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Marzo 5, 2020
Resultados recientes de IDT en el IMP y su
contribución en la Industria Petrolera.
Florentino Murrieta Guevara
2© 2020 Instituto Mexicano del Petróleo. Todos los derechos reservados
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Contenido
• Quienes Somos
• Capacidades del IMP
• Líneas de Investigación
• Proceso de etapas y compuertas en el IMP
• Algunos ejemplos de resultados de la IDT en el IMP
• Perspectivas hacia el 2030
• Abarcamos toda la parte
operativa de la cadena de
valor de la industria
petrolera (desde
exploración hasta
transformación industrial).
• Procuramos un enfoque
en generación de valor
económico.
• Resolvemos problemas
tecnológicos de alto
impacto para las metas de
negocio.
• Desarrollamos, asimilamos y transferimos tecnología enfocada a resolver problemáticas específicas
Investigación aplicada
• Ofrecemos soluciones integrales a través de la ingeniería y servicios tecnológicos
Proveedor de servicios y productos
tecnológicos
• Estudios de posgrado
• Desarrollo profesional
• Capacitación obrera
• Cursos a la medida
Capacitación especializada
científica, técnica y tecnológica.
El IMP es autosustentable, es decir genera sus propios recursos y los remanentes se
reinvierten en el desarrollo de proyectos de investigación
El propósito del IMP es generar capacidades científicas,técnicas y tecnológicas para la Industria de Petróleo, Gas y Bioenergía
• 2,297 investigadores, expertos, especialistas y técnicos, 30% con estudios de maestría y doctorado
• Capacidad instalada de ingeniería de 1.3 millones de H-H
Personal
• Instalaciones en todo el país, con una superficie de 778,000 m2 y 121,830 m2 de construcción
• 12 grupos de laboratorios especializados
• 21 centros de capacitación
• 11 Plantas Piloto
• 257 software especializado
• Biblioteca con el mayor acervo de información petrolera del país
Infraestructura
Doctorado 235
Maestría 504
Licenciatura 1,178
Otros 380
Capacidades
5
Líneas de Investigación de la Dirección de Investigación en
Transformación de Hidrocarburos (DITH*)
Refinación de Hidrocarburos
•Síntesis y mejora de procesos de transformación de hidrocarburos
•Simulación y modelamiento de procesos y reactores.
•Catálisis e ingeniería de reactores
Separación de Hidrocarburos
•Separación de corrientes gaseosas
•Captura y uso de gases de efecto invernadero
Desarrollo de Materiales y
Productos Químicos
•Materiales
•Diseño y desarrollo de materiales Catalíticos
•Productos Químicos para la industria petrolera, petroquímica y química (Procesos de recuperación de hidrocarburos)
•Producción de petroquímicos
Ductos y Materiales
•Tecnologías para prevención y control de la corrosión de ductos
•Manejo, acondicionamiento, medición y transporte de la producción
•Análisis Integral de ductos
Transformación de Biomasa
•Aprovechamiento de biomasa para el sector energético.
•Procesos para la producción de biocombustibles, petroquímicos y químicos a partir de biomasa
•Biomateriales
Eficiencia Energética y
Sustentabilidad
•Desempeño ambiental y sustentabilidad
•Evaluación integral del ambiente
•Interacción energía y medio ambiente
*Aprobadas en la Sesión 210 del Consejo de Administración del IMP, junio 6 2018
6
Posibles
alianzas
tecnológicas y
comerciales
InvestigaciónBásica Orientada
(IBO)
Desarrollo de
Producto
Asimilación de
tecnología
Desarrollo Validación Empaquetamiento
y transferencia
Escalamiento
Mrtodologia para inspección e Integridadde ductos
Inhibidores de corrosion (ALICIM)
Deshidratado de Crudos (KINAM®)
Proceso y catalizadores para la
producción de DUBA
Productos en el mercado
Materiales adsorbentes para separar nitrógeno del gas natural
Oxidación de hidrocarburos
Transformación de biomasa
Bioproductos para el transporte del crudo
Captura y transformación de bióxido de carbono
El IMP visualiza diversas oportunidades de transferir tecnología
a lo largo de su proceso de innovación
