curso rcp. t0. introducciÓn y contenido

REFINACIÓN DE CRUDOS PESADOS

Introducción y Contenido

Instructor: Ing. Humberto Kum R.Universidad Central de Venezuela

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química

Refinación de Crudos Pesados 2009



Generalidades sobre el Petróleo o Crudo:

No es una sustancia pura. Es una mezcla compleja de Hidrocarburos (HC).

• Gas asociado (C1- C3).• HC combinados con S, N, y metales (V, Ni y Fe).• Agua y sales (NaCl, CaCl2, MgCl2).

En cuanto a su apariencia física, puede ser:

No tiene un Punto de Ebullición único. Además contiene otros compuestos, tales como:

• Simplemente una mezcla de gases C1- C7 (Gas Natural).• Un líquido tan claro como el agua (condensados) • Líquido cuyo color puede ir de marrón a negro. • Líquido muy viscoso (Crudos Pesados, Asfaltos) e

incluso semi-sólido ó sólido a T ambiente (Crudos XP).



Gravedad ºAPI:

Es una forma de expresar la densidad de los Crudos y sus derivados. Es una propiedad fundamental para la comercialización y el refinado de petróleo.

La Gravedad API, se determina a partir de la siguiente expresión:

5.13160..

5.141 Feg

API

Este parámetro aplica también a fracciones, componentes y productos derivados de un crudo.

TIPOS DE CRUDOS


En función de su gravedad API los crudos pueden clasificarse en:

Condensados > 43 ºAPI

Livianos 30 - 42.9 ºAPI

Medianos 23 - 29.9 ºAPI

Pesados 10 - 22.9 ºAPI

Extra-pesados < 10 ºAPI



CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS:

VISCOSIDAD ( cP) 10 100 1000 10.000 100.000

CRITERIO DE LIVIANO MEDIANO PESADO EXTRA + BITUMEN GRAVEDAD PESADO NATURAL

GRAVEDAD ESPECÍFICA 0,87 0,92 0,97 1,000 1,076

GRAVEDAD API 31,1 22,9 15 10 5

BITUMEN NATURAL

CRITERIO DE VISCOSIDAD

EXTRA PESADO

CRUDOS CONVENCIONALES LIVIANOS Y MEDIANOS

CRUDOSPESADOS



Tipos de Crudos/Rendimiento en Productos



CONFIGURACION/COMPLEJIDAD DE UNA REFINERÍA

“HYDROSKIMMING”

CrudoCrudo

DESTI

LAC

ION

ATM

OS/V

AC

IO

Gases/GLP

GREFORMAC. G

E

HDS

Naftas

Gasol. Alto Octanaje

Aromáticos

DDestilados

RResiduo Largo

DESTI

LAC

ION

AL

VA

CIO

DESIN

T. C

AT.

O

HID

RO

CRA

C.

DESIN

T. C

AT.

O

HID

RO

CRA

C.

E

E

BasesLub.

Parafinas

HDS ALQ GAlquilato

GGasolinas

DDest./Diluente

RRes. Bajo Azufre

RResiduo Corto

CONVERSIONMEDIA

CONVERSIONRESIDUALES

CONVERSIONPROFUNDA

R

G

D

R

E

Asfalto

Gasolinas

Destilados

Residual

Coque

G GASOLINAS

DESTILADOS

RESIDUALES

ESPECIALIDADES

D

R

E



PATRONES DE PRODUCTOS DE REFINACIÓN, EN FUNCIÓN DE LA COMPLEJIDAD DE LA REFINERÍA.

HYDROSKIMMING CONVERSIONMEDIA

CONVERSIONPROFUNDA

50

25

20

5

35

34

25

6

42

45

13

HYDROSKIMMING CONVERSIONMEDIA

CONVERSIONPROFUNDA

Residuales Destilados Gasolinas Otros

Porc

enta

je (%

)

Base: Crudo 32°API



WTI West Texas Intermediate: Crudo Liviano de USA, utilizado como referencia mundial de los crudos livianos.

ANS (Alaska North Slope): Crudo Liviano de USA.MAYA: Crudo mexicano, utilizado como referencia para los Crudos Pesados.

Cero Negro: Crudo Venezolano, representativo de un Crudo Extra-Pesado de la Faja Petrolífera del Orinoco

CUADRO COMPARATIVO DE PROPIEDADES DE CRUDOS MARCADORES



Escenario actual y futuro en cuanto a Crudos Pesados y Residuales.

De las reservas de Crudos depositadas en el subsuelo a nivel mundial, aproximadamente un 30%v corresponde a Crudos Livianos y Medianos mientras que el 70 %v restante, son Crudos Pesados y Extrapesados (CP/XP) y Bitúmenes.

Las proyecciones indican que las reservas de crudos Convencionales han venido declinando gradualmente mientras que las de los CP y XP se han ido incrementando.

Tanto los crudos Pesados como los Extrapesados y los Bitúmenes se caracterizan por su elevado contenido de fracciones residuales, es decir, fracciones cuyo PIE (IBP) es > 500ºC

Estas fracciones residuales deben ser convertidas en fracciones más valiosas, de lo contrario solo son útiles, al menos en una proporción importante, para la manufactura de Fuel Oil, combustible éste cuyo precio equivale a un 70 % del valor del Crudo y Asfalto.




El consumo de combustibles pesados (Fuel Oil) a base de estos residuales, que por lo general tienen un alto contenido de contaminantes (Ej. S, N y Metales, ha ido disminuyendo por motivos de índole ambiental.)

Las restricciones ambientales, p. ej. en términos de emisiones de SOX y NOX, son cada vez más exigentes.

En resumen, la declinación de las reservas de crudos convencionales conduce a la necesidad de incorporar una proporción cada vez mayor de crudos pesados en las dietas a las Refinerías actuales.

Esta situación se complica cuando se consideran las restricciones ambientales que día a día se tornan más exigentes, obliga al refinador a:

Incrementar la severidad de procesamiento en las unidades de refinerías lo que se traduce en mayores costos operacionales. Llevar a cabo grandes inversiones para adaptar sus refinerías al procesamiento rentable de cargas de menor calidad.




En el caso de los Crudos P (<22.9 ºAPI) y XP (<10 ºAPI) la alternativa que se ha venido manejando, es implantar tecnologías de Conversión Profunda /Upgrading, de fracciones residuales, para producir componentes más valiosos y Crudos Sintéticos que puedan ser procesados en refinerías convencionales.

En términos generales, este escenario negativo constituye per se un gran reto desde el punto de vista tecnológico.

Cada vez y con mayor intensidad, se vienen realizando grandes esfuerzos para desarrollar alternativas que permitan lograr de manera cada vez más rentable un máximo aprovechamiento de estos recursos.

Un aspecto que contribuye a complicar el futuro de la industria petrolera a corto y mediano plazo es el de los bajos precios que rigen en la actualidad, lo que potencialmente puede traducirse en mayor competitividad y factibilidad de implantación de las tecnologías alternas.




En resumen, a corto y mediano el escenario de la Industria Petrolera a nivel mundial, estará caracterizado por:

Dietas a las Refinerías cada vez más Pesadas, lo que significa cargas más refractarias para ser refinadas, con mayor contenido de fracciones residuales, y de contaminantes.

Restricciones ambientales cada vez más estrictas: lo que requerirá más inversiones, mayores costos de operación y por supuesto se traducirá en menor rentabilidad del negocio petrolero.

En función de lo anterior es evidente la necesidad de saber establecer las diferencias entre lo que se conoce convencionalmente como Refinación de Petróleo y lo que significa la Refinación de Crudos Pesados y Extrapesados.

RESUMEN:



OBJETIVOS DEL CURSO:

Introducir a los participantes en los conceptos más relevantes asociados al Petróleo o Crudo y a su Refinación, con énfasis en todo lo relacionado con los Crudos Pesados y Extrapesados.

Establecer los conceptos básicos relativos al Petróleo y la Química del Petróleo, su Refinación y los principales Productos que se generan en una Refinería.

Conocer y considerar los principales aspectos de los procesos más importantes que se llevan a cabo en una Refinería. Establecer diferencias entre lo que es la Refinación de un Crudo Convencional y la de un Crudo Pesado.

Conocer el concepto de Mejoramiento de Crudos Pesados y Extrapesados. Esquemas de Mejoramiento aplicados a los Crudos XP de la FPO en Venezuela.

Analizar en detalle algunas de las Tecnologías más aplicadas así como algunas en vías de implantación, para el procesamiento de Crudos P, XP y Residuos.



TEMA 1.- GENERALIDADES SOBRE EL PETRÓLEO

TEMA 2.- QUÍMICA DEL PETRÓLEO

TEMA 3.- COMPONENTES Y PRODUCTOS DEL PETRÓLEO

TEMA 4.- PROCESOS DE REFINACIÓN

TEMA 5.- PROCESOS DE SEPARACIÓN FÍSICA

TEMA 6- PROCESOS DE CONVERSIÓN MEDIA

TEMA 7- PROCESAMIENTO DE RESIDUALES

CONTENIDO DEL CURSO:



Refinación de Crudos Pesados - 2009

TEMA 1: GENERALIDADES SOBRE EL PETRÓLEO

Concepto de Petróleo o Crudo. Cadena de Valor del Negocio Petrolero. Aspectos Generales sobre el Petróleo:

Conceptos de: Refinación, Refinería, Residuo, Mejoramiento, Mejorador.

Faja Petrolífera del Orinoco. Tipos de Crudos. Terminología en Crudos Pesados: Materiales Naturales y Derivados. Fracciones de la Refinación. Crudos Pesados / Extrapesados / Bitumen / Arenas Bituminosas / Residuos / Mejoramiento / Crudo Sintético.

Esquemas de Mejoramiento de Crudos.


TEMA 2: QUÍMICA DEL PETRÓLEO

Características Generales de los Crudos.

Tipos e Hidrocarburos: Saturados, Insaturados, Isómeros.

Segregación de un Crudo por tipo de Hidrocarburos

(SARA).

Impurezas del Petróleo/Heterocompuestos: Compuestos

de Azufre, Nitrógeno, Oxígeno y Organometálicos. Agua y

Sales.

Propiedades Físicas y Químicas de los Crudos.

Clasificación de los Crudos – Criterios.

Reacciones Importantes en la Refinación.

Catalizadores y su importancia en la Refinación.Refinación de Crudos Pesados 2009


TEMA 3: COMPONENTES Y PRODUCTOS DEL PETRÓLEO

Introducción. Productos del Petróleo:

٠ Gas asociado, Gas de Refinería o Gas Combustible.

٠ Propano, LPG ó GLP, Butanos.

٠ Gasolina de Motor. Componentes de la Gasolina:

* Nafta Liviana Virgen.

* Nafta Pesada Virgen.

* Nafta Reformada.

* Nafta Isomerizada (Isonafta).

* Alquilato.

* Naftas de FCC e Hidrocraqueo.

* Naftas de Coquificación.



Refinación de Crudos Pesados - 2009

TEMA 3: COMPONENTES Y PRODUCTOS DEL PETRÓLEO

Propiedades y Especificaciones de la Gasolina:

٠ Gasolina de Aviación.

٠ Combustibles Destilados:

* Kerosene Doméstico.

* Kerosene Turbocombustible.

* Diesel Automotriz / Gasoil.

* Aceite de Calefacción.

* Bases Lubricantes.

* Combustible Residual (Fuel Oil).

* Asfaltos.


TEMA 4: PROCESOS DE REFINACIÓN.

Tipos de Procesos en Refinación.

Principales Procesos de la Refinación.

Esquema General de una Refinería/Complejidad.

Sistemas de Refinación en Venezuela.

Nuevos Proyectos de Refinerías en Venezuela.

TEMA 5: PROCESAMIENTO PRIMARIO DE UN CRUDO.

Desalación y Deshidratación. Destilación Atmosférica. Destilación al Vacío. Fraccionamiento.



TEMA 6: PROCESOS DE CONVERSIÓN MEDIA.

Isomerización Reformación Catalítica Alquilación Polimerización Eterificación Craqueo Catalítico (FCC) Hidrocraqueo



TEMA 7: PROCESAMIENTO DE RESIDUALES

Procesos Conversión Térmica:

Reducción de Viscosidad (“Visbreaking”)

Coquificación Retardada (“Delayed Coking”)

Flexicoking

Otras Tecnologías:

• Aquaconversión

• HTL (Heavy To Lights)

• Flexcor T




TEMA 7: PROCESAMIENTO DE RESIDUALES

Procesos de Conversión Catalítica:

Resid Catalytic Cracking H-Oil/LC-Fining HDH CAMMET ENI Slurry Technology (EST)

Procesos Separación Física: Desasfaltación con Solventes

Desasfaltación Supercrítica


Bibliografía Recomendada:

[1] Speight, James y Ozum Baki. “Petroleum Refining Processes”, Marcel Dekker Inc., 2002.

[2] Speight, James G. “The Chemistry and Technology of Petroleum”, Marcel Dekker Inc., 1980. [3] Gary, James H. and Handwerk Glenn E. “Petroleum Refining. Technology and Economics”. Marcel Dekker Inc., 2001.

[4] Meyers Robert A. “Handbook of Petroleum Refining Processes”, McGraw-Hill. 2004.

[5] IFP (ENSPM): Overview of Conversion Processes for Heavy Cuts”, 2006.

[6] OSHA “Technical Manual. Section IV: Chapter 2, Petroleum Refining Processes”.

[7] TÓPICOS Petroguía: La Faja del Orinoco –Energía para el Mundo. 2008.

[8] Barberii, Efraín, “El Pozo Ilustrado”, Editado por Lagoven, S.A., Filial de PDVSA, 3ra. Edición, 1985.



Revistas Técnicas de Interés en Refinación:

[1] Hydrocarbon Processing.

[2] Petroleum Technology Quarterly.

[3] Chemical Engineering

[4] Oil & Gas Journal

[5] Chemical Engineering Progress



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