2.-Principios para el anlisis y Simulacin de procesos de RefinacinLa refinacin del petrleo es esencialmente un proceso de separacin que involucra principalmente la destilacin y seguido de algunas modificaciones qumicas necesarias para poder obtener productos deseables (procesos de reaccin). As, podra asegurarse que esta industria posee dos tipos de procesos: los fsicos y los qumicos. El estudio de estos procesos se puede realizar tomando en cuenta que stos deben de cumplir ciertos requisitos fundamentales o principios en los cuales estn basados. Estos principios son:a) La conservacin de la materiab) La conservacin de la energac) La conservacin del momentumd) El principio del incremento de entropaCuando se aplican nicamente los tres primeros se dice que se aplican los fenmenos de transferencia o transporte de masa, energa y momentum, respectivamente y que se llevan a cabo en ellos como resultado de su operacin o funcionamiento.Con la identificacin de los fenmenos de transferencia, la caracterizacin de las diferentes corrientes y la aplicacin de los principios fundamentales en cada operacin del proceso de refinacin del petrleo se puede lograr un anlisis integral del mismo. El anlisis se facilita a travs del uso de la simulacin del proceso.Daremos una breve y concisa descripcin de lo que se considera ms importante en el anlisis de cualquier proceso lo cual corresponde a la base de datos fsicos, termodinmicos y de transporte de los componentes que conforman las corrientes en las operaciones de la refinacin del petrleo.

CUADRO 2. Fracciones obtenidas en la destilacin primaria.

Distribucion aproximada

Intervalo en puntode hidrocarburos presentes

Fraccinde ebullicion en Cen la fraccin

GasNafta ligeraNafta pesadaAbajo de 32.232.2 a 93.376.7 a 204.4C1 a C5C5 a C7C6 a C12

Querosina 176.7 a 287.8 C12 a C18Combustleo 198.9 a 326.7 C15 a C18Gasleo Arriba de 260.0 C16 a C21 Residuo primario Arriba de 301.7 C20 en adelante...

Base de datosLa caracterizacin de las fracciones del petrleo en trminos de sus propiedades fsicas, termodinmicas y de transporte, es necesaria para realizar un anlisis de las operaciones de la refinacin del petrleo. La diversidad de productos y su composicin es muy vasta en las corrientes que se manejan en la refinacin; como ejemplo que ilustra lo anterior, se tienen las fracciones resumidas en el cuadro 2 en donde se puede observar una caracterizacin en trminos del intervalo de punto de ebullicin y la distribucin de hidrocarburos presentes . Los parmetros bsicos necesarios para el uso de mtodos de correlacin y prediccin de las propiedades que se enlistan en el cuadro 3 son: promedios de puntos de ebullicin (medio, molar, en peso, cbico o volumtrico); gravedad especfica; peso molecular; curvas de pendientes en el punto de ebullicin; el factor de Watson, la temperatura crtica; la presin crtica; los parmetros de estados correspondientes, y ciertos anlisis de tipo molecular. Con respecto al equilibrio lquido-vapor y la prediccin en fracciones del petrleo Mikolaj y Dev han encontrado una correlacin que predice este equilibrio y es aplicable a una amplia variedad de especies qumicas y sobre un amplio intervalo de temperatura y presin. Todo esto representa para un ingeniero de proceso, desenvolvindose en las industrias de refinacin del petrleo y petroqumica, no slo algo deseable sino esencial. Por otro lado, los avances que se han logrado en materia de ecuaciones de estado y reglas de mezclado para la prediccin no tan slo del equilibrio lquido-vapor sino del equilibrio lquido-lquido, ayudan al ingeniero de proceso a manejar las corrientes en forma analtica .Las corrientes que se tienen en un proceso qumico llevan a cabo cambios en composicin, temperatura y presin por lo que el problema de mantener un conocimiento total sobre cada una de ellas es compleja. Sin embargo, ya que se ha entendido el cmo cada equipo afecta a cada corriente, el problema se transforma en una manipulacin adecuada de las leyes de conservacin de momentum, materia y energa. En los temas subsecuentes se har una revisin de los principios fundamentales relaciona- dos con:1) El anlisis termodinmico de los procesos de refinacin2) La simulacin de los procesos de refinacin3) El anlisis macroscpico de los fenmenos de transferencia en los procesos de refinacin Se realiza un clculo que muestra el manejo de corrientes, la base de datos termodinmicos y el equilibrio lquido-vapor de mezclas de hidrocarburos que se pueden encontrar en cuales quiera de los doce procesos hasta ahora descritos.Composicin tpica de una gasolina desulfurizada de destilacin directa.

