33357_1

Embed Size (px)

Citation preview

  • 5/22/2018 33357_1

    1/144

    I

  • 5/22/2018 33357_1

    2/144

    UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIAL

    FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERA

    ESCUELA DE TECNOLOGA DEL PETRLEO

    EVALUACIN DEL CONTENIDO DE AZUFRE EN LAS CARGAS

    Y CORRIENTES DE PROCESOS EN LA REFINERA ESTATAL

    ESMERALDAS

    TESIS DE GRADO PREVIA a la Obtencin del Ttulo de

    Tecnlogo de Petrleo

    AUTORA

    KAREN YOHANA CHILA ANGULO

    DIRECTOR

    ING. LUIS CALLE GUADALUPE

    NOVIEMBRE - 2007

  • 5/22/2018 33357_1

    3/144

    El contenido del presente trabajo se responsabiliza la autora

    _________________________________

    Karen Yohana Chila Angulo

    III

  • 5/22/2018 33357_1

    4/144

    CERTIFICACIN

    Certifico que bajo mi direccin el presente trabajo fue realizado en su totalidad por laseorita Karen Yohana Chila Angulo

    _______________________________

    Ing. Lus Calle Guadalupe

    IV

  • 5/22/2018 33357_1

    5/144

    CARTA DE LA EMPRESA

    V

  • 5/22/2018 33357_1

    6/144

    AGRADECIMIENTO

    Agradezco a nuestro Padre Celestial Dios por ser mi gua en cada paso que doy en mi

    vida, a el por la vida, la salud y por haberme dado a unos padres maravillosos.

    A todas las autoridades de esta prestigiosa Universidad, al Decano, Subdecano y a cada

    unos de los profesores que implantaron sus ctedras en m.

    Al director del Club Deportivo UTE Patricio Pozo por haberme permitido ser parte de

    este prestigioso club, que gracias a mis condiciones deportivas obtuve mis

    conocimientos acadmicos.

    A La Refinera Estatal Esmeraldas, y a todo el personal de la misma, por haberme

    permitido realizar la investigacin respectiva para el desarrollo de esta tesis.

    A mis amigos y amigas que siempre estuvieron conmigo en especial a Katherine mi

    hermana y Laura

    A mi director de tesis Ing. Lus Calle que gracias a su ayuda estoy presentando esta

    importante investigacin.

    Gracias Ingeniero.

    VI

  • 5/22/2018 33357_1

    7/144

    DEDICATORIA

    A mis grandiosos padres Ketty y Edison por haberme apoyado en mi formacin

    acadmica, por demostrarme lo cuan importante soy para ustedes y ustedes para mi.

    A ti madrecita por ser mi luz madre, mi ejemplo de lucha a seguir.

    A ti padre por inculcarme y demostrarme que la vida es de estudio que solo as

    conseguiremos ser mejores.

    A ustedes mis preciosos hermanos: Fabian, Katherine, Varinea y Nicol por darme su

    cario y su amor de hermanos.

    Gracias mi querida familia.

    VII

  • 5/22/2018 33357_1

    8/144

    NDICE

    Responsable de Tesis... III

    Certificacin.................... IV

    Carta de la Empresa. V

    Agradecimiento VI

    Dedicatoria... VII

    ndice General.. VIII

    ndice de Figuras.. XII

    ndice de Tablas... XIII

    ndice de Diagramas XV

    ndice de Anexos. XVI

    Resumen.. XVIII

    Summary...... XX

    NDICE GENERAL

    CAPTULO I

    1. Introduccin. 2

    1.1 Objetivo General.......... 2

    1.1.1 Objetivo Especifico....... 2

    1.2 Justificacin......... 3

    1.3 Idea a Defender................ 31.4 Variables.. 3

    1.4.1. Variables dependientes..... 3

    1.4.2 Variables Independientes... 3

    1.5 Metodologa de la investigacin..... 4

    1.5.1 Mtodo de Anlisis... 4

    VIII

  • 5/22/2018 33357_1

    9/144

    1.5.1.1 Mtodo Inductivo...... 4

    1.5.1.2 Mtodo Deductivo.... 4

    1.5.1.3 Mtodo de Investigacin cientfica....... 4

    1.6 Tcnicas de investigacin.......... 4

    1.6.1 Revisin de Literatura.....5

    1.6.2 Revisin de Internet.... 5

    1.6.3 Anlisis de Datos.....5

    1.6.4 Difusin de Datos... 5

    1.6.5 Charlas Tcnicas Informales... 5

    CAPTULO II

    2. Composicin del Petrleo 7

    2.1. Hidrocarburos. 8

    2.1.1 Clasificacin de los Hidrocarburos.... 9

    2.2 Clasificacin del Petrleo segn su Contenido de Azufre............... 12

    2.3 Caractersticas Fsico Qumicas del Petrleo.......13

    2.3.1 Color.. 13

    2.3.2 Olor....... 13

    2.3.3 Densidad... 14

    2.3.4 Salinidad... 14

    2.3.5 Contenido de azufre.. 14

    2.3.6 Punto de fluidez.... 14

    2.3.7 Contenido de metales.... 15

    2.3.8 Punto de ebullicin....... 15

    2.3.9 Punto de congelacin..... 15

    2.3.10 Punto de inflamacin... 15

    2.3.11 Poder calorfico 16

    IX

  • 5/22/2018 33357_1

    10/144

    2.3.12 Calor especfico.. 16

    2.3.13 Calor latente de vaporizacin..... 17

    2.3.14 Viscosidad....... 17

    CAPTULO III

    3. Unidades de Proceso.... 20

    3.1 Desalado del Crudo...... 20

    3.2 Unidad de Destilacin Atmosfrica I y II.... 23

    3.3 Unidad de Destilacin al Vaco I y II...... 25

    3.4 Unidad Viscorreductora I y II.. 28

    3.5 Unidad de Craqueamiento Cataltico FCC...... 30

    3.6 Unidad de Reformacin Cataltica con regeneracin Continua CCR. 32

    3.6.1 Hidrodesulfuradora de Nafta Pesada. 33

    3.6.2 Reformacin Cataltica.. 35

    3.6.3 Regeneracin Continua...... 38

    3.7 Hidrodesulfuradora de Diesel.. 39

    3.8 Procesos Merox41

    3.8.1 Generalidades 41

    3.8.1 Merox 100 Jet Fuel. 42

    3.8.2 Merox 200 Gasolina... 44

    CAPTULO IV

    4. Actividades de Campo. 47

    4.1 Anlisis de laboratorio... 47

    X

  • 5/22/2018 33357_1

    11/144

    4.1.1 Mtodo ASTM D -287 para determinar la densidad API. 47

    4.1.2 Mtodo ASTM D -4294 para determinar el contenido de Azufre... 49

    4.2 Corrientes de Entrada y Salida de cada Unidad de proceso.. 51

    4.3 Esquema de Refinacin. 57

    4.4 Determinacin del Contenido de Azufre y Densidad Relativa de cada

    una de las Entradas y Salidas de las diferentes unidades de Procesos......58

    4.4.1 Reporte del primer anlisis de Determinacin del Contenido

    de azufre y densidad relativa ... 58

    4.4.2 Reporte del segundo anlisis de Determinacin del contenido

    de azufre y densidad relativa...... 62

    4.4.3 Reporte del tercer anlisis de determinacin del contenido

    de azufre y densidad relativa.. 66

    4.4.4. Reporte del cuarto anlisis de determinacin del contenido

    de azufre y densidad relativa.. 70

    4.4.5 Reporte del quinto anlisis de determinacin del contenido

    de azufre y densidad relativa... 74

    4.5. Determinacin de los flujos de entrada y salida ..78

    CAPTULO V

    5. Resultados 84

    5.1 Requisitos NTE INEN de % de azufre de combustibles terminados y no

    terminados..84

    5.2 Resultados obtenidos en base a los anlisis realizados durante nuestro

    estudio 85

    5.3 Representaciones graficas de corrientes de entrada y salidas

    de los procesos 89

    5.3.1 Desaladoras C-V10 y C-V11.. 90

    XI

  • 5/22/2018 33357_1

    12/144

    5.3.2 Desaladoras C-V24 y C-V25. 91

    5.3.3 Unidad de destilacin atmosfrica I... 92

    5.3.4 Unidad de destilacin atmosfrica II.. 93

    5.3.5 Unidad de destilacin al vaco I..94

    5.3.6 Unidad de destilacin al vaco II.... 95

    5.3.7 Unidad reductora de viscosidad I96

    5.3.8 Unidad reductora de viscosidad II.. 97

    5.3.9 Unidad de craqueamiento cataltico fluido FCC 98

    5.3.10 Unidad hidrodesulfuradora de nafta pesada HDT 99

    5.3.11 Unidad de reformacin cataltica CCR. 100

    5.3.12 Unidad hidrodesulfuradora de diesel HDS... 101

    5.3.13 Unidad merox 100 jet fuel 102

    5.3.14 Unidad merox 200 gasolina.. 103

    5.4 Esquema de refinacin con resultados de contenido de azufre 104

    CAPTULO VI

    7. Conclusiones 106

    7.1 Recomendaciones... 107

    Anexos.. 109

    Glosario.115

    Citas bibliogrficas... 120

    Bibliografa... 122

    NDICE DE FIGURAS

    Fig.1 Hidrocarburos parafnicos.. 10

    XII

  • 5/22/2018 33357_1

    13/144

    Fig.2 Hidrocarburos isoparafnicos. 10

    Fig.3 Hidrocarburos olefnicos 11

    Fig.4 Hidrocarburos Naftnicos...11

    Fig.5 Hidrocarburos Aromticos. 11

    Fig.6 Desaladoras 22

    Fig.7 Torre de destilacin atmosfrica.23

    Fig.8 Reactor y generador FCC... 31

    Fig. 9 Unidad hidrodesulfuradora de nafta pesada HDT. 33

    Fig.10 Planta generadora de hidrgeno... 36

    Fig.11 Reactores unidad CCR. 37

    Fig. 12 Hidrodesulfuradora de diese HDS... 40

    Fig.13 Unidad de merox 100 jet fuel... 44

    Fig.14 Unidad de merox 200 gasolina. 45

    Fig.15 Determinacin de la densidad relativa. 49

    Fig.16 Muestras para anlisis de azufre... 50

    NDICE DE TABLAS

    Tabla. 1 Composicin elemental del petrleo. 7

    Tabla. 2 Serie de hidrocarburos... 9

    Tabla. 3 Niveles mximos de contaminantes en naftas hidrotratadas. 35

    Tabla. 4 Primer anlisis unidad no catalticas I... 58

    Tabla. 5 Primer anlisis unidad no catalticas II.. 59Tabla. 6 Primer anlisis unidad de FCC.. 59

