfico de explotación. En cualquier caso la rentabilidad del negocio depende de una gran cantidad de factores. Junto con todas las inversiones asociadas al proyecto existen riesgos asociados a la evolución de los precios:   

La regulación de los productos La promoción de combustibles alternativos Las restricciones ambientales sobrevenidas

Además en el caso del petróleo la evolución de los precios está sometida a una gran volatilidad debido a la ecuación de la OPEP y a factores geopolíticos de difícil valoración. A pesar de la variabilidad de los distintos factores que afectan a la rentabilidad de una refinería es posible optimizar la misma durante su funcionamiento en base a una adecuada utilización de los recursos disponibles:   

Tipos de crudos disponibles Unidad de conversión de la refinería Además de tener en consideración las restricciones que se puedan imponer exteriormente por ejemplo del tipo ambiental

Dada la complejidad de los procesos involucrados se suele llevar a cabo una formulación matemática que recoja las distintas variables involucradas y que permita tanto una visión de la gestión a corto plazo como la planificación a más largo plazo.

248


RACJESS

La medición del resultado económico de la actividad de refinación se realiza mediante un indicador que generalmente aunque existen diversas metodologías de cálculo se mide como margen de contribución (ingreso por ventas totales – costos de aprovisionamiento y otros costos variables) en valores unitarios expresados en $us/barril. Los costos de inversión de una refinería adaptada a la actual demanda son 4 veces superiores a los de una refinería simple de 1970 y el doble de una convencional de 1980 El costo de inversión de una refinería depende principalmente de la capacidad de destilación y de la complejidad de la misma. Los análisis potenciales de mejora de estos márgenes siempre llegan a la conclusión de que las actuaciones más interesantes están en los márgenes brutos (diferencia entre el valor de los productos obtenidos del crudo procesado en una refinería y el costo de dicho crudo puesto en la refinería) y que es, tanto en la selección adecuada de crudos como en la mejora de los rendimientos, donde pueden conseguirse resultados tangibles inmediatos, mientras que la reducción de los costos operativos, aunque no despreciable, tiene posibilidades más limitadas. En la estructura de costos operativos destaca la participación de la energía que concentra casi la mitad de dichos costos. 8.1.1

Mercado internacional

¿Qué es la OPEP? El petróleo se mide en barriles. El barril, es el referente del precio del petróleo en los mercados internacionales. Un barril equivale a 35 galones imperiales (Reino Unido), 42 galones (Estados Unidos) o 159 litros. La cantidad de petróleo que se debe producir y el precio son fijados por cotizaciones en las bolsas, mercados y organizaciones petroleras mundiales, como la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP). La OPEP, con sede en Viena, fue creada en 1960, por Irán, Kuwait, Arabia Saudí, Qatar, Irak, Venezuela, Libia e Indonesia. Luego ingresaron Argelia, Nigeria, Emiratos Árabes, Estados Unidos, Ecuador y Gabón. La OPEP controla casi dos tercios de la exportación mundial de petróleo. Hay otros países productores de petróleo llamados “independientes” entre los que se encuentran: Reino Unido, Noruega, México, Rusia y Estados Unidos. Este último es el mayor consumidor de petróleo, pero también es uno de los grandes productores. El referente europeo del precio del barril de petróleo es el “Brent”.

249


RACJESS

La cadena de producción o “upstream” y “downstream”

