MÉTODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACIÓN DE LOS PRODUCTOS DEL PETRÓLEO POR DESTILACIÓN

INFORME PRACTICA N9 DE LABORATORIO

MTODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACIN DE LOS PRODUCTOS DEL PETRLEO POR DESTILACIN

NORMA ASTM D 86-90

VIVIANA ANDREA AVILA MOTTA 20141126660ERIKA CORDOBA LEY 20111100992NORMAN HERNANDO SANMIGUEL 20132122454

CRUDOS Y DERIVADOSDOCENTE: HAYDEE MORALESMONITOR: CRISTHIAN FAJARDO

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERAPROGRAMA DE INGENIERA DE PETRLEOSNOVIEMBRE 2014NEIVA HUILA

1. OBJETIVOS

1.1 GENERAL Lograr la separacin de los productos del petrleo mediante la aplicacin del mtodo de destilacin.

1.2 ESPECIFICOS. Conocer la importancia de la diferencia de los puntos de ebullicin de los diferentes componentes que componen el petrleo crudo. Determinar y calcular volmenes finales de destilacin, perdidas, residuos y total recobrado de los productos obtenidos. Llevar a cabo la construccin de la grfica ASTM en base a los datos obtenidos en el laboratorio.

2. MARCO TERICO

La destilacin es un proceso fsico en donde se aprovecha la diferencia de las temperaturas de ebullicin para separar los diferentes componentes de una mezcla.

Este proceso consiste en transferir un vapor de una mezcla liquida en ebullicin hacia una superficie fra (condensador) en donde se condensa. En el petrleo crudo, estos vapores se componen de las fracciones ms voltiles con respecto a la concentracin original. La finalidad de este mtodo es purificar e identificar lquidos (derivados del petrleo).

El punto de ebullicin se define como la temperatura a la cual la presin de vapor se equilibra con la presin atmosfrica. Aumentos de temperatura sobre una sustancia liquida produce movimiento entre las molculas (energa cintica) y un aumento en su presin de vapor. Este proceso se debe a la tendencia que tienen las molculas a salir a la superficie, y cuando decimos que un lquido hierve es porque su presin de vapor es igual a la presin atmosfrica. Para lquidos puros la temperatura permanece constante en todo el proceso de ebullicin mientras que para mezclas de hidrocarburos vara dependiendo de los puntos de ebullicin que posean sus componentes. En las refineras se practica destilacin fraccionada continua en las torres de platos con copas de burbujeo, en donde el proceso consiste en pocas palabras de fraccionar en varios productos un crudo o cualquier mezcla de hidrocarburos, que a su vez son mezclas, en donde estas mezclas fraccionadas poseen intervalos de ebullicin ms cortas y definidos con respecto a la mezcla original. En esta destilacin se emplea vaporizacin flash, la cual se lleva a cabo en los llamados hornos tubulares, mientras que al inicio de la industria petrolera se empleaba la vaporizacin batch o diferencial.

3. PROCEDIMIENTO

Para esta prctica de laboratorio se trabaj primero con el crudo estrellita. Se le realizo la prueba de determinacin del contenido de agua y sedimentos en el petrleo crudo por el mtodo de la centrifuga norma ASTM D 96-88, debido a que el crudo contena mucho porcentaje de agua (se observ en la prueba de BSW que cada zanahoria contena hasta 15 ml de agua separada) y al momento de realizar la prueba de destilacin el crudo se reboso, debido a que el punto de ebullicin del agua es mucho menor que el punto de ebullicin del crudo. Luego se trabaj con el crudo proveniente del pozo Arrayanes04, ya que este crudo no contena agua, es decir, 0% de BSW.

4. TABLAS DE DATOS

Tabla 1. Volmenes destilados con su respectiva temperatura de ebullicin en C y convertida en F.

LecturaVolumen (ml)Temperatura (C)Temperatura (F)

1096204,8

2198208,4

32100212

43111231,8

54117242,6

65121249,8

76128262,4

87133271,4

98140284

109143289,4

1110149300,2

1211154309,2

1312158316,4

1413161321,8

1514166330,8

1615171339,8

1716177350,6

1817186366,8

1918188370,4

2019188370,4

2120183361,4

2221213415,4

2322220428

2423221429,8

2524216420,8

2625230446

2726241465,8

2827247476,6

2928248478,4

3029246474,8

3130240464

Tabla 2. Condiciones generales de la prueba.

0,875

Volumen de la muestra, Crudo Arrayan 04100 ml

Temperatura del laboratorio82F

Volumen destilado30 ml

Tabla 3. Rangos de gravedad especfica para crudos y derivados.