ComponenteFraccin Molar

n-Butano0.0061

Neo-pentano0.2831

Iso-pentano0.2859

n-pentano0.0271

Ciclopentano0.0398

2 metil-pentano0.1200

3 metil-pentano0.0690

n-hexano0.1219

Metil-ciclopentano0.0268

Benceno0.0142

Ciclohexano0.0050

n-heptano0.0020

Composicin tpica de la alimentacin al reactor de isomeri- zacin y su composicin a la temperatura de roco (463.8 K) a una presin de 33.8 bar.

Componente

Fraccin molar de la alimentacinFraccin molar del lquido en el punto de roco

Hidrgeno0.13710.0265

Metano0.00660.0018

Etano0.00640.0027

Propano0.00530.0030

Iso-butano0.00019.4x10-5

n-Butano0.00500.0039

Iso-pentano0.23920.2362

n-pentano0.24170.2522

2,2-dimetil butano0.02250.0271

Ciclopentano0.033890.0389

2 metil-pentano0.101620.1311

3 metil-pentano0.058310.0773

n-hexano0.103040.1425

Metil-ciclopentano0.022510.0319

Benceno0.011440.0162

Ciclohexano0.004030.0061

n-heptano0.001350.0024

4.-Anlisis macroscpico de los fenmenos de transporte en procesos de refinacin.La descripcin cualitativa y cuantitativa de estos tpicos es muy similar por lo que se ha llegado a una aproximacin unificada denominada procesos de transferencia. Adicional al estudio de los tres tpicos en forma conjunta existe cada vez ms el creciente inters por estudiar situaciones en donde se presentan los tres fenmenos simultneamente en un proceso qumico, razn por la cual incluimos una descripcin fundamental y sistemtica de los fenmenos encontrados en los procesos de transferencia o conocidos como fenmenos de transporte.

Transporte de momentumLa transferencia de momentum en un fluido involucra el estudio del movimiento de los fluidos y las fuerzas que producen. De la segunda ley de movimiento de Newton se conoce que la fuerza est directamente relacionada con la rapidez con la que cambia el momentum en un sistema con respecto al tiempo.Excluyendo las fuerzas de tipo accin-distancia como la gravedad; las fuerzas que actan sobre un fluido como las convectivas y las que resulta de la presin, a las fuerzas del esfuerzo de corte, pueden ser vistas como el resultado de una transferencia microscpica (molecular) de momentum. As, lo que tradicional e histricamente se ha llamado mecnica de fluido puede verse como transporte o transferencia de momentum.Al fluido se le define como la sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo de corte. Como consecuencia, cuando un fluido est en reposo no pueden existir esfuerzos de corte. Los gases y los lquidos son fluidos. La mayora de los trabajos de ingeniera se relacionan con la conducta macroscpica o de bulto en un fluido en lugar de la conducta microscpica o molecular. En la mayora de los casos es conveniente pensar en un fluido como una distribucin continua de materia o lo que se conoce como continium cuyas propiedades macroscpicas varan en forma continua de un punto a otro en un fluido.Algunos fluidos, particularmente lquidos, tienen densidades que permanecen constantes sobre intervalos amplios de presin y temperatura. Los fluidos que presentan esta calidad se denominan incomprensibles. Sin embargo, los efectos de compresibilidad son ms una propiedad de la situacin de flujo que la del fluido.

