Índice Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 1 INDICE 1 INTRODUCCIÓN. ......................................................................................................... 11 2 ASPECTOS GENERALES DEL CRUDO Y OTRAS FUENTES ENERGÉTICAS. ......... 14 2.1 IMPORTANCIA RELATIVA DEL PETRÓLEO ..................................................... 14 2.1.1 Consumo, producción y capacidad de refinación del crudo............................................................ 15 2.1.2 Tendencias de los consumos mundiales, regionales y nacionales de productos. ........................... 18 2.2 MANEJO DE CRUDO .......................................................................................... 20 2.2.1 Crudos marcadores.......................................................................................................................... 20 2.2.2 Determinación de precios................................................................................................................ 22 2.2.3 Compra de crudos. .......................................................................................................................... 23 2.3 COMPORTAMIENTO DE CRUDO ....................................................................... 23 2.3.1 Variación en la compra de crudo según ºAPI.................................................................................. 23 2.3.2 Variaciones en los precios de los crudos según calidad .................................................................. 24 2.3.3 Variación de una torre de destilación según variación de ºAPI de la alimentación. ....................... 27 3 SELECCIÓN DEL PROCESO. ...................................................................................... 29 3.1 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD. (VISCOREDUCTORA) ..................... 29 3.1.1 Alimentación a la Unidad ............................................................................................................... 30 3.1.2 Torre Destilación Atmosférica........................................................................................................ 31 3.1.3 Torre de Fraccionamiento al vacío.................................................................................................. 34 3.2 HIDROCRACKING ............................................................................................... 39 3.2.1 Alimentación a la unidad de Hidrocracking.................................................................................... 40 3.2.2 Alimentación al Horno y reactores. ................................................................................................ 41 3.2.3 Etapa de separación make up gas y gas de reciclo .......................................................................... 42 3.2.4 Stripper de gasolina......................................................................................................................... 43 3.3 PLANTA DE CRACKING CATALÍTICO. .............................................................. 46 3.3.1 Alimentación y precalentamiento ................................................................................................... 47 3.3.2 Zona de reacción y regeneración..................................................................................................... 48 3.3.3 Fraccionamiento .............................................................................................................................. 49 3.4 PROCESO COKER .............................................................................................. 52 3.4.1 Alimentación a la unidad ................................................................................................................ 53 3.4.2 Fondo de la fraccionadora, carga al horno, tambores de coke, stripper de purga. .......................... 54 3.4.3 Tope y extracciones laterales de la torre atmosférica...................................................................... 56 4 DESCRIPCION DEL PROCESO. .................................................................................. 61 4.1 TORRE FRACCIONADORA ................................................................................ 62 4.1.1 Sistema de tope ............................................................................................................................... 62 4.1.2 Extracciones laterales...................................................................................................................... 63 4.1.3 Coke Drum, Stripper de purga, alimentación caliente a E-3001 ..................................................... 65 5 BALANCE DE MASA Y ENERGÍA ................................................................................ 68
Diseño de una planta de hidrocarburos pesados Tesis EIQ PUCV
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2 ASPECTOS GENERALES DEL CRUDO Y OTRAS FUENTES ENERGÉTICAS. ......... 14
2.1 IMPORTANCIA RELATIVA DEL PETRÓLEO .................. ................................... 14
2.1.1 Consumo, producción y capacidad de refinación del crudo............................................................15 2.1.2 Tendencias de los consumos mundiales, regionales y nacionales de productos. ...........................18
2.2 MANEJO DE CRUDO .................................... ...................................................... 20
2.2.1 Crudos marcadores..........................................................................................................................20 2.2.2 Determinación de precios................................................................................................................22 2.2.3 Compra de crudos. ..........................................................................................................................23
2.3 COMPORTAMIENTO DE CRUDO ....................................................................... 23
2.3.1 Variación en la compra de crudo según ºAPI..................................................................................23 2.3.2 Variaciones en los precios de los crudos según calidad..................................................................24 2.3.3 Variación de una torre de destilación según variación de ºAPI de la alimentación. .......................27
3 SELECCIÓN DEL PROCESO. ...................................................................................... 29
3.1 UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD. (VISCOREDUCTORA) ... .................. 29
3.1.1 Alimentación a la Unidad ...............................................................................................................30 3.1.2 Torre Destilación Atmosférica. .......................................................................................................31 3.1.3 Torre de Fraccionamiento al vacío..................................................................................................34
3.2.1 Alimentación a la unidad de Hidrocracking....................................................................................40 3.2.2 Alimentación al Horno y reactores. ................................................................................................41 3.2.3 Etapa de separación make up gas y gas de reciclo ..........................................................................42 3.2.4 Stripper de gasolina.........................................................................................................................43
3.3 PLANTA DE CRACKING CATALÍTICO...................... ......................................... 46
3.3.1 Alimentación y precalentamiento ...................................................................................................47 3.3.2 Zona de reacción y regeneración.....................................................................................................48 3.3.3 Fraccionamiento..............................................................................................................................49
3.4 PROCESO COKER.............................................................................................. 52
3.4.1 Alimentación a la unidad ................................................................................................................53 3.4.2 Fondo de la fraccionadora, carga al horno, tambores de coke, stripper de purga. ..........................54 3.4.3 Tope y extracciones laterales de la torre atmosférica......................................................................56
4 DESCRIPCION DEL PROCESO................................................................................... 61
4.1.1 Sistema de tope ...............................................................................................................................62 4.1.2 Extracciones laterales......................................................................................................................63 4.1.3 Coke Drum, Stripper de purga, alimentación caliente a E-3001.....................................................65
