Efecto de una mezcla de aldehídos en la formulación de gasolinas

EFECTO DE UNA MEZCLA DE ALDEHÍDOS EN LA FORMULACIÓN DE
GASOLINAS G91 Y G95 PROCEDENTES DE UNA REFINERÍA VENEZOLANA
Mandal, S., Mondal, K., Dey, S. y Pati, B. (2007).
Antimicrobial activity of the leaf extracts of Hyptis
suaveolens (L.) poit. Indian Journal of Pharmaceutical
Sciences 69(4):568-569
Guanipa, Victor
Escuela de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad de Carabobo.
Estado Carabobo. Venezuela.
email: [email protected]
Matute, J., Quiroga, F. y Marquina, G. (2004).
Factibilidad técnico-económica de una planta piloto
para la obtención de aceite esencial de mastranto
(Hyptis suaveolens). Ponencia presentada en la
Asociación Venezolana para el Avance de la Ciencia,
ASOVAC 2004. Pág. 26-47
Resumen: Se estudió el efecto de una mezcla de aldehídos en la formulación de gasolinas, en el esquema
operativo de la refinería El Palito. Al ejecutar el programa PIMS (Sistema de Modelaje de Procesos Industriales)
se evidenció que el esquema 5, cuyas proporciones volumétricas eran: butano 1,57 y 0,42 %; nafta FCC
Mediana 16,93 y 10,27 %; nafta FCC pesada 0,57 y 15,90 %; alquilato de rango completo 27,98 y 20,03 %;
alquilato foráneo 0,00 y 3,70 %; MTBE foráneo 11,20 y 14,00 %; refinado 4,85 y 9,49 %; reformada foránea
19,82 y 21,02 % y mezcla A (nafta hidroformilada) 17,26 y 5,18 %; para la gasolina G91 y G95 respectivamente;
consistió en las mejores formulaciones que cumplieron con la demanda existente, las especificaciones del
mercado interno y el consumo de toda la nafta oxigenada (11,2 MBD) producida a partir del proceso de
hidroformilación de las olefinas presentes en la nafta liviana, utilizando el sistema catalítico Rh/Pz/TFFMS.
Mujica, X. (2006). Hierbas que curan. Ediciones Lea,
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Muñoz, F. (2002): Plantas medicinales y aromáticas.
Estudio, cultivo y procesado. Ediciones Mundi-prensa.
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Ortuño, M. (2006). Manual práctico de aceites
esenciales, aroma y perfumes. Editorial Aiyana,
primera edición. España. Pág. 7.
Palabras clave: Aldehídos, gasolina, refinería, nafta liviana, hidroformilación.
EFFECT OF A MIXTURE OF ALDEHYDES IN THE FORMULATION OF GASOLINE
G95 AND G91 OF A VENEZUELAN REFINERY
Pessoa, A., Oliveira, E., Alves, P., Santos, E. Y Leite, E.
(2010). Chemical composition and antifungal activity
of hyptis suaveolens (l.) Poit leaves essential oil
against aspergillus species. Brazilian Journal of
Microbiology. 41(1):11-17
Abstract: The effect of a mixture of aldehydes was studied in the formulation of gasoline, operating in the
scheme of the El Palito refinery. When running the PIMS program, it became clear that scheme 5, whose
volumetric ratios were: 1.57 and 0.42% butane; 16.93 and 10.27% median FCC naphtha; 0.57 and 15.90 %
heavy FCC naphtha; 27.98 and 20.03% full-range alkylate; 0.00 and 3.70% foreign alkylate; 11.20 and 14.00%
foreign MTBE; 4.85 and 9.49% refining; 19.82 and 21.02% foreign catalytic reformed and 17.26 and 5.18%
mixture A (hydroformylated naphtha) for G91 and G95 gasoline, respectively, were the best formulations that
met the existing demand, domestic market specifications and oxygenated gasoline consume all (11.2 MBD)
produced from the hydroformylation process of olefins present in the light naphtha using the catalyst system
Rh/Pz/TPPMS.
Ponce, A., Fritz, R., Del Valle C. y Roura, S. (2003).
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Key words: Aldehydes, gasoline, refinery, ligth naphtha, hydroformylation.
INTRODUCCIÓN
Ryman, D. (1998). Aromaterapia. Enciclopedia de las
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Editorial Kairós, S.A, primera edición. España. Pág.
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Villamar, A., Cano, L. y Rodarte, M. (1994). Atlas de
las plantas de la medicina tradicional mexicana.
Segunda edición. Pág. 83, 397 y 398.
Durante el proceso de refinación de petróleo se
producen corrientes ligeras con alto contenido de
alquenos (Teixeira, 2008; PDVSA, 2009). A estas
corrientes se les denomina naftas y representan el
principal producto de la Unidad de Craqueo Catalítico
Fluidizado (FCC). Estas corrientes son separadas
mediante fraccionamiento en: nafta liviana, nafta
mediana y nafta pesada. En esta nafta liviana, los
alquenos representan aproximadamente al 30 % de
la composición global (Guanipa et al., 2006 y 2009;
González, 2007) y están constituidos principalmente
por olefinas cortas, cuando el proceso en la Unidad
FCC está dentro de especificaciones. La presencia de
las olefinas en esta corriente de nafta, le imparte un
bajo poder antidetonante en comparación con las otras
Fecha de recepción: 16 de abril de 2012
Fecha de aceptación: 21 de mayo de 2012
Ingeniería y Sociedad UC. Vol. 7, No. 2 105
P. 95-105 2012
106
corrientes de refinería de las Unidades de Alquilación,
Oxigenados y Reformada (Guanipa, 2007),
disminuyendo la posibilidad de aumentar los beneficios
económicos de la empresa. Además, son indeseables
para la producción de gasolinas, ya que pueden
producir polímeros viscosos o incluso sólidos, los
cuales presentan una alta tendencia al bloqueo de los
inyectores o carburadores de los motores (Guanipa et
al., 2012); adicionalmente estos compuestos presentan
bajo valor actual pero podrían ser aprovechados en la
producción de otros insumos de interés para la
industria petroquímica.
