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ESPECIALIZACION
EN INSPECTORIA DE
HIDROCARBUROS
Modulo 5
Tema: Carbón de Petróleo
Parte A: Definición y Muestreo
ÍNDICE
Introducción
Definición de Carbon
Procesos de Obtención
Segregación
Muestreo
Métodos Standares de Referencia
Descripción de Procedimientos de muestreo
Aplicaciones del Carbón
Control de Calidad
Ensayos de Caracterización y Control
2
Definición: MEZCLA INDEFINIDA DE HIDROCARBUROS
C135 H272
C20 H44
C10 H22
C4 H10
Mayor Peso
Molecular,
Azufre,
Nitrógeno,
Metales
0
700
100%
ºc
15% 50%
360
160
NAFTAS KERO +GASOIL
(LUBRICANTES, ASFALTOS, FUEL OIL)
CARGAS DE CONVERSIÓN
Introducción: Materias Primas - Crudos
Productos de Refinería.
Crudo
Aceite Aromático
Asfaltos
Parafinas
27 %
7 %
47 %
5 %
9 %5 %
Productos
GLP
Gasoil / Naftas
Fuel Oil
Otros
Coque
Destil. medios
Bases
Carbón de Petróleo
Carbón de Petróleo
Sólido carbonoso que se obtiene por descomposición térmica de
fracciones pesadas del Petróleo
Cracking Térmico
Carbón de Petróleo
Condensación de macromoléculas poliaromáticas producidas por polimerización
“Cracking térmico”
Cracking
Térmico
Deshidrogenación
PolimerizaciónO O
O
O
O O
O O
OO
O O
O O
O
O
O
O
Condensación
Solidificación
Mesofase Crecimiento Coalescencia Anisotropía (Coke sólido)
Microscopía
Carbón: Procesos Industriales de Obtención
FLEXICOKINGDELAYED COKING
ALIMENTACIÓN HORNO
COQUE(20-30%)
GAS 5-10
NAFTA 8-15
GOLK 10-20
GOPK 15-40
Rtos %
Gas
Nafta Liviana
GO Pesado
Fraccionadora
Horno
Diesel Oil
490 °C
420 °C
2,6 Kg/cm2
Cámaras de Reacción
Asfalto
Coquer
(Cracking Térmico)
Nafta Pesada
Carbón verde
Segregación
HORNOCÁMARAS HERRAMIENTA DE CORTE
CHORRO DE AGUA 150 kg
CARBÓN
Carbón de Petróleo : Tipos
1. COQUE AGUJA (Premium, Needle)
Alimentación :
Bajo S, alta aromaticidad y know-how proceso
Aplicación :
Fabricación electrodos (acero, arco eléctrico)
Especificaciones :
CTE (¯) , S (< 0.6 %), densidad, etc.
1.200 KT/y
2. COQUE REGULAR (Anode, Sponge)
Alimentación :
Bajo S, bajos metales
Aplicación :
Fabricación electrodos (aluminios, precocidos /
Söderberg)
Especificaciones :
Densidad, S, V + Ni, porosidad, etc.
6.500 KT/y
Abastecimiento y Logistica
1.050.000 Tn /Año
Medios de transporte
Camiones
FFCC
Barcos
Barcazas
Esquema Refinería (I)
Estacionamiento
Segregación
Volcado en Copetro calcinación
Embarques
caleros y
cementeros
Descarga carbón
fino a pila
Muestreo tercerizado
acondicionamiento YPF
Muestreo y
acondicionamiento
Inspectoría
Muestreo y
acondicionamiento
Inspectoría
Muestreo y
acondicionamiento
Inspectoría
Falta muestreo
Control de calidad
antes del envío a
Copetro
Volcado y almacenaje en
pilas
Falta muestreo
Control de lo que
entra a la pila
Esquema Refinería (II)
Pila de escurrimiento
Segregación sobre
plano inclinado y
batea
Volcado en
Copetro
Copetro
Otros clientes Pila de estacionamiento
Muestreo y
acondicionamiento
Inspectoría
Muestreo y control
calidad en pila
YPF
Muestreo y
acondicionamiento
LAB CILC y Copetro
Formación ALL
Falta muestreo
Control de calidad de
lo conformado por
ALL
Control de Calidad : Muestreo
SOBRE VAGONES
SOBRE CINTA
SOBRE PILAS
.
. .
..