La actividad petrolera y su industria se divide en dos fases denominadas: upstream (corriente arriba en inglés) y downstream (corriente abajo). UPSTREAM: Se refiere a todo el trabajo de extracción, es decir: exploración, explotación, hasta su entrega en las refinerías. DOWNSTREAM: Es un proceso que se inicia cuando el petróleo y el gas natural son refinados para extraer combustibles, aceites y lubricantes, que luego son transportados, distribuidos y comercializados. La industria petrolera en el mundo incluye procesos globales de exploración, extracción, refino, transporte y mercadotecnia de productos del petróleo. Con el Decreto Supremo Nº 28701, del 1 de mayo de 2006, el Estado boliviano toma el control y la dirección de la producción, transporte, refinación, almacenaje, distribución, comercialización e industrialización de hidrocarburos en el país. O sea, el control de la cadena productiva de los hidrocarburos. Los productos de mayor volumen en la industria son combustibles (fueloil) y gasolina que se almacenan. El petróleo es la materia prima de muchos productos químicos, incluyendo los farmacéuticos, disolventes, fertilizantes, pesticidas y plásticos. 8.1.3

La comercialización de hidrocarburos en Bolivia Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB) es la principal empresa de Bolivia, el brazo operativo del Estado que ejerce el derecho de propiedad de los recursos hidrocarburíferos nacionales. Regula, controla, supervisa y fiscaliza todas las actividades de la cadena productiva del sector. El 50 % del personal de YPFB moviliza un gigantesco aparato de logística para llevar por tierra y ríos, los carburantes necesarios hasta el consumidor final, en los nueve departamentos y los más 300 municipios del país.

250


RACJESS

Las refinerías de YPFB, Guillermo Elder Bell de Santa Cruz y Gualberto Villarroel de Cochabamba procesan el 90 % de los carburantes que se consumen en Bolivia, o sea líquidos esenciales como gasolina, diesel, kerosene y Gas Licuado de Petróleo (GLP), y combustibles de aviación. El producto sale de las refinerías a las plantas de almacenaje de 23 zonas comerciales que existen en el país. De estas, se distribuyen a través de ductos y cisternas a cientos de surtidores dispuestos en todo el territorio Boliviano. La producción nacional de gasolina, kerosene y GLP es suficiente para cubrir la demanda interna. En el caso del diesel, el 50 % es producción nacional pero no alcanza para satisfacer todos los requerimientos internos, por lo cual YPFB se ve obligada a importar este producto. En el contexto de la nacionalización de los hidrocarburos, YPFB Corporación ejerce el monopolio de la comercialización de carburantes en el país.

8.1.4

Estructura de costos

251


RACJESS

Estructura de Costos: 10% OTROS 7% OTROS COSTOS FIJOS COSTOS VARIABLES

49% ENERGIA

19% MANTENIMIENTO

15% PERSONAL

8.2

Margen de refinación

El margen de refinación permite medir como de competitiva es comparativamente una refinería o un sistema de refino en función de su esquema. Su eficiencia en la planificación operativa, al carácter deficitario o excedentario de los productos finales comercializados en su ámbito geográfico de influencia y obviamente de la gestión y eficacia operativa de los gestores. El análisis y seguimiento de los márgenes de refinación es consecuentemente un elemento esencial en la gestión de la industria del refino. No existe una metodología única de cálculo de los márgenes por lo que es altamente improbable que los márgenes de una compañía coincidan con los de cualquier otra aun cuando pudieran estar utilizando una misma calidad de crudos como materia prima. En función de la ubicación geográfica y del carácter excedentario o deficitario de sus productos cada refinería calculará los precios de los productos refinados en términos CIF o FOB o una combinación de ambos o empleará como mercado de referencia (dentro de Europa) el NWE (North West Europe) o el MED (Mediterráneo). En el caso de Bolivia el WTI. 8.2.1

WTI

El petróleo WTI (West Texas Intermidiate o Texas Light Sweet) es un petróleo que contiene el promedio de características del petróleo extraído en campos occidentales de Texas (USA). Debido a su poco contenido de azufre, es catalogado como petróleo dulce y en relación al su densidad, el petróleo WTI es catalogado como liviano. (39.6º de gravedad API y 0.24% de contenido sulfuroso). Esto lo hace del WTI un petróleo de alta calidad e ideal para la producción de naftas. El precio del petróleo WTI es utilizado como referencia principalmente en el mercado norteamericano (Nueva York).