SUSTANCIAGRAVEDAD ESPECIFICA

Petrleo crudo0,8 0,865

Gasolina0,7 0,77

Kerosene0,77 0,82

Aceites lubricantes livianos0,86 0,92

Aceites lubricantes pesados0,88 0,98

Fuel oil, Asfaltos0,98 1,06

5. MUESTRA DE CALCULOS

5.1 Hallando Volumen de prdidas.

Al realizar la destilacin: EL DESTILADO: las fracciones voltiles que se evaporaron y posteriormente por accin del condensador volvieron a estado lquido. EL RESIDUO: la fraccin pesada que al necesitar mucha energa para pasar a fase gaseosa queda en el baln de destilacin an en fase liquida. PERDIDAS: En este procedimiento las prdidas son los vapores que se encuentran en el baln de destilacin o en el condensador pegadas a las paredes como gotas o que se encuentran an en vapor (Es la diferencia entre el 100% y el porcentaje total de recuperacin).

Dnde:

5.2 Porcentajes.

Porcentaje de Recobro.

Porcentaje de Residuos

Porcentaje de Total Recuperado.

Porcentaje de Perdidas.

Porcentaje de Evaporado.

5.3 Factor de correccin para el volumen por prdidas.

Dnde: : Constantes usadas para corregir prdidas en destilacin hasta condiciones de presin normal. : Volumen de prdidas en porcentaje.

Como la presin de laboratorio (Neiva-Huila) es de 722mmHg, la cual es diferente de una atmosfera, y en la tabla no existen constantes para la presin a la cual trabajamos, se interpola.

Presin (mmHg)AB

7200,6000,200

7220,61340,1932

7300,6670,166

5.4 Correccin de volmenes por perdidas (Volmenes destilados).

Despus de determinar el volumen de prdidas y de hallar el factor de correccin del volumen, usamos la siguiente ecuacin para corregir cada volumen de cada lectura.

Dnde:

: Volumen corregido.: Volumen destilado en cada lectura.: Lectura correspondiente al volumen destilado.: Lecturas totales tomadas en la prueba.: Factor de correccin por prdidas.

Realizaremos los clculos para las primeras 3 lecturas.

LecturaVolumen (ml)Temperatura (C)Temperatura (F)

1096204,8

2198208,4

32100212

Para nuestra prctica de laboratorio las lecturas totales son 31.

Lectura 1.

Lectura 2.

Lectura 3.

Tabla 4. Volmenes corregidos por prdidas.

LecturaVolumen (ml)Volumen corregido (ml)Temperatura (F)

100,105204,8

211,210208,4

322,316212

433,421231,8

544,526242,6

655,631249,8

766,736262,4

877,841271,4

988,947284

10910,052289,4

111011,157300,2

121112,262309,2

131213,367316,4

141314,472321,8

151415,578330,8

161516,683339,8

171617,788350,6

181718,893366,8

191819,998370,4

201921,103370,4

212022,209361,4

222123,314415,4

232224,419428

242325,524429,8

252426,629420,8

262527,734446

272628,840465,8

282729,945476,6

292831,050478,4

302932,155474,8

313033,260464

5.5 Correccin de temperaturas por efectos de la presin.

La presin atmosfrica es un factor que determina la temperatura en la cual una sustancia ebulle, pues la energa necesaria para que la molcula pase de estado lquido a gaseoso debe ser mayor por el hecho de que la columna de aire (presin atmosfrica) sea mayor, es decir a ms presin, ms temperatura es necesaria.

La presin en la ciudad de Neiva es de 722 mmHg.

Usando la ecuacin:

Dnde:

: 760 mmHg.: Altura en km (442msnm).

Para corregir la temperatura por efectos de la presin se deben utilizar las siguientes ecuaciones dependiendo del P.

1. Si P150mmHg

Dnde:

: Presin normal 760mmHg. : Presin del lugar donde se realiza la prueba. : Temperatura en F, leda.: Temperatura corregida.

Realizaremos los clculos para las primeras 3 lecturas.LecturaVolumen (ml)Temperatura (C)Temperatura (F)

1096204,8

2198208,4

32100212

El P= 760mmHg-722mmHg= 38mmHg. Ya que dio menor a 150mmHg, se utilizaran las primeras ecuaciones.

Lectura 1.

Luego:

Lectura 2.

Luego:

Lectura 3.

Luego:

Tabla 5. Temperaturas corregidas por efectos de la presin.

LecturaCfTemperatura (F)Temperatura Corregida (F)

13,031488204,8207,831

23,047904208,4211,448

33,064320212215,064

43,154608231,8234,955

53,203856242,6245,804

63,236688249,8253,037

73,294144262,4265,694

83,335184271,4274,735

93,392640284287,393

103,417264289,4292,817

113,466512300,2303,667

123,507552309,2312,708

133,540384316,4319,940

143,565008321,8325,365

153,606048330,8334,406

163,647088339,8343,447

173,696336350,6354,296

183,770208366,8370,570

193,786624370,4374,187

203,786624370,4374,187

213,745584361,4365,146

223,991824415,4419,392

234,049280428432,049

244,057488429,8433,857

254,016448420,8424,816

264,131360446450,131

274,221648465,8470,022

284,270896476,6480,871

294,279104478,4482,679

304,262688474,8479,063

314,213440464468,213

5.6 Hallando porcentajes volumtricos con los volmenes corregidos.

El porcentaje de volumen corregido es lo que a cada lectura de volumen que porcentaje corresponde del cien por ciento del destilado

Dnde:

: Porcentaje de volumen corregido.: Volumen corregido de cada lectura. : Volumen corregido total destilado.

Realizaremos los clculos para las primeras 3 lecturas, donde el volumen total corregido es 33,260 ml.

LecturaVolumen (ml)Volumen corregido (ml)

100,105

211,210

322,316

Lectura 1.

Lectura 2.

Lectura 3.

Tabla 6. Porcentajes volumtricos.

LecturaVolumen (ml)Volumen corregido (ml)% Volumen Corregido

100,1050,316

211,213,638

322,3166,963

433,42110,286

544,52613,608

655,63116,930

766,73620,253

877,84123,575

988,94726,900

10910,05230,222

111011,15733,545

121112,26236,867

131213,36740,189

141314,47243,512

151415,57846,837

161516,68350,159

171617,78853,482

181718,89356,804

191819,99860,126

201921,10363,449

212022,20966,774

222123,31470,096

232224,41973,419

242325,52476,741

252426,62980,063

262527,73483,385

272628,8486,711

282729,94590,033

292831,0593,355

302932,15596,678

313033,26100,000

5.7 Curva ASTM.

Se realiza una grfica de dispersin, de temperatura corregida vs porcentaje volumtrico con los volmenes corregidos. Debido a que los datos obtenidos no tienen un comportamiento matemtico definido, se desarrolla la curva ASTM D86, con base en esta curva se realizan los clculos de aqu en adelante, por lo cual dejaremos a un lado los datos obtenidos en laboratorio.

Grafica 1. Curva ASTM del crudo Arrayan 04

De acuerdo a esto se estableci que la ecuacin de la mejor curva que representa estos datos (la cual pasa por los puntos medios) es:

Dnde:

: Temperatura de ebullicin segn la curva ASTM.: Porcentaje volumtrico.

Con esta ecuacin podemos calcular la temperatura de ebullicin correspondiente a los porcentajes para as determinar la temperatura volumtrica del crudo y los clculos correspondientes. Para la primera fraccin del crudo tenemos:

Tabla 7. Temperaturas segn la curva ASTM de las fracciones del crudo.

FraccinTemperatura (F)

232,692

261,454

290,256

319,098

347,98

376,902

405,864

434,866

463,908

492,99

5.8 Determinacin de las propiedades del crudo.

5.8.1 Determinacin de la Temperatura de ebullicin volumtrica (Tv) del crudo.

Existen 3 formas para hallar la temperatura de ebullicin volumtrica (Tv):

1. 2. 3.

El mtodo ms exacto es el nmero 3, pero se realizara por los tres mtodos para comparar resultados.

Por el primer mtodo:

Por el segundo mtodo:

Por el tercer mtodo:

5.8.2 Determinacin de la pendiente S para la curva ASTM.

5.8.3 Determinacin de las temperaturas de ebullicin en peso, Cubica, Promedio medio y Molar (Tw, Tc, Tm, TM).

De la grfica (Figure 2B1-2 Characterizing boiling points of petroleum fractions, ASTM D86), se obtienen los factores de correccin los cuales se adjuntan en la siguiente tabla. Posteriormente se suman o se restan dependiendo del factor de correccin, a la temperatura volumtrica.

Temp. (F)

2007,917-7,5-20,833-33,333

4005,833-5-17,917-28,333

348,1406,373-5,648-18,673-29,629

Tabla 8. Temperaturas de ebullicin (Tw, Tc, Tm, TM) del crudo.

F354,513342,492329,467318,511

R814,513802,492789,467778,511

5.8.4 Determinacin del factor de caracterizacin KOUP.

Para el clculo de este factor, la temperatura debe estar en promedio medio o en cubica y en grados absolutos.

