Presentacion de refinacion de petroleo U 2 - 4.pdf

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Programa de: Ingeniería petroquímica
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ASIGNATURA:
REFINACIÓN DEL PETRÓLEO
Docente: Edy Gonzalo Aspi Quispe

UMSS
UNIDAD II
COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO

UMSS
Unidad II: Composición del petróleo
ASIGNATURA:

UMSS
UNIDAD II: COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO
2.1. Introducción.
Según Torres y Castro (2002), “La refinería convierte el petróleo crudo y produce una
variedad de derivados a través de una serie compleja de reacciones químicas y de
cambios físicos que se pueden englobar básicamente en las seis siguientes operaciones
principales: fraccionar, reintegrar, rearreglar, combinar, tratar y mezclar”.

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2.1. Introducción.
Según Fahim, Al-Sahhaf y Elkilani (2010), “Un estudio de refino de petróleo comienza con
la descripción de su materia prima, el petróleo crudo y la gama de productos que se
producen por los diversos procesos”.
Petróleo crudo
Servicios Plomo y aditivos
Desechos
tratados
Subproductos
(azufre…)
Refinería
(unidades de
operación)
Algunos
Productos
Caracterización
básica:
 Densidad
 Contenido de
azufre
 Curva TBP
GLP
Gasolinas
Kerosene
Diésel
Aceites
Asfalto

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2.1. Introducción.
Componentes puros. Es la composición de dos o más elementos químicos, tales como:
agua, metano, etano y otras, de las cuales ya son conocidas sus propiedades de la materia,
estas generalmente se definen en programas de simulación como componentes ligeros u
otras.
Fracción o corte de petróleo. Es un conjunto de componentes químicos; las cuales se
obtienen de procesos de destilación atmosférica u otras, tales como: gasolina (C5 – C9),
querosen, (C100 – C14), diésel y otras, determinadas en un rango de temperaturas, a
condiciones ambiente.
Pseudocomponentes. Son los componentes hipotéticos generados, a partir de la curva de
ensayo de destilación TBP, temperatura de ebullición u otras, mediante métodos
numéricos o programas de simulación.

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2.2. Materias primas de refinería.
Por la dificultad de
caracterizar la
composición del
petróleo, se
caracteriza mediantes
método ASTM, para
los cual en la tabla
siguiente se muestra
un resumen.
TBP (ºF)
Destilación
ASTM
(D86)
Punto
de
ebullición
normal
(D2892)
Destilación
simulada
(D5307)
API/SG
(D1298)
Azufre
total
(D4294)
Mercaptanos
(D3227)
H2S
(D325)
Nitrogeno
total
(D4629)
Viscosidad
(2
Temp.)
D445
(D446)
Punto
de
fluidez
(D97)
Cloruros
orgánicos
(D4929)
Numero
de
acido
(D554)
Residuo
de
carbono
(D189)
Metales
(D5708)
Índice
de
Cetano
(D4737)
Punto
de
Anilina
(D611)
Punto
de
humo
(D1322)
Numero
de
octano
(D2700)
Presión
de
vapor
(D323)
Cera
y
asfalteno
Sedimento
y
agua
(D473)
Contenido
en
sal
(D6470)
Índice
de
refracción
(D1218)
Crudo X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
GLP X X X X
LSR 90-180 X X X X X X X X X
HSR 180-380 X X X X X X X X X X X
Kero 380-520 X X X X X X X X X X X X X X
LGO 520-610 X X X X X X X X X X X X
HGO 610-800 X X X X X X X X X X
VGO 800-1050 X X X X X X X X X X
VR 1050+ X X X X X X X

