xvii foro de avances de la industria de la refinacion · 2011. 7. 1. · gasóleo de coquizadora,...
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XVII FORO DE AVANCES DE LA
INDUSTRIA DE LA REFINACION
Jun 29, 2011
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Optimización del uso de corriente de Aceite Cíclico
Ligero (ACL) en Diesel UBA, utilizando un aditivo
mejorador de número de cetano.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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OBJETIVO
Optimizar el volumen de Aceite Cíclico Ligero en el diesel UBA, mediante la
dosificación de aditivo mejorador de número cetano, para mantener la
especificación de 48 mínimo de acuerdo con el método ASTM-613-05.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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ANTECEDENTES
Debido a la tendencia de mayor consumo cada día de gasolina y diesel, en
las refinerías se busca el aprovechamiento máximo de los productos
disponibles para la formulación de los combustibles.
En la preparación del diesel se emplean de manera general de 3 a 4
componentes, corrientes de destilación primaria, aceite cíclico ligero,
gasóleo de coquizadora, mezclas de hidrotratamiento, productos de
hidrodesintegradoras.
En general productos con intervalo de destilación entre 200 a 350 °C. Se
pueden emplear en la elaboración del diesel.
Sin embargo la selección debe de ser cuidadosa, porque se debe de
cumplir con los requisitos de funcionalidad de los motores así como de
protección ambiental.
El parámetro de mayor importancia es la calidad de la ignición de la
combustión, el cual se expresa en el diesel con el número de cetano (NC).
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
5
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
MIL
ES
D
E
BA
RR
ILE
S
DIA
RIO
S
AÑO
Produccion y Consumo de DIESEL (MBD)
PRODUCCION VENTAS
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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NÚMERO DE CETANO
La calidad de ignición del combustible diesel se expresa con el parámetro del
número de cetano. El método para determinarlo ASTM-D-613
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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Los requerimientos de NC dependen en el diseño del motor, tamaño,
naturaleza de velocidades y variaciones de carga, así como de las condiciones
atmosféricas.
Incrementar el NC sobre valores realmente requeridos, no mejora el
desempeño del motor. El NC especificado deberá ser tan bajo como sea
posible para asegurar máxima disponibilidad de combustible.
Desde el punto de vista ambiental, diesel con NC mayores (48 – 55) ayuda a la
disminución de las emisiones contaminantes y disminuye el ruido de los
motores.
“Cetano natural” se denomina al NC del diesel que se obtiene de los procesos
de refinación.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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TRATAMIENTOS QUÍMICOS
El número de cetano (NC) es una propiedad de los hidrocarburos, las cadenas
lineales normalmente son las que presentan los mayores valores.
n-Hexadecano, el producto de referencia, cetano de 100.
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ADITIVOS MEJORADORES DE NUMERO DE CETANO
Estos aditivos son productos químicos con propiedades para
descomponerse térmicamente a las temperaturas de trabajo de los motores
y producir especies químicas denominadas radicales libres, que aceleran la
oxidación del combustible.
– Alquil nitratos
– Peroxidos
– Eteres de nitratos
– Dinitratos de polietileno
– Glicoles
– Tioaldehidos
Las corrientes de bajo valor pueden incorporarse al combustible final.
La especificación de NC se puede lograr más fácilmente que por reformular
el combustible base.
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INDICE DE CETANO
El índice de cetano es un método para estimar el número de cetano.
Se calcula con las características fisicoquímicas del diesel, densidad a 15
°C y temperatura de destilación del 50 % vol.
ASTM-D 976 Método oficial en NOM-086, ASTM-975 y EPA.
ASTM-D-4737 Método alternativo para estimador el número de cetano.