Procedimiento de Toma de Muestra
15
El muestreo se realiza siguiendo lineamientos de las normas:
•ASTM D2234
•ASTM D 4057
La muestra se toma sobre cinta transportadora luego de volcarse el vagón
y reducirse el tamaño del carbón debajo de 20 cm
Se realiza es un punto de caída libre
Toma de Muestra
16
El n° de incrementos por cada vagón será 1 c/ 8-10 Tn (ASTM D 4057) con lo
cual se tomarán 4- 5 incrementos
El peso de c/ incremento será de 3 kg (ASTM D 2234) para los vagones standard
MUESTRA BRUTA
De todos los incrementos tomados de los vagones que integran las
formaciones de una misma calidad se conforman las muestras bruta
Muestreo sobre Vagones
17
Carga con pala mecánica
La pala mecánica carga el vagón en tres porciones
diferenciadas (A,B,C) según figura 1. A medida que el vagón se
llena, se toman incrementos de fondo, mitad y parte superior
Se totalizarán de este modo nueve muestras por vagón
Figura n° 1
A B C
Muestra superior
Muestra mitad
Muestra fondo
Muestreo sobre Vagones
18
MUESTREO DE VAGÓN LLENO
El método consiste en tomar los 9 incrementos de cada vagón a
30 cm de la superficie. Se tomarán tres incrementos por cada
porción (A,B,C) de las descripta en figura 1.
Preparación Muestras para Acondicionar
19
Primera Molienda y Rifleado para Homogeneización
•La Muestra Bruta se pasa por molino para reducir tamaño
Se obtienen unos 50 kg finales a
•Reducir, acondicionar para ensayar
•Preservar contramuestras
Toma de Muestra
20
Antes de iniciar la operación el personal deberá verificar que dispone de los
elementos de seguridad:
Guantes
Casco
Antiparras
Filtros de protección respiratoria
Protección auditiva
Zapatos de seguridad, etc.
El personal a cargo del muestreo deberá disponer con la información del
peso, identificación y orden de los vagones a descargar
El carbón contenido en los vagones se descarga en una fosa donde pasa por
un martillo que reduce su tamaño
Registros
21
El Responsable de la toma de muestra llevará un registro diario informando
desviaciones si hubiera relacionadas con :
•Recepción de información de origen e la formación
•Muestreo en orden y destino preestablecido por la
refinería
•Demoras en la descarga
•Inconvenientes con la cinta transportadora
•Interrupción de la cinta
Muestreo sobre Pila
22
De la zona de la pila en que se está realizando la carga;
• Muestrear
• Derivar a un recipiente (capacidad 20 litros) .
ESPECIALIZACION
EN INSPECTORIA DE
HIDROCARBUROS
Modulo 5
Tema: Carbón
Parte B: Controles de Calidad y Análisis
24
combustible
calcinación
otros
6%
71%
23%
Carbón : Principales Aplicaciones
Carbón de Petróleo : Aplicaciones
Calcinación para Anodos destinados al Aluminio.
Cada Tn. de Aluminio requiere 370 kg. de Carbón calcinado (ánodos para electrólisis)
Requerimientos de carbón de bajo contenido de Azufre y metales.
Nuestras refinerías producen carbón verde apto para calcinar
Siderúrgica
El carbón alimenta al Alto horno (compite con carbones minerales)
Son carbones con altos volátiles
Combustible (Caleras y cementeras)
Requieren carbón como combustible alternativo (ante escasez de gas)
Carburos
Carbón de Petróleo Calcinado
- El carbón de petróleo se cocina a altas Tº 1200-1350ºc.
- Se remueve Humedad y la MV
- Se incrementa la Densidad, la Resistencia y la conductividad eléctrica.
- Coque calcinado, con mayor dureza y densidad
Proceso de Calcinación
HORNO ROTATORIO (ROTARY KILN) 25-400ºC
1200-1400ºC
500-1000ºC
CARBÓN VERDE
DE PETRÓLEO
CARBÓN DE
PETRÓLEO
CALCINADO
GAS NATURAL
CONDUCCIÓN
RADIACIÓN
Aplicaciones del Carbón Calcinado
Industria del Aluminio
Fabricación de Electrodos de Grafito
Especialidades en la Industria del Grafito
Producción de Dióxido de Titanio
Poducción de Monóxido de Carbono
Recarburante en la Produción de Acero
Protección Cathódica
Carbón de Petróleo uso Combustible
3.
4. COQUE COMBUSTIBLE (Fuel coke)
Alimentación :
Fracción pesada destilación a vacío
Aplicación :
Fabricación cemento
Cerámicas
Centrales térmicas
Aditivo
Coque Recarburante
3. COQUE DE RECARBURIZACIÓN
Alimentación :
Muy especial (bajoS )
Aplicación :
Ajuste C colada ( producción de acero )
Obtención de pigmentos ( Ti O2 )
Especificaciones :
S y N , cenizas .