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.
Bolivia Perú Venezuela
Comp. light % másica Comp. light % volumen Comp. light % Volumen
H2O 0 H2O 0 H2O 0,1
Hidrógeno 0 Hidrógeno 0 Hidrógeno 0
Propano 0,0159 Propano 0,05 Propano 0,016
i-Butano 0,1546 i-Butano 0,08 i-Butano 0,06
n-Butano 0,4385 n-Butano 0,19 n-Butano 0,2
i-Pentano 0,2095 i-Pentano 0,31 i-Pentano 0,5
n-Pentano 0,1426 n-Pentano 0,38 n-Pentano 0,4
n-Hexano - n-Hexano 1,15 n-Hexano 1,5
Total 0,9611 Total 2,16 Total 2,776
Curvas de destilación de laboratorio
Gavedad API 58,5 Gavedad API 47 Gavedad API 39
Ensayo TBP Ensayo ASTM D86 Ensayo ASTM D86
% Volumen T (ºF) % Volumen T (ºF) % Volumen T (ºF)
5 133 PIE 329 5 199,59
10 149 5 348,8 10 231,36
20 185 10 352,4 30 339,93
30 223 20 359,6 50 473,3
40 259 50 395,6 70 756,27
50 302 90 519,8 90 1524,84
60 369 95 561,2 95 1838,36
70 442 PFE 588,2
80 541
Fuente: YPFB Reficación GV (2010) Fuente: PETROPERÚ S.A. (2011) Fuente: Salazar. SR (2003)

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Caracterización de pseudocomponentes.
Los cálculos que implican petróleo crudo y fracciones de petróleo requieren la
composición de cada flujo de proceso. Entre los metodos para ellos estas:
TBP
ASTM D86
ASTM D1160
Rangos TBP Numero de cortes
< 37,8 ºC (100 ºF) Use componentes reales
(pentanos y más ligeros)
37,8 – 427 ºC (100 - 800 ºF) 28
427 – 649 ºC (800 - 1200 ºF) 8
649 – 871 ºC (1200 - 1600 ºF) 4

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2.3. Clasificación.
El petróleo crudo en la alimentación de la refinería, es una mezcla líquida compleja
formada por un gran número de compuestos hidrocarbonados, principalmente de carbono
e hidrógeno en proporciones diferentes, las cuales se pueden clasificar, desde diferentes
puntos de vista
Elementos % masa % masa % masa % masa
Según  Gary Lluch Fahim, et al. Ray
Carbón 84 – 87 84 – 87 83 - 87 85 - 90
Hidrogeno 11 – 14 11 – 14 10 – 14 10 – 14
Azufre 0 – 3 0 – 5 0,05 – 6 0,2 – 3
Nitrógeno 0 – 0,6 0 – 0,2 0,1 – 0,2 0,1 – 2
Oxigeno - - 0,05 – 2 1 – 1,5
Ni - - < 120 ppm
Vanadio - - < 1200 ppm

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2.3. Clasificación.
Clasificación de acuerdo al numero de carbonos que lo integran.
Autores
Hidrocarburos Lluch Gary Fahim HYSYS
Parafínicos C1 – C30 Si Si C6 – C30+
Aromáticos C6 – C22 Si Si Si
Nafténicos C5 – C20 Si Si Si
Olefinas - Si Si -

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2.4. Hidrocarburos saturados o parafínicos.
Las parafinas son hidrocarburos
saturados. Un hidrocarburo saturado es
un compuesto en el que los cuatro
enlaces de un átomo de carbono están
unidos a cuatro átomos separados. Los
ejemplos son metano, etano, propano,
butano, pentano, hexano, con la fórmula
molecular genérica de 𝐶𝑛𝐻2𝑛+𝟐, donde n
es el número de átomos de carbono en
ese compuesto. Las series homólogas de
estos hidrocarburos se denominan
alcanos.

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2.5. Hidrocarburos etilénicos u olefinas.
Las olefinas son hidrocarburos
insaturados, es decir, el doble enlace está
presente entre los dos átomos de carbono
en la fórmula. La fórmula genérica es
CnH2n, y el miembro más bajo de esta
serie homóloga es etileno, C2H4. Esta
serie se conoce como alquenos. Estos son
altamente reactivos y pueden reaccionar
a sí mismos a las mono olefinas.