En casos en donde el número de cetano de un combustible se ha
establecido inicialmente, el índice es útil en el seguimiento de muestras
subsecuentes de ese combustible, con tal que su fuente y modo de
fabricación no se modifiquen.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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NORMATIVIDAD
*El índice de cetano se especifica como una limitación a la cantidad de componentes
aromáticos. Este método de ensayo se especifica en 40 CFR Parte 80.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
País
Norma
No de Cetano ASTM-D-613
Mín
Índice de Cetano ASTM-D-976
Mín
México
NOM-086-2005
48
48
Estados Unidos
ASTM-D-975-11
40
40 *
Unión Europea
EN 590-2010
51
46
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TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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Engine Manufacturers Association (EMA)
World Wide Fuel Charter 2006
( ) Cuando se emplean mejoradores de cetano, el número de cetano estimado
debe de ser mayor que o igual al valor especificado y el índice de cetano debe
de ser mayor que ó igual que al número en paréntesis.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
Categoría
No de Cetano ASTM-D-613
Mín
Índice de Cetano () ASTM-D-976
Min
1 48 48 (45) 2 51 51 (48) 3 53 53 (50) 4 55 55 (52)
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Corriente Número de cetano
Índice de Cetano (ASTM D-976)
Gasoleo de coquizadora
(Hidrodesulfurado)
44.3 43.0
A.C.L. -- 19.8
U-700-1 54.3 50.1
U-700-2
43.0 44.3
U-700-2 38.1 39.9
EVALUACIÓN DE CETANO DE PRODUCTOS
DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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TRATAMIENTOS QUÍMICOS
FORMULACIÓN DE GASÓLEO PRIMARIO Y ACEITE CÍCLICO LIGERO (ACL)
Muestra Aceite Cíclico Ligero
%
Número de Cetano
ASTM D-613
Índice de Cetano
ASTM D-976
Diesel U-700-2 22.2 39.5 42.6
Diesel U-700-2 28.6 39.5 42.2
Diesel U-700-2 30.8 38.1 39.9
16
34.0
35.0
36.0
37.0
38.0
39.0
40.0
41.0
42.0
43.0
44.0
0 200 400 600 800 1000 1200
Ce
tan
o
Aditivo, ppm vol
Evaluación de Mejorador de Número de CetanoPlanta U-7002
Número de cetano Indice de cetano
Δ NC = 4.4
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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ESTIMADO COSTO BENEFICIO
Base: 30 % vol de Aceite Cíclico Ligero
Incremento de 4.4 de números de cetano
600 ppm vol de dosificación de aditivo
Costo de aditivo 2.65 USD/Lt.
Producto Costo USD/Bl
Diesel 81.85 Aceite Cíclico Ligero 80.63
Costo de mezcla (diesel + ACL) 81.47 Diferencia a precio de diesel 0.3758 Costo de aditivación 0.2528 Beneficio 0.1230
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
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Actualmente en las Refinerías de Cadereyta, Tula, Salamanca y Minatitlán se
produce diesel UBA.
El proceso de hidrodesulfuración mejora las características del número de
cetano natural
Este nuevo esquema también repercute en parámetros de desempeño del
diesel.
Se dosifica aditivo para restituir la funcionalidad afectada.
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
Características
Incrementa
Disminuye
Azufre, ppm
Aromáticos, % vol
Olefinas, % vol
Lubricidad
Conductividad
Número de Cetano natural
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TRATAMIENTOS QUÍMICOS
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
40,000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Bls
/ d
ía
Ref. Ing. Héctor Lara SosaPlanta U-700-2
Diesel UBA, 2010
Carga ACL % ACL
Promedio estimado de ACL 15 a 17 % vol
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TRATAMIENTOS QUÍMICOS
Características Unidades Método ASTM-D
NOM-086 % ACL
11.7 28.0
Número de cetano 613 48 Mín. -- --
Índice de cetano 976 48 Mín. 49.6 46.4
Aromáticos % Vol. 1319 35 Máx. 21.5 24.9
Azufre total Mg/Kg 5453 15 Máx. 10.9 13.8
Lubricidad, HFRR a 60 °C Micrones 6079 520 Máx. 380 340.0
Conductividad pS/m 2924 25 Mín. 120.0 169.0
Diesel UBA de la Refinería de Cadereyta
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TRATAMIENTOS QUÍMICOS
COMPATIBILIDAD DE ADITIVOS
Parámetro Método
Referencia Aditivo
S/A
MC IMP-MD-100
IMP-MD-100 + MC
Número de cetano ASTM-D-613 48, mín
Índice de cetano ASTM-D-976 48 mín 49.6 -- -- --
Lubricidad, micras ASTM D-6079 520, máx 585.5 -- 379.0 370.5
Conductividad, pS/m ASTM D-2624 25, mín 0 318 321
Est. a la oxidación, mg/100 ml ASTM-D-2274 4.0 máx 0.03 0.03 -- 0.03
Prácticamente no se afecta el desempeño de los aditivos de lubricidad y
conductividad
Incorporar el mejorador de cetano no altera la estabilidad del diesel de acuerdo
con el método de prueba.
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CONCLUSIONES
TRATAMIENTOS QUÍMICOS
El diesel mostró buena respuesta al mejorador de cetano
A 600 ppm vol.
Se incrementó en 4.4 números de cetano
La estabilidad a la oxidación no se modifica de acuerdo con el método
El beneficio será de acuerdo con la disponibilidad de ACL