Las fuerzas que actan sobre un fluido se dividen en dos grupos generales: las fuerzas de cuerpo y las de superficie. Las de cuerpo o volumtricas son las que actan sin tener contacto fsico con el sistema; por ejemplo la fuerza de gravedad, las fuerzas electrostticas, las fuerzas magnticas, etc. Por otro lado la presin, las fuerzas de friccin o el esfuerzo de corte requieren de un contacto fsico para lograr transmitirse; puesto que se requiere de una superficie de contacto para lograr la accin de la fuerza conocidas como fuerzas de superficie.Fluidos en reposoLa aplicacin de la segunda ley del movimiento de Newton a una masa fija de un fluido se reduce a la expresin que dice que la suma de fuerzas ex- ternas es igual al producto de la masa por su aceleracin. Cuando se des- precie la aceleracin absoluta del sistema de coordenadas se tendr una posicin fija con referencia al movimiento que se desprecie; cuando ste sea el de la Tierra se estar en una posicin fija con respecto a la misma y entonces se dice que el sistema est con una referencia inercial.Si por otro lado, cuando un fluido se encuentra estacionario con res- pecto a un sistema de coordenadas que tienen una aceleracin absoluta apreciable, el sistema se dice que est en referencia no-inercial; por ejemplo, un tanque con un fluido y que est siendo transportado en un carro de un ferrocarril.En el caso de la referencia inercial se tendr la relacin:

F = 0mientras que el caso ms general de:

F = ma

deber de utilizarse para el caso no-inercial.Las nicas fuerzas que actan sobre el fluido en reposo son las debidas a la gravedad y a la presin; as, al aplicar la segunda Ley de Newton a este caso se encontrar que:

r P r r

P rg = e xx

+ P ey y

+ e zz

(3.1)

la cual por la definicin del gradiente se puede simplificar como:

rg = P

(3.2)

La ecuacin (3.2), es la ecuacin bsica del fluido en reposo y establece que la mxima rapidez de cambio de presin ocurre en la direccin del vector gravitacional.

Fluidos en movimientoSon tres las leyes fsicas fundamentales las que se aplican a todos los flui- dos independientemente de su naturaleza. Estas leyes son mostradas en el cuadro 3.1 junto con la ecuacin que la representa.Leyes de conservacin de masa, momentum y energa y sus ecuaciones.

Ley

1. Conservacin de la masa.2. Segunda ley de Newton del movimiento.3. Primera ley de la termodinmica

Ecuacin

Continuidad.Teorema del momentum.

De la energa

Un concepto til para la descripcin del flujo de un fluido es el de la lnea de corriente. Una lnea de corriente se define como la lnea que se traza tangente al vector velocidad en cada punto del campo del flujo. En flujo estable; es decir, que no vara con el tiempo, el camino que sigue una partcula del fluido es el de una lnea de corriente y en este caso la lnea de corriente es la trayectoria que sigue un elemento del fluido al moverse. En un flujo inestable los patrones o formas de las lneas de corriente cambian con el tiempo y por lo tanto la trayectoria que sigue un elemento del fluido ser diferente del de una lnea de corriente a cualquier tiempo. La lnea de corriente es til porque relaciona los componentes de la velocidad del fluido a la geometra del campo en donde se lleva a cabo el flujo.

Segunda ley de Newton del movimientoLa segunda ley de Newton del movimiento, puede establecerse en la forma siguiente: la rapidez con que cambia el momentum de un sistema es igual a la fuerza neta que acta sobre el sistema y esa rapidez se lleva a cabo en la direccin de la fuerza neta. Escribiendo la segunda ley de Newton para sta situacin tenemos:

F +

donde:Mo representa el momento lineal del sistema.