252


RACJESS

El precio del petróleo WTI es mayor al precio del Brent porque su procesamiento es más barato debido a su menor contenido de azufre y su menor densidad, aunque puede ocurrir que su precio disminuya en relación a aquel debido a otros factores, por ejemplo, durante algunos días del año 2007 su precio disminuyó por debajo del precio del Brent por cuestiones estacionales y de refinamiento. Diversos organismos (incluida la Agencia Internacional de Energía que sirve de referencia a nivel internacional) y entidades financieras, además de consultoras especializadas calculan en base a sus propios parámetros y metodología, los márgenes de refinación. Utilizando como referencia los Márgenes de la AIE los márgenes de refinación se han venido incrementando desde el año 2002 impulsados por la demanda de productos refinados, que ha crecido de forma más rápida que la capacidad de producción de la industria refinería. Esta coyuntura de márgenes crecientes ha favorecido especialmente a las refinerías con mayor grado de conversión debido a la apertura del diferencial entre crudos de mayor calidad respecto a los crudos más pesados y con mayor contenido en azufre. Por mercados, el incremento de los márgenes europeos ha sido más evidente en el mercado del Mediterráneo que en el del Mar del Norte, debido básicamente a la ampliación del diferencial de precios de los respectivos crudos de referencia (Ural y Brent) y al especialmente elevado déficit de gasóleos en el ámbito mediterráneo. Igualmente evidente ha sido la recuperación de los márgenes en el Golfo de México (medido empleando como crudo de referencia el LouisianaLight Sweet).

Los productos derivados del crudo de petróleo para poder ser comercializados a consumidor final deben ajustarse a unos parámetros técnicos y medioambientales de obligado cumplimiento a los que se denomina especificaciones Las instituciones comunitarias han venido adoptando sucesivas directivas orientadas a la fijación de especificaciones cada vez más estrictas de los diferentes productos petrolíferos, con el fin de mejorar la calidad del aire y proteger el medioambiente.

253


RACJESS

Modelos matemáticos

Un modelo matemático se define como una descripción desde el punto de vista de las matemáticas de un hecho o fenómeno del mundo real, desde el tamaño de la población, hasta fenómenos físicos El proceso para elaborar un modelo matemático es el siguiente: 1. Encontrar un problema del mundo real 2. Formular un modelo matemático acerca del problema, identificando variables (dependientes e independientes) y estableciendo hipótesis lo suficientemente simples para tratarse de manera matemática. 3. Aplicar los conocimientos matemáticos que se posee para llegar a conclusiones matemáticas. 4. Comparar los datos obtenidos como predicciones con datos reales. Si los datos son diferentes, se reinicia el proceso. Es importante mencionar que un modelo matemático no es completamente exacto con problemas de la vida real, de hecho, se trata de una idealización.

SULLIVAN

YPFB

OPTIMIZACION

254


RACJESS

Modelo Sullivan

En mayo de 2005, se estimó el margen con el que debían operar las refinerías de acuerdo a la siguiente metodología:

Esta metodología se apropiaba del ingreso proveniente de productos no regulados a fin de minimizar el margen que se debía aplicar sobre los productos regulados 8.2.4

Modelo de optimización

•Maximizar el ingreso para el Estado •Asignar crudo a las refinerías •Margen ó Tarifa de Servicio

255


RACJESS

–Calcular el margen de cada refinería (carburantes y lubricantes) –Calcular la tarifa de servicio de cada refinería (carburantes y lubricantes)

