ES2629015T3 - Modelo de compatibilidad de petróleo crudo predictivo - Google Patents

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ES2629015T3 ES03768980.9T ES03768980T ES2629015T3 ES 2629015 T3 ES2629015 T3 ES 2629015T3 ES 03768980 T ES03768980 T ES 03768980T ES 2629015 T3 ES2629015 T3 ES 2629015T3
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Sailendra Nemana
Michael R. Kimbrell
Eugene Zaluzec
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    • C10G75/00—Inhibiting corrosion or fouling in apparatus for treatment or conversion of hydrocarbon oils, in general
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Abstract

Procedimiento para determinar el poder de disolvente crítico de uno o más líquidos de hidrocarburos, comprendiendo el procedimiento las etapas de: (a) mezclar cada líquido de hidrocarburos con cantidades predeterminadas de una parafina; (b) centrifugar cada mezcla resultante, (c) recuperar y pesar cualquier insoluble precipitado resultante de la etapa (b); y (d) representar el peso de los insolubles en la etapa (c) frente al % en peso de parafina en la mezcla en la etapa (a) y determinar el poder de disolvente crítico mediante el cálculo del poder de disolvente del líquido de hidrocarburos en la etapa (a) en el punto de la representación en el que los asfaltenos empiezan a precipitar a partir del líquido de hidrocarburos; en el que el poder de disolvente para el líquido de hidrocarburos se obtiene mediante: (i) obtener la curva de destilación D86 y la densidad del líquido de hidrocarburos, en el que la curva de destilación D86 se obtiene a partir de los datos de destilación derivados del Procedimiento ASTM D86 o a partir de los datos de destilación convertidos a una curva de destilación D86 utilizando un procedimiento API de conversión; (ii) integrar numéricamente la curva de destilación del líquido de hidrocarburos según la fórmula:**Fórmula** produciendo así el punto de ebullición promedio en volumen (VABP) para el líquido de hidrocarburos; (iii) calcular el factor de caracterización Kpetróleo para el líquido de hidrocarburos utilizando el punto de ebullición promedio en volumen (VABP) en la etapa (ii) según la fórmula:**Fórmula** en la que SG es la gravedad específica del líquido de hidrocarburos; y (iv) determinar el poder de disolvente (SP) del líquido de hidrocarburos utilizando el factor de caracterización Kpetróleo en la etapa (iii) según la fórmula:**Fórmula**

Description

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DESCRIPCION
Modelo de compatibilidad de petroleo crudo predictivo Campo de la invencion
[0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento para predecir la compatibilidad o incompatibilidad de la mezcla de dos o mas llquidos hidrocarburos o petroleo crudo juntos.
Antecedentes de la invencion
[0002] Con el fin de satisfacer una economla favorable para la refinacion del petroleo crudo, a menudo es necesario mezclar dos o mas petroleos crudo antes de llevar a cabo los diferentes procedimientos de refinacion. Sin embargo, existen problemas particulares asociados con la mezcla de petroleos crudos. Un problema importante es que los petroleos crudos son a menudo incompatibles entre si dando lugar a problemas de incrustaciones en los equipos y en ultima instancia a la desactivacion del equipo. Dicho equipo incluye, pero no esta limitado a, tubos, tanques, intercambiadores de calor, hornos, fraccionadores y reactores. Otro problema importante con la mezcla de petroleos crudos y otros hidrocarburos es la produccion de emulsiones de petroleo y agua en el sistema de decantacion de petroleo crudo que evita que la decantacion del petroleo se procese por el equipo de refinerla, tales como unidades de destilacion de crudo. Otro problema importante es la produccion de emulsiones en las unidades de desalacion de crudo que a menudo tienen un efecto perjudicial sobre el sistema de aguas residuales asociado con la unidad de desalado. A la luz de estos problemas, la incompatibilidad del petroleo crudo ha estado afectando la industria del refinado durante muchos anos dando lugar a la perdida de beneficios debido a la parada innecesaria del equipo y las limitaciones en el petroleo crudo para refinacion disponible para el refinado.
[0003] El principal culpable que causa incompatibilidad de los petroleos crudos es la presencia de solidos organicos en forma de asfaltenos precipitados a partir de petroleos crudos mezclados. La teorla actual respecto a la relacion de asfalteno-petroleo crudo postula que dicha relacion es similar a una interaccion soluto-disolvente, en la que se requiere una cierta fuerza del disolvente para mantener los asfaltenos en solucion en el petroleo crudo. El parametro principal que rige la capacidad de los asfaltenos de permanecer en solucion en el petroleo crudo es los aromaticos para saturar la relacion del petroleo crudo. Se sabe que los asfaltenos son solubles en hidrocarburos aromaticos, tales como tolueno, pero insolubles en compuestos paraflnicos, tales como n-heptano. Por consiguiente, los asfaltenos se definen aqul como la fraccion no volatil y polar del petroleo crudo que es insoluble en n-alcanos.
[0004] El problema subyacente asociado con la presencia de asfaltenos en petroleos crudos es que los asfaltenos frecuentemente precipitan a partir de la solucion durante la mezcla de dos o mas petroleos crudos incompatibles. Esto generalmente se cree que es causado por perturbaciones de la composicion de petroleo crudo autoctono que alteran el equilibrio delicado que mantiene los asfaltenos solubles en el petroleo crudo. Tambien se cree que se forman emulsiones de petroleo en agua y se estabilizan en parte por la presencia de asfaltenos precipitados a partir de mezclas de crudo incompatibles. En consecuencia, cuando no se controla, la precipitacion de asfaltenos se manifiesta en una variedad de areas indeseables, incluyendo el equipo de la refinerla, a traves de la formacion de coque y la generacion de emulsiones de petroleo-agua en tanques de almacenamiento.
