Evaluacion Del Proceso de Desalacion Mediante La Recirculacion de Corriente de Hidrocarburo Mas...

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NUCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE PETRLEO

EVALUACIN DEL PROCESO DE DESALACIN MEDIANTE LA

RECIRCULACIN DE CORRIENTE DE HIDROCARBURO MS LIVIANO

AL CRUDO DILUIDO EN EL MEJORADOR PETROCEDEO

REALIZADO POR:

JOSE L. MERCADO A.

C. I.: 17.425.434

Trabajo de Grado presentado ante la Universidad de Oriente como requisito

parcial para optar al Ttulo de

INGENIERO DE PETRLEO

BARCELONA, FEBRERO DEL 2013


NUCLEO DE ANZOTEGUI






________________________________________

JOSE LUIS MERCADO ALCALA

C. I.: 17.425.434

_____________________ ______________________

ING. SIMN RUIZ ING. JOSEF DAZ

Tutor Acadmico Tutor Industrial



NUCLEO DE ANZOTEGUI






El jurado hace constar que asign a esta Tesis la calificacin de:

___________________________

ING. SIMN RUIZ

Tutor Acadmico

________________________ ________________________

ING. RAYDA PATIO ING. OLY GUERRA

Jurado Principal Jurado Principal


APROBADO

RESOLUCIN

IV

RESOLUCIN

De acuerdo con el artculo 41 del reglamento de Trabajos de Grado:

Los Trabajos de Grado son de exclusiva propiedad de la

Universidad de Oriente y slo podrn ser utilizados para otros fines con

el consentimiento del Consejo de Ncleo respectivo, quien lo participar

al Consejo Universitario

DEDICATORIA

V

DEDICATORIA

Primeramente a DIOS, por tanto amor, apoyo, motivacin, comprensin y paciencia

que tuvo conmigo cuando tanto lo necesite, por tantas bendiciones y alegras que me

brindo durante mi preparacin como profesional, porque mi FE en el nunca ser en

vano y siempre me a respaldo en todo, por eso nuestro equipo siempre Ganara.

A mi abuelita Florentina Luna, que nunca dejo de luchar y creer en mi, cosa

que siempre me motivo a seguir adelante y darte este gran regalo por ahora.

A mi madre Evelin Alcala, por darme todas las herramientas y valores que

me necesite cuando estuve fuera de casa, gracias por siempre darme lo mejor y

siempre creer en mi, tu lucha por sacarnos a delante nunca fue ni ser en vano.

A mi padre Ramn Mercado, a quien siempre le agradecer por sus palabras

oportunas y nunca dejar de creer en mi, gracias padre por siempre respaldarme a

pesar de mis errores, te quiero viejo el equipo gano.

A mis hermanos Hctor Luis, Brian, Emperatriz, Karina, Geraldine y

Euddy, a quienes amo y les dedico este logro, si se puede lograr todo lo que se

propongan yo creo en ustedes, nunca dejen de luchar por su metas.

AGRADECIMIENTOS

VI

AGRADECIMIENTOS

A mi Dios incondicional que siempre colocare por dente de todos mis planes y

proyectos, que seas t guiando siempre mis pasos y xitos, que la gloria siempre sea

para ti en nombre de tu hijo Jesucristo AMEN.

A Anglica Gonzlez por su amor, comprensin y paciencia durante las

jornadas de estudio, gracias amor, sin duda mis das de universidad no hubiesen sido

iguales sin ti. A mis amigos en Mrida; Jos Gregorio Carrero, Carlos, Liyonel

Garca y Albita Guillen, en Puerto la Cruz; Claudimar Ramrez, Katherine

Marn, Karen Herrera, Eleazay Chacn, Karelys Herrera, Carlina Urbino,

Dayana Snchez, Julio Veliz, Wilfredo Rosario, Jos Rosario, Javier Gallucci,

Pablo Nieto, Joel Martnez, Luis Jos Lpez, Dimas Medinas, Elizama Patio y

Grisel, que siempre estuvieron hay en todo momento.

A mis Tas y Tos; Carmen, Lucy, Neury, Luis Manuel, Juan, Fermn,

Modesto, Tato, que siempre me brindaron su aprecio y apoyo incondicional.

A la seora Claudia Jimnez y la Familia Herrera por tanto amor y aprecio,

son mi familia adoptiva en puerto la cruz y se los agradezco con todo mi corazn, que

dios siempre les bendiga.

A mis Tutores Josef Daz y Simn Ruiz por su aporte tan grande en el

desarrollo de mi trabajo de grado, gracias que dios se lo multiplique con muchos

xitos.

AGRADECIMIENTOS

VII

A Cisleydi Guzmn, William Pea, Delia Torrealba y Cruz Guzmn

quienes me guiaron y dieron su apoyo en el comienzo de este gran reto, sin su

apreciado aporte nada de esto sera igual.

A la Sra. Mara y Hayde secretarias del departamento de petrleo por su

incondicional apoyo y cario. Tambin con mucha humildad al seor Jorge de la

copiadora por nunca dudar en ayudarme con cuando no tuve para pagar las copias o

libros gracias amigo.

A los profesores de mi Universidad de Oriente que forjaron mis estudios y

preparacin como profesional.

A PETROCEDEO por su apoyo incondicional en la realizacin de mi

trabajo de grado.

A Mara Acosta, Merhym Coscorrosa, Francisco Fernndez, Luis

Guzmn, por su incondicional apoyo en todo momento, que el xito siempre este con

ustedes.

A Elizama Patio, Ramn Ramos, Vicente Murgueytio, por darme una

gran leccin de vida, por demostrarme que a pesar de los ttulos, postgrados y altos

cargos ocupados la humildad es lo primero y es la clave principal para alcanzar el

xito.

RESUMEN

VIII

RESUMEN

El presente trabajo se estudio la eficiencia del proceso de desalacin mediante la

recirculacin de un hidrocarburo ms liviano en la alimentacin de los desoladores

del mejorador PETROCEDEO. La investigacin consisti en seleccionar una

corriente de hidrocarburo liviana mediante un estudio de las diferentes corrientes que

presentaran facilidades para ser recirculadas al proceso de desalacin, la misma fue

previamente caracterizada en las instalaciones del laboratorio del Mejorador

obtenindose un hidrocarburo liviano de 45,3 API, contenido de agua 0,01 % v/v,

azufre 0,517% p/p, de igual forma se le realizaron las pruebas a la muestra de crudo

Zuata, obtenindose un crudo pesado de 17,1 API, contenido de agua y sedimento

2,0 % v/v, azufre 2,99 % p/p y sal en crudo de 36,4 PTB, posteriormente se estim la

dosificacin de la corriente identificada a ser recirculada al proceso de desalacin

mediante el uso del equipo de desalacin porttil Desalter Simulator, luego se estudio

tcnicamente el impacto producto de la recirculacin de la corriente de hidrocarburo

liviana en la unidad de destilacin para finalmente proponer la realizacin de la

recirculacin de la corriente identificada a nivel de planta. La corriente de

hidrocarburo liviana selecciona con mayor potencial para ser recirculada fue la Nafta,

la dosificaron que present mejor escenario de desalacin y deshidratacin del crudo

diluido Zuata fue la de nafta al 8%, mediante el simulador de procesos PRO II se

concluy que la recirculacin del 8% de Nafta Diluente en la unidad de destilacin

atmosfrica no caus un impacto negativo en cuanto a los rendimientos de los

productos y finalmente avalado con los resultados de las pruebas se concluy que la

recirculacin es factible a nivel de planta.

CONTENIDO

IX

CONTENIDO RESOLUCIN.................................................................................................................... IV

DEDICATORIA....................................................................................................................V

AGRADECIMIENTOS...................................................................................................... VI

RESUMEN.........................................................................................................................VIII

CONTENIDO ...................................................................................................................... IX

LISTA DE FIGURAS.......................................................................................................XIII

LISTA DE TABLAS .........................................................................................................XV

INTRODUCCIN ...............................................................................................................17

CAPITULO I ........................................................................................................................18

EL PROBLEMA ..................................................................................................................18

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................. 18

1.2 OBJETIVOS ................................................................................................ 20

1.2.1 Objetivo General: ............................................................................. 20

1.2.2 Objetivos Especficos: ...................................................................... 20

CAPTULO II .......................................................................................................................21

MARCO TERICO.............................................................................................................21

2.1 ANTECEDENTES ........................................................................................ 21

2.2 DESCRIPCIN DEL REA DE ESTUDIO................................................... 22

2.2.1 Ubicacin Geogrfica ...................................................................... 22

2.2.2 Misin y visin de la empresa .......................................................... 24

2.2.3 Breve Resea de las Empresas que Integran Petrocedeo .............. 26

2.3 BASES TERICAS ...................................................................................... 27

2.3.1 Desalacin y deshidratacin de crudo ............................................. 27

2.3.2 Principio del Proceso de desalacin ................................................ 29

2.3.3 Desaladores ...................................................................................... 29

2.3.4 Caractersticas de los desaladores................................................... 33

2.3.5 Tipos de Desaladores ....................................................................... 34

2.3.5.1 Baja velocidad ........................................................................... 34

CONTENIDO

X

2.3.5.2 Cylectric de forma cilndrica ..................................................... 34

2.3.5.3 Cylectric en forma esfrica........................................................ 35

2.3.5.4 Howe Baker ............................................................................... 35

2.3.5.5 Dual polarity natco .................................................................... 35

2.3.6 Variables que intervienen en el desalador ....................................... 35

2.3.6.1 Flujo de alimentacin de crudo.................................................. 36

2.3.6.2 Gravedad especifica del crudo................................................... 36

2.3.6.3 Temperatura en el desalador...................................................... 36

2.3.6.4 Presin ....................................................................................... 37

2.3.6.5 Cada de presin en la vlvula de mezcla.................................. 37

2.3.6.6. Agua de lavado ......................................................................... 38

2.3.7 Interfase de lodo ............................................................................... 41

2.3.8 Ajuste de variables............................................................................ 41

2.3.8.1 Condiciones inciales ................................................................. 41

2.3.8.2 Cada de presin ........................................................................ 42

2.3.9 Etapas del proceso de desalacin electrosttica.............................. 43

2.3.9.1 Inyeccin de agua fresca............................................................ 43

2.3.9.2 Mezcla crudo - agua .................................................................. 43

2.3.9.3 Coalescencia .............................................................................. 43

2.3.9.4 Remocin del agua .................................................................... 44

2.3.10 El Petrleo...................................................................................... 44

2.3.11 Tipos de crudos............................................................................... 44

2.3.12 Destilacin...................................................................................... 45

2.3.13 Destilacin al vaco ........................................................................ 47

2.3.14 Produccin del crudo Zuata ........................................................... 48

3.3.15 Simulador de proceso Desalter Simulator...................................... 48

3.3.16 Simulador de procesos PRO II ....................................................... 50

CAPITULO III .....................................................................................................................53

METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN................................................................53

CONTENIDO

XI

3.1 IDENTIFICAR UNA CORRIENTE DE HIDROCARBURO MS LIVIANA CON

POTENCIAL PARA RECIRCULARLA EN EL PROCESO DE DESALACIN .......................... 53

3.2 REALIZAR LA CARACTERIZACIN FISICOQUMICA DEL HIDROCARBURO

ZUATA PROCEDENTE DE PRODUCCIN Y LA CORRIENTE DE HIDROCARBURO LIVIANA

IDENTIFICADO QUE SER RECIRCULADA AL PROCESO DE DESALACIN..................... 54

3.2.1 Medicin de la gravedad API del crudo Zuata y la corriente de

hidrocarburo (ASTM D -5002) ........................................................................... 54

3.2.2 Medicin de agua y sedimentos mediante la ASTM D -4007.......... 55

3.2.3 Medicin de sal en crudo Zuata mediante la ASTM D 6470........... 56

3.2.4 Medicin de azufre mediante la ASTM D- 4294 .............................. 56

3.2.5 Determinacin de destilacin en muestra de crudo liviana Nafta

mediante la ASTM D- 86..................................................................................... 57

3.2.6 Determinacin de destilacin en muestra de crudo Zuata mediante la

destilacin simulada ASTM D- 5307 .................................................................. 59

3.2.7 Determinacin de agua presente en la muestra de hidrocarburo

liviana nafta mediante ASTM D- 4928 ............................................................... 59

3.3 ESTABLECER LA DOSIFICACIN EN EL LABORATORIO DEL MEJORADOR DE

LA CORRIENTE IDENTIFICADA QUE SER RECIRCULADA AL PROCESO DE

DESALACIN............................................................................................................ 60

3.3.1 Condiciones generales de la prueba con el desalador porttil

Desalter Simulator .............................................................................................. 62

3.3.2 Procedimiento realizado para la simulacin ................................... 62

3.4 ESTUDIAR TCNICAMENTE EL IMPACTO PRODUCTO DE LA RECIRCULACIN

DE LA CORRIENTE DE HIDROCARBURO LIVIANA EN LA UNIDAD DE DESTILACIN...... 64

3.5 PROPONER LA REALIZACIN DE LA RECIRCULACIN DE LA CORRIENTE A

NIVEL DE PLANTA..................................................................................................... 77

CAPITULO IV .....................................................................................................................78

DISCUSIN DE RESULTADOS .....................................................................................78

CONTENIDO

XII

4.1 IDENTIFICAR UNA CORRIENTE DE HIDROCARBURO MS LIVIANA CON

POTENCIAL PARA RECIRCULARLA EN EL PROCESO DE DESALACIN .......................... 78

4.2 REALIZAR LA CARACTERIZACIN FISICOQUMICA DEL HIDROCARBURO

ZUATA PROCEDENTE DE PRODUCCIN Y LA CORRIENTE DE HIDROCARBURO LIVIANA

IDENTIFICADA QUE SER RECIRCULADA AL PROCESO DE DESALACIN .................... 79

4.3 ESTABLECER LA DOSIFICACIN EN EL LABORATORIO DEL MEJORADOR DE

LA CORRIENTE IDENTIFICADA QUE SER RECIRCULADA AL PROCESO DE DESALACIN

................................................................................................................................. 83

4.4 ESTUDIAR TCNICAMENTE EL IMPACTO PRODUCTO DE LA RECIRCULACIN

DE LA CORRIENTE DE HIDROCARBURO LIVIANA EN LA UNIDAD DE DESTILACIN...... 86

4.5 PROPONER LA REALIZACIN DE LA RECIRCULACIN DE LA CORRIENTE A

NIVEL DE PLANTA..................................................................................................... 91

CONCLUSIONES ...............................................................................................................93

RECOMENDACIONES .....................................................................................................94

BIBLIOGRAFA..................................................................................................................95

APENDICES.........................................................................................................................96

METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO: ................113

CONTENIDO

XIII

LISTA DE FIGURAS FIGURA 2.1 UBICACIN GEOGRFICA DE LAS INSTALACIONES DE PETROCEDEO ....23

FIGURA 2.2 DISPOSICIN DE LAS INSTALACIONES DEL COMPLEJO MEJORADOR ........25

FIGURA 2.3 COALESCENCIA DE GTICAS CARGADAS ELCTRICAMENTE.....................28

FIGURA 2.4 TRENES DE DESALACIN DEL MEJORADOR PETROCEDEO .......................30

FIGURA 2.5 ESQUEMA DE LOS DESALADORES PRIMERA Y SEGUNDA ETAPA ..............31

FIGURA 2.6 FLUIDOS QUE ENTRAN A LA VLVULA DE MEZCLADO...............................32

FIGURA 2.7 TORRE DE DESTILACIN ATMOSFRICA PETROCEDEO.............................47

FIGURA 2.8 TORRE DE DESTILACIN AL VACO PETROCEDEO ....................................48

FIGURA 2.9 SIMULADOR DE PROCESO DESALTER SIMULATOR.......................................50 FIGURA 2.10 VENTANA DEL SIMULADOR DE PROCESO PRO II .............................................51

FIGURA 3.1 MEDICIN GRAVEDAD API DE LAS MUESTRAS DE HIDROCARBURO ........54 FIGURA 3.2. EQUIPO Y CILINDROS PARA LA DETERMINACIN DEL PORCENTAJE DE

AGUA Y SEDIMENTOS...........................................................................................................55

FIGURA 3.3. EQUIPO HERZONG Y IMPLEMENTOS PARA MEDIR SALES EN CRUDO.........1

FIGURA 3.4 FIGURA ANALIZADOR DE AZUFRE X SUPREME 8000 (OXFORD) ..................57

FIGURA 3.5 EQUIPO DE DESTILACIN AUTOMTICO NORMALAB ANALIS....................58

FIGURA 3.6 EQUIPO DE DESTILACIN AUTOMTICO NORMALAB ANALIS....................59

FIGURA 3.7 EQUIPO ANALIZADOR DE AGUA KAN CONTROLS.........................................59

FIGURA 3.8 CILINDROS DE MEZCLA CON LOS PORCENTAJES DE DILUCIONES .............61

FIGURA 3.9 PREPARACIN DE MUESTRAS .........................................................................62

FIGURA 3.10 MUESTRAS COLOCADAS EN EL SIMULADOR DE VLVULAS DE MEZCLA63

FIGURA 3.11 MUESTRAS COLOCADAS EN EL EQUIPO DESALTER SIMULATOR..............63

FIGURA 3.12 SIMULADOR DE PROCESOS PRO II .................................................................64 FIGURA 3.13 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA UNIDAD DE DESTILACIN ATMOSFRICA Y

SELECCIN DE VARIABLES A SIMULAR.............................................................................65

FIGURA 3.14 ESQUEMA DE LA SIMULACIN ......................................................................68 FIGURA 3.15 VENTANA PARA LA SELECCIN DE UNIDADES PARA LAS DIFERENTES

PROPIEDADES........................................................................................................................68

FIGURA 3.16 VENTANA DE SELECCIN DE METODO TERMODINAMICO ........................68

FIGURA 3.17 VENTANA DE DATOS DEL CRUDO LIDUIDO .................................................68

CONTENIDO

XIV

FIGURA 3.18 VENTANA DE CONDICIONES DE PROCESO PARA EL CRUDO DILUIDO EN

LA ENTRADA .........................................................................................................................68

FIGURA 3.19 VENTANA DE FLUJO DEL CRUDO DILUIDO ..................................................70 FIGURA 3.20 VENTANA DE CONDICIONES DE OPERACIN DEL INTERCAMBIADOR DE

CALOR SIMPLE ......................................................................................................................70 FIGURA 3.21 ESPECIFICACION DE TEMPERATURA EN EL INTERCAMBIADOR DE CALOR

SIMPLE....................................................................................................................................71

FIGURA 3.22 VENTANA DE ESPECIFICACIONES DE LA COLUMNA DE DESTILACION ....71

FIGURA 3.23 VENTANA DE PERFIL DE PRESION A TRAVES DE TODA LA COLUMNA.....72

FIGURA 3.24 VENTANA DE LAS ETAPAS DE ALIMENTACION Y PRODUCTOS.68

FIGURA 3.25 VENTANA DE DATOS DE CONVERGENCIA ...................................................73

FIGURA 3.26 VENTANA DE ESTIMADOS INICIALES ...........................................................73

FIGURA 3.27 VENTANA DE ESPECIFICACION DE REFLUJOS .............................................74

FIGURA 3.28 VENTANA DE ESPECIFICACIONES Y VARIABLES ........................................74 FIGURA 3.29 VENTANA DE LA SIMULACION DONDE SE PUEDE OBSERVAR LOS

RESULTADOS.........................................................................................................................75

FIGURA 4.1 VARIACIN DE LA GRAVEDAD API DE LAS CORRIENTES SELECCIONAS...78

FIGURA 4.2 EVOLUCIN DEL PROCESO DE DESTILACIN DEL CRUDO ZUATA.............80 FIGURA 4.3 EVOLUCIN DEL PROCESO DE DESTILACIN DEL HIDROCARBURO

LIVIANO NAFTA ....................................................................................................................82 FIGURA 4.4 EVOLUCIN DEL PORCENTAJE DE AGUA RETIRADO EN FUNCIN DEL

TIEMPO...................................................................................................................................84 FIGURA 4.5 ESQUEMA DE LA RECIRCULACION DEL 8% DE NAFTA A LOS