5 BALANCE DE MASA Y ENERGÍA ................................................................................ 68
Índice
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 2
5.1 TREN DE PRECALENTAMIENTO ........................... ............................................ 68
6.8.1 Zona Radiante ...............................................................................................................................101 6.8.2 Zona de Choque ............................................................................................................................102 6.8.3 Zona Convectiva ...........................................................................................................................102
7 CONTROL DEL PROCESO. ....................................................................................... 105
7.1 CONTROL DE CARGA A LA UNIDAD. ...................... ....................................... 105
7.1.1 Filosofía de Control ......................................................................................................................105 7.1.2 Configuración de Control..............................................................................................................106
7.2 CONTROL DE CARGA AL HORNO .......................... ........................................ 107
7.2.1 Filosofía de Control del Horno .....................................................................................................107 7.2.2 Configuración de Control del Horno.............................................................................................107
7.3 CONTROL DE TOPE DE TORRE FRACCIONADORA E-3001 ...... ................... 108
7.3.1 Filosofía de Control de Tope ........................................................................................................108 7.3.2 Configuración de Control de Tope................................................................................................109
7.4 CONTROL DE STRIPPER Y FLUJO INTERMEDIO. ............ ............................. 110
7.4.1 Filosofía de Control ......................................................................................................................110 7.4.2 Configuración de Control..............................................................................................................111
8.3 COSTO TOTAL DEL PRODUCTO........................... .......................................... 117
8.3.1 Costos Directos de Producción .....................................................................................................117 8.3.2 Costos Indirectos de Producción...................................................................................................119 8.3.3 Gastos Generales de Planta ...........................................................................................................119 8.3.4 Gastos Generales de Empresa. ......................................................................................................119
ÍNDICE DE TABLAS TABLA 3-1: RENDIMIENTOS VISCO REDUCTORA ..........................................................................................38 TABLA 3-2: CARACTERÍSTICAS DE CATALIZADOR .......................................................................................42 TABLA 3-3: RENDIMIENTOS HIDROCRACKING .............................................................................................45 TABLA 3-4: RENDIMIENTOS CRACKING CATALÍTICO ....................................................................................51 TABLA 3-5: RENDIMIENTOS PLANTA COKER...............................................................................................58 TABLA 3-6: COMPARACIÓN DE RENDIMIENTOS ...........................................................................................59 TABLA 5-1: PROPIEDADES FLUJOS C-3006. ..............................................................................................68 TABLA 5-2: PROPIEDADES FLUJOS C-3009. ..............................................................................................69 TABLA 5-3: PROPIEDADES Y FLUJOS ABSORBEDOR ...................................................................................72 TABLA 5-4: PROPIEDADES Y FLUJOS SPONGE ABSORBER ..........................................................................74 TABLA 5-5: PROPIEDADES Y FLUJOS STRIPPER ..........................................................................................77 TABLA 5-6: PROPIEDADES Y FLUJO DEBUTANIZADORA ...............................................................................80 TABLA 5-7: PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS .........................................................................................82 TABLA 5-8: PERFIL DE TEMPERATURAS DEL HORNO ...................................................................................82 TABLA 5-9: CAPACIDADES CALORÍFICAS A DISTINTAS TEMPERATURAS ........................................................83 TABLA 5-10: COMPOSICIÓN DE LA ALIMENTACIÓN .......................................................................................84 TABLA 5-11: COMPOSICIÓN DE LA CORRIENTE DE SALIDA ...........................................................................84 TABLA 5-12: COMPOSICIÓN DEL FLUE GAS ................................................................................................85 TABLA 6-1: DATOS ESTRUCTURALES ACUMULADOR ...................................................................................89 TABLA 6-2: PROPIEDADES Y DATOS OPERACIONALES -3006.......................................................................90 TABLA 6-3: DATOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR -3006 ...........................................................................90 TABLA 6-4: DATOS ESTRUCTURALES C-3006 ............................................................................................91 TABLA 6-5: PROPIEDADES Y DATOS OPERACIONALES C-3009 ....................................................................91 TABLA 6-6: DATOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR C-3009.........................................................................91 TABLA 6-7: DATOS ESTRUCTURALES C-3009 ............................................................................................92 TABLA 6-8: PROPIEDADES STRIPPER.........................................................................................................94 TABLA 6-9: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO E-3002 ....................................................................................94 TABLA 6-10: PROPIEDADES ABSORBEDOR ................................................................................................96 TABLA 6-11: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO ABSORBEDOR ........................................................................96 TABLA 6-12: PROPIEDADES SPONGE ABSORBER .......................................................................................97 TABLA 6-13: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO SPONGE ABSORBER ...............................................................97 TABLA 6-14: PROPIEDADES Y DATOS DE OPERACIÓN .................................................................................99 TABLA 6-15: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DEBUTANIZADORA ..................................................................99 TABLA 6-16: BOMBAS DEL PROCESO .......................................................................................................100 TABLA 6-17: PROPIEDADES CARGA AL HORNO ........................................................................................101 TABLA 6-18: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO ZONA RADIANTE ....................................................................101 TABLA 6-19: CARACTERÍSTICAS DE LOS TUBOS ZONA RADIANTE ...............................................................102 TABLA 6-20: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO ZONA DE CHOQUE .................................................................102
Índice
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 5