[0005] En el pasado, la compatibilidad del petroleo crudo se podia determinar a traves de extensas pruebas de laboratorio. Para mezclas de dos petroleos crudos, la determinacion de la compatibilidad de petroleo crudo es relativamente sencilla, ya que el numero de ensayos requeridos para definir las relaciones de mezcla aceptables es relativamente pequeno. Sin embargo, para cada grupo adicional diferente de petroleo crudo anadido a una mezcla, el numero de pruebas de laboratorio necesarias para determinar el grado de incompatibilidad aumenta exponencialmente haciendo la determinacion de la compatibilidad de petroleo crudo intratable. Esto presenta una dificultad cuando las condiciones economicas justifican la mezcla de tres o mas petroleos crudos juntos para la alimentacion de las unidades de destilacion de crudo u otros procedimientos de refinado. Por consiguiente, existe una necesidad de un medio practico y rentable para la determinacion de la viabilidad de la mezcla de diferentes petroleos crudos.
[0006] En respuesta a esta necesidad, la industria de refinado del petroleo ha dedicado gran cantidad de recursos y esfuerzos en desarrollar nuevos procedimientos para resolver el problema de mezclar diferentes petroleos crudos. Sin embargo, tales esfuerzos han tenido exito solo parcialmente en la provision de un procedimiento practico y rentable para la mezcla de diferentes petroleos crudos.
[0007] Uno de estos esfuerzos es la patente de Estados Unidos No. 4.843.337, concedida a Dickakian et al., que describe un procedimiento para la mezcla de llquidos de hidrocarburos en una proporcion para mantener la proporcion de aromaticos combinados con respecto a asfaltenos por encima de un cierto nivel predeterminado para evitar incrustaciones en el equipo de procedimiento. Sin embargo, la divulgacion de Dickakian se limita a un procedimiento para la mezcla de dos llquidos de hidrocarburos que dejan sin resolver el problema de la mezcla de tres o mas petroleos crudos.
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[0008] La patente de Estados Unidos No. 5.871.634 y la patente de Estados Unidos No. 5.997.723, ambas concedidas a Wiehe et al., describen un procedimiento para la mezcla de petroleos crudos potencialmente incompatibles mediante la combination de cada petroleo crudo en orden de los numeros de mezcla de solubilidad de tal manera que el numero de mezcla de solubilidad de la mezcla es mayor que el numero de insolubilidad de cualquier petroleo crudo de la mezcla. Sin embargo, las divulgaciones de Wiehe ensenan un procedimiento que emplea pruebas de laboratorio inexactas y onerosas, tales como la microscopla optica convencional o la filtration de petroleo crudo para determinar la presencia de asfaltenos en cada petroleo crudo. Ademas, la divulgation de Wiehe emplea un complejo analisis de mezcla y valoracion para determinar el numero de insolubilidad y el numero de mezcla de solubilidad para cada petroleo crudo.
[0009] A pesar de que las divulgaciones anteriores proporcionan avances en la tecnica, todavla existe una necesidad de un procedimiento para determinar con precision la incompatibilidad de petroleo crudo que sea practico y rentable.
[0010] Tambien se ha encontrado que la centrifugation de uno o mas petroleos crudos mezclados con cantidades predeterminadas de heptano proporciona para un medio simple aunque rentable para la determination de la inestabilidad de los asfaltenos y la cantidad de asfaltenos en cada petroleo crudo.
[0011] Tambien se ha encontrado que la proportion relativa de compuestos aromaticos con respecto a saturados en cada petroleo crudo a mezclar puede determinarse facilmente mediante el uso de la relation entre el punto de ebullition y la densidad de cada petroleo crudo.
[0012] Tambien se ha encontrado que pueden determinarse mezclas compatibles de dos o mas petroleos crudos basandose en la relacion entre el punto de ebullicion y la densidad de cada petroleo crudo en la mezcla y la determinacion de la inestabilidad de los asfaltenos en cada petroleo crudo en el mezcla.
Caracteristicas de la invention
[0013] La presente invencion esta dirigida a un procedimiento para mezclar al menos dos llquidos de hidrocarburos juntos mediante la obtencion del poder de disolvente crltico de acuerdo con el procedimiento de la reivindicacion 4 para cada llquido de hidrocarburos, obteniendose el poder del disolvente para cada llquido de hidrocarburos de acuerdo con el procedimiento de la reivindicacion 4, y a continuation mezclar los llquidos de hidrocarburos juntos, produciendo una mezcla de llquidos de hidrocarburos que tienen un poder de disolvente que es mayor que el poder de disolvente crltico del llquido de hidrocarburos que tiene el poder de disolvente crltico mas elevado en la mezcla.
[0014] Tal como se utiliza en el presente documento, petroleo crudo se entiende que significa petroleo llquido y todos los otros hidrocarburos, independientemente de la gravedad, producidos en un pozo en forma llquida por procedimientos de production ordinarios.
