PRACTICA N 1 DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE AGUA EN UN CRUDO POR DESTILACIN

GERALDINE HERNANDEZ AVILA CD. 20121111098EDWAR FELIPE PERDOMO BARRERA CD. 2010296085

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURACRUDOS Y DERIVADOSCODIGO BEINPE10-123056 GRUPO 03PROFESOR: HAYDEE MORALES

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA DE PETROLEOSNEIVA, SEPTIEMBRE2014

INTRODUCCIN

La destilacin es la operacin de separar, mediante calor, los diferentes componentes lquidos de una mezcla. Es el proceso que consiste en calentar un lquido hasta que sus componentes ms voltiles pasan a la fase de vapor y, a continuacin, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma lquida por medio de la condensacin.

El objetivo principal de la destilacin es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales voltiles de los no voltiles.

La destilacin por arrastre de vapor es una tcnica que sirve fundamentalmente para separar sustancias insolubles en agua y literalmente voltiles, de otros productos no voltiles mezclados con ellas. Este mtodo es un buen sustituto de la destilacin al vaco, y tiene algunas ventajas, ya que la destilacin se realiza a temperaturas bajas. El comportamiento de la destilacin de un sistema de dos fases inmiscibles, donde cada lquido ejerce su propia presin de vapor y la suma de ambas es de la presin de operacin, y son independientes de las cantidades relativas de la mezcla. Estos hechos constituyen la base para la purificacin de sustancias por el arrastre de una corriente de vapor. Existen varios compuestos orgnicos de punto de ebullicin relativamente alto que con agua co-destilan en una cantidad en peso lo suficientemente grande para ser destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullicin del agua. Esto se debe a sus pesos moleculares relativamente elevados comparados con las del agua.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar el contenido de agua en una muestra de crudo, destilando con un solvente voltil.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Verificar la importancia de las diferencias del punto de ebullicin en un proceso de destilacin

Determinar el efecto de un solvente voltil sobre una muestra

MARCO TERICO

El mtodo utilizado para la determinacin de la cantidad de agua en el crudo es el proceso de destilacin. Para tal efecto la muestra es calentada bajo condiciones de reflujo con un solvente insoluble en agua, el cual se co-destilara con el agua en la muestra. El solvente condensado y el agua son separados continuamente en la trampa para tal fin.El principio fsico es la separacin mediante la vaporizacin y condensacin, de los diferentes componentes lquidos de la muestra, slidos disueltos en lquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullicin (temperaturas de ebullicin) de cada una de las sustancias.

El punto de ebullicin del agua en Neiva es cercano a los 99 C y el xileno es cercano a los 137 C, mientras que el petrleo a estas temperaturas es estable fsicamente; por lo que el agua ser la primera en ebullir, producindose vapor saturado, el cual asciende por la trampa hacia el condensador, al hacer contacto con el condensador, el agua a bajas temperaturas circulando por el mismo retirara el calor al agua por lo que esta se condensa y por densidad desciende hacia el fondo de la trampa. Al llegar a temperaturas cercanas a las del punto de ebullicin del xileno este experimenta el mismo proceso que el agua y queda en una fase superior en la trampa debido a que su densidad es menor que la del agua.El volumen de agua obtenido, es reportado como fraccin o porcentaje del volumen inicial de la muestra de petrleo crudo. La trampa posee una graduacin para tomar las lecturas de los volmenes de agua que han sido extrados de la muestra de crudo. La ecuacin utilizada para determinar la cantidad de agua en una mezcla de crudo seco ms agua es:

La norma que rige esta prueba es la NORMA ASTM (D95 83): Mtodo estndar de Prueba para agua en derivados de petrleo y materiales bituminosos que involucra la destilacin del fluido de muestra en presencia de un solvente que es miscible en la muestra, pero inmiscible en agua. El agua destilada de la muestra es condensada y segregada de un tubo contenedor especialmente diseado y graduado, para indicar directamente el volumen de agua destilado.

PROCEDIMIENTO

Se midi 25 ml de crudo en un vaso de precipitado y se transfiri al matraz de 250 ml Se midi 30 ml de solvente (xileno) en una probeta y se transfiri al matraz de 250 ml Se ensambl los componentes del aparato adecuadamente, seleccionando la trampa de acuerdo al contenido de agua esperado en la muestra, asegurando todas las conexiones. Se circul agua por la coraza del condensador para enfriar el vapor. Se aplic calor al matraz, inicialmente se observara como el aillo de destilacin sube desde el matraz hacia la trampa y luego hacia el condensador y se ajust la rata de ebullicin; no se pudo elevar demasiado el calor debido a que el crudo tena una gran cantidad de agua y se vena la prueba. Se continu la destilacin hasta que no se vea agua en otra parte del aparato ms que en la trampa. Y el volumen de agua en la trampa permanezca constante por 5 min. Se dej la trampa y su contenido a temperatura del ambiente por 2 das para que se separara totalmente el agua del xileno porque el agua y el xileno se haban mezclado

Se tom la lectura del volumen de agua y se encontr su BSW correspondiente.

