Metodologia De Una Refineria.docx

Metodología de Diseño de una Refinería La refinación de petróleo es un eslabón único y fundamental de la cadena de suministro de petróleo, del pozo a la bomba. Los demás eslabones de este proceso agregan valor al petróleo, principalmente mediante su traslado y almacenamiento (por ejemplo, extracción del petróleo crudo a la superficie, traslado desde el yacimiento petrolífero a los depósitos y luego a las refinerías, traslado de los productos refinados desde las refinerías a las terminales de despacho e instalaciones de productos de consumo final, etc.). La refinación agrega valor mediante la conversión del petróleo crudo (que, en sí mismo, tiene escaso valor como producto de consumo final) en una variedad de productos refinados, incluidos los combustibles para transporte. El principal objetivo económico de la refinación consiste en maximizar el valor agregado en la conversión del petróleo crudo en productos terminados. Las refinerías son grandes plantas de producción de gran densidad de capital, con sistemas de procesamiento extremadamente complejos. En ellas se convierte el petróleo crudo y otros flujos de entrada en docenas de (sub)productos refinados, por ejemplo: ♦ Gas licuado de petróleo (GLP) ♦ Gasolina ♦ Combustible pesado ♦ Queroseno (para iluminación y calefacción) ♦ Combustible diésel ♦ Materias primas de petroquímicos ♦ Aceites lubricantes y ceras ♦ Gasóleo de calefacción ♦ Aceite combustible (para generación de energía eléctrica, combustible marino, calefacción industrial y urbana) ♦ Asfalto (para pavimentación y techado)

Entre los subproductos mencionados, los combustibles para transporte Características del petróleo crudo La valoración de los costos de refinación del petróleo crudo requiere una descripción completa del crudo y sus componentes, incluida la calificación de sus propiedades. Sin embargo, existen dos propiedades que son especialmente útiles para clasificar y comparar rápidamente los petróleos crudos: la gravedad API (medida de densidad) y el contenido de azufre. Descripción de proceso El petróleo crudo no es directamente utilizable, salvo a veces como combustible. Para obtener sus diversos subproductos es necesario refinarlo, de donde resultan, por centenares, los productos acabados y las materias químicas más diversas. El petróleo crudo es una mezcla de diversas sustancias, las cuales tienen diferentes puntos de ebullición. Su separación se logra mediante el proceso llamado "destilación fraccionada". Esta función está destinada a las "refinerías", factorías de transformación y sector clave por definición de la industria petrolífera, bisagra que articula la actividad primaria y extractiva con la actividad terciaria. Destilación Atmosférica y al Vacío Este es el primer proceso que aparece en una refinería. El petróleo que se recibe por ductos desde las instalaciones de producción, se almacena en tanques cilíndricos de gran tamaño, de donde se bombea a las instalaciones de este proceso. El petróleo se calienta en equipos especiales y pasa a una columna de destilación que opera a presión atmosférica en la que, aprovechando la diferente volatilidad de los componentes, se logra una separación en diversas fracciones que incluyen gas de refinería, gas licuado de petróleo (LPG), nafta, queroseno (kerosene), gasóleo, y un residuo que corresponde a los compuestos más pesados que no llegaron a evaporarse. Hidrotratamiento En forma generalizada, en los combustibles de hoy día se reducen los compuestos de azufre, para evitar daños ambientales por lluvia ácida. Al proceso que se utiliza para este propósito y al cual se someten las diferentes fracciones que se obtienen en la destilación atmosférica y al vacío se le denomina hidrotratamiento o hidrodesulfuración, por estar basado en el uso de hidrógeno que reacciona con los compuestos de azufre presentes en los hidrocarburos para formar ácido sulfhídrico; en un procesamiento posterior, este compuesto se convierte en azufre elemental sólido que tiene una importante aplicación industrial. En el proceso ocurren reacciones adicionales que permiten complementar el tratamiento al eliminar también compuestos nitrogenados, convertir las olefinas en compuestos saturados y reducir el contenido de aromáticos. El hidrotratamiento requiere de altas presiones y temperaturas, y la conversión se realiza en un reactor químico con catalizador sólido constituido por alúmina impregnada con molibdeno, níquel y cobalto. Reformación de Nafta Los cortes de nafta que se obtienen por destilación directa de cualquier tipo de petróleo presentan un número de octano muy bajo (45 a 55), y serían inaplicables para la gasolina que requieren lo