    Tabla. 7 Primer anlisis unidad de HDT. 60

    Tabla. 8 Primer anlisis unidad de CCR.. 60

    Tabla. 9 Primer anlisis unidad de HDS..60

    Tabla. 10 Primer anlisis unidad de merox 100.. 61

    Tabla. 11 Primer anlisis unidad de merox 200.. 61

    XIII

  • 5/22/2018 33357_1

    14/144

    Tabla. 12 Segundo anlisis unidad no catalticas I.. 62

    Tabla. 13 Segundo anlisis unidad no catalticas II..... 63

    Tabla. 14 Segundo anlisis unidad de FCC..... 63

    Tabla. 15 Segundo anlisis unidad de HDT.... 64

    Tabla. 16 Segundo anlisis unidad de CCR. 64

    Tabla. 17 Segundo anlisis unidad de HDS. 64

    Tabla. 18 Segundo anlisis unidad de merox 100... 65

    Tabla. 19 Segundo anlisis unidad de merox 200... 65

    Tabla. 20 Tercer anlisis unidad no catalticas I..66

    Tabla. 21 Tercer anlisis unidad no catalticas II.... 67

    Tabla. 22 Tercer anlisis unidad de FCC..... 67

    Tabla. 23 Tercer anlisis unidad de HDT.... 68

    Tabla. 24 Tercer anlisis unidad de CCR.... 68

    Tabla. 25 Tercer anlisis unidad de HDS 68

    Tabla. 26 Tercer anlisis unidad de merox 100... 69

    Tabla. 27 Tercer anlisis unidad de merox 200... 69

    Tabla. 28 Cuarto anlisis unidades no catalticas I.. 70

    Tabla. 29 Cuarto anlisis unidades no catalticas II.... 71

    Tabla. 30 Cuarto anlisis unidad de FCC 71

    Tabla. 31 Cuarto anlisis unidad de HDT... 72

    Tabla. 32 Cuarto anlisis unidad de CCR.... 72

    Tabla. 33 Cuarto anlisis unidad de HDS 72

    Tabla. 34 Cuarto anlisis unidad de merox 100.. 73

    Tabla. 35 Cuarto anlisis unidad de merox 200.. 73

    Tabla. 36 Quinto anlisis unidades no catalticas I.. 74

    Tabla. 37 Quinto anlisis unidad no catalticas II.... 75

    Tabla. 38 Quinto anlisis unidad de FCC.... 75

    Tabla. 39 Quinto anlisis unidad de HDT... 76

    Tabla. 40 Quinto anlisis unidad de CCR... 76

    XIV

  • 5/22/2018 33357_1

    15/144

    Tabla. 41 Quinto anlisis unidad de HDS... 76

    Tabla. 42 Quinto anlisis unidad de merox 100.. 77

    Tabla. 43 Quinto anlisis unidad de merox 200.. 77

    Tabla.44 Flujos unidades no catalticas I. 78

    Tabla. 45 Flujos unidades no catalticas II.. 79

    Tabla. 46 Flujos unidad de FCC.. 79

    Tabla. 47 Flujos unidad de HDT..80

    Tabla. 48 Flujos unidad de CCR..80

    Tabla. 49 Flujos unidad de HDS..80

    Tabla. 50 Flujos de unidad de merox 100 80

    Tabla. 51 Flujos de unidad de merox 200 81

    Tabla. 52 Normas NTE INEN. 83

    Tabla. 53 Resultados unidades no catalticas I 85

    Tabla. 54 Resultados unidad no catalticas II.. 86

    Tabla. 55 Resultados unidad de FCC.. 87

    Tabla. 56 Resultados unidad de HDT.. 87

    Tabla. 57 Resultados unidad de CCR.. 87

    Tabla. 58 Resultados unidad de HDS...88

    Tabla. 59 Resultados unidad de merox 100. 88

    Tabla. 60 Resultados unidad de merox 200. 88

    NDICE DE DIAGRAMAS

    Diagr. 1 Unidad de destilacin atmosfrica I y II 25

    Diagr. 2 Unidad de destilacin al vaco I ... 27

    Diagr. 3 Unidad de destilacin al vaco II... 28

    Diagr. 4 Unidad reductora de viscosidad I y II 29

    Diagr.5 Unidad de craqueamiento cataltico fluido FCC 32

    XV

  • 5/22/2018 33357_1

    16/144

    Diagr. 6 Unidad de reformacin cataltica CCR.. 39

    Diagr. 7 Unidad hidrodeulfuradora de diesel HDT. 44

    Diagr. 8 Desaladora C-V10. 51

    Diagr. 9 Desaladora C-V11..51

    Diagr.10 Unidad de destilacin atmosfrica I. 52

    Diagr.11 Unidad de Unidad de destilacin al vaco I.. 52

    Diagr.12 Unidad reductora de viscosidad I. 52

    Diagr.13 Desaladora C-V24 53

    Diagr.14 Desaladora C-V25 53

    Diagr.15 Unidad de destilacin atmosfrica II 53

    Diagr.16 Unidad de destilacin al vaco II...... 54

    Diagr.17 Unidad reductora de viscosidad II.... 54

    Diagr.18 Unidad craqueamiento cataltico fluido FCC... 54

    Diagr.19 Unidad hidrodesulfuradora de nafta pesada HDT 55

    Diagr.20 Unidad reformacin cataltica CCR. 55

    Diagr.21 Unidad hidrodeulfuradora de diesel HDS.55

    Diagr. 22 Unidad merox jet fuel.. 56

    Diagr.23 Unidad merox gasolina. 56

    NDICE DE ANEXOS

    Anexo 1. Enfriadores... 110

    Anexo 2. Intercambiadores de calor 110

    Anexo 3. Separador, estabilizador, despojador... 110

    Anexo 4. Horno... 111

    Anexo5. Planta generadora de hidrgeno.... 111

    Anexo 6. Recipiente para muestra de productos ligeros..111

    Anexo 7. Recipiente para muestra de productos pesados112

    Anexo 8. Plancha de calentamiento de productos pesados.. 112

    XVI

  • 5/22/2018 33357_1

    17/144

    Anexo 9. Equipo para bao de mara.. 112

    Anexo 10. Termohidrmetros.. 113

    Anexo 11. Probetas.. 113

    Anexo 12. Equipo de fluorescencia de rayos x 113

    Anexo 13. Sellador de capsula para anlisis de azufre.... 114

    XVII

  • 5/22/2018 33357_1

    18/144

    RESUMEN

    El mtodo de evaluacin del contenido de azufre en las cargas y corrientes de procesos

    de La Refinera Estatal Esmeraldas es uno de los principales anlisis que se debe

    realizar para saber si el combustible que se esta consumiendo en el pas cumple con las

    debidas especificaciones.

    Este anlisis los realizamos en las siguientes unidades:

    Unidad de destilacin atmosfrica I y II Unidad de destilacin al vaco I y II Unidad reductora de viscosidad I y II Unidad de craqueo cataltico fluido FCC Unidad hidrodesulfuradora de nafta pesada Unidad de reformacin cataltica CCR Unidad hidrodesulfuradora de diesel HDS

    Unidad de merox 100 jet fuel Unidad de merox 200 gasolina

    En estas unidades tomamos muestras tanto en las entradas como en las salidas de cada

    una. Las muestras tomadas las llevamos al laboratorio y procedemos a realizar los

    anlisis tanto de densidad relativa como de azufre.

    Los mtodos utilizados para nuestros anlisis fueron: mtodo ASTM D-287 para

    determinar la densidad API del petrleo y sus derivados, y mtodo ASTM D-4294

    utilizado para determinar el contenido de azufre por fluorescencia de rayos x.

    Una vez analizados obtuvimos los respectivos resultados concluyendo que los productos

    terminados tanto como la gasolina, el jet fuel, nafta pesada, liviana y el, fuel ol se

    encuentran dentro de especificaciones, pero en el caso del diesel este se encuentra fuera

    XVIII

  • 5/22/2018 33357_1

    19/144

    de las especificaciones ya que segn la norma INEN este debe tener 0.7% de azufre y el

    que analizamos en la refinera tiene 0.8% de azufre y eso se debe a que el petrleo que

    llega a la refinera es de bajo grado API 23.8 y contiene 1.93% de azufre.

    XIX

  • 5/22/2018 33357_1

    20/144

    SUMMARY

    The evaluation of the sulfur contents methods in the load and flowing of the process of

    the Esmeraldas Statal Refinery is one of the principal analysis which can to realize for

    know if the combustible which be consuming in the country it fulfill with the

    specification .

    This analysis realized in the next units.

    Atmospheric distillation units I y II Vacuum distillation units I y II Viscosity reducer units I y II Heavy naphtha hidrodesulfurization units Catalytic reformation units Diesel hidrodesulfurization units Jet fuel merox 100 units Gasoline merox 200 units

    In these units we take sample both in the entrance as in the exits of units with one. The

    sample took the carry to the laboratory and we proceed to realize the analysis both of

    the specific gravity as of the sulfur.

    The methods utilized was: ASTM D - 287 for determine the API density of oil an

    byproducts, and the ASTM D - 4294 utilized for determine the contents by rayos x

    fluorescence.

    After of realize the analysis get the result and conclude that finished byproducts as

    gasoline, jet fuel heavy naphtha, naphtha light and fuel oil it are inside of specification

    but in the case of diesel it not fulfill with the specification.

    XX

  • 5/22/2018 33357_1

    21/144

    The INEN standard the diesel have to have until 0.7% sulfur and the analysis in the

    refinery have 0.8% sulfur by this byproducts do not fulfill with the specification, and

    this is by the oil that arrive to the refinery have to low API degree of 23.8 and sulfur

    content of 1.39%

    XXI

  • 5/22/2018 33357_1

    22/144

    1

    CAPTULO I

  • 5/22/2018 33357_1

    23/144

    2

    1. INTRODUCCIN

    El petrleo tiene como impurezas insolubles compuestos de azufre, extrapesados como

    azufre total en porcentaje de masa, que constituyen sustancias indeseables porque

    causan serios problemas de corrosin y abrasin de los equipos y unidades de procesos

    producto de alto porcentaje de azufre con que el petrleo esta siendo explotado.

    El petrleo crudo tiene un contenido promedio de azufre que va desde 100 a 33000

    ppm, y los niveles de azufre dentro de una fuente de abastecimiento de petrleo crudo

    pueden variar mucho en funcin de la densidad.

    Por ende esta gran cantidad de azufre no solamente afecta a las unidades de procesos o a

    los equipos sino tambin a la calidad de los productos que se producen en cada una de

    las unidades de la refinera, etc.

    Tambin es importante destacar que el contenido de azufre los combustibles, estos al ser

    quemados emiten oxido de azufre que son considerados como contaminantes del

    ambiente y en partes responsables de la lluvia cida.

    1.1OBJETIVO GENERAL

    Evaluar el rendimiento de las operaciones de las unidades de procesos de desulfuracin,

    y para conocer en base a las caractersticas del proceso el grado de dificultad para el

    cumplimiento de los requisitos bsicos del petrleo en lo referente al contenido de

    azufre.

    1.1.1 OBJETIVOS ESPECFICOS

    - Realizar el respectivo estudio de cada una de las unidades de proceso dedesulfuracin.

  • 5/22/2018 33357_1

    24/144

    3

    - Conocer el porcentaje de azufre de entradas y salidas de las unidades deprocesos existentes en La Refinera Estatal Esmeraldas.