DESOLADORES.91

CONTENIDO

XV

LISTA DE TABLAS TABLA 2.1 CLASIFICACIN DEL CRUDO SEGN LOS API ......................................45

TABLA 2.2 ALGUNOS DE LOS HIDROCARBUROS QUE CONFORMAN EL CRUDO45

TABLA 3.1 VALORES PROMEDIOS DE LOS API DE LAS MUESTRAS .....................52

TABLA 3.2 PORCENTAJES DE DILUCIONES UTILIZADOS EN LA PRUEBA............61

TABLA 3.3 TIEMPOS UTILIZADOS DURANTE LA PRUEBA .......................................61

TABLA 3.4. VARIABLES IDENTIFICADAS AGUAS ABAJO DE LOS DESALADORES

................................................................................................................................................66

TABLA 3.5. PROMEDIO DE FLUJO EVALUADO..........................................................667

TABLA 3.6. PROMEDIO DE PRESIN EVALUADO .......................................................67

TABLA 3.7. PROMEDIO DE TEMPERATURAS EVALUADOS ......................................67

TABLA 3.8. RENDIMIENTO DE LOS PRODUCTOS........................................................68

TABLA 4.1 CARACTERIZACIN FISICOQUMICA DEL CRUDO ZUATA .................79

TABLA 4.2 RESULTADOS DE LA DESTILACIN SIMULADA DEL HIDROCARBURO

ZUATA.................................................................................................................................809

TABLA 4.3 CARACTERIZACIN FISICOQUMICA DEL HIDROCARBURO LIVIANO

NAFTA ...................................................................................................................................80

TABLA 4.4 RESULTADO DE LA DESTILACIN REALIZADA AL HIDROCARBURO

NAFTA ...................................................................................................................................81

TABLA 4.5 REGISTRO DE DATOS DE LA SIMULACIN DEL PROCESO DE

DESALACION.......................................................................................................................83

TABLA 4.6 RESULTADOS DE LOS API LUEGO DE LA DILUCIN CON NAFTA....83

TABLA 4.7 RESULTADOS DEL PRODUCTO NAFTA.....................................................85

TABLA 4.8 RENDIMIENTO DE LA CORRIENTE DE HIDROCARBURO NAFTA .......86

TABLA 4.9 RENDIMIENTO DE CASO DE RECIRCULACIN DE NAFTA AL 8%....887

TABLA 4.10 RESULTADOS SIMULADOS DEL PRODUCTO SRGO .............................88

TABLA 4.11 RESULTADOS DE LA CORRIENTE DE ENTRADA A LA COLUMNA

PREFLASH ............................................................................................................................89

CONTENIDO

XVI

TABLA 4.12 RESULTADOS OBSERVADOS EN LOS INTERCAMBIADORES (01-E-

1006/7/8) .................................................................................................................................90

TABLA 4.13 RESULTADOS DE LOS VAPORES DE TOPE DE LA COLUMNA

PREFLASH ............................................................................................................................90

TABLA 4.14 RESULTADOS DE LOS VAPORES DE TOPE DE LA COLUMNA

PREFLASH ............................................................................................................................90

INTRODUCCIN

INTRODUCCIN

El propsito del estudio realizado fue optimizar el proceso de desalacin en el

mejorador de Petrocedeo, basados en la ley de Stokes la cual establece que mientras

mayor sea la diferencia de densidad entre el crudo y el agua ms rpida ser la

separacin entre estos lquidos. Consisti en seleccionar una corriente de

hidrocarburo liviana mediante un estudio de las diferentes corrientes que presentaran

facilidades para ser recirculadas al proceso de desalacin, la corriente de hidrocarburo

liviana seleccionada fue la Nafta, la misma fue previamente caracterizada en las

instalaciones del laboratorio del Mejorador Petrocedeo, obtenindose un

hidrocarburo liviano de 45,3 API, contenido de agua 0,01 % v/v, azufre 0,517%

p/p, de igual forma se le realizaron las pruebas a la muestra de crudo Zuata,

obtenindose un crudo pesado de 17,1 API, contenido de agua y sedimento 2,0 %

v/v, azufre 2,99 % p/p y sal en crudo de 36,4 PTB, posteriormente se estim la

dosificacin de la corriente identificada a ser recirculada al proceso de desalacin

mediante el uso del equipo de desalacin porttil Desalter Simulator, luego se estudio

tcnicamente el impacto producto de la recirculacin de la corriente de hidrocarburo

liviana en la unidad de destilacin para finalmente proponer la realizacin de la

recirculacin de la corriente identificada a nivel de planta. La corriente de

hidrocarburo liviana selecciona con mayor potencial para ser recirculada fue la Nafta,

la dosificaron que present mejor escenario de desalacin y deshidratacin del crudo

diluido Zuata fue la de nafta al 8%, mediante el simulador de procesos PRO II se

concluy que la recirculacin del 8% de Nafta Diluente en la unidad de destilacin

atmosfrica no caus un impacto negativo en cuanto a los rendimientos de los

productos y finalmente avalado con los resultados de las pruebas se concluy que la

recirculacin es factible a nivel de planta.

CAPITULO I

CAPITULO I

EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema

PDVSA Petrocedeo es una empresa que se encarga de la extraccin, produccin,

mejoramiento y comercializacin de crudo extrapesado, dentro del estado

Anzotegui. Posee tres reas estratgicas como son: extraccin ubicada en Zuata,

produccin ubicada en San Diego de Cabrutica y mejoramiento ubicada en el

Complejo Industrial Petroqumico y Petrolero Gral. Jos Antonio Anzotegui.

El mejorador posee una extensin areal de ms de 200 hectreas y tiene la

capacidad de producir hasta 180 MBD de ZUATA SWEET (un crudo liviano y dulce

de 30-32 API), a partir de los 200 MBD de Crudo Extrapesado de 8.5 API,

provenientes de la Estacin Principal en San Diego de Cabrutica. En el proceso

tambin se obtienen a diario 4.200 toneladas de coque y 900 toneladas de azufre

destinados al mercado nacional e internacional.

El crudo de 8,5API proveniente de los yacimientos de Zuata es diluido a 17

API usando Nafta Diluente de 46,7 API, para facilitar su transporte a nivel de

superficie. Dicho crudo una vez almacenado en los tanques del mejorador, es enviado

posteriormente a la unidad de destilacin donde es desalado mediante un proceso de

desalacin electrosttica, para luego ser fraccionado inicialmente en la columna

atmosfrica y luego en la columna de vaco.

Desde el comienzo de las operaciones del mejorador hasta la actualidad, el

proceso de desalacin ha presentado dificultades para alcanzar las especificaciones de

diseo, que son 1,5 PTB y 0,5 de porcentaje agua y sedimentos (%AyS) en el crudo

desalado. Actualmente el crudo que se recibe de produccin esta en un rango de 40-

CAPITULO I

19

80 PTB y 2-5 %AyS y el proceso de desalacin y deshidratacin se sita entre 1,7-2,3

PTB y 0,9-1,71 en %AyS. Esto indica que las cantidades de sal y %AyS que se

envan al proceso de destilacin son elevadas, lo cual ha conllevado a experimentar

fuertes problemas operacionales en el proceso aguas abajo de la desalacin.

El propsito del estudio es optimizar el proceso de desalacin en el mejorador

de Petrocedeo mediante la recirculacin de corrientes de hidrocarburo ms liviana al

crudo diluido en el mejorador Petrocedeo, basados en la ley de Stokes la cual

establece que mientras mayor sea la diferencia de densidad entre el crudo y el agua

ms rpida ser la separacin entre estos lquidos.

La forma como se realiz la seleccin de la corriente de hidrocarburo liviana

fue mediante un estudio de las diferentes corrientes que presente facilidades a ser

recirculadas al proceso de desalacin para una vez identificadas la corrientes de

hidrocarburo ms liviana realizarles en el laboratorio una caracterizacin

fisicoqumica y posteriormente estimar la dosificacin de la corriente identificada a

ser recirculada al proceso de desalacin, luego se estimo tcnicamente el impacto

producto de la recirculacin de la corriente de hidrocarburo liviana en la unidad de

destilacin y finalmente se propuso la realizacin de la recirculacin de la corriente

identificada a nivel de planta.

CAPITULO I

20

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo General:

Evaluar el proceso de desalacin mediante la recirculacin de una corriente de

hidrocarburo ms liviano al crudo diluido en el mejorador Petrocedeo.

1.2.2 Objetivos Especficos:

1. Identificar una corriente de hidrocarburo ms liviana con potencial para

recircularla al proceso de desalacin.

2. Realizar la caracterizacin fisicoqumica del hidrocarburo Zuata procedente

de produccin y la corriente de hidrocarburo liviana identificada que ser

recirculada al proceso de desalacin.

3. Establecer la dosificacin en el laboratorio de la corriente identificada que

ser recirculada al proceso de desalacin.

4. Estudiar tcnicamente el impacto producto de la recirculacin de la corriente

de hidrocarburo liviana en la unidad de destilacin.

5. Proponer la realizacin de la recirculacin de la corriente a nivel de planta.

CAPITULO II

CAPTULO II

MARCO TERICO 2.1 Antecedentes

Cayama, realiz bajo la modalidad de investigacin una evaluacin de la eficiencia del proceso de desalacin electrosttica para crudo pesado en el

Complejo industrial Jos Antonio Anzotegui, para ello se utiliz la tcnica de

recoleccin de datos, reportes y entrevistas realizadas a expertos en el rea de

desalacin. Los resultados confirmaron la necesidad de evaluar la eficiencia

del proceso de desalacin electrosttica en el crudo pesado. Se concluye que

la carga de crudo, qumico desmulsificante e inyeccin de agua son la base

fundamental para que este proceso se realice de forma eficiente [1].

Lpez, realiz un trabajo de investigacin referente a la influencia de la formulacin sobre la estabilidad de las emulsiones, donde se realiz una

revisin de los trabajos de investigacin efectuados en el laboratorio, a fin de

estudiar la influencia de diversas variables sobre la estabilidad de las

emulsiones, estableciendo que la estabilidad puede reducirse a un mnimo,

bajo ciertas condiciones definidas como formulacin ptima (qumica

deshidratante), para esto se simul el proceso de deshidratacin, estudiando en

particular la influencia de la formulacin del deshidratante, el efecto que tiene

la presencia de alcohol y el empleo de diferentes mecanismos agitacin para

mezclar el deshidratante aadido con la emulsin W/O estable inicial [2].

