UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO,
GAS NATURAL Y PETROQUÍMICA
“ESTUDIO TÉCNICO ECONÓMICO PARA LA SUSTITUCIÓN DE
PETRÓLEO RESIDUAL 5, 6 Y 500 POR GAS NATURAL LICUADO
EN PLANTAS INDUSTRIALES”
TESIS:
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO DE PETRÓLEO
JAVIER LÍNDOLF ALVARADO VILLANUEVA
PROMOCIÓN 2008 - 2
LIMA – PERÚ
2009
ÍNDICE
Pág.
I.
OBJETIVOS
1
II.
ANTECEDESNTES
1
CAPITULO 1:
COMBUSTIBLES INDUSTRIALES LÍQUIDOS
1.1 Caracterización y Clasificación de los combustibles Industriales líquidos.
1.1.1 Propiedades Físico – Químicos para la Caracterización de
4
4
5
Combustibles Residuales Líquidos
1.1.1.1 Gravedad API
5
1.1.1.2 Punto de Inflamación
5
1.1.1.3 Punto de ignición o encendido
5
1.1.1.4 Viscosidad
6
1.1.1.5 Punto de escurrimiento
6
1.1.1.6 Contenido de Cenizas
7
1.1.1.7 Contenidos de agua y sedimentos
7
1.1.1.8 Contenido de azufre
8
1.1.1.9 Residuo de Carbón Conradson
8
1.1.1.10
8
Poder Calorífico
1.1.2 Composición Química de los Combustibles Industriales
1.1.3 Clasificación según Uso Nacional de Combustibles Industriales Líquidos
9
12
1.1.3.1 Residual 5
12
1.1.3.2 Residual 6
13
1.1.3.3 Residual 500
14
1.2 Análisis de mercado de los combustibles Industriales
1.2.1 Situación del Mercado y de Calidad de los Combustibles Industriales
16
17
1.3 tendencias de Refinación y de Calidad de los combustibles
19
Industriales.
1.4 Operaciones, Usos y Procesos de Combustión de los Combustibles
21
Industriales Líquidos.
1.4.1 Transporte.
21
1.4.2 Almacenamiento y Cuidados
22
1.4.3 operaciones de Bombeo y Cuidados
23
1.4.4 Precalentamiento Para Atomización y Quemadores de
24
Combustibles Residuales.
1.4.5 Quemadores de Combustibles Industriales
1.4.5.1 Quemadores de combustibles con unidades de
24
26
Atomización a vapor
1.4.5.2 Quemadores de aceite de alta presión
27
1.4.5.3 Quemadores de aceite de baja presión
27
1.4.5.4
Quemadores por atomización mecánica
27
1.4.5.5
Quemadores de copa giratoria
28
1.4.6
Análisis de los productos de combustión
28
1.4.7
Eficiencia Térmica de la Combustión en Calderos que Usan
30
Combustibles Líquidos.
CAPITULO 2:
GAS NATURAL LICUADO
34
2.1 Perspectivas Para las Reservas y Mercado de Gas Natural
35
2.2 Caracterización y Clasificación Del Gas Natural Licuado
38
2.2.1 Propiedades Químicas
39
2.2.1.1 Composición
39
2.2.1.2 Reacciones de Combustión del Gas Natural Licuado
40
2.2.1.3 Explosividad del Gas Natural Licuado
41
2.2.2 Características Físico-Químicas del Gas Natural Licuado
42
2.2.2.1 Análisis Físico-Químicas del Gas Natural Licuado
43
2.2.2.2 La Densidad
44
2.2.2.3 Índice de Inflamabilidad
45
2.2.2.4 La Temperatura de auto Ignición
48
2.2.2.5 Factor de Compresibilidad (Z)
50
2.2.2.6 Índice de Wobbe (W)
50
2.2.2.7 Poder Calorífico (H)
50
2.2.2.8 Viscosidad
51
2.2.3 Clasificación del Gas Natural
51
2.2.3.1 Gas natural Húmedo
52
2.2.3.2 Gas Natural Seco
52
2.2.4 Características del Gas Seco
53
2.2.5 Consideraciones a tener presente para establecer las
54
especificaciones del Gas Natural Seco
2.2.6 Especificaciones de calidad para el gas combustible según
56
normatividad peruana
2.3 Procesos de Combustión del Gas Natural Licuado
57
2.3.1 Suministros y facturación
57
2.3.2 Productos de Combustión del Gas Natural
58
2.3.3 Características de quemadores de gases combustibles
59
2.3.4 Quemadores de Gas Natural
60
2.3.4.1 Requerimientos Generales para la elección de
61
quemadores de gas
2.3.4.2 Mantenimiento de quemadores de gas
62
2.3.4.3 Controles y seguridad de quemadores de gas
63
2.3.4.4 Clasificación de Quemadores de gas
64
a. Quemadores de premezcla
64
b. Quemadores de mezcla en boca salida con aire ↓P resión
65
c. Quemadores de mezcla en la boca de salida y aire a presión 66
d. Quemadores especiales
2.3.5 Definiciones en la industria del gas
2.4 Ventajas del uso del Gas Natural como combustible
66
67
68
2.4.1 Ventajas Técnicas y Económicas
68
2.4.2 Ventajas Medio Ambientales
69
2.4.2.1 Calidad de medio ambiental terrestre y acuático
69
2.4.2.2 Calidad del aire ambiental
70
CAPITULO 3:
ESTUDIO TÉCNICO Y ECONÓMICO DEL PROYECTO
3.1 Eficiencia de la Combustión
3.1.1 Eficiencia Combustible –Vapor
76
76
76
3.1.1.1 Método de Entrada – Salida
77
3.1.1.2 Método de Pérdida de Calor
77
3.1.2 Análisis de Gases de Combustión
78
3.2 Mantenimiento del Sistema de Combustión
81
3.3 Inversión Económica para el cambio de Combustible
84
3.4 Ahorro Generado por diferencia de Precios de Combustibles
87
3.5 Ahorro Generado por el Cambio de combustible en relación a las
89
propiedades del Gas
3.5.1 Costos de Operación por servicios Industriales y aditivos
3.5.1.1 Cálculo de costos de calentamiento del Residual 6
89
91
3.5.1.2 Cálculo de costos de calentamiento para facilitar la
Atomización del Combustible R6
3.5.1.3 Calculo del costo de energía de Atomización
92
3.5.1.4 Calculo del Costo por Bombeo del Combustible Liquido
92
3.5.1.5 Costo de Aditivos
92
3.5.2 Costos de Mantenimiento
93
3.5.2.1 Costo de mano de Obra por mantenimiento
93
3.5.2.2 Costo por Manejo de Inventario de Combustibles Líquidos
94
3.5.2.3 Costo por Monitoreo Ambiental
95
CAPITULO 4:
PROBABILIDAD DEL USO DEL GAS NATURAL LICUADO
97
COMO COMBUSTIBLES AUTOMOTORES (GASOLINA Y DIESEL N⁰ 2)
4.1 Evaluación Económica para los combustibles líquidos como el
102
Diesel N⁰ 2 Para el Sustituto por el Gas Natural Licuado
CAPITULO 5:
ASPECTO AMBIENTAL Y EMISIONES ATMOSFERICAS,
104
EFECTOS Y LÍMITES PERMISIBLES
5.1 Monóxido de Carbono
104
5.2 Óxidos de azufre (SOx, SO2 y SO3)
105
5.3 Óxidos de Nitrógeno
106
5.4 Sulfuro de Hidrogeno
107
5.5 Hidrocarburos
108
5.6 Ozono
108
5.7 Efecto Invernadero
109
CONCLUSIONES
111
LISTA DE TABLAS
114
LISTA DE ANEXOS
115
LISTA DE FIGURAS
116
BIBLIOGRAFIA
131
** PRESENTACIÓN / En CD-R