    - Determinar la eficiencia de los procesos de hidrotratamiento ehidrodesulfuracin.

    - Conocer la muestra del crudo de las entradas del desalador primera etapa ysegunda etapa.

    - Determinar el azufre de cada corte o fraccin.- Realizar un esquema de refinacin con contenido de azufre.

    1.2 JUSTIFICACIN

    El petrleo que llega a La Refinera Estatal Esmeraldas es cada vez ms pesado con un

    alto contenido de azufre por lo que es conveniente conocer la distribucin de esta

    impureza en las diferentes corrientes de procesos.

    1.3 IDEA A DEFENDER.

    Conocer el contenido de azufre que tienen las corrientes de procesos para determinar el

    grado de dificultad de preparacin de combustible.

    1.4 VARIABLES

    1.4.1 Variables Dependientes

    - Porcentaje de azufre en el Petrleo

    1.4.2 Variables Independientes

    - Unidades de Procesos de La Refinera Estatal Esmeraldas

  • 5/22/2018 33357_1

    25/144

    4

    1.5 METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

    Tipo y diseo de la investigacin

    El desarrollo de este estudio posee un diseo Investigativo-Practico

    1.5.1 Mtodo de Anlisis

    Se utilizarn los siguientes mtodos de investigacin para la realizacin de esta

    investigacin.

    1.5.1.1. Mtodo Inductivo

    Se tomarn muestras de las cargas y corrientes de las salidas de cada una las unidades

    de los procesos para la determinacin en el laboratorio del contenidote azufre en cada

    una de ellas, utilizando normas ASTM reconocidas internacionalmente.

    1.5.1.2. Mtodo Deductivo

    Se partirn de los conocimientos generales globales actualizados para buscar respuestas

    a los problemas que procede el contenido de azufre en cada unidad.

    1.5.1.3. Mtodo de Investigacin Cientfica

    Este mtodo se utilizar durante toda la investigacin especialmente durante trabajos de

    investigacin de campo y de laboratorio.

    1.6 TCNICAS DE INVESTIGACIN

    Las tcnicas a emplearse en este trabajo son las siguientes.

  • 5/22/2018 33357_1

    26/144

    5

    1.6.1 Revisin de Literatura

    Para buscar la informacin acerca de cmo esta estructurada cada una de las unidades

    de La Refinera Estatal Esmeraldas, conocer los esquemas de refinado y conocer como

    cambia el porcentaje de azufre que tiene el petrleo en las diferentes corrientes de

    procesos.

    1.6.2 Revisin de Internet

    Para buscar informacin acerca de la literatura que implementaremos en nuestro trabajo

    de investigacin.

    1.6.3 Anlisis de Datos

    A los datos obtenidos se les analizar con un balance de materia y representaciones

    grficas con el propsito de facilitar su interpretacin.

    1.6.4 Difusin de Resultados

    Este estudio ser difundido a travs de mi tesis y dejando constancia de m trabajo en La

    Refinera Estatal Esmeraldas.

    1.6.5. Charlas Tcnicas Informales

    Con los diferentes jefes de cada rea de la refinera para que nos ayuden despejando

    dudas del funcionamiento de cada unidad

  • 5/22/2018 33357_1

    27/144

    6

    CAPTULO II

  • 5/22/2018 33357_1

    28/144

    7

    2. COMPOSICIN DEL PETRLEO

    El petrleo es un lquido aceitoso, inflamable, con amplia variacin en su viscosidad y

    olor fuerte caracterstico, cuyo color vara de amarillo a castao rojizo oscuro o negro,

    pero que normalmente exhibe una fluorescencia verdosa distintiva.

    El petrleo es una mezcla de hidrocarburos e impurezas como, compuestos orgnicos de

    azufre, nitrgeno, oxgeno y otros metales, en la siguiente proporcin (ver tabla 1).

    TABLA 1 COMPOSICIN ELEMENTAL DEL PETRLEO

    Elemento (%) en Peso

    Carbono 84 87

    Hidrgeno 11 14

    Azufre 0,04 5

    Nitrgeno 0,1-1,5

    Oxgeno 0,1 -1,5

    Mtales ( V, Ni, Cu ) 0,005 0,0015 (50 a 150 ppm)

    Fuente. Manual del Curso Tyron UOP Petroecuador

    Elaborado por Karen Chila Angulo

    Dependiendo del nmero de tomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos

    que integran el petrleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y

    determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes.

    Adems hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrgeno y oxgeno formando

    familias bien caracterizadas, y presencia en menor proporcin de otros elementos. Al

    aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras se hacenverdaderamente complejas y difciles de identificar qumicamente con precisin.

  • 5/22/2018 33357_1

    29/144

    8

    Un ejemplo son los asfaltenos que forman parte del residuo de destilacin; estos

    compuestos adems estn presentes como coloides en una suspensin estable que se

    genera por el agrupamiento envolvente de las molculas grandes por otra cada ves

    menores para constituir un todo semicontinuo.

    En el petrleo tambin se encuentran impurezas provenientes de los yacimientos o del

    transporte. Se trata de sedimento, arena, restos de herrumbre, agua y sales minerales.

    Normalmente cada crudo es una mezcla de la produccin que se obtiene de varios pozos

    petroleros que constituyen lo que se denomina un campo, la composicin varia de

    campo a campo y adems, cada pozo vara su composicin con el tiempo. Debido a los

    cambios de composicin con respecto al tiempo los ensayos de ms de dos aos de

    antigedad pueden no representar en forma adecuada a un crudo.

    2.1 HIDROCARBUROS

    Los hidrocarburos son compuestos formados por diferentes combinaciones de tomos

    de hidrgeno y carbono. Hay miles de posibles combinaciones de hidrgeno y carbono;

    por lo tanto, hay miles de hidrocarburos diferentes. Cada hidrocarburo es una sustancia

    definida que posee los hidrocarburos, es fundamental recordar los siguientes puntos:

    1. Estn formados de tomos de hidrgeno y carbono combinado qumicamente( o estrechamente unidos)

    2. Hay miles de ellos y son diferentes.3. Cada hidrocarburo tiene propiedades y caractersticas diferentes a las dems.4. El petrleo es una mezcla compleja de centenares de hidrocarburos diferentes.5. Prcticamente cada proceso de refinacin de petrleo supone:

    a) La separacin de hidrocarburos

    b) La trasformacin de hidrocarburo o de un grupo de hidrocarburos en otros de

    mayor valor o grado de utilizacin.

  • 5/22/2018 33357_1

    30/144

    9

    2.1.1 CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS

    Los tomos de carbono forman el esqueleto de los hidrocarburos, su nmero y

    disposicin o arreglo determinan la clase de hidrocarburos que se tiene.

    Los tomos de carbono pueden combinarse en forma de una cadena larga; en forma de

    una cadena larga con ramificaciones laterales; en forma de un anillo, de dos o ms

    anillos, y combinaciones de cualquier de estos tipos.

    Para una mejor compresin, los hidrocarburos se clasifican en series o familias, de

    acuerdo con el arreglo o disposicin que tiene los tomos de carbono dentro de la

    molcula del hidrocarburo. Las principales series de hidrocarburos son las siguientes

    (Ver tabla 2).

    TABLA 2 SERIE DE HIDROCARBUROS

    NombreGeneral

    NombresEquivalentes

    Caracterstica Distintivas

    Parafnas Alcanos Cadenas no ramificadas de tomos de

    carbono

    Isoparafnas Isoalcanos Cadenas ramificadas de tomos de carbono

    Olefnas Alquenos Uno o ms pares de tomo de carbono

    unidos por doble unin.

    Cicloparafnas Cicloalquenos o

    Naftnos

    Tres o ms tomos de carbono en forma de

    anillo.

    Aromticos renos Seis tomos de carbono en forma de anillo

    con tres ligaduras dobles.

    Fuente. Manual del Curso Tyron UOP Petroecuador

    Elaborado Por Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    31/144

    10

    Los hidrocarburos de cualquier serie poseen propiedades similares y se comportan en

    forma parecida, pero cada uno de los miembros de la serie sigue siendo diferente a los

    dems.

    Para mejor conocimiento de la familia de los hidrocarburos de determina que las

    cadenas lineales de carbono asociadas a hidrgeno constituyen las parafinas (Ver fig.1);

    cuando las cadenas son ramificadas se tienen lasisoparafnas (Ver fig.2); al presentarse

    dobles uniones entre los tomos de carbono se forman las olefinas (Ver fig.3); las

    molculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos (Ver fig.4); y cuando

    estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencnico) se tiene la familia de

    los aromticos (Ver fig.5).

    FIGURA 1 HIDROCARBUROS PARAFNICOS

    Fuente: Manual del Curso Tyron UOP Petroecuador

    Elaborado por Karen Chila Angulo

    FIGURA 2 HIDROCARBUROS ISOPARAFNICOS

    Fuente: Manual del Curso Tyron PetroecuadorElaborado por Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    32/144

    11

    FIGURA 3 HIDROCARBUROS OLEFNICOS

    Fuente: Manual del Curso Tyron Petroecuador

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    FIGURA 4 HIDROCARBUROS NAFTNICOS

    Fuente: Manual del Curso Tyron Petroecuador

    Elaborado por Karen Chila Angulo

    FIGURA 5 HIDROCARBUROS AROMTICOS

    Fuente: Manual del Curso Tyron Petroecuador

    Elaborado por Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    33/144

    12

    2.2 CLASIFICACIN DEL PETRLEO SEGN SU CONTENIDO DE AZUFRE

    Los componentes de azufre ms significativos son los sulfuros y disulfuros que son

    corrosivos y le dan un olor desagradable e indeseable.

    El azufre es un producto que se encuentra en abundancia en el petrleo crudo y en el gas

    natural, bajo la forma de sus principales derivados como son el cido sulfhdrico y los

    mercaptanos (hidrocarburos que contienen azufre en su estructura molecular), los cuales

    se distinguen fcilmente por su fuerte olor a huevo podrido.

    Estos derivados del azufre se encuentran presentes en todas las fracciones de la

    destilacin del crudo. Por lo tanto es necesario someter todas las fracciones, sobre todo

    las de la destilacin primaria, a los procesos llamados de desulfurizacin.

    Algunas tecnologas efectan la desulfurizacin de las fracciones en presencia de

    hidrgeno, otras no, pero todas hacen uso de catalizadores para efectuar esta

    transformacin.

    El azufre que se obtiene de las fracciones petroleras es de una excelente calidad. En

    muchos casos la pureza alcanzada es superior a 99%, y se puede usar directamente para

    fines farmacuticos.

    Es de suma importancia la eliminacin de los derivados del azufre de las fracciones que

    van desde el gas hasta los gasleos pesados. Esto se debe no slo al hecho de que el

    azufre envenena los catalizadores y afecta la calidad de las gasolinas y la de los dems

    combustibles, sino sobre todo porque estos productos cuando se queman con los

    combustibles ocasionan problemas ecolgicos muy graves.

  • 5/22/2018 33357_1

    34/144

    13

    2.3 CARACTERSTICAS FSICAS Y QUMICAS DEL PETRLEO.

    2.3.1 Color:

    Generalmente se piensa que todos los crudos son de color negro, lo cual ha dado origen

    a cierta sinonimia y calificativos: "oro negro", "ms negro que el petrleo crudo". Sin

    embargo por transmisin de la luz, los crudos pueden tener color amarillo plido, tonos

    de rojo y marrn hasta llegar a negro. Por reflexin de la luz pueden aparecer verdes,

    amarillos con tonos azules, rojo, marrn y negro.

    Los crudos pesados y extrapesados son negro casi en su totalidad. Crudos con altsimo

    contenido de cera son livianos y de color amarillo; por la noche al bajar bastante la

    temperatura tienden a solidificarse notablemente y durante el da, cuando arrecia el sol,

    muestra cierto hervor en el tanque. El crudo ms liviano o condensado llega a tener un

    color blanquecino, lechoso y a veces se usa en el campo como gasolina cruda.

    2.3.2 Olor:

    Es caracterstico y depende de la naturaleza y composicin del aceite crudo. Los

    hidrocarburos no saturados dan olor desagradable. El olor de los crudos es aromtico

    como el de la gasolina, del kerosene u otros derivados. Si el crudo contiene azufre tiene

    un olor fuerte y hasta repugnante, como el de huevo podrido.

    Si contiene sulfuro de hidrogeno, los vapores son irritantes, txicos y hasta mortferos.

    Para atestiguar la buena o rancia calidad de los crudos es comn que la industria los

    designe como dulces o agrios.

    En otros aceites el olor vara, dependiendo de la cantidad de hidrocarburos livianos y de

    las impurezas.

  • 5/22/2018 33357_1

    35/144

    14

    2.3.3 Densidad:

    Es la gravedad API, esta asociada al tipo de la molcula del petrleo y por lo tanto a la

    viscosidad del mismo y al tipo de productos obtenidos despus de la refinacin,

    finalmente es el elemento que clasifica al petrleo.

    2.3.4 Salinidad

    Esta vara dependiendo del tipo de petrleo si es pesado tendr mas contenido de sal y sies liviano menos sal los cual es un factor limitante para la refinacin del petrleo, ya

    que genera incrustaciones y abrasiones de los equipos es as que en las refineras

    normalmente tiene un mximo de 20 libras de sal por cada 1000 bls de petrleo.

    2.3.5 Contenido de azufre

    Es la cantidad de azufre que se encuentra en el petrleo, este puede variar de 0,04 a 5%

    Saber esto muy importante en el momento de su venta o uso debido a que generalmente

    perjudica las instalaciones de las refineras, ya que estas no estn diseadas para

    soportar petrleos con alto azufre.

    El azufre puede formar componentes altamente txicos como el sulfuro de hidrogeno

    este es un componente mortal para los seres vivos y en las instalaciones esta sustancia

    penetra directamente en el metal y lo debilita de tal forma que lo puede destruirse.

    2.3.6 Punto de fluidez

    Es la temperatura mnima a la cual un petrleo fluye a presin atmosfrica y esta

    directamente relacionada con la estructura molecular del fluido y su viscosidad y se

    expresa en grado de temperatura.

  • 5/22/2018 33357_1

    36/144

    15

    2.3.7 Contenido de metales

    Debido a su densidad y viscosidad los petrleos pueden retener apreciables cantidades

    de sales de metales en suspensin siendo los ms comunes el nquel y el vanadio los

    cuales no son deseados en el momento de la refinacin del petrleo porque envenenan

    los catalizadores, estos son sustancias normalmente muy costosas que ayudan acelerar

    las reacciones que ocurren sin intervenir en ellas.

    El contenido de estos metales se miden en ppm, normalmente estos metales se quedan

    en los residuos.

    2.3.8 Punto de ebullicin:

    Temperatura a la cual el petrleo pasa de lquido a gas.

    En los hidrocarburos no es constante, debido a sus constituyentes vara algo menos que

    la temperatura atmosfrica hasta la temperatura igual o por encima de 300 C.

    2.3.9 Punto de congelacin:

    Es la temperatura a partir de la cual el petrleo o sus derivados pierden por completo su

    caracterstica de movilidad y se congelan.

    En los Hidrocarburos vara desde 15,5 C hasta la temperatura de -45 C. Depende de

    las propiedades y caractersticas de cada crudo o derivado. Este factor es de importancia

    al considerar el transporte de los hidrocarburos.

    2.3.10 Punto de inflamacin:

    El punto de inflamacin es la temperatura a la cual el combustible, al ser calentado

    puede producirse la inflamacin por un foco exterior, comienza a presentar por primera

    vez una llama corta.

  • 5/22/2018 33357_1

    37/144

    16

    Cuanto menor sea el punto de inflamacin de un producto, es ms inflamable y por ende

    ms peligroso. En el petrleo este vara desde -12 C hasta 110 C. Reaccin vigorosa

    que produce calor acompaado de llamas y/o chispas.

    2.3.11 Poder calorfico:

    La unidad que se emplea para medir la cantidad de calor desarrollada en la combustin

    se la denomina poder calorfico.

    Se entiende por poder calorfico de un combustible, la cantidad de calor producida por

    la combustin completa de un kilogramo de sustancia. Tal unidad se la mide en cal/g de

    combustible. Si la cantidad de combustible que se quema es un mol, el calor

    desprendido recibe el nombre de efectotrmico.

    El poder calorfico puede ser entre 8500 a 11350 caloras/gramo. Y en BTU/libra entre

    15350 a 22000. (BTU es la unidad trmica britnica).

    2.3.12 Calor especfico:

    Se refleja como la cantidad de calor que puede requerir el petrleo al momento de ser

    calentado, dependiendo este calor de la composicin molecular del petrleo y del

    nmero de enlaces carbnicos asociados a las molculas y se expresa en BTU (Unidad

    Trmica Britnica)

    En el Sistema Internacional de unidades, el calor especfico se expresa en julios por

    kilogramo y kelvin; en ocasiones tambin se expresa en caloras por gramo y grado

    centgrado. El calor especfico del agua es una calora por gramo y grado centgrado, es

    decir, hay que suministrar una calora a un gramo de agua para elevar su temperatura en

    un grado centgrado.

    En los hidrocarburos vara entre 0,40 y 0,52. El promedio de la mayora de los crudos es

    de 0,45. Es la relacin de cantidad de calor requerida para elevar su temperatura un

  • 5/22/2018 33357_1

    38/144

    17

    grado respecto a la requerida para elevar un grado la temperatura de igual volumen o

    masa de agua.

    2.3.13 Calor latente de vaporizacin:

    El cambio de fase de lquido a vapor se llama vaporizacin y la temperatura asociada

    con este cambio se llama punto de ebullicin de la sustancia.

    El calor latente de vaporizacin de una sustancia es la cantidad de calor por unidad de

    masa que es necesario para cambiar la sustancia de lquido a vapor a la temperatura deebullicin.

    Cuando cambiamos la direccin de la transferencia de calor y ahora se quita calor, el

    vapor regresa a su fase lquida, a este proceso se le llama condensacin, el calor de

    condensacin es equivalente al calor de vaporizacin.

    Para la mayora de los hidrocarburos parafnicos y metilenos acusa entre 70 a 90

    kilocaloras/kilogramo 130 a 160 BTU/libra.

    2.3.14 Viscosidad:

    La viscosidad es una de las caractersticas ms importantes de los hidrocarburos en los

    aspectos operacionales de produccin, transporte, refinacin y petroqumica. La

    viscosidad, que indica la resistencia que opone el crudo al flujo interno, se obtiene por

    varios mtodos y se le designa por varios valores de medicin. El poise o centipoise

    (0,01 poises) se define como la fuerza requerida en dinas para mover un plano de un

    centmetro cuadrado de rea, sobre otro de igual rea y separado un centmetro de

    distancia entre s y con el espacio relleno del lquido investigado, para obtener un

    desplazamiento de un centmetro en un segundo. La viscosidad de los crudos en el

    yacimiento puede tener 0,2 hasta ms de 1000 centipoise. Es muy importante el efecto

    de la temperatura sobre la viscosidad de los crudos, en el yacimiento o en la superficie,

    especialmente concerniente a crudos pesados y extrapesados.

  • 5/22/2018 33357_1

    39/144

    18

    - Viscosidad relativa: es la relacin de la viscosidad del fluido respecto a la del agua.

    A 20 C la viscosidad del agua pura es de 1002 centipoise.

    - Viscosidad cinemtica: es equivalente a la viscosidad expresada en centipoises

    dividida por la densidad relativa, a la misma temperatura. Se designa en stokes o

    centistokes.

    - Viscosidad Universal Saybolt: representa el tiempo en segundos para que un flujo

    de 60 centmetros cbicos salga de un recipiente tubular por medio de un orificio,

    debidamente calibrado y dispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido

    a temperatura constante.

  • 5/22/2018 33357_1

    40/144

    19

    CAPTULO III

  • 5/22/2018 33357_1

    41/144

    20

    3. UNIDADES DE PROCESOS

    Son las unidades que se encargan del proceso de refinamiento del petrleo para la

    obtencin de sus derivados.

    Las Unidades de proceso de La Refinera Estatal Esmeraldas destinadas para el

    desarrollo de nuestro estudio son las siguientes:

    - Dos unidades de destilacin atmosfrica de 55000bpd cada una.- Una unidad de destilacin al vaco de 29400 bpd.- Una unidad de destilacin al vaco de 15900 bpd diseada para preparar la carga

    para la planta de base de lubricantes construida frente a la refinera.

    - Dos unidades Reductoras de Viscosidad de 15750 bpd cada una.- Una unidad de Craqueamiento Cataltico Fluido (FCC) de 18000 bpd.- Unidad de tratamiento Merox 100 para Jet Fuel de 15000 bpd- Unidad de tratamiento Merox 200 para gasolina de 11000 bpd- Una unidad Hidrodesulfuradora de Nafta Pesada HDT de 13000 bpd.- Una unidad de reformacin Cataltica con Regeneracin Continua (CCR) de

    10000 bpd.

    - Una Unidad Hidrodesulfuradora de Diesel HDS de 24500 bpd.

    En nuestro estudio no vamos a tomar en cuenta los gases por tener dificultades con este

    tipo de producto ya que es peligroso el muestreo, motivo por el cual no consta en la lista

    la Unidad Merox 300 de gas licuado del petrleo LPG.

    3.1 DESALADO DEL CRUDO.

    Prcticamente todo petrleo contiene agua, sal y sedimentos, dependiendo del rea de la

    cual es explotado y tambin de los mtodos de manipuleo y transporte a que es

    sometido antes de llegar a los tanques de almacenamiento de refinera.

  • 5/22/2018 33357_1

    42/144

    21

    El contenido de sal se reporta normalmente en libras (cloruro de sodio) por miles de

    barriles de crudo (1bs/1000bls). El rango del contenido de sal puede variar desde cero

    hasta aproximadamente 1000 libras. Sin embargo el contenido esta normalmente en el

    rango de 10 a 200 lbs/1000 bls.