Martnez, realiz un trabajo de investigacin del desempeo de los desaladores del Mejorador Petrocedeo con el fin de optimizar el proceso de

desalacin y hallar la mejor condicin de operacin de desalacin para el

alcance de las especificaciones del crudo desalado Petrocedeo en contenido

de sal y porcentaje de agua y sedimento, con inyeccin de demulsificante,

Demostr el efecto del agua de lavado en el proceso de desalacin y su

impacto en la calidad de la salmuera [3].

CAPITULO II

22

2.2 Descripcin del rea de Estudio 2.2.1 Ubicacin Geogrfica

Petrocedeo comenz en noviembre de 1997 como una asociacin entre Maraven

(ahora PDVSA), TOTAL Venezuela, Norsk Hydro Sincor AS y Statoil AS, para

formar Sincrudos de Oriente Sincor, C. A., retirndose Norsk Hydro medio ao

despus para dejar en manos de los tres socios restantes, el proyecto de produccin y

mejoramiento de crudo con vigencia de 35 aos despus del inicio de la produccin

de crudo mejorado. La asociacin obtiene rpidamente el financiamiento para iniciar

la construccin de la Planta de Produccin, concluida en febrero del 2001, y el

Complejo Mejorador, finiquitada en marzo del 2002, tras tres aos de labor, que

constituy consecuente el arranque de la Planta de Servicios Industriales, Hidrgeno

y las Unidades de destilacin atmosfrica (CDU), torre de destilacin al vaco (UDV)

y coquificacin retardada (DCU), con la entrada por primera vez de crudo diluido a la

planta. Una excepcional obra de ingeniera construida en un rea de ms de 200

hectreas ubicada en el Complejo Petrolero Jos Antonio Anzotegui, en la carretera

Nacional de la Costa, en el sector Jose del estado Anzotegui (Figura 2.1).

Posteriormente se firma el acuerdo para comercializar el crudo Zuata Sweet

con la Ultramer Diamond Shamorck, incluyendo el coque y el azufre, que permite

disparar a Petrocedeo en pro de sus objetivos administrativos y operacionales a

travs de la primera carga de coque del 8 de marzo del 2002 y el alcance de las

primeras 300 toneladas/hora de Zuata Sweet del 13 de marzo del mismo ao.

La inauguracin de la planta del Mejorador se comete el 20 de marzo del

2002, y el 28 del mismo mes se efecta el primer embarque en el tanquero North

Ocean con 1. 269. 469 barriles de crudo mejorado pautando la vigencia de 35 aos

del convenio de operacin. En julio de ese ao sale el primer embarque de azufre

lquido, con 21 mil toneladas mtricas en el buque Aurora, propiedad de Petrocedeo,

CAPITULO II

23

y en agosto el primer despacho de coque, con 51. 600 toneladas en el carguero M. W.

Konavle.

En el transcurso del resto del 2002 se estabilizan las plantas, lo que permite

llegar a los niveles de produccin esperados, se culmina e inaugura la Planta de

Manejo de Slidos y el Terminal de Manejo de Slidos. En el 2003 se inician los

preparativos para la parada 2004, inaugurando a su vez el centro de adiestramiento e

iniciando la prueba de completacin con una meta de producir 13. 1 millones de

Zuata Sweet en 90 das continuos, meta que se cumple antes de la fecha fijada y en el

primer intento [4].

Figura 2.1 Ubicacin geogrfica de las instalaciones de Petrocedeo [4]

CAPITULO II

24

2.2.2 Misin y visin de la empresa

Su actividad medular es producir crudo extrapesado, mejorarlo y comercializarlo bajo

la denominacin de Zuata Sweet, crudo mejorado de amplia aceptacin en los

mercados internacionales, junto a los productos alternos que de este proceso se

derivan. Sus oficinas principales se encuentran en Caracas, Venezuela, y sus reas de

proceso son la Estacin Principal de Produccin y el Complejo Mejorador.

La Divisin de Produccin inicia la cadena de valor de Petrocedeo con la

extraccin y produccin de crudo extrapesado de 8 API al sur del estado Anzotegui,

en un rea de 399,25Km2 conocida como el Bloque de Produccin, que pertenece al

Bloque Junn de la Faja Petrolfera del Orinoco a 10 Kilmetros de San Diego de

Cabrutica, en la va Mapire. En el Bloque de Produccin se encuentran el campo y la

Estacin Principal. En el campo, los pozos estn ubicados en macollas, que son

instalaciones de superficie con capacidad para agrupar de 6 a 24 pozos. Su diseo,

sumado a la perforacin de pozos horizontales permite el drenaje de grandes

extensiones de subsuelo con un mnimo de afectacin de la superficie, lo que las

convierte en infraestructuras ambientalmente amigables en relacin a otras. En la

estacin principal se recolecta el crudo de las macollas. El gas asociado se separa y el

crudo es diluido, calentado y deshidratado para garantizar la calidad requerida de 16

API para su transporte hasta el Mejorador.

El Complejo Mejorador tiene la capacidad de producir hasta 180MBD de

Zuata Sweet a partir de 200MBD de crudo diluido enviados a travs de un oleoducto

desde la estacin principal a unos 210 Kilmetros de distancia. En el proceso de

mejoramiento tambin se obtienen 6mil toneladas diarias de coque y 900 toneladas de

azufre. Esta planta de mejoramiento consta de unidades diseadas con tecnologa de

punta para realizar procesos de destilacin atmosfrica y al vaco, coquificacin

retardada, hidrotratamiento, hidrocraqueo, manufactura de hidrogeno, recuperacin

CAPITULO II

25

de azufre, tratamiento de gas de cola, despojadoras de aguas agrias, y

almacenamiento y transporte de coque y azufre para despacho a buques (Figura 2.2).

Figura 2.2 Disposicin de las instalaciones del Complejo mejorador [4]

Toda esta labor ha sido ejecutada por un equipo integrado que permite

asegurar como resultado el logro de una produccin confiable y sustentable, dentro de

las regulaciones tanto ambiental como de calidad [4].

CAPITULO II

26

2.2.3 Breve Resea de las Empresas que Integran Petrocedeo

Petrleos de Venezuela S. A. (PDVSA): es la corporacin estatal de la Repblica

Bolivariana de Venezuela encargada de la exploracin, produccin, almacenamiento,

manufactura, transporte y mercadeo de los hidrocarburos, tareas que realiza de

manera eficiente, rentable, segura, transparente y en compromiso con la proteccin

ambiental. Esta empresa es el motor fundamental del desarrollo econmico y social

del pas, teniendo entre sus objetivos ms importantes la promocin de la labor social,

la gestin de desarrollo endgeno nacional y la incorporacin de adecuaciones

tecnolgicas que permitan optimizar los procesos que maneja, en armona con el

medio ambiente y en Pro del beneficio de los venezolanos, misin que cumple a

travs de su nutrido grupo de empresas filiales que emprenden tanto estas como las

dems actividades propias del negocio petrolero.

La estructura actual de PDVSA petrleo y gas esta en vigencia desde 1997,

ao en el cual se integraron cuatro divisiones principales, con el fin de mejorar el

funcionamiento de la corporacin: PDVSA Exploracin, Produccin y Mejoramiento,

PDVSA Gas, PDVSA Refinacin, Suministros, Comercio y PDVSA Servicios.

StatoilHydro: es una empresa de energa noruega establecida el 1 de octubre

de 2007 tras la fusin entre Statoil y las actividades de gas y petrleo de Hydro.

Actualmente produce ms de 1,7 millones de barriles de petrleo equivalente por da

con reservas certificadas de 6 billones de barriles de crudo. Es uno de los mayores

suplidores de crudo y gas en el mundo. Es reconocida como el operador de aguas

profundas ms grande del planeta y como lder en la captura y almacenamiento de

dixido de carbono (CO2.) Est presente en Venezuela desde 1995.

La compaa francesa TOTAL: es el cuarto grupo petrolero mundial. Se

dedica a la produccin y comercializacin de petrleo y gas, as como a la refinacin,

petroqumica y qumica, empleando a 110 mil 700 personas en 120 pases. En

CAPITULO II

27

Venezuela, TOTAL es uno de los mayores inversionistas privados teniendo un 30,3%

de acciones de Petrocedeo junto a su participacin mayoritaria en el consorcio

TRIO, del cual posee el 69,5% de las acciones y cuya operadora Ypergas desarrolla

los campos de gas no asociado de Yucal Placer en el estado Gurico. La produccin

de gas empez en abril de 2004 con una capacidad de 100 millones de pie cbicos

diario (MMPCD), haciendo de Ypergas el pionero de la apertura del sector del gas a

la inversin privada [4].

2.3 Bases Tericas

2.3.1 Desalacin y deshidratacin de crudo

El crudo al llegar a la refinera contiene tpicamente una cantidad de de agua,

aproximadamente entre 0.1 y 0.5 porcinito de volumen. El agua que queda en el

petrleo contiene sales solubles en agua, y el petrleo crudo contiene material

particulado insoluble. Para reducir la cantidad de impurezas en el crudo, primero se

debe agregar agua al mismo.

Un sistema de desalinizacin consiste en agregar agua de lavado (agua con

bajo contenidos de contaminantes) al petrleo crudo dentro de una vlvula

mezcladora especial para producir la formacin de gticas de agua muy pequeas.

Esta mezcladura minuciosa con el crudo permite que las gticas de agua dulce hagan

contacto con las gticas de salmuera y varias otras impurezas solubles en agua que se

encuentren en el crudo, la mezcla agua y aceite es conducida por tuberas hasta el

desalador donde la mezcla es dosificada a baja velocidad para que entre con contacto

con el campo elctrico, este campo elctrico ocasiona la separacin del agua y aceite.