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2.6. Hidrocarburos Nafténicos.
Los naftenos son hidrocarburos saturados
cíclicos con la fórmula general, como
olefinas, de CnH2n, también conocidos
como cicloalcanos. Como están saturados,
son relativamente inactivos, como las
parafinas. Los naftenos son compuestos
deseables para la producción de
compuestos aromáticos y reservas de
base de aceite lubricante de buena
calidad.

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2.7. Hidrocarburos aromáticos.
Los aromáticos, a menudo llamados
bencenos, son químicamente muy activos
en comparación con otros grupos de
hidrocarburos. Su fórmula general es
CnH2n-6. Estos hidrocarburos en
particular son atacados por el oxígeno
para formar ácidos orgánicos. Los
naftenos pueden deshidrogenarse a
compuestos aromáticos en presencia de
un catalizador de platino. Los aromáticos
inferiores, como el benceno, el tolueno y
los xilenos, son buenos disolventes y
precursores para muchos productos
petroquímicos.

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2.8. Hidrocarburos complejos.
El petróleo crudo también contiene un
gran número de hidrocarburos que no
entran en la categoría de parafinas,
olefinas, naftenos o aromáticos, pero
pueden ser el grupo combinado de dos o
más grupos de parafinas, naftenos o
hidrocarburos aromáticos. Uniendo dos o
más anillos de nafteno o combinando
nafteno y anillos aromáticos, cadenas de
parafina con anillos aromáticos (alquil-
aromáticos), etc., se puede formar una
amplia gama de hidrocarburos complejos.

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2.9. No hidrocarburos o compuestos heteroatómicos.
Los heteroátomos comunes en los
hidrocarburos son azufre, oxígeno,
nitrógeno y átomos metálicos. Los
compuestos de azufre están presentes en el
petróleo crudo como mercaptanos, mono- y
disulfuros con la fórmula general R-SH, R-S-
R1, R-S-S-R1, donde R y R1 son los radicales
alquilo. Los mercaptanos son muy
corrosivos, mientras que los mono- y disulfi
des no lo son.
Ejemplos de compuestos de azufre cíclicos
son tiofenos y benzotiofeno. El gas de
sulfuro de hidrógeno (H2S) se asocia con el
petróleo crudo en forma disuelta y se libera
cuando se calienta.

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2.10. Caracterización básica de crudo en la alimentación.
Para el análisis y el diseño de las unidades de operación de la refinería, se requiere el
conocimiento de las propiedades termodinámicas, físicas, de transporte u otras de la
fracción de petróleo; entre las más importantes son las siguientes:
 Gravedad específica (SG)
 Curva de punto de ebullición (ASTM o TBP)
 Temperatura de ebullición promedio
 Factor de caracterización
 Viscosidad cinemática a 37,8 ºC (100 ºF) y 98,9 ºC (210 ºF) (ν_100, ν_210)
 Índice de refracción (n), Peso molecular (MW) y otras

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“Para viajar lejos no hay mejor
nave que un libro”
Emily Dickinson

UMSS
UNIDAD III
USOS Y DERIVADOS DEL
PETRÓLEO

UMSS
Unidad III: Usos y derivados del
petróleo
ASIGNATURA:

UMSS
UNIDAD III: USOS Y DERIVADOS DEL PETRÓLEO
3.1. Generalidades.
Los usos que se le dan a los
derivados del petróleo, son diversas

UMSS
3.2. Productos de la refinería.
Los productos del crudo, son
muchas, pero de acuerdo a la
demanda del mercado y
comúnmente comercializadas, se
caracterizan por cortes o fracciones
de petróleo

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3.2. Productos de la refinería.
,
HYSYS (TBP)
Fracciones Nº de carbonos Fracciones T (ºC)
Gas incondensable C1 – C2 Gas 10
Gas licuado (GLP) C3 – C4 GLP 10-70
Gasolina C5 – C9 Nafta 70-180
Querosén C10 – C14 Querosén 180-240
Gasóleo C15 – C23 Diésel ligero 240-290
Lubricantes y parafinas C20 – C35 Diésel pesado 290-340
Combustoleo pesado C25 – C35 Gasóleo Atm 340-370
Asfalto > C39 Residuo 1200