Las fuerzas que estn actuando sobre el volumen de control consisten en fuerzas de superficie debidas a la interaccin entre el fluido que se manejan en el volumen de control y sus alrededores a travs de un contacto directo y las fuerzas de cuerpo que son el resultado de situar al volumen de control en un campo de fuerzas (comnmente el campo gravitacional y la fuerza que resulta de ste).

d (m)=dt

dModt

La ecuacin de BernoulliCon ciertas condiciones de flujo la expresin de la primera ley de la termo- dinmica aplicada a un volumen de control se reduce a una relacin muy til para un ingeniero de proceso y que se conoce como la ecuacin de Bernoulli la cual puede tambin obtenerse a partir de la ecuacin de Euler que a su vez es un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido con viscosidad constante y despreciable. La ecuacin de Euler se integra tomando el flujo a lo largo de una lnea de corriente. Las ecuaciones de Navier-Stokes son la forma diferencial de la segunda ley de Newton del movimiento. A partir del balance de energa aplicada a un volumen de control con un flujo estable de un fluido incomprensible y con energa interna constante se encuentra la ecuacin de Bernoulli la cual se expresa de la manera siguiente:

2 pYi + 1 + 1 = Y2

2 p + 2 + 2

2 g g

2 g g

Cada trmino tiene unidades de longitud o:

+ g y + p = constante 2

2

Cada una de estas cantidades en ocasiones es designada como heads debido a que son partes finales de una elevacin, una velocidad y una presin, respectivamente. Estos trminos, en forma individual y en conjunto, indican las cantidades que podran ser convertidas directamente para producir energa mecnica.

Flujo en conductos cerrados

En esta parte se aplicarn algunos de los conceptos hasta ahora tratados en una situacin de considerable importancia en la ingeniera de proceso: el flujo de fluidos en rgimen laminar o viscoso o en rgimen turbulento en conductos cerrados. En esta parte se encuentran conceptos como el grupo adimensional nmero de Reynolds (Re) y el factor de friccin de fanning (f). El nmero adimensional Re aparece al manejar las ecuaciones de continuidad y de movimiento en forma diferencial, las cuales se obtienen ms adelante con variables adimensionales tal y como lo sugiere Bird :

Re =

Dv

Flujo laminar :

f = 16 = 16

D Re

El factor de friccin no es una funcin de la rugosidad, o de la tubera para valores de Re < 2300, pero ste vara slo con el nmero de Reynolds.Flujo turbulento:Para flujo turbulento en tubera no rugosas la relacin funcional entre f y Re es:

1 = 4.06 log{Re f f ff

} 0.60

El desarrollo anterior fue realizado por primera vez por von Karman, Nikuradse, quien a partir de datos experimentales obtuvo la ecuacin:

1 = 4.0 log {Re f f f} 0.40f

Para tubos rugosos la ecuacin obtenida de la teora toma la forma:

1 = 4.06 log D + 2.16

f f e

y la experimental:

1 = 4.0 log D + 2.28

Transporte de calor

El resultado que se obtiene del anlisis de un sistema con la primera ley de la termodinmica es slo una parte de la informacin que se requiere para una evaluacin completa de un proceso o una situacin en donde se lleva a efecto una transferencia de energa.La pregunta por resolver es a qu velocidad se lleva a efecto esa transferencia de energa? Para un ingeniero de proceso es importante conocer el tamao del equipo de transferencia de energa, los materiales de que est o va a ser construido el equipo y el equipo auxiliar que se requiere para su uso; todo debe ser acompaado de un anlisis econmico y de un estudio de uso eficiente de la energa disponible.El objetivo que se persigue en esta parte es examinar los mecanismos fundamentales de la transferencia de energa y encontrar las ecuaciones fundamentales para evaluar la rapidez con que se transfiere la energa.Conduccin de energaLa transferencia de energa por conduccin se lleva a cabo en dos formas. El primer mecanismo es el de la interaccin molecular en el cual el mayor movimiento de una molcula a un nivel superior de energa (temperatura) transfiere energa a las molculas adyacentes de menores niveles energticos. Este tipo de transferencia est presente, hasta cierto punto, en todos los sistemas en los que existe un gradiente de temperatura y en los cuales estn las molculas slidas, lquidas y gaseosas.El segundo mecanismo de transferencia de calor por conduccin se realiza va electrones libres el que es de importancia fundamental en slidos puros metlicos; la concentracin de electrones libres vara considerablemente en aleaciones y llega a ser muy baja para slidos no-metlicos.La habilidad de los slidos para conducir el calor vara directamente con la concentracin de electrones libres; los metales puros son los mejores conductores del calor. Puesto que la conduccin de calor es un fenmeno molecular se debe esperar que la ecuacin que describa este proceso sea similar a la expresin utilizada en la transferencia molecular de momentum que es la de la ley de la viscosidad de Newton.