TABLA DE DATOS Y MUESTRA DE CALCULOS

DATOS

SUSTANCIASVOLUMEN (ml)

Crudo25

Xileno (solvente)30

Cantidad de agua obtenida2.7

Porcentaje de agua en la muestra 10.8%

CALCULOS

BSW Volumen agua obtenida =x 100

Volumen muestra

BSW

BSW = 10.8

RESULTADOS

Luego de la adicin de 25 ml de crudo y 30 ml de xileno y al permitir el reposo de la prueba durante un par de das se observ lo siguiente:La trampa contena (2,7 ml de agua), con rastros nulos de agua en la parte ascendente del matraz, sin rastro alguno de agua en el condensador de reflujo.Al finalizar el calentamiento de la muestra, se apreci un valor de 2,6 ml de agua y pasados los das el dato de agua subi 0,1 ml.Los errores posiblemente fueron causados por las siguientes razones:

Un posible error pudo ser que al depositar el crudo en la probeta para medirlo, un poco de ste quedara adherido a las paredes de la misma y por tanto afectar la medicin del volumen

Otro posible error es que al tratar de limpiar la probeta con el xileno, se pudo haber regado cierta cantidad del mismo con crudo disuelto, por lo tanto afecta la lectura de la cantidad de agua disuelta en el crudo.

Tambin es importante aclarar que inicialmente esperbamos un parmetro ms alto de contenido de agua debido a que a primera vista hicimos un clculo aproximado de contenido de agua del 40 % razn por la cual solo tomamos 25ml de crudo.

CUESTIONARIO

Qu efecto tiene el solvente sobre la muestra?R/ El efecto del solvente se basa principalmente en que al agregarse el solvente en una determinada cantidad de modo que se sature en agua, produce que atrape las molculas de esta y, sabiendo que el xileno ms voltil, se evaporar para posteriormente llevar consigo el agua. En caso de que no se hiciera esto, o si se vertiera mucho xileno, se sobresaturara la mezcla y al no poder cargar con las molculas del agua se recogera muy poca o ninguna cantidad y no se podra pasar a decidir acerca de ste por su contenido en agua.Cules son los tipos de solvente apropiados, segn el tipo de muestra de la prueba?R/ El solvente orgnico extractor debe ser inmiscible con el agua, teniendo en cuenta que a mayor n de C, disminuye la polaridad y disminuye la hidrofilia (es el comportamiento de toda molcula que tiene afinidad por el agua), Disolver mejor que el agua a la sustancia a extraer, tener punto de ebullicin bajo, para que se pueda eliminar fcilmente. No reaccionar con el producto a extraer: No ser inflamable ni toxico (en lo posible). Los solventes muy polares no sirven para la extraccin, ya que sern miscibles con el agua. La polaridad del solvente extractor depender de las caractersticas del compuesto a extraer.

ALGUNOS EJEMPLOS DE ESTOS SON:Los destilados del petrleo: hidrocarburos alifticos (como por ejemplo hexano, ciclo alcanos y octano).

Aromticos: (los aromticos ms comunes son el tolueno, xyleno, benceno y alquil bencenos).

Los oxigenados: alcoholes, cetonas, teres y steres (como por ejemplo etanol, metanol, acetona, metil isoButil cetona y butil-ter).

Cmo se prepara el solvente utilizado previamente en la prctica?R/ Primero se aclara que el solvente utilizado en la prctica fue xileno y teniendo en cuenta que este es un producto bastante inflamable que puede ocasionar mezclas explosivas con el aire, solo debe ser manipulado por personal capacitado o con extremo cuidado, y aunque es un producto prefabricado por empresas que tengan la autorizacin para producirlo, se debe tener en cuenta que en la prctica se adiciono a la muestra haciendo los clculos segn el BSW esperado.

Cul es la reproducibilidad y repetibilidad de este mtodo?R/ Reproducibilidad: Se refiere a la diferencia entre dos resultados obtenidos independientemente por dos operadores trabajando en diferentes laboratorios, en materiales idnticos, en el normal y correcto desarrollo del mtodo, no debe exceder un caso entre veinte pruebas, los siguientes valores:Agua recogida (mL) Diferencia (mL)0 a 1 0.2

Repetibilidad: La diferencia entre los resultados obtenidos por un mismo operador con los mismos aparatos, bajo constantes condiciones de operacin en idnticos materiales de prueba, en el normal y correcto desarrollo del mtodo, no debe exceder un caso entre veinte pruebas, los siguientes valores:Agua recogida (mL) Diferencia (mL) 0 a 1 0.1 1.1 a 25 0.1 o 2% del promedio Cualquiera que sea el mayor

Cul es la aplicabilidad en la industria del petrleo de esta determinacin?R/ Los procesos de destilacin por arrastre de vapor son implementados en la industria petrolera para extraer los excesos de agua presentes en el hidrocarburo, logrando as una optimizacin en la calidad de dicho producto, segn las normas internacionales que regulan el transporte de hidrocarburos a nivel mundial. Estos procedimientos pretenden conservar y prolongar la vida til de los equipos implementados en las refineras, as como los oleoductos, los cuales permiten el desplazamiento del crudo hacia estas.

A qu debe que en la trampa se haya formado una emulsin?R/ En la industria petrolera determinar el contenido de agua que tiene un crudo es muy importante; sta que se encuentra emulsionada en el crudo; tiene una procedencia martima lo cual es muy comn encontrarse con la presencia de sales como NaCl, MgCl2, CaCl2 adems de CaCO3, BaCO3, FeSO4, MgSO4. La presencia del cloro y sales en estos casos se ha vuelto un problema para la industria petrolera tanto en el transporte como en la refinera ya que estos componentes causan costosos daos debido a la corrosin que generan.Para evitar los anteriores problemas la industria petrolera a fijado unas normas estndares de BSW (contenido de agua y sedimentos en el crudo) poniendo as en claro que para transportar un crudo no debe contener ms del 1% de BSW y para su refinera no debe pasar del 0.05% de BSW; para hacer cumplir estas normas la industria petrolera a impuesto millonarias multas a las empresas que no acaten la norma.El petrleo es comprado y vendido con base a su gravedad API y un crudo de alto API es comprado a mayor precio y su precio de refinamiento va a ser ms bajo; el contenido de agua en un crudo baja la gravedad API reduciendo su precio de venta y aumentando sus costos de tratamiento. Por lo tanto la determinacin del contenido de agua en un crudo por destilacin es una forma de calcular el BSW y tambin lo podemos determinar por el mtodo de centrifugado.

CONCLUSIONES

Conocer el contenido de agua en el crudo y en sus productos es importante debido a que este se convierte en un factor determinante para evaluar su calidad, as como los tratamientos que se han de emplear para controlar los problemas de corrosin que se pueden presentar en los procesos de transporte y comercializacin de dicho crudo.

Gracias a las caractersticas de gran volatilidad, elevado punto de ebullicin e inmisibilidad con el agua, el xileno se convierte en un solvente ideal para este proceso, fue de gran utilidad para el arrastre del agua, adems que la cantidad de xileno utilizado fue acertado basndonos en la efectividad anteriormente mencionada.

La importancia de las diferencia en los puntos de ebullicin del agua y del crudo se convierten en el principio bsico que rige la prctica y es de relevar , que los puntos de ebullicin del agua y el solvente utilizado en este caso xileno deben ser menores que el punto de ebullicin del crudo, debido a que el solvente en fase vapor cumple la tarea de arrastrar consigo el vapor de agua para formar una mezcla gaseosa que posteriormente se condensa haciendo que el lquido sea puesto en una trampa.

Los distintos errores que se pueden presentar en la experiencia llegan a determinar importantes cambios en los resultados, por lo cual se hace importante tratar de reducirlos al mximo, lo que se logra con una oportuna toma de decisiones en cuanto a las cantidades de muestra a utilizar y la cuidadosa ejecucin del procedimiento de la experiencia.Las perlas de ebullicin contribuyen de manera notoria en el en movimiento el lquido a destilar, para que durante el procedimiento, sea controlada la ebullicin disminuyendo las burbujas, razn por la cual no fue posible elevar la temperatura y nuestra practica fue un poco ms demorada.

BIBLIOGRAFIA

1. ASTM standar petroleum products and lubricants ( ASTM P5-83)

1. API American petroleum institute ( D4005 - D4007 - D4057 ).

1. FRANCO MUOZ, Julin Andrs. Guas de Laboratorio de propiedades del petrleo.

1. WAUQUIER, J.P., el refino del petrleo. Editorial Diaz de santos, 2004