Modelo fuidodinámico de un equipo de sedimentación de asfaltenos

Fluid dynamic model of an asphaltene sedimentation equipment

El crudo pesado es una mezcla compleja de compuestos incluyendo saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos. En esta mezcla los asfaltenos son los componentes más pesados con tendencia a ser inestables y precipitar, ocasionando inconvenientes en el transporte y procesamiento. Para remediar este problema se han desarrollado tecnologías consistentes en la utilización de solventes, las cuales a determinadas condiciones de operación, permiten separar la fracción pesada, mejorando las propiedades y logrando asegurar condiciones para el transporte y refinación de crudos pesados.En este trabajo se desarrolla un modelo de Fluido-Dinámica (FDC) para un equipo de sedimentación de asfaltenos, mediante el uso de balances microscópicos. La solución permitió determinar: distribución de sólidos, patrones de flujo y puntos de acumulación de fase pesada, útiles para la comprensión del comportamiento fluido-dinámico del sistema. El modelo se valida mediante datos obtenidos en una planta piloto con capacidad para tratar 2,3x10-6 m3/s (1,25 BPD) de crudo pesado. Dicha planta, propiedad del Instituto Colombiano del Petróleo de ECOPETROL (ICP), está ubicada en el municipio de Piedecuesta, Colombia.

Introducción

Cerca del 50% del crudo producido en Colombia es pesado y se observa que ese porcentaje tenderá a aumentar en los próximos años tanto en Colombia, como a nivel mundial. Los crudos pesados y extrapesados (con API menor a 20) presentan altos contenidos de resinas y asfaltenos que tienden a precipitarse, dificultando el transporte y procesamiento del hidrocarburo. Con el fin de mejorar las características de estos crudos pesados se utilizan diferentes técnicas, dentro de las cuales encontramos el desasfaltado mediante uso de solventes. Este proceso implica el uso de un solvente parafínico para desestabilizar el crudo, logrando que las moléculas más pesadas se separen y precipiten, obteniendo entonces una mezcla de aceite desasfaltado y solvente libre con bajo contenido de resinas y asfaltenos.

El proceso de desasfaltado mediante el uso de solventes ha sido empleado durante más de cincuenta años en el tratamiento de crudos pesados, con el objetivo de aumentar el rendimiento económico en las operaciones de transporte y refinación de dichos crudos. Las primeras aplicaciones comerciales para este proceso se llevaron a cabo utilizando propano como solvente para producir aceites lubricantes de alta calidad. Posteriormente, el propano fue utilizado para separar resinas de alto peso molecular; de esta forma el proceso de desasfaltado con solvente se ha ido extendiendo gradualmente para obtener cargas para FCC, hydrocracking, hidrodesulfurizadores y asfaltos. 

La tecnología Residuum Oil Supercritical Extraction de KBR (ROSE) se basa en el uso de propano, butano y pentano para separar los asfaltenos, obteniendo un producto de mayor calidad, que es el aceite desasfaltado.