juan miguel sara 2013
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ANÁLISIS S.A.R.A
JUAN MIGUEL ESPINOSA CLAVIJO2094577
ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
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AGENDA1. Introducción2. Objetivos3. Conceptos Clave4. Análisis S.A.R.A
• Saturados• asfaltenos• Resinas• Aromáticos
5. Propósito del análisis S.A.R.A6. Métodos cromatográficos de separación de las fracciones
• ASTM D2007–3 Método de adsorción Cromatográfica (Clay-Gel)
• Cromatografía liquida de alta presión (HPLC)• Cromatografía de capa delgada (TLC)
7. Conclusiones
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INTRODUCCIÓNHoy en día, la industria de los hidrocarburos busca caracterizar el petróleo para predecir su comportamiento, conociendo cual o cuales fracciones pueden precipitar como sólidos orgánicos en el yacimiento, las facilidades de superficie y en sistemas de transporte.
Para llevar a cabo esta caracterización es necesario llevar a cabo diferentes técnicas de análisis para la cuantificación y determinación de dichas moléculas que conforman el crudo.
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OBJETIVOS
ANÁLISIS S.A.R.A
OBJETIVO GENERALIdentificar las características de las fracciones S.A.R.A, y su importancia en la solución de problemas en la industria de los hidrocarburos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Determinar las fracciones S.A.R.A, mediante el procedimiento descrito en la norma ASTM y los métodos mejorados alternos al de la norma para la realización de análisis S.A.R.A.
• Conocer las características y propiedades de los compuestos saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos.
• Estudiar la importancia del análisis S.A.R.A para el estudio de la estabilidad de asfaltenos.
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CONCEPTOS CLAVE
ADSORCIÓN: Es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material
DESORCIÓN: Lo contrario a la adsorción; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.
ELUSIÓN: Proceso físico que separa sustancias por medio de un lavado con líquido apropiado de sustancias adsorbidas.
CROMATOGRAFÍA: Método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas.
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ANÁLISIS S.A.R.A
El análisis SARA es un análisis composicional que busca cuantificar por medio de la elusión los diferentes compuestos, en base a la polaridad y solubilidad del crudo, para así determinar el porcentaje en peso de la cantidad de los compuestos Saturados, Aromáticos, Resinas y asfaltenos presentes en la muestra.
S ATURADOS A ROMATICOS
R ESINAS
A SFALTENOS
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ASFALTENOS
RESINAS
AROMATICOS
SATURADOS
Líne
a de
pol
arid
ad
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SATURADOS
No polares, no enlaces dobles
ni triples
Son generalmente las
fracciones más livianas del crudo
Están compuestos por
cadenas de alcanos o
cicloalcanos
Comprenden los
hidrocarburos alifáticos y nafténicos
Su reactividad química es pequeña
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AROMÁTICOS
Estructura viene
derivada de la del
benceno
Comprenden cadenas
alquílicas y anillos
cicloalquílicos
Derivados Estructurales del Benceno
Son más polares que los
saturados
Polares, comunes para todos los petróleos. Olor
agradable
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RESINAS
Son compuestos mucho más
pesados que los anteriores
Son compuestos
asociados, no propiamente
hidrocarburos.
Su polaridad es baja, pueden
ser diluidos en heptano y pentano
Estructura que consiste en anillos,
principalmente aromáticos
Las resinas puras son líquidos pesados o solidos pegajosos y
volátiles
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ASFALTENOS
Poseen algunos radicales polares
Son cadenas de anillos de
aromáticos principalmente
Se encuentran en el crudo en forma coloidal
Los asfaltenos puros son sólidos,
secos y no volátiles
Constituyen la fracción del crudo que precipita
en alcanos livianos como pentano, hexano
o heptano.
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Problemas
Contaminación Catalizadores
Refinería
Obstrucción facilidades de Producción en
superficie
Taponamiento del Yacimiento
PRECIPITACIÓN DE ASFALTENOS
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Propósitos del Análisis S.A.R.A• La prueba se realiza para estimar el
porcentaje en peso de la cantidad de los compuestos saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos.
• Se puede predecir la naturaleza de la materia orgánica de la roca madre y el grado de madurez del crudo.
• Se logra conocer cual o cuales fracciones pueden precipitar como sólidos orgánicos en el yacimiento, las facilidades de superficie y en sistemas de transporte.
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MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS DE SEPARACIÓN DE LAS FRACCIONES
CROMATOGRAFÍA
Métodos Mejorados
(HPLC)Líquida de Alta
Presión
(TLC)Capa Delgada
ASTMD2007-03
Adsorción por Arcilla-gel(Claygel)
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ASTM D2007-03
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
• Requiere una muestra bastante grande de aceite con un punto de ebullición de al menos 500 °F y de solventes.
• Se debe remover la fracción de asfáltenos antes de la muestra.
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• Agregue 100 gramos de arcilla en un tubo cromatográfico y ajuste una pequeña capa de fibra de vidrio.
• En otro tubo cromatográfico agregue 200 gramos de sílica gel , encima agregue otros 50 gramos de arcilla.
• Una los dos tubos agregando vaselina insoluble en hidrocarburos para lubricar las juntas.
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
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10 g de la muestra 100ml de n-pentano (Solvente)
=mezcla
< 10 g de la muestra
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Filtro
Se filtran los componentes insolubles
Se evapora el solvente
Se deja reposar
Fracciones solubles S.A.R
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
REMOCIÓN DE ASFALTENOS
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Solvente( De afinidad polar con la
Fracción saturada)
Muestra( sin contenido de asfaltenos)
Saturados
Aromaticos
Resinas Se evapora el solvente y se obtiene la fracción en masa de los componentes saturados.
RECUPERACIÓN DE SATURADOS
Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM
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Solvente( De afinidad polar con la
Fracción aromaticos)
Muestra( sin contenido de
saturados y asfaltenos)
Saturados ( Anteriormente retirados)
Aromaticos
Resinas Se evapora el solvente y se obtiene la fracción en masa de los componentes aromaticos.
RECUPERACIÓN DE AROMÁTICOS
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CALCULO DE FRACCIONES
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Universidad Industrial De Santander
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CROMATOGRAFÍA DE CAPA DELGADA (TLC)
Fig. Cromatógrafo de capa delgada.
El principio que gobierna el método es la diferencia en el grado de solubilidad y en la fuerza de su adsorción al adsorbente y, por ello algunos componentes serán llevados más arriba que los otros, estos fluirán a distintas ratas a través del plato.
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CROMATOGRAFÍA LIQUIDA DE ALTA PRESIÓN (HPLC)
• Es un proceso mejorado mediante el uso de presiones bastantes altas alrededor de 6000 Psi y una bomba que impulsa muy rápido el movimiento del solvente en fase móvil
• Requiere que los asfáltenos se han removidos.
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Fig. 18 Refractómetro diferencial
CROMATOGRAFÍA LIQUIDA DE ALTA PRESIÓN (HPLC)
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Fig 19 Comparación de las fracciones S.A.R.A por los 3 métodos cromatográficos.
Universidad Industrial De Santander
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COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS
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APLICACIÓN # 1PAPER SPE 75228: “Evaluating Crude Oils by SARA Analysis”
Consideraciones:
• Este paper muestra un estudio realizado a 6 diferentes tipos de petróleo de gravedad API media (22.6° a 37.2 °)
• 3 métodos cromatográficos de separación de fracciones utilizados: TLC – FID, ASTM, HPLC
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Propiedades de la muestra de petróleo
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Fracciones SARA por los tres métodos
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Comparación de fracciones SARA por pruebas ASTM, HPLC mejorado y TLC-FID
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TLC-FID vs ASTM
• Suma de las cantidades de volátiles y saturados del método TLC-FID sobrestimaría la fracción de saturados y se subestimaría la fracción de aromáticos.
• El método TLC-FID no puede ser recomendado para un análisis SARA de rutina para aceites de gravedad API media.
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HPLC vs ASTM Parámetro ASTM HPLC
Pérdida de volátiles Si No
Tiempo (separación de asfaltenos) 2 días 2 días
Tiempo de prueba 20 horas 1 hora
Cantidad de muestra 10 g 1 g
Cantidad de disolvente 2 L 300 ml
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• El método de caracterización S.A.R.A es una herramienta relevante para la predicción del comportamiento del petróleo, y así prevenir problemas que afecten la producción y los procesos de refinamiento.
• El método ASTM demuestra se gran efectividad para el tratamiento de una gran variedad de crudos siendo uno de los métodos mas sencillos.