Refinación del Petróleo
CARBURANTES Y SUS PROCESOS DE PRODUCCIÓN Docente: Ing. Orlando Melgar Quevedo ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA
Santa Cruz, Febrero de 2013
CONTENIDO INTRODUCCION 1. Refinerías existentes en el país sus capacidades y los productos derivados que se producen - Características del petróleo boliviano.
2. Rendimiento promedio del petróleo boliviano. 3. Ventajas y desventajas del petróleo boliviano. ESQUEMA DE PROCESO PARA REFINAR EL PETROLEO BOLIVIANO 1. Diagrama de bloques de una refinería grande, productos regulados, productos intermedios. 2. Diagrama de bloques para una mini refinería, productos regulados , productos intermedios. 3. Excedentes de la refinación de petróleo, crudo reconstituido
4.
Breve descripción de los procesos de crudo, reformación catalítica y Recuperación de gases.
PROCESOS QUE PUEDEN IMPLEMENTARSE EN BOLIVIA 1. 2. 3.
Proceso de isomerización. (Eleva octanaje de gasolinas_Reconstruye hidrocarburos) Proceso de Cracking catalítico. (Producción de gasolinas de fracciones pesadas) Gas to liquid (GTL)
CARBURANTES DE ORIGEN VEGETAL 1.
Gashol .
2.
Biodiesel.
FUTURO DE LOS CARBURANTES EN BOLIVIA. 1.
Especificaciones a mediano plazo.
2.
Producción de carburantes a mediano plazo.
INTRODUCCIÓN En Bolivia La refinación está a cargo de YPFB, a través de sus 2 grandes refinerías, sin embargo existen 4 refinerías privadas de menor capacidad haciendo un total de 6 refinerías: •Refinería Gualberto Villarroel - Cochabamba YPFB •Refinería Guillermo Elder Bell – Santa Cruz •Refinería Oro Negro - Santa Cruz •Refinería Carlos Montenegro - Sucre PRIVADAS •Refinería Santa Cruz - Santa Cruz •Refinería Parapetí - Santa Cruz
Capacidad de Refinación
•Cochabamba •Santa Cruz •Sucre TOTAL
: : :
27,000 barriles/día 15,000 barriles/día 5,000 barriles/día 47.000 Barriles/día
PRODUCTOS DERIVADOS PRODUCIDOS • • • • • • • • •
Actualmente las plantas producen: Gas Licuado de Petróleo (GLP) Gasolina Especial Gasolina de Aviación Jef Fuel Kerosene Diesel Oil Aceites y Grasas Automotrices e Industriales Cemento Asfáltico
CARACTERÍSTICAS DEL PETROLEO BOLIVIANO 1. El Petróleo Boliviano tiene bajo contenido de metales, sal, azufre.
2. Es altamente parafínico, ideal para la producción de jet fuel, diesel oil, lubricantes de uso automotriz. 3. El contenido de gasolinas es elevado y alcanza a 50% Vol . 4. No se requiere procesamiento previo antes de cargarlo a la Unidad de Crudo. 5. No es corrosivo. 6. Para obtener carburantes se requiere un esquema de proceso muy sencillo comparado con el que se usa en países Sudamericanos. 7. El rendimiento promedio de diesel oil en todas las refinerías es del 26 %. UNIDAD : Materia Prima
RENDIMIENTO PROMEDIO DEL PETROLEO BOLIVIANO PORCENTAJE EN VOLUMEN
BUTANO E INFERIORES F R A C C I O N A D O R A
100,00 PETROLEO CRUDO
G A S O L I N A S
F R A C C I O N A D O R A
GASOLINA LIVIANA
19,33
GASOLINA MEDIA
29,17
JET FUEL
4,13
KEROSENE
1,87
DIESEL OIL
26,00
CRUDO REDUCIDO
UNIDAD : Materia Prima
6,20
13,30
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PETROLEO BOLIVIANO VENTAJAS 1.
Petróleo Boliviano y sus derivados son altamente parafínicos. La parafinidad influye en la buena calidad del Jet Fuel , Diesel oil y Lubricantes de uso automotriz.
2.
El Petróleo Boliviano y sus derivados tienen un contenido bajo de azufre (0.03% peso), lo cual influye en los siguientes aspectos •
No se requieren unidades de Hidroterminado para desulfurizar el petróleo y sus derivados.
•
Los carburantes producidos con petróleo boliviano tienen bajo contenido de azufre y esto minimiza la lluvia ácida.
•
Los catalizadores de los reactores tienen un ciclo de vida mayor.
UNIDAD : Materia Prima
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PETROLEO BOLIVIANO (Continuacion)
3. El Petróleo Boliviano tiene un contenido bajísimo de sal (cloruro de sodio). La unidad de Crudo tiene menos corrosión de equipos y no se requiere unidad de desalacion.
4. El Petróleo Boliviano tiene un contenido bajísimo de metales (Vanadio, plomo, arsénico, mercurio,etc). Los metales envenenan los catalizadores del proceso.
UNIDAD : Materia Prima
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PETROLEO BOLIVIANO (Continuacion)
DESVENTAJAS •
Se requiere mayor severidad en Reformación Catalítica para procesar una nafta con elevado contenido de parafinas lo que significa:
•
Perdida de rendimiento líquido.
•
Mayor consumo de combustible en los hornos del proceso.
•
El punto de escurrimiento del diesel oil es afectado por la presencia de parafinas,esta situación tiene solución con aditivos depresores. UNIDAD : Materia Prima
DIAGRAMA DE BLOQUES DE UNA REFINERIA GRANDE
UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petróleo Boliviano
DIAGRAMA DE BLOQUES PARA UNA MINI REFINERIA
UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petróleo Boliviano
EXCEDENTES DE LA REFINACIÓN La refinación del Petróleo Boliviano genera los siguientes excedentes: REFINERIAS GRANDES •Gasolina liviana •Crudo reducido •Residuo de vacío MINI REFINERIAS •Gasolina blanca •Crudo reducido ¿Qué
hacen con los excedentes las refinerías grandes?. Las refinerías grandes solicitan a Transredes el bombeo del crudo reconstituido hacia el puerto de Arica. UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petroleo Boliviano
EXCEDENTES DE LA REFINACIÓN (Continuación)
¿Qué es crudo reconstituido?. Es una mezcla de 50% v de gasolina liviana con 50% v de crudo reducido. Esta mezcla se realiza para fluidizar el crudo reducido que tiene una elevada viscosidad
¿Qué hacen con los excedentes las mini refinerías?. Las mini refinerías venden su producto a la EBR.S.A. La gasolina blanca en algunas ocasiones ha sido exportada al Brasil como materia prima de cierta línea de petroquímica.
UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petróleo Boliviano
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE CRUDO, REFORMACION CATALITICA, RECUPERACIÓN DE GASES
UNIDAD DE CRUDO En esta unidad se fracciona el petróleo crudo en diferentes cortes en base a la diferencia de los puntos de ebullición. Los hidrocarburos mas volátiles salen por la parte superior de la columna de fraccionamiento , los de volatilidad intermedia por los cortes laterales y los de menor volatilidad por la parte inferior de la columna. Este proceso existe en todas las refinerías del mundo ya que es la primera unidad de proceso que interactúa con el petróleo crudo para su fraccionamiento. Las MINI Refinerías cuentan con las DFS ( Destillate Fuel System), que son columnas empacadas con relleno de alta eficiencia.
UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petroleo Boliviano
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE CRUDO, REFORMACION CATALITICA, RECUPERACIÓN DE GASES
UNIDAD DE REFORMACION CATALITICA Este proceso permite mejorar la calidad de la gasolina media, también denominada NAFTA , mediante un proceso catalítico que transforma los hidrocarburos parafínicos y nafténicos en hidrocarburos aromáticos. La materia prima de la unidad de Reformación es la gasolina media ( nafta) y su producto principal se denomina gasolina platformada, rica en hidrocarburos aromáticos de elevado octanaje.