Dnde:: Temperatura promedio medio.: Gravedad especifica del crudo=0,875 (dato sacado de pruebas anteriores)

5.8.5 Peso molecular del crudo.

Dnde:: Temperatura promedio medio.: Gravedad especifica del crudo=0,875 (dato sacado de pruebas anteriores)

5.8.6 Gravedad API.

5.8.7 Propiedades Pseudocriticas.

En la figura 2-5 (Presin Pseudocritica de Hidrocarburos), se lee:

APIsPc (psia)

35460

30483

30,21436,801

En la figura 2-4 (Temperaturas crticas), se lee:

APIsTc (F)sTc (R)

356831143

306971157

30,21638,6351098,635

5.8.8 Propiedades Pseudoreducidas.

Presin pseudoreducida del crudo:

Temperatura pseudoreducida del crudo:

5.8.9 Calor especifico.

Dnde:: Temperatura promedio en peso.5.8.10 Calor latente de vaporizacin.

5.8.11 Calculo de la entalpa liquida (y entalpa de vapor del crudo.

Con la API del crudo y la temperatura del laboratorio y la temperatura promedio medio vamos a la figura 21.4 de (HEAT CONTENT PETROLEUM FRACTIONS) y leemos:

Entalpa liquida ( del crudo: (Se debe tener en cuenta que para entrar a leer el dato en la tabla, la temperatura necesaria es la del laboratorio en F)

Mediante la grfica de encontramos que:

Correccin del factor : Como Koup=11,135 hallamos el factor de correccin

As que:

Entalpa de vapor ( del crudo: (La temperatura necesaria para entrar a leer la entalpia de vaporizacin es la temperatura promedio medio).

Mediante la grfica encontramos que:


As que:

Correccin por presin: (cuando el cambio de presin, es pequeo, se puede despreciar). Como la presin de laboratorio es diferente de la presin atmosfrica se halla el factor de correccin:

As que:

5.8.12 Masa del crudo destilado.

Para hallar la masa de destilado se debe calcular la gravedad especifica del crudo a la temperatura de laboratorio Tlab=82F pues con esta y con la densidad del agua 82.4F=0.9963 g/ml se determina la densidad del crudo Arrayan 04 a 82F.

Recordando que para hallar el factor alfa debemos interpolar:

Ge

0,8568

0,9566

0,87564,9

Y como el volumen corregido de destilado es de 33,26 ml encontramos que:

5.8.13 Calor requerido.

5.8.14 Calor de combustin.

5.8.15 Conductividad Trmica.

5.9 Calculo de Fracciones.

Tabla 9. Rangos de temperatura de ebullicin para crudos y derivados.

SUSTANCIATemperatura de ebullicin (F)

Gasolina160-350

Kerosene300-400

ACPM450-575

Gasolina Liviana375-850

Aceite lubricante500-1100

Residuos>1100

Grafica 2. Curva ASTM del crudo Arrayane 04 y sus respectivas fracciones.

5.9.1 Gasolina

Equivalente al 50,159% del destilado, el crudo arrayan es un crudo liviano, con un API De 38,98.

Grafica 3. Curva ASTM de la Gasolina.

Al obtener:

Dnde:


Se calculan las fracciones de la gasolina, para esto se debe repartir la fraccin de la gasolina en 10 partes iguales por lo tanto:

Esto nos quiere decir que al 5,0159% se encuentra la primera fraccin de la gasolina, es decir, que esto equivaldra al 10%.

Los datos se adjuntan en la siguiente tabla.

Tabla 10. Fracciones equivalentes de la gasolina segn la grfica de la curva ASTM.

FRACCIN GASOLINA

10%5,0159%

20%10,0318%

30%15,0477%

40%20,0636%

50%25,0795%

60%30,0954%

70%35,1113%

80%40,1272%

90%45,1431%

100%50,159%

Despus de hallar los porcentajes volumtricos de la gasolina, con la ecuacin que satisface la curva ASTM, se procede hallar las temperaturas.

Para la primera fraccin :

Tabla 11. Temperaturas de las fracciones de la gasolina.

FRACCIN GASOLINATemperatura (F)

10%5,0159%218,372

20%10,0318%232,783

30%15,0477%247,205

40%20,0636%261,637

50%25,0795%276,079

60%30,0954%290,531

70%35,1113%304,993

80%40,1272%319,465

90%45,1431%333,947

100%50,159%348,440

5.9.1.1 Determinacin de la temperatura volumtrica (Tv).

Se procede hallar con el tercer mtodo el cual es el ms recomendado y exacto.

5.9.1.2 Determinacin de la pendiente S.

5.9.1.3 Determinacin de las temperaturas de ebullicin en peso, Cubica, Promedio medio y Molar (Tw, Tc, Tm, TM).


Temp. (F)

2002,917-2,5-7,917-13,75

4003,75-1,667-6,667-12,083

276,1192,936-1,706-6,130-10,910

Tabla 12. Temperaturas de ebullicin (Tw, Tc, Tm, TM) de la gasolina.

