ANÁLISIS S.A.R.A

JUAN MIGUEL ESPINOSA CLAVIJO2094577

ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

AGENDA1. Introducción2. Objetivos3. Conceptos Clave4. Análisis S.A.R.A

• Saturados• asfaltenos• Resinas• Aromáticos

5. Propósito del análisis S.A.R.A6. Métodos cromatográficos de separación de las fracciones

• ASTM D2007–3 Método de adsorción Cromatográfica (Clay-Gel)

• Cromatografía liquida de alta presión (HPLC)• Cromatografía de capa delgada (TLC)

7. Conclusiones

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INTRODUCCIÓNHoy en día, la industria de los hidrocarburos busca caracterizar el petróleo para predecir su comportamiento, conociendo cual o cuales fracciones pueden precipitar como sólidos orgánicos en el yacimiento, las facilidades de superficie y en sistemas de transporte.

Para llevar a cabo esta caracterización es necesario llevar a cabo diferentes técnicas de análisis para la cuantificación y determinación de dichas moléculas que conforman el crudo.

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OBJETIVOS

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OBJETIVO GENERALIdentificar las características de las fracciones S.A.R.A, y su importancia en la solución de problemas en la industria de los hidrocarburos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Determinar las fracciones S.A.R.A, mediante el procedimiento descrito en la norma ASTM y los métodos mejorados alternos al de la norma para la realización de análisis S.A.R.A.

• Conocer las características y propiedades de los compuestos saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos.

• Estudiar la importancia del análisis S.A.R.A para el estudio de la estabilidad de asfaltenos.

CONCEPTOS CLAVE

ADSORCIÓN: Es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material

DESORCIÓN: Lo contrario a la adsorción; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.

ELUSIÓN: Proceso físico que separa sustancias por medio de un lavado con líquido apropiado de sustancias adsorbidas.

CROMATOGRAFÍA: Método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas.

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El análisis SARA es un análisis composicional que busca cuantificar por medio de la elusión los diferentes compuestos, en base a la polaridad y solubilidad del crudo, para así determinar el porcentaje en peso de la cantidad de los compuestos Saturados, Aromáticos, Resinas y asfaltenos presentes en la muestra.

S ATURADOS A ROMATICOS

R ESINAS

A SFALTENOS

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ASFALTENOS

RESINAS

AROMATICOS

SATURADOS

Líne

a de

pol

arid

ad

SATURADOS

No polares, no enlaces dobles

ni triples

Son generalmente las

fracciones más livianas del crudo

Están compuestos por

cadenas de alcanos o

cicloalcanos

Comprenden los

hidrocarburos alifáticos y nafténicos

Su reactividad química es pequeña

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AROMÁTICOS

Estructura viene

derivada de la del

benceno

Comprenden cadenas

alquílicas y anillos

cicloalquílicos

Derivados Estructurales del Benceno

Son más polares que los

saturados

Polares, comunes para todos los petróleos. Olor

agradable

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RESINAS

Son compuestos mucho más

pesados que los anteriores

Son compuestos

asociados, no propiamente

hidrocarburos.

Su polaridad es baja, pueden

ser diluidos en heptano y pentano

Estructura que consiste en anillos,

principalmente aromáticos

Las resinas puras son líquidos pesados o solidos pegajosos y

volátiles

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ASFALTENOS

Poseen algunos radicales polares

Son cadenas de anillos de

aromáticos principalmente

Se encuentran en el crudo en forma coloidal

Los asfaltenos puros son sólidos,

secos y no volátiles

Constituyen la fracción del crudo que precipita

en alcanos livianos como pentano, hexano

o heptano.

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Problemas

Contaminación Catalizadores

Refinería

Obstrucción facilidades de Producción en

superficie

Taponamiento del Yacimiento

PRECIPITACIÓN DE ASFALTENOS

Propósitos del Análisis S.A.R.A• La prueba se realiza para estimar el

porcentaje en peso de la cantidad de los compuestos saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos.

• Se puede predecir la naturaleza de la materia orgánica de la roca madre y el grado de madurez del crudo.

• Se logra conocer cual o cuales fracciones pueden precipitar como sólidos orgánicos en el yacimiento, las facilidades de superficie y en sistemas de transporte.