dv xz = z dx

donde: es la viscosidadxz es el esfuerzo de corte

Conveccin de energaLa transferencia de calor debido a conveccin involucra el intercambio de energa entre una superficie y un fluido adyacente. Se distinguen dos tipos de conveccin: la conveccin forzada en donde se hace pasar un fluido a travs de una superficie slida por un agente externo tal como una bomba o un ventilador y la conveccin libre o natural en donde el fluido ms caliente (o ms fro), que est cerca de la frontera slida, circula debido a la diferencia de densidad que resulta de la variacin de temperatura que se tiene en una regin del fluido, adems, a la transicin entre ellas se conoce como conveccin mezclada.La ecuacin que describe la velocidad o rapidez con que se transfiere energa por conveccin fue obtenida por primera vez por Newton en 1701 y se conoce como la ley de Newton del enfriamiento y es:q/A = h T (3.25)

Radiacin de energaLa transferencia de calor por radiacin se distingue de la conduccin y la conveccin en que sta no requiere de un fluido o de un medio para su propagacin; la experiencia indica que la transferencia de calor por radiacin se hace mxima cuando entre las dos superficies que estn intercambian- do calor existe un vaco perfecto. El mecanismo exacto de la transferencia de calor por radiacin no est completamente entendido; sin embargo, un hecho completamente sobresaliente es el de que un proceso tan complejo como la radiacin puede ser descrito por una expresin analtica relativa- mente simple. La rapidez con la que se emite energa de un irradiador perfecto (llamado cuerpo negro), es dada por la expresin:q = T 4 A

en donde:q= es la rapidez de emisin de energa radiante en BTU/hrT4= es la temperatura absoluta en R= es la constante de Stefan Boltzmann, la cual es igual a 0.1714 108 BTU/(hr ft2 R4).Esta ecuacin es ms conocida como la ley de Stefan-Boltzmann de la radiacin trmica.Equipo industrial de transferencia de energaUn dispositivo cuyo objetivo primordial es la transferencia de energa entre dos fluidos es conocido como un intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor son clasificados en tres categoras:1. Regeneradores2. Intercambiadores de tipo abierto3. Intercambiadores de tipo cerrado o recuperadorEstos ltimos son los que presentan un mayor inters para una refine- ra de petrleo. Un recuperador se clasifica de acuerdo con su configuracin y al nmero de pasos que realiza cada corriente de fluido conforme atraviesa el intercambiador de calor. Paso sencillo, flujo paralelo o flujo concurrente, flujo a contracorriente, flujo cruzado.Anlisis de intercambiadores de paso sencillo

Cuando se analiza un intercambiador de calor de paso sencillo en paralelo o a contracorriente es til graficar la variacin de temperatura experimentada por cada corriente de fluido. Los perfiles de temperatura se pueden observar en las figuras 3.2a a la d, cada uno de ellos se pueden encontrar en un arreglo de doble tubera.

Tc entrada

Tf entrada

Tc entradaTf salida c salidaT

TF salida

Tc entrada

Tc salida

Tc TcTF salidaTc salidaT TF Tf

TF entrada

a) Flujo paralelo b) Flujo a contracorriente c) Evaporador d) Condensado

Perfiles de temperatura para un intercambiador de calor de paso sencillo y doble tubera.