Los problemas del contenido de olefinas en la corriente
de nafta se acentúan aún más, ya que actualmente
existe una alta presencia de alquenos en esta corriente
de proceso (Reporte Técnico, 2008), muy superior a
Efecto de una Mezcla de Aldehídos en la Formulación de Gasolinas G91 Y G95.....
Guanipa, Victor
las especificaciones para la formulación de
combustibles; para evitar los problemas de reactividad
mencionados en el párrafo anterior, deben ser
atacados mediante hidrogenación para
transformarlos en alcanos, pero por las condiciones
de reacción están constituidos principalmente por
n-alcanos, que son parafinas lineales que poseen un
bajo poder antidetonante (Aponte, 2001). Como
resultado ocurre una disminución del octanaje, el cual
es posteriormente aumentado con la adición de
productos oxigenados como metil-ter-butil-éter (MTBE)
o ter-amil-metil-éter (TAME), resultando muy costoso
por el uso masivo de hidrógeno y de oxigenados,
además de destruirse material importante como son
las olefinas.
En tal sentido se plantea en primer lugar, la
transformación de los componentes olefínicos de
dichas corrientes, para la producción de compuestos
oxigenados (Guanipa et al., 2006, 2007, 2009 y 2012;
González, 2007), los cuales presentan mayor valor
agregado, pueden emplearse como materia prima en
un gran número de procesos comerciales como la
producción de plastificantes, solventes, aditivos para
cristales líquidos, entre otros (Loeffler et al., 1977;
Pino et al., 2000; Oro et al., 2000 y Piet & Claver,
2000). Todo esto mediante la aplicación de la
catálisis bifásica, en virtud de los atributos que
presenta versus la catálisis homogénea y heterogénea
convencional (Páez, 1997).
En la catálisis bifásica la especie químicamente activa
se encuentra en la fase acuosa, y la reacción tiene
lugar en la entrecara acuosa-orgánica. La producción
de los compuestos oxigenados que se estudian en este
trabajo, ocurre a partir de la hidroformilación bifásica
de las olefinas cortas provenientes de una corriente
de refinería. Para estas reacciones se han estudiado
sistemas empleando el complejo hidrosoluble
[Rh(m-Pz)(CO)(TFFTS)]2, obteniéndose conversiones
superiores a 70 % en 72h de reacción (Guanipa et al.,
2006). También González, A. (González, 2007) en
sus estudios sobre la carbonilación homogénea y
bifásica de olefinas constituyentes de corrientes de
refinería, evidenció condiciones moderadas de
reacción con buenos resultados hacia la
hidroformilación e hidrogenación secuencial.
Posteriormente se han estudiado, con éxito, los
sistemas catalíticos con los complejos
[Rh(m-Pz)(CO)(L)] 2 y RuHCl(NCMe)(L) 2 ; donde
L=TFFTS y TFFMS, en las reacciones secuenciales de
hidroformilación e hidrogenación bifásicas de olefinas
presentes en una nafta liviana; respectivamente
(Guanipa et al., 2009 y 2012).
Por esta razón, se presenta este trabajo que consiste
en realizar una investigación que determine la
influencia de la presencia de oxigenados en la
formulación de gasolinas de consumo nacional.
El mismo se desarrolla en la Refinería El Palito,
Venezuela.
DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
Este trabajo busca evaluar los resultados obtenidos
con el sistema catalítico Rh/Pz/TFFMS, bajo ciertas
condiciones de reacción en un medio conformado por
una fase orgánica y otra acuosa, reportadas en la
bibliografía (Guanipa et al., 2007). También, se
requiere realizar una recopilación de información
básica de la refinería El Palito (REP), en cuanto a las
formulaciones típicas (PDVSA, 2000; Programación y
Economía, 2007 y Colonial Pipeline Company, 2010),
procesos competitivos y de tratamiento de la nafta
(Programación y Economía, 2010, Comisión Nacional
de Energía España, 2005; Organización Europea de
Combustibles Oxigenados, 2005; Ancillotti & Fattore,
1998 y Tinaut, 2005). La data requerida por
ProII/Provision, versión 8.1 (Aspen Tecnology, 2005),
el cual es licenciado por la empresa Simulation
Sciences. Lo expuesto, representa la data requerida
por el programa PIMS (Process Industry Modeling
System) versión 15.00 (Simulation Sciences, 2001).
PIMS es licenciado por la compañía Aspen-PIMS,
perteneciente a ASPEN Tecnology y es un sistema
computarizado para formular modelos individuales de
procesos, en este caso aplicado a las refinerías
venezolanas, el cual emplea la técnica de
programación lineal para optimizar la operación y
diseño de la industria petrolera nacional, a fin de
maximizar ganancias o minimizar costos. El PIMS es
un programa bastante complejo, que involucra el
llenado de información de muchas tablas,
requiriéndose pericia y tiempo.
En esta investigación fue necesario actualizar la data
del PIMS frente a las reparaciones, mejoras y
modificaciones realizadas durante el periodo de parada
de planta Marzo-Septiembre’2009 (PDVSA, 2000 y
2009). Por otra parte, esta data del PIMS se debe
adaptar frente a la incorporación de la corriente
hidroformilada, de la cual se abre un ‘‘abanico’’ de
posibilidades en cuanto a las nuevas formulaciones
de gasolinas de consumo nacional. Para ello, es
necesario el establecimiento de la logística para el
muestreo y caracterización de