Portafolio de Proyectos
PEMEX-IMP
Productos y servicios al mercado
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Los procesos deben conectar desde la investigación, su escalamiento y
empaquetamiento hasta su comercialización
7
8
La transformación de los Hidrocarburos como elemento clave para agregar VALOR a la industria petrolera nacional
Oferta de Valor
Productos y servicios nuevos o mejorados de
alto valor, así como soluciones integrales
para la Industria Petrolera Nacional
Tecnologías y productos• Productos Químicos para la industria petrolera
nacional
• Combustibles reformulados (alto desempeño, bajo
impacto ambiental y competitivos)
• Nueva tecnología para producir etileno
• Catalizadores de alto desempeño para DUBA
• Procesos innovadores de transformación de CO2
• Inspección, monitoreo, corrosión y riesgo en
sistemas de transporte de ductos
• Reto 1. Sostener e incrementar la producción de hidrocarburos en el país
• Reto 2. Alcanzar un desempeño operativo clase
mundial
• Reto 3. Asegurar el suministro de petrolíferos al
menor costo
• Reto 4. Garantizar la operación segura,
confiable, rentable y sustentable
Pruebas de principio y prototipos
(22 de proyectos en 2018)
• Procesos (1)
• Catalizadores (2)
• Biomasa y bioproductos (1)
• Materiales y productos químicos (3)
• Separación de hidrocarburos (1)
• Sustentabilidad y eficiencia energ. (1)
• Ductos (2)
Líneas de investigación
Asociadas a la cadena de valor de la Industria de
Transformación de Hidrocarburos Nacional, que
den por resultado elementos de diferenciación y
competitividad tecnológica
Tipo de Proyectos
• Investigación Básica Orientada : 1
• Desarrollo de producto: 10
Acciones
Los Proyectos que actualmente forman la
Cartera de la DITH están alineados a los
principales Retos Tecnológicos de la
Industria de Transformación de
Hidrocarburos Nacional.
9
Biotensoactivos para formar
la emulsión O/W
Biosensoactivos para deshidratación
de petróleo
Copyright © 2019-Instituto Mexicano del PetróleoQueda prohibido copiar, reproducir, distribuir, publicar, transmitir, o en cualquier modo explotar cualquier parte de este documento sin la autorización previa por escrito del Instituto Mexicano del Petróleo o de los titulares correspondientes
Químicos de base biológica: transporte de petróleo y su deshidratación
Diámetro (micras)
Vo
lum
en (
%)
Tuning stability and easing
separation of crude oil and water
phases Day zero
Day one
Cá
ida
s d
e p
resió
n
Flujo de petróleo
Emulsión inversa
Deshidratación
10INFORMACIÓN CONFIDENCIAL: PROHIBIDO COPIAR O DISTRIBUIR
Jorge Gascon. ACS Catal. 2016, 6, 2965−2981.
Rutas para la valorización del metano
✓ Gran
estabilidad de
los 4 enlaces
C-H.
✓ Tiene una muy
baja afinidad
por protones
(544 kJ/mol)
✓ Es un ácido
extremadament
e débil
(pKa~40),
activación del
metano por
catalizadores
ácidos o bases
muy difícil.
11INFORMACIÓN CONFIDENCIAL: PROHIBIDO COPIAR O DISTRIBUIR
T < 250 °C
P=15-40 atm. Cat. Me/Zeolita
MetanoReformado
r
Síntesi
s
de
Metanol
Gas de síntesis
CO, CO2, H2
T=250-300 °CP=100-200 atm.
Cat. ZnO o Cr2O3
T=700-1000 °CP=15-40 atm. Cat. Ni
Convencional (Gas de síntesis)
Propuesta: Oxidación parcial
CH4
Metan
o
Oxidación
parcial
CH3-OH
➢ Reformación de
metano, ~ 60-70% del
costo.
➢ Baja eficiencia
energética y altos
costos de capital y
operación.
Desventajas:
➢ Reacción exotérmica,
energéticamente más
favorable.
➢ Proceso más simple, puede
reducir los costos de capital
y operación.
➢ Gran interés, tanto de la
comunidad científica como
de la industria petroquímica
para su desarrollo y eventual
implementación.
Ventajas:
Ruta comerciasl vs. alternativa para la obtención de metanol
12
INFORMACIÓN CONFIDENCIAL: PROHIBIDO COPIAR O DISTRIBUIR
Importancia del etileno
Por la cantidad y el tipo de productos que se obtienen, el etileno es considerado como la “columna
vertebral” de la industria petroquímica (2020: Capacidad de producción ~ 200 MMTon/año).
