Contenido de Azufre en Hidrocarburos Jose
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CONTENIDO DE AZUFRE EN HIDROCARBUROS
http://www.criba.edu.ar/geolarg
JOSE MIGUEL GONZALEZCOD:2063307
LABORTATORIO DE FLUIDOS
Ing. César Augusto Pineda
2012
1
El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante, insípido, inodoro. El azufre se encuentra en sulfuros y sulfatos e incluso en forma nativa.
¿QUE ES EL AZUFRE?
3
AZUFRE
La estructura cristalina más común es el
octaedro ortorrómbico (azufre a - S8
Se encuentra en forma de sulfuros y sulfatos y puro en algunos volcanes
Presenta varios estados alotrópicos en
todos sus estados de
agregación.
Arde con llama azulada
desprendiendo dióxido de
azufre
De color amarillento,
blando y ligero
Desprende un olor
característico
Al fundirse toma un color marrón
rojizo, aumentando su
viscosidad
PROPIEDADES DE AZUFRE
4
YACIMIENTOS SEDIMENTARIOS
YACIMIENTOS VOLCANICOS
GAS NATURAL
COMBUSTIBLES
¿DONDE PODEMOS ENCONTRAR AZUFRE?
5
6
La composición media del petróleo es 85%C, 12%H y 3% S+O+N, además de varios elementos metálicos.
El contenido de azufre es un determinante del precio del crudo: mientras mas azufre contenga el crudo, mayores serán los costos de refinamiento y por lo tanto menor será su precio.
EL AZUFRE EN EL PETROLEO
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CONTENIDO DE AZUFRE EN EL PETROLEO
Aumentos en el costo de tratamiento (remoción de sulfuro de Hidrogeno) y daños en los equipo de refinería.
Corrosión de la sarta de perforación (incrustaciones en la drill pipe)
Corrosión del caising.
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CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO CRUDO SEGÚN SU GRAVEDAD API Y CONTENIDO DE AZUFRE
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CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE PETRÓLEO CRUDO SEGÚN SU GRAVEDAD API Y CONTENIDO DE
AZUFRE
CLASIFICACION DEL PETROLEO SEGÚN EL CONTENIDO DE AZUFRE
• Contiene menos del 0,5% de azufre.
Petróleo
Agrio
• Es aquel que contiene ≥ 1%
Petróleo Dulce
CALIDAD
TRATAMIENTO 10
• El conocimiento de la determinación de azufre de los productos petrolíferos es de gran importancia para la industria; los métodos de medida son numerosos y dependen a la vez de la concentración a medir y del tipo de producto a analizar.
• Los métodos generalmente mas usados son por combustión y por fluorescencia de rayos X.
DETERMINACIÓN DE AZUFRE
Fuente:http://www.ambiental-hitos.com/4images/details.php?image_id=1477
11
ASTM D 4294
espectrometría de energía
dispersiva de fluorescencia de
rayos X
Diesel,naftas,keroseno, residuos, gasolina sin
plomo,crudos, biodisel, y otros
destilados.
Productos del petróleo incluyendo aceites
lubricantes que contienen aditivos
LA MAS UTILIZADA
ASTM D 1552-08Método de alta temperatura
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.MÉTODOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE AZUFRE
Productos de Petróleos
Sistema de Detección por Yodato
Horno tipo Inducción Horno tipo resistencia
Sistema de Detección por Radiación Infrarroja
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS
MÉTODO DE ALTA TEMPERATURA
(NORMA ASTM D 1552)
12 13
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DETECCIÓN POR YODATO
Horno tipo inducción
Debe ser capaz de alcanzar por lo menos
1482ºC (2700ºF) de temperatura en la zona
de combustión de la muestra.
Horno tipo Resistencia
Capaz de mantener una temperatura de por lo menos 1371ºC (2500ºF).