[0015] Tal como se utiliza en el presente documento, un llquido de hidrocarburos se entiende que significa un compuesto fluido que comprende hidrogeno y carbono.
[0016] Tal como se utiliza en el presente documento, el poder de disolvente se entiende que significa la proporcion relativa de compuestos aromaticos con respecto a saturados en un petroleo crudo o una mezcla de petroleos crudos.
[0017] Tal como se utiliza en el presente documento, el poder de disolvente crltico se entiende que significa el poder de disolvente al que los asfaltenos empiezan a precipitar a partir de un petroleo crudo o mezcla de petroleos crudos.
[0018] La presente invencion tambien incluye un procedimiento para determinar el poder de disolvente crltico de uno o mas llquidos de hidrocarburos segun la reivindicacion 1.
[0019] El procedimiento incluye las etapas de mezclar cada llquido de hidrocarburos con cantidades predeterminadas de una parafina normal, centrifugar cada mezcla resultante, recuperar y pesar cualquier insoluble precipitado resultante de la mezcla, y a continuacion correlacionar el peso de los insolubles a un poder de disolvente en el cual los asfaltenos empiezan a precipitar a partir de la mezcla.
[0020] La presente invencion proporciona un procedimiento practico y rentable para la determinacion del poder del disolvente de uno o mas llquidos de hidrocarburos y/o petroleos crudos que no requieren un complejo analisis de mezcla y valoracion para determinar el numero insolubilidad y el numero de mezcla de Solubilidad para cada uno de los llquidos de hidrocarburos y/o petroleos crudos.
[0021] La presente invencion tambien proporciona un procedimiento practico y rentable para la determinacion de la cantidad de asfaltenos en uno o mas llquidos de hidrocarburos y/o petroleos crudos que permite la determinacion de la combinacion optima de dos o mas llquidos de hidrocarburos y/o petroleos crudos durante una variedad de condiciones economicas.
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[0022] La presente invencion tambien proporciona un procedimiento practico y rentable para la determinacion de la compatibilidad de dos o mas petroleos crudos juntos facilitando la flexibilidad de elegir una amplia variedad de petroleo crudo para refinacion para su procesamiento en una refinerla de petroleo crudo.
[0023] La presente invencion tambien proporciona un procedimiento practico y rentable para la mezcla de dos o mas llquidos de hidrocarburos y/o petroleos de crudo para el procesamiento en una refinerla sin la amenaza de la precipitacion de asfaltenos reduciendo el tiempo de inactividad de la unidad debido a las incrustaciones o la formacion de coque en las tuberlas o en equipo causados por mezclas incompatibles de petroleo crudo.
[0024] La presente invencion proporciona tambien un ahorro de energla mediante la prevencion de incrustaciones en los intercambiadores de calor provocadas mediante la mezcla de llquidos de hidrocarburos y/o petroleos crudos incompatibles.
[0025] La presente invencion tambien proporciona un procedimiento de eliminacion de petroleo crudo de agua efluente de la unidad de desalado evitando problemas en el sistema de aguas residuales y en la descarga de aguas residuales. Del mismo modo, el agua transportada con el petroleo de la desaladora se eliminara, minimizando el funcionamiento inestable de la unidad de destilacion de crudo.
[0026] Aunque la presente invencion se presenta en este documento principalmente como aplicable a petroleos crudos, se entiende por un experto en la materia que la presente invencion tambien puede ser aplicable con otros llquidos de hidrocarburos donde la precipitacion de materiales insolubles y las incrustaciones son un problema.
Breve descripcion de los dibujos
[0027]
La figura 1 representa una realizacion de un procedimiento de acuerdo con la presente invencion que ilustra graficamente el modelado predictivo continuo para la mezcla de tres petroleos crudos diferentes juntos.
La figura 2 representa los riesgos de nivel de incrustaciones de una unidad de procesamiento de refinerla que resulta de la mezcla de multiples petroleos crudos durante un perlodo de tiempo.
Descripcion de la realizacion o realizaciones preferidas
[0028] En mayor detalle, la presente invencion esta dirigida a un procedimiento para mezclar dos o mas petroleos crudos juntos de una manera que evita la precipitacion de asfaltenos a partir de la mezcla de petroleo crudo. Mas particularmente, la presente invencion comprende un procedimiento para determinar el poder del disolvente y el poder de disolvente crltico de los petroleos crudos que son candidatos para la mezcla, y a continuacion mezclar los petroleos crudos juntos, de manera que el poder del disolvente de los petroleos crudos combinados es mayor que el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el mayor poder de disolvente crltico en la mezcla. Como se indico anteriormente, se entiende que poder de disolvente significa la proporcion relativa de compuestos aromaticos con respecto a saturados en un petroleo crudo o una mezcla de petroleos crudos y poder de disolvente crltico se entiende que significa el poder de disolvente al que los asfaltenos empiezan a precipitar a partir de un petroleo crudo o una mezcla de petroleos crudos.
[0029] Cada petroleo crudo tiene un poder de disolvente unico y un poder de disolvente crltico unico. Si dos o mas petroleos crudos se mezclan juntos, el poder de disolvente de la mezcla resultante varla entre las potencias de disolvente de cada petroleo crudo en la mezcla. Teniendo en cuenta esto, es de suma importancia predecir con exactitud y precision el poder de disolvente de una mezcla de petroleos crudos con el fin de mantener asfaltenos en la mezcla de petroleos crudos en un estado soluble. Para abordar esta preocupacion de suma importancia, la presente invencion incluye: (1) un procedimiento para determinar el poder de disolvente de uno o mas petroleos crudos; (2) un procedimiento para determinar el poder de disolvente crltico de uno o mas petroleos crudos, y (3) un procedimiento para mezclar dos o mas petroleos crudos juntos.
