Operaciones Unitarrias Ii
Páginas: 5 (1024 palabras)
Publicado: 19 de junio de 2012
MEZCLAS COMPLEJAS EN DESTILACIÓN
En destilación, una mezcla se considera compleja cuando:
- El número de átomos de carbono de los componentes puede variar entre 1 y 50.
- Los puntos de ebullición están en el rango entre –162 a 538°C. Entre mayor sea el rango de temperaturas menor es la diferencia de volatilidades existente entre los componentes.
- Los productos de la destilación sontambién mezclas complejas.
Los procesos de destilación de mezclas complejas se presentan, en general, en las refinerías de petróleo. Esta destilación requiere grandes equipos con altos consumos energéticos que involucran costos de instalación y de operación considerables, por lo que el diseño exige estudios rigurosos de optimización.
Caracterización de las muestras complejas (petróleo y susfracciones)
- Gravedad API
- Volatilidad
- Puntos de ebullición promedio
- Índice de parafinidad D
- Contenido de azufre
- Contenido de agua y sedimento
- Contenido de sales y metales
- El punto de anilina y número de octanos, entre otros.
Las pruebas para determinar los valores anteriores están estandarizadas por la ASTM.
La gravedad API (ASTM D 87; ASTM D 1298), se definecomo:
Gravedad API = 141.5 / (SG 60/60°F) – 131.5
Donde, SG 60/60°F significa gravedad específica medida a 60°F y referida a la gravedad específica del agua a 60°F.
Así la gravedad API de agua es 10, la de la mayoría de los hidrocarburos está entre 10 y 80, y la de los hidrocarburos ligeros tiene valores superiores a 92.8.
La volatilidad de los componentes de una mezcla compleja sedetermina con pruebas de destilación de laboratorio (ASTM D 86; ASTM D 1160). El montaje consiste básicamente en una destilación diferencial (ver Figura No. 1); la muestra se calienta y cuando se genera la primera gota de destilado se mide la temperatura del vapor, que es la temperatura de ebullición inicial (IBP). La velocidad de calentamiento inicial debe ser tal que entre 60 y 75 segundos se hayadestilado el 5% del volumen inicial, en este momento se debe registrar nuevamente la temperatura del vapor. A continuación, se registra la temperatura del vapor al 10% del volumen inicial destilado, y así sucesivamente a intervalos de 10% de volumen hasta el 90%, y finalmente al 95% del volumen inicial destilado. La destilación debe hacerse con una velocidad de calentamiento tal que se destilen de 4 a5 ml de muestra cada minuto. Después de que se ha recogido el 95%, la velocidad de calentamiento se aumenta hasta alcanzar la temperatura máxima de vapor o punto final (EP), y se continúa el calentamiento durante tres a cinco minutos más.
[pic]
Figura No. 1. Esquema simple de un equipo de laboratorio para destilación diferencial
El porcentaje de recuperación se determina con respecto alvolumen destilado, el porcentaje de residuo con respecto a lo que queda de la muestra y el porcentaje de pérdidas como la diferencia entre los porcentajes anteriores.
Si la presión a la que se realizó la prueba fue diferente a una atmósfera se debe aplicar la ecuación de Sidney Young, que para grados Fahrenheit es:
T760 = TP + 0.00012(760 – P)(460 – TP)
Las temperaturas IBP y EP nocorresponden a las temperaturas de burbuja ni de rocío, respectivamente, y al igual que las temperaturas intermedias registradas no tienen ninguna base teórica pero en la práctica se utilizan para caracterizar productos finales e intermedios del petróleo.
Otra prueba de laboratorio, con bases teóricas, generalmente empleada es la del punto de ebullición verdadero (TBP), aunque no existe un métodoestándar, la norma ASTM 2892 o alguna modificación de ella se utiliza normalmente. Las destilaciones TBP se llevan a cabo en columnas de 15 a 100 etapas teóricas con relaciones de reflujo superiores a 5. Con esta prueba la temperatura IBP es menor y la temperatura EP es mayor que las determinadas con la norma ASTM D 86. Igualmente los datos tomados corresponden a la temperatura del vapor y al...