Las gotitas de agua de lavado (ya combinadas con gotitas de salmuera) forman gotas

grandes que se separan de petrleo por efecto de la electricidad de alta tensiona y la

fuerza de gravedad, este proceso se denomina coalescencia electrosttica. Si no se

agrega agua de lavado, el nmero total de gticas de agua en el petrleo crudo no

sera suficiente para causar bastante coalescencia (combinacin) de las gticas de

CAPITULO II

28

agua. La adicin de agua de lavado del crudo aumenta el volumen total de agua en el

crudo y permite la eliminacin de los contaminantes por medio de la coalescencia

electrosttica de las gticas de agua.

Cuando el crudo entra en contacto con los campos elctricos, las cargas

elctricas de cada gtica de agua se separan, en otras palabras las cargas positivas se

concentran de un lado de la gotita y las negativas de otro lado. Cada gtica pasa a ser

un dipolo inducido una partcula que tiene dos cargas elctricas equivalentes pero

opuestas o polos elctricos.

El extremo positivo de cada gtica de agua es atrado por el extremo opuesto o

negativo dentro del campo elctrico que acta sobre la gtica de agua, en la figura

2.3, indica lo que le que sucede con una gtica individual de agua cuando esta entra a

uno de los campo elctricos.

Figura 2.3 Coalescencia de gticas cargadas elctricamente [4]

Un agente qumico (desmulsificador) puede ser agregado a la carga de

alimentacin del petrleo crudo antes de las vlvulas mezcladora, de preferencia a

CAPITULO II

29

nivel de aspiracin de la bomba de crudo no tratado o en su efecto en un punto

situado antes de los intercambiadores de calor. Este tiene como funcin ayudar a

separar las gticas dispersas de agua presentes en el petrleo crudo [4].

2.3.2 Principio del Proceso de desalacin

La desalacin se rige por la ley de Stokes, la cual predice que la velocidad de

sedimentacin de la fase ms pesada viene dada por la siguiente ecuacin:

( )V

gDDd18

122

(Ec. 2.1)

Donde:

v = Velocidad sedimentacin

d = Dimetro de partcula (o gota) de la fase de alimentacin

D2 = Densidad de la fase que sedimenta (fase pesada)

D1 = Densidad de la fase continua (fase liviana)

g = Aceleracin debida a la gravedad

V = Viscosidad de la fase continua [4].

2.3.3 Desaladores

Son equipos electrostticos presurizados, generalmente horizontales, que tienen por

finalidad, remover agua, sales orgnicas e inorgnicas y otras impurezas del petrleo

crudo.

Su funcionamiento se basa en la formacin de un campo elctrico intenso por

medio de dos o ms electrodos, en donde se somete la emulsin agua crudo. La

aplicacin del campo elctrico induce a la formacin de dipolos elctricos en las

molculas de agua que forma la emulsin, lo que origina una atraccin entre ellas,

incrementa su contacto y posterior coalescencia. Como efecto final se obtiene un

v=

CAPITULO II

30

incremento sustancial del tamao de gotas, la cual permite su sedimentacin por

gravedad.

En el mejorador de PETROCEDEO cuenta con desaladores Bilectric, que

son unidades equipadas con dos electrodos energizados. Una unida nica de potencia

energiza a cada electrodo y estos son fijados en desfasado.

La emulsin entra al recipiente por la parte central del fondo del mismo y

luego pasa dentro de un distribuidor interno, que se utiliza para repartir el crudo entre

los ensamblados de cabezales distribuidores. El cabezal distribuidor reparte el flujo

entre los pares de electrodos de arriba y de abajo y la emulsin entra ala campo

elctrico de tratamiento en sentido horizontal (Figura 2.4).

Figura 2.4 Trenes de desalacin del mejorador Petrocedeo [4]

Se establece un flujo laminar horizontal entre los electrodos, donde ocurre la

coalescencia del agua en el campo elctrico de tratamiento, y luego la separacin

vertical del agua del crudo.

El crudo diluido que llega de produccin es precalentado hasta una

temperatura de 143-146 C y pasa a travs de tres (3) trenes paralelos A, B y C, que

CAPITULO II

31

conforman los desaladores electrostticos de alta velocidad (de dos etapas). El crudo

precalentado se divide equitativamente dentro de los trenes a travs de tres vlvulas

de control (01-10-FV-143/144/145). El crudo que recorre cada tren viaja a travs de

la vlvula de mezcla de la primera y segunda etapa (01-V-10-01A/B/C primera etapa

y 01-V-10-02 A/B/C segunda etapa). El modo de operacin es con la primera y la

segunda etapa en serie, para maximizar la remocin de sal y slidos. La presin

operativa es 12.7 barg en el desalador de primera etapa (01-V-10-01) y 10.7 barg en

el desalador de segunda etapa (01-V-10-02). La presin dentro de los desaladores se

controla para prevenir la vaporizacin del crudo y para evitar daos severos a los

desaladores y las bombas de crudo. (Figura 2.5).

Figura 2.5 Esquema de los desaladores primera y segunda etapa [4]

Antes de entrar al desalador de primera etapa, el demulsificante se agrega al

crudo que luego es mezclado con el agua de desalacin de segunda etapa, a travs de

la bomba de agua para desalado de la segunda etapa 01-P-10-09. La presin

diferencial sobre las vlvulas mezcladoras del desalador de primera etapa, produce un

contacto ntimo entre el crudo y el agua del desalador. El crudo parcialmente

desalado en la primera etapa, entra en contacto y es mezclado con el agua agria

CAPITULO II

32

despojada precalentada, antes de entrar a la segunda etapa donde la remocin final de

sal ocurre.

Dos vlvulas de mezcla paralelas son asignadas a cada etapa (01-10-PDV-047

A/B, PDV-053 A/B, PDV-035 A/B para la primera etapa y PDV-055 A/B, PDV-064

A/B, PDV-071 A/B para la segunda etapa) para mantener una mezcla uniforme y de

alto contacto entre el crudo y el agua para desalado, con una cada de preestablecida

presin a travs de las vlvulas que puede llegar a ser 1.7 bar mximo. Actualmente,

se utiliza una cada de presin para la primera etapa de 0.8 bar y para la segunda

etapa de 0.2 bar (Figura 2.6).

Figura 2.6 Fluidos que entran a la vlvula de mezclado [4]

Cabe destacar que si la temperatura de la carga del crudo es muy baja, la

viscosidad del crudo aumenta y el tiempo requerido para la separacin del agua

dentro del desalador es mayor. Si la temperatura es muy alta, ocurrir una

vaporizacin parcial del crudo y por tanto, una mala operacin del desalador.

El grado de mezcla entre el crudo y el agua cuando pasan a travs de la

vlvula de mezcla, es una funcin de la presin diferencial a travs de la misma.

CAPITULO II

33

Mucha presin puede formar una emulsin, tan fuertemente estabilizada que puede

dificultar mucho su ruptura. Si la presin es muy baja, el agua no se dispersa bien a

travs del crudo y la operacin de desalado ser incompleta. El campo elctrico

promueve dentro del desalador la separacin entre agua y el crudo, por diferencia de

densidades entre ellos.

Las gotas pequeas de agua se unen para formar gotas grandes y caen hasta

que son recolectadas en el fondo del desalador. Una inadecuada deshidratacin o

separacin del agua en el crudo puede ocasionar:

Mayor consumo de energa por la cantidad de agua que debe condensarse en el sistema del tope de la columna atmosfrica.

Aumento de la presin en la columna atmosfrica, reduciendo la cantidad de productos livianos separados del crudo fraccionado.

Aumento del punto de roci del agua en el tope, lo que ocasionara una condicin hmeda y corrosiva.

Significativos volmenes de hidrocarburos en el efluente de los desaladores.

Presencia de agua en las columnas y posibles daos en los platos encima de la zona de vaporizacin.

Disparo (Shut Down) de los desaladores por alto amperaje. Contaminacin con crudo en los diferentes platos hasta el tope de la

columna atmosfrica [4].

2.3.4 Caractersticas de los desaladores

Los desaladores presentan las siguientes caractersticas:

Generalmente tienen forma cilndrica horizontal. Son alimentados con crudo, una inyeccin de agua de lavado y

desmulsificante.

CAPITULO II

34

Para poner en contacto el agua de lavado con el crudo poseen una vlvula de mezcla.

Posee placas intermedias cargadas elctricamente. Tiene transformadores elctricos para ampliar el voltaje a suministrar

al equipo.

Tienen un panel de medicin de voltaje y amperaje existentes entre cada una de las placas.

Cuenta con una vlvula automtica de control de nivel de agua y mediciones de nivel interno y externo [5].

2.3.5 Tipos de Desaladores

2.3.5.1 Baja velocidad

En el funcionamiento de los desaladores de baja velocidad la emulsin de crudo-agua

es introducida a la fase de agua a travs de un canal invertido. Los slidos y baches

grandes de agua se asientan inmediatamente y el crudo fluye lentamente hacia la capa

de crudo que se encuentra entre el electrodo inferior energizado y la fase de agua. En

esta regin ocurre la mayor parte de la coalescencia y asentamiento del agua. El crudo

pasa despus por un alto gradiente de voltaje que se encuentra entre los dos

electrodos donde se lleva a cabo la limpieza final del crudo [5].

2.3.5.2 Cylectric de forma cilndrica

En este tipo de desalador cilndrico el crudo se inyecta a alta velocidad entre los dos

electrodos a lo largo de una lnea paralela en dos o tres lugares en forma de PLANE

JETS, para evitar que se acumule el crudo desalado. El electrodo superior debe ser

protegido mientras que un poco de emulsiones son atrapadas por debajo de la regin

de alto gradiente de voltaje. El crudo desalado sube por las paredes del recipiente y es

tomado en el tope para ser procesado [5].

CAPITULO II

35

2.3.5.3 Cylectric en forma esfrica

El funcionamiento de los desaladores esfrico (electro esfera) es similar en principio

al desalador cilndrico, con la diferencia de que el crudo es inyectado en un lugar

entre los electrodos en el centro de una gran esfera [5].

2.3.5.4 Howe Baker

El funcionamiento de este desalador se asemeja al desalador de baja velocidad con la

diferencia en el sistema de inyeccin de crudo. En este diseo, la emulsin de agua y

crudo es introducida a la fase de crudo por debajo del electrodo inferior energizado

mediante una tubera de distribucin.

Este tipo de desaladores puede ser: Desalador Howe Baker Tri-elctrico (Tipo II) Desalador Howe Baker Bielectrico (Tipo I) [5].