sautomóviles modernos (octanajes de 80 a 100). Es necesario entonces modificar la estructura química de los compuestos que integran las naftas, y para ello se utiliza el proceso de reformación en el que a condiciones de presión moderada y alta temperatura, se promueven reacciones catalíticas conducentes a la generación de compuestos de mayor octano como son los aromáticos y las isoparafinas. Simultáneamente en las reacciones se produce hidrógeno, que se utiliza en la misma refinería en los procesos de hidrotratamiento. Las reacciones son promovidas por catalizadores basados en alúmina como soporte de metales activos (platino-renio o platino-estaño). Isomerización Los isómeros son moléculas que tienen el mismo tipo y cantidad de átomos, pero con diferente estructura en su conformación. En el caso particular de las parafinas, que son hidrocarburos constituidos por cadenas de átomos de carbono asociados a hidrógeno, se tienen para una misma fórmula general (CnH(2n+2)) una gran variedad de estructuras; cuando la cadena de átomos de carbono es lineal, el compuesto se denomina parafina normal, y si la cadena es ramificada, el compuesto es una isoparafina. Desintegración Catalítica Fluida (FCC) Este es un proceso de conversión de hidrocarburos pesados presentes en los gasóleos de vacío, que permite producir gasolina, y en consecuencia aumentar el rendimiento de este combustible en las refinerías, disminuyendo la producción de residuales. El proceso FCC se basa en la descomposición o rompimiento de moléculas de alto peso molecular; esta reacción se promueve por un catalizador sólido con base en zeolitas en presentación pulverizada, que se incorpora a los hidrocarburos de carga en un reactor de tipo tubular con flujo ascendente. A la salida del reactor, el catalizador se separa de los productos de reacción a través de ciclones, y el coque que se genera y adhiere al mismo por las altas temperaturas de reacción, se quema en un equipo especial antes de recircularse al reactor; la energía liberada en el quemado sirve para dar parte del calentamiento de la corriente de carga. Producción de Éteres Con el propósito de reducir las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados de los vehículos con motor a gasolina, se agregan a este combustible componentes que contienen oxígeno en su molécula, como es el caso de los éteres. Alquilación El proceso de alquilación es una síntesis química por medio de la cual se unen olefinas ligeras (propileno y/o butenos producidos en el proceso FCC antes descrito) con isobutano (proveniente de la fracción de gas LP recuperada en la destilación atmosférica del petróleo y complementada con corrientes equivalentes del procesamiento del gas natural). Al resultado de la síntesis se le denomina alquilado o gasolina alquilada, producto constituido por componentes iso-parafínicos cuyos puntos de ebullición se ubican dentro del intervalo de la gasolina. Fondo de Barril

La cada vez mayor disponibilidad relativa de crudo pesado, con altos contenidos de azufre y metales y bajos rendimientos de destilados, hace necesario el contar con unidades de proceso que permitan modificar estos rendimientos en conformidad con las demandas, produciendo combustibles con calidad ecológica. Esto apunta hacia la introducción de procesos de conversión que aumenten la producción de destilados y disminuyan los residuales pesados. A este tipo de procesos se les ha llamado en su conjunto procesos de fondo de barril, y constituyen ya una sección específica de la mayor parte de las refinerías. Producción de Lubricantes Dentro de la industria en general, los lubricantes juegan un papel fundamental, pues evitan que el contacto continuo entre partes móviles de una máquina provoque esfuerzos por fricción que puedan llevarla a un mal funcionamiento e inclusive a su destrucción. Durante la refinación del petróleo es posible, si se desea, producir bases de lubricantes, las cuales deben cumplir en forma muy estricta con el rango de viscosidad que las caracteriza. La materia prima para obtener las bases de lubricantes es el residuo de la destilación atmosférica del petróleo, el cual se redestila a condiciones de vacío para generar cortes específicos que se denominan: especialidades, neutro ligero y neutro, generándose además en otro proceso de desasfaltización del residuo de vacío por extracción con solventes, cortes adicionales que se denominan: neutro pesado, pesado y cilindros. Endulzamiento y Recuperación de Azufre La eliminación del ácido sulfhídrico (H2S) que acompaña al gas que se separa en la destilación atmosférica, y que está sobre todo presente en el gas resultante de los procesos de hidrotratamiento, es indispensable para evitar emisiones de azufre durante el quemado de dicho producto como combustible de la propia refinería. La separación del H2S de los gases se realiza en un proceso que se denomina de endulzamiento, basado en la absorción en soluciones acuosas de aminas; la solución rica en sulfhídrico se regenera por agotamiento con vapor para recircularse a la absorción, y el H2S separado se procesa en unidades donde primeramente se realiza una combustión parcial del mismo para generar una proporción adecuada de H2S y SO2, que enseguida se hacen reaccionar catalíticamente para generar azufre elemental. Procesamiento de Gas Natural El gas natural está constituido principalmente por metano con proporciones variables de otros hidrocarburos (etano, propano, butanos, pentanos y gasolina natural) y de contaminantes diversos. El objetivo del procesamiento del gas natural es eliminar los contaminantes, incluyendo los componentes corrosivos (agua y ácido sulfhídrico, este último también por su carácter contaminante), los que reducen el poder calorífico (dióxido de carbono y nitrógeno) y los que forman depósitos sólidos a bajas temperaturas (nuevamente agua y dióxido de carbono), para después separar los hidrocarburos más pesados que el metano, que constituyen materias primas básicas para la industria petroquímica. Procesos Petroquímicos

Además de los combustibles, del petróleo se obtienen derivados que permiten la producción de compuestos químicos que son la base de diversas cadenas productivas que terminan en una amplia gama de productos conocidos genéricamente como productos petroquímicos, que se utilizan en las industrias de fertilizantes, plásticos, alimenticia, farmacéutica, química y textil, entre otras.

Refinerías en Bolivia Refinería Gualberto Villarroel:

Ubicada en la ciudad de Cochabamba es la planta de refinación con mayor capacidad de procesamiento de petróleo en el país. Actualmente procesa 27.000 BPD Y 2.210 metros cubico mensuales.