TABLA 6-21: CARACTERÍSTICAS DE TUBOS ZONA CONVECTIVA .................................................................102 TABLA 6-22: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO ZONA CONVECTIVA ................................................................103 TABLA 8-1 COSTO DE LOS EQUIPOS.........................................................................................................115 TABLA 8-2: MÉTODO DE LANG.................................................................................................................116 TABLA 8-3: COSTO PERSONAL DE PLANTA ...............................................................................................117 TABLA 8-4: SERVICIOS GENERALES .........................................................................................................118 TABLA 8-5: COSTO TOTAL DEL PRODUCTO. .............................................................................................119 TABLA 8-6: MATERIAS PRIMAS ................................................................................................................120 TABLA 8-7: PRODUCCIÓN ........................................................................................................................121 TABLA 8-8: COSTOS DE PRODUCTOS .......................................................................................................121 TABLA 8-9: DIFERENCIA DE INGRESOS MENSUALES (US$) POR CONCEPTO DE PRODUCTOS .......................121 TABLA 8-10: ECONOMÍA POR CONCEPTO DE COMPRA DE CRUDO ...............................................................122 TABLA 8-11: INGRESO GLOBAL ................................................................................................................122 TABLA 8-12: CAPITAL PROPIO V/S TIR ....................................................................................................125 TABLA 8-13: VARIACIÓN ºAPI V/S TIR .....................................................................................................126 TABLA 8-14: VARIACIÓN US$/°API V/S TIR.............................................................................................127 TABLA A-1: DATOS ESTRUCTURALES ......................................................................................................132 TABLA A-2: DATOS OPERACIONALES ACUMULADOR ................................................................................132 TABLA A-3: DATOS CABEZAL ..................................................................................................................133 TABLA A-4: DATOS DISEÑO DE TOPE .......................................................................................................133 TABLA A-5: DATOS DE AISLANTE ............................................................................................................135 TABLA A-6: CARGAS MUERTAS ...............................................................................................................135 TABLA A-7: DATOS DE VIENTO ................................................................................................................137 TABLA A-8: PERIODO ZONA SISMICA .......................................................................................................137 TABLA A-9: DATOS DE CORRIENTES........................................................................................................139 TABLA A-10: DATOS DE TUBOS ...............................................................................................................139 TABLA A-11: CONDICIONES OPERACIONALES .........................................................................................145 TABLA A-12: CONCENTRACIÓN COMPONENTES CLAVES ...........................................................................145 TABLA A-13: VOLATILIDADES RELATIVAS ................................................................................................145 TABLA A-14: VOLATILIDADES ALIMENTACIÓN ..........................................................................................146 TABLA A-15: REFLUJO MÍNIMO . ...............................................................................................................147 TABLA A-16: PROPIEDADES LÍQUIDAS .....................................................................................................147 TABLA A-17: PROPIEDADES DE GAS TOPE ..............................................................................................148 TABLA A-18: DATOS OPERACIONALES Y FACTORES ................................................................................149 TABLA A-19: PROPIEDADES GAS FONDO.................................................................................................150 TABLA A-20: PROPIEDADES FLUIDO ........................................................................................................151 TABLA A-21: FACTORES .........................................................................................................................151 TABLA A-22: RESULTADOS FACTORES GAS REAL .....................................................................................151 TABLA A-23: DATOS ESTRUCTURALES DEBUTA .......................................................................................152 TABLA A-24: DATOS DE COLUMNA TOPE .................................................................................................153 TABLA A-25: DATOS CABEZAL ................................................................................................................153 TABLA A-26: DATOS COLUMNA FONDO E-3053.......................................................................................154
Índice
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 6
TABLA A-27: DATOS DE DISEÑO FONDO E-3053 .....................................................................................154 TABLA A-28: DATOS DE AISLANTE E-3053 ..............................................................................................155 TABLA A-29: CARGAS MUERTAS TOPE E-3053 .......................................................................................156 TABLA A-30: DATOS VIENTO E-3053 .......................................................................................................157 TABLA A-31: PERÍODO ZONA SÍSMICA .....................................................................................................158 TABLA A-32: DATOS DISEÑO FONDO ........................................................................................................159 TABLA A-33: DATOS AISLANTE FONDO ...................................................................................................160 TABLA A-34: DATOS CARGAS MUERTAS FONDO .......................................................................................160
TABLA A-35: DATOS PARA fw FONDO....................................................................................................162
TABLA A-36: ANÁLISIS DE ESFUERZOS LADO TENSIÓN. ...........................................................................164 TABLA A-37: ANÁLISIS DE ESFUERZOS LADO COMPRESIÓN......................................................................165 TABLA A-38: ANÁLISIS ESFUERZOS EQUIPO NO OPERATIVO ....................................................................167 TABLA A-39: PROPIEDADES FLUJOS REBOILER .......................................................................................169 TABLA A-40: TEMPERATURAS REBOILER .................................................................................................170 TABLA A-41: DATOS TUBOS REBOILER DEBUTA ......................................................................................172 TABLA A-42: FLUJOS Y ÁREA DE TRANSFERENCIA C-3061 .......................................................................174 TABLA A-43: DATOS TUBOS AERO REFRIGERANTE ..................................................................................175 TABLA A-44: DATOS BANDEJA AERO REFRIGERANTES ............................................................................175 TABLA A-45: DATOS ALETAS ..................................................................................................................175 TABLA A-46: PROPIEDADES DE GASES ....................................................................................................176 TABLA A-47: PROPIEDADES DE AIRE .......................................................................................................176 TABLA A-48: CONSTANTES DE ANTOINE PROPANO ..................................................................................184 TABLA A-49: FLUJOS MOLARES ABSORBEDOR ........................................................................................184 TABLA A-50: COMPOSICIÓN PROPANO ....................................................................................................185 TABLA A-51: PROPIEDADES LÍQUIDO ABSORBEDOR .................................................................................185 TABLA A-52: PROPIEDADES GAS E-3051 ................................................................................................186 TABLA A-53: RESULTADOS FACTORES GAS REAL E-3051 ........................................................................186 TABLA A-54: DATOS OPERACIONALES Y FACTORES E-3051 ....................................................................187 TABLA A-55: RESULTADOS CÁLCULO DIÁMETRO ......................................................................................187 TABLA A-56: DATOS ESTRUCTURALES E-3051 ........................................................................................188 TABLA A-57: DATOS COLUMNA E-3051 ..................................................................................................188 TABLA A-58: DATOS CABEZAL E-3051 ...................................................................................................189 TABLA A-59: PROPIEDADES CORRIENTES E-3002....................................................................................190 TABLA A-60: CONSTANTES DE ANTOINE DECANO ....................................................................................191 TABLA A-61: FLUJOS MOLARES STRIPPER E-3002..................................................................................191 TABLA A-62: DATOS LÍQUIDO EFICIENCIA E-3002 ....................................................................................193 TABLA A-63: PROPIEDADES LÍQUIDO Y FACTORES E-3002 .......................................................................193 TABLA A-64: RESULTADOS CÁLCULOS DIÁMETRO E-3002 .......................................................................194 TABLA A-65: DATOS ESTRUCTURALES STRIPPER .....................................................................................194 TABLA A-66: DATOS COLUMNA E-3002 ...................................................................................................195 TABLA A-67: DATOS CABEZAL E-3002 ...................................................................................................195