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DETECCIÓN POR YODATO
EQUIPOS
V
16
REACTIVOS
Reactivos
OxigenoAcido
Clorhídrico
Perclorato de
Magnesio
Estaño
Pentoxido de Vanadio
Ácido Sulfúrico
Almidón de solución Yoduro
Alumbre de Potasio
Ascarita
Yodato de Potasio
Oxido de Magnesio
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PROCEDIMIENTO
Purificar el Oxigeno pasándolo a través de ácido Sulfúrico, ascarita y Perclorato de Magnesio
Añadir 65mL de Ácido Clorhídrico y 2mL de almidón de solución de Yoduro al absorbedor
Ajustar el flujo de Oxigeno a 1±0.05L/min
Encender el horno y dejarlo por lo menos 1 minuto de precalentamiento
Se añade la solución estándar de Yodato De potasio, hastaColor azul tenue
Fuente: modificado -“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08
1482ºC(2700ºF)
Bureta
Tubos de purificación
Oxigeno
Horno Tipo Inducción
Rotámetro
Absorbedor
Tubo de Combustión
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TABLA A.PESO DE LA MUESTRA
CONTENIDO DE AZUFRE %
PESO DE LA MUESTRA, mg
NORMALIDAD SOLUCIÓN ESTANDAR
DE KIO3 PARA LA TITULACIÓN
0 a 2 90 0.006238
2 a 4 50 a 90 0.006238
4 a 10 50 a 90 0.01248
“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08
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PREPARACIÓN MUESTRA
Oxido de Magnesio 3.2 a 4.8 mg
Hacer depresión con agitador
Agregar muestra de acuerdo Tabla A.
Agregar disco separadorAstillas de hierro (1,2-2 g)Estaño (0,1 g)
Tapar crisol para llevaral Horno
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TITULACIÓNHORNO DE INDUCCIÓN
19AZUFRE EN HIDROCARBUROS
Colocar la muestra en posición. Encender el horno
Al absorber el SO2 producto de la combustión, la muestra adquiere un color azul tenue.
Conforme se quema el SO2, añadir KIO3 hasta que el color azul tenue vuelva a su tono inicial (combustión completa)
Registrar el volumen de KIO3 requerido para titular. Hacer determinación en blanco (mismo proceso anterior, omitiendo la muestra)
SO2
20
20
EQUIPO Y REACTIVOS METODO DE HORNO DE RESISTENCIA
R • Oxido de Magnesio,Mgo
E • Perclorato de Magnesio, Mg(ClO4)2
A • Ácido Clorhídrico, HCl (1,48% v/v)
C • Oxígeno, O2 (extra seco)
T• Soluciones estándar de Yodato de Potasio,
0,006238 N, 0,01248 N
I • Ascarita y Estaño
V • Almidón de solución de yoduro de potasio
O • Ácido sulfúrico , H2SO4, concentrado
S • Astillas de Hierro aceleradoras
• Pentoxido de Vanadio, (V2O5)
EQUIPO
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HORNO TIPO RESISTENCIA
PREPARACIÓN MUESTRAPesar la mezcla de acuerdoTabla B.
Añadir 100±5g de Pentoxido de Vanadio
Cubrir con Oxido deMagnesio
COMBUSTIÓN Y TITULACIÓNAñadir Yodatode potasio Añadir KIO3
constantementeCuando el color estabilicePor mas de un minuto ha terminado
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Purificar el Oxigeno pasándolo a través de ácido Sulfúrico, ascarita y Perclorato de Magnesio .
flujo de Oxigeno a 2±0.1L/min.
65mL de HCl y 2mL de almidón de solución de Yoduro al absorbedor.
Cte de 1316±14ºC 2400±25ºF
Añadir KIO3 hastaColor azul tenue
Fuente: modificado -“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08
Bureta
Tubos de purificación
Oxigeno
Horno tipo resistencia
Rotámetro
Absorbedor
PROCEDIMIENTO HORNO TIPO RESISTENCIA
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Contenido de azufre
%
Peso de la muestra,
mg
Normalidad de la solución
estándar de KIO3 para la
titulación
0 a 2 100 a 200 0.006238
2 a 5 100 a 200 0.01248
5 a 10 100 a 200 0.06238
TABLA B.PESO DE LA MUESTRA
“Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products”. Norma ASTM designation D 1552-08
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Prueba en Blanco
Prueba con 15 mg de Alumbre de
Potasio
Prueba con muestra estándar
Prueba con muestra
desconocida
Factor de Alumbre
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Iba
AA
CVV
WSalumbredefactor
100
SA = Porcentaje de masa del azufre en el Alumbre Potasio.
WA=Miligramos de potasio de Alumbre usado (15mg).
VA=Mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba de Alumbre Potasio.
VB= Mililitros de la solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco
CI= Azufre equivalente de la solución estándar de KIO3 utilizada en la prueba de Alumbre de Potasio.
Rango 1.02 a
1.08
Verificar [S] del Alumbre de Potasio y KIO3
Verificar el equipo
CÁLCULOS
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CVV
WStándaresfactor
bs
ss
100
SS=Porcentaje de masa azufre de la muestra de estandarización.
WS=Miligramos de la muestra de estandarización usados.
VS=Mililitros de la solución estándar KIO3 usados en la Prueba estándar.
VB=Mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco.
C= Azufre equivalente en la solución estándar de KIO3 utilizada en la prueba estándar.