2.3.5.5 Dual polarity natco

Son tanques presurizados horizontales en los cuales los electrodos estn colocados

como placas (rejillas) verticales en lugar de horizontales. Las rejillas van colocadas a

lo largo del desalador, con polaridades diferentes (una negativa, la siguiente positiva,

y as sucesivamente) de corriente continua. Natco garantiza que de esta manera hay

una mejor distribucin del campo elctrico a travs de las rejillas energizadas [5].

2.3.6 Variables que intervienen en el desalador

La eficiencia global de los desaladores, se ve afectada por variables operacionales, de

los cuales los principales son:

CAPITULO II

36

2.3.6.1 Flujo de alimentacin de crudo

Si la carga de crudo se incrementa por encima de la capacidad de diseo de los

desaladores, se puede esperar una disminucin de la eficiencia del mismo[5].

2.3.6.2 Gravedad especifica del crudo

Las emulsiones pueden romperse en fases diferenciadas de aceite y agua debido a que

el agua tiene mayor densidad que la mayora de los crudos. La ley de Stokes establece

que mientras mayor sea la diferencia de densidad entre el crudo y el agua ms rpida

ser la separacin entre estos lquidos.

El trmino diferencial de densidad crudo-agua de la ley de Stokes, tiene

importancia decisiva en la desalacin. En primer lugar, explica porqu los crudos de

baja gravedad API (mayor densidad), son usualmente ms difciles de desalar.

Cuando la densidad del crudo se acerca a la del agua, las gotas de agua viajan a travs

del crudo con una velocidad mucho menor. La viscosidad tambin es un factor

influyente ya que los crudos de baja gravedad API son usualmente ms viscosos que

los de mayor gravedad API [5].

2.3.6.3 Temperatura en el desalador

La temperatura en el desalador debe mantenerse en el rango para el cual fue diseado

el equipo. Fuera de este rango, puede esperarse una prdida en la eficiencia del

desalador, a temperatura excesiva puede provocar una mala operacin debido al

desprendimiento de gases del crudo (con una mayor conductividad elctrica que la

del mismo). Pero en general, una temperatura mayor en el desalador tiene efectos

beneficiosos en la velocidad de resolucin de la emulsin. La temperatura de

desalacin en los desaladores comerciales oscila generalmente entre los 90 y 150 C,

siendo el rango ms comunes entre 127 y 143 C. Los efectos de la temperatura sobre

la operacin del desalador son:

CAPITULO II

37

Incrementa moderadamente la diferencia de densidad entre las fases crudo y agua.

Disminuye la viscosidad de la fase continua (crudo), para favorecer la coalescencia de las gotas de agua y su posterior decantacin [5].

2.3.6.4 Presin

La presin en el desalador debera estar al menos 20 psi por encima de la presin de

vapor de la mezcla de crudo y agua contenida dentro del mismo, esto previene la

vaporizacin del crudo y el agua dentro del desalador. Si por alguna razn disminuye

la presin en el sistema, podra ocurrir gasificacin.

Los sntomas de este fenmeno son la formacin de arcos elctricos en la zona

de los electrodos, variacin en la lectura del voltmetro, excesiva cantidad de agua en

el crudo saliendo del desalador y pobre remocin de sal [5].

2.3.6.5 Cada de presin en la vlvula de mezcla

La funcin de las vlvulas de mezclas es generar una emulsin con tamaos de gotas

de agua lo suficientemente pequeas como para asegurar estadsticamente el contacto

de las gotas de agua salada con las de agua fresca y garantizar as la disolucin de la

salmuera. Los rangos ptimos de cada de presin son de 5 a 12 psi, para crudos de

25-45 API y de 10 a 20 psi para 15-24 API. Se puede tener las siguientes

situaciones [5]:

Cada de presin baja Cuando la cada de presin es insuficiente, es decir, cuando las vlvulas de mezcla

estn muy abiertas, el flujo a travs de ellas tiende a ser laminar. Como consecuencia:

Existe mayor canalizacin del agua fresca a travs de las vlvulas. Las gotas de agua fresca sern ms grandes y menos uniformes.

CAPITULO II

38

La cantidad de gotas de agua fresca ser menor, lo que reduce la probabilidad de que cada una de ellas tenga contacto con las de agua salada. En este caso,

la disolucin de la salmuera ser menos eficiente.

El efecto prctico final ser una deshidratacin satisfactoria, pero con una desalacin deficiente [5].

Cada de presin alta Cuando las vlvulas de mezcla estn lo suficiente cerradas, el flujo a travs de ellas

ser ms turbulento, como consecuencia:

Las gotas de agua fresca sern ms pequeas, ms uniformes y ms numerosas.

La probabilidad de que las gotas de agua fresca y agua salada tengan un mejor contacto ntimo aumenta en forma significativa, lo que asegura una buena

disolucin [5].

Cada de presin excesiva La cada de presin puede ser tan alta que desfavorecera la operacin del desalador,

debido a las siguientes razones:

El tamao de las gotas tiende a ser ms pequeo lo que hace que la emulsin sea ms estable, y por lo tanto ms difcil de romper.

Disminuye la eficiencia de la etapa de decantacin de las gotas de agua. Baja eficiencia de deshidratacin y el crudo de salida del desalador tendr

mayor contenido de agua [5].

2.3.6.6. Agua de lavado

Relacin ideal El criterio principal para definir el volumen de agua a inyectar es el contenido de

sales (medido en PTB) y el porcentaje de agua y sedimentos (%AyS) en el crudo

desalado. Los valores ms usuales del contenido de sal varan entre 10 y 200 PTB,

CAPITULO II

39

siendo comunes valores de 20-80 PTB. En la mayora de los desaladores comerciales,

la inyeccin de agua se mantiene entre 6 y 8% de la alimentacin. Sin embargo, la

relacin ideal se obtiene, variando el flujo de agua de lavado y midiendo el contenido

de sal y %AyS en el crudo [5].

Efecto de una baja inyeccin de agua El efecto principal de la inyeccin insuficiente de agua de lavado es una baja dilucin

de la salmuera que forman las gotas del agua del crudo. Esto se debe a que la

poblacin de gotas de agua es tambin baja en el crudo, a medida que aumenta la

distancia entre las gotas de agua, la polarizacin inducida de las gotas expuestas al

campo elctrico en el desalador, es muy leve como para promover una efectiva

coalescencia. Esto da como resultado una probable resolucin de la emulsin lo que a

su vez provocara alto %AyS en el crudo desalado y pobre remocin de sales [5].

ph del agua de lavado El pH del agua de lavado para desalacin tiene un efecto significativo en el

rendimiento del desalador. Lo ideal es mantener este pH en el rango neutro, entre 5,5

y 7,5, por debajo de este rango puede generar corrosin en el desalador. Es ms

comn en las refineras tener agua de lavado de alto pH debido a que se utiliza agua

agria despojada, la cual contiene altos niveles de amonaco. Algunas veces se agrega

soda custica al agua agria para elevar el pH e incrementar la eficiencia del

despojamiento con amoniaco. Ocasionalmente se inyecta tambin custica gastado al

agua de lavado como medio de deshacerse de l y puede de esta manera aumentarse

el pH del agua de lavado. Si el pH del agua de lavado es muy alto (>7.5), puede

promover la estabilizacin de la emulsin, causando problemas de arrastre de aceite

al efluente y una deshidratacin pobre del crudo [5].

CAPITULO II

40

Densidad de voltaje Viene representada por el campo elctrico, es la principal fuerza impulsora en la

etapa de coalescencia de las gotas de agua. La densidad elctrica es una variable de

diseo del fabricante y en algunos desaladores no puede ser modificada. Existe, sin

embargo, algunos desaladores comerciales en los que se puede modificar esta

variable.

En la prctica sta es la ltima variable que se modifica en los desaladores, ya

que cualquier aumento de eficiencia en la deshidratacin del crudo vendr

acompaado de un mayor consumo de energa. En aquellos desaladores en los que

existe la posibilidad de operar a diferentes niveles de voltaje, se recomienda hacerlo a

un nivel intermedio.

Es importante sealar que existe un punto crtico de resistencia de la pared de

la gota, si se aplica un campo elctrico mayor que el que resiste ese punto crtico la

gota se romper y formar gotas ms pequeas que favorecen la coalescencia [5].

Nivel de agua en el desalador La interfase en el desalador, es decir, la regin de transicin donde se unen el crudo y

el agua, debe mantenerse por debajo del nivel de los electrodos, pero no tan bajo

porque puede provocar un aumento del arrastre de aceite al efluente. Si el nivel de la

interfase llega a la zona de los electrodos, se provoca un corto circuito. Normalmente

se utiliza la experiencia para determinar el nivel adecuado en algn desalador en

particular. Un incremento del nivel de agua reducir el tiempo de residencia del agua

e incrementa el campo electrosttico de corriente alterna (AC) entre los electrodos y

la interfase agua / aceite.

CAPITULO II

41

Este nivel de agua debe establecerse para permitir una ideal operacin del

desalador y un mnimo arrastre del aceite al efluente. Se recomienda que el nivel de

interfase sea chequeado por lo menos una vez por turno abriendo cada vlvula para

tomar unas muestras de los diferentes niveles de la interfase y analizarla [6].

2.3.7 Interfase de lodo

Cada recipiente esta equipado con drenajes de interfases de lodos, el cual puede ser usado para remover cualquier acumulacin de slidos o emulsiones

estabilizadas que podran ocasionar variaciones en las operaciones normales.

La frecuencia de operacin de los drenajes debe ser determinada por la experiencia del operador.

La formacin de una capa de lodo puede ser determinada por el chequeo de muestras de interface [6].

2.3.8 Ajuste de variables

2.3.8.1 Condiciones inciales

Se debe verificar las siguientes condiciones iniciales de operacin para tener buenos

resultados con la prueba de optimizacin de las variables:

Temperatura: los valores tpicos en los desaladores dependen de la gravedad del crudo a procesar:

a. >30API 93 121C

b.

CAPITULO II

42

mantener el contenido del recipiente en fase lquida y por debajo de la presin de

diseo del equipo.