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3.3. Gas Licuado de Petróleo (GLP).
El GLP, es un grupo de gases a base
de hidrocarburos derivados del
refinado de petróleo crudo o
fraccionamiento de gas natural.
Incluyen etano, etileno, propano,
propileno, butano normal, butileno,
isobutano e isobutileno.
Sus usos son diversos

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3.4. Gasolina.
La gasolina se clasifica por octanaje (convencional, oxigenado y reformulado) en 3 grados:
 Gasolina regular: Tiene un índice antidetonante (IA), 88<IA≤85
 Gasolina de grado medio: Gasolina que tiene octanaje, 90<IA≤88
 Gasolina premium: Gasolina con octanaje IA>90

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3.5. Querosén.
Es un destilado ligero de petróleo que se utiliza en hornos de espacios, calentadores de
agua, y otras. El queroseno tiene una temperatura de destilación máxima de 204 ºC (400
ºF) en el punto de recuperación del 10%, un punto de ebullición final de 300 ºC (572 ºF) y
punto de inflamación mínimo de 37,8 ºC (100 ºF).

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3.6. Gasóleo.
La calidad de los combustibles diésel se puede expresar como el número de cetano o el
índice de cetano. El número de cetano (CN) se expresa en términos del porcentaje en
volumen de cetano (C16H34) que tiene alta ignición (CN = 100) en una mezcla con alfa-
metilnaftaleno (C11H10) que tiene baja calidad de ignición (CN = 0).

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3.7. Lubricantes y parafinas.
Los lubricantes se basan en el índice de viscosidad. Los lubricantes parafínicos y nafténicos
tienen un índice de viscosidad final de más de 75.

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3.8. Combustóleo pesado.
Es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación fraccionada. De
aquí se obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia.

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3.9. Asfalto.
El asfalto es un producto importante en la industria de la construcción y comprende hasta
el 20% de los productos. Se puede producir solo a partir de material asfáltico que contenga
crudo.

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“Uno no sabe lo que sabe hasta
que puede enseñar a otro”
Aristóteles

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UNIDAD IV
DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA Y
DESTILACIÓN AL VACÍO

UMSS
Unidad IV: Destilación atmosférica y
destilación al vacío
ASIGNATURA:

UMSS
DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA Y DESTILACIÓN AL VACÍO
4.1. Introducción.
Los historiadores e investigadores consideran que la destilación se remonta a miles de
años atrás, pero la primera prueba real de su uso viene de los alquimistas griegos que
producían potentes bebidas que hoy en día conocemos como alcohol. Si bien la tecnología
moderna ha mejorado los métodos de destilación, el proceso actual no ha cambiado
mucho a través de los años.

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4.1. Introducción.
,
Desalador
Crudo
Horno
Columna ATM Columna de Vacío
Vapor
Vapor
Vapor
Vapor
Gas
Horno
LVGO
HVGO
Parafina
residual
Residuo Vacío
AGO Diésel Querosén

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4.2. Destilación primaria.
4.2.1. ¿En qué consiste?
Consiste en la separación de la mezcla de hidrocarburos líquidos en componentes más específicos, mediante
la aplicación de calor hasta lograr vaporizar cada componente, aprovechando la diferencia de punto de
ebullición.
4.2.2. Procesamiento antes de la Destilación.
Antes de que el crudo sea destilado de acuerdo a sus diferentes fracciones adecuadas a la utilización que se
le asignara, no puede ser destilado sin pasar primero por una operación de desalado (lavado con agua +
sosa), que permite extraer las sales (ClNa, ClK, Cl2Mg) del crudo con el fin de reducir la corrosión acida y
minimizar el ensuciamiento de los depósitos.
4.2.3. ¿Cómo funciona?.
El crudo se calienta a 350 ºC y se envía a una torre de fraccionamiento, metálica y de 50 metros de altura, en
cuyo interior hay numerosos “platos de burbujeo”. Un plato de burbujeo es una chapa perforada, montada
horizontalmente, habiendo en cada orificio un pequeño tubo con capuchón. De tal modo, los gases calientes
que ascienden por dentro de la torre atraviesan el líquido más frío retenido por los platos. Tan pronto dicho
líquido desborda un plato, cae al inmediato interior.

