DETERMINACION DEL CONTENIDO DE AGUA EN UN CRUDO POR DESTILACION Práctica No. 02 de 13 Según la NORMA ASTM (D 95 - 83)
CHRISTIAN ANDRES CASTRO ALVAREZ WILLIAM STEVEN QUIÑONEZ VARGAS ISMAEL JOSE VANEGAS RAMIREZ
COD.20111100994 COD.20111101234 COD.20111100411
TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA AS IGNATURA DE CRUDOS Y DERIVADOS PROFESOR: HAYDEE MORALES MONDRAGÓN GRUPO 02- SUBGRUPO 01
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA PETRÓLEOS NEIVA, Marzo 09 2013
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCION 2. ELEMENTOS TEÓRICOS 3. PROCEDIMIENTO 4. TABLA DE DATOS 5. MUESTRA DE CÁLCULOS 6. TABLA DE RESULTADOS 7. RESPUESTA AL CUESTIONARIO 8. ANÁLISIS DE RESULTADOS 9. FUENTES DE ERROR 10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA
INTRODUCCION
Para la industria del petróleo es muy importante determinar los factores que afectan la producción del crudo al igual que sus posibles contaminantes, los cuales influyen en la calidad del mismo. Como es bien sabido, el crudo posee una serie de sustancias que perjudican su transporte y comercialización, entre estas encontramos el agua. El agua libre al igual que el agua emulsionada trae consigo serios problemas de corrosión a las tuberías a causa de las sales disueltas en ella, del mismo modo influye en las características del crudo como por ejemplo, disminuyendo la gravedad API. Debido a esto es muy importante determinar la cantidad de agua en el crudo para buscar el mejor método de tratamiento. El proceso de destilación, es un mecanismo que permite conocer la cantidad de agua contenida para una muestra de crudo. Este método se basa en conocer los diferentes puntos ebullición y separar por evaporación el agua, registrando el volumen de agua liquida en una trampa, cabe resaltar la importancia que tiene conocer la diferencia en los puntos de ebullición, y el uso de un solvente inmiscible en agua como transportador.
2. ELEMENTOS TEORICOS
Conceptos Básicos : Emulsión: Una emulsión es una mezcla de líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Destilación: es la operación de separar, comúnmente mediante calor, los diferentes componentes líquidos de una mezcla, aprovechando las diferencias de volatilidades de los compuestos a separar. Varsol: es una Mezcla de hidrocarburos alifáticos derivados del petróleo, químicamente estable y no corrosivo inmiscible en agua.
Factores Influyentes En El Proceso De Destilación Temperatura El efecto de un aumento de ésta, suele disminuir las diferencias relativas de las volatilidades entre los componentes de una mezcla dada; de igual modo, un descenso de la temperatura de vaporización aumenta corrientemente las diferencias de las volatilidades. Presión de vapor La presión o tensión del vapor de un líquido, es la presión de su valor a una temperatura dada en la cual las fases de vapor y líquido de la sustancia pueden existir en equilibrio. Si se mantiene constante la temperatura y se comprime el vapor sobre el líquido puro, tendrá lugar una condensación hasta que no se desprenda nada de vapor. Recíprocamente, si se ensancha el espacio ocupado por el vapor, se produce evaporación. Tipo de proceso de destilación empleado: el proceso de separación en destilación utiliza fases de vapor y liquido, a la misma temperatura y presión, para las zonas coexistentes, en la cual se utilizan varios tipos de dispositivos para cuyo proceso. La destilación puede efectuarse de acuerdo a dos métodos: El primer método se basa en la producción de vapor mediante la ebullición de la mezcla líquida que se desea separar y condensación de los vapores sin permitir que el líquido retorne al calderín. Es decir, no hay reflujo.
El segundo método se basa en el retorno de una parte del condensado a la columna, en unas condiciones tales que el líquido que retorna se pone en íntimo contacto con los vapores que ascienden hacia el condensador. Cualquiera de los dos métodos puede realizarse de forma continua o por cargas Equipo Empleado: 798 DEAN-STARK 10 ML - Para determinar contenidos de agua
La trampa de Dean-Stark es un aparato en el laboratorio que consiste en una serie de pieza vertical cilíndrico de vidrio (la trampa, por encima de, a menudo con un volumen de graduación en toda su longitud y un toque de precisión en la parte inferior muy parecida a una bureta. Sobresaliendo de la parte superior del cilindro tiene un lado del brazo inclinado hacia el matraz de reacción.
