DESTILA
DESTILACION A
CION ATMOSFÉR
TMOSFÉRICA Y AL
ICA Y AL
VACIO
VACIO
gestión 2014
gestión 2014
Contenido del capitulo
Contenido del capitulo
Principios de funcionamiento.Principios de funcionamiento.
Objetivos del proceso deObjetivos del proceso de destilación
destilación
Características y Variables delCaracterísticas y Variables del proceso DA.
proceso DA.
Diagrama de flujo Diagrama de flujo DADA
Características y Variables delCaracterísticas y Variables del proceso DV
proceso DV
Principios de funcionamiento de la
destilación
La separación de fracciones de
mutlicomponentes por medio de las diferencias
en los puntos de ebullición, donde por un
equilibrio termodinámico, se forman dos fases
una de vapor y la otra de líquido.
OBJETIVO DEL PROCESO DE
DESTILACIÓN
Esquema de un equipo de
destilación
Fraccionador Producto de fondo Condensador de reflujo Producto de tope Rehervidor Intercam. Alimento (Crudo)Esquema de fraccionamiento
Modelo básico de fraccionamiento
CURVAS DE DESTILACIÓN
Limites de destilación o curvas de destilación son
utilizados para definir las características
comerciales de los productos del petróleo,
también para el control de calidad de estos
Con esta finalidad se utiliza los métodos de
destilación sin rectificación, que consta en que los
vapores formados por el calentamiento del
producto del petróleo son eliminados del balón
de destilación, condensados a medida que se
van formando y luego colectados en un cilindro
graduado.
La destilación se la realiza en aparatos ASTM en
•Los resultados de los análisis se expresa bajo la forma de porcentaje de destilación a cierta temperatura, o también bajo la forma una temperatura dada destila cierto porcentaje
•En función de los productos sometidos al análisis, la
destilación se puede realizar ala temperatura atmosférica o a una presión baja
•Una destilación atmosférica se aplica a los derivados
gasolinas, kerosén diesel oil en general hasta una temperatura de 360 C
•También se puede realizar a productos pesados para
conocer las fracciones livianas que contienen o las fracciones que destilan hasta los 360 C
CURVAS DE DESTILACIÓN
Destilación
En una mezcla binaria se diferencia:
El componente más volátil (liviano) que
tiene una temperatura de ebullición menor y una presión de vapor mayor
El componente menos volátil (pesado)
que tiene una temperatura de ebullición mayor y una presión de vapor menor
Por el calentamiento la mezcla de líquidos a
la temperatura tºC se obtiene dos fases: una de vapor y la otra liquida, después de un tiempo se establece un equilibrio
termodinámico.
Sistema de cabeza de una torre de
DA
Destilación
La destilación fraccionada del petróleo crudo es más
compleja, ya que la mezcla supuestamente al fraccionamiento no es una mezcla binaria, es una mezcla de poli componentes. Los productos obtenidos de una torre de fraccionamiento del petróleo crudo no son componentes en estado puro, son fracciones con ciertos intervalos de destilación llamados: gasolinas, kerosén, diesel oil, los cuales a su vez están constituidos de muchos individuos químicos
La vaporización de un producto del petróleo puede tener lugar en diferentes modos:
Vaporización discontinua (diferencial) cuando los
vapores formados (más ricos en el componente volátil que la mezcla inicial) son separados continuamente a medida que se forman estos. A medida que la evaporación se va llevando, tanto los vapores resultantes y el líquido residual se enriquecen en componentes mas pesados, la temperatura de vaporización crece continuamente
• Vaporización continua o en equilibrio, cuando los vapores se
mantienen en contacto continúo en el líquido residual, la composición de estas fases siendo constantes en el tiempo, dado el hecho que está en equilibrio
Evidentemente que en este tipo de vaporizador la temperatura en el vaporizador permanece constante. Ejm en el proceso de vaporización en una torre de destilación del petróleo crudo
El petróleo crudo es aspirado por una bomba del tanque de almacenamiento, luego realiza intercambio de calor con los productos que salen de la torre y luego al horno, donde se
vaporiza parcialmente y entra en la zona de vaporización de la torre (flasheo), separándose en dos fases que se encuentran en equilibrio con los vapores que suben hacia la parte superior de la torre y el liquido que baja al fondo de la torre
Destilación
Destilación
Vaporización en presencia de vapores de agua (vapor
sobre calentado) este tipo es utilizado muy a menudo en
los procesos de destilación en la industria de transformación del petróleo
Se utiliza con las siguientes finalidades
Realizar una circulación intensa del fluido en los diversos
equipos de calentamiento evitándose un sobre
calentamiento local de la masa del fluido, el cual puede provocar una descomposición térmica de este.
