Características físicas – químicas de residuales petrolizados (página 2)

1- Análisis del contenido de los elementos químicos disueltos en el residual: Utilizando el método analítico de espectrofotometría por absorción atómica, con el empleo de la norma NC: 33 – 31: 1985. Se pesan 0.5g de la muestra, tratada con una dilución de ácido clorhídrico y ácido nítrico en proporción 3/1, la misma se lleva a sequedad y luego se disuelve con ácido clorhidrico al 1/1 y luego se determinan el contenido de elementos químicos disueltos en el residual.

Materiales y métodos para caracterizar las propiedades físicas del residual

Para el análisis de las propiedades físicas del residuo orgánico es necesario determinar: contenido de cenizas, punto de inflamación, carbón conradson, porciento de asfáltenos y otros. Los cuales necesitan de un equipamiento en específico y el uso de las normas que rigen estos procesos.

1- Análisis del contenido cenizas: Utilizando el método analítico por gravimetría, con el empleo de las normas (NC: 33-16:1986) y los equipos de balanza, crisoles de porcelana y plancha. Se toma un papel de filtro del tipo Whatman de 125 mm, luego se coloca el en fondo de un crisol de porcelana, pesando seis gramos (6g) de la muestra aproximadamente, se traslada sobre una plancha con temperatura de 110 0C, se enciende las muestra juntamente con el papel mas los 10 ml de ácido clorhídrico.1/1 y cuando todo el papel se halla quemado, se coloca en una mufla a 900 0C por un tiempo de una hora (1hr), se baja, se enfría y finalmente se determina el porciento de ceniza por diferencia de pesada. 2.- Análisis del contenido de carbón conradson: A través del método analítico de conradson, con la norma cubana NC: 33-16:1985, utilizando el equipo de conradson. Se procede a la toma de un crisol de porcelana con capacidad de 50 ml, se tara (se lleva a cero la balanza) y luego se pesa un gramo (1g) de la muestra (petróleo) en crisol colocándolo en el equipo de carbón conradson por espacio de 30 minutos, finalmente se enfría, se pesa y se determina el porciento de carbón conradson por diferencia de pesada.

3.- Análisis del contenido de asfaltenos: Utilizando el método analítico por gravimetría, con el empleo de las normas cubana NC: IP 143/90BSI2000: 199333-16:1984, y los equipos de reflujo con n-heptano y balanza. Procedemos a pesar un gramo (1g) de la muestra (petróleo) en un Beaker de 250 ml añadiéndole 100 ml de n-heptano para disolver mejor la muestra y después envasarla en un Matraz aforado de 500 ml, que se coloca en una plancha de calentamiento, conectándole un serpentín en la parte superior, durante el proceso de reflujo por espacio de una(1hr), luego se enfría, se lava la muestra con 40 ml de n-heptano y luego se coloca durante una hora el crisol con el contenido de la muestra en una estufa a 110 0C, se enfría y finalmente se determina el porciento de asfalteno.

4- Análisis del punto de inflamación: Utilizando el método analítico del punto de Inflamación, con el empleo de la norma cubana NEIB01– 12 – 21: 1982 y el equipo del punto de inflamación a copa abierta. Se procede encendiendo el equipo (Cleveland – semiautomático), la muestra es colocada en el porta muestra a través de una cápsula de platino que contiene una marca estándar para la cantidad de muestra a analizar, se enciende el equipo y juntamente con el una plancha de calentamiento durante 5 ó 10 minutos, se coloca un termómetro dentro de la muestra para ir midiendo la temperatura de hasta que aparezcan señales de humo (gases) y con un chispero (encendedor) se comienza a flamear la muestra cada un minuto, para observar en que instante de temperatura se enciende el combustible, determinando así el punto de inflamación.

Características tecnológicas del tanque.

Cálculos del volumen contenido del residual en el tanque

Volumen de un cilindro recto: V = ( * r2 * h

Donde:

(. constante igual a 3.1416

r. es el radio de la base.

h. la altura del cilindro.

Resultados y discusión

Resultado del cálculo del volumen total de residual depositado en el fondo del tanque de N0 5 en la base de petróleo de la empresa Puerto de Moa según la ecuación.

Especificaciones de las características químicas.

Los elementos químicos disueltos en el residual, se pudieron determinar por espectrofotometría de absorción atómica, a través de la norma cubana NC: 33-31:1985.

Tabla 3.1-Resultados de los elementos químicos disueltos en el residual petrolizado.

Como se observa en la figura 3.1. Resultados analíticos del porciento de elementos químicos disueltos en el residual (Anexo No 4), para los cuales los niveles de sustancias tóxicas presentes en los residuales del petróleo, según la norma 08/99, CUPET. Reflejada a continuación.

Tabla 3.2. Sustancias tóxicas presentes en el residuo sólido petrolizado, expresados en &µg/g Como se puede observar en la tabla 6, se muestran los promedios de los niveles de concentración de las sales totales presente en este residuo (Ni, Co, Cu; Cr, Fe, Mn, Al, Si y Na), las cuales se encuentran por debajo de lo estipulado en la norma de referencia.