3. PROCEDIMIENTO
No se realizo como lo indica la norma ASTM 93-85 para determinar el contenido de agua en una muestra de crudo por destilación. Los cambios efectuados fueron: No se conocía el BSW del crudo por lo cual se tomaron 50 ml de muestra y 50ml de solvente transportador, tampoco se usaron perlas de ebullición para reducir el burbujeo Procedimiento señalado por la norma ASTM 93-85: Medir una cantidad apropiada de muestra con una exactitud de 1 % y transferir al matraz Medir las muestras liquidas en un cilindro de tamaño apropiado, lavar el material adherido a las paredes del cilindro con una porción de 50ml y dos porciones de 25 ml del solvente, en ese orden. El solvente debe elegirse de acuerdo al tipo de muestra a analizar. Ensamblar los componentes del aparato adecuadamente, seleccionando la trampa de acuerdo al contenido de agua esperado en la muestra, asegurando todas las conexiones. El condensador y la trampa deben de estar químicamente limpios para asegurar un drenado libre de agua al fondo de la trampa. Inserte un tapón de algodón en la punta del condensador para evitar la condensación de humedad atmosférica. Circule agua helada por la coraza del condensador Aplicar calor al matraz, ajustando la velocidad de ebullición de tal manera que el condensado descargue del condensador a unas 2 a 5 gotas por calentamiento con una manta calefactora y a unas 3 pulgadas sobre el fondo del hervidor. Bajar la intensidad de calor gradualmente a medida que proceda la destilación. Continuar la destilación hasta que no se vea agua en otra parte del aparato más que en la trampa. Y el volumen de agua en la trampa permanezca constante por 5 min. Si se observa un anillo de agua persistente en el condensador, aumentar el calentamiento o cortar el agua de enfriamiento por unos minutos con la finalidad de hacerlo bajar hacia la trampa. Dejar que la trampa y su contenido alcancen la temperatura del ambiente. Evacuar cualquier gota adherida a las paredes de la trampa con una varilla de vidrio y depositarla en la capa de agua en el fondo de la trampa. Tomar la lectura del volumen de agua en la trampa en la división de la escala más cercana.
4. TABLA DE DATOS
Muestra de Crudo (Tenay 03) Solvente (Varsol)
Cantidad 50ml 50ml
5. MUESTRA DE CALCULOS
Calculo del agua en la muestra como porcentaje de peso o volumen en la muestra tomada:
6. TABLA DE RESULTADOS
% de agua
Cantidad 0%
7. RESPUESTAS CUESTIONARIO
1. ¿Qué efecto tiene el solvente sobre la muestra? RTA/ el efecto del solvente sobre la muestra es la solubilizacion de esta sin reaccionar químicamente además debe ser insoluble al agua para trasportar las moléculas por arrastre 2. ¿Cuáles son los tipos de solvente apropiados según el tipo de muestra de la |prueba? RTA/ Tipo de Solvente Transportador Aromáticos
Material En análisis Asfalto, brea, brea carbonacea , asfalto Liquido , asfalto de carretera .
Destilados de Petróleo.
Petróleo crudo, combustibles, aceites, Lubricantes.
Esencias Volátiles
Grasa lubricante.
3 ¿Cómo se prepara el solvente utilizado previamente en la práctica? RTA/ Durante se utilizo varsol como solvente transportador por ello no tuvo preparación sin embargo la norma señala lo siguiente:
solvente aromático
Mezcla de 20 volúmenes de tolueno grado industrial y 80 volúmenes de xileno grado industrial. Destilado de Petróleo o
Mezcla de 5% tolueno con punto de ebullición 231.8
F y 90 % de Xileno con punto de ebullición
282.2
o
F
lo que por
experimentos previos la mezcla comienza a destilar entre 264 – 280
o
F.
Esencias Volátiles
Esencia de petróleo con un rango de ebullición de 212 a
248 o F para lo cual el Isooctano con 95% de
pureza o mejor.