Diferencial de presin en la vlvula de mezcla: este debe ser ajustado siguiendo un procedimiento, pero se debe tener cuidado al variar esta variable para evitar

una energa de mezcla demasiado grande que formara una emulsin estable o

muy pequea, que impedira un buen mezclado [6].

2.3.8.2 Cada de presin

La optimizacin de un desalador se basa en la curva de la cada de presin, por lo

tanto se tomarn los datos necesarios para elaborarla. Una vez realizada esta grfica

no ser necesario seguir este procedimiento para posteriores ajustes, sino que se

ajustar directamente al punto ptimo siempre y cuando se est trabajando a las

mismas condiciones a las cuales se elabor la curva. Se debe verificar segn el

fabricante cual es la distancia que debe existir entre el nivel de interface y los

electrodos para evitar un corto circuito.

El procedimiento a seguir es igual que el anterior: Mantener una operacin estable en el desalador: Presin, flujo y nivel no debe variar ms del 10% cada hora. Temperatura no debe variar en ms de 6 C cada hora. Operar el desalador por una hora. Tomar muestras de crudo diluido, crudo desalado, agua lavado, agua efluente y

agua del tambor acumulador. Los anlisis a realizar son los mencionados

anteriormente.

Incrementar o disminuir el nivel de inicio y el recomendado por el fabricante (depende de la distancia de separacin con las rejillas de electrodos).

Repetir los pasos 3 y 4 hasta que se alcance el valor recomendado. Evaluar cul es el punto que se obtiene el nivel ptimo de desalacin [6].

CAPITULO II

43

2.3.9 Etapas del proceso de desalacin electrosttica

El proceso de desalacin electrosttica consta de las siguientes etapas:

2.3.9.1 Inyeccin de agua fresca

Disminuye la concentracin de sales (disolucin de la salmuera) y evitar la

cristalizacin, se logra mezclando el agua salada presente en el crudo con agua fresca.

El volumen de agua fresca inyectado debe ser abundante para garantizar una mejor

disolucin.

2.3.9.2 Mezcla crudo - agua

Se forma una emulsin con gotas de agua lo suficientemente pequeos como para

promover el contacto ntimo entre el agua salada y el agua fresca, esto tiene lugar en

la vlvula de mezcla o vlvula emulsionante.

2.3.9.3 Coalescencia

Se promueve un aumento de tamao de las gotas de agua para facilitar la

sedimentacin, esto se logra por la presencia de un campo elctrico.

El voltaje del campo elctrico da lugar a una polarizacin de las gotas y a una

atraccin entre las mismas formndose gotas cada vez ms grandes, la velocidad de

crecimiento de las gotas se incrementa con su tamao para sedimentarse de forma

casi instantnea.

La fuerza de atraccin de las gotas viene representada por la siguiente ecuacin:

F = 4

62

arKE

(Ec. 2.2)

CAPITULO II

44

Donde:

F = Fuerza de Atraccin.

K = Constante Dielctrica del Aceite.

E = Gradiente de Voltaje.

r = Radio de la Gota.

a = Distancia entre los Centros de las Gota [6].

2.3.9.4 Remocin del agua

Esta se realiza a travs de un sistema de control de nivel sensible a una de las

propiedades, como la conductividad elctrica que diferencia la fase acuosa de la fase

aceitosa y crudo [6].

2.3.10 El Petrleo

Del latn petrolum, que a su vez deriva de un vocablo griego que significa aceite de

roca, es una mezcla en la que coexisten en fases slida, liquida y gas, compuestos

denominados hidrocarburos, constituidos por tomos de carbono e hidrogeno y

pequeas proporciones de heterocompuestos con presencia de nitrgeno, azufre,

oxgeno y algunos metales, ocurriendo en forma natural en depsitos de roca

sedimentaria. Su color vara entre mbar y negro. La palabra petrleo significa aceite

de piedra [6].

2.3.11 Tipos de crudos

En el lenguaje petrolero corriente los petrleos crudos se clasifican como livianos,

medianos, pesados o extrapesados. Esta clasificacin est muy vinculada a la

gravedad especfica o ndice de grados API de cada crudo. La propia clasificacin nos

da una idea de la viscosidad o fluidez de cada crudo.

CAPITULO II

45

En la tabla 2.1 se puede observar la clasificacin de los crudos segn su

gravedad API.

Tabla 2.1 Clasificacin del crudo segn los API [6]

CRUDOS API

Livianos 30< API < 49,9

Medianos 22< API < 29,9

Pesados 14< API < 21,9

Extrapesados API < 13,9

La gravedad API se usa universalmente para la catalogacin y establecimiento

de diferenciales de precios, considerando otros factores como el contenido de azufre

y/o metales, sal, corrosividad o rendimiento especfico de determinado producto dado

por un crudo determinado [6].

2.3.12 Destilacin

La destilacin es un proceso fsico que consiste en separar, por medio de

calentamiento los componentes de una mezcla basada en las diferencias en los puntos

de ebullicin.

Tabla 2.2 Algunos de los hidrocarburos que conforman el crudo [6]

Compuesto Formula Temperatura De Ebullicin (oC)

Metano CH4 -161,5

Etano C2H6 -88,7

Propano C3H8 -42,1

n-Butano C4H10 -0,5

CAPITULO II

46

n-Pentano C5H12 36

n-Hexano C6H14 68,7

n-Heptano C7H16 98,4

n-Octano C8H18 125,6

n-Nonano C9H20 150,8

n-Decano C10H22 174,1

n-Eicosano C20H42 343,8

Benceno C6H6 80,1

Antraceno C14H10 178,1

Pireno C16H10 202,3

Naftaceno C18H12 228,3

Las columnas de destilacin existen porque sera muy costoso realizar el

proceso por medio de tambores, como se ha explicado anteriormente.

Cuando una columna de destilacin es alimentada con una mezcla caliente de

lquido y vapor, los componentes pasan a travs de los diferentes dispositivos de

contacto (estructura esencial en la destilacin) que la integran. Durante este proceso,

el vapor y el lquido estn en un constante intercambio de energa, por esta razn a

medida que el vapor asciende por la columna calienta el lquido, que va en descenso

en la columna vaporizando los componentes ms ligeros que se encuentran en la fase

lquida.

El proceso inverso tambin ocurre, cuando el lquido desciende por la

columna enfra el vapor que va en ascenso condensando los componentes ms

pesados presentes en el vapor arrastrndolos hasta el fondo de la columna. El

resultado de la destilacin es una fase de vapor que se hace ms rica en componentes

ligeros al ir ascendiendo por la columna para salir por el tope, y una fase lquida que

se va haciendo cada vez ms rica en componentes pesados conforme desciende en

CAPITULO II

47

cascada hasta el fondo de la columna. Los dispositivos pueden ser platos o empaques,

eso depender de los criterios de diseo y de los productos a extraer de la columna de

destilacin. (Figura 2.7) [6].

Figura 2.7 Torre De Destilacin Atmosfrica Petrocedeo [6]

2.3.13 Destilacin al vaco

La Destilacin al Vaco se rige por los mismos principios que una destilacin normal.

Sin embargo, presenta una marcada diferencia en la presin a la que es sometida la

columna, puesto que la presin es de vaco, es decir un valor que es inferior a la

presin atmosfrica (< 1,01 bar abs). La razn principal es que la temperatura de

salida requerida por el horno, para fraccionar la parte pesada del crudo (residuo de la

columna de destilacin atmosfrica) a presin atmosfrica es muy alta y eso ocasiona

descomposicin trmica o craqueo, lo cual origina prdida de producto por la

aglomeracin de compuestos pesados coque taponamiento. Por lo tanto, se hace

necesario destilar el fondo atmosfrico o crudo reducido bajo condiciones de vaco,

debido a que este tipo de destilacin permite separar las corrientes a temperaturas

inferiores a la de craqueo.

CAPITULO II

48

Cuando cada uno de los componentes de la mezcla alcanza su temperatura de

ebullicin se vaporiza y comienza su ascenso, a travs de la columna lo que permite

separarlo de los dems, a cada una de estas fracciones de producto que se extraen de

la mezcla se les conoce como cortes de producto. Los diferentes cortes que salen de la

columna, cambian a medida que ocurre la destilacin a lo largo de la torre. Se debe

tener en cuenta, que los diferentes cortes de producto son extrados durante el ascenso

de los vapores, conjuntamente con el descenso de los lquidos a lo largo de toda la

columna. (Figura 2.8) [6].

Figura 2.8 Torre de destilacin al vaco Petrocedeo [6]

2.3.14 Produccin del crudo Zuata

Esta constituida por 395 Pozos horizontales completados con Bombas de cavidad

Progresiva con una produccin de 600 Bpd /Pozo. Se utiliza una relacin de dilucin

de 28 % y su Puntos de Inyeccin es en el Cabezal o Fondo. Dentro de las facilidades

de produccin estn 35 Macollas, 1 Bomba Multifsica, 1 Medidor Multifsico y 4

Troncales Principales. [6]

3.3.15 Simulador de proceso Desalter Simulator

El Desalter Simulator tiene como funcin proporcionar las condiciones de

temperatura voltaje y presin a las cuales es sometido el crudo diluido una vez entran

CAPITULO II

49

al proceso de desalacin, con la ventaja que de pueden ensayar con varios porcentajes

de diluciones en el crudo diluido.

Tiene un bao de aceite, una parte del cual est hecha de un material

transparente, un calentador y circulador configurado para controlar la temperatura del

bao de aceite as como un dispositivo de formacin de emulsin. La funcin del

simulador de desalacin es proporcionar las condiciones de temperatura voltaje y

presin a las cuales es sometido el crudo diluido una vez entran al proceso de

desalacin, con la ventaja que se pueden ensayar con varios porcentajes de diluciones

en el crudo diluido.

El simulador desalador tambin incluye una pluralidad de tubos de mezcla,

cada tubo de mezcla que tiene un miembro de tapa con un conjunto mezclador

configurado para trabajar con el dispositivo formadora de emulsin para emulsionar

una mezcla de aceite / agua contenida en el tubo de mezcla. Un estante de tubo de

retencin es recibido en el bao de aceite. El soporte de tubos de retencin tiene una

pluralidad de placas paralelas, dichas placas que tienen aberturas que forman

aberturas de recepcin de tubo de mezcla. El simulador desalador tambin incluye

una fuente de alimentacin, en el que las placas del soporte de tubos de retencin de

estn conectados a la fuente de alimentacin para formar una red elctrica adyacente

a los tubos de mezcla (Figura 2.9) [6].

CAPITULO II

50

Figura 2.9 Simulador de proceso Desalter Simulator [6]

3.3.16 Simulador de procesos PRO II

PRO II es uno de los ltimos simuladores creados por SIMSCI que sirve como

herramientas de clculos a travs de la interfase de Provisin y la flexibilidad que

proporciona el ambiente Windows para la solucin de un amplio rango de problemas

industriales con gran facilidad. La interfase de Provisin permite visualizar el

diagrama de flujo del proceso con gran claridad y flexibilidad. Los cdigos de color

que se utilizan permiten al usuario conocer la situacin de la simulacin. Explotar los

resultados es muy sencillo, permite preparar directamente reportes esenciales a travs

de procesadores de texto, hojas de clculo o programa de diseo grafico.

CAPITULO II

51

PRO II est diseado para el manejo de clculos de crudos pesados, aunque

este software de simulacin fue desarrollado inicialmente para modelar crudos

convencionales. Esto normalmente representara un problema, pero SimSci-Esscor

Inc y PRO II tienen presentacin en la industria petrolera mundial y se han

comprometido a desarrollar capacidades adicionales que expanden los servicios y las

capacidades de este simulador en este importante mercado. Por esta razn, PRO II es

el mejor simulador debido a sus excelentes metodologas en el manejo de crudos

pesados, adems tambin cuenta con un sistema de caracterizacin para crudos

pesados que extrapola propiedades crticas y el peso molecular de componentes del

petrleo con puntos de ebullicin normales iguales o superiores a 1000 K.

El simulador PRO II es de gran utilidad en los clculos de ingeniera

enfocados en la integracin de todos los equipos dentro de una unidad de operacin

dentro de una planta industrial. Este software se enfoca en los clculos de

transferencia de calor, balances de masa, propiedades termodinmicas y

composicionales de los fluidos, entre otros, en procesos que se desarrollan en equipos

como los siguientes: torres de destilacin, torres de vaporizacin instantnea (flash),

intercambiadores de calor, compresores, vlvulas, bombas, reactores, separadores,

entre otros .Aplicaciones del Simulador PRO II:

Diseo de nuevos procesos: El simulador PRO II permite establecer e introducir nuevos parmetros de operacin, introducir nuevos equipos dentro

de una unidad o planta para evaluar su impacto los procesos realizados en la

misma con gran exactitud, permitiendo el anlisis de la influencia de nuevos

procesos dentro del sistema de la unidad en general.

Evaluar configuraciones alternas de la planta: El simulador PRO II permite tambin el posible rediseo o reordenamiento de la configuracin de

la unidad o de la planta de procesos y plantear configuraciones alternas, con el

CAPITULO II

52

objetivo de evaluar posibles mejoras en busca de la optimizacin del

funcionamiento de la misma (Figura 2.10).

Figura 2.10 Ventana del simulador de procesos PRO II [7]

Solucin de problemas de la planta de procesos: El simulador PRO II permite a sus usuarios evaluar las condiciones de los equipos y los procesos

dentro de una unidad o planta de procesos, brindando facilidades para la

solucin de problemas operacionales existentes en la misma a travs del

anlisis de diversas modificaciones o mejoras propuestas en el simulador, se

miden sus efectos y se puede encontrar una solucin de forma segura.

Monitorear, optimizar, mejorar los rendimientos y la rentabilidad de la planta: El simulador PRO II permite monitorear y evaluar las condiciones

actuales de una unidad o planta de procesos ingresndole datos reales,

permite tambin optimizar cualquier proceso que presente algn problema en

el sistema a fin de optimizar el rendimiento de los equipos y de la produccin

de la misma para obtener una mayor rentabilidad.

CAPITULO III

CAPITULO III

METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

3.1 Identificar una corriente de hidrocarburo ms liviana con potencial para

recircularla en el proceso de desalacin

Se realiz un estudio de los anlisis de rutina que se realizan en el laboratorio del

Mejorador Petrocedeo a los distintos cortes de hidrocarburo livianos que se

producen durante el proceso de destilacin atmosfrica y al vaco en el Mejorador

Petrocedeo con el fin de seleccionar las ms livianas, tomando en consideracin que

posean las facilidades de ser recirculada al proceso de desalacin. Este estudio se

realiz en un intervalo de tiempo de 70 das.

Las corrientes de hidrocarburos livianas que presentaron mayor potencial para

ser recirculada al proceso de desalacin fueron: NAFTA, SRGO, LVGO. Con las

corrientes de hidrocarburos ya seleccionadas se procedi a realizar un estudio diario

de los resultados obtenidos en el laboratorio del mejorador Petrocedeo enfocados en

los grados API, con el fin de seleccionar la ms liviana.

En las Figuras A.1 y A.2 del Apndice A se encuentran los datos obtenidos

durante el estudio.

Tabla 3.1 Valores promedios de los API de las Muestras

Muestras Promedio de API

NAFTA 45,8

SRGO 23,6

LVGO 24,3

CAPITULO III

54

3.2 Realizar la caracterizacin fisicoqumica del hidrocarburo Zuata procedente

de produccin y la corriente de hidrocarburo liviana identificado que ser

recirculada al proceso de desalacin

El desarrollo experimental se llev a cabo en el laboratorio del mejorador

Petrocedeo, se tomaron muestras en un recipiente de 5 litros de las corrientes de

hidrocarburo Zuata y NAFTA, para la caracterizacin de las mismas se emplearon las

normas ASTM (Sociedad Americana de Ensayos de Materiales).

3.2.1 Medicin de la gravedad API del crudo Zuata y la corriente de

hidrocarburo (ASTM D -5002)

Este ensayo permiti conocer la gravedad API de las muestras, se realiz con el

equipo densmetro automtico DMA 4500 que es de la marca Anton Paar segn la

norma ASTM D- 4052 el cual analiza los API a temperaturas de 60 C y 15 C, para

efecto de la prueba se tomo el resultado a 60 C. Consisti en colocar parte de las

muestras de crudo Zuata y NAFTA en vasos plsticos pequeos con el fin de tomar

con una dosificadora de 10 ml una porcin de las mismas, posteriormente se procedi

a inyectar en el equipo prestando atencin a la ventanilla del dispositivo que nos

permite ver el comportamiento de la muestra y evitar que esta tengan burbujas de

aire. Una vez inyectada la muestra correctamente en el equipo este tarda unos

segundos y luego arroja el valor la gravedad API (Figura 3.1).

Figura 3.1 Densmetro automtico DMA 4500 Anton Paar

CAPITULO III

55

3.2.2 Medicin de agua y sedimentos mediante la ASTM D -4007

Esta prueba permiti determinar la cantidad de agua y sedimentos (%AyS) presentes

en el crudo, utilizando la norma ASTM D- 4007 y el equipo de centrifuga

BENCHMARK 2000. Este mtodo consisti en preparar tubos de centrfuga, de

capacidad 100 ml, con muestras de crudo Zuata (50 ml), xileno (50 ml) y 4 gticas

de deshidratante (Tetrolite C-10) (Figura 3.2).

Figura 3.2 Centrifuga BENCHMARK 2000

El procedimiento se realiz de la siguiente manera:

a) Una vez preparado el tubo de centrifuga con las muestra y el diluente se

procedi a colocarle un tapn al cilindro y agitarlo durante 30 segundos.

b) Se coloca en la centrifuga la cual ya est configurada a una temperatura de

140 C y 1500 rpm de velocidad por diez minutos. Cabe destacar que por ser una sola

muestra se coloca un segundo cilindro de centrfuga con agua para mantener el

equilibrio interno del dispositivo.

c) El paso anterior se repiti dos veces y por diferencia de densidades se

separ el agua del crudo, quedando depositados en el fondo del tubo centrfugo los

sedimentos, seguidos del agua por ser un fluido con mayor densidad en el sistema y

CAPITULO III

56

por ltimo el crudo, luego de terminado los diez minutos de estar la muestra en la

centrifuga se procede a retrala y medir su contenido de agua.

3.2.3 Medicin de sal en crudo Zuata mediante la ASTM D 6470

Esta prueba se realiz con un equipo analizador automtico de sales en crudo marca

HERZOG modelo SC 960.

La prueba consiste en colocar en un cilindro graduado de 100ml un volumen

de 40 ml de xileno y 10 ml de muestra de crudo Zuata, luego se lleva hasta la lnea de

aforo con alcohol mixto y se agita hasta que el volumen de crudo se diluya

completamente. Finalmente se vierte en un vaso precipitado de 100 ml, se coloca en

el equipo donde posteriormente de se le introduce un dispositivo del equipo

(electrodos) y a travs de una pantalla que posee el equipo luego de pasar 30

segundos aproximadamente, se lee la cantidad de sales (PTB) presentes en el crudo

(Figura 3.3).

3.2.4 Medicin de azufre mediante la ASTM D- 4294

Esta prueba se realiz mediante el equipo analizador de azufre automtico x-

Supreme 8000 de la marca OXFORD. Este dispositivo cuanta con una serie de

Figura 3.3 Equipo Herzong e implementos para medir sales en crudo

CAPITULO III

57

recipientes donde se depositan las muestras. Esta prueba se le realizo al crudo Zuata y

la corriente de hidrocarburo liviana Nafta (Figura 3.4).

Figura 3.4 Analizador de azufre X Supreme 8000 (Oxford)

La prueba consisti en llenar los envases especiales del equipo con las

muestras de hidrocarburo hasta una marca que estos poseen, luego se taparon y se

colocan en un carrusel interno que este tiene. Finalmente se cierra la tapa del equipo y

se le indica los nombres de las muestras. Cabe destacar que este equipo ya esta

configurado y una vez indicado el nombre de las muestras se le da en la pantalla que

este posee inicio y el comienza automticamente a trabajar en el anlisis.

3.2.5 Determinacin de destilacin en muestra de crudo liviana Nafta

mediante la ASTM D- 86

Esta prueba se realiz mediante el equipo de destilacin automtico NDI- 440 de la

marca NORMALAB ANALIS, un baln de 100 ml,

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