El doble enlace carbono-carbono de la molécula, le confiere una
alta reactividad a un gran número de reacciones como la adición
de halógenos, oxidación, hidratación y polimerización.
Materia prima Intermediarios Bienes de
consumo
Gas Natural
(Etano)
Etileno
Polietilenos
Cloruro de
vinilo
Estireno
Oxido de
etileno
Policloruro de
vinilo(PVC)
Glicoles
Poliestireno
Bolsas de plástico
Juguetes
Mangueras
Discos
Partes automotrices
Envases
Tubos
Botellas
Material de empaque
Cremas, etc.
13INFORMACIÓN CONFIDENCIAL: PROHIBIDO COPIAR O DISTRIBUIR
Esquema simplificado de proceso IMP-OXYLENE®
Etano
Oxígeno
Agua
Oxígeno
Agua
Residua
l
Caja
fría
COx
Metano
Fracción
C3
Etano
Etileno
Reactores
✓ Low process temperature 380-420 °C
✓ No thermodynamic limitations exist (ΔGr,298Ko = -128 kJ mol-1) The reaction is
exothermic (ΔHr,298Ko = -106 kJ mol-1),eliminating the need of an external heat supply
✓ A limited number of reaction products are observed (mainly COx, aside from ethylene)
✓ No catalyst deactivation by coke is expected, owing to the oxygen present in the reaction
medium.
14
Catalizadores IMP
Petróleo CrudoDesalado
Destilación Atmosférica
Destilación al Vacío.
Residuo Atmosférico
Residuo de Vacío
Gasóleo
Diesel media presión
Diesel baja presión
Queroseno/Turbosina
Nafta Pesada
Nafta Ligera
Nafta a Reformación
Diesel alta presión
Gasóleo convencional
Gasóleo Hidrotratado
IMP-DSD-3+; IMP-DSD-11 (c); IMP-DSD-14+ (c)
IMP-RNA-1; IMP-RNA-4;IMP-RNA-1M
IMP-DSD-3+; IMP-DSD-14+
IMP-DSD-20;
IMP-DSD-14; IMP-DSD-14+
IMP-UBA (1)
No disponible
IMP-DSD-17
IMP-FCC-05; IMP-FCC-12R; IMP-FCC-51
IMP-FCC-55; IMP-FCC-32IMP-IO-04
IMP-PC-500IMP-RESOx-01
No disponible
Hidrotratamiento
Reformación
catalítica
FCC
c : catalizador usado en cascada; que fue descargado de planta de Diésel(1): catalizador con pruebas en planta piloto – escalamiento en proceso-
Endulzamiento
IMP-OM-1
Se dispone de catalizadores de nueva generación para producir diésel UBA en plantas
de media (54 kg/cm2) y alta presión (70 kg/cm2).
Opciones para reducir contenido de
azufre en plantas de media presión:
• Incrementar temperatura (Se
acorta el tiempo de vida útil del
catalizador)
• Reducir espacio-velocidad LHSV
(Se reduce flujo de carga y de
producto)
El diseño de los catalizadores del
IMP permite ajustar la ventana
operativa para garantizar la
producción de diésel UBA.
Carga
20MBPD
80% Diseño
Carga
17MBPD68% Diseño
8
8,3
11,4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
LHSV=1.6, T=345°C LHSV=2, T=365°C
VENTANA DE OPERACIONP = 54 kg/cm2
T = 345-365°CLHSV = 1.6-2.0
Co
nte
nid
o d
e a
zu
fre
, p
pm
Límite máximo DUBA (15 ppm)
Fuente: Datos obtenidos en evaluación de catalizadores IMP en sus Planta Piloto.
16
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El transporte de petrolíferos se realiza principalmente por ducto
5%
67%16%
12%
32,000 km de ductos
Incremento esperado en el
consumo de gasolina: 21% en 15
años
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Tecnologías de detección de fugas y tomas clandestinas
Tecnología Componentes Competitividad
• Detección aérea de fugas
por medio de termografía.
• Detección de fugas y
tomas clandestinas en
tiempo real.
• Cámara infrarroja, vídeo de
alta resolución y GPS.
