Termodinamica

CALCULO DEL EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR PARA FRACCIONES DE CRUDO
Luis Alvarez, David Caraballo
Miniproyecto de Ingeniería Química
dirigido por
Alexis Bouza
Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transferencia

RESUMEN
En el presente trabajo se realizó la envolvente de fases para un crudo partiendo de datos de destilación ASTM D1160, y para un gas natural de composición conocida. Estaenvolvente es un diagrama que relaciona presión en
función de la temperatura, y a través de ella se puede predecir si coexisten las fases líquido y vapor de una
mezcla específica. o si la mezcla se encuentra en una de las dos fases. Para obtener la envolvente del crudo se
caracterizó la mezcla en seudocomponentes, a los cuales se le estimaron las propiedades críticas a través de
distintascorrelaciones. Posteriormente se calculó el equilibrio líquido-vapor usando las ecuaciones de estado de
Peng Robinson y RKS, y se realizó un análisis de sensibilidad en la envolvente variando el número de
seudocomponentes y la correlación usada para estimar las propiedades críticas. Para el gas natural se tomó una
muestra típica y se utilizó la ecuación de estado de Peng Robinson.

INTRODUCCIÓNEn la industria petrolera, el conocer la relación presiónvolumen-temperatura de las mezclas de hidrocarburos con que se
trabajan es un factor fundamental en el diseño y evaluación de los
procesos que llevan a cabo. Debido a esto, se hace necesario
disponer de herramientas que faciliten la predicción de la fase de
un crudo determinado al especificarse la presión y la temperatura
del sistema;una de ellas es la envolvente de fases. La envolvente
de fases es un diagrama que relaciona presión en función de la
temperatura, y a través de ella se puede determinar si la mezcla de
hidrocarburos está en fase líquida, gaseosa o si coexisten en ella
ambas fases.
En el presente trabajo se busca familiarizarse con el cálculo
del equilibrio líquido-vapor para fracciones de crudo. Para ello, seobtendrá la envolvente de fases de un crudo a partir de datos de
destilación ASTM D-1160, además, se obtuvo la envolvente de
fases para un gas natural conociendo su composición. Para
obtener la envolvente de un crudo, la mezcla se caracterizó en
número determinado de seudocomponentes, a los cuales se les
estimaron las propiedades críticas usando distintas correlaciones.
Seguidamente, secalculó el equilibrio líquido-vapor de la mezcla
usando las ecuaciones de estado de Peng Robinson y RKS. En el
caso del gas natural, se tomó una muestra típica de composición
conocida, y para el cálculo del equilibrio se utilizó la ecuación de
estado de Peng Robinson.

Caracterización de productos de petróleo a través de
destilación de laboratorio. Debido a que resulta difícil identificar
losdistintos compuestos químicos presentes en una determinada
fracción de petróleo, tres tipos de destilación de laboratorio son
comúnmente usadas para caracterizar estas fracciones. Estos son la
destilación TBP (true-boiling-point), la ASTM (American Society
for Testing and Materials), y la EFV (equilibrium-flash
vaporization).
En la destilación TBP, una muestra de fracción de crudo secaracteriza a través de una destilación en una columna que
contiene hasta 100 etapas reales de equilibrio y con una tasa de
reflujo tan alta como 100 a 1. Si la muestra contiene compuestos
que tienen diferencias moderadas en su punto de ebullición, como
en una gasolina liviana que contiene isobutano, n-butano,
isopentano, etc., una gráfica del vapor de tope vs. porcentaje
destilado se puedeapreciar en la Fig. 1.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Destilación al vacío. Los residuos de una destilación inicial a
presión atmosférica pueden ser sujetos a una nueva operación de
destilación al vacío, de allí se puede obtener un producto de tope
adecuado para una refinación posterior hasta obtener petróleos
lubricantes o puede usarse como material para craqueo catalítico;
el producto de fondo...