F279,055274,413269,989265,209

R739,055734,413729,989725,209

5.9.1.4 Determinacin del factor de caracterizacin Koup.

La gravedad especfica de la gasolina se asumi teniendo en cuenta los datos proporcionados por la tabla 3.

5.9.1.5 Peso molecular.

5.9.1.6 Gravedad API.

5.9.1.7 Propiedades Pseudocriticas.


APIsPc (psia)

55410

50443

52,27428,018


APIsTc (F)sTc (R)

555901050

506001060

52,27590,8371050,837

5.9.1.8 Propiedades Pseudoreducidas.

Presin pseudoreducida de la gasolina:

Temperatura pseudoreducida de la gasolina:

5.9.1.9 Calor especifico.

5.9.1.10 Calor latente de vaporizacin.

5.9.1.11 Calculo de la entalpa liquida (y entalpa de vapor de la gasolina.

Con la API de la gasolina y la temperatura del laboratorio y la temperatura promedio medio vamos a la figura 21.4 de (HEAT CONTENT PETROLEUM FRACTIONS) y leemos:

Entalpa liquida ( de la gasolina: (Se debe tener en cuenta que para entrar a leer el dato en la tabla, la temperatura necesaria es la del laboratorio en F)



As que:

Entalpa de vapor ( de la gasolina: (La temperatura necesaria para entrar a leer la entalpia de vaporizacin es la temperatura promedio medio).



As que:


As que:

5.9.1.12 Masa de gasolina destilada.

Para hallar la masa de destilado se debe calcular la gravedad especifica de la gasolina a la temperatura de laboratorio Tlab=82F pues con esta y con la densidad del agua 82.4F=0.9963 g/ml se determina la densidad de la gasolina.


Ge

0,6397

0,7776,47

0,7875


5.9.1.13 Calor requerido.

5.9.1.14 Calor de combustin.

5.9.1.15 Conductividad trmica.

5.9.2 Kerosene

Equivalente al 16,615% del destilado.

Grafica 4. Curva ASTM del kerosene.

Al obtener:

Dnde:


Se calculan las fracciones del kerosene, para esto se debe repartir la fraccin del kerosene en 10 partes iguales por lo tanto:

Luego sumamos los 50,159% de la fraccin de gasolina y tendramos:

Esto nos quiere decir que al 51,8206% se encuentra la primera fraccin del kerosene, es decir, que esto equivaldra al 10%, la segunda fraccin equivalente al 20% sera la anterior ms 1,6615% y as sucesivamente.


Tabla 13. Fracciones equivalentes del Kerosene segn la grfica de la curva ASTM.

FRACCION KEROSENE

10%51,8205%

20%53,482%

30%55,1435%

40%56,805%

50%58,4665%

60%60,128%

70%61,7895%

80%63,451%

90%65,1125%

100%66,774%

Despus de hallar los porcentajes volumtricos del kerosene, con la ecuacin que satisface la curva ASTM, se procede hallar las temperaturas.


Tabla 14. Temperaturas de las fracciones del kerosene.

FRACCION KEROSENETemperatura (F)

10%51,8205%353,242

20%53,482%358,046

30%55,1435%362,851

40%56,805%367,657

50%58,4665%372,464

60%60,128%377,272

70%61,7895%382,082

80%63,451%386,892

90%65,1125%391,704

100%66,774%396,516





De la grfica (Figure 2B1-2 Characterizing boiling points of petroleum fractions, ASTM D86), se obtienen los factores de correccin los cuales se adjuntan en la siguiente tabla. Posteriormente se suman o se restan dependiendo del factor de correccin, a la temperatura volumtrica. Temp. (F)

2001-0,7-2-4

4000,5-0,7-2-3,5

372,4690,568-0,7-2-3,568

Tabla 15. Temperaturas de ebullicin (Tw, Tc, Tm, TM) del kerosene.

F373,037371,769370,469368,901

R833,037831,769830,469828,901


La gravedad especfica del kerosene se asumi teniendo en cuenta los datos proporcionados por la tabla 3.





APIsPc (psia)

40375

45350

41,06369,70


APIsTc (F)sTc (R)

407201180

457031163

41,06716,401176,4


Presin pseudoreducida del kerosene:

Temperatura pseudoreducida del kerosene:



5.9.2.11 Calculo de la entalpa liquida (y entalpa de vapor del kerosene.

Con la API del kerosene y la temperatura del laboratorio y la temperatura promedio medio vamos a la figura 21.4 de (HEAT CONTENT PETROLEUM FRACTIONS) y leemos:

Entalpa liquida ( del kerosene: (Se debe tener en cuenta que para entrar a leer el dato en la tabla, la temperatura necesaria es la del laboratorio en F)



As que:

Entalpa de vapor ( del kerosene: (La temperatura necesaria para entrar a leer la entalpia de vaporizacin es la temperatura promedio medio).