Construida en 1948 es la refinería mas antigua de Bolivia, posee una Unidad de Reformación Catalítica de 8.137BDP para incrementar el octanaje de gasolina media para la reparación de gasolina especial y una planta lubricante para la fabricación de aceite base y aceite lubricantes automotrices e industriales que se comercializa con la marca YPFB. LOS PRODUCTOS QUE COMERCIALIZAN LA REFINERIA: •

Aceite y grasas automotrices e industriales

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Crudo restituido

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Cemento asfaltico

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Diesel oil

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Gas licuado de petróleo

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Gasolina de aviación

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Gasolina especial

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Jet fuel

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Kerosene

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Otros

Capacidad de procesamiento Torre Atmosferica

27.200BPD

Reformación catalítica

8.132BPD

Unidad al vacio

2,210BPD

REFINERIA GUILLERMO ELDER BELL

La refinería está ubicada en la ciudad de Santa Cruz con una capacidad de procesamiento de 24.000BPD de petróleo crudo que proviene de las unidades de crudo del Área 301 y el Área de 300 que refinan de 18.000BPD y 6.000BPD respectivamente asi como de las dos planta de reformación catalítica , que procesa un total de 6.700BPD. La refinería comercializa: •

Crudo reconstituido

•

Diesel oil

•

Gas licuado de petróleo

•

Gasolina especial

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Gasolina Premium

•

Kerosene

•

Jet fuel

Capacidad de procesamiento Torre atmosférica A-301 18.000BPD Torre atmosférica A-300

6.000BPD

Reformación catalítica A-302 3.350BPD

Reformación catalítica A-303 3.350BPD Misión Optimizar el proceso de refinación de petróleo, operando de forma eficiente y transparente, comprometidos con el desarrollo sostenible del país, contribuyendo a la seguridad y soberanía energética. Visión Ser una empresa modelo de gestión con capacidad de refinación que permita el autoabastecimiento del mercado nacional. Valores •

Integridad

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Seguridad

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Excelencia

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Trabajo en equipo

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Responsabilidad

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Diversidad e inclusión

Capacidad de la planta La capacidad de la planta implica tomar en cuantos ciertos aspectos que son de suma importancia, por esto es necesario conocer las limitaciones que implica el definir la capacidad de producción así como conocer los beneficios de mantener una capacidad de producción estándar por esta razón sería necesario realizar una planificación y de esta manera podremos encontrar grandes beneficios económicos para la fábrica. La capacidad de la planta se refiere a la capacidad de producción que puede llegar a tener una empresa durante un cierto periodo de tiempo, lo esencial para poder definir nuestra capacidad de producción es tomar en cuenta la demanda de los consumidores, para ello seria necesario realizar un estudio de mercado de quienes podrían ser nuestros posibles clientes y de esta manera poder obtener información mas confiable y asi definir nuestra capacidad de producción por lo que también es indispensable tomar en cuenta tres variables que nos ayudaran: La primera se refiere a la capacidad de diseño, consiste en planear, controlar y explotar al máximo los recursos con los que se cuenta para la producción.

La capacidad de sistema se refiere a la máxima producción de un producto hay que establecer estándares ya que si la capacidad es insuficiente nos encontramos con el riesgo de perder clientes o en el caso contrario de que se llegue a una capacidad excesiva lo único que se lograra es tener una sobreproducción causando reducción de precios para que puedan fluir los productos. Por ultimo tenemos las estrategias de operación que son acciones que se emprenden para obtener una ventaja completiva. CARACTERISTICAS DE LOS SERVICIOS Un servicio es la satisfacción de las necesidades de un cliente, a través de actividades desarrolladas de forma personal o por una máquina, con el mismo cliente o sobre un bien de el. Un servicio busca principalmente satisfacer las necesidades de un cliente, por tanto, si no existe una demanda considerable de este servicio, no se debe hacer un esfuerzo para desarrollar un proyecto en torno a él. Las características de los servicios son las siguientes: 1. Intangibilidad: Esta característica se refiere a que los servicios no se pueden ver, degustar, tocar, escuchar u oler antes de comprarse, por tanto, tampoco pueden ser almacenados, ni colocados en el escaparate de una tienda para ser adquiridos y llevados por el comprador (como sucede con los bienes o productos físicos). Por ello, esta característica de los servicios es la que genera mayor incertidumbre en los compradores porque no pueden determinar con anticipación y exactitud el grado de satisfacción que tendrán luego de rentar o adquirir un determinado servicio.

2. Inseparabilidad: Los bienes se producen, se venden y luego se consumen. En cambio, los servicios con frecuencia se producen, venden y consumen al mismo tiempo, en otras palabras, su producción y consumo son actividades inseparables. Por ejemplo, si una persona necesita o quiere un corte de cabello, debe estarante un peluquero o estilista para que lo realice. Por tanto, la interacción proveedor-cliente es una característica especial de la mercadotecnia de servicios: Tanto el proveedor como el cliente afectan el resultado.

3. Heterogeneidad: O variedad, significa que los servicios tienden a estar menos estandarizados o uniformados que los bienes. Es decir, que cada servicio depende de quién los presta, cuando y donde, debido al factor humano; el cual, participa en la producción y entrega Materia prima Se conocen como materias primas a la materia extraída de la naturaleza y que se transforma para elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo. Es todo aquel elemento que se transforma e incorpora en un producto final. Un producto terminado tiene incluido una serie de elementos y subproductos, que mediante un proceso de transformación permitieron la confección del producto final. Es utilizada principalmente en las empresas

industriales que son las que fabrican un producto. Las empresas comerciales manejan mercancías, son las encargadas de comercializar los productos que las empresas industriales fabrican. Debe ser perfectamente identificable y medible, para poder determinar tanto el costo final de producto como su composición. En el manejo de los inventarios, que bien pueden ser inventarios de materias primas, inventarios de productos en proceso e inventarios de productos terminados, se debe tener especial cuidado en aspectos como por ejemplo su almacenamiento, su transporte, su proceso mismo de adquisición, entre otros. Clasificación También se conoce como materias primas a los materiales extraídos de la naturaleza que sirven para transformar la misma y construir bienes de consumo. Existe una gran diversidad de materias primas que se clasifican según su origen: Origen orgánico: procedentes de las actividades del sector primario (agricultura, ganadería, pesca o sector forestal). Son la base de las industrias textiles (lana, algodón, lino, seda), calzado (cuero, entre otros), alimentación (verduras, pescados, carnes) y otras. Puede diferenciarse según su procedencia entre materias primas de origen animal o vegetal. Origen Inorgánico o mineral: proceden de la explotación de los recursos mineros, siendo la base de las industrias pesadas y de base (metalurgia, siderurgia, químicas, construcción). Su distribución es irregular sobre la corteza terrestre, existiendo minerales muy abundantes y otros que son más escasos. Casi todos los minerales deben sufrir algunas transformaciones para su uso industrial posterior. Los recursos mineros aptos para el uso industrial se clasifican como minerales metálicos (aquellos utilizados para la obtención de hierro, aluminio, cobre, entre otros); como minerales no metálicos (aquellos usados para la obtención de sal, fertilizantes); y como rocas industriales (utilizadas para la construcción como el yeso para fabricar escayolas, la caliza para fabricar cementos, y para la ornamentación, como el granito, el mármol). Origen químico: podemos incluir como tercer tipo de materia prima a un grupo de materiales que no proceden directamente de la naturaleza sino que se obtienen artificialmente por procedimientos químicos, pero que sirven de base para otras muchas industrias, tales como los plásticos, o las fibras sintéticas. Las materias primas que ya han sido manufacturadas pero todavía no constituyen definitivamente un bien de consumo se denominan productos semielaborados o semi-acabados. Utilización La materia prima es utilizada principalmente en las empresas industriales que son las que fabrican un producto. Las empresas comerciales manejan mercancías, son las encargadas de comercializar los productos que las empresas industriales fabrican. La materia prima debe ser perfectamente identificable y medible, para poder determinar tanto el costo final de producto como su composición. La materia prima es uno de los elementos mas importantes a tener en cuenta para el manejo del costo final de un producto. El valor del producto final, está compuesto en buena parte por el valor

de las materias primas incorporadas. Igualmente, la calidad del producto depende en gran parte de la calidad misma de las materias primas. REQUERIMIENTO DE ALMACEN El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya que: • Actúa como un pulmón entre producción y transporte para absorber las variaciones de consumo. • Permite la sedimentación de agua y barros del crudo antes de despacharlo por oleoducto o a destilación. • Brindan flexibilidad operativa a las refinerías. • Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto, y son los únicos aprobados actualmente por aduana. En nuestro país, comúnmente se diseña según normas API que hacen referencia a los materiales fijados por las normas ASTM, y se siguen las normas de seguridad dadas por NFPA.  

ASTM: American SocietyforTestingMaterials (Sociedad Americana de Prueba de Materiales). NFPA: NationalFireProtectionAssociation (Asociación Nacional de Protección contra el Fuego).

NORMAS APLICABLES API 650: Es la norma que fija la construcción de tanques soldados para el almacenamiento de petróleo. La presión interna a la que pueden llegar a estar sometidos es de 15 psig, y una temperatura máxima de 90 °C. Con estas características, son aptos para almacenar a la mayoría de los productos producidos en una refinería. Para productos que deban estar a mayor presión (ej. LPG) hay otras normas que rigen su construcción. En aplicaciones especiales, se utilizan tanques criogénicos (ej. Almacenamiento de gas natural licuado), que se rigen por una norma específica. TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE H.C. TANQUES VERTICALES – TECHO FLOTANTE Constan de una membrana solidaria al espejo de producto que evita la formación del espacio vapor, minimizando pérdidas por evaporación al exterior y reduciendo el daño medio ambiental y el riesgo de formación de mezclas explosivas en las cercanías del tanque. El techo flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o externo (se encuentra a cielo abierto). En cualquier caso, entre la membrana y la envolvente del tanque, debe existir un sello.

Los nuevos techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo geodésico como techo fijo del tanque. Las ventajas que presenta el domo con respecto a un techo convencional son: •Es un techo autoportante, es decir, no necesita columnas que lo sostenga. Esto evita el tener que perforar la membrana. •Se construye en aluminio, lo cual lo hace más liviano. •Se construyen en el suelo y se montan armados mediante una grúa, evitando trabajos riesgosos en altura. Capacidad en BLS 500 1000 2000 3000 5000 10000 15000 20000 30000 55000 80000 100000 150000 200000 500000

Diámetro en pies 15 20 24'6" 30 31'8" 42'6" 58 60 73'4" 100 120 134 150 180 280

Altura en pies 18 18 24 24 36 40' 32 40 40 40 40 40 48 48 48

TANQUES ESFERICOS Los Tanques de almacenamiento esferas son principalmente usados para almacenamiento de productos encima de los 5 psig. Las esferas se construyen en gajos utilizando chapas de acero. Se sostienen mediante columnas que deben ser calculadas para soportar el peso de la esfera durante la prueba hidráulica (pandeo).Al igual que en los cigarros, todas las soldaduras deben ser radiografiadas para descartar fisuras internas que se pudieran haber producido durante el montaje.Cuentan con una escalera para acceder a la parte superior para el mantenimiento de las válvulas de seguridad, aparatos de telemedición, etc.