Índice
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 7
TABLA A-68: PROPIEDADES FLUIDO CIRCULANTE J-3001 ........................................................................196 TABLA A-69: DATOS SUCCIÓN BOMBA TABLA A-70: DATOS DESCARGA BOMBA .................196 TABLA A-71: ACCESORIOS DE SUCCIÓN ..................................................................................................197 TABLA A-72: ACCESORIOS DE DESCARGA ...............................................................................................198 TABLA A-73: CONSIDERACIONES HORNO. ...............................................................................................202 TABLA A-74: COMPOSICIÓN DEL FUE GAS DE REFINERÍA Y ENERGÍA SUMIN ISTRADA ...................................202 TABLA A-75: ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONES DE COMBUSTIÓN ......................................................203 TABLA A-76: PERFIL DE TEMPERATURAS DEL HORNO ..............................................................................204 TABLA A-77: CAPACIDADES CALORÍFICAS A DISTINTAS TEMPERATURAS ...................................................204 TABLA A-78: COMPOSICIÓN DE LA ALIMENTACIÓN ....................................................................................206 TABLA A-79: COMPOSICIÓN DE LA CORRIENTE DE SALIDA B-3001 ............................................................207 TABLA A-80: ENTALPÍA Y CALOR CORRIENTE DE ENTRADA .......................................................................208 TABLA A-81: ENTALPÍA Y CALOR CORRIENTE DE SALIDA ..........................................................................209 TABLA A-82: COMPOSICIÓN DEL FLUE GAS ..............................................................................................210 TABLA A-83: PROPIEDADES CARGA AL HORNO. .......................................................................................211 TABLA A-84 CARACTERÍSTICAS DE LOS TUBOS ZONA RADIANTE . ..............................................................212 TABLA A-85 CARACTERÍSTICAS DE LOS TUBOS ZONA CONVECCIÓN ..........................................................219 TABLA A-86 COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA POR EL LADO DEL FLUE GA S PARA ALETAS . ......................220 TABLA A-87 DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DE ALETA ......................................................................222 TABLA B-1 COSTO AERO REFRIGERANTES . .............................................................................................229 TABLA B-2 INTERCAMBIADORES DE CALOR . ............................................................................................229 TABLA B-3. BOMBAS ..............................................................................................................................230 TABLA B-4. COLUMNAS PLATOS ..............................................................................................................231 TABLA B-5. ACUMULADORES ..................................................................................................................231 TABLA B-6. ACUMULADORES DE COQUE..................................................................................................231 TABLA B-7. COMPRESOR DE 2 ETAPAS ....................................................................................................232 TABLA B-8. HORNO COKER .....................................................................................................................232 TABLA B-9 AERO REFRIGERANTES ..........................................................................................................232 TABLA B-10. INTERCAMBIADORES DE CALOR ...........................................................................................233 TABLA B-11. BOMBAS ............................................................................................................................234 TABLA B-12.COLUMNAS DE PLATOS .......................................................................................................235 TABLA B-13. ACUMULADORES ................................................................................................................235 TABLA B-14. ACUMULADORES DE COQUE................................................................................................235 TABLA B-15. COMPRESOR DE 2 ETAPAS ..................................................................................................236 TABLA B-16. HORNO DE COKER ..............................................................................................................236 TABLA C-17: VALORES APROXIMADOS DE LOS COEFICIENTES TOTALES DE D ISEÑO....................................240 TABLA C-18: DISPOSICIÓN DE LOS ESPEJOS DE TUBOS . ARREGLO EN CUADRO . ........................................240 TABLA C-19: DATOS DE TUBO PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR .........................................................241 TABLA C-20: VISCOSIDADES DE GASES ...................................................................................................241 TABLA C-21: CONDUCTIVIDADES TÉRMICAS DE GASES Y VAPORES ...........................................................242
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Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 8
ÍNDICE DE GRÁFICOS Y FIGURAS GRÁFICO 2-1: CONSUMO MUNDIAL DE ENERGÍA POR TIPO DE FUENTE . .........................................................14 GRÁFICO 2-2: CONSUMO ENERGÍA EN CHILE SEGÚN TIPO DE FUENTE ..........................................................15 GRÁFICO 2-3: PRODUCCIÓN, CONSUMO Y CAPACIDAD DE REFINACIÓN NORTEAMÉRICA ..............................16 GRÁFICO 2-4: PRODUCCIÓN, CONSUMO Y CAPACIDAD DE REFINACIÓN SUR Y CENTRO AMÉRICA.................16 GRÁFICO 2-5: PRODUCCIÓN, CONSUMO Y CAPACIDAD DE REFINACIÓN EUROPA .........................................17 GRÁFICO 2-6: PRODUCCIÓN, CONSUMO Y CAPACIDAD DE REFINACIÓN MEDIO ORIENTE ..............................17 GRÁFICO 2-7: PRODUCCIÓN, CONSUMO Y CAPACIDAD DE REFINACIÓN AFRICA ...........................................17 GRÁFICO 2-8: PRODUCCIÓN, CONSUMO Y CAPACIDAD DE REFINACIÓN TODO EL MUNDO.............................18 GRÁFICO 2-9: CONSUMO SEGÚN PRODUCTOS EN EL MUNDO .......................................................................19 GRÁFICO 2-10: CONSUMO SEGÚN PRODUCTOS EN CENTRO Y SUDAMERICA .................................................19 GRÁFICO 2-11: MERCADO NACIONAL Y PARTICIPACIÓN DE ENAP ..............................................................19 GRÁFICO 2-12: PORCENTAJES DE COMPRAS SEGÚN ºAPI ..........................................................................24 GRÁFICO 2-13: PORCENTAJES DE COMPRAS SEGÚN ºAPI ..........................................................................25 GRÁFICO 2-14: VARIACIÓN DE PRECIOS SEGÚN ºAPI ..................................................................................25 GRÁFICO 2-15: AHORRO DE ºAPI POR BARRIL ............................................................................................26 GRÁFICO 2-16: FONDO DE UNA TORRE SEGÚN DIFERENCIAS DE ºAPI. .........................................................27 GRÁFICO 2-17: VARIACIÓN EN EL PRECIO DEL CRUDO .................................................................................27 FIGURA 3-18: PLANTA UNIDAD REDUCTORA DE VISCOSIDAD ......................................................................29 FIGURA 3-19: GASES Y GASOLINA .............................................................................................................31 FIGURA 3- 20: GAS OIL LIGERO VISCOREDUCTORA .....................................................................................32 FIGURA 3-21: GAS OIL PESADO ATMOSFÉRICO. .........................................................................................33 FIGURA 