En destilación, una mezcla se considera compleja cuando:
- El número de átomos de carbono de los componentes puede variar entre 1 y 50.
- Los puntos de ebullición están en el rango entre –162 a 538°C. Entre mayor sea el rango de temperaturas menor es la diferencia de volatilidades existente entre los componentes.
- Los productos de la destilación sontambién mezclas complejas.
Los procesos de destilación de mezclas complejas se presentan, en general, en las refinerías de petróleo. Esta destilación requiere grandes equipos con altos consumos energéticos que involucran costos de instalación y de operación considerables, por lo que el diseño exige estudios rigurosos de optimización.
Caracterización de las muestras complejas (petróleo y susfracciones)
- Gravedad API
- Volatilidad
- Puntos de ebullición promedio
- Índice de parafinidad D
- Contenido de azufre
- Contenido de agua y sedimento
- Contenido de sales y metales
- El punto de anilina y número de octanos, entre otros.
Las pruebas para determinar los valores anteriores están estandarizadas por la ASTM.
La gravedad API (ASTM D 87; ASTM D 1298), se definecomo:
Gravedad API = 141.5 / (SG 60/60°F) – 131.5
Donde, SG 60/60°F significa gravedad específica medida a 60°F y referida a la gravedad específica del agua a 60°F.
Así la gravedad API de agua es 10, la de la mayoría de los hidrocarburos está entre 10 y 80, y la de los hidrocarburos ligeros tiene valores superiores a 92.8.
La volatilidad de los componentes de una mezcla compleja sedetermina con pruebas de destilación de laboratorio (ASTM D 86; ASTM D 1160). El montaje consiste básicamente en una destilación diferencial (ver Figura No. 1); la muestra se calienta y cuando se genera la primera gota de destilado se mide la temperatura del vapor, que es la temperatura de ebullición inicial (IBP). La velocidad de calentamiento inicial debe ser tal que entre 60 y 75 segundos se hayadestilado el 5% del volumen inicial, en este momento se debe registrar nuevamente la temperatura del vapor. A continuación, se registra la temperatura del vapor al 10% del volumen inicial destilado, y así sucesivamente a intervalos de 10% de volumen hasta el 90%, y finalmente al 95% del volumen inicial destilado. La destilación debe hacerse con una velocidad de calentamiento tal que se destilen de 4 a5 ml de muestra cada minuto. Después de que se ha recogido el 95%, la velocidad de calentamiento se aumenta hasta alcanzar la temperatura máxima de vapor o punto final (EP), y se continúa el calentamiento durante tres a cinco minutos más.
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Figura No. 1. Esquema simple de un equipo de laboratorio para destilación diferencial
El porcentaje de recuperación se determina con respecto alvolumen destilado, el porcentaje de residuo con respecto a lo que queda de la muestra y el porcentaje de pérdidas como la diferencia entre los porcentajes anteriores.
Si la presión a la que se realizó la prueba fue diferente a una atmósfera se debe aplicar la ecuación de Sidney Young, que para grados Fahrenheit es:
T760 = TP + 0.00012(760 – P)(460 – TP)
Las temperaturas IBP y EP nocorresponden a las temperaturas de burbuja ni de rocío, respectivamente, y al igual que las temperaturas intermedias registradas no tienen ninguna base teórica pero en la práctica se utilizan para caracterizar productos finales e intermedios del petróleo.
Otra prueba de laboratorio, con bases teóricas, generalmente empleada es la del punto de ebullición verdadero (TBP), aunque no existe un métodoestándar, la norma ASTM 2892 o alguna modificación de ella se utiliza normalmente. Las destilaciones TBP se llevan a cabo en columnas de 15 a 100 etapas teóricas con relaciones de reflujo superiores a 5. Con esta prueba la temperatura IBP es menor y la temperatura EP es mayor que las determinadas con la norma ASTM D 86. Igualmente los datos tomados corresponden a la temperatura del vapor y al...
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