• ESQUEMA CONCEPTUAL GENERAL • ESQUEMA CONCEPTUAL REFINERIAS • ESQUEMA CONCEPTUAL DEL ESTADO • RESULTADOS DEL MODELO

Esquema general

256


RACJESS

Esquema de refinerías

Esquema país

257


RACJESS

Resultados del Modelo

Resultados

258


8.2.5

RACJESS

YPFB refinación

Modelo de programación de la producción Se dispone de un modelo para la optimización de la producción de ambas refinerías PIMS (Process Industry Modeling System) PIMS es un software que utiliza técnicas de programación lineal para la optimización de: Planeamiento de la producción Esquema de producción de la planta (función objetivo) Análisis Económicos Evaluación de tecnologías Estudios de dimensionamiento de unidades Aspen PIMS Permite a refinerías y plantas petroquímicas a desarrollar modelos de planificación óptima de que el equilibrio de la complejidad de medio ambiente de hoy con máxima fidelidad. Proporciona estos beneficios: Aumento de los beneficios a través del modelo precisión y flexibilidad. Aspen PIMS permite el modelado del caso de los procesos de trabajo clave de planificación, incluyendo el análisis del modelo, el crudo y la selección de materias primas, la planificación de la producción, planificación de operaciones y mezcla. Aspen PIMS modelos incluyen como materia prima y opciones intermedias, con niveles de precio, el fraccionamiento de crudo, y la representación de la propiedad Reducción de costes operativos a través de un proceso de planificación optimizada que permite mejorar la utilización de activos, la utilidad tamaño justo, la reducción de los servicios públicos, y la reducción de pérdidas Aspen PIMS optimiza el funcionamiento y el diseño de las refinerías, plantas petroquímicas, y otras instalaciones de la industria, y puede ser utilizado para una amplia variedad de corto plazo y efectos de la planificación estratégica, tales como: Evaluación de materias primas alternativas Optimización de listas de productos

259


RACJESS

Esquema Aspen PIMS

PIMS emplea técnicas de Programación Lineal, para perfeccionar el funcionamiento y operación de refinerías y se utiliza para diseñar las estrategias de corto y mediano plazo. –Evaluación de alimentaciones alternativas –Dimensionamiento de Unidades de Proceso –Optimización de mezclas de productos para una alimentación dada. –Optimización de productos de mezcla (blending) –Evaluación de oportunidades de expansión de unidades. Modelo de programación –producción Optimiza el esquema de producción global de las refinerías, considerando: Materia prima (calidad HYSYS) / productos Precios Mercados Características de las unidades de proceso Mezclas Especificaciones de producto Restricciones de calidad Abastecimiento Saldos

260


Cadena de precios

8.3.1

Metodología de la cadena de precios

RACJESS

La metodología para construir y utilizar una cadena de precios involucra los siguientes pasos: 1. 2. 3.

Identificar la cadena de precios de la industria y asignarles costos, ingresos y activos a las actividades de valor. Diagnosticar las causales de costo que regulan cada actividad de valor. Desarrollar una ventaja competitiva sostenible, bien sea controlando las causales de costo mejor que los competidores, o bien reconfigurando la cadena de valores.

Estos pasos se consideran en detalle, a continuación. 8.3.2

Identificar la cadena de precios

La ventaja competitiva no puede ser examinada en toda su significación en el ámbito de la industria como un todo. La cadena de precios descompone la industria en sus diferentes actividades estratégicas. Por consiguiente, el punto de partida para el análisis de costo es definir una cadena de precios para la industria y asignarles costos, ingresos y activos a las actividades de valor. Estas actividades son los bloques de construcción, mediante los cuales las firmas en la industria crean un producto de valor para los compradores. Las actividades deberán aislarse y separarse si: Representan un porcentaje importante de los costos operativos. o sí: El comportamiento de costo de las actividades (o las causases de costo) son diferentes. o sí: Las ejecutan en forma diferente los competidores. o sí: Tienen un alto potencial para crear diferenciación. Cada actividad de valor incurre en costos, genera ingresos y está ligada a activos en el proceso. Luego de identificar la cadena de valores, se les deben asignar costos de operación, ingresos y activos a las actividades de valor, individualmente. Para las actividades de valor intermedias, los ingresos se asignarán ajustando los precios internos de transferencia a precios competitivos del mercado. Con esta información será posible calcular el rendimiento sobre activos para cada actividad de valor. 8.3.3

Diagnosticar las causales de costo

El paso siguiente es identificar las causales de costo que expliquen variaciones de costo en cada actividad de valor. En la contabilidad gerencial tradicional, el costo es una función, principalmente, de sólo una causal de costo, el volumen de producción Aunque los conceptos de costo relativos al volumen producido dominan la literatura de la gerencia tradicional de costosa en el marco de la cadena de precios el volumen de producción, como tal, parece captar muy poco de la riqueza del comportamiento de costo. En lugar de estos funcionan múltiples causales del costo. Además, las causales de costo difieren a través de las actividades de valor.

261


RACJESS

Cualquiera que sea la lista de causales de costo, las ideas claves son: 1. El análisis de la cadena de precios es el marco más amplio; el concepto de causal de costos es una manera de entender el comportamiento del costo en cada actividad de la cadena de precios. 2. Lo que es más útil en un sentido estratégico es explicar la posición del costo en función de las elecciones estructurales y de las habilidades de ejecución que integran la posición competitiva de la empresa. 3. No todas las causales estratégicas son igualmente importantes siempre, pero algunas (más de una) probablemente sean muy importantes en cada caso. 4. Para cada causal de costo es decisivo un marco particular de análisis de costo, a fin de entender el posicionamiento de la firma. 5. Las diferentes actividades de valor en la cadena de precios habitualmente son influenciadas por diferentes causases de costo. Por ejemplo, para la publicidad, la causal de costo más importante habitualmente es la participación en el mercado, mientras qué los costos promocionales normalmente son variable.

Precio Máximo Consumidor Final PMCF=PMY+MgMI

Comisión minorista MgMI

262


RACJESS

Cadena de precios

MARGEN DE REFINACIÓN

PRODUCTO 27,11 US$/BBL

MARGEN DE TRANSPORTE

REFINERIA

TRANSPORTE

PRECIO EX REFINERÍA

8.3.5

MARGEN MAYORISTA

MARGEN DE ALMACENAMIENTO

ALMACEN

MAYORISTA

MINORISTA

PRECIO PRE TERMINAL

Relación de equilibrio PRODUCTO + MÁRGENES + IMPUESTOS = PRECIO FINAL

263

MARGEN MINORISTA

CONSUMIDOR

PRECIO FINAL


RACJESS

PARTE EVALUATIVA

Nº

Preguntas


1.

¿Cuáles son los riesgos asociados a la evolución de los precios?

2.

¿Qué es la OPEP?

3.

Explique la comercialización de hidrocarburos en Bolivia

El margen de refinación permite:

4.

5.

a) Medir como de competitiva comparativamente una refinería. b) Medir como de competitiva comparativamente una planta.

es es

¿Qué es WTI?

264


6.

RACJESS

Indique La metodología para construir y utilizar una cadena de precios

Compuesto químico de origen vegetal 7.

a) Metil etil cetona b) Cobalto molibdeno c) Furfural El modelo de optimización

8.

9.

a) Maximiza el ingreso para el Estado b) Asigna crudo a las refinerías c) Margen ó Tarifa de Servicio d) Todas las anteriores

¿Como funciona la cadena de precios? explique su respuesta

El PIMS es un software que utiliza técnicas de programación lineal para la optimización de: a) Planeamiento de la producción b) Esquema de producción de la planta (función objetivo) 10. c) Análisis Económicos d) Evaluación de tecnologías e) Estudios de dimensionamiento de unidades f) Ninguno g) Todas las anteriores