3-22: TOPE DE VACÍO. ..................................................................................................................35 FIGURA 3-23: GAS OIL LIVIANO DE VACÍO . ..................................................................................................36 FIGURA 3-24: GAS OIL PESADO DE VACÍO ...................................................................................................37 FIGURA 3-25: PLANTA DE HIDROCRACKING ................................................................................................39 FIGURA 3-26: ALIMENTACIÓN A HIDROCRACKING .......................................................................................40 FIGURA 3-27: ALIMENTACIÓN A HORNO Y REACTORES. ..............................................................................41 FIGURA 3-28: SEPARACIÓN Y GAS DE RECICLO ...........................................................................................42 FIGURA 3-29: STRIPPER DE GASOLINA . .....................................................................................................44 FIGURA 3-30: FONDO STRIPPER DE PURGA.................................................................................................45 FIGURA 3-31: CRACKING CATALÍICO ..........................................................................................................46 FIGURA 3-32: ALIMENTACIÓN Y PRECALENTAMIENTO . ................................................................................47 FIGURA 3-33: ZONA DE REACCIÓN .............................................................................................................49 FIGURA 3-34: FRACCIONAMIENTO ..............................................................................................................50 FIGURA 3-35: PLANTA COKER ...................................................................................................................52 FIGURA 3-36: ALIMENTACIÓN A LA UNIDAD DE COKER ................................................................................53 FIGURA 3-37: COQUE DRUM. ....................................................................................................................54 FIGURA 3-38: TOPE FRACCIONADORA .......................................................................................................56
Índice
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 9
FIGURA 5-39: INTERCAMBIADOR C-3006 ...................................................................................................68 FIGURA 5-40: INTERCAMBIADOR C-3009 ...................................................................................................69 FIGURA 5-41: ABSORBEDOR E-3051 .........................................................................................................71 FIGURA 5-42: STRIPPER E-3002 ...............................................................................................................76 FIGURA 5-43: DEBUTANIZADORA TORRE E-3053. ......................................................................................79 FIGURA 6-44: ACUMULADOR DE CARGA .....................................................................................................88 FIGURA 6-45: TREN DE PRECALENTAMIENTO .............................................................................................90 FIGURA 6-46: STRIPPER ............................................................................................................................93 FIGURA 6-47: ABSORBEDOR E-3051 .........................................................................................................95 FIGURA 6-48: DEBUTANIZADORA TORRE E-3053. ......................................................................................98 FIGURA 7-49: CONTROL DE CARGA UNIDAD .............................................................................................106 FIGURA 7-50: CONTROL CARGA AL HORNO .............................................................................................107 FIGURA 7-51: CONTROL DE TOPE FRACCIONADORA ..................................................................................109 FIGURA 7-52: CONTROL STRIPPER, REFLUJO INTERMEDIO , REBOILER DEBUTANIZADORA . ..........................111 GRÁFICO 8-53: ANÁLISIS CAPITAL PROPIO ..............................................................................................125 GRÁFICO 8-54: ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD A LA VARIACIÓN º API .............................................................126 GRÁFICO 8-55: ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD A US$/°API ...........................................................................128 GRÁFICA 3.56 ANÁLISIS DE ESFUERZOS EQUIPO OPERATIVO ....................................................................166 FIGURA A-57. ABSORBEDOR ...................................................................................................................183 FIGURA A-58. STRIPPER..........................................................................................................................190 FIGURA A-59: ESQUEMA DE BOMBAS ......................................................................................................196 FIGURA A-60: HORNO DE COKER ............................................................................................................200 GRÁFICO C -61: FACTORES DE CORRECCIÓN LMTD PARA INTERCAMBIADORES 1-2 O MÁS ......................238 GRÁFICO C-62: FACTORES DE CORRECCIÓN LMTD PARA INTERCAMBIADORES 2-4 O MÁS ........................238 GRÁFICO C-63: FACTORES DE FRICCIÓN PARA LADO TUBO . .....................................................................239 GRÁFICO C-64: FACTORES DE FRICCIÓN LADO CORAZA ............................................................................239 GRÁFICO C-65: PÉRDIDA DE PRESIÓN POR RETORNO, LADO TUBO . ...........................................................240 GRÁFICO C-66: VISCOSIDADES DE GASES ................................................................................................241 GRÁFICO C-67: TRANSFERENCIA DE CALOR Y CAÍDA DE PRESIÓN EN ALETAS TRANSVERSALES / (A) JAMESON
(B) GUNTER AND SHAW ...................................................................................................................242 GRÁFICO C-68: EFICIENCIA DE ALETA . .....................................................................................................243
Capítulo 1 Introducción
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 10
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN
Capítulo 1 Introducción
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 11
1 INTRODUCCIÓN.
En los últimos tiempos, por diversos motivos, se ha ido incrementando el valor de los
crudos, llegando en muchos casos a valores tan altos, que han provocado anticipadamente el
cierre temporal o definitivo de muchas refinerías en el mundo, en otros casos ha sido necesario
fusiones entre empresas, de tal manera de seguir funcionando, como una empresa de mayor
envergadura que entregue confianza a los grandes inversionistas. Otro motivo es la
disminución de la producción de yacimientos de crudos livianos (mayor ºAPI) y el
encarecimiento de este.
La mayor disponibilidad de crudos pesados con alto contenido de fondo y compuestos
azufrados, así como la demanda de combustibles más limpios, ha traído consigo el desarrollo
de nuevas tecnologías, capaces de procesar productos pesados de bajo valor comercial y
obtener tanto materias primas, para otras plantas, como combustibles terminados requeridos
por el mercado.
Para las refinerías, en la actualidad, es muy beneficioso el poder contar con esta
tecnología, pues les permite acceder a otras canastas de crudos más baratos y lograr de esta
manera competir en un mercado cada vez más exigente. Se estima que la diferencia en dólares
por grado API de crudo es de aproximadamente 0,76 dólares por barril, lo que constituye una
cifra muy significativa considerando los elevados volúmenes de crudo procesado.
Esta tecnología esta presente en muchos procesos utilizados hoy en día. Los procesos que
veremos en forma más detallada, son:
• Hidrocracking.
• Cracking catalítico.
• Visbreaking.
• Coker.
Todas éstas son alternativas que en la actualidad, permiten de una u otra forma mitigar el
déficit de crudos livianos, accediendo a la compra y poder procesar crudos de menor grado
Capítulo 1 Introducción
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 12
API, obedeciendo, a la vez, a la necesidad, principalmente de los países que no poseen este
recurso energético.
Una de las plantas de proceso que ha contribuido mayoritariamente al éxito de las
empresas del rubro petrolero, es la planta de Coker. La que gracias a su grado de conversión a
productos más livianos, tanto terminados como materias primas ha permitido un desarrollo
sostenido en muchas refinerías en el mundo.
Por este motivo es que se estudia en forma detallada una planta Coker, tanto desde el
punto de vista de proceso, como de diseño de los equipos más representativos.