    En adiccin a la salmuera que hay en el crudo proveniente del pozo, el petrleo puede

    contaminarse con sal del agua cuando es transportado en buques-tanques.

    El agua a menudo se mezcla con el petrleo durante el embarque y se emulsiona con el

    crudo cuando ste es bombeado a los tanques de almacenamiento en los terminales

    correspondientes.

    Otra fuente de contaminacin de crudo con sal son las tuberas de recoleccin y

    transporte, los fondos de los tanques de almacenamiento donde se acumula

    frecuentemente agua y sal. Es difcil disponer de petrleo libre de sal y siempre se

    recibir crudo en refinera con mezclas de sal y agua. Es muy conocido que la sal y agua

    en el crudo causan problemas.

    La refinera ms eficiente diseada estar sometida a corrosin y prdidas de tiempos de

    operacin, si el equipo de desalado no funciona en forma continua.

    Consecuentemente la separacin de crudo, sal y otras impurezas ha sido uno de los

    mayores problemas que tiene una refinera.

    Para el proceso de desalacin, segn el Ing. Fredy Guzmn (1), el crudo almacenado en

    tanques que viene del oriente es previamente calentado ganando calor del producto del

    tope de la columna por intermedio de intercambiador de calor (Ver anexo 2), para luego

    pasar al deseador electrosttico (Ver fig.6), el cual posee un campo elctrico de alto

    voltaje (16000 3000 voltios) lo cual este campo electrosttico lo que hace es atrapar

    la sal que se mezcla con el agua que ingresa a lavar al petrleo. Este atrapa la sal

    presente en el petrleo y por medio de su campo elctrico y hace que estas calezcan

    produciendo la separacin de la salmuera presente en petrleo.

  • 5/22/2018 33357_1

    43/144

    22

    El crudo libre de sal (crudo desalado) sale por la parte superior del equipo. La

    coalescencia de las gotas en el desolador es provocada por fuerzas elctricas generadas

    entre las gotas de agua. El campo elctrico induce a que las pequeas gotas se

    conviertan en dipolos elctricos, que interactan entre si generndose atracciones entre

    las gotitas agrupndose en gotas mayores, que pueden decantar por gravedad. El efecto

    del campo alternativo hace que las gotas se muevan o vibren en fase con el campo, lo

    que favorece la coalescencia de las gotas.

    En el caso de la unidad de crudo I, el crudo carga ingresa a las desaladoras C-V10 y

    C-V11. Y en el caso de la unidad de crudo II, ingresa a la desaladoras C-V24 y C-V25.

    Luego de ya estar el crudo carga desalado ingresa a la fraccionadora llamada tambin

    destilacin atmosfrica.

    FIGURA 6 DESALADORAS

    Fuente: Refinera estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    44/144

    23

    3.2 UNIDAD DE DESTILACIN ATMOSFRICA I y II

    Todos los procesos de refinacin nos llevan a la separacin de la mezcla de

    hidrocarburos en compuestos individuales o grupos de compuestos de uso industrial, el

    mtodo ms generalizado para efectuar esta separacin es la destilacin o

    fraccionamiento realizada en la torre de destilacin atmosfrica (Ver figura7), que

    depende de las temperaturas de ebullicin de los componentes, aprovechando las

    diferencias de volatilidad de los mismos, ejemplo una mezcla de dos lquidos, cuando se

    calienta hasta el punto de ebullicin produce normalmente vapor en mayor proporcin

    del lquido con punto de ebullicin ms bajo.

    Las variables en el proceso de destilacin son la presin, la temperatura, la

    composicin, cantidades y densidades de cada fase (vapor lquido), al referirnos a la

    presin, las separaciones de las fracciones caractersticas del crudo resultan eficaces y

    con costo ms bajo cuando tiene lugar en dos etapas: primero fraccionando la totalidad

    del petrleo a la presin atmosfrica.

    FIGURA 7 TORRE DE DESTILACIN ATMOSFRICA

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    45/144

    24

    La Refinera Estatal Esmeraldas cuenta con dos unidades gemelas de 55,000 bpd de

    capacidad cada una. Dos trenes de intercambiadores de calor permiten aprovechar el

    calor de los productos obtenidos de la torre para precalentar el petrleo crudo y reducir

    la carga calrica que proporciona el horno (Ver anexo 4).

    A una temperatura de 350 C, entra el petrleo a la torre de destilacin atmosfrica de

    40 m de altura, 4 m de dimetro y 40 platos, a una presin ligeramente superior a la

    atmosfrica 0.4 kg/cm, en la que las fracciones se separan en base a las diferentes

    curvas de ebullicin obtenindose por la parte superior gases, gas licuado de petrleo y

    gasolinas; lateralmente los productos de salida son: nafta liviana, nafta pesada, kerosene

    o jet fuel y diesel (Ver figura 8).

    El propsito de la nafta circulante es extraer calor de la torre para controlar el perfil de

    temperaturas, de manera que en la parte superior de la torre se mantiene una

    temperatura de 110 C que se va incrementando conforme se desciende a los platos

    inferiores, hasta unos 355 C en el fondo.

    Por el fondo de la torre se extrae el crudo reducido que se elimina a la unidad de vaco.

  • 5/22/2018 33357_1

    46/144

    25

    DIAGRAMA 1 UNIDAD DESTILACIN ATMOSFRICA I Y II

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por Karen Chila Angulo

    3.3 UNIDAD DE DESTILACIN AL VACO I Y II

    El residuo que sale del fondo de la torre de destilacin atmosfrica ingresa a esta unidad

    cuyo propsito es maximizar la produccin de combustibles ligeros del crudo, la

    destilacin del crudo reducido es producida a una baja presin para minimizar la

    temperatura requerida en la destilacin y as evitar la descomposicin trmica.

    El objetivo de hacer vaco es permitir la evaporacin de fracciones mas pesadas que el

    diesel. Estas fracciones requeriran temperaturas mayores a 350 C para evaporarse en

    la torre de destilacin atmosfrica, sin embargo sobre esta temperatura el petrleo

    comienza a descomponerse trmicamente por lo que no es posible la separacin de estas

    fracciones. La presin de vaco es de alrededor de 40mm Hg.

  • 5/22/2018 33357_1

    47/144

    26

    La torre tiene caractersticas particulares, que la diferencian de las fraccionadoras

    atmosfricas. Los dispositivos o elementos mecnicos para producir el contacto lquido

    vapor, son rellenos especiales ubicados en lechos ordenados que permiten incrementar

    la superficie de interface, favoreciendo la transferencia de masa.

    El dimetro de la columna es diferente en zona de condensacin, respecto de la zona

    superior o inferior de la misma. La zona de condensacin o fraccionamiento tiene el

    mayor dimetro ya que las prdidas de carga deben ser despreciables para mantener el

    vaco homogneo en la totalidad de la torre. La zona de cabeza es de dimetro 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

    dimetro, ya que se debe minimizar el tiempo de residencia del asfalto para evitar la

    descomposicin trmica y formacin de carbn en la torre.

    La Refinera Estatal Esmeraldas, est equipada con una Unidad de Destilacin al

    Vaco I, diseada para procesar 29400 bpd, (crudo base) de los fondos de la columna de

    destilacin atmosfrica.

    La torre de destilacin al vaco procesa el residuo proveniente de la torre de destilacin

    atmosfrica el cual sus componentes de punto de ebullicin es ms alto.

    El Ing. Leonardo Amaguayo (2), nos dijo que de la torre de vaco I, se extraen los

    gasleos ligero y pesado que sirven de carga a la unidad de Craqueamiento Cataltico

    Fluido (FCC). Otro corte es el de la Cera Contaminada o Slop Wax cuyo propsito es

    retener los metales pesados para reducir su contenido en los gasleos (Ver diagr. 2). Los

    metales pesados suelen reducir la vida til y el rendimiento de los catalizadores

    utilizados en FCC.

    La Unidad de Destilacin al Vaco 2 (Ver diagr.3), diseada para procesar 15900 bpd

    esta diseada para producir ms fondo de vaco que es utilizada para la preparacin del

    fuel oil y produce tambin cierto porcentaje de gasleo que sirve de carga a la unidad

    de FCC.

  • 5/22/2018 33357_1

    48/144

    27

    Los fondos de vaco tiene tres destinos: produccin de asfaltos, previos ajustes de las

    condiciones de la torre, carga a la unidad de viscorreduccin y preparacin de fuel oil.

    DIAGRAMA 2 UNIDAD DESTILACIN AL VACO I

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado Por Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    49/144

    28

    DIAGRAMA 3 UNIDAD DESTILACIN AL VACO II

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas PetroindustrialElaborado por Karen Chila Angulo

    3.4 UNIDAD VISCORREDUCTORA I Y II

    En este proceso, las partes ms pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo

    presin. Esto divide (craquea) las molculas grandes de hidrocarburos en molculas ms

    pequeas, lo que aumenta la cantidad de nafta compuesta por este tipo de molculas

    producida a partir de un barril de crudo. Se usan cargas ligeras lquidas o gaseosas,

    temperaturas elevadas (800-900 C) y presiones bajas. Con el proceso se obtienen

    principalmente olefinas a partir de naftas.

    Una vez terminada la destilacin al vaco, los fondos de vaco de alto peso molecular y

    elevadas viscosidad ingresan a esta unidad y son sometidos a craqueo trmico dando

  • 5/22/2018 33357_1

    50/144

    29

    como resultado un producto cuatro o cinco veces menos viscoso que la carga, utilizado

    para la preparacin de fuel oil reduciendo el uso de diluyentes en la preparacin de este

    producto.

    Las unidades tienen 15750 bpd de capacidad de produccin y por ende la unidad

    Viscorreductora I solo produce nafta y fuel oil de fondo, y la unidad Viscorreductora II

    produce de 3 a 4% de Gasolina y un 2% de destilado con caractersticas similares al

    diesel y fuel oil como fondo.

    DIAGRAMA 4 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSODAD I Y II

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    51/144

    30

    3.5 UNIDAD DE CRAQUEAMIENTO CATALTICO FLUIDO ( FCC)

    La funcin de la unidad de craqueo cataltico es usar alta temperatura para convertir

    hidrocarburos pesados en productos ligeros de mayor valor. Esto puede ser

    complementado ya sea trmicamente o catalticamente.

    El proceso cataltico casi ha sustituido completamente al cracking trmico a causa del

    catalizador que permite que la reaccin de Cracking tenga lugar a presiones y

    temperaturas bajas, mientras esta produciendo una gasolina de alto octano, un gas

    craqueado mas estable y menor rendimiento de producto residual pesado indeseable.

    Cracking Cataltico Fluido (FCC.) es un proceso que emplea un catalizador en forma de

    partculas muy pequeas, llamadas de catalizador zeoltico, las cuales se comportan

    como un fluido cuando es aereado con vapor.

    El catalizador fluidizado es continuamente circulado de una zona de reaccin (donde las

    reacciones de Cracking ocurre) a una zona de regeneracin, (donde el catalizador el cual

    es desactivado en el reactor, en esta zona se reactiva). Adems de proveer la accin

    cataltica, el catalizador es tambin el vehiculo que transfiere el calor de la zona de

    regeneracin a la zona de reaccin.

    El catalizador tambin tiene su tiempo mximo de reaccin ya que este al mezclarse

    con el coque que se produce dentro de la formacin se contamina y pierde sus

    caractersticas de reaccin motivo por el cual se lo tiene que desechar y cambiar de

    catalizador.

    Estas dos zonas estn localizadas en recipientes separados apropiadamente llamados

    Reactor en la parte izquierda y Regenerador en la parte derecha (Ver fig.12).

  • 5/22/2018 33357_1

    52/144

    31

    FIGURA 8 REACTOR Y GENERADOR DE FCC

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    La unidad de la refinera cuenta con una capacidad 18000 bpd se alimenta de gasleosligero y pesado, constituido por cadenas largas de hidrocarburos. En el reactor a una

    temperatura de 529 C en contacto con un catalizador zeoltico en estado fluidizado,

    estas cadenas se rompen dando como resultado fracciones ms livianas, gas Licuado de

    petrleo o LPG, gasolina de alto octanaje y aceites cclicos utilizados como diluyentes

    del fuel oil. Otro producto de la reaccin es el carbn que cubre el catalizador

    reduciendo su actividad, por lo que es reactivado en el regenerador en donde se

    combustiona el carbn; el catalizador regenerado vuelve al reactor.

    El azufre es indeseable tanto en la carga fresca a FCC como en la carga a cualquier

    unidad ya que causa corrosin al equipo y tambin incrementa los costos en el

    tratamiento de los productos. Al 60% de conversin, alrededor del 30% del azufre

    cargado es convertido a H2S al 70% de conversin

  • 5/22/2018 33357_1

    53/144

    32

    El contenido de azufre en la gasolina de punto final de 400F (204C) ser algo como

    sobre el 10% de la carga fresca, pero esto se incrementa rpidamente conforme el punto

    final se eleva sobre 400F (204C) mientras ms alto sea el contenido de azufre en la

    gasolina ms bajo ser la respuesta al plomo.

    DIAGRAMA 5 UNIDAD DE CRAQUEAMIENTO CATALTICO FLUIDO

    (FCC)

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    3.6 UNIDAD DE REFORMACIN CATALTICA CON REGENERACIN

    CONTINUA (CCR)

    Esta unidad por su gran capacidad de produccin cuenta con tres secciones:

  • 5/22/2018 33357_1

    54/144

    33

    3.6.1 HIDRODESULFURADORA DE NAFTA PESADA 13000 BPD

    La capacidad de produccin de esta unidad es de 13000 bpd.

    El objetivo principal de esta unidad es de reducir el contenido de azufre y otros

    contaminantes de nafta pesada, para no afectar el rendimiento del catalizador utilizado

    en La Reformacin Cataltica.

    El Ing. Richard Almeida (3), nos dijo que el objetivo del proceso de Hidrotratamiento

    de Nafta Pesada (Ver fig 9) es producir una carga a la reformadora hidrotratada y

    limpia suficientemente baja en contaminantes tales como azufre, nitrgeno, agua,

    algenos, diolefinas, olefinas, arsnico y metales como para no afectar el

    comportamiento de la seccin de reformacin cataltica corriente.

    FIGURA 9 UNIDAD DE HIDRODESULFURADORA DE NAFTA PESADA

    HDT

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    55/144

    34

    La carga al tratamiento de nafta es en este caso, nafta atmosfrica proveniente de las dos

    unidades de destilacin atmosfrica corriente arriba. Esta nafta contiene niveles de

    contaminantes (Ver tabla 3), que pueden ser perjudiciales al catalizador de reformacin

    y es por tanto necesario hidrotratar.

    Este proceso involucra el tratamiento de la nafta en un reactor adiabtico sobre un lecho

    de catalizador bimetlico fijo, dentro de un ambiente de hidrgeno. Una temperatura

    moderadamente alta en el rango de 300C es requerida para promover las reacciones

    qumicas.

    Despus del proceso de reaccin la nafta es despojada para remover los ligeros

    productos gaseosos de los contaminantes y agua.

    Si las diolefinas y olefinas estn presentes en la carga, entonces se requiere una etapa de

    tratamiento separado a una temperatura ms baja con un catalizador especial para

    hidrogenerar los componentes insaturados antes del hidrotratameinto a ms alta

    temperatura.

    Como no hay componentes insaturados en la carga de nafta a esta unidad, esta etapa de

    tratamiento es excluida.

    El alto rendimiento de la seccin de reformacin cataltica dentro de la unidad de

    Octanazing es muy dependiente de la eficiencia de esta unidad.

  • 5/22/2018 33357_1

    56/144

    35

    TABLA 3. NIVELES MXIMOS DE CONTAMINANTES EN NAFTA

    HIDROTRATADA

    CONTAMINANTES PPM

    Azufre 0.5

    Nitrgeno 0.5

    Agua 4

    Arsnico 1

    Olefinas 0

    Diolefinas 0

    Metales 5

    Halgenos (F, Cl) 0.5

    Fuente: Manual de Operaciones de Unidad de Hidrodesulfuradora de Nafta Pesada

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    3.6.2 REFORMACIN CATALTICA

    Esta unidad tiene una capacidad de produccin de 10000 bpd.

    Una vez que la Nafta Cruda de bajo octanaje (RON= 54) constituida por fracciones de

    parafinas, naftenicos y aromticos se le han removido los contaminantes ingresa al

    proceso de Reformacin Cataltica, esta unidad consta de tres reactores en los que las

    molculas se reestructuran para dar productos aromticos de alto octano (RON = 100)e hidrgeno utilizado en los procesos de hidrodesulfuracin.

    El hidrogeno que sale de esta planta se almacena en la planta de hidrogeno que se

    encuentra cerca esta unidad (Ver fig10)

  • 5/22/2018 33357_1

    57/144

    36

    FIG. 10 PLANTA GENERADORA DE HIDRGENO

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    Las condiciones de la reaccin son temperaturas del orden de los 500C y presiones del

    orden de los 3.5 kg/ cm. El propsito del proceso de la octanizacin es producir un

    reformado de alto nmero de octano, que es un componente principal de las gasolinas,

    y un gas rico en hidrgeno que sirve para la operacin de otras unidades de la refinera

    (Ver diagrama 6).

    La carga a la reformadora es la nafta hidrodesulfurada proveniente de la

    hidrodesulfuradora de nafta pesada. Debido a la presencia de contaminantes en todos

    los casos, el hidrotratamiento de nafta, antes de la octanizacin es siempre necesario.

  • 5/22/2018 33357_1

    58/144

    37

    La octanizacin es un proceso de reformacin de nafta, lo cual incluye dos secciones:

    - La reformadora cataltica en s incluyendo reactores (Ver fig.14), hornos,recuperacin de efluente y estabilizacin.

    - La circulacin de catalizador y la regeneracin continua que involucra elmanipuleo de slidos y la tecnologa de lecho mvil.

    FIGURA 11 REACTORES UNIDAD DE CCR

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    En la seccin de reformacin cataltica, la corriente de carga de nafta hidrotratada, es

    procesada a muy baja presin en tres reactores adiabticos sobre un lecho de catalizador

    multimetlico mvil, en un ambiente de hidrgeno.

    Se requiere una temperatura alta (en el rango de los 500C) para promover las

    reacciones qumicas que mejoran el nmero de octano, de ah la necesidad deprecalentar la carga.

  • 5/22/2018 33357_1

    59/144

    38

    Algunas de las reacciones deseables son altamente endotrmicas por tanto para asegurar

    una eficiencia alta de la reaccin, el catalizador debe ser dividido en varios reactores

    con recalentadores intermedios o intercalentados.

    El alto rendimiento del proceso Octanizing, es debido en gran parte, a su operacin a

    baja presin con regeneracin contina de catalizador. En un proceso convencional de

    tipo semi-regenerativo, esta combinacin de alta temperatura y baja presin conduciran

    a un alto depsito de coque y a una muy corte duracin del ciclo.

    3.6.3 REGENERACIN CONTINUA

    En la seccin de regeneracin continua de catalizador, el catalizador es retirado de la

    seccin de reaccin a una tasa fija para ser regenerado en una unidad de regeneracin

    continua de catalizador totalmente automatizada, antes de retornar a la seccin de

    reaccin.

    La tasa de retiro y regeneracin de catalizador asegura un catalizador activo altamente

    consistente con un bajo contenido de carbn y contenido controlado de cloruro/ agua.

    Estos maximizan los rendimientos tanto del reformado como del hidrgeno residual de

    alta calidad.

    El catalizador es regenerado continuamente mediante la combustin del carbn que se

    forma en su superficie y la regeneracin de los sitios cidos. La regeneracin continua

    elimina la necesidad de paros para la regeneracin y minimiza la cantidad de catalizador

    en la unidad.

  • 5/22/2018 33357_1

    60/144

    39

    DIAGRAMA 6 UNIDAD REFORMADORA CATALTICA CON

    REGENERACIN CONTINUA (CCR)

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    3.7 HIDRODESULFURADORA DE DIESEL

    Esta unidad es de gran importancia en la refinera por su produccin de diesel.

    La unidad esta diseada para hidrodesulfurizar y desnitrificar lo dos tipos de carga

    llamados Atmosfrica y Mezcla esto nos dijo el Ing. Hernn Ayala (4) . La Unidad tiene

    una capacidad a bajo flujo de 1700 Ton/da para ambas cargas lo cual es equivalente al

    50% del flujo de diseo.

    El objetivo de diseo global es usar el hidrogeno suministrado por la Unidad

    Reformadora para producir diesel producto con:

  • 5/22/2018 33357_1

    61/144

    40

    - Un contenido de azufre mximo de 500ppm en peso- Un numero de cetano mayor o igual que la carga a la unidad- Un punto de inflamacin mnimo de 55C

    FIGURA 12 HIDRODESULFURADORA DE DIESEL

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Chila Angulo

    El diesel producido en las unidades de crudo tiene un contenido de azufre de alrededor

    de 0.8% por lo que es sometido a un proceso de hidrodesulfuracin para reducirlo a

    menos de 0.05% alcanzando la calidad del diesel Premium consumido en centros

    urbanos densamente poblados como el Distrito Metropolitano de Quito. La reaccin se

    produce a una temperatura de 320C y 40 kg/cm de presin.

  • 5/22/2018 33357_1

    62/144

    41

    DIAGRAMA 7 UNIDAD HIDRODESULFURADORA DE DIESEL

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas

    Elaborado por Karen Chila Angulo

    3.8 PROCESOS MEROX

    3.8.1 Generalidades

    El proceso merox es un tratamiento qumico cataltico para destilados del petrleo, que

    sirve para la remocin de los qumicos de los mercaptanos o para convertirlos en

    disulfuros. Cuando es aplicado adecuadamente en sus varios aspectos de diseo, este

    proceso verstil es aplicable para el tratamiento de cargas, con puntos finales de

    ebullicin ASTM, tan altos como 345C.