Determinacion del poder de disolvente del petroleo crudo
[0030] Como se indico anteriormente, la practica anterior utilizaba pruebas de laboratorio repetitivas para determinar el poder de disolvente de un petroleo crudo. Teniendo en cuenta, sin embargo, que el parametro principal que rige la capacidad de los asfaltenos de permanecer en solucion en el petroleo crudo es la proporcion de aromaticos con respecto a saturados del petroleo crudo, es posible modelar con precision el petroleo crudo como un disolvente a partir de datos de ensayo, incluidos los datos de destilacion y los datos de densidad, del petroleo crudo. Mediante el uso de la relacion entre los datos de destilacion y los datos de densidad de un petroleo en crudo, se puede determinar la proporcion relativa de aromaticos con respecto a saturados en el petroleo crudo. Por lo tanto, el poder de disolvente de uno o mas petroleos crudos se puede determinar como se describe mas particularmente en este documento.
[0031] En la determinacion del poder de disolvente de un petroleo crudo en particular, se prefiere obtener datos de
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ensayo para el petroleo crudo seleccionado. Los datos de ensayo preferidos son datos de destilacion y datos de densidad del petroleo crudo seleccionado. Si tales datos no estan facilmente disponibles o se sospecha que los datos de ensayo disponibles son inexactos, puede llevarse a cabo facilmente una destilacion simulada a alta temperatura convencional para proporcionar los datos de destilacion preferidos de un crudo particular. La densidad del petroleo crudo se puede obtener por cualquier procedimiento convencional conocido por los expertos en la materia.
[0032] Las simulaciones de destilacion tlpicas utilizadas en la industria del refinado son destilaciones anallticas ASTM y de punto de ebullicion verdadero (TBP), que a menudo se utilizan ambos para definir las caracterlsticas de volatilidad de fracciones de petroleo y otras mezclas complejas. Ambas son destilaciones por lotes, que difieren principalmente en el grado de fraccionamiento obtenido en la destilacion. Las destilaciones ASTM son mas convenientes que las destilaciones TBP porque las destilaciones ASTM son mas simples, menos costosas, requieren menos muestra y requieren solo aproximadamente una decima parte del tiempo. Los procedimientos con destilaciones ASTM utilizados en la actualidad incluyen: Procedimiento ASTM D86; Procedimiento ASTM D1160; Procedimiento ASTM D2887; Procedimiento ASTM D2892; y Procedimiento ASTM D3710. Como se entendera por los expertos en la tecnica, el procedimiento de destilacion empleado a menudo depende de la fraccion de petroleo que se va a destilar.
[0033] Aunque los datos de destilacion de cualquiera de estos procedimientos de destilacion es adecuado para la presente invencion, se prefiere que los datos de destilacion deriven de una destilacion segun el Procedimiento ASTM D86. Si los datos de destilacion disponibles para la presente invencion no son de una destilacion segun el Procedimiento ASTM D86, los datos de destilacion se convierten a una curva de destilacion D86. Esta conversion se puede realizar manualmente de acuerdo con el procedimiento API de conversion, tal como se describe en API Technical Data Book, Capltulo 3: Petroleum Fraction Distillation Interconversions, quinta edicion, 1992. Sin embargo, se prefiere llevar a cabo la conversion utilizando HYSYS, PRO II, o cualquier otro programa informatico que utiliza el procedimiento API de conversion. Si se utiliza HYSYS o PRO II para la conversion, se prefiere que se utilice un procedimiento de probabilidad de extrapolacion de la curva.
[0034] La siguiente etapa en la determinacion del poder de disolvente de un crudo en particular es integrar numericamente la curva de destilacion D86, de 0% a 100% y dividir entre 100. Esta integracion da el punto de ebullicion promedio en volumen (VABP) del petroleo crudo seleccionado y se indica mediante:
VABP = rT-(X)—
A 100
En la integracion de la curva de destilacion, el procedimiento preferido es ajustar la curva de destilacion a una funcion spline cubica (funcion polinomica de tercer orden), que a continuacion se integra numericamente en incrementos del 1%.
[0035] Una vez se integra la curva de destilacion, se prefiere calcular el factor de caracterizacion K del petroleo crudo seleccionado, Kpetroleo, utilizando el punto de ebullicion promedio en volumen y la densidad del petroleo crudo seleccionado. El factor de caracterizacion K se basa en el factor de Watson K tal como se describe en API Technical Data Book, Capltulo 2: Petroleum Fraction Distillation Interconversions, quinta edicion, 1992. El calculo para determinar el factor de caracterizacion K se indica mediante:
(VABP)1/3
Kpetroleo-----------------------------,
SG
en la que SG es la gravedad especlfica del petroleo.
[0036] Una vez que se calcula el factor de caracterizacion de petroleo K del petroleo crudo seleccionado, se determina facilmente el poder de disolvente del crudo seleccionado. El poder de disolvente del petroleo crudo seleccionado se define preferiblemente usando heptano y tolueno como referencias, en el que el heptano tiene un poder de disolvente cero y el tolueno tiene un poder de disolvente de cien. Por lo tanto, un petroleo crudo con poder de disolvente cero es equivalente a heptano, y un petroleo crudo con un poder de disolvente de cien es equivalente a tolueno. Habitualmente, la mayorla de los petroleos crudos no tienen un poder de disolvente mayor de cincuenta, que es aproximadamente equivalente a ciclohexano. La determinacion del poder de disolvente de un petroleo crudo se indica mediante:
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imagen1
[0037] De este modo:
cuando SP = 0, el petroleo es aproximadamente equivalente a heptano; cuando SP = 100, el petroleo es aproximadamente equivalente a tolueno; cuando SP = 50, el petroleo es aproximadamente equivalente a ciclohexano.
[0038] Como un experto en la tecnica entenderla, la determination del poder de disolvente de uno o mas petroleos crudos o llquidos de hidrocarburos, tal como se describe en el presente documento, es relativamente simplista y proporciona una herramienta util en la determinacion de la compatibilidad de la mezcla de una pluralidad de petroleos crudos. Otra herramienta util aunque simplista en la determinacion de la compatibilidad de la mezcla de una pluralidad de petroleos crudos es la determinacion del poder de disolvente crltico de uno o mas petroleos crudos tal como se describe en el presente documento.
Determinacion del poder de disolvente crftico
[0039] La evidencia experimental muestra que por debajo de un cierto poder de disolvente umbral, los asfaltenos precipitan a partir de petroleo crudo. Este umbral se llama el poder de disolvente crltico del petroleo crudo. A poderes de disolvente por encima del valor crltico, los asfaltenos permanecen en solution y se evita la precipitation. Teniendo en cuenta que el poder de disolvente del petroleo crudo es la proportion relativa de saturados con respecto a aromaticos, la determinacion del poder de disolvente crltico, tal como se contempla en el presente documento, emplea una valoracion simplista con parafina (saturada) con cada petroleo crudo que es un candidato para la mezcla.
[0040] De acuerdo con la presente invention, se prefiere anadir incrementalmente una parafina a un petroleo crudo que es un candidato para la mezcla con uno o mas diferentes petroleos crudos. Se prefiere que la parafina sea heptano normal (n-heptano). Sin embargo, otras parafinas, tales como pentano normal o iso-octano, pueden ser adecuados para la presente invencion. A medida que la concentration de la parafina aumenta en el petroleo crudo, la proporcion de saturados con respecto a aromaticos aumenta hasta que los asfaltenos empiezan a precipitar a partir del petroleo crudo. El punto de precipitacion inicial de los asfaltenos representa el poder de disolvente crltico del petroleo crudo. El poder de disolvente crltico del petroleo crudo probado esta documentado para futuras determinaciones de su compatibilidad de mezcla con otros petroleos crudos.
[0041] En una realization preferida, se obtiene al menos una muestra de 50 ml del petroleo crudo seleccionado para determinar su poder de disolvente crltico. Se anaden incrementalmente cantidades predeterminadas de una parafina adecuada a la muestra de petroleo crudo, se mezclan y se dejan que se equilibren. Se prefiere anadir incrementalmente n-heptano a la muestra de petroleo crudo en una proporcion de al menos 1:5, tal como se mide en % en peso, % en volumen o % en moles. Es mas preferido es anadir n-heptano a la muestra de petroleo crudo en una proporcion de al menos 1:10, medida en % en peso, % en volumen o % en moles. Lo mas preferido es anadir n- heptano a la muestra de petroleo crudo en una proporcion de al menos 1:20 medida en% en peso, % en volumen o % en moles para los mejores resultados.
[0042] A partir de la muestra seleccionada, se prefieren preparar soluciones separadas del petroleo crudo seleccionado y n-heptano. Las soluciones preparadas preferiblemente tienen proporciones variables de n-heptano con respecto al petroleo crudo seleccionado. Por ejemplo, una muestra de 100 ml de un crudo seleccionado puede separarse en 10 tubos de muestra. Un tubo de muestra contiene preferiblemente 100% en peso de petroleo crudo, mientras que los nueve tubos de muestra restantes contienen preferiblemente una solucion del petroleo crudo seleccionado y cantidades variables de n-heptano. Los tubos de muestra tienen preferiblemente soluciones con concentraciones crecientes de n-heptano, preferiblemente en incrementos del 10% en peso. Por ejemplo, el tubo de muestra 1 contiene 100% en peso de petroleo crudo, el tubo de muestra 2 contiene el 90% en peso de petroleo crudo y el 10% en peso de n-heptano, y el tubo de muestra 3 contiene el 80% en peso de petroleo crudo y el 20% en peso de n-heptano, y as! sucesivamente. Un tubo de muestra final tiene preferiblemente el 100% en peso de n- heptano.
[0043] Las muestras se mezclan a fondo y se dejan equilibrar y a continuation se centrifugan. El procedimiento de centrifugation se puede llevar a cabo mediante cualquier centrlfuga convencional disponible en el mercado, tal como un Eppendorf® Micro Centrifuge 5415C. Los tubos de muestra se centrifugan preferiblemente a al menos 10.000 rpm, mas preferiblemente a al menos 11.000 rpm, y lo mas preferiblemente a al menos 12,000 rpm durante al menos 10 minutos, mas preferiblemente al menos 15 minutos y lo mas preferiblemente al menos 20 minutos.