Se verá los beneficios que trae implementar una planta de Coker, no sólo desde el
punto de vista del ahorro de dinero al momento de la compra de crudos más pesados, sino
también de la producción de materias primas para otras plantas de proceso, lo que hace muy
rentable esta inversión.
Capítulo 1 Introducción
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 13
CAPITULO 2
ASPECTOS GENERALES DEL CRUDO
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 14
2 ASPECTOS GENERALES DEL CRUDO Y OTRAS FUENTES ENERGÉTICAS.
2.1 Importancia relativa del petróleo
Al introducirnos en el desarrollo del procesamiento de hidrocarburos, es necesario
tomar en cuenta la importancia relativa del petróleo como compuesto energético a nivel
mundial y su proyección en el tiempo, pues esto nos permite darnos cuenta qué tan riesgoso
sería hacer una inversión en este ámbito. Como se puede observar en la gráfica tomada de
Energy Information Administration USA, el consumo de energía en base al petróleo
disminuirá tenuemente, estimándose que para el año 2025, la importancia de este
combustible será relativamente estable alrededor del 34%.
Consumo mundial de Energíapor tipo de fuente
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
Petróleo Gas NaturalCarbón RenovablesNuclear
Gráfico 2-1: Consumo mundial de energía por tipo de fuente.
También es importante mencionar que el carbón mantendrá un aumento moderado de
consumo llegando al 27% aproximadamente. Lo que es bueno desde el punto de vista de
ventas de los productos de residuo de la planta Coker.
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 15
Ahora, podemos analizar una gráfica del consumo de energía en Chile, tomando en
cuenta las mismas fuentes de energía, excepto, por supuesto la nuclear. Aquí podemos
apreciar, que el gas natural ha tenido un notorio aumento sostenido en la última década; que el
carbón ha disminuido considerablemente, limitándose el consumo a las plantas cogeneradoras
y calderas en general. El petróleo tendió a la baja, con la entrada masiva del gas natural, pero
se estima que se mantendrá relativamente constante e inclusive aumente su consumo hacia el
año 2010. Esto último gracias a las nuevas tecnologías, que permiten desarrollar combustibles
de alta calidad. Con respecto al gas natural este seguirá aumentando su consumo.
Gráfico 2-2: Consumo Energía en Chile según tipo de fuente
No podemos sólo analizar el consumo del crudo a nivel mundial o regional sin
referirnos a la producción y capacidad de refinación existente tanto en el mundo como en las
regiones.
2.1.1 Consumo, producción y capacidad de refinación del crudo.
El mercado energético experimenta variaciones, así como la forma de administrarla. En
los siguientes gráficos estadísticos podremos darnos cuenta que la capacidad de refinación va
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 16
de la mano con el consumo y el consumo con la extracción (producción de crudo). Todos estos
notoriamente crecientes en las distintas regiones.
NORTE AMERICA
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
AÑO
MIL
LES
BE
BA
RR
ILE
SPRODUCCION
CONSUMO
CAPACIDAD DEREFINACION
Gráfico 2-3: Producción, Consumo y Capacidad de Refinación Norteamérica
SUR Y CENTRO AMERICA
010002000300040005000600070008000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
AÑO
MIL
BP
D
PRODUCCION
CONSUMO
CAPACIDAD DEREFINACION
Gráfico 2-4: Producción, Consumo y Capacidad de Refinación Sur y Centro América
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 17
EUROPA
05000
10000150002000025000300003500040000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
AÑO
MIL
BP
D
PRODUCCION
CONSUMO
CAPACIDAD DEREFINACION
Gráfico 2-5: Producción, Consumo y Capacidad de Refinación Europa
MEDIO ORIENTE
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
AÑO
MIL
BP
D
PRODUCCION
CONSUMO
CAPACIDAD DEREFINACION
Gráfico 2-6: Producción, Consumo y Capacidad de Refinación Medio Oriente
AFRICA
0100020003000400050006000700080009000
10000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
AÑO
MIL
BP
D
PRODUCCION
CONSUMO
CAPACIDAD DEREFINACION
Gráfico 2-7: Producción, Consumo y Capacidad de Refinación Africa
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 18
Si observamos el comportamiento en el mundo, podemos concluir que la producción se
regulariza de tal forma que en el mundo no exista déficit de combustibles, y que las demandas
son absorbidas mayormente por las regiones de África y Medio Oriente.
TODO EL MUNDO
0100002000030000400005000060000700008000090000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
AÑO
MIL
BP
D
PRODUCCION
CONSUMO
CAPACIDAD DEREFINACION
Gráfico 2-8: Producción, Consumo y Capacidad de Refinación Todo el Mundo
Ahora es interesante saber cómo estamos posicionados con respecto a los demás países
de la región, en lo relacionado sólo al consumo, pues nuestra producción es aproximadamente
el 5% del consumo nacional.
Chile es el cuarto país en consumo de este recurso en la región, después de Brasil,
Venezuela y Argentina con 232000 BPD (año 2004).
2.1.2 Tendencias de los consumos mundiales, regionales y nacionales de productos.
En las siguientes gráficas se pueden observar las preferencias en consumos a nivel
mundial, regional y nacional.
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 19
CONSUMO SEGUN PRODUCTOS EN EL MUNDO
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
AÑO
MIL
BP
D
Gasolina
Diesel
Fuel Oil
Otros
Gráfico 2-9: Consumo según productos en el mundo
CONSUMO SEGUN PRODUCTOS EN CENTRO Y SUDAMERICA
0
500
1000
1500
2000
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
AÑOS
MIL
BP
D Gasolina
Diesel
Fuel Oil
Otros
Gráfico 2-10: Consumo según productos en centro y sudamerica
MERCADO NACIONAL Y PARTICIPACIÓN DE ENAP
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
7000000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
PERIODO
CO
NS
UM
O m
3
gasolina
diesel
fuel oil
gasol enap
diesel enap
fuel enap
Gráfico 2-11: Mercado Nacional y Participación de ENAP
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 20
. Observando las tendencias de los dos primeros gráficos, podemos notar que el
consumo de fuel oil se presenta claramente decreciente, por lo tanto, no es atractivo en este
momento aumentar su producción, lo que si es atractivo es la mayor producción de diesel.
Esto es paralelo a las normativas ambientales a nivel mundial, como la disminución de
producción de CO2 (efecto invernadero).