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MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS DE SEPARACIÓN DE LAS FRACCIONES

CROMATOGRAFÍA

Métodos Mejorados

(HPLC)Líquida de Alta

Presión

(TLC)Capa Delgada

ASTMD2007-03

Adsorción por Arcilla-gel(Claygel)

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ASTM D2007-03

Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM

• Requiere una muestra bastante grande de aceite con un punto de ebullición de al menos 500 °F y de solventes.

• Se debe remover la fracción de asfáltenos antes de la muestra.

• Agregue 100 gramos de arcilla en un tubo cromatográfico y ajuste una pequeña capa de fibra de vidrio.

• En otro tubo cromatográfico agregue 200 gramos de sílica gel , encima agregue otros 50 gramos de arcilla.

• Una los dos tubos agregando vaselina insoluble en hidrocarburos para lubricar las juntas.

Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM

10 g de la muestra 100ml de n-pentano (Solvente)

=mezcla

< 10 g de la muestra

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Filtro

Se filtran los componentes insolubles

Se evapora el solvente

Se deja reposar

Fracciones solubles S.A.R

Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM

REMOCIÓN DE ASFALTENOS

Solvente( De afinidad polar con la

Fracción saturada)

Muestra( sin contenido de asfaltenos)

Saturados

Aromaticos

Resinas Se evapora el solvente y se obtiene la fracción en masa de los componentes saturados.

RECUPERACIÓN DE SATURADOS

Método De Adsorción Cromatográfica Por Arcilla-gel (Claygel) ASTM

Solvente( De afinidad polar con la

Fracción aromaticos)

Muestra( sin contenido de

saturados y asfaltenos)

Saturados ( Anteriormente retirados)

Aromaticos

Resinas Se evapora el solvente y se obtiene la fracción en masa de los componentes aromaticos.

RECUPERACIÓN DE AROMÁTICOS

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CALCULO DE FRACCIONES

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CROMATOGRAFÍA DE CAPA DELGADA (TLC)

Fig. Cromatógrafo de capa delgada.

El principio que gobierna el método es la diferencia en el grado de solubilidad y en la fuerza de su adsorción al adsorbente y, por ello algunos componentes serán llevados más arriba que los otros, estos fluirán a distintas ratas a través del plato.

CROMATOGRAFÍA LIQUIDA DE ALTA PRESIÓN (HPLC)

• Es un proceso mejorado mediante el uso de presiones bastantes altas alrededor de 6000 Psi y una bomba que impulsa muy rápido el movimiento del solvente en fase móvil

• Requiere que los asfáltenos se han removidos.

Fig. 18 Refractómetro diferencial

CROMATOGRAFÍA LIQUIDA DE ALTA PRESIÓN (HPLC)

Fig 19 Comparación de las fracciones S.A.R.A por los 3 métodos cromatográficos.

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COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS

APLICACIÓN # 1PAPER SPE 75228: “Evaluating Crude Oils by SARA Analysis”

Consideraciones:

• Este paper muestra un estudio realizado a 6 diferentes tipos de petróleo de gravedad API media (22.6° a 37.2 °)

• 3 métodos cromatográficos de separación de fracciones utilizados: TLC – FID, ASTM, HPLC

Propiedades de la muestra de petróleo

Fracciones SARA por los tres métodos

Comparación de fracciones SARA por pruebas ASTM, HPLC mejorado y TLC-FID

TLC-FID vs ASTM

• Suma de las cantidades de volátiles y saturados del método TLC-FID sobrestimaría la fracción de saturados y se subestimaría la fracción de aromáticos.

• El método TLC-FID no puede ser recomendado para un análisis SARA de rutina para aceites de gravedad API media.

HPLC vs ASTM Parámetro ASTM HPLC

Pérdida de volátiles Si No

Tiempo (separación de asfaltenos) 2 días 2 días

Tiempo de prueba 20 horas 1 hora

Cantidad de muestra 10 g 1 g

Cantidad de disolvente 2 L 300 ml

• El método de caracterización S.A.R.A es una herramienta relevante para la predicción del comportamiento del petróleo, y así prevenir problemas que afecten la producción y los procesos de refinamiento.

• El método ASTM demuestra se gran efectividad para el tratamiento de una gran variedad de crudos siendo uno de los métodos mas sencillos.