TANQUES HORIZONTALES La presión de trabajo puede ser desde 15 Psig a 1000 Psig o mayor. Algunos de esos tanques tienen cabeza hemisférica Los recipientes horizontales (cigarros) se emplean hasta un determinado volumen de capacidad. Para recipientes mayores, se utilizan las esferas. Sus espesores están en el orden de (para una misma p, T y φ):

COLORES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Un tanque que almacena petróleo combustible, el color preferido para este tipo de combustible es el negro, por la absorción de calor que este color propicia, y hace más fluido el petróleo al ganar en temperatura. Tabla 1. Tipos de colores para el almacenaje de cada producto Producto Gas licuado de petróleo Gasolina de aviación

Color primario Blanco brillante

Color secundario -

Envolvente Blanco brillante

Techo -

Naranja

-

Aluminio

Blanco brillante

Gasolina especial Gasolina regular Nafta industrial Nafta especial Solventes Tolueno Queroseno Combustible diesel Aceites lubricantes Aceite usado Petróleo combustible

Bermellón (rojo) Bermellón (rojo) Turquesa Bermellón (rojo) Verde turquesa Azul claro Verde esmeralda Amarillo tostado Cocoa Cocoa Blanco brillante

Azul trianón Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Negro brillante -

Aluminio Aluminio Aluminio Aluminio Aluminio Aluminio Aluminio Aluminio Aluminio Negro mate Negro mate

Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Blanco brillante Negro mate Negro mate

Petróleo crudo Asfalto

Negro brillante Ferroprotector negro Azul trianon

Verde manzana -

Aluminio Ferroprotector negro Aluminio

Blanco brillante Ferroprotector negro Blanco brillante

Gris dublin

-

Gris dublin

Gris dublin

Alcohol desnaturalizado Agua

NORMAS DE SEGURIDAD   



No fumar o llevar materiales humeantes. Es muy posible que haya materiales volátiles con bajo punto de inflamación presentes. No pisar o caminar sobre los techos de los tanques. Conservar la cara y la parte superior del cuerpo apartada cuando se abran las portezuelas del muestreador. Es muy posible que se produzca una emisión de gases acumulados y vapores al abrir la portezuela. Nunca, bajo ninguna circunstancia debe entrar a un tanque, salvo que esté usando ropa de seguridad y un dispositivo de respiración aprobado y haya otro operador presente afuera para avisar o auxiliar en caso necesario.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Las pérdidas de H.C. se deben a muchos factores como ya hemos analizado, controlando la presión y tomando en cuenta la temperatura aprovecharemos al máximo el contenido en los tanques, sin dejar a un lado la pintura que se debe usar ya que este es un factor de suma importancia como ya hemos visto. Tomando en cuenta las normas de seguridad y ejerciéndolas ya en los campos de almacenamiento podemos ver que en un futuro estas normas no fueron echas solo para seguir un protocolo, sino que es preponderante conocerlas y practicarlas a conciencia ya que las personas que trabajan en ese campo o que están encargadas en ese ámbito deben tomarlas en cuenta, ya que nadie esta libre de una desgracia. Una vez entendido y analizados todo estos criterios básicos estudiados para las perdidas y normas de seguridad en de tanques de almacenamientos se recomienda seguir las normas que rigen en el campo ya sea petrolero o industrial para así no cometer errores y conflictos. También es importante actualizarse sobre todos estos aspectos ya que durante la vida diaria se va a estar sujeto este tipo de cosas, y no tomarlo tan solo como una recomendación, sino como un deber para autosuperarse uno mismo. LA INNOVACIÓN EN LAS REFINERÍAS La innovación entra en juego a la hora de hacer que pequeñas complicaciones se vean disminuidas a la hora de implementar nuevos procesos. En el departamento industrial uno de los retos para ser eficientes energéticamente es extraer más cantidad de materiales ya refinados con la misma cantidad de crudo inicial. Para llevarlo a cabo se dan innovaciones en el desarrollo del trato del crudo durante todo el proceso tales como la inclusión de plantas de conversión y la introducción de nuevos materiales biorenovables para la reducción de costes así como para la disminución de impactos sobre el medioambiente. FENOMENOS DE INTERCAMBIO DE CALOR Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para recuperar, de manera eficiente, calor entre dos corrientes o fluidos de un proceso. El calor es recuperado al transferirse desde la corriente a mayor temperatura hacia la corriente de menor temperatura. La transmisión de calor se lleva a cabo mediante los mecanismos de conducción y de convección. Las corrientes o fluidos pueden estar separados por una barrera sólida o pueden estar en contacto. Los intercambiadores son realmente muy útiles en la industria. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico. Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo. CLASIFICACIÓN DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR REGENERADORES: Intercambiadores en donde el flujo caliente fluye a través del mismo espacio seguido de un flujo frío en forma alternada, con tan poca mezcla física como sea posible entre las dos corrientes. La

superficie, que alternativamente recibe y luego libera la energía térmica, juega un rol muy importante en este dispositivo. INTERCAMBIADORES DE TIPO ABIERTO: En estos dispositivos las corrientes de entrada fluyen hacia una cámara abierta en la cual ocurre una mezcla física completa de las corrientes. INTERCAMBIADORES DE TIPOS CERRADOS O RECUPERADORES: En estos dispositivos las corrientes entre las que ocurre la transferencia de calor no se mezclan o no tienen contacto entre sí. Las mismas están separadas entre sí por una pared de tubo, o por cualquier otra superficie. En consecuencia, la transferencia de calor ocurre por la convección desde el fluido más caliente a la superficie sólida, por conducción a través del sólido y luego por convección desde la superficie sólida al fluido más frío. OTRA MANERA DE CLASIFICAR ESTOS DISPOSITIVOS ES SEGÚN LA DISTRIBUCIÓN DE FLUJOS: FLUJOS EN PARALELO (O EN CO-CORRIENTE): Los fluidos caliente y frío entran por el extremo del intercambiador, fluyen a través de él en la misma dirección y salen por el otro extremo. FLUJOS EN CONTRACORRIENTE: Los fluidos caliente y frío entran por los extremos opuestos del intercambiador y fluyen en direcciones opuestas. Se mueven en paralelo pero en sentido opuesto. FLUJOS CRUZADOS: Un fluido se desplaza dentro del intercambiador perpendicularmente a la trayectoria del otro, es decir, las direcciones de flujo son mutuamente perpendiculares. INTERCAMBIADOR DE DOBLE TUBO: Igualmente conocido como intercambiador de tubos concéntricos, está formado por uno o más tubos pequeños contenidos en un tubo de diámetro grande. Por el tubo interno circula uno de los fluidos (frio) mientras que el otro (el fluido caliente) circula por el anillo exterior, para minimizar la pérdida de calor sin necesidad de aislamiento adicional INTERCAMBIADOR DE PLACAS: Está provisto de placas metálicas, generalmente con superficies acanaladas, que se disponen sobre un armazón Los fluidos caliente y frío fluyen entre parejas de placas que se alternan, permitiendo un excelente intercambio de calor. Este tipo de dispositivo suele ser de uso, debido, en parte, por tener mayor coeficiente de transferencia de calor respecto del intercambiador de tubos concéntricos. Esta característica permite que su tamaño sea compacto y su estructura asegura un fácil mantenimiento. INTERCAMBIADOR DE TUBOS Y CARCASA: Es el modelo más ampliamente utilizado en las aplicaciones industriales a todo nivel, especialmente en la industria de alimentos y la industria química. En este dispositivo el fluido caliente que circula por la carcasa, alrededor de los tubos, transfiere el calor al fluido más frío a través de las paredes de los tubos. El fluido frío circula por los tubos y se retira del intercambiador a una temperatura superior a la que entró.

FENOMENO DE TRANSFERENCIA DE MASA En este caso se transfiere masa de una fase a otra fase diferente; el mecanismo básico es el mismo, ya sea que las fases sean gaseosas, sólidas o líquidas. Este proceso incluye: absorción, desorción, destilación o rectificación, secado, lixiviado, extracción líquido-líquido, adsorción. ABSORCIÓN El componente, que está en fase gaseosa formando una mezcla con otros gases, pasa a la fase líquida en la cual es más soluble. Se manifiesta la transferencia de masa de la fase gaseosa a la fase líquida. Ejemplo: absorción de CO2 de los gases de combustión utilizando como absorbente el metanol amina. DESORCIÓN El componente es despojado de una corriente líquida donde forma una mezcla y pasa a la fase gaseosa. Ejemplo: la desorción del CO2 absorbido en el metanol amina con el objeto de regenerarla, o sea de restaurarle la propiedad absolvedora. DESTILACIÓN O RECTIFICACIÓN: Consiste en la separación de mezclas líquidas homogéneas mediante el múltiple intercambio de los componentes entre las fases líquida y gaseosa. En esta operación los componentes pesados de la fase gaseosa pasan a la fase líquida, mientras que los componentes más ligeros de la fase líquida pasan a la fase gaseosa, es decir, que para este caso existirá una doble transferencia de masa entre las fases líquida y gaseosa. En condiciones ideales para estas operaciones se aplica la ley de Raoult. Ejemplo: la destilación del petróleo en las refinerías. SECADO: Consiste en remover el líquido de una masa sólida mediante la vaporización. Durante este proceso ocurre la transferencia de masa hacia la fase gaseosa. Ejemplo: el secado del azúcar refino. LIXIVIACIÓN: Esta operación consiste en remover de una mezcla sólida un componente soluble en un solvente líquido, el cual el resto de los sólidos son insolubles. Ejemplo: disolución de carbonato de níquel en una disolución amoniacal en el proceso productivo de Nicaro. EXTRACCIÓN: Esta operación se realiza en un sistema líquido-líquido, consiste en la separación de un componente diluido en un solvente líquido por otro líquido prácticamente inmiscible o miscible parcialmente con el primer solvente... En este caso, el componente, a extraer de la disolución inicial, va de una fase líquida a otra fase líquida. Ejemplo: extracción del ácido acético mezclado con benceno, utilizando agua como solvente. ADSORCIÓN: Consiste en la eliminación selectiva de un componente gaseoso o líquido de una mezcla, mediante un adsorbente sólido poroso, la separación está caracterizada por el paso de la sustancia de la fase gaseosa o líquida a la fase sólida. Ejemplo: la decoloración del sirope con carbón activado en la producción de azúcar refino.

A CONTINUACIÓN SE MUESTRA UNA TABLA DONDE SE RESUMEN LAS FASES QUE INTERVIENEN EN LAS OPERACIONES:

Operación Absorción Destilación Secado Lixiviación Extracción Adsorción

Fase ligera Fase densa Gas Líquido Vapor Líquido Gas (usualmente aire) Sólido Líquido Sólido Líquido ligero Líquido pesado Gas o líquido

Sólido

Control de Procesos La refinación del petróleo se inicia con la separación del petróleo crudo en diferentes fracciones de la destilación. Las fracciones se tratan más a fondo para convertirlas en mezclas de productos con los derivados del petróleo netamente comerciables y más útiles por diversos y diferentes métodos, tales como craqueo, reformado, alquilación, polimerización e isomerización. De acuerdo a lo anterior los procesos de refinación del petróleo para tratar y poder transformar los diferentes derivados del petróleo son los siguientes: * Destilación (Fraccionamiento): Dado que el petróleo crudo es una mezcla de hidrocarburos con diferentes temperaturas de ebullición, que pueden ser separados por destilación en grupos de hidrocarburos que hierven entre dos puntos determinados de ebullición. * Reforma: La reforma es un proceso que utiliza calor, presión y un catalizador (por lo general contiene platino) para provocar reacciones químicas con naftas actualizar el alto octanaje de la gasolina y como materia prima petroquímica. * Craqueo (Agrietamiento): En el refino de petróleo los procesos de craqueo descomponen las moléculas de hidrocarburos más pesados (alto punto de ebullición) en productos más ligeros como la gasolina y el gasóleo. * Alquilación: Olefinas (moléculas y compuestos químicos) tales como el propileno y el butileno son producidos por el craqueo catalítico y térmico. Alquilación se refiere a la unión química de estas moléculas de luz con isobutano para formar moléculas más grandes en una cadena ramificada (isoparafinas) que se forma para producir una gasolina de alto octanaje. * Isomerización: La Isomerización se refiere a la reorganización química de los hidrocarburos de cadena lineal (parafinas), por lo que contienen ramificaciones unidas a la cadena principal (isoparafinas).

Oxidación de asfalto Las emanaciones o rezumaderos petrolíferos (menes) fueron los primeros productores de asfalto, un asfalto burdo. Por contacto prolongado con la atmósfera, el petróleo emanado se oxidaba y la gente lo utilizaba para calafatear embarcaciones, para ciertas aplicaciones en la construcción de viviendas, para impermeabilizar objetos y embalsamar cadáveres y hasta como substancia medicinal. Hoy continúan los asfaltos teniendo aplicaciones muy útiles, gracias a la refinación, que los elabora de acuerdo a especificaciones determinadas para ser utilizados en las industrias de la construcción, vialidad, revestimientos, pinturas y aplicaciones en muchas otras industrias menores. En este ejemplo, la carga para producción de asfaltos en la refinería puede obtenerse de la planta de alto vacío (residuos pesados) o de la planta de destilación atmosférica (crudo reducido) que prepara la carga para la planta de descomposición catalítica en lecho fluido.

Mejoramiento de la Alimentación El petróleo extraído generalmente vienen acompañado de sedimentos, agua y gas natural, los cuales tienen q ser separados y almacenados, A los cuales se le somete a cambios de presión y temperatura para luego ser almacenados y llevados a la refinería Lo que se busca es incrementar el ritmo de producción, reducir los costos por compresión de gas, maximizar la recuperación de hidrocarburos líquidos y livianos (productos derivados) los cuales son transportados y comercializados para su consumo. Propuesta de mejoramiento de la planta La idea principal es hacer una revisión de todas las operaciones por medio del personal con más experiencia o contratar a un consultor externo que realice un monitoreo y pueda dar los resultados propuestos. Otra opción para mejorar una planta de refinación seria actualizar y expandir la capacidad de almacenamiento y equipos los cuales nos dieran una mayor producción como se desea. Balance de masa Los datos de origen para el cálculo del balance de masa de procesamiento de petróleo primaria elaborados de acuerdo con el potencial de las fracciones correspondientes en el estudio de aceite. Para las instalaciones de reciclaje de aceite a partir de valor (en peso % Para las materias primas) se toman de los datos de referencia. El balance de materia debe reflejar los artículos que vienen y los caudales que se presentan en % en peso. De la productividad y de la planta de aceite crudo en toneladas/día y XX. toneladas/año. CALCULOS DE BALANCE DE MASA Los balances de materia sin reacción química se aplican a las operaciones unitarias las cuales son:         

Flujo de fluidos Transferencia de calor Manejo de sólidos Trituración- molienda Tamizado – fluidización Operaciones de combinación Mezclado Agitación Operaciones de separación

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Evaporación Cristalización Filtración Centrifugación Secado Humidificación Adsorción Absorción Extracción Destilación

Operaciones de mezcla En estas unidades se preparan combinaciones uniformes de dos o más materiales. Las sustancias de alimentación pueden ser sólidos, líquidos o gases. Un posible diagrama de flujo es:

Operaciones de evaporación Su objetivo es concentrar una solución formada por un soluto no volátil y un solvente. Generalmente el solvente es agua. Dentro del evaporador algunas veces se generan cristales dentro del evaporador y el producto final está formado por una solución saturada y cristales. El diagrama de flujo se representa así: Figura 13: Diagrama de un Evaporador y un Evaporador-Cristalizador

Operaciones de secado

Figura 14: Diagrama de Secador Indirecto (izquierda) y Secador con Aire (Derecha)

Consiste en remover pequeñas cantidades de agua a partir de gases, sólidos y líquidos húmedos. La humedad se remueve por adsorción, utilizando sílica gel o alúmina. También es posible por medio de la absorción utilizando líquidos como ácido sulfúrico. Los sólidos pueden secarse por medio de procesos como centrifugación y compresión o vaporización térmica. Ejemplo: Una columna de destilación es alimentada por dos corrientes. Por la corriente de tope sale un 100 % del compuesto A. Los componentes se separan como se observa en el diagrama. Calcular las corrientes desconocidas y la composición de la corriente M

1. Elegir la Base de cálculo: 1 hora 2. Realizar balances por componente y generales Balance General: F+E=T+M+D 32 + E = 28 + 35 + D Balance por componentes

3. Resolver las ecuaciones y hallar las incógnitas De las ecuaciones del componente B y el balance general se obtiene que E = 88 Kg. D = 57 Kg. Despejando en la ecuación del componente A se tiene que:

BALANCE DE ENERGIA Habitualmente se define la energía como la capacidad de la materia para producir trabajo, pudiendo adoptar distintas formas, todas ellas interconvertibles directa o indirectamente unas en otras. El balance de energía al igual que el balance de materia es una derivación matemática de la "Ley de la conservación de la energía" (Primera Ley de La Termodinámica), es decir "La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma". El balance de energía es un principio físico fundamental al igual que la conservación de masa, que es aplicado para determinar las cantidades de energía que es intercambiada y acumulada dentro de un sistema. La velocidad a la que el calor se transmiten

depende directamente de dos variables: la diferencia de temperatura entre los cuerpos calientes y fríos y superficie disponible para el intercambio de calor. También influyen otros factores como la geometría y propiedades físicas del sistema y, si existe un fluido, las condiciones de flujo. Los fluidos en bioprocesado necesitan calentarse o enfriarse. Ejemplos típicos de ellos son la eliminación de calor durante las operaciones de fermentación utilización utilizando agua de refrigeración y el calentamiento del medio original a la temperatura de esterilización mediante vapor. Uno de los principales intereses del balance de energía es determinar la cantidad de energía que tiene un sistema, sin embargo esta no puede ser determinada, es decir no podemos conocer la energía absoluta en un momento determinado. En realidad lo que nos interesa es conocer los cambios en los niveles de energía que puede experimentar un sistema, para lo cual es necesario definir claramente la frontera entre el sistema o sus partes y los alrededores o el entorno.

Los objetivos del balance de Energia son:     

Determinar la cantidad energía necesaria para un proceso. Determinar las temperaturas a las cuales el proceso es más eficiente. Disminuir el desperdicio de energía. Determinar el tipo de materiales y equipos que mejor sean más eficientes. Sin embargo el objetivo principal es la estimación de costos de operación del proceso, ya que el gasto energético es uno de los más importantes rubros durante la operación.

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Características del crudo

El petróleo es un compuesto químico formado de hidrocarburo de origen natural, y una de als características del petróleo es que no es renovable. Petróleo procede del griego petro piedra, oleo aceite y se puede traducir en aceite de piedra o aceite de roca. De acuerdo a los grados API del petróleo se clasifica en: Ligero.- También denominado liviano, se encuentra en las gravedades de 31,1 o superiores. Medio.- Este se encuentra en gravedades de entre 22,3 y 31,1. Pesado.- La gravedad del petróleo pesado varía de 10 a 22,3 gravedades. Extra pesado.- Este último se encuentra en gravedades menores a los 10. ESTIMACION DE COSTOS DE LA PLANTA Objetivo

• Evaluar entre la multitud de estrategias operativas alternativas y tomar las decisiones operativas que maximicen la ganancia de la refinería. • Se enfatiza producir tanto como se pueda de los productos más valiosos. CRUDO COSTO M. PRIMA

REFINERIA

LPG,GAS KER, GO, FO

Margen de refinación Margen Bruto = Ingresos tot. por ventas - Costo tot. Materias primas Margen Neto = Ingresos tot. por ventas - Costo tot. Materias primas – Costos operativos Costos operativos •Fijos No directamente asociados a la operación (salarios, mantenimiento, seguros) •Variables Directamente afectados por la operación (energía, catalizador) •Marginales Asociados a pequeños cambios en la operación de las instalaciones existentes Valorización • Costo Lo que cuesta producir un determinado bien o servicio. •Valor Valor de mercado de un bien o servicio, lo que se está dispuesto a pagar o se espera recibir por el. • Precio El acuerdo resultante de una transacción concreta realizada. • Producto deficitario Paridad de importación • Producto excedentario Paridad de exportación • Producto en mercado libre Valor de mercado Operaciones de refinación Crudo y otras materias primas Proceso de refinación Corrientes intermedias Movimientos de productos Componentes de blending Blending Productos en especificación para la venta BLENDING Es la combinación de dos o más materiales para formar un nuevo material. •El blending de productos de refinería implica una mezcla compleja de hidrocarburos.

•Las especificaciones limitantes requieren que las propiedades sean estimadas antes de realizar el blending final. •Muchas de las propiedades de los hidrocarburos no se mezclan linealmente. Mezcla lineal •Densidad •Azufre Mezcla no lineal •Viscosidad •Punto de escurrimiento •Punto de inflamación