Realizar una reducción a la temperatura de vaporización
de los productos pesados bajo las temperaturas de
descomposición térmica de estos (en los hornos tubulares y torres de destilación)
Vamos a suponer que el producto se vaporiza a una
temperatura tºC, es decir entonces cuando la presión de sus vapores vence la presión externa que ejerce al liquido
En el momento que se introduce vapor sobre
calentado en la masa del fluido bajo la forma de
burbujas, comienza la difusión en los vapores del
hidrocarburo, en el interior de la burbuja.
En este caso, en la burbuja de vapor, la vaporización
del hidrocarburo puede tener lugar a la temperatura
t1ºC menor que la tºC, ya que la presión parcial de los
vapores de hidrocarburos en la burbuja, la cual se
suma a la presión parcial del vapor sobrecalentado
Destilación
Destilación Atmosférica
El petróleo crudo es una mezcla compleja
de poli componentes, en primer lugar se
supone a un fraccionamiento de donde
se
obtiene
fracciones
que
tienen
diferentes usos, gasolina, kerosén, diesel
oil, asfalto
Ya que el fraccionamiento se realiza por
destilación fraccionaria a una presión casi cerca de la presión atmosférica,
es por
eso que se llama destilación atmosférica,
también es llamada destilación primaria
Destilación atmosférica DA
Destilación Atmosférica
Instalaciones industriales de destilación atmosférica
Pueden ser de diferentes tipos con una sola torre o con dos torres,
una torre y un vaporizador preliminar
Instalaciones de DA con una sola torre
Este tipo de instalaciones son utilizadas en la destilación de
crudos con un contenido de gasolina de hasta el 15%, por que las gasolinas con un contenido de gasolina mayor al 15 % ejercen una presión mayor a los intercambiadores, que deben ser gruesos y por lo tanto caros. De igual manera son utilizados en la destilación de crudos con un contenido mínimo de cloruros y ácido sulfhídrico, en caso contrario se produce una corrosión intensa a la torre de
fraccionamiento y los condensadores de cabeza
Instalación de DA con dos torres de fraccionamiento
Este tipo de instalaciones puede procesar crudos con un contenido
alto de gasolina (sobre los 15%) por que parte de la gasolinas se separan en la torre cero, antes de ser calentado en crudo en el horno (donde se esa manera se reduce la presión). En las torres cero se realiza una excelente separación de la gasolina liviana, si el
crudo tiene contenido de azufre en cantidades grandes el ácido sulfhídrico resultante se elimina por la cabeza de torre cero, siendo protegida la torre principal de la corrosión.
Este tipo de instalaciones son más caras que las torres con una sola
torre
Destilación Atmosférica
Gasolina liviana Crudo descabezado 1 Gasolin a media Residuo Gasolina Pesada Kerosén Diesel oil 2 3 4 Petróleo CrudoDestilación Atmosférica
Diagrama de flujo de principio a una instalación de
DA con dos torres
1 Torre cero
2 Horno
3Torre de fraccionamiento
4 intercambiadores de calor
Instalaciones de DA con una torre y un vaporizador
preliminar
En las instalaciones modernas son caracterizadas por
una capacidad mayor de transformación del
petróleo crudo (sobre los 2MM de toneladas de
crudo/ año), que llevan a una economía de inversión
(consumo reducido de metal) y gastos en la
explotación frente a las instalaciones de destilación
del petróleo crudo con capacidades pequeñas. Una
reducción substancial a estos gastos se realiza por el
acoplamiento de la instalación de DA con una
instalación al vacío (DV)
PRODUCTOS OBTENIDOS, CARACTERISTICAS DE CALIDAD Y LA UTILIZACION DE ESTOS
En las instalaciones de DA al petróleo crudo por lo
general, no se obtienen productos refinados directamente para su comercialización.
Los productos obtenidos son sometidos a unas
operaciones de refinación (separación de algunos componente no deseables) o a unos procesos termo-catalíticos (con el propósito de mejorar diferentes propiedades y al final a unas operaciones de mezcla (blending), los cuales se realizan en el área de tanques y después estos procesos son comercializados
Los productos intermediarios obtenidos en la DA, es
necesario que cumplan ciertas propiedades, en función al producto refinado que se quiera obtener. Estas
propiedades deben ser previstas de acuerdo a las normas internas de cada empresa y varían en función de la materia prima para su transformación
Destino de los productos de DA
Productos de DA
Ejemplo de balance de materia
de un crudo
Destilación en Vacío al Residuo
Objetivos de una destilación en vacíoLas temperaturas de ebullición de los hidrocarburos
existentes en el residuo tienen valores muy altos,
que por calentamiento antes de su evaporación,
comienza una descomposición térmica. Por lo
que se procede con la evaporación de los
hidrocarburos a una presión mas baja (vació), en
presencia de vapor sobrecalentado, estos
factores conducen a bajar los puntos de
ebullición de los hidrocarburos, siendo posible la
evaporación antes de la descomposición
térmica. El objetivo de esta destilación es
obtener productos pesados para la fabricación
de aceites o la obtención de materias primas
para la transformación en los procesos termo
catalíticos, mediante la destilación al vacío.
Características de la DV
Al igual que las instalaciones de DA, las instalaciones al
vacío, están previstos de hornos tubulares donde se
calienta el residuo.
Ya que la descomposición térmica al residuo en el
momento de su calentamiento llevan a bajar la
calidad del aceite ( bajo punto de inflamación, bajar
la viscosidad y el índice de viscosidad) se debe dar
una atención para poder reducir y controlar este
fenómeno, en el momento del calentamiento, que
depende de su temperatura de ebullición y el tiempo
de estacionamiento en los hornos tubulares.
Generalmente las instalaciones de DV están
acopladas a las de DA porque se tiene la ventaja
que el producto esta caliente, esto implica un
consumo menor de combustible y por lo tanto un
ahorro de energía.
Características de la DV
El residuo de fondo es bombeado por los
intercambiadores para su calentamiento y luego entra al horno donde sale parcialmente vaporizada y entra en la zona de vaporización de la torre de destilación al vació. Los vapores de diesel, una pequeña parte de vapor y no condensables abandonan la torre de
fraccionamiento, condensando parcialmente (es decir solo condensaran el diesel oil y una pequeña parte del vapor de agua) el liquido se acumula en el vaso de reflujo de donde se introduce el reflujo a la torre y el resto se envía al deposito. Los vapores y los gases no condensables son aspirados por el sistema de vació de la torre, de dos etapas están constituidos por
condensadores barométricos uno grande y otro pequeño y los eyectores. Las fracciones laterales de aceite liviano, aceite medio y aceite pesado después de los vasos de striper y luego de intercambiar calor son enfriados y enviados al área de tanques las fracciones pesadas y el residuo de fondo realizan intercambio de calor con la materia prima
Productos de DV
Productos obtenidos
En las instalaciones de destilación en vacío, los
principales productos obtenidos son los aceites que
después de refinación y aditivacion se transforman
en aceites finitos, comerciales. Si se toma en cuenta
el uso de los aceites, estos se pueden agrupar de
este modo:
aceites de motores con carburador;
aceites de motores Diesel;
aceites de motores de avión;
aceites de transmisión industriales; aceites
hidráulicos;
aceites de cilindro;
aceites de turbina;
aceites de compresores;
aceites electro aislantes;
etc.
PRODUCTOS OBTENIDOS
En la misma categoría, los aceites se diferencian por la viscosidad a temperaturas representativas, para el arranque en frió y para el funcionamiento normal.
Se llaman aceites monogrado los aceites que se utilizan en función
de la estación (verano, invierno) y aceites multigrado los aceites que se utilizan en todas las estaciones.
Para los aceites lubricantes la propiedad mas importante es la
viscosidad.
La viscosidad para los:
motores con encendido por chispa es de 60 – 70 cST a 500C
motores Diesel lentos es de 40 – 65 cSt a 500C motores Diesel rápidos es de 75 – 120 cSt a 500C motores de aviación es de 150 – 175 cSt a 500C.
También es importante la variación de la viscosidad de los aceites
lubricantes con la temperatura, expresada por el índice de viscosidad Dean – Davis que tiene un valor de 90 – 130 para
motores con encendido por chispa y de 60 – 70 para motores
Diesel.
Aceites con viscosidades idénticas pueden realizar coeficientes de
fricción diferentes en las mismas condiciones de uso, debido a la propiedad llamada ontuosidad, que aumenta de valor con la proporción de compuestos polares en aceite.
Destilación en Vacío al
Residuo
La estabilidad a la oxidación es otra propiedad importante
para los aceites lubricantes porque durante el uso, por oxidación se forman ácidos, cetonas, polímetros, gomas que alteran las propiedades del aceite.
Para un arranque fácil se impone que la temperatura de
congelamiento de los aceites sea 6 – 100C menor que la
temperatura del medio ambiente en que se encuentra el motor. Otras propiedades que se exigen a los aceites
lubricantes son: contenido de azufre, cifra de cok, falta de agua e impurezas mecánicas, alcalinidad, etc. Además los aceites tienen propiedades especificas para el uso que tienen. Así, los aceites para :
turborreactores deben ser fluidos en los limites de
temperatura de -600C …+500C
turbinas deben tener tendencia de formar espuma muy
baja y deben separarse fácil de las emulsiones que forman con agua.
Para maquinas frigoríficas no deben reaccionar con el
agente frigorífico (freones, CH3Cl)
Los aceites aislantes utilizados en electrotécnica (aceites
de transformador, aceites para interruptores eléctricos, aceites para cables eléctricos), deben tener propiedades dieléctricos y estabilidad a la oxidación.