Un aspecto importante de este proceso es la Severidad de la operación que esta relacionada con la vida del catalizador de platino. La gasolina media tiene un porcentaje entre 17 a 20% de nafténicos. Este contenido es muy bajo y la nafta es considerada como nafta pobre, lo que ocasiona una operación de mayor severidad que obliga a subir la temperatura en los reactores para obtener el octanaje de 93 a 95.
UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petroleo Boliviano
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE CRUDO, REFORMACION CATALITICA, RECUPERACIÓN DE GASES
RECUPERACIÓN DE GASES La unidad de Recuperación de Gases procesa el butano e inferiores procedente de las unidades de Crudo y de Reformación Catalítica para obtener propano, butano y gas combustible. El gas combustible esta conformado por hidrógeno, metano, etano y una parte mínima de propano. El propano y butano en ciertas proporciones se puede mezclar para elaborar el Gas licuado.
UNIDAD : Esquema de proceso para refinar el petróleo Boliviano
PROCESO DE ISOMERIZACION La isomerización es un proceso que permite la conversión catalítica de una molécula de n - pentano o n - hexano en sus isomeros, vale decir isopentano, 2.2 DMB, 2.3 DMB, 3MP, 2 MP. •Este proceso es necesario cuando una refinería quiere incrementar el octanaje de la gasolina liviana ( RON 69 ) en 10 o 20 unidades dependiendo del proceso de isomerización que se elija. •Los isomeros tiene elevado octanaje con relación a las parafinas. •La necesidad del incrementar el octanaje de la gasolina liviana se debe al mayor requerimiento de octanaje en la Gasolina Especial y Gasolina Premium.
UNIDAD : Procesos que pueden implementarse en Bolivia
PROCESOS DE CRACKING CATALITICO e HYDROCRAKING El proceso de Cracking Catalítico permite la ruptura catalítica de una molécula de elevado peso molecular en otras de menor peso molecular •
Este proceso se utiliza para obtener gasolina preponderantemente olefínica de 92 - 95 octanos para incorporar al pool de gasolina.
•
Es un proceso caro que no se justificaría instalar en Bolivia.
• El proceso de Hydrocking permite la ruptura de una molécula de elevado peso molecular en presencia de hidrógeno para producir otras de menor peso. •
Este proceso se utiliza para obtener diesel oil , jet fuel, etc de buena calidad. UNIDAD : Procesos que pueden implementarse en Bolivia
GAS TO LIQUID (GTL) El proceso de GTL permite transformar mediante un proceso catalítico complejo las moléculas de gas natural en “gas de síntesis” y a continuación por un proceso catalítico de polimerización se convierte en “petróleo sintético”. •El petróleo sintético contienen gas licuado, gasolinas, diesel oil , productos mas pesados. •Prácticamente este proceso es la conversión de gas natural en diese oil. •Existen varias tecnologías desarrolladas y probadas a nivel mundial, las que se enumeran a continuación: - Rentech - Shell - Syntroleum UNIDAD : Procesos que pueden implementarse en Bolivia
PROCESO GTL • ETAPA 1:
PRODUCCIÓN DEL GAS DE SÍNTESIS.
• ETAPA 2:
CONVERSIÓN DEL GAS DE SÍNTESIS A LÍQUIDOS (PETRÓLEO SINTÉTICO)
• ETAPA 3:
SEPERACIÓN DE PETRÓLEO A PRODUCTOS REFINADOS
UNIDAD : Procesos que pueden implementarse en Bolivia
SCHEMATIC PROCESS OF GTL PLANT
Fischer Natural Gas
Syngas Unit
Waxes
CO+H2
Tropsch
Hydro cracking Syncrude
Reactor
Fractionation ATR : O2 Water (huge quantity)
Heat (for Power Generation)
Medium Distillates: Naphtha & Diesel, etc.
UNIDAD : Procesos que pueden implementarse en Bolivia
GTL PLANT CAPACITY
100 MMscfd of Natural Gas
GTL PLANT
10 000 BPD Medium Distillates • 2 000 BPD Naphtha • 8 000 BPD Diesel
Simply: 1 MMscf/d of Gas gives 100 Bpd of Liquids
UNIDAD : Procesos que pueden implementarse en Bolivia
GASHOL El Gashol es una mezcla de gasolina especial con alcohol etílico anhidro. •
Este carburante de acuerdo al Reglamento de Calidad DS 26276 debe contener un máximo de 6% Vol. de alcohol etílico anhidro.
•
No existe un reglamento para la mezcla de estos dos componentes.
•
El alcohol etílico debe pasar por una destilación azeotrópica con un tercer componente que puede ser el benceno o el ciclohexano para eliminar aproximadamente 4% Vol. de agua.
•
El alcohol etílico tiene origen vegetal y proviene de la fermentación de la caña de azúcar.
UNIDAD : Carburantes de origen vegetal
BIODIESEL El Biodiesel es un carburante de origen vegetal que resulta de la reacción química de un aceite vegetal con alcohol etílico anhidro. •
El biodiesel es un diesel oil ecológico por su menor impacto al medio ambiente que el diesel oil de origen mineral (petróleo).
•
Se acostumbra consumir una mezcla de 25% de biodiesel y 75% de diesel oil petrolero.
•
En Bolivia existe una empresa en la ciudad de Santa Cruz que tiene una planta piloto en la cual están investigando la obtención de Biodiesel. Dicha empresa ya obtuvo resultados y ha sometido a prueba de campo el Biodiesel obtenido. UNIDAD : Carburantes de origen vegetal
BIODIESEL (Continuación)
•La implementación de esta tecnología desarrollada en Bolivia depende de que el costo para obtener un litro de biodisel sea competitivo y comparable al diesel oil petrolero. •Los sectores aceiteros del Oriente han solicitado que no se les cobre el IEHD por litro de biodisel comercializado.
El biodiesel es un proyecto atractivo para BOLIVIA porque permitiría desarrollar la agroindustria, generando mas fuentes de trabajo y satisfaciendo la demanda nacional insatisfecha de este carburante. UNIDAD : Carburantes de origen vegetal
Los Bio-combustibles, como energía renovable • Son combustibles producidos a partir de la biomasa y que son considerados, una energía renovable.
• Se pueden presentar en forma líquida (bioalcoholes, biodiesel) y gaseosa (biogás, hidrógeno).
El Biodiesel un sustituto del Diesel oil • El combustible de origen vegetal o aceite de fritura que reemplaza al diesel oil fósil se llama • "BIODIESEL". • Su energía específica es un 5% menor que la del diesel oil, pero su elevada lubricidad compensa esta diferencia, por lo que el rendimiento energético de ambos combustibles es esencialmente el mismo.
¿Qué es la Transesterificación? Transesterificación
Biodiesel Glicerol
La transesterificación es el proceso de intercambiar el grupo alcoxi de un éster por otro alcohol. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. La transesterificación es crucial para producir biodiesel.
Obtención de Biodiesel • Semillas • Prensado • Aceite vegetal
• Transesterificación • BIODIESEL DE CALIDAD
BIODIESEL: Diagrama de bloques ACEITE
DECANTACIÓN
REACTOR
VEGETAL
ADITIVO + CATALIZADOR
BIODIESEL
DECANTACIÓN
DESTILADOR FASE LIGERA
ADITIVOS
DESTILADOR FASE PESADA
NEUTRALIZACIÓN
ADITIVOS
LAVADO
LAVADO
NEUTRALIZACIÓN
RUPTURA ÁCIDA
PRECIPITADOR
ADITIVOS
DESTILADOR
GLICERINA
FUTURO DE LOS CARBURANTES EN BOLIVIA
1. ESPECIFICACIONES A MEDIANO PLAZO 2. PRODUCCION DE CARBURANTES A MEDIANO PLAZO
UNIDAD : Futuro de los carburantes en Bolivia
