Evaluación de un sistema de centrifugación de emulsiones agua-aceite en Enap Refinerías S. A.

CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL

Tesis (Ing. Civil Químico) -- Prof. guía : Hernán Aguila Fuentes ; prof. corref.: Maria Pilar Garate

h.96-97

[Resumen del autor]

ENAP, empresa nacional del petróleo, propiedad del Estado de Chile, está dedicada a toda la cadena del negocio de hidrocarburos, se encuentra posicionada dentro de los líderes en este sector en Latinoamérica, y es parte fundamental del sector energético nacional. El grupo de Empresas ENAP, cuenta con un Sistema de Innovación, el cual busca aprovechar el potencial creativo de las personas que trabajan en él. Este sistema maneja una serie de proyectos, dentro de los cuales se encuentra ENAP Recicla: "Este proyecto busca integrar todas las unidades de la Empresa en el manejo, tratamiento o disposición con terceros de residuos que se generan en distintas áreas, en forma correcta y ambientalmente adecuada. Este proyecto permite posicionar a ENAP en el plano nacional e internacional como una empresa comprometida con el cuidado del medio ambiente". El presente estudio forma parte de los trabajos que desarrolla el proyecto Enap Recicla, y lleva por nombre "Evaluación de un Sistema de Centrifugación de emulsiones Agua-Aceite en Enap Refinerías S.A." El objetivo general planteado para este proyecto, es evaluar un sistema de centrifugación de emulsiones estables agua-aceite, con el fin de proponer un método alternativo al actual. Dentro de las tareas realizadas, se llevó a cabo un estudio Bibliográfico, tanto de los procesos y equipos utilizados en el tratamiento de emulsiones a nivel mundial, como en el estudio de emulsiones, con el fin de obtener un expertise sobre estos sistemas y, en especial, sobre el tipo de emulsión existente en el Slop de refinería Aconcagua. Luego se caracterizó el proceso actual de separación aceite-agua del slop, llevado a cabo en esta refinería para entender este actual tratamiento y analizar beneficios y falencias en su desarrollo. Como tercera tarea se realizaron ensayos prácticos, donde se perseguían diferentes objetivos: identificar compuestos químicos responsables de la estabilidad de las emulsiones agua-aceite, para ésto se desarrollaron análisis con resonancia magnética nuclear (RMN) a la emulsión tratada, los que presentaron respuestas poco claras, por lo cual se intentó realizar un nuevo pretratamiento a la muestra que no llego a fin debido a problemas en la obtención de reactivos. El segundo objetivo de los ensayos, tiene relación con el análisis de variables presentes en el tratamiento alternativo a proponer, por lo que se realizan diferentes experiencias analizando factores de velocidad de centrifugación, temperatura, utilización de aditivos químicos y la combinación de estos; y de esta forma proponer una alternativa adecuada para el tratamiento del slop de refinería. El objetivo particular que tiene relación con el análisis económico de la planta, el cual se incluía en esta memoria, no pudo ser realizado debido a la falta de tiempo para disponer de materiales óptimos requeridos según las condiciones experimentales que se proponían para la última etapa de ensayos con centrifugación, en las cuales las centrifugaciones se realizarían a alta velocidad (sobre 4000 rpm) y con temperaturas cercanas a los 80ʻC. Como resultado de este estudio, se concluyó que el control de las variables temperatura y velocidad de centrifugación, son de vital importancia en el tratamiento. La temperatura tiene una relación directa con la eficiencia de separación de sólidos, sin embargo, para la separación de las fases aceite agua, esta relación es directa hasta alcanza

r un óptimo, luego del cual la eficiencia comienza a decaer. Esto podría deberse a una competitividad entre el punto de inversión de temperatura (PTI) y el aumento de la energía cinética en el sistema. El aumento de la velocidad de centrifugación, en cambio, provoca siempre un aumento en la eficiencia de separación de todas las fases. El proceso de centrifugación debe ser realizado con temperatura para que este tenga efectividad. La separación de la fase sólida es efectiva desde condiciones de 60ʻC y 2000 rpm. En cambio, las condiciones óptimas de operación para la separación de las fases aceite-agua, se encuentran a una velocidad de 3000 rpm, para todos los casos estudiados; mientras que el óptimo de temperatura se encuentra sobre 60ʻC, el que debe ser determinado de acuerdo a la composición del slop. En condiciones experimentales de 75ʻC y 3000 rpm se recupera aceite con un 30% de BSW (Botton, sediment and water), por lo que se esperaría que a condiciones de mayor velocidad esta eficiencia aumentara hasta alcanzar el óptimo esperado, menos de 1 % de BSW en el aceite recuperado. La aplicación de agentes químicos en el proceso, no dio los resultados esperados, éstos aumentan la eficiencia de separación solo para algunos casos, dependiendo de la dosificación de ellos, donde el óptimo varía con la composición del slop a tratar. Esto es provocado por la saturación de la fase con el agente químico, lo que provoca el arrastre de compuestos a la fase contigua. Por lo tanto, la aplicación de agentes químicos trae consigo una serie de dificultades en la operación del tratamiento, ya que la dosificación de éstos debe ser específica para cada carga tratada, debido a que la composición del slop en refinería es variable. Se observó que en el proceso de separación por centrifugación, se forma una capa intermedia entre las fases aceite yagua debido a que esta sustancia posee una densidad de valor intermedio con respecto a sus fases adyacentes, por lo que no se podría realizar alguna alternativa de filtración, ya que esta fase obstruiría los filtros. Aun no se sabe que composición tendría esta fase, pero se cree que pueda estar compuesta de sólidos finos, hidrocarburos y agentes de actividad superficial. De acuerdo a lo estudiado se propone un proceso alternativo de centrifugación. Este nuevo tratamiento consiste en un proceso con dos etapas de centrifugación. En la primera etapa se utiliza una centrífuga de baja velocidad, la que operaría a una temperatura cercana a 75 ðC, con el objetivo principal de eliminar la mayor cantidad de sólidos. De acuerdo a observaciones realizadas por personal de refinería Bio-Bio en la operación de un proceso similar a la primera etapa propuesta en este informe, el aceite recuperado tendría un BSW entre un 5% y un 10%, con lo cual este efluente podría ser enviado a la planta viscorreductora, mientras que la fase acuosa se encontraría contaminada con aceite y fase intermedia entre aceite-agua. Este efluente pasaría a la segunda etapa de centrifugación, la cual se llevaría a cabo en una centrífuga trifásica de alta velocidad, en la que ocurriría el proceso de separación de fases agua y aceite, donde el aceite recuperado debería tener menos de un 1% de BSW, el que sería enviado a reproceso. El agua se recuperaría junto a la fase intermedia aceite-agua, fases que serían separadas por gravedad en un estanque donde se les daría el tiempo de reposo necesario para que esto ocurra, debido a la diferencia de densidades entre ellas, y de esta forma recuperar agua en condiciones óptimas para ser enviada al emisario. Además se recomienda realizar pruebas de poder calorífico a las fases sólida e intermedia entre aceite-agua proveniente de la primera etapa del proceso, con el fin de proponer su venta como combustible alternativo para hornos cementeros.

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