[0044] Despues de centrifugar las muestras, se extrae el llquido sobrenadante y el precipitado, si lo hay, se
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recupera. El precipitado representa asfaltenos insolubles en un tubo de muestra particular. Los asfaltenos se lavan posteriormente en una parafina normal, preferiblemente n-heptano o n-pentano. Los insolubles recuperados se pesan a continuacion en preferiblemente % en peso y se representan frente al % en peso de n-heptano o n-pentano de la solucion del tubo de muestra particular.
[0045] El poder de disolvente crltico se calcula en el punto de la representacion resultante donde los asfaltenos empiezan a precipitar. Esto se realiza mediante la determinacion del poder de disolvente de la solucion del tubo de muestra donde se inicio la precipitacion de asfaltenos. El poder de disolvente de la solucion se calcula tal como se indica en el procedimiento de calculo del poder de disolvente descrito anteriormente. La diferencia en la curva de destilacion estara en la cantidad de heptano recuperado a 98,5°C, el punto de ebullicion del heptano. La gravedad del petroleo crudo tambien sera inferior con la adicion de heptano.
[0046] Ademas de determinar el poder de disolvente crltico de un petroleo crudo, los resultados de la representacion resultante en una curva que describe el equilibrio de asfaltenos entre los estados precipitado y soluble de los asfaltenos por debajo del poder de disolvente crltico del petroleo crudo probado. Esta curva es ventajosa debido a que es util en la prediccion de la cantidad total de los asfaltenos en un petroleo crudo y la cantidad de precipitacion de asfaltenos a varios poderes de disolventes por debajo poder de disolvente crltico del petroleo crudo.
Mezcla de dos o mas petroleos crudos
[0047] Si dos o mas petroleos crudos se mezclan juntos, el poder de disolvente de la mezcla varla entre las potencias de disolvente de cada petroleo crudo. La determinacion del poder de disolvente para una mezcla de dos petroleos crudos es relativamente simple, ya que puede calcularse anallticamente. Sin embargo, a medida que se anade cada petroleo crudo adicional a la mezcla, los grados de libertad aumentan, de manera que el numero de mezclas potenciales aumenta exponencialmente. Por ejemplo, para cinco petroleos crudos mezclados en incrementos del 10%, el numero de mezclas a evaluar para la compatibilidad es de miles. En consecuencia, se hace cada vez mas diflcil calcular anallticamente el poder de disolvente y la compatibilidad de la mezcla de petroleos crudos a medida que aumenta el numero de petroleos crudos. Por esta razon, se usa preferiblemente una simulacion de Monte Carlo para seleccionar un numero representativo de diferentes mezclas para calcular el poder de disolvente en cada proportion de mezcla y compararlo con el poder de disolvente crltico de cada petroleo crudo, creando de este modo suficientes puntos de datos representativos para modelar con precision la compatibilidad de mezcla de dos o mas petroleos crudos.
[0048] La simulacion de Monte Carlo en sus terminos basicos simplemente da cuenta de la probabilidad de cada resultado potencial para una variable de potencial y utiliza un generador de numeros aleatorios para asignar un valor a cada variable. Tal como se utiliza en la presente invention, la simulacion de Monte Carlo varla la fraction de cada petroleo crudo en una mezcla de petroleos crudos preferiblemente a una funcion de distribucion de la probabilidad la fraccion en peso que el usuario proporciona. En una realization preferida, la tecnica de simulacion de Monte Carlo elige proporciones de mezclas aleatorias de petroleo crudo de petroleos crudos seleccionados. La fraccion en peso de asfaltenos, si los hay, precipitada en los mezclas aleatorias de petroleo crudo se calcula a continuacion en cada una de las proporciones de mezcla seleccionadas aleatoriamente.
[0049] Cuando se utiliza la tecnica de Monte Carlo, se prefiere tener una estipulacion de que el error en el calculo del poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos no es mayor que un error especificado. Es preferible que el error en el calculo del poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos no sea mayor que 0,5 SP (E = 0,5). El numero de iteraciones necesarias es preferiblemente del orden de (1/E)n/r, donde r es la uniformidad de la curva de solubilidad de los asfaltenos y n es el numero de petroleos crudos en la mezcla. Se prefiere que r = 0,3. De este modo, para 2 petroleos crudos en la mezcla, se generan 100 puntos aleatorios. Para 3 petroleos crudos en la mezcla, se generan 1000 puntos aleatorios.
[0050] Se supone que el poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos es linealmente en peso. Dicho esto, el poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos es igual a la suma del producto de la fraccion en peso del petroleo crudo en la mezcla con respecto al poder de disolvente del petroleo crudo, que se indica mediante:
n
si=£x(^p( ,
en la que
SPmezcia es el poder de disolvente de la mezcla;
Xi es la fraccion en peso del crudo i en la mezcla;
SPi es el poder de disolvente del crudo i; y n es el numero de petroleos crudos en la mezcla.
