GUIA DE LABORATORIO DE FLUIDOS DETERMINACION DE LA PRESION DE VAPOR REID. Profesor: PROFESOR: CESAR AUGUSTO PINEDA GOMEZ AUXILIARES DE LABORATORIO:

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1 GUIA DE LABORATORIO DE FLUIDOS DETERMINACION DE LA PRESION DE VAPOR REID Profesor: PROFESOR: CESAR AUGUSTO PINEDA GOMEZ AUXILIARES DE LABORATORIO: FELIX ARENA RUEDA MARIO TORRES LOPEZ ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUIMICAS UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BUCARAMANGA, 2010

2 PRESIÓN DE VAPOR REID (ASTM D 323) Objetivos. Determinar la presión de vapor de productos del petróleo. Determinar si un hidrocarburo líquido almacenado en un tanque atmosférico, vaporiza o no cuando su temperatura se eleva a 100 F. Importancia y uso. La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura la fase líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. La presión de vapor es una propiedad física particularmente importante en el análisis de los líquidos volátiles. Las moléculas del líquido aumentan su energía cinética con el aumento del la temperatura hasta pasar a la fase gaseosa, en este proceso algunas moléculas pierden un poco de energía y retornan a la fase líquida, si mantenemos la temperatura constante (que para el método Reid es 100 F (37.8 C)), se logra un equilibrio físico-químico apreciable cuando se alcanza una presión constante, la cual es llamada presión de vapor Reid. En otras palabras, la presión de vapor Reid se define como la presión de vapor real del líquido a 100 F. Esto se traduce en lo siguiente: a una cierta presión, por debajo del punto crítico, cuando un líquido está por debajo del punto de ebullición, puede tener gases disueltos. Esos gases disueltos se manifiestan como una elevación (aparente) de la presión de vapor resultando en lo que se llama: "presión de vapor aparente - apparent vapor pressure" - en contraste con la "presión de vapor real/ true vapor pressure". El valor de presión de vapor es importante tanto para gasolinas de automóviles como para aviones afectando su encendido, explosividad y tendencia a evaporarse operando a altas temperaturas o altitudes. Es importante el conocimiento de la presión de vapor de aceites crudos en procesos de producción, condiciones de almacenamiento y transporte, tratamiento en refinería, entre otros. Marco Teórico El metano tiene una presión de vapor más alta que cualquier otro hidrocarburo, por eso ejerce una presión más alta dentro del separador. El movimiento molecular de los hidrocarburos con ocho o más átomos de carbono es muy lento por lo que ejercen presiones pequeñas dentro del separador. Teóricamente, la presión de vapor de una mezcla de hidrocarburos es igual a la suma de los productos de la presión de vapor por la fracción molar de cada componente en la mezcla.

3 Se sabe que el agua no hierve a presión atmosférica y temperatura ambiente; sin embargo cuando es calentada a 100 C se presenta este fenómeno. Esto se debe a que la presión de vapor para el agua a 100 C es la presión atmosférica. Cualquier liquido en un recipiente abierto, hierve cuando es calentado a un nivel tal que su presión de vapor es la presión atmosférica. Inversamente un liquido no hierve mientras que su presión de vapor es menor que dicha presión. De este modo si la presión de vapor de un aceite crudo en un tanque es menor que la presión atmosférica, no se presentara evaporación. El aceite crudo es almacenado en tanques atmosféricos antes de enviarse a la refinería. Si el aceite contiene cantidades significativas de componentes volátiles, parte de ellos pueden vaporizarse en los tanques de almacenamiento dando como resultado una perdida de productos y un peligro latente debido a que se forma una atmósfera explosiva por la liberación del gas. La presión de vapor del aceite crudo es una forma de establecer si algunos hidrocarburos ligeros de aceite se vaporizan en un tanque a condiciones atmosféricas. Adicionalmente, estos tanques están expuestos al calor del sol. La presión de vapor del aceite a la entrada del tanque, puede ser menor que la presión atmosférica, de esta manera inicialmente no ocurre la evaporación, pero como el tanque absorbe el calor del medio ambiente, la presión de vapor del aceite se incrementa y puede llegar a ser mayor que la atmosférica, comenzando la evaporación. Como se ha observado, la presión de vapor se incrementa cuando se eleva la temperatura. Así, una mezcla de hidrocarburos que tiene una presión de vapor menor que la atmosférica puede entrar a un tanque atmosférico sin que ocurra la vaporización. Sin embargo, si los líquidos absorben el suficiente calor del medio para incrementar su temperatura durante su transporte llevaran una fracción de gas a su almacenamiento. Presión de vapor verdadera: Es la presión que llevamos a condiciones estándar, por medio del valor obtenido en la prueba de de laboratorio (REID). Este valor es proporcionado por una grafica de corrección entre la Presión de vapor verdadera vs. Temperatura; las líneas constantes son isobaras de Presión Reid. Conociendo dos valores se determina inmediatamente el tercero (PVV). Resumen del Método. El intercambiador de líquido es llenado con la muestra fría y luego conectado al intercambiador de vapor previamente calentado a 37.8 C (100 F) en el baño. Luego todo el ensamblaje es sumergido en un baño a 100 F hasta que se observe una presión constante. Esta presión se reporta como presión de vapor Reid. Consideraciones. La prueba se usa para determinar la presión de vapor a 37.8 C (100 F) de productos del petróleo y crudos con punto de ebullición por encima de 0 C (32 F). Este método es aplicable a productos del petróleo como la gasolina, crudo volátil y otros productos volátiles del petróleo. No es aplicable a gases licuados del petróleo o aceites que contienen componentes oxigenados. El procedimiento aquí descrito se aplica a productos del petróleo que tienen una presión de vapor Reid por debajo de 26 psi. (180 kpa.).

4 Equipos, elementos y reactivos. 1. Aparato de presión de vapor: Consiste de dos intercambiadores: un intercambiador de vapor (sección superior) y un intercambiador de líquido (sección inferior) recipientes cilíndricos con las superficies internas ligeramente curvadas para permitir su drenaje. 2. Medidor de presión: manómetros de diferentes rangos. 3. Baño de enfriamiento: Con las dimensiones necesarias para sumergir los contenedores de la muestra y los intercambiadores líquido y mantenerlos a una temperatura de 0 a 1 C (32 a 34 F ). 4. Baño de agua: Con las dimensiones necesarias para sumergir el aparato de presión de vapor hasta 25.4 mm. (1 in) por debajo del nivel de agua y mantenerlo a un temperatura de C ( F). 5. Termómetros. 6. Manómetro de mercurio: para chequear las lecturas del medidor de presión. 7. Medidor de peso muerto: se puede usar en lugar del manómetro de mercurio. 8. Conexión para transferir la muestra: Dispositivo para remover el líquido del contenedor sin interferir con el espacio de vapor. Equipo de Presión de Vapor Reid (Cámaras de líquido y vapor) Preparación. 1. Identificar la muestra. 2. Muestreo: el volumen del contenedor debe ser de 1 L y llenado hasta un 70 u 80%. La muestra remanente en el contenedor no debe ser usada para una segunda determinación de presión de vapor, si es necesario, obtener una segunda muestra. No utilizar para la prueba contenedores con fugas, si esto ocurre se debe descartar la muestra. En todos los casos enfriar el contenedor y la muestra de 0 a 1 C (32 a 34 F) antes de abrir el contenedor.

5 3. Asegurarse que el contenedor posea de un 70 a un 80% en volumen de la muestra, descartar los contenedores con menos de 70% de muestra. Chequear el aparato de fugas de gas o líquido. Purgar los intercambiadores de líquido y vapor para asegurar que estén libres de muestra residuales. Procedimiento. 1. Transferencia de la muestra: Remover el contenedor de la muestra del baño de enfriamiento e insertar el tubo de transferencia; remover el intercambiador de líquido del baño de enfriamiento y colocarlo como se indica en la Figura. Invertir el sistema completo rápidamente y llenar el intercambiador hasta rebosarlo. 2. Ensamblaje del aparato: Remueva el intercambiador de vapor del baño de agua y acóplelo al intercambiador de líquido tan rápidamente como sea posible, no demorar más de 10 segundos en el proceso. 3. Inmersión del aparato dentro del baño: Voltee el aparato de presión para permitir que la muestra pase del intercambiador de líquido al de vapor y agitar vigorosamente en dirección paralela del mismo. Sumerja el aparato dentro del baño a F en posición inclinada para observar posibles fugas, si no se observan, sumergirlo 1 pulg. por encima del aparato. Descartar la prueba si se observan fugas. 4. Medida de la presión de vapor: Luego de sumergir el sistema por lo menos cinco minutos, sacarlo del baño y golpear suavemente el medidor de presión, observar la lectura, voltearlo y agitarlo vigorosamente, repetir el procedimiento por lo menos 5 veces en intervalos de 2 minutos hasta que 2 lecturas consecutivas sean constantes. Retirar el medidor de presión y hacer la medida con el manómetro y si la presión esta entre 0.2 psi registrar esta presión como presión de vapor no corregida. 5. Preparación del aparato para una próxima prueba: Desconectar los elementos del aparato, remover el fluido atrapado en el tubo bourdon del medidor de presión agitándolo manualmente y luego secar con un pequeño chorro de vapor por lo menos por 5 minutos. Purgar el intercambiador de aire con agua caliente por

6 encima de 32 C (90 F) y permitir su drenaje, repetir por lo menos 5 veces, remover la muestra del intercambiador de líquido y proceder de la misma manera, enjuague los intercambiadores y purgue los tubos intercambiadores con solvente fuerte y luego séquelo con un chorro de aire, sumergir el intercambiador de líquido en el baño frío hasta la próxima prueba. Remover el fluido atrapado en el tubo bourdon del medidor de presión agitándolo manualmente y luego conectarlo al intercambiador de vapor con la conexión de líquido cerrada y colocarlo en el baño de agua de 37 C (100 F) para la próxima prueba. PRECAUCIÓN: No dejar el medidor de presión conectado al intercambiador de vapor en el baño de temperatura por largo periodo de tiempo, solo el necesario para acondicionarlo para la próxima prueba. El vapor del agua puede condensarse en el tubo bourdon y llevar a resultados erróneos. Cálculos y reporte. Reporte los resultados observados en el procedimiento de medida de presión de vapor, después de corregirlo por cualquier diferencia entre el medidor de presión y el manómetro al rango más cercano de 0.05 psi (0.25 KPa) como presión de vapor Reid. Precisión. Información para juzgar la aceptabilidad de los resultados: TIPO RANGO, PSI DIFERENCIA, PSI Repetibilidad Reproducibilidad BIBLIOGRAFIA 1. NORMA ASTM D 323. Standard Test Method for Vapor Pressure of Petroleum Products (Reid Method). Actividades complementarias: 1. Cuales son los rangos de presión de vapor Reid para gasolina, diesel u otros combustibles comerciales?. 2. Por que se toma 100 F como temperatura fija para la prueba?