Control de Calidad
Cuarteo
A medida que se realiza el muestreo de vagones, las muestras se vierten
sobre una plataforma de hierro.
Cuando se completa la descarga del carbón correspondiente al último vagón
de ese cargamento, se procede a la mezcla del material y a su cuarteo de
acuerdo a lo indicado en figura 4.
Figura 4
RECHAZO
A posterior etapa de
cuarteo RECHAZO
A posterior etapa de
cuarteo
Acondicionamiento de Muestra
M
u
e
s
t
r
e
o
División
Reducción
Homogeinización
(Manual o cuarteador )
Crusher
Reducción a malla # 4Crusher
Normas: ASTM D 2234
ASTM D 346
Control de Calidad
Acondicionamiento para Análisis
Cuando se obtiene como resultado del cuarteo anterior alrededor de 20
Kg., la muestra se lleva al Laboratorio.
En el Lab. se continua con el cuarteo, con intercalando de operaciones
de reducción de tamaño.
Esta reducción de tamaño se realiza para los trozos mayores, con
pisones de acero inoxidable.
Se prosigue la molienda con un molinos.
Se continúa con las operaciones de cuarteo y molienda hasta que el
100% del carbón atraviese un tamiz de malla N°4.
Se toma aproximadamente 1Kg de este carbón para su posterior análisis.
Ensayos de Caracterización y Control
Carbón de Petróleo: Ensayos de Control
Método Aplicación
Humedad Control de stockPeso en base seca
AzufreMetales y Cenizas
Control ambientalIdentifica contaminantes indeseables del carbón
Indice de hardgrove
Util cuando se lo blendea con otras calidadesInfluye en la densidad del calcinado
Granulometría Permite clasificar según tamaños Se relaciona con prop. físicas como dureza
Materia Volátil Relacionada con la dureza, influye sobre la densidad del calcinado
Granulometrías para cada Ensayo
Conformación de muestras representativas malla 6,3mm o nº 4.
Indice de Hardgrove 0,6 – 1,4 mm
pasa Nº14 y retenido en malla Nº28
Humedad < 6,3 mm
Malla Nº 8 ó 6,3 mm
Materia Volátil < 0,25 mm
Malla Nº 60 (250 micrones)
Azufre y metales
Malla Nº 200
Normas: ASTM E11 Granulometrías según la norma
de cada ensayo
Humedad
Objetivo:
Determinación del contenido de agua
Equipo:
Mufla con rango de Tº hasta 204ºc
Aplicación del ensayo:
- Secado del material para análisis
- Control de stock
- Peso en base seca del material
Norma: ASTM D- 2961
Metales y Azufre
Objetivo:
Determinación de metales y Azufre
Equipo:
Espectrómetro de fluorescencia por rayos x.
Prensa hidráulica y Molino para
acondicionamiento de muestras
Aplicación del ensayo:
Azufre: Controles ambientales.
Metales: Para el uso adecuado en la
aplicación del coque.
Norma :ASTM D -6376
Cenizas
Objetivo:
Determinación de cenizas
Equipo:
Mufla con rango de Tº entre 700 y 750 ºc
Aplicación del ensayo:
Control de residuos indeseables del carbón para
determinadas aplicaciones .
Norma :ASTM D 4422
Granulometría
Objetivo:
Distribución del tamaño del material.
Determinación de retenido en malla.
Equipo:
Tamizadoras de movimiento circular y vertical.
Tamices con mallas ASTM E-11
Malla 6,3 mm para ensayo de retenido en malla
ASTM D 293
Aplicación del ensayo:
Obtener las granulometrías para cada ensayo.
Clasificar en especificaciones de clientes.
La distribución del tamaño influye en varias
propiedades físicas del carbón
Norma :ASTM D 293 ; ASTM D 5709
Materia Volátil
Objetivo:
Determinación de materia volátil.
Equipo:
Horno eléctrico con Tº aprox. 950ºC
Crisol de platino
Aplicación del ensayo:
La mateia volátil afecta la desidad de las
particulas del carbón. Tiene relación con la
dureza.
Norma :ASTM D 4421
Indice de Hardgrove
Objetivo:
Determinación de la dureza
Equipo:
Hardgrove grindability machine
Aplicación del ensayo:
-IH es útil para la clasificación y compatibilidad
del carbón cuando se lo mezcla con otros.
-Anticipa el tamaño del material, lo cual es útil
conocer cuando se lo reduce en los molinos.
-Importante en la VBD del calcinado
Norma :ASTM D -5003
74
6764 64
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 2 3 4
(+) 25
(+)12.5
(+)10
(+)5
(-)5
IH
GRACIAS POR SU ATENCION