En el arreglo a contracorriente es posible que el fluido caliente salga del intercambiador a una temperatura menor de la temperatura a la que sale el fluido fro. Esta situacin obviamente corresponde a un caso de una mayor cantidad de energa total transferida por unidad de rea de superficie del intercambiador que la que sera obtenida si los mismos fluidos se manejaran en una configuracin en flujo paralelo. As, la configuracin a contracorriente es el arreglo ms favorable y deseable en intercambiadores de un solo paso.

Suficientemente exactos como para confiar en su uso como una constante. Si existiese una variacin muy pronunciada entre los valores de U, en los extremos, se hace necesario realizar una integracin numrica.La cantidad ms difcil de estimar en un intercambiador de calor es el coeficiente global U. En el cuadro indica valores aproximados para U con diferentes combinaciones.Transporte de masaCuando un sistema contiene dos o ms componentes, cuyas concentraciones varan de punto a punto, existe una tendencia natural de la materia a ser transferida o transportada llevando un mnimo las diferencias de concentracin dentro del sistema. Al transporte de un componente de una regin de alta concentracin a una de baja concentracin se le llama transferencia de masa. Como ya se ha observado en la transferencia de calor, los mecanismos con que se realiza la transferencia de masa dependen de la dinmica del sistema en el cual ocurren.La masa se puede transferir por movimiento molecular al azar en flui- dos en reposo o puede transferirse de una superficie a un fluido en movimiento ayudado por las caractersticas dinmicas del flujo.Estos dos modos distintos de transporte de masa son conocidos como el transporte de masa molecular y el transporte de masa convectivo, res- pectivamente y son anlogos a los mismos casos en transferencia de energa y momentum. transporte de masa molecular en ocasiones es llamado o definido como difusin molecular o simplemente difusin. El transporte de masa por conveccin es una transferencia entre un fluido en movimiento y una superficie o entre dos fluidos en movimiento que son inmiscibles parcialmente; esta forma de transferencia de masa depende de las propiedades de transporte y de las caractersticas del flujo de los fluidos.La difusin en casos reales involucra mezclas multicomponente; sin embargo, por simplicidad se presentarn las ecuaciones que representan la difusin molecular en una mezcla binaria compuesta por las molculas A y las molculas B; este fenmeno fue estudiado por Fick, quien postula que en un sistema con diferentes concentraciones, siempre la transferencia de masa se efectuar de un punto de mayor concentracin a uno de menor concentracin, siendo proporcional a su difusividad.Como en el caso de transporte de masa molecular, la transferencia de masa convectiva se lleva a cabo en la direccin de disminucin de concentracin; el coeficiente est definido en forma tal que incluye las caractersticas de las regiones de los flujos laminar y turbulento del fluido. Como en el caso de la transferencia de energa se tienen molculas que estn cercanas a la superficie de la pared y en reposo; tambin se tiene una pequea pelcula de fluido cercano a la superficie en donde el flujo es laminar.La resistencia que controla la transferencia de masa convectiva es, en la mayora de las ocasiones debida a esta pelcula de fluido y as, kc es referido como un coeficiente de pelcula. Las semejanzas existentes entre las transferencias convectivas de calor y de masa han llevado a que las correlaciones y trminos que se han desarrollado para estimar el coeficiente convectivo de calor h se hayan adaptado para estimar kc.Transferencia de masa de interfazMuchos problemas prcticos importantes tienen que ver con la transferencia de masa entre dos fases que se ponen en contacto. Estas fases pueden ser dos lquidos inmiscibles, una corriente gaseosa en contacto con un lquido o un fluido pasando a travs de un slido.La transferencia de masa en estas condiciones se lleva a cabo hasta una condicin terminal, la