• El paquete de software de
planeación de vuelo,
procesamiento de datos y
generación de informe
integrado con el sistema de
información geográfica
(GIS).
• Sistema remoto, no intrusivo
para detectar y localizar fugas
y tomas clandestinas.
• Combina fibra óptica, balance
de masa, sensores acusticos,
integrado a un Sistema
SCADA o conectado a un
Sistema de monitoreo
independiente.
• Tecnología con mayoralcance y certidumbre en ladetección e identificación deanomalías.
• Base de datos de patrones de
anomalias.
• Verificación terrestre de
hallazgos.
• Documentación de hallazgos
en formato digital.
• La aplicación industrial con
una inspección de 1,800 km
de derechos de vía.
Gas leakage
• La integración de varias
tecnologías permite aumentar
la detección y la fiabilidad de
la ubicación.
• El sistema fue evaluado en
operación en tiempo real con
SCADA
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La valorización de lignina es clave para la viabilidad económica y sostenibilidad de una biorefinería
Valorización de lignina
Pirolisis
Fenoles,
alquilfenoles,
CO, CH4
Hidrogenólisis
catalítica
metoxifenoles
Oxidación
Vainillina, DMF Conversión microbiana
Ácidos ferúlico, vanilico,
coumarico
Energía
Resinas fenólicas
Lignosulfonatos
Gasificación
HDO
•Benzeno, ToluenoXileno (BTX)• Parafinas cíclicas
•Eugenol•4-Etilguaiacol•Siringoles•Polifenoles
EugenolC10H12O2
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IMP desarrolla procesos y catalizadores pra la producción de bioturbosina: Primer proceso mexicano para biocombustibles de aviación en planta piloto
Aceite
H2 fresco H2 recirculado
CO2
Agua
PSA
HDO
Isomerización/Hidrodesintegración
Vapor
Gases
Gasolina
Turbosina
Diesel
Gases
®®
Tres solicitudes de patente, 2 marcas en catalizadores y procesos en HVO, HEFA: diésel verde y bioturbosina
20
20
0,25
1,23
2,47
0,78
3,89
7,79
0,060,32
0,63
0,14
0,68
1,36
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
MB
PD
% de mezclado
Biodiesel Bioetanol Bioturbosina Biogas
Tamaño de burbuja=
MITIGACIÓN POTENCIAL DE CO2E POR EL USO DE BIOCOMBUSTIBLES EN MÉXICO
EL sector transporte contribuyó con171 Mt CO2e en 2015
La substitucióncombustibles fósiles al 10% por biocombustibles permitiría reducir 12.24 Mt/año, ¡el 7.2% de emisiones!
México cumpliría compromisos para el cambio climático
Inventario Nacional de Emisiones y Compuestos de Efecto Invernadero INECC, 2015Contribuciones previstas y determinadas a nivel Nacional- México, 2014
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Mazatlán, Sin. Biorefinería integral: reconocido con el Premio PRODETES 2016 (World Bank, GEF, Sener)
Localización de 1a biorefinería:
- Aceite de Jatropha a biodiesel- Torta para acuicultura- Cáscaras para briquetas
• Estado de Sinaloa es el primer productor de maíz y 6to de sorgo grano en México.
• Cáscaras de Jatropha, rastrojo de maíz y sorgo son materia prima para una biorefinería
Proyecto entre UASinaloa, IMP eInTrust
22
Propiedad Intelectual DITH 2018
• 27No. de
patentes concedidas
• 6No. de
solicitud de patentes
• 19No. de
Derechos de Autor
• 3No. de Marcas
• 21No. de
Artículos Publicados
Fuente: Gerencia de Gestión del Conocimiento, Enero-Julio 2018
Catalizadores26%
Equipos y Aparatos
4%
Materiales7%
Procesos7%
Productos químicos
56%
PATENTES CONCEDIDAS 2018
Perspectivas hacia el 2030
Innovar es fundamental para…
… resolver los retos únicos de nuestro país para incrementar el factor de recuperación y extracción de recursos no convencionales.
… reducir dependencia tecnológica.
… fortalecer la competitividad de la industria energética nacional.
… generar productos y servicios competitivos en los ámbitos nacional e internacional.
… explorar nuevas fuentes de energía.
… reducir el impacto de la industria petrolera en el medio ambiente y salud de la población.
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