As que:


As que:

5.9.2.12 Masa del kerosene destilado.

Para hallar la masa de destilado se debe calcular la gravedad especifica del kerosene a la temperatura de laboratorio Tlab=82F pues con esta y con la densidad del agua 82.4F=0.9963 g/ml se determina la densidad de la gasolina.


Ge

0,7875

0,8271

0,8568





5.9.3 ACPM

Equivalente al 33,226% del destilado.

Grafica 5. Curva ASTM del ACPM.

Al obtener:

Dnde:


Se calculan las fracciones del kerosene, para esto se debe repartir la fraccin del kerosene en 10 partes iguales por lo tanto:

Luego sumamos los 50,159% de la fraccin de gasolina y los 16,615% de la fraccin del kerosene tendramos:

Esto nos quiere decir que al 70,0966% se encuentra la primera fraccin del ACPM, es decir, que esto equivaldra al 10%, la segunda fraccin equivalente al 20% sera la anterior ms 3,3226% y as sucesivamente.


Tabla 16. Fracciones equivalentes del ACPM segn la grfica de la curva ASTM.

FRACCION ACPM

10%70,0966%

20%73,4192%

30%76,7418%

40%80,0644%

50%83,387%

60%86,7096%

70%90,0322%

80%93,3548%

90%96,6774%

100%100%

Despus de hallar los porcentajes volumtricos del ACPM, con la ecuacin que satisface la curva ASTM, se procede hallar las temperaturas.


Tabla 17. Temperaturas de las fracciones del ACPM.

FRACCION ACPMTemperatura (F)

10%70,0966%406,144

20%73,4192%415,776

30%76,7418%425,412

40%80,0644%435,053

50%83,387%444,698

60%86,7096%454,348

70%90,0322%464,002

80%93,3548%473,660

90%96,6774%483,323

100%100%492,990






Temp. (F)

6002-1-4,5-7

4002,5-2-4,8-8

444,7162,39-1,776-4,733-7,776

Tabla 15. Temperaturas de ebullicin (Tw, Tc, Tm, TM) de la gasolina.

F447,106442,94439,983436,94

R907,106902,94899,983896,94


La gravedad especfica del ACPM se asumi teniendo en cuenta los datos proporcionados por la tabla 3.





APIsPc (psia)

20415

25390

41,06403,5


APIsTc (F)sTc (R)

208401300

258201280

41,06830,81290,8


Presin pseudoreducida del ACPM la gasolina:

Temperatura pseudoreducida del ACPM:



5.9.3.11 Calculo de la entalpa liquida (y entalpa de vapor del crudo.

Con la API del ACPM y la temperatura del laboratorio y la temperatura promedio medio vamos a la figura 21.4 de (HEAT CONTENT PETROLEUM FRACTIONS) y leemos:

Entalpa liquida ( del ACPM: (Se debe tener en cuenta que para entrar a leer el dato en la tabla, la temperatura necesaria es la del laboratorio en F)



As que:

Entalpa de vapor ( del ACPM: (La temperatura necesaria para entrar a leer la entalpia de vaporizacin es la temperatura promedio medio).



As que:


As que:

5.9.3.12 Masa del ACPM destilado.

Para hallar la masa de destilado se debe calcular la gravedad especifica del kerosene a la temperatura de laboratorio Tlab=82F pues con esta y con la densidad del agua 82.4F=0.9963 g/ml se determina la densidad de la gasolina.


Ge

0,8568

0,9266,6

0,9566





6. TABLAS DE RESULTADOS

Tabla 16. Gravedad API y Gravedad especifica del crudo y sus diferentes fracciones.

SUSTANCIAAPI

CRUDO30,210,875

GASOLINA52,270,77

KEROSENE41,2060,82

ACPM22,3040,92

Tabla 17. Temperaturas de ebullicin (F) del crudo y sus fracciones.

SUSTANCIATEMPERATURAS DE EBULLICION (F)

TvTwTcTmTM

CRUDO348,14354,513342,492329,467318,511

GASOLINA276,119279,055274,413269,989265,209

KEROSENE372,469373,037371,769370,469368,901

ACPM444,716447,106442,94439,983436,94

Tabla 18. Koup y pendiente S del crudo y sus fracciones.

SUSTANCIAKoupS

CRUDO10,5632,9

GASOLINA11,6941,4

KEROSENE11,4630,48

ACPM10,50,96

Tabla 19. Propiedades Pseudoreducidas y Pseudocriticas del crudo y sus fracciones.

SUSTANCIAsPc sTc sPrsTr

CRUDO436,801638,6350,0320,493

GASOLINA428,018590,8370,03250,516

KEROSENE369,7716,40,03760,461

ACPM403,5830,80,03450,42

Tabla 20. Peso Molecular, densidad y masa del crudo y sus fracciones.

SUSTANCIAMw Densidad Masa

CRUDO132,490,0019050,0634

GASOLINA125,2380,0016710,0279

KEROSENE152,7820,0017820,00985

ACPM163,8360,0020030,02213

Tabla 21. Otras propiedades caractersticas del crudo y sus fracciones.

SUSTANCIACp Calor de Combustin Conductividad trmica

CRUDO0,58590,27919357,0310,921

GASOLINA0,585111,40920025,51,048

KEROSENE0,61494,319717,80,9814

ACPM0,61476,819044,40,873

Tabla 22. Calores requeridos y entalpias para el crudo y sus fracciones.

SUSTANCIACalor requerido Porcentajes

CRUDO14,583100%26,68256,7

GASOLINA5,90750,159%40,594252,3

KEROSENE2,6273716,615%33,95311

ACPM6,07233,226%27,6302

7. ANLISIS DE RESULTADOS

La gravedad especfica de la mezcla (crudo) debe ser igual a la sumatoria de las gravedades especficas de sus componentes o fracciones (gasolina, kerosene, ACPM) al realizar la siguiente ecuacin.

Ge mezcla=0,77*0,5+0,82*0,16+0,92*0,34

Ge mezcla=0,830Siendo la ge real de nuestro crudo=0,875 se puede afirmar que es lgico que este dato nos d, pues la ge ms influyente en nuestro crudo, es la del residuo, el cual no fue destilado, por lo que solo se destilaron los componentes ms livianos, alterando el dato.

El calor requerido para la mezcla (crudo) es la suma de los calores requeridos de cada fraccin, es decir.

Encontradas los calores requeridos de cada fraccin

SUSTANCIACalor requerido

CRUDO14,583

GASOLINA5,907

KEROSENE2,62737

ACPM6,072

Al sumas Q CRUDO=Q Gasolina+Q kerosene+Q ACPMQ CRUDO=5,907+2,62737+6,072Q CRUDO=14,6 BTU

Dando un valor un poco errneo, estos errores podran deberse a error humanos.

El factor de caracterizacin de cada fraccin y del crudo nos ubica

SUSTANCIAKoupS

CRUDO10,5632,9

GASOLINA11,6941,4

KEROSENE11,4630,48

ACPM10,50,96

Es un crudo aromatico, pues es un crudo liviano, con un api de 30,21 API, el Koup es un parmetro de caracterizacin para definir qu tan pesado es un crudo o una fraccin.

Koup

AROMATICO

En cuanto a los calores especficos

SUSTANCIACp Calor de Combustin Conductividad trmica

CRUDO0,58590,27919357,0310,921

GASOLINA0,585111,40920025,51,048

KEROSENE0,61494,319717,80,9814

ACPM0,61476,819044,40,873

El Cp de la gasolina da menor, pues la energa necesaria para que este suba un grado es menor que la del ACPM por ejemplo, pues su pm es menor, es decir la energa cintica para mover una menor masa ser menor.

El se refiere a la energa que se intercambia , que pierde o gana una sustancia en el proceso de pasar de lquido a vapor, dando claramente mayor la de la gasolina pues tiene una capacidad de intercambiar calor mayor que el resto de fracciones

El calor de combustin es mayor para la gasolina pues esta genera mayor energa al arder, por el hecho de ser voltil, de tener un peso molecular menor.

En cuanto a la conductividad trmica es mayor la de la gasolina pues como se mencion anteriormente tiene una mayor capacidad para el intercambio de energa en forma de calor.

Respecto a los pesos moleculares se evidencia lo que se supona, pues el peso de los componentes voltiles son relativamente menor pues son propiedades dependientes, el peso molecular de la mezcla (crudo) ser igual a la suma de los pesos moleculares por el porcentaje molar de cada fraccin

SUSTANCIAMw

CRUDO132,49

GASOLINA125,238

KEROSENE152,782

ACPM163,836

8. FUENTES DE ERROR.

El montaje para la realizacin de la prueba de separacin por destilacin no se encontraba completamente sellado, pues debido al estado de desgaste en el que se encuentra y por la implementacin de un baln de destilacin incorrecto, se producan escapes de vapores destilados en varios puntos del montaje. La ejecucin de la prueba se hizo en un corto periodo de tiempo, y por lo tanto las fracciones pueden presentar errores y algunas no se encuentran completas.

9. CONCLUSIONES

Se logr separar el crudo (Arrayan 04) en diferentes fracciones, aunque no fueron totalmente separadas debido al corto tiempo de ejecucin de la prueba, puesto que se presentaron inconvenientes al inicio de la prueba ya que el crudo principalmente tratado (Estrellita) contena un alto porcentaje de agua (15% BSW), y por lo consiguiente se procedi a repetir la prueba, esta vez, con un crudo sin contenido de agua. Se logr identificar 3 fracciones del crudo Arrayan 04, las cuales fueron gasolina, kerosene y ACPM. A diferencia de las sustancias puras, el petrleo es una mezcla de sustancias (Hidrocarburos), las cuales poseen su determinado punto de ebullicin, este es de mucha importancia en la industria pues al momento de realizar fraccionamiento, gracias a este punto de ebullicin se pueden reconocer las fracciones ya sea gasolina, kerosene, aceite lubricante, ACPM, etc Se determin el volumen de residuos, el volumen total recobrado y sus respectivos porcentajes, y con esto se calcul los volmenes destilados corregidos los cuales se adjuntan en la tabla 4. Se construy con xito la curva ASTM a partir de los datos obtenidos en la prctica de laboratorio y posteriormente corregidos, de temperaturas de ebullicin corregidas, ya que la presin del lugar de la prueba es menor que 1 atmosfera, y de los porcentajes volumtricos obtenidos de los volmenes corregidos. Se pueden observar los datos en las tablas 4,5 y 6. Este mtodo de separacin por destilacin es uno de los ms efectivos y comnmente utilizados en la industria gracias a la diferencia de los puntos de ebullicin de los diferentes componentes de los cuales est compuesto el petrleo crudo.

10. RECOMENDACIONES.

Si se va a trabajar con un crudo con alto contenido de agua, debe realizarse la prueba de contenido de agua por el mtodo de la centrifuga y utilizar el rompedor ms efectivo, el cual se determina en la prueba de emulsiones, y dejar centrifugar mnimo por media hora, para que sea efectiva la separacin del agua y el crudo. Antes de realizar la prueba se debe limpiar y purgar muy bien el quipo, debido a que pueden existir residuos de pruebas hechas con anterioridad. Para el buen desarrollo de la prctica se deben tener ciertos aspectos con el manejo del equipo ya que estos me pueden afectar el normal desarrollo de la prueba. Se deben cubrir las lneas de flujo y el baln de destilacin con papel aluminio para asegurar que no hayan perdidas de calor con el medio. Se debe utilizar un baln de destilacin que encaje correctamente con el equipo, ya que en nuestra experiencia, por tener un baln de destilacin en mal estado se producan fugas de condensados, los cuales se cubrieron con papel aluminio, pero aun as las perdidas continuaban. Se debe verificar que el condensador o el sistema refrigerante en este caso, contenga hielo suficiente para permitir la condensacin de los vapores destilados. Utilizar una probeta que est debidamente marcada desde 0ml hasta los 100ml para no cometer errores de medicin.

11. CUESTIONARIO

11.1 Cul es la precisin de esta determinacin?

Resultados similares obtenidos por el mismo operador y el mismo aparato no deben ser considerados como sospechosos a menos que ellos difieran por ms del valor de repetibilidad.

Los resultados obtenidos por cada uno de los dos laboratorios no deben ser considerados errados a menos que ambos resultados difieran del valor de reproducibilidad.

11.2 Cul es la repetibilidad y la reproducibilidad en esta determinacin?

Punto evaporadoRepetibilidad (r)Reproducibilidad (R)

Punto ebull. inicial610

5%ro +1.2Ro + 2

10-80%roRo

90%roRo - 2.2

95%roRo - 4.7

Punto ebull. final 713

11.3 Porcentaje recuperado, porcentaje recobrado y porcentaje total recobrado.

11.4 Determine la curva de destilacin ASTM a condiciones normales y a la presin de laboratorio.

Condiciones normales (P=1 atm).

Condiciones de laboratorio (P= 722 mmHg).

11.5 A partir de los intervalos de ebullicin tericos de las fracciones de petrleo, defina las fracciones de la destilacin y caracterice la muestra y las fracciones.

La caracterizacin de la muestra y las fracciones fue realizada en la muestra de clculos. (Ver muestra de clculos del crudo y fracciones)

11.6 Determine el calor especfico del hidrocarburo lquido, el calor latente de vaporizacin de la muestra y las fracciones y elabore balance de energa.

Ver tablas 21 y 22.

1. BIBLIOGRAFA

Manual de prcticas de laboratorio de propiedades del petrleo. Universidad Surcolombiana. ASTM, Standard Petroleum Products and Lubricants (ASTM D 86-90). FRANCO MUOZ, Julin Andrs. Guas de laboratorio de propiedades del petrleo.

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MÉTODO ESTANDAR PARA LA DETERMINACIÓN DE LOS PRODUCTOS DEL PETRÓLEO POR DESTILACIÓN