265


RACJESS

ANEXOS Noticia

YPFB importa GLP y surtidores no reciben más gas vehicular El Gobierno y Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB) confirmaron la importación de 3.000 a 6.000 garrafas diarias de gas licuado de petróleo (GLP) de Argentina, y los surtidores de La Paz enfrentan un racionamiento de gas natural vehicular (GNV) a pesar de los 22 millones de pies cúbicos adicionales por día que recibe occidente desde mayo. Según ABI, el viceministro de Comercialización de Hidrocarburos, Williams Donaire, informó que el país compra entre 30 y 40 toneladas de GLP (3.000 a 4.000 garradas por día), aunque YPFB anunció la compra de hasta 6.000 garrafas. El Gobierno justificó la compra desde Argentina como una medida para evitar el desabastecimiento que se puede presentar por el alto consumo en época invernal. El consumo promedio por día en Bolivia es de 110.000 garrafas. En La Paz llega a 40.000, aunque en invierno sube incluso a 50.000; la demanda en Santa Cruz asciende a 30.000 garrafas; la de Cochabamba, a 18.000, y en el resto del país se reparte lo demás. De acuerdo con Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos, la provisión de GLP se efectúa a través de un acuerdo binacional y se lo obtiene a partir del gas que se exporta a Argentina. Como el gas boliviano es húmedo, se lo transforma y se le extrae GLP en la planta Refinor y se lo devuelve al país. YPFB informó que la importación de gasolina de Chile y de GLP argentino se efectúa conforme a las necesidades del mercado, cuya demanda aumenta en invierno. Datos del sitio HidrocarburosBolivia.com revelan que la producción promedio de gas en junio fue de 40,1 millones de metros cúbicos diarios (MMmcd); el consumo interno, de 6,40 millones, y las exportaciones a Argentina, de 5,15 millones y a Brasil, de 27,28 millones. El consumo interno no bajó de 5 MMmcd, incluso en dos días subió a 7 MMmcd. “Estamos en el tope y en un frágil equilibrio, un incremento del 5 por ciento del parque automotor podría llegar a colapsar con la capacidad de las estaciones de GNV”. Los datos Bolivia tiene mayor capacidad de producción de gas frente al petróleo. Los líquidos que produce dependen de la cantidad de gas que pueda extraer del suelo. Las dos plantas para producir gasolina y gas licuado de petróleo no se hacen realidad.

Septiembre 2009

266


RACJESS

267


RACJESS

Mapa Mental

268

Bibliografía PRESENTACIONES ING. RAMIRO FLORES INTERNET SEPARATAS DE YPFB 2005 - 2009 Petroleum Refinery Engineering de J.L.Nelson (Imprescindible) Petroleum Refining de J.P.Wauquier Handbook of Petroleum Refining Processes de Robert A. Meyers. Engineering Data Book NGPSA (Nat.Gas Processors Supplies Ass.) Data Book on Hydrocarbons de J.B. Maxwell Applied Hydrocarbon Thermodynamics de Wayne V. Edmister Petroleum Refining de Maynard F. Stefens/Oscar C. Spencer Petroleum Industry Oxford University Apuntes s/ Industrialización del Petetróleo de Bennasar/Rilkes Petroleum Industry de John Haley (dos tomos en biblioteca Fac. Petróleos) Applied Process Design for Chemical & Petrochemical Plants de E. Luwing. Manual del Ingeniero Químico de Perry/Chilton ( 6 tomos) Fundamentos de Destilación de Mezclas Multicomponentes de Holland Petroleum Refining, Technology, & Economics de J. H. Gary/ E. Handwerk Petroleum Transportation Handbook de Harold Sill Bell Physical Properties of Hydrocarbons de Gallant W./Yaws Carl Petroleum Engineering Handbook de Bradley H.B. Rules of Thumb for Chemical Engineers de Carl Branan Handbook of Heat and Mass Transfer de Nicholas Cheremisinoff Handbook of Vapor Pressure de Carl Yaws Handbook of Viscosity de Carl Yaws

CORREGIDO TEMAS

Recommend Documents