Hidrocarburos

DESTILACIÓN DE CRUDOS LIVIANOS

INTRODUCCIÓN

La destilación de crudos livianos comprende los principios de la destilación multicomponente, pero teniendo en cuenta ciertas consideraciones:

Las alimentaciones a la torre tienen una composición excesivamente compleja y constante, en el caso del petróleo, de muchos tipos diferentes de hidrocarburos y quizá de compuestos orgánicos e inorgánicos. El número de átomos de carbono de estos componentes pueden variar desde 1 hasta más de 50, por consiguiente los compuestos pueden tener varios puntos de ebullición, a presión atmosférica, que varían entre -162°C (-259°F) hasta más de 538°C (1000°F). En un intervalo dado de puntos de ebullición el número de compuestos diferentes que muestran diferencias en la volatilidad se multiplican rápidamente, al incrementarse la temperatura de ebullición.

El carácter y los rendimientos de los productos de destilación varían considerablemente y dependen de la fuente de alimentación. En algunos casos los petróleos crudos del mismo sitio pueden mostrar grandes variaciones.

La escala de operaciones de destilación del petróleo es por lo general grande y dichas operaciones son comunes en varios procesos de refinación del petróleo, que incluyen: la destilación a presión atmosférica del petróleo crudo; la destilación al vacío de los fondos residuales obtenidos de la destilación a presión atmosférica; el fraccionamiento principal de los efluentes gaseosos, procedentes del craqueo catalítico de varias fracciones del petróleo y el fraccionamiento principal de los efluentes procedentes de la cocción térmica de varias fracciones del petróleo.

Caracterización del petróleo y sus fracciones

Para el diseño y análisis de la operación de la planta de destilación se necesita realizar la caracterización del crudo a refinar, esto se realiza por medio de la gravedad, las curvas de destilación de laboratorio, el análisis de los componentes de los fondos ligeros y el análisis de los tipos de hidrocarburos presentes en los extremos intermedios y pesados. A partir de estos datos se pueden determinar cinco puntos de ebullición diferentes en promedio y un índice de parafinidad (D), los cuales se utilizan posteriormente para el cálculo de las propiedades físicas de las mezclas complejas. Se pueden medir otro tipo de propiedades al crudo como el contenido de azufre, punto de vaciamiento, contenido de agua y sedimento, contenido de sales y metales, la presión de vapor de Reid, la viscosidad Saybolt Universal, el punto de anilina y número de octanos, el punto de congelación y de nube, la temperatura de humo, los índices de refracción, diesel y cetano, el número de neutralización, el contenido de cera y carbón y la penetración. Pero estas características son de menos interés para el diseño de la planta, aunque las alimentaciones y los productos tienen que estar en un rango específico.

La gravedad del petróleo crudo o sus fracciones se mide mediante la prueba estandarizada ASTM D287 o su equivalente ASTM D1298 y se informa como la gravedad específica (SG) 60/60ºF o más comúnmente conocida como la gravedad ºAPI.

Gravedad °API

Gravedad API =

La mayoría del petróleo y sus crudos tienen valores para la gravedad API que varían entre 10 y 80, los hidrocarburos ligeros tienen valores API de 92,8 o más.

La volatilidad del petróleo crudo y sus fracciones se caracteriza en función de una o más pruebas de destilación del laboratorio que se resumen en la siguiente tabla:

Nombre de la prueba

Referencia

Aplicación principal

ASTM (atmosférica)

ASTM D 86

Fracciones o productos del petróleo, que incluyen las gasolinas, combustibles para turbinas, naftas, querosinas, aceite para gas de alumbrado, destilados de aceites combustibles y solventes que no tienden a descomponerse cuando se evaporan a 1 atm de presión.

ASTM (al vacío, a menudo 10 torr (1,3 kPa))

ASTM D 1160

Fracciones o productos pesados del petróleo que tienden a descomponerse en la prueba ASTM D 86, pero que pueden evaporarse parcial o totalmente a una temperatura máxima de líquido de 750°F (400°C) y a presiones hasta de 1 torr (0,13 kPa).

TBP (atmosférica o 10 torr (1,3 kPa))

ASTM D 2892

Fracciones del crudo y del petróleo

4.1.3. Características de mezclas de hidrocarburos puros y de fracciones petrolíferas

Las mezclas de hidrocarburos puros y de fracciones petrolíferas se analizan en laboratorio utilizando normas concretas publicadas por la ASTM (American Society for Testing and Materials), la mayoría recogida en las normas internacionales (ISO), europeas (EN) y nacionales (NF, UNE). A continuación volveremos a señalar la clasificación de los métodos de ensayo utilizados en la destilación:

D 2892 Método de destilación del crudo de petróleo utilizando una columna compuesta de 15 platos teóricos, denominado TBP (True Boiling Point)

D 2887 Método para determinar la distribución de los puntos de ebullición de los cortes petrolíferos por cromatografía en fase gaseosa, llamado SD (Simulated Destillation).

D 3710 Procedimiento de determinación de la distribución de los puntos de ebullición de naftas ligeras por cromatografía en fase gaseosa.

D 86 Método de destilación de productos petrolíferos ligeros.

D 1160 Norma para la destilación a presión reducida de los productos petrolíferos de punto de ebullición elevado.

D 1078 Método de destilación de líquidos orgánicos volátiles.

También se utilizan equipos de destilación no normalizados, que pueden contener hasta 100 platos teóricos y con relaciones de reflujo muy importantes. El fracciona miento es muy eficaz, y proporciona una distribución precisa de los puntos de ebullición.

Los ensayos que proporcionan una destilación poco eficaz (D86, D1160, D1078) son realizados, en general, con los productos refinados, mientras que los que permiten un análisis detallado (D2887, D2892) se emplean con el crudo de petróleo y las cargas a las unidades de conversión.

A partir de los resultados del análisis es posible generar un modelo de mezcla, consistente en un conjunto de Nc componentes compuestos de hidrocarburos puros y seudocomponentes, según el esquema de la Figura 4.1. Los resultados reales o simulados de la TBP atmosférica son un paso obligado entre los resultados experimentales y la generación de base de datos que permitan los cálculos de propiedades termodinámicas

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