  • 5/22/2018 33357_1

    63/144

    42

    El proceso esta basado en la habilidad de un catalizador o compuestos de quelatos

    metlicos del grupo del hierro, para promover la oxidacin de mercaptanos a disulfuros,

    usando aire como fuente de oxigeno.

    La oxidacin se lleva acabo en presencia de una solucin acuosa alcalina, tal como el

    hidrxido de sodio y potasio. La reaccin se hace econmica, a temperaturas normal de

    las corrientes efluentes de la refinera.

    El proceso merox es el endulzamiento del producto. Todos ellos consideran una unidad

    le lecho fijo, en el cual el catalizador UOP especficamente seleccionado es depositado

    sobre un soporte o lecho de carbn vegetal granular de actividad selectiva.

    El carbn vegetal proporciona un rea suficiente de superficie para realizar la reaccin

    de endulzamiento. Lo disulfuros producidos permanecen en la fase de hidrocarburo, y

    no existe reduccin en el contenido de azufre del hidrocarburo tratado. Debido a que los

    disulfuros tienen una presin de vapor considerablemente ms baja que los

    mercaptanos, ellos imparten un olor ofensivo al hidrocarburo y son por lo tanto menos

    objetables.

    Los procesos Merox (oxidacin de mercaptanos) reducen el contenido de azufre de las

    Gasolinas y Jet Fuel. En el caso del Jet Fuel el tratamiento incluye la eliminacin total

    de cualquier contenido de agua, gomas y otros compuestos cidos.

    3.8.2 MEROX 100 JET FUEL

    La unidad de tratamiento jet fuel de La Refinera Esmeraldas, esta diseada para tratar

    15000bpd de jet fuel semielaborado proveniente de las dos unidades de destilacin

    atmosfricas

  • 5/22/2018 33357_1

    64/144

    43

    La unidad consiste de los siguientes recipientes (Ver fig.17):

    - Torre de prelavado en el coalescer electrosttico- Torre de agua de lavado- Filtro de sal- Filtro de arcilla.

    El jet fuel debe satisfacer un nmero riguroso de especificaciones antes de ser

    comercializado. Adems, debe satisfacer un bajo contenido de azufre mercaptano.

    (mximo 30 ppm en el jet comercial), debe satisfacer estabilidad trmica, separacin de

    agua y algunas otras especificaciones.

    La carga de jet fuel semielaborado usada para el diseo bsico de la unidad, contiene

    menos del 30 ppm de azufre mercaptnico; en consecuencia en esta seccin no es

    necesario un reactor merox para reducir el contenido de azufre mercaptnico.

    El prelavado en el coalescer electrosttico esta provista para remover cido naftnico.

    El agua de lavado esta provista para remover sosa arrastrada y surfactantes solubles en

    agua.

    El filtro de sal esta provisto para secar el jet fuel y proteger el filtro de arcilla por daos

    del agua. El filtro de arcilla est provisto para remover surfactantes orgnicos, metales,

    tales como el cobre y partculas de materia.

  • 5/22/2018 33357_1

    65/144

    44

    FIGURA 13 UNIDAD MEROX 100 JET FUEL

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    3.8.3 MEROX 200 GASOLINA

    A esta unidad (Ver fig.18) ingresa la nafta obtenida en la unidad de FCC y de

    viscorreductora debido a que tiene alto contenido de azufre ms que toda la nafta de la

    viscorreductora.

    El Ing. Cesario Pincay (5), nos explico que en esta se produce el endulzamiento de la

    nafta para que obtenga las especificaciones requeridas para su consumo.

    La unidad tiene los siguientes recipientes:

    - Prelavador custico- Reactor Merox- Sedimentador custico- Filtro de arena

  • 5/22/2018 33357_1

    66/144

    45

    La funcin del prelavador custico es de liberar a la nafta proveniente de la unidad

    viscorreductora de H2S para que una vez pretratada se mezcle con la nafta de FCC. El

    reactor merox realiza el proceso de endulzamiento de la nafta y as obtener una nafta

    tratada. El Sedimentador custico esta diseado para permitir la separacin por

    gravedad de la solucin acuosa del producto de hidrocarburo, debido a que en este

    proceso utilizamos una solucin custica. El filtro de arena esta provisto para coalecer

    las gotas remanentes de solucin custica que entran en el producto desde el

    Sedimentador custico.

    Despus de todo este procedimiento tenemos como resultado la nafta tratada.

    FIGURA 14 UNIDAD DE MEROX 200 GASOLINA

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    67/144

    46

    CAPTULO IV

  • 5/22/2018 33357_1

    68/144

    47

    4. ACTIVIDADES DE CAMPO.

    Despus de haber conocido las corrientes de entrada y salida determinadas por el

    Ing. Juan Villacrsses (6), en las cuales tomaremos las muestras y el tipo de embase en

    las que se tomarn (Ver anexo 6 y 7) procedemos a realizar los respectivos muestreos

    de las corrientes de entrada y salida de las unidades de La Refinera.

    Una vez realizado el muestreo procedemos a realizar los respectivos anlisis de

    laboratorio para cada muestra.

    4.1 ANLISIS DE LABORATORIO.

    Las muestras tomadas en la planta las llevamos al laboratorio y dependiendo del tipo de

    muestras si son livianas realizamos el respectivo anlisis y si son pesadas las colocamos

    en la plancha de calentamiento (Ver anexo 8) en este caso los fondos de cada unidad, o

    sino al bao mara (Ver anexo 9) como es el cado de los gasleos pesados que a medida

    que se enfran tienden a perder viscosidad.

    Para el anlisis de la densidad API y del contenido de azufre utilizamos el siguiente

    mtodo.

    4.1.1 MTODO ASTM D-287 UTILIZADO PARA DETERMINAR LA

    DENSIDAD API DEL PETRLEO Y SUS DERIVADOS

    Resumen: Este mtodo es basado en el principio e que la gravedad especifica de un

    lquido vara directamente con la profundidad de inmersin de un cuerpo que flota

    directamente en l. El elemento flotante que es graduado por las unidades de gravedad

    API se llama Termohidrmetro (Ver anexo10) ya que el hidrmetro tiene incluido en su

    interior un termmetro ASTM.

  • 5/22/2018 33357_1

    69/144

    48

    La gravedad API se lee observando el API del hidrmetro flotando libremente y la

    graduacin ms cercano a la graduacin de la superficie plana horizontal del lquido con

    la balanza vertical del hidrmetro.

    Despus de que el equilibrio de temperatura se haya encontrado se lee la temperatura de

    la muestra este procedimiento dura unos 5 minutos.

    Importancia y Uso: la determinacin exacta de la gravedad del petrleo y sus

    productos es tan necesaria para la conversin de volmenes moderados a los valores en

    la temperatura normal de 60F (15.56C).

    La densidad es un factor que gobierna la calidad de los aceites crudos sin embargo la

    gravedad de un producto de petrleo es una indicacin incierta de su calidad, puesto que

    en correlacin con otras propiedades, puede usarse la gravedad para da la composicin

    aproximada del hidrocarburo y del calor de la combustin

    Aparatos:

    - Hidrmetro de vidrio graduado en grados API- Termmetro de un rango de -5 a 215F- Probeta (Ver anexo 11)

    Procedimiento:

    Colocamos la probeta limpia en la mesas, luego procedemos a colocar el producto y

    determinamos segn el tipo de producto que Termohidrmetro utilizaremos.

    Existen termohidrometros de 11 a 91API por ejemplo para productos pesados

    utilizamos del 41 hasta el 11, para productos pesados usamos del 51 hasta el 91API

    Una ves determinado grado API del hidrmetro a utilizar lo sumergimos en la mezcla y

    este se estabilizara en unos cuantos segundos.

    Una vez estabilizado el hidrmetro dejamos por 5 minutos para luego tomar la lecturarespectiva del API.

  • 5/22/2018 33357_1

    70/144

    49

    A esta lectura le restamos 1 que es el error de lectura y corregimos este valor en las

    tablas ASTM para corregir grados API de productos, a esta lectura corregida le

    sumamos el 1 restado y procedemos a tener el API corregido. (Ver fig. 15)

    FIGURA 15 DETERMINACIN DE LA DENSIDAD RELATIVA

    Fuente: Manual del Curso Tyron UOP Petroecuador

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    4.1.2 MTODO ASTM D-4294 UTILIZADO PARA DETERMINAR El

    CONTENIDO DE AZUFRE POR FLUORESCENCIA DE RAYOS X

    Resumen: La muestra se hace reaccionar por medio de la excitacin de las molculasde los hidrocarburos producida por los rayos x.

    Este determina el contenido de azufre en los hidrocarburos como naftas, destilados

    aceites combustible, residuos, etc.

    La determinacin de concentracin de azufre es necesaria para poder cumplir con las

    especificaciones en la elaboracin de combustibles.

    Lmites:El rango de concentracin es de 0.01 a 5 % peso.

  • 5/22/2018 33357_1

    71/144

    50

    Precauciones: 1) Se debe tener mucho cuidado para evitar regar producto inflamable

    dentro del equipo.

    2) Lavar bien el material y apegarse rigurosamente al mtodo.

    Aparatos:

    - Aparato de rayos x (Ver anexo 12)- Celdas (Ver fig.16)- Lamina de plstico- Sellador de celdas (Ver anexo 13)

    Procedimiento.

    a) En una clula coloque la muestra del producto hasta 3mm de profundidad.b) Si el producto es pesado calentar las muestras para que puedan ser fciles de

    entrar a la clula.

    c) Sellar la clula con una lmina de plstico transparente y asegrese de que nohalla ninguna burbuja de aire entre la ventana y el lquido.

    d) Ingrese la clula al equipo y actvelo.e) Obtenga 3 lecturas consecutivas de 30 segundos cada una.

    FIGURA 16 MUESTRAS PARA ANLISIS DE AZUFRE

    Fuente: Unidad de Control de Calidad Refinera Estatal Esmeraldas

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    72/144

    51

    4.2 CORRIENTES DE ENTRADA Y SALIDA DE CADA UNIDAD DE

    PROCESO

    Las corrientes de entrada y salidas de La Refinera Estatal Esmeraldas destinadas para

    nuestro anlisis son las siguientes:

    UNIDAD NO CATALTICAS I

    DIAGRAMA 8 DESALADORA C-V10

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 9 DESALADORA C-V11

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    73/144

    52

    DIAGRAMA 10 UNIDAD DE DESTILACIN ATMOSFRICA I

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 11 UNIDAD DE DESTILACIN AL VACO I

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 12 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD I

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    74/144

    53

    UNIDAD NO CATALTICAS II

    DIAGRAMA 13 DESALADORA CV24

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 14 DESALADORA CV25

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 15 UNIDAD DE DESTILACIN ATMOSFRICA II

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    75/144

    54

    DIAGRAMA 16 UNIDAD DE DESTILACIN AL VACO II

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 17 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD II

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    UNIDAD CATALTICAS I

    DIAGRAMA 18 UNIDAD DE CRAQUEMIENTO CATALTICO FLUIDO FCC

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    76/144

    55

    DIAGRAMA 19 MEROX GASOLINA

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    UNIDAD CATALTICAS II

    DIAGRAMA 20 HIDRODESULFURADORA DE NAFTA PESADA

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 21 REFORMACIN CATALTICA CCR

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    77/144

    56

    UNIDAD CATALTICAS III

    DIAGRAMA 22 HIDRODESULFURADORA DE DIESEL

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    DIAGRAMA 23 MEROX JET FUEL

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    78/144

    57

    4.3 ESQUEMA DE REFINACIN

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    79/144

    58

    4.4. DETERMINANCIN DEL CONTENIDO DE AZUFRE DE CADA UNA DE

    LAS ENTRADAS Y SALIDAS DE LAS DIFERENTES UNIDADES Y

    PROCESOS.