A nivel nacional, las tendencias se mueven distintas a nivel mundial, puesto que
variarán conjuntamente con las estaciones del año, pero es claro que en todos los productos
más livianos que el fuel oil, existe un diferencial, indicando con ello, que aún ENAP puede
superar su participación en el mercado.
2.2 Manejo de Crudo 2.2.1 Crudos marcadores.
El petróleo no es una mercancía homogénea. Existen diversos tipos de crudo que se
diferencian, principalmente, por su densidad (grado API) y su contenido de azufre. Mientras
más ligero (mayor grado API), es mayor la proporción de combustibles ligeros, de mayor
valor, que puede obtenerse mediante procesos simples de destilación. Mientras más pesado
(menor grado API), es menor la proporción de hidrocarburos volátiles (de 5 a 10 átomos de
carbono) y mayor los requerimientos de procesos adicionales para obtener combustibles
ligeros. El contenido de azufre igualmente impacta en la complejidad del proceso de
refinación y en la calidad de los productos obtenidos.
Actualmente, a pesar de la variedad de crudos que se ofrecen en el mercado, solamente
algunos de ellos sirven de referencia para la fijación de precios, ya sea sobre la base de
diferenciales respecto a un crudo específico o mediante fórmulas que integran una canasta de
crudos. En general, se observa una gran correlación, aunque no perfecta, entre los precios de
los diversos tipos de petróleo, lo que refleja una alta elasticidad de sustitución pero también la
posible influencia de factores específicos como condiciones locales, costos de transporte o de
demanda relativa.
De esta manera, en la práctica, las cotizaciones de los marcadores se utilizan como una
especie de unidad de cuenta para los demás tipos de crudo en las negociaciones
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 21
internacionales. Los crudos que sirven como marcadores en las condiciones actuales del
mercado son el West Texas Intermediate (WTI), el Brent y el Dubai, principalmente.
Alrededor de ellos se ha gestado una infraestructura de transporte, almacenamiento y
servicios, así como facilidades de información, regulaciones y modalidades de contratos, que
permiten que el comercio se realice con eficiencia y certidumbre. Además, estos crudos se
negocian bajo modalidades de entrega física (spot), contratos adelantados, futuros y otros
derivados, que facilitan la administración de riesgos.
La importancia del WTI y del Brent como marcadores no radica en el volumen físico
de su producción ni de su comercio, los cuales son un tanto marginales respecto del total
mundial, sino en que el mercado les ha asignado una función de referente de valor para las
negociaciones del resto de los tipos de crudo, ya que además de las condiciones ya descritas, el
WTI y el Brent reúnen requisitos de calidad tanto en grados API como de contenido de azufre.
El volumen de barriles que se negocian diariamente en los mercados de futuros o a través de
contratos adelantados para el WTI y Brent supera la producción mundial diaria de petróleo.
Cabe hacer notar que el WTI no se comercializa en los mercados internacionales, sino
solamente en el mercado de Estados Unidos, representando el precio de referencia para el
voluminoso comercio de petróleo al interior de la economía estadounidense, dada su condición
de gran país consumidor.
El Brent, por su parte, sí se llega a negociar y desplazar en las principales plazas
petroleras del mundo. Por sistema Brent se conoce a un conjunto de 19 campos de explotación
petrolera, de los cuales se extrae crudo que es enviado vía oleoductos hacia la terminal de
Sullom Voe, ubicada en las islas Shetland.
El mercado spot WTI se fragmenta, en la práctica, en dos mercados: un centro de
actividad se encuentra en la localidad de Cushing, Oklahoma, donde se negocian y se cruzan
contratos de entrega inmediata con otro tipo forward, e incluso con contratos de futuros. En
esa localidad se encuentra una importante infraestructura de oleoductos y de servicios
relacionados con el transporte de productos petrolíferos. Vale decir que Cushing aparece como
el lugar donde se realiza la eventual entrega física comprometida en los contratos de futuros.
El otro centro de actividad importante se encuentra en Midland, Texas, desde donde
pueden hacerse embarques de petróleo tanto hacia Cushing como a la costa del Golfo de
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 22
México, donde se hallan varios puertos que son puntos de embarque establecidos en los
contratos de entrega inmediata.
Los precios WTI spot se cotizan en ambos centros, y cuando las diferencias en las
cotizaciones muestran una desviación igual o superior a 25 centavos de dólar, la brecha es
cubierta mediante negociaciones sobre premios y descuentos de acuerdo a las necesidades de
los compradores y vendedores. En este caso cobra importancia en el marco de las
negociaciones el punto de destino del crudo, por lo que los costos de embarque y de transporte
tienen una especial relevancia.
2.2.2 Determinación de precios
Como ya se ha mencionado, la importancia de crudos como el WTI, Brent y Dubai
cuyos precios se determinan en mercados abiertos, se ha visto incrementada en su función de
marcadores de referencia para la fijación de los distintos tipos de crudo que se ofrecen en el
mercado. Práctica que coexiste con arreglos de tipo monopólico como la OPEP, la cual
controla más del 50% de las exportaciones de petróleo.
Si el precio se determinara en mercados competitivos, éste sería el resultado de la
interacción de la oferta y la demanda, reflejando costos de producción más un margen de
ganancia normal. Si el precio se determinara en un mercado de tipo monopólico, el productor
fijaría el precio que, de acuerdo a las condiciones de demanda, maximizaría sus ganancias.
En el caso de un mercado competitivo donde el precio se determina por la interacción
de oferta y demanda. La oferta de mercado resulta de sumar los costos marginales (incremento
en costos por unidad adicional de producción) de todos los productores.
En el caso de monopolio, donde un único productor enfrenta la demanda de mercado,
el monopolista determinará su nivel de producción donde el ingreso adicional por unidad
vendida, es igual al costo adicional de producir dicha unidad. El precio se fijará de acuerdo a
lo que los consumidores están dispuestos a pagar por la cantidad que maximiza los ingresos
del monopolista.
En el caso del mercado petrolero, una interpretación simple de la determinación de
precios sugiere la combinación de las características de un mercado de competencia (los
mercados para crudos como el WTI, Brent, Dubai) con las de un monopolio (la OPEP). En
este caso podemos definir la demanda por crudo OPEP como la diferencia, a diferentes
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 23
precios, de la demanda total por petróleo y la oferta de los productores no miembros del cártel.