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4.2. Destilación primaria.
4.2.4. ¿Qué productos nos resultan?
De la cabeza de las torres emergen gases.
Gasolinas:
Naftas:
Kerosenos:
Gasóleos Ligeros (Light gasoil).
Gasóleos pesados (Heavy gasoil).
Residuos
Fracción
Rangos de ebullición ºF
ASTM TBP
Butanos y más ligero
Nafta Ligero (LSR) 90-220 90-190
Nafta Pesada (HSR) 180-400 190-380
Queroseno 330-540 380-520
Gasóleo ligero (LGO) 420-640 520-610
Gasóleo Atmosférica (AGO) 550-830 610-800
Gasóleo de vacío (VGO) 750-1050 800-1050
Vacío crudo reducido (VRC) 1050 + 1050 +

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4.3. Proceso de destilación primaria del crudo.
Desalado.
Destilación atm.

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4.4. Desalado de Petróleo (crudo).
,

UMSS
4.5. Unidad de destilación atmosférica.
,

UMSS
4.6. Destilación al vacío.
Las temperaturas de salida del horno requeridas para la destilación primaria a presión
atmosférica de las fracciones más pesadas de petróleo crudo son tan altas que producen el
craqueo térmico, con la pérdida resultante de producto y ensuciamiento del equipo. Por
tanto, estos materiales se destilan al vacío porque la temperatura de ebullición disminuye
con una disminución de la presión. La destilación se lleva a cabo con presiones absolutas
en el flash área de la zona de la torre de 25 a 40 mmHg.
Temperaturas de salida del horno son también una función de la gama de ebullición de la
alimentación y la fracción vaporizada, así como de las características de coquización de
alimentación. Altas velocidades de vapor en tubo y además minimizar la formación de
coque, y temperaturas de salida del horno generalmente se utilizan en el rango de 730 a
850 ºF (388 - 454 ºC).

UMSS
4.6. Destilación al vacío.
,

UMSS
4.7. Columna de Destilación al Vacío.
Los diseños con más de 30 años de operación por lo general no estuvieron enfocados en el
máximo rendimiento del VGO. La operación del horno y de la zona flash de la unidad de
vacío a temperaturas más bajas minimizó la coquización, llevando a largos periodos de
operación.

UMSS
4.7. Columna de Destilación al Vacío.
,

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5.6. Consideraciones de diseño.
Wet vs. dry (Vapor vs. sin vapor). Una consideración importante en el diseño es si la torre
será seca (sin entrada de vapor de agua) o húmeda. El vapor puede ser inyectado en
cualquiera (o ambas) de las dos partes - en los tubos del horno de vacío (Para disminuir la
coquización en el horno) y en la bota inferior de la torre (para despojar los componentes
livianos del VR).
Wet/Damp vs. dry. Por equilibrio, una torre seca tendrá una gran cantidad de gasóleos en
los fondos. Por esto, operar una torre en seco no es atractivo por el valor diferencial actual
entre gasóleos y fondos de vacío.
Pre-condenser vs. no pre-condenser, Wet vs. damp. Con un pre-condensador en el diseño,
la mayor parte del vapor procedente del tope de la columna se condensa antes de la
primera etapa de eyectores. Esto reduce significativamente la carga en la primera etapa de
eyectores.

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“Educación es lo que la
mayoría recibe, muchos
transmiten y pocos tienen”
Karl Kraus

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