    Una vez terminado los anlisis de laboratorio tanto de densidad relativa, y contenido de

    azufre procedemos a ordenar los datos de cada corriente de entrada y salida de las

    unidades de nuestro estudio.

    4.4.1 Reporte del primer anlisis de determinacin del contenido de azufre y

    densidad relativa en las corrientes de entrada y salida de procesos de refinacin de

    La Refinera Estatal Esmeraldas.

    Mtodo ASTM D-4294 y ASTM D -287

    Fecha: 07-29-2007

    TABLA 4 PRIMER ANLISIS UNIDAD NO CATALTICAS I

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Crudo Carga 24 0.9099 1.5824

    Crudo Desalado C-V10 23.9 0.9105 1.5732

    Crudo Desalado C-V11 23.7 0.9117 1.5604

    Nafta Liviana 87.8 0.6452 0.0357

    Nafta Pesada 55.9 0.7550 0.0129

    Jet fuel 41.2 0.8193 0.2535Diesel 32 0.8654 0.9635

    Crudo Reducido 11.4 0.9902 1.0742

    Gasleo Ligero 24 0.9099 1.6

    Gasleo Pesado 21.8 0.9230 1.6268

    Fondo de Vaco 8.8 1.008 2.45

    Nafta de Visco 60.8 0.7358 0.97

    Fuel Oil 8.7 1.0092 2.0618Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    80/144

    59

    TABLA 5 PRIMER ANLISIS UNIDAD NO CATALTICAS II

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Crudo Desalado C-V24 24.1 0.9093 1.5742

    Crudo Desalado C-V25 23.6 0.9123 1.5666

    Nafta Liviana 83.6 0.6578 0.0106

    Nafta Pesada 57.8 0.7474 0.0129

    Jet fuel 44.1 0.8058 0.1382

    Diesel 34.3 0.8534 0.8472

    Crudo Reducido 9.9 1.0005 2.11

    Gasleo Ligero 24.6 0.9064 1.5927

    Gasleo Pesado 22.2 0.9206 1.5928

    Fondo de Vaco 9.7 1.0015 2.66

    Nafta de Visco 62 0.7312 0.85

    Diesel Olefinico 38.1 0.8342 1.12

    Fuel Oil 10 1 2.1262

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 6 PRIMER ANLISIS UNIDAD DE FCC

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Carga Fresca 25.5 0.9012 1.52

    Nafta 56.5 0.7523 0.22

    Aceite Cclico Ligero 15.6 0.9613 2.79

    Aceite Cclico Pesado 11 0.9925 2.12

    Aceite Clarificado 3.2 1.0499 2.82

    Fondo de la Fraccionadota 1.3 1.065 2.83Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    81/144

    60

    TABLA 7 PRIMER ANLISIS UNIDAD DE HDT

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta Pesada de I y II 58.6 0.7443 0.0341

    Nafta Hidrodesulfurada 58.6 0.7440 0.0042

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 8 PRIMER ANLISIS UNIDAD DE CCR

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta Hidrodesulfurada 58.6 0.7443 0.0042

    Nafta Reformada 58.9 0.7431 0.000086Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 9 PRIMER ANLISIS UNIDAD DE HDS

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Diesel Carga 31.7 0.8670 0.87

    Diesel Hidrodesulfurado 31.7 0.8668 0.89

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    82/144

    61

    TABLA 10 PRIMER ANLISIS UNIDAD MEROX 100

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Jet Fuel Semielaborado 43 0.8108 0.1791

    Jet Fuel 43 0.8108 0.1766

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 11 PRIMER ANLISIS UNIDAD MEROX 200

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta de FCC y Viscorreduc 58.6 0.7440 0.0042

    Nafta Tratada 58.6 0.7440 0.0040

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    83/144

    62

    4.4.2 Reporte del segundo anlisis de determinacin del contenido de azufre y

    densidad relativa en las corrientes de entrada y salida de procesos de refinacin de

    La Refinera Estatal Esmeraldas.

    Mtodo ASTM D-4294 y ASTM D -287

    Fecha: 08-15-2007

    TABLA 12 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD NO CATALTICAS I

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Crudo Carga 25 0.9041 1.38

    Crudo Desalado C-V10 24.6 0.9064 1.35

    Crudo Desalado C-V11 24.4 0.9075 1.34

    Nafta Liviana 85.3 0.6524 0.004

    Nafta Pesada 60.4 0.7372 0.0073Jet Fuel 42.8 0.8115 0.15

    Diesel 32.3 0.8634 0.73

    Crudo Reducido 9.7 1.007 2.17

    Gasleo Ligero 27.16 0.8918 1.39

    Gasleo Pesado 23 0.9154 1.44

    Fondo de Vaco 8.9 1.0075 2.44

    Nafta de Visco 64.5 0.7216 1.03Fuel Oil 8.2 1.0123 2.34

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    84/144

    63

    TABLA 13 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD NO CATALTICAS II

    PRODUCTO API DENDIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Crudo Desalado C-V24 24.7 0.9054 1.37

    Crudo Desalado C-V25 24.5 0.9065 1.35

    Nafta Liviana 85.1 0.6532 0.0035

    Nafta Pesada 60.4 0.7371 0.0064

    Jet Fuel 42.8 0.8114 0.14

    Diesel 32.5 0.8623 0.76

    Crudo Reducido 9.8 1.0008 2.11

    Gasleo Ligero 27.1 0.8918 1.37

    Gasleo Pesado 23 0.9154 1.40

    Fondo de Vaco 8.2 1.0065 2.38

    Nafta de Visco 64.7 0.7212 1.021

    Diesel Olefinico 38.5 0.8323 0.80

    Fuel Oil 8.2 1.0124 2.34

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 14 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD DE FCC

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Carga Fresca 22.4 0.9191 1.51

    Nafta 56.2 0.7538 0.20

    Aceite Cclico Ligero 15.7 0.9612 2.38

    Aceite Cclico Pesado 10.12 0.9991 2.17

    Aceite Clarificado 2 1.0599 2.56

    Fondo de la Fraccionadota 0.6 1.071 2.75Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    85/144

    64

    TABLA 15 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD DE HDT

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta Pesada I y II 59.4 0.7412 0.12

    Nafta Hidrodesulfurada 59.4 0.7410 0.0002

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 16 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD DE CCR

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta Hidrodesulfurada 59.4 0.7410 0.0002

    Nafta Reformada 59.7 0.7400 0.000019Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 17 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD DE HDS

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Diesel de I y II 32.3 0.8638 0.73

    Diesel Hidrodesulfurado 32.3 0.8638 0.72

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    86/144

    65

    TABLA 18 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD MEROX 100

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Jet Fuel Semielaborado 42.5 0.8128 0.16

    Jet Fuel 42.5 0.8127 0.15

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 19 SEGUNDO ANLISIS UNIDAD MEROX 200

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta de FCC y Viscorreduc 56.5 0.7525 0.23

    Nafta Tratada 56.5 0.7525 0.22

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    87/144

    66

    4.4. 3 Reporte del tercer anlisis de determinacin del contenido de azufre y

    densidad relativa en las corrientes de entrada y salida de procesos de refinacin de

    La Refinera Estatal Esmeraldas.

    Mtodo ASTM D-4294 y ASTM D-287

    Fecha: 08-24-2007

    TABLA 20 TERCER ANLISIS UNIDAD NO CATALTICAS I

    PRODUCTO API

    DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Crudo Carga 23.1 0.9147 1.76

    Crudo Desalado C-V10 22.9 0.9159 1.61

    Crudo Desalado C-V11 22.8 0.9165 1.60

    Nafta Liviana 84.9 0.6536 0.005

    Nafta Pesada 56.6 0.7519 0.017

    Jet Fuel 42 0.8151 0.184

    Diesel 32 0.8654 0.996

    Crudo Reducido 14.1 0.9718 2.48

    Gasleo Ligero 25 0.9036 1.49

    Gasleo Pesado 23.3 0.9135 1.65

    Fondo de Vaco 8.4 1.0112 2.40

    Nafta de Visco 60.5 0.7366 0.98

    Fuel Oil 8.6 1.0095 2.78Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    88/144

    67

    TABLA 21 TERCER ANLISIS UNIDAD NO CATALTICAS II

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Crudo Desalado C-V24 22 0.9216 1.46

    Crudo Desalado C-V25 21.8 0.9226 1.57

    Nafta Liviana 86.29 0.6497 0.0035

    Nafta Pesada 56.68 0.7519 0.0527

    Jet Fuel 41.60 0.8174 0.35Diesel 32.2 0.8639 1.08

    Crudo Reducido 10.4 0.997 2.48

    Gasleo Ligero 26.0 0.8973 1.80

    Gasleo Pesado 23.5 0.9129 1.65

    Fondo de Vaci 11.1 0.992 2.61

    Nafta de Visco 60.5 0.7369 0.92

    Diesel Olefinico 38.6 0.8315 0.82Fuel Oil 8.3 1.0121 2.46

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 22 TERCER ANLISIS UNIDAD DE FCC

    PRODUCTO API DENSIDAD

    RELATIVA60F/60F

    AZUFRE

    (%W)

    Carga Fresca 23.3 0.9135 1.57

    Nafta 55.1 0.7583 0.18

    Aceite Cclico Ligero 15.8 0.96 2.54

    Aceite Cclico Pesado 11 0.9929 2.79

    Aceite Clarificado 11.1 0.9921 2.96

    Fondo de la Fraccionadota 9 1.007 2.98Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_1

    89/144

    68

    TABLA 23 TERCER ANLISIS UNIDAD DE HDT

    PRODUCTO API DESNSIDAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta pesada de I y II 64.59 0.7216 0.0324

    Nafta Hidrodesulfurada 65.41 0.7186 0.00063

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 24 TERCER ANLISIS UNIDAD DE CCR

    PRODUCTO API DENSDIAD

    RELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE

    (%w)

    Nafta Hidrodesulfurada 65.4 0.7186 0.00063

    Nafta de alto Octanaje 65.5 0.7180 0.00002

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

    TABLA 25 TERCER ANLISIS UNIDAD DE HDS

    PRODUCTO API DENSIDADRELATIVA

    60F/60F

    AZUFRE(%w)

    Diesel de I y II 32.2 0.8649 1.038

    Diesel Hidrodesulfurado 32.1 0.8649 0.89

    Fuente: Refinera Estatal Esmeraldas Petroindustrial

    Elaborado por: Karen Yohana Chila Angulo

  • 5/22/2018 33357_