cual es denominada de equilibrio termodinmico entre fases. Una discusin del equilibrio entre fases y las relaciones que lo describen no pueden cubrirse en un libro como este y se deja para que sea revisado en forma autodidctica revisando textos especializados en la materia. A pesar de lo anterior se pueden describir tres conceptos bsicos comunes a todos los sistemas en donde se lleva a cabo la distribucin de uno o varios componentes entre dos fases:1. A ciertas condiciones de temperatura y presin, la regla de las fases de Gibbs indica que existe un juego de relaciones de equilibrio que sealan la distribucin que se tiene de los componentes en las fases.2. Cuando un sistema est en equilibrio no hay transferencia neta de masa entre las fases.3. Cuando un sistema no est en equilibrio los componentes de una cierta fase son transferidos en forma tal que la composicin del sistema tiende hacia la composicin de equilibrio. Si se da al sistema el tiempo suficiente, este eventualmente alcanza el equilibrio termodinmico.Teora de la doble resistenciaLa transferencia de masa en la interfaz se realiza en tres etapas: a) la transferencia de masa del grueso o bulto de la primera fase a la superficie interfacial, b) la transferencia a travs de la interfaz hacia la segunda fase y c) finalmente la transferencia de masa a la parte gruesa o de bulto de la segunda fase.Equipo de transferencia de masaLas industrias de refinacin del petrleo y petroqumica presentan una amplia gamma de operaciones en donde se observa el fenmeno de cambiar la composicin de una mezcla utilizando la transferencia de masa en una interfaz. Los casos tpicos son:a) La transferencia de un soluto de una fase gaseosa a una fase lquida como en absorcin, deshumidificacin y destilacin.b) La transferencia de un soluto de una fase lquida a una fase gaseosa como en desorcin y humidificacin.c) La transferencia de un soluto de una fase lquida I a otra fase lquida II, inmiscibles una en la otra como en extraccin lquido-lquido.d) La transferencia de un soluto de una fase slida a una fase fluida como en secado y lavado.e) La transferencia de un soluto de una fase fluida a una superficie de un slido como en adsorcin.La transferencia de masa comnmente se lleva a cabo en torres que se disean en forma tal que se tenga un contacto ntimo entre las dos fases.Este equipo puede clasificarse en cuatro grupos o tipos generales y la clasificacin obedece al mtodo que se emplea para producir el contacto entre las mismas y son: torres de spray las cuales son utilizadas cuando se transfiere masa de gases muy solubles en la fase lquida y en donde normalmente controla la rapidez de la transferencia de masa la resistencia de la fase gaseosa; torres de burbujeo las cuales son completamente opuestas en principio a las de spray y en donde la resistencia de la fase lquida controla la velocidad a la que se transfiere la masa (por ejemplo la absorcin de gases relativamente insolubles); torres de platos con burbujeo y con platos de charola los cuales representan una combinacin de los mecanismos observados en las torres de spray y de burbujeo que no pueden disearse utilizando ecuaciones que han sido obtenidas integrando sobre una rea continua de contacto en la interfaz.Los fundamentos que constituyen las bases para el diseo o anlisis de un equipo de contracto continuo son cuatro:1. Los balances de materia y entalpa que hacen intervenir las ecuaciones de conservacin de masa y de energa.2. El equilibrio termodinmico entre fases.3. Las ecuaciones de la transferencia de masa.4. Las ecuaciones de transferencia de momentumEcuaciones diferenciales para las transferencias de masa, momentum y de energaUn tratamiento riguroso de las ecuaciones diferenciales para el transporte de masa, momentum y el de energa esta fuera del contexto de este libro; por lo que solo se realizar una descripcin del volumen de control de tipo elemento diferencial y se darn las ecuaciones resultantes para la conservacin de la masa, la segunda ley del movimiento de Newton y la primera ley de la termodinmica.

7.-Caracterizacin de Disolventes hidrocarbonados. Los disolventes hidrocarbonados son cortes petrolferos relativamente ligeros que se sitan en la gama de hidrocarburos de C4 a C14 y sus aplicaciones son muy numerosas, tanto en la industria como en la agricultura. Su empleo est condicionado frecuentemente por su rapidez de evaporacin, de forma que se clasifican de acuerdo con sus rangos de temperatura de ebullicin.Nomenclatura y aplicaciones: Se distinguen:a. Gasolinas especiales que son productos

b. White spirits, son disolventes un poco ms pesados que las gasolinas especiales y por tanto la curva de destilacin se extiende entre 135 y 205 C. Existe una calidad que se llama desaromatizada.c. Petrleo lampante, desaromatizado o no, el petrleo lampante corriente corresponde a cortes de hidrocarburos entre C10 y C14. Por sus caractersticas de destilacin son disolventes relativamente pesados.d. Productos aromticos puros: benceno, tolueno y xilenosEl benceno, tolueno y xilenos se utilizan como disolventes o como productos de base en la industria qumica y petroqumica.Propiedades requeridas de los disolventes hidrocarbonadosLas propiedades esenciales para los diversos tipos de disolventes estn ligadas a las siguientes caractersticas: Volatilidad Propiedades disolventes Grados de pureza Olor Toxicidad

8.- Caracterizacin de BetunesCaractersticas de los betunesLos betunes pertenecen a una categora de productos que se han llamado ligantes hidrocarbonados y comprenden: Betunes que son productos slidos o semislidos extraidos del petrleo. Emulsiones de betunes, que resultan de la dispersin de un betn en una fase receptora, en general acuosa. Alquitrantes, que son productos obtenidos por coquificacin a alta temperatura del carbn.Clasificacin de los betunesLa expresin ligantes bituminosos comprende: Betunes puros, que se obtienen del refino del petrleo. Los betunen fluidificados de curado rpido (cut-backs), que son betunes mezclados con un disolvente ms o menos voltil de origen petrolfero, generalmente de un corte de keroseno de calidad no comercial. Los betunes fluidificados de curado lento que son betunes mezclados con aceite de baja viscosidad.

Tambin se puede aadir citar: Las emulsiones de betunes. Los betunes fluidificados mixtos Betunes compuestos Betunes modificadosFabricacin de betunesExisten varios procedimientos de fabricacin de betunes a partir del crudo de petrleo: La destilacin de crudos elegidos por su rendimiento en cortes pesados. Los betunes se obtienen de los residuos de la destilacin a presin reducida, utilizando como alimentacin residuos de destilacin atmosfrica. El Desasfaltado con disolventes. Se trata de extraer de un residuo de vaco o de un destilado pesado las fracciones ms pesadas que servirn para fabricar los betunes. El soplado consiste en hacer circular aire en contracorriente en una carga bitumisosa a fin de oxidarla; el resultado de esta operacin es la formacin molculas de alto peso molecular y de estructuras diferentes de las del producto inicial.Aplicacin de los betunes Aplicacin en carreteras, se utilizan betunes puros, betunes fluidificados as como emulsiones. Aplicaciones industriales, para las que usan mucho los betunes soplados. Estas aplicaciones son: Trabajos de impermeabilizacin Juntas para sellado de grietas Insonorizacin Aislamientos elctricos, con betunes oxidantes Pinturas y barnices bituminosos.Propiedades buscadas para los betunesLas principales caractersticas de los betunes son su punto de reblandecimiento y su penetracin a la aguja, Esta ltima siempre ha sido base de la clasificacin y designacin de tipos de betunes en Francia. Sin embargo la primera es la ms representativa de su capacidad de deformacin cuando la temperatura de servicio se eleva.a. Penetrabilidad a la agujab. Punto de reblandecimientoc. Densidadd. Punto de fragilidade. Resistencia al endurecimientof. Solubilidadg. Ductibilidadh. VolatilidadOtros productos: Aceites blancos Extractos aromticos CoqueUNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y METALURGIADepartamento Acadmico de Ingeniera Qumica ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICA

Laboratorio de Tecnologa Qumica e HidrocarburosASIGNATURA: petroqumica (IQ-456)EXAMEN SUSTITUTORIO DE PETROQUMICA

PROFESOR DE TEORA: Ing. BARNETT AGUILAR, Juan CarlosPROFESOR DE PRCTICA: Ing. BARNETT AGUILAR, Juan CarlosALUMNA: GODOY BAUTISTA , Rosmery

AYACUCHO PER2014