De esta forma, el poder monopólico de la OPEP estaría influenciado no sólo por las
condiciones de demanda (elasticidades, por ejemplo) sino también por las capacidades y
costos de los productores no-OPEP.
2.2.3 Compra de crudos.
Muchos países en el mundo tienen capacidad de refinación, pero no producción de
crudo, motivo por el cual se ven en la necesidad de comprar esta materia prima para su
posterior proceso de refinación. Este es el caso de Chile.
El departamento de programación de la producción hace llegar sus necesidades al
departamento de comercialización que es el encargado tanto de vender los productos
terminados como adquirir las materias primas y productos terminados cuando se requiera.
Una vez conocida la necesidad se llama a licitación a los distintos proveedores
normalmente conocidos y que dan confianza a la empresa. A estos se les hace llegar las
composiciones necesarias según el ASSAY de crudos y se les da una fecha de negociación.
Los traders o negociantes no necesariamente son representantes de países productores. En
muchos casos sólo son intermediarios.
Normalmente en la compra se requiere un crudo base que es el que cumple con el
requerimiento según diseño de la planta, luego se consideran otros dependiendo del RPMS que
un modelo para sistemas de refinación petroquímica, en este modelo se consideran los ASSAY
de cada crudo, ajustando la mezcla a lo requerido según el tipo de columna de destilación. Los
requerimientos más importantes son: la curva de destilación (con esto se determina el
rendimiento en la columna), el ºAPI, el % de azufre, entre otros. Esta compra se debe de
realizar con a lo menos un mes de anticipación, ya que muchas veces ocurren imprevistos que
requieren tiempo de solución.
2.3 Comportamiento de Crudo
2.3.1 Variación en la compra de crudo según ºAPI
En los últimos años se ha experimentado un cambio notable en la gravedad específica
de los crudos procesados. Esto se debe a dos razones, una es el agotamiento paulatino de las
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 24
reservas de los crudos livianos y el otro es el costo de estos, debido al hecho de que los crudos
livianos normalmente requieren menos procesos para su fraccionamiento.
Lo anterior se puede ver en la siguiente tendencia obtenida de datos de Energy
Information Administration USA, 2005
% COMPRAS SEGUN ºAPI
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1999 2001 2003 2005 2007
AÑO
% C
OM
PR
AD
O 20,0ºAPI o menos
20,1ºAPI a 30,0ºAPI
30,1ºAPI a 35,0ºAPI
35,1ºAPI a 40,0ºAPI
40,1ºAPI a 45,0ºAPI
45,1ºAPI o mas
Gráfico 2-12: Porcentajes de Compras según ºAPI
2.3.2 Variaciones en los precios de los crudos según calidad La variación en los precios de los crudos no es una casualidad, esto se debe a la calidad
de éstos, medida principalmente en los ºAPI, lo que significa qué tan liviano o pesado podría
ser al momento de destilarse y el contenido de azufre que éste posea.
De esto depende que tantos procesos hayan de requerir una refinería para obtener
productos en las especificaciones que el mercado requiere.
La siguiente gráfica muestra la relación que existe entre el ºAPI y la cantidad de azufre
que posee el crudo, aun cuando existen crudos pesados dulces, pero son excepciones (Ecalante
23.79ºAPI y 0.17 % S).
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 25
Gráfico 2-13: Porcentajes de Compras según ºAPI
Se muestra a continuación el gráfico de tendencias de precios en dólares por barril de
crudo WTI según rango de ºAPI.
VARIACION DE PRECIOS SEGUN ºAPI
0
10
20
30
40
50
60
70
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
AÑO
US
$PB
L
20.0º o menos
20,1º a 25,0º
25,1º a 30,0º
35,1º a 40,0º
40,1º a 45,0º
45,1º o más
Gráfico 2-14: Variación de Precios según ºAPI
Esta diferencia en los precios se ha ido haciendo más grande en el tiempo y es lo que
prima al hacer inversiones en plantas de proceso de hidrocarburos más pesados, pues los
volúmenes procesados, alrededor de 234.000 barriles de crudo por día en Chile hacen
interesante la inversión. Sólo en Enap Refinerías Aconcagua se procesan 110.000 Bpd.
Tomando en cuenta las compras de crudo de los últimos meses, podemos notar en la
siguiente tendencia entre agosto del 2005 y septiembre del 2006 la diferencia es de US$ 0,76
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 26
por cada ºAPI, como promedio lo que significa que existe una gran economía, sólo por la
adquisición de crudo.
Gráfico 2-15: Ahorro de ºAPI por barril.
Si consideramos que el ºAPI del crudo comprado actualmente en ENAP tiene alrededor
de 31 ºAPI y contáramos con las instalaciones necesarias para procesar crudos de hasta 26
ºAPI estaríamos ahorrando, considerando la media en US$/ºAPI; US$ 81.400 por día por la
sola compra de crudo; sin tomar en cuenta la variabilidad en productos obtenidos.
Existen algunas plantas que procesan hidrocarburos pesados, pero en el momento de
seleccionar una alternativa, es adecuado revisar como se comportan y como es su proceso,
además de observar la tendencia de consumo de los combustibles.
Tendremos que considerar además, que el procesar crudos pesados hará variar el perfil
volumétrico de la torre de fraccionamiento atmosférico de Topping.
AHORRO EN USDOLAR/BBL
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
may-05 sep-05 dic-05 mar-06 jul-06 oct-06
PERIODO
US$/ °Api
USD/Bbl
Promedio
Capítulo 2 Aspectos Generales del Crudo
Diseño de una planta de Hidrocarburos Pesados 27
2.3.3 Variación de una torre de destilación según variación de ºAPI de la
alimentación.
A continuación se presenta el comportamiento de la extracción de fondo de una
columna de destilación atmosférica con respecto de la variación en ºAPI del crudo como la
carga a la unidad.
PORCENTAJE DE FONDO DE UNA COLUMNA SEGUN ºAPI DE ALIMENTACIÓN
30,00
40,00
50,00
60,00
27 28 29 30 31 32 33 34
ºAPI
% F
ON
DO
Gráfico 2-16: Fondo de una Torre según diferencias de ºAPI.
El siguiente gráfico muestra la variación del precio del crudo marcador WTI en los
últimos seis años. Lo que justifica los precios de los productos terminados.