[0051] Para evitar incompatibilidad, el poder de disolvente de la mezcla debe ser mayor que el poder de disolvente
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crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla. Es preferible que la proporcion de mezcla de los petroleos crudos sea al menos un 15% en volumen mayor que la proporcion de mezcla en el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla. Es aun mas preferible que la proporcion de mezcla de los petroleos crudos sea al menos un 10% en volumen mayor que la proporcion de mezcla en el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla. Sin embargo, es incluso mas preferible que la proporcion de mezcla de los petroleos crudos sea al menos un 5% en volumen mayor que la proporcion de mezcla en el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla. Alternativamente, es preferible que el poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos sea al menos un 15% mayor que el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla de petroleos crudos. Es aun mas preferible que el poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos sea al menos un 10% mayor que el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla de petroleos crudos. Sin embargo, es incluso mas preferible que el poder de disolvente de la mezcla de petroleos crudos sea al menos un 5 por ciento mayor que el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla de petroleos crudos.
[0052] Aunque la presente invencion se ha descrito con particularidad y detalle, el siguiente ejemplo proporciona una ilustracion adicional de la invencion y se entiende que no limita el alcance de la invencion.
EJEMPLO 1
[0053] El ejemplo 1, que se representa graficamente en la figura 1, representa un modelo predictivo de acuerdo con la presente invencion, en el que el petroleo crudo X, el petroleo crudo Y y el petroleo crudo Z se mezclan en una mezcla de tres componentes. Tal como se representa en la figura 1, el modelo varla en % en volumen donde los petroleos crudos separados son compatibles e incompatibles para la mezcla. El eje X representa el % en volumen de petroleo crudo X y el eje Y representa el % en volumen de petroleo crudo Y. La diferencia en cualquier punto es el % en volumen de petroleo crudo Z. El petroleo crudo X tiene un poder de disolvente de 40,0 y un poder de disolvente crltico de 27,2. El petroleo crudo Y tiene un poder de disolvente de 37,3 y un poder de disolvente crltico de 30,1. El petroleo crudo Z tiene un poder de disolvente de 22,2 y un poder de disolvente crltico de 16,6. Ademas de la prediccion de la incompatibilidad de las mezclas de petroleos crudos, el intervalo “intervalo de mezclas incompatibles” tambien ilustra la cantidad de asfaltenos en % en peso que se espera que precipiten a parti r de la mezcla de petroleos crudos en ese intervalo de mezcla.
EJEMPLO 2
[0054] El ejemplo 2 es un modelo predictivo de incrustaciones en una unidad de procesamiento (precipitacion de asfaltenos) resultante de la mezcla de diversos petroleos crudos en una refinerla en un perlodo de tiempo. El modelo se representa graficamente en la figura 2 y se representa numericamente en la tabla. La figura 2 representa el poder de disolvente de las diversas mezclas en comparacion con el poder de disolvente crltico del petroleo crudo que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en cada mezcla. Los poderes de disolvente de cada petroleo crudo y cada mezcla de petroleos crudos se calcularon tal como se describe en el presente documento. Los poderes de disolvente crlticos de cada petroleo crudo se calcularon tal como se describe en el presente documento. La tabla ilustra numericamente la figura 2 en perlodos de tiempo representativos seleccionados. La Tabla muestra tambien los poderes de disolvente de cada petroleo crudo en las diversas mezclas y la fraccion en % en peso que cada petroleo crudo contribuye a las diversas mezclas. Los datos del Ejemplo 2 predicen que cuando el poder de disolvente de la mezcla es menor que el poder de disolvente crltico de 26,9 tienen lugar incrustaciones significativas en unidades de procesamiento de la refinerla.
TABLA
Periodo 1
Periodo 13 Periodo 23 Periodo 31
Petroleo crudo
SP fraccion % en peso Petroleo crudo SP fraccion en peso Petroleo crudo SP fraccion en peso Petroleo crudo SP fraccion en peso
A1
29,7 3,7 B1 31,0 14,8 C1 27,8 29,1 D1 27,8 11,6
A2
21,0 3,9 B2 22,1 11,5 C2 22,1 9,4 D2 22,1 16,2
A3
32,4 26,6 B3 32,4 9,0 C3 32,4 5,5 D3 32,4 2,6
A4
28,8 6,8 B4 28,8 3,0 C4 29,9 4,4 D4 26,8 13,0
A5
26,4 2,0 B5 29,9 23,0 C5 39,4 3,5 D5 16,4 6,5
A6
39,4 24,1 B6 26,4 2,0 C6 28,6 16,4 D6 19,7 15,5
A7
28,6 8,8 B7 39,4 16,0 C7 19,7 11,0 D7 26,1 12,7
A8
19,7 13,5 B8 28,6 12,0 C8 26,1 5,3 D8 22,2 7,6
A9
35,0 4,1 B9 19,7 2,7 C9 22,2 7,4 D9 23,3 14,3
A10
22,2 2,9 B10 26,1 3,1 C10 23,3 8,0
A11 | 23,2 | 3,6
B11 | 23,2 | 2,9 | | | |
SP de la mezcla: 30,6 SP crftica: 26,9
SP de la mezcla: 30,3 SP crftica: 26,9 SP de la mezcla: 26,4 SP crftica: 26,9 SP de la mezcla: 24,4 SP crftica: 26,9

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para determinar el poder de disolvente critico de uno o mas llquidos de hidrocarburos, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
    (a) mezclar cada llquido de hidrocarburos con cantidades predeterminadas de una parafina;
    (b) centrifugar cada mezcla resultante,
    (c) recuperar y pesar cualquier insoluble precipitado resultante de la etapa (b); y
    (d) representar el peso de los insolubles en la etapa (c) frente al % en peso de parafina en la mezcla en la etapa (a) y determinar el poder de disolvente critico mediante el calculo del poder de disolvente del llquido de hidrocarburos en la etapa (a) en el punto de la representation en el que los asfaltenos empiezan a precipitar a partir del llquido de hidrocarburos;
    en el que el poder de disolvente para el llquido de hidrocarburos se obtiene mediante:
    (i) obtener la curva de destilacion D86 y la densidad del llquido de hidrocarburos, en el que la curva de destilacion D86 se obtiene a partir de los datos de destilacion derivados del Procedimiento ASTM D86 o a partir de los datos de destilacion convertidos a una curva de destilacion D86 utilizando un procedimiento API de conversion; (ii) integrar numericamente la curva de destilacion del llquido de hidrocarburos segun la formula:
    VABP = |
    oo T(X)dx 100
    produciendo asi el punto de ebullition promedio en volumen (VABP) para el llquido de hidrocarburos; (iii) calcular el factor de caracterizacion Kpetroleo para el llquido de hidrocarburos utilizando el punto de ebullicion promedio en volumen (VABP) en la etapa (ii) segun la formula:
    (VABP)1/3
    Kpetroleo------------------,
    SG
    en la que SG es la gravedad especifica del llquido de hidrocarburos; y (iv) determinar el poder de disolvente (SP) del liquido de hidrocarburos utilizando el factor de caracterizacion Kpetroleo en la etapa (iii) segun la formula:
    imagen1
  2. 2. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la parafina es heptano normal.