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CÁLCULOS
W
CFVVmasaazufredecontenido sb
100
%
V: mililitros de solución estándar KIO3 usados en el análisis.
Vb: mililitros de solución estándar KIO3 usados en la prueba en blanco.
Fs: factor estándar
C: Azufre equivalente de la solución estándar de KIO3 usado en el análisis, mg/ml.
W : miligramos de la muestra usada en el análisis.
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Equipos para método de Detección InfrarrojaFUENTE: MENDIVELSO, Óscar. “Contenido de Azufre en Hidrocarburos”. Laboratorio
de Fluidos. UIS, 2009.
Microprocesador Navecillas de combustión Tubos de combustión Detector infrarrojo Rotámetros Horno de tipo resistencia capaz
de mantener temperatura de (1350 ° C (2460 ° F))
EQUIPO
Detección por Radiación Infrarroja
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REACTIVOS Oxido de Magnesio
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PROCEDIMIENTO
Se inicializa el procesador.
Se chequea el suministro de poder.
Fijar la temperatura del horno a 1371ºC (2500ºF).
Verificar la homogeneidad de la muestra.
31
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PROCEDIMIENTOSISTEMA DE RADIACIÓN INFRARROJA
Llenar el crisol con Óxido de Magnesio, MgO hasta 1/3 de su volumen
1
Añadir la muestra y pesar2
Llenar hasta 2/3 del volumen con MgO
3
Inicializar el procesador
Iniciar el flujo de oxígeno y fijar T del horno a 1371
º C (2500 ºF)
El detector registra la señal de
azufre (%m)
Repetir el procedimiento hasta obtener 2 resultados
con dif .menor a la repetitividad del
método
MUESTRAS LIQUIDAS 0.13 g
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SISTEMA DE RADIACIÓN INFRARROJA
SO2
Esquema del funcionamiento de la detección infrarrojaFUENTE: http://www.cise.com/portal/deteccionazufre
Es posible medir la concentración de azufre (SO2) por medición del equivalente de la luz infrarroja absorbida en una onda particular de energía infrarroja que pasa a través de la celda que contiene el gas.
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EL AZUFRE Y EL MEDIO AMBIENTE
En Colombia la emisión de gases que produce el sector de transporte publico es uno de los principales factores en la contaminación del aire.
34AZUFRE EN HIDROCARBUROS
RECOMENDACIONES
Conocer la naturaleza de los reactivos a trabajar para poder emplear su mejor desempeño en la practica y no producir ningún percance en el proceso de esta.
Manejar reactivos certificados y con la pureza necesaria para permitir su uso en la practica, para manejar una eficiencia alta en el resultado de la determinación de azufre.
Realizarle mantenimiento a los equipos para estar en buenas condiciones para las practicas que posteriormente se realizarán en él.
Cada muestra debe ser valorada después de ser llevada a los métodos implementados, de tal manera que sea el laboratorio certificado quien determine la calidad de la muestra y de aquí su fiabilidad para el mercado.
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CONCLUSIONES
• Es de gran importancia realizar esta prueba de la manera mas correcta posible ya que hay demasiados factores que pueden afectar la prueba.
•Para este pito de pruebas debemos tener en cuenta los parámetros fijados para la prueba y para los equipos estos parámetros son un rango teórico de valores del cual no se puede salir los resultados de la prueba.
• El azufre se encuentra presente en el petróleo en una gran variedad de compuestos químicos, tales como el sulfuro de hidrógeno, mercaptanos, sulfuros y disulfuros.
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•ASTM D 1552. “Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products. High-Temperature Method”. ASTM, 2008. • AUGERI, F. “Análisis de los gases de escape de los motores de combustión interna”. Disponible en: http://www.cise.com/portal/notas-tecnicas.• CORREA, Ricardo. GRANADOS, Emiro. “Contenido de Azufre de algunos crudos en Colombia”. Trabajo de Grado. UIS, 1981.• MENDIVELSO, Óscar. “Contenido de Azufre en Hidrocarburos”. Laboratorio de Fluidos. UIS, 2009.• WAUQUIER, J.P. “El Refino del Petróleo: Petróleo crudo, productos petrolíferos y esquemas de fabricación”. Instituto Superior de la Energía. Editorial Díaz de Santos.•SECRETARIA DE COMERCIO Y COMERCIO NORMA MEXICANA NMX-L-056-1971 (‘método de prueba para la determinación del contenido de azufre en productos derivados del petroleo" Abril 8, 1972 ) (http://200.77.231.100/work/normas/nmx/1971/nmx-l-056-1971.pdf)
BIBLIOGRAFIA
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GRACIAS!
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