UNIVERSIDAD DE CARABOBO. FACULTAD DE INGENIERIA. ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA. DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE DISEÑO MECANICO Y AUTOMATIZACION AUTOMATIZACION INSTRUMENTACIÓN INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
SISTEMAS DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL EN LA REFINACIÓN DE PETRÓLEO
González Víctor CI V- 20.082.863 Estrada Henrry CI V-19.920.442 Sección: 55
Enero de 2014
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROCESO
La refinación del petróleo se inicia con la separación del petróleo crudo en diferentes fracciones de la destilación. Las fracciones se tratan más a fondo para convertirlas en mezclas de productos con los derivados del petróleo netamente comerciables y más útiles por diversos y diferentes métodos, tales como craqueo, reformado, alquilación, polimerización e isomerización. De acuerdo a lo anterior los procesos de refinación del petróleo para tratar y poder transformar los diferentes derivados del petróleo son los siguientes:
Destilación (Fraccionamiento): Dado que el petróleo crudo es una mezcla de hidrocarburos con diferentes temperaturas de ebullición, que pueden ser separados por destilación en grupos de hidrocarburos que hierven entre dos puntos determinados de ebullición.
Reforma: La reforma es un proceso que utiliza calor, presión y un catalizador (por lo general contiene platino) para provocar reacciones químicas con naftas actualizar el alto octanaje de la gasolina y como materia prima petroquímica.
Craqueo (Agrietamiento): En el refino de petróleo los procesos de craqueo descomponen las moléculas de hidrocarburos más pesados (alto punto de ebullición) en productos más ligeros como la gasolina y el gasóleo.
Alquilación: Olefinas (moléculas y compuestos químicos) tales como el propileno y el butileno son producidos por el craqueo catalítico y térmico. Alquilación se refiere a la unión química de estas moléculas de luz con isobutano para formar moléculas más grandes en una cadena ramificada (isoparafinas) que se forma para producir una gasolina de alto octanaje.
Isomerización: La Isomerización se refiere a la reorganización química de los hidrocarburos
de
cadena
lineal
(parafinas),
por
lo
que
contienen
ramificaciones unidas a la cadena principal (isoparafinas).
Polimerización: Bajo la presión y la temperatura, más un catalizador ácido, las moléculas de luz de hidrocarburos insaturados reaccionan y se combinan entre sí para formar moléculas más grandes de hidrocarburos. Este proceso con los suministros de petróleo se puede utilizar para reaccionar butenos con iso-butano para obtener una gasolina de alto octanaje.
Figura 1. Esquema general de la Refinación de Petróleo
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DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE REFINACION DE PETRÓLEO
Entrada: Petróleo Crudo.
Salida: Productos Derivados:
Gases
Combustibles.
Gas de Petróleo Licuado.
Gasolina
de Aviación.
Gasolina
de Automoción.
Disolventes.
Combustibles para aviones de Reacción.
Keroseno. Aceites. Diésel. Grasas. Ceras. Asfalto.
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F
VARIABLES A CONTROLAR Y A MANIPULAR
En el proceso de refinación de petróleo en general las Variables que se manejan son las siguientes:
Variables Manipuladas: Flujo de Petróleo crudo a la entrada de la Torre y el Flujo de Vapores de Hidrocarburos evaporados a la salida de la torre. Variables Controladas: Temperatura en la torre de destilación en cada nivel de la torre tomando en cuenta que a medida que ascendemos en la misma, la temperatura disminuye.
ARQUITECTURA DE CONTROL
E N E S O R E K L E D N O I C A R O B A L E E D O S E C O R P L E D I & P O N A L P
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ESTRATEGIAS DE CONTROL EN EL PROCESO
Control en Cascada Control feed-forward
Estrategias de control- Control en cascada
+
-
Válvula controladora de flujo
Proceso
+ -
Transmisor de flujo
Transmisor de temperatura
SELECCIÓN DE LAZO E INSTRUMENTOS EN EL PLANO P&I
Figura 5. Lazo de Control tomado del plano P&I
TT.
Trasmisor de Temperatura
TC
Controlador de Temperatura
FT
Trasmisor de Flujo
FC
Controlador de Flujo
FCV Válvula de Control de Flujo
SELECCIÓN Y ELABORACIÓN DE CÁLCULOS PARA LA DETERMINACION DEL TAMAÑO Y CUERPO DE UNA VALVULA DE CONTROL
MATERIAL AUDIOVISUAL INCLUIDO EN ESTA INVESTIGACIÓN (Revisar el CD incluido en este material)
1. Video Actual de PEMEX (Petróleos Mexicanos) “ Explicación animada del proceso de exploración y explotación del Petróleo” 2.
Explicación animada del proceso de refinación realizado por la empresa PEMEX (Petróleos Mexicanos)
3. Video Animación en 3D “Resumen del Proceso de la Refinación del Petróleo” 4. Explicación detallada del Proceso de Explotación y Refinación del Petróleo.
MATERIAL DE APENDICE DE ESTA INVESTIGACIÓN (Revisar el CD incl uido en este material)
Hojas de Especificaciones Técnicas de: A. B. C. D. E.
Transmisor de Temperatura (TT) Controlador de Temperatura (TC) Transmisor de Flujo (FT) Controlador de Flujo (FC) Válvula de Control de Flujo (FCV)
CONCLUSIONES E IMPORTANCIA DE LOS SISTEMAS DE INSTRUMENTACION Y CONTROL EN LA REFINACIÓN DEL PETRÓLEO
Mediante la instrumentación industrial se adquieren las competencias
necesarias para realizar con éxito la medición de cantidad y calidad para crudos, productos refinados y gas en la industria petrolera.
Mejora la competencia, al unificar los criterios, el implementar controles y buscar la eficiencia y eficacia de los sistemas de medición, dando como resultado la confiabilidad en los sistemas, reduciendo por consiguiente las inconsistencias en la medición y el reporte de volúmenes con baja incertidumbre, la cual redunda automáticamente en las economías de las empresas interesadas, puesto que se constituyen en sus cajas registradoras.
Los principios son aplicables a la medición de hidrocarburos para
transferencia de custodia en campos productores de crudo, refinerías, transporte por oleoductos, poliductos y gasoductos, cargue y descargue de buque-tanques
para
importación
y/o
exportación
de
hidrocarburos,
distribuidores mayoristas, gaseros y empresas de servicios.
Permite realizar una medición correcta de crudo, gas, GLP y derivados del petróleo en operaciones de transferencia de custodia, de acuerdo con las normas.
Se Conocen los diferentes sistemas de medición en transferencia de custodia y logran que se tenga los criterios necesarios al momento de seleccionar y dimensionar el sistema más adecuado.
La investigación de estos sistemas motiva a revisar, evaluar y optimizar los sistemas de medición existentes, buscando el cumplimiento de normas nacionales e internacionales.
Se logra analizar y evaluar el impacto sobre la precisión de la medición de hidrocarburos de factores tales como: Flujo, presión, temperatura, gravedad específica, viscosidad, entre otros.
Se Evalúa la importancia del control de pérdidas, como mecanismo
fundamental en los procesos de auditorías de medición de calidad y cantidad, estableciendo la relación costo-beneficio.
Se Identifica y logra Selecciona el tipo de Instrumentación asociada a la medición de líquidos y gases en procesos petroleros así como también la tecnología en Transferencia de Custodia.
Se logra determinar la importancia que tiene dentro del proceso de medición la calibración de los instrumentos utilizados.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
CABRERA, Liliana y Otros. “Desarrollo del proceso de una planta de destilación para obtener su máximo rendimiento, a partir de una alimentación de crudo pesado del campo Merey, Estado Anzoátegui”. Universidad de los Andes. Facultad de Química MARZO 2012.
PUERTA, Gisella y Otros. “Balance de Materia y Energía”. Universidad del Callao Perú. Facultad de Química. ENERO 2007
RODRIGUEZ, Miller. “Automatización Industrial”. Universidad de Pamplona Colombia. Disponible vía web: http://www.unipamplona.edu.co/
PEMEX, Petróleos de México “ Exploración, Explotación y Refinación de Petróleo” Disponible vía web : http://www.pemex.com/
Petróleos de Venezuela PDVSA, S.A. “Información descriptiva del proceso”. Disponible vía web en: http://www.pdvsa.com/
Compañía Española de Petróleos CEPSA “Torre de Destilación como base de una Refinería”. Disponible vía web en: http://www.cepsa.com/
Sitio de
Material Audiovisual en
http://www.youtube.com/
Línea YOUTUBE. Disponible en:
