Instituto Universitario De Tecnología de Administración industrial. Extensión Puerto La Cruz Ampliación Puerto Píritu Laboratorio de Petróleo y Gas.
Determinación del rango de destilación de crudos y sus derivados según método ASTM 8667/IP123. (Practica #4)
Integrantes: Benítez Jorbyn Riquezes Osemil Tomas Rigmary Trofa Gabriel
C.I. 24.828.686 C.I. 17.701.531 C.I. 26.000.060 C.I. 24.480.048
Profesora: Moya Kenia
Puerto Píritu, 9 de Junio de 2013
Sumario.
El presente documento contiene la información relevante al trabajo realizado en laboratorio, donde se llevo a cabo análisis a una muestra de un fluido a base de petróleo para hallar su factor de caracterización y poder calificar la muestra de acuerdo a este valor. Para llevar a cabo dichos cálculos se empleo el método ASTM D-86-67/IP123. En el método ASTM D-86-67/IP123. Empleando un destilador, se coloco la muestra (diesel con Sg=0,85) en un balón de destilación, se procedió a calentar la muestra y tomar el valor de temperatura a la cual inicio a gotear el destilado (punto inicial de ebullición inicial) el cual fue de 360ºF y las temperaturas a un corte de 5ml y los cortes siguientes de 10ml hasta su temperatura máxima (temperatura de ebullición final) el cual fue de 665ºF y obteniéndose un residuo de 5,2ml. Con los datos recolectados se procedió a corregir tanto los volúmenes y temperaturas de los diferentes cortes de 10ml. Realizando los diferentes cálculos correspondientes se obtuvo el factor de caracterización de 11,84. Se pudo concluir a partir de la temperatura de ebullición de 360ºF o 182,22ºC y su factor de caracterización que la muestra tiene una base intermedia entre parafínica y nafténica, que corresponde a las propiedades del diesel.
Introducción
Como se ha mencionado en un informe anterior los crudos pueden clasificarse por los grados API. Otra modalidad para clasificar los crudos es la “base” de la composición del mismo. Esta tipificación no es muy adecuada y sin embargo, tiene aceptación. Es así que el crudo puede ser catalogado como de base aromática, nafténica o parafínica, según los resultados del análisis químico por rangos de temperatura de destilación y los correspondientes porcentajes de cada base. La base está ligada al punto de ebullición de algunas fracciones y a otras por propiedades físicas que infieren en el rendimiento de la gasolina o de fracciones de bajo punto de ebullición (250275 °C a presión atmosférica) que son de base parafínicas o las de alta ebullición como los lubricantes (390-415 °C a presión atmosférica) que se catalogan como nafténicas . Cuando un crudo tiene una cantidad considerable de hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) se clasifica como de base aromática. Los crudos de este tipo son escasos Por lo tanto el Objetivo que persigue alcanzar la práctica son los siguientes: Objetivo General:
Determinar la base a la que pertenece el crudo o su derivado. Objetivos específicos:
Aplicar el método ASTM D-86-67/IP123. Calcular el valor de caracterización. Determinar el tipo de crudo que se destilo de acuerdo a su al factor de caracterización y punto de ebullición.
BASES TEORICAS Destilación Atmosférica: Proceso básico en la refinación. El petróleo se hace circular en un horno calentado a unos 460 ºC; gases y líquidos pasan a una torre fraccionadora y mientras líquidos caen al fondo como residual, los gases suben y se separan en cortes , según su punto de ebullición como gasolina, nafta kerosén, gasóleo y residuo largo, también se obtiene una mezcla de gases (metanos a butanos). La operación se realeza a presión atmosférica. Punto inicial de ebullición: Se refiere a la lectura del termómetro que es observada en el instante en que la primera gota de condensado se desprende del mas bajo punto final del condensador. Es la temperatura a la cual se condensa la primera gota de destilado. Punto final de ebullición: Indica la máxima temperatura que se registra durante el proceso de destilación; a esta temperatura comienzan a volatilizarse los componentes más pesados de la mezcla liquida. Punto seco: Es la lectura del termómetro que es observada en el instante que la última gota de líquido evapora en el fondo del frasco. Cualquier gota o película de líquido en los lados del frasco son despreciados en el termómetro.
Punto de descomposición: Es la temperatura registrada con los primeros indicios de descomposición térmica de la mezcla. Las características de la descomposición térmica son la evaluación de humos y la caiga drástica de la temperatura de la mezcla aun cuando se le suministre más calor. Volatilidad: Es la propiedad del líquido para pasar al lado gaseoso, nos da idea de la facilidad con que el combustible se evapora en condiciones ambientales. Guarda estrecha relación con la facilidad de encendido. Se mide mediante pruebas de destilación, pinto de inflamación y presión de vapor. Principio en que se basa la destilación como método de separación: Se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de los diferentes cortes o fracciones presentes en el crudo. Ventajas de la destilación respecto a otras operaciones unitarias que pueden ser usadas para separar fracciones de hidrocarburos:
El método de destilación resulta más económico que otras operaciones unitarias debido a que este puede fraccionar los componentes del crudo siguiendo un proceso de condensación y evaporación simple, mientras que en otros procesos es necesario la utilización de solventes (proceso
de extracción líquido-líquido) para crear una nueva fase y se puede realizar el fraccionamiento. Por otro lado, comparándolo con el ensayo de Bureau of Mines es más preciso, ya que uno de los defectos de este ensayo es la falta de información acerca de los componentes de bajo punto de ebullición. Fracciones o cortes de Hidrocarburos:
Porción de un crudo que hierve dentro de unos ciertos límites de temperatura. Normalmente los límites se toman en base a los puntos de ebullición verdaderos del ensayo del crudo. Fracciones o cortes de una muestra de crudo: Fracciones
Temperatura (ºC)
Livianas
<100
Pesadas
100-175
Naftas Kerosén
175-275
Gasoleo
275-340
Residuo largo
>340
Tabla Representativa De Los Valores Del Factor De Caracterización De Los Crudos Y Sus Respectivas Bases. K
Base del Crudo
13
Parafínica Normal e Iso
12
Mixto Con Ciclos Y Cadena Parafínica
11
Base Nafténica Pura O Aromática Ligeramente Sustituible
10
Base Aromática Pura
< 10
Base Asfáltica
Métodos
1. Anadir 100ml de la muestra en el balón de destilado. Cuidar que el líquido no pase por el tubo de vapor.
2. Añadir aproximadamente 15 perlas destilación y cerrar el balón colocando corcho con un orificio que contenga termómetro de manera que el bulbo termómetro quede a nivel del tubo de vapor.
de un un del
3. Colocar hielo en la columna de enfriamiento y en el beaker donde se coloca el cilindro graduado para recolectar el destilado
4. Aplicar calor al balón de destilación de manera que la primera gota salga no menos de 5 minutos y no mayor a 10 minutos y anotar la lectura del termómetro en ese momento como el punto de ebullición inicial. 5. Regular el calentamiento de modo que se obtenga un volumen de condensado de 5ml por minuto aproximadamente. Tomar las lecturas de las temperaturas en el primer corte de 5 ml y posteriormente 10ml del condensado. Se toma la máxima temperatura como el punto final de ebullición. 6. Después que se enfrié el balón y el residuo del destilado se mide para calcular posteriormente el porcentaje de perdida.
Materiales, equipos e instrumentos.
Materiales y equipos: Equipo de destilación. Balón de destilación con tuvo de vapores. Termómetro. Perlas de ebullición Beaker Cilindro graduados (10,100ml) Sustancia: diesel
Datos
Tabla#1 Temperaturas por cortes.
Cortes
% Volumen
Temperatura ºF
Punto de Ebullición Inicial
----
360
----
5
410
1
10
450
2
10
480
3
10
510
4
10
530
5
10
550
6
10
575
7
10
595
8
10
620
9
10
660
10
03
665
Punto de ebullición final:665ºF %Destilado:93% % Residuo: 5,2 Sg: 0,85
Muestra de cálculo 1. Corregir volúmenes por pérdida % perdidas volumentot al (%destilado %residuo) % perdidas 100ml (93 5,2) 1,8%
volumencor regido % perdida volumen volumencor regido1 1,8 10 11,8
volumencor regido6 1,8 60 61,8
volumencor regido2 1,8 20 21,8
volumencor regido7 1,8 70 71,8
volumencor regido3 1,8 30 31,8
volumencor regido8 1,8 80 81,8
volumencor regido4 1,8 40 41,8
volumencor regido9 1,8 90 91,8
volumencor regido5 1,8 50 51,8
Tabla#2 Volúmenes corregidos
Cortes
% Volumen
1,8
Volumen Corregido 11,8
1
10
2
10
20
1,8
21,8
3
10
30
1,8
31,8
4
10
40
1,8
41,8
5
10
50
1,8
51,8
6
10
60
1,8
61,8
7
10
70
1,8
71,8
8
10
80
1,8
81,8
9
10
90
1,8
91,8
10
03
Σ
Progresiva volumen 10
% perdida
03
2. Corrección de temperaturas
Se corrigen las temperaturas ≥ 475ºF TC 10
0, 004735T 1, 587
Temperatur acorregida temperatur a Pr ueba TC
Temperatur acorregida2 480 10 ( 0, 0047354801, 587 ) 484 ,85 º F
Temperatur acorregida3 510 10 ( 0 , 0047355101,587 ) 516 ,72 º F Temperatur acorregida4 530 10 ( 0, 0047355301,587 ) 538 ,36 º F Temperatur acorregida5 550 10 ( 0, 0047355501,587 ) 560 ,40 º F Temperatur acorregida6 575 10 ( 0, 0047355751,587 ) 588 ,66 º F Temperatur acorregida7 595 10 ( 0, 0047355951,587 ) 611,99 º F
Temperatur acorregida8 620 10 ( 0, 0047356201,587 ) 642 ,32 º F Temperatur acorregida8 660 10 ( 0 , 0047356601,587 ) 694 ,52 º F Tabla#3 Temperaturas corregidas Cortes 2
Temperatura ºF 480
Temperatura corregida 484,85
3
510
516,72
4
530
538,36
5
550
560,40
6
575
588,66
7
595
611,99
8
620
642,32
9
660
694,52
Grafica Temperatura Vs % Volumen %Volumen %Temperatura (ml) (ºF)
11,8
450 484,85 516,72 538,36 560,4 588,66 611,99 642,32 694,52
21,8 31,8 41,8 51,8 61,8 71,8 81,8 91,8
Determinar la pendiente S
T V
T 2 T 1
S
V 2 V 1
560 450 51,8 11,8
2,75
Calculo de temperatura media de ebullición volumétrica, ºF VABP
VABP
T .ebullicion
N
450 484,85 516,72 538,36 560,4 588,66 611,99 642,32 694,52 9
565,31
Calculo de factor de corrección: Anexo 1
Calculo de temperatura media ponderada en ºn MeABP (VABP º F F .C º F ) 460º R
MeABP (565,31 5) 460º R 1020,31
Factor de caracterización
3
K
MeABP
Sg 60 / 60º F
3
K
1020,31 0,85
11,84
Resultados y discusión
%Perdida:1,8% Punto inicial de ebullición:360ºF Punto final de ebullición:665ºF K:11,84
Tabla #4 Volúmenes y temperaturas de destilados corregidos. Cortes Punto de Ebullición Inicial
% Volumen Temperatura ºF ---360
Volumen Corregido
Temperatura corregida
----
5
410
---
---
1
10
450
11,8
450
2
10
480
21,8
484,85
3
10
510
31,8
516,72
4
10
530
41,8
538,36
5
10
550
51,8
560,40
6
10
575
61,8
588,66
7
10
595
71,8
611,99
8
10
620
81,8
642,32
9
10
660
91,8
694,52
10
03
665
----
----
Se puedo observar que la primera gota de destilado a una temperatura de 360ºF, la cual por teoría es la temperatura inicial de ebullición. Desde este punto en adelante el destilado fue continuo tomando la temperatura cada 10 ml. Hasta tener un porcentaje de destilado del 93% siendo la temperatura de ebullición final 665ºF, el porcentaje de residuo 5,2% y el porcentaje de pérdida de 1,8%. Dando como factor de caracterización 11,84. Estos valores nos indican que la muestra (diesel) está compuesto fundamentalmente de base parafínica y naftenicos y de acuerdo a su punto de ebullición de 360ºF o que es lo mismo 182,22ºC se puede decir adicionalmente que este compuesto puede ser usado en motores diesel.
CONCLUSIONES
1. El resultado de la destilación del crudo da una idea de la calidad de un crudo, en función de la cantidad de componentes que contenga y la facilidad con que puedan extraérselas. 2. Para separar los componentes de una mezcla hirviendo, éstos deben tener temperatura de ebullición distinta. 3. Los componentes más livianos se evaporizan y tienden a subir hacia el tope, mientras que los más pesados se quedan en el fondo. 4. Las perdidas por destilación están íntimamente ligadas con la volatilidad de los hidrocarburos. 5. El factor de caracterización es importante para la identificar el crudo. 6. De acuerdo al punto de ebullición inicial y factor de caracterización la muestra (diesel) tiene base intermedia entre parafínica y nafténica. 7. De acuerdo a su rendimiento este compuesto puede ser usado en motores diesel. 8. La muestra es menos volátil que otros compuestos como gasolina o nafta.
Recomendaciones
Realizar el experimento en un lugar donde el aire frio o corrientes de aires como del extractor no incida directamente en el lugar donde se realiza el experimento. Colocar hielo tanto en la columna de enfriamiento como en el beaker donde se coloca el cilindro graduado para recolectar el destilado para evitar en mayor medida las perdidas por evaporación. Evitar que la muestra entre por el tubo de vapor cuando se vierte en el balón de destilación. Regular la temperatura de calentamiento de acuerdo al goteo del destilado.
Bibliografía Torres A. Avila Ramon y Rodriguez G. Manual de procedimientos experimentales para la caracterización físico-quimica del crudo y sus derivados . IUTA. HIMMELBLAU, D. (1973). “Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería química ”. Editorial Continental, S.A.. México.
Ramirez J. Noriega A. Fonten J. (2005). Determinación de viscosidad Saybolt universal, furol, fann [Articulo en línea]. Disponible: http:// y rango de destilació. es.scribd.com/doc/61307168/Viscosidad-y-Destilacion . [Consulta: 2013, Junio 30].