4 ¿Cuál es la reproductibilidad y repetibilidad de este método? RTA/ Repetibilidad; pruebas duplicadas por el mismo operario deben considerarse sospechosas si difieren
en
mas
de
las
cantidades
siguientes. Agua Recuperada (ml)
Criterio (ml)
0 a 1.0
0.1
1.1 a 25
0.2 (ml) o 2% de la media , el que sea mas
grande
Reproducibilidad; Los resultados presentados por dos laboratorios distintos deben considerarse
sospechosos si difieren en mas de las cantidades
siguientes. Agua Recuperada (ml) 0 a 1.0 1.1 a 25
Criterio (ml) 0.2 0.2 (ml) o 10% de la media , el que sea mas
grande
5 ¿Cuál es la aplicabilidad en la industria del petróleo de esta determinación? RTA/ La aplicabilidad de esta determinación en la industria es de gran importancia; el contenido de agua en una muestra de crudo afecta directamente su calidad y
valor monetario, por ende para transportarlo por oleoductos, no debe superar el 1% ni 0.5% para procesarlo en las refinerías 6 ¿A qué se debe que en la trampa se haya formado una emulsión? RTA/ Durante la práctica no se formo una emulsión en la trampa con la muestra de crudo Tenay 03, pero de haberse formado seria porque, el solvente transportador que es inmiscible al agua formaría una mezcla más o menos homogénea con las altas temperaturas
8. ANALISIS DE RESULTADOS
El hecho de que el resultado obtenido del contenido de agua sea del 0% puede indicar que el crudo fue tratado previamente. Cabe resaltar que un crudo que haya sido previamente tratado, no es un indicativo, para que el porcentaje de agua sea cero (0%). También el contenido de agua en el crudo puede ser mínimo. Por ende es importante conocer el BSW, para determinar la cantidad de muestra que se debe tomar para llevar a cabo el procedimiento, entonces la muestra que tomamos pudo ser insuficiente, como lo indica la norma El montaje de los equipos tiene gran influencia en los resultados obtenidos. Para este caso el bajo flujo de agua a través del condensador, pudo causar el escape de vapor de agua de la muestra, impidiendo que se condensara y ser parte del registro en el contenido de agua A partir de los resultados obtenidos se puede analizar que el crudo Tenay 03 está disponible para ser transportado a través de oleoductos y enviado a refinería para su comercialización de mismo modo al no presentar contenido de agua no se formaran incrustaciones por sales disueltas o corrosión en las tuberías.
9. FUENTES DE ERROR
Causas por las cuales el contenido de agua no fue el esperado: Errores sistemáticos: la muestra analizada ya fue tratada previamente, de ahí que el resultado obtenido sea 0% para el contenido de agua. Del mismo modo el equipo de condensación no funcionaba de forma optima, porque el flujo de agua era mínimo, lo que pudo ocasionar algo de perdida de los vapores y ascendieron a través del condensador. Errores Personales: al agregar la muestra en el frasco de destilación, parte de la muestra se adhirió a las paredes del frasco de esta manera no se garantiza que la trasferencia del la muestra haya sido completa
10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En conclusión, es de vital importancia determinar el contenido de agua en una muestra de crudo para fines comerciales dentro de la industria petrolera, la cual ha establecido ciertos parámetros con respecto al agua, que debe tener el petróleo para su transportación o refinamiento. En la práctica efectuada en el laboratorio, la muestra de crudo Tenay 03 no presento ningún contenido de agua, lo cual pudo deberse a la perdida por evaporación de la muestra o que no se haya transferido la muestra completamente al frasco de destilación. Cabe resaltar que la practica no fue realizada tal como lo indica la norma ASTM 93-85. El crudo Tenay 03 es apto para ser transportado y tratado en refinería, puesto que cumple con las condiciones especificadas por Ecopetrol las cuales estipulan que el contenido de agua debe ser menor al 1% para ser transportado por oleoductos e inferior al 0.5% para llevarlo a refinería Para garantizar la efectividad de la práctica se recomienda realizar un buen montaje de todos los equipos, como por ejemplo el condensador, para evitar la pérdida de muestra por evaporación, al igual que lavar cuidadosamente todos los recipientes utilizados, para garantizar la máxima trasferencia de la muestra de crudo al frasco de destilación. Finalmente es aconsejable envolver el frasco de destilación con papel aluminio para que el calentamiento sea de manera uniforme.
BIBLIOGRAFIA
ARP Sura, Hoja de seguridad Varsol [Artículo de Internet] http://www.arpsura.com/files/varsol_CISTEMA.pdf [Consulta: 9 Marzo de 2013].
ASTM Internacional .Método Standard de Prueba para Agua en derivados del petróleo y materiales bituminosos por Destilación. ASTM 95-83 [Artículo de Internet] http://avibert.blogspot.com/2010/11/metodo-dedestilacion.html [Consulta: 9 Marzo de 2013].