  3. 3. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, en el que la parafina es pentano normal.
  4. 4. Procedimiento para mezclar al menos dos llquidos de hidrocarburos, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
    (a) obtener el poder de disolvente critico para cada liquido de hidrocarburos mediante: (i) mezclar cada liquido de hidrocarburos con cantidades predeterminadas de una parafina; (ii) centrifugar cada mezcla resultante, (iii) recuperar y pesar cualquier insoluble precipitado resultante de la etapa (ii); y (iv) representar el peso de los insolubles en la etapa (iii) frente al peso de parafina en la mezcla en la etapa (i) y determinar el poder de disolvente critico mediante el calculo del poder de disolvente del llquido de hidrocarburos en la etapa (i) en el punto de la representacion en el que los asfaltenos empiezan a precipitar a partir del llquido de hidrocarburos;
    (b) obtener el poder de disolvente para cada liquido de hidrocarburos mediante: (i) obtener la curva de destilacion D86 y la densidad de cada liquido de hidrocarburos, en el que la curva de destilacion D86 se obtiene a partir de los datos de destilacion derivados del Procedimiento ASTM D86 o a partir de los datos de destilacion convertidos a una curva de destilacion D86 utilizando un procedimiento API de conversion; (ii) integrar numericamente la curva de destilacion de cada llquido de hidrocarburos segun la formula:
    VABP = |°°
    T(X)dx
    100
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    15
    20
    25
    30
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    40
    45
    produciendo as! el punto de ebullicion promedio en volumen (VABP) para cada llquido de hidrocarburos; (iii) calcular el factor de caracterizacion Kpetroleo para cada llquido de hidrocarburos utilizando el punto de ebullicion promedio en volumen (VABP) en la etapa (ii) segun la formula:
    (VABP)1/3
    Kpetroleo —---------------,
    SG
    en la que SG es la gravedad especlfica del llquido de hidrocarburos; y (iv) determinar el poder de disolvente (SP) de cada llquido de hidrocarburos utilizando el factor de caracterizacion Kpetroleo en la etapa (iii) segun la formula:
    imagen2
    y
    (c) mezclar los llquidos de hidrocarburos, produciendo una mezcla de hidrocarburos, en la que el poder de disolvente de la mezcla de hidrocarburos es mayor que el poder de disolvente crltico del llquido de hidrocarburos que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla; en el que el poder de disolvente de la mezcla de hidrocarburos es igual a la suma de los productos de las fracciones en peso de los llquidos de hidrocarburos en la mezcla y los respectivos poderes de disolvente de los llquidos de hidrocarburos.
  5. 5. Procedimiento, segun la reivindicacion 4, en el que los llquidos de hidrocarburos son petroleos crudos.
  6. 6. Procedimiento, segun la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, en el que al menos tres llquidos de hidrocarburos se mezclan juntos para producir una mezcla de hidrocarburos.
  7. 7. Procedimiento, segun la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, en el que al menos cuatro llquidos de hidrocarburos se mezclan juntos para producir una mezcla de hidrocarburos.
  8. 8. Procedimiento, segun la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, en el que los llquidos de hidrocarburos se mezclan, de manera que el poder de disolvente de la mezcla de hidrocarburos sea al menos un 5% mayor que el poder de disolvente crltico del llquido de hidrocarburos que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla.
  9. 9. Procedimiento, segun la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, en el que los llquidos de hidrocarburos se mezclan, de manera que el poder de disolvente de la mezcla de hidrocarburos sea al menos un 10% mayor que el poder de disolvente crltico del llquido de hidrocarburos que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla.
  10. 10. Procedimiento, segun la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, en el que los llquidos de hidrocarburos se mezclan, de manera que el poder de disolvente de la mezcla de hidrocarburos sea al menos un 15% mayor que el poder de disolvente crltico del llquido de hidrocarburos que tiene el poder de disolvente crltico mas alto en la mezcla.
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