Especificaciones de las características físicas.

1- Análisis del porcentaje de asfáltenos, Se realizó por la norma cubana NC: IP143/90BSI 2000: Part143: 199333 – 16: 1984.

Tabla 3.3 y figura 3.2 comportamiento de los resultados analíticos del por ciento de asfáltenos. (Anexo No 4)

Donde se observó que la muestra con mayor % de asfáltenos fue la muestra 1 (46.34%), luego la muestra 2 (43.76%) y por último muestra 3, la cual reportó el menor valor de (40.25%), para un promedio de un (43.45 %), Sobre la base de estos resultados, se puede decir que en estos residuales se pierde un (57 %) de asfáltenos de combustibles que no se aprovecha.

2- Análisis del punto de inflamación. Se realizó por la Norma Cubana: (NEIB01– 12 – 21: 1982).y la internacional (ASTM D – 93).

Tabla 3.4 y figura 3.3 Resultados analíticos del punto de inflamación. (Anexo No 4),

Estos resultados demuestran que la muestra con mayor porciento del punto inflamación, es la muestra 3 (116 0C), luego la muestra 2 (1150C) y por último muestra 1, la cual reportó el menor valor con (110 0C), para un promedio de (113.6 %), se pudo demostrar que la muestra con el menor valor de temperatura, será el punto de inflamación y esta temperatura se deberá tener muy en cuenta, a la hora de calentar o transportar el residual.

3- Análisis del porcentaje de carbón conradson. Se determinó, a través de la norma cubana (NC: 33 – 31: 1985) y la norma internacional (ASTM D -189).

Tabla 3.5 y figura 3.4 Resultados analíticos del porciento de carbón conradson.(Anexo No 4)

Donde se observó según los valores del porcentaje de carbón arrojado, que la muestra con mayor porciento de carbón fue la muestra 1 (34.29%), luego la muestra 2 (32.56%) y por último muestra 3, la cual reportó el menor valor (30.76%), para un promedio de (32.67 %), demostrando el bajo porciento de carbón contenido en el residual.

4- Análisis del porcentaje de cenizas. Para determinar el contenido de cenizas en el residual, se empleo el método analítico por gravimetría, utilizando la norma cubana (NC: 33-16:1986 y la internacional (ASTM D- 56).

Tabla 3.6 y figura 3.5 Resultados analíticos del porciento de ceniza. (Anexo No 4)

Donde se observó según los valores del porcentaje de cenizas arrojado, que la muestra con mayor porciento de cenizas fue la muestra 2 (12.72%), luego la muestra 3 (12.02%) y por último la muestra 1, la cual reportó el menor valor (11.93%), para un promedio de (12.22 %), demostrando el bajo porciento de cenizas contenido en el residual.

Valoración Económica

Al abordar la valoración técnica económica del proceso de formación de residuales petrolizados durante el almacenamiento de los diferentes tipos de petróleo, se tiene en cuenta el precio del petróleo en el mercado internacional. La importancia del almacenamiento de estos tipos de combustibles tiene como ventaja que garantiza un periodo largo trabajo.

Pero tiene las desventajas de.

• Formación de lodos en los tanques de almacenamiento por incompatibilidad o envejecimiento de los combustibles.

• Disminución en los rating de descarga por altas viscosidad y la obstrucción de líneas.

• Pérdidas en las capacidades de almacenamiento.

Cálculo de las perdidas de petróleo en 48.6 m3 por residual almacenado

1 m3 = 1000 litro y 1 Barril = 158.98 litros.

Una vez calculados los gasto de petróleo contenido en el residual depositados en el fondo del tanque No.5 de la base de combustibles de la Empresa Puerto Moa. Podemos asegurar que con la recuperación del volumen de este residual se ahorrarían 2320,5 USD. Por barril en espacio de tres años, solamente en el tanque de menor capacidad de la base de combustibles, de seis disponibles.

Conclusiones

• 1. Según las datas de los resultados analíticos obtenidos, puede asegurarse que este residual de petróleo almacenado posee homogeneidad en la totalidad de su composición físicas – químicas y bajo porciento de elementos contaminantes.

• 2. Por otra parte que el volumen de residual extraído, posee un monto de 2320,5 USD.con relación al precio actual del barril de petróleo en el mercado internacional.

Bibliografía

1.- (Brown y Erickson, 1995). Measurement and Prediction of the Kinetics of Paraffin Deposition.

2.- (Rodríguez y Aray., 1995). Reconocimiento Molecular en Micelas Formadas por Modelos de los Asfaltenos y las Resinas Presentes en Crudos Venezolanos.

3.- (Morais, 1995), La descomposición térmica de los asfáltenos y sus heteroelementos.

Autor:

Andrés Duran Reyes

Rafael Castillo Díaz

Andrés Durán Reyes:

Ingeniero Mecánico, especialista en Mantenimiento Industrial, investiga el transporte y reología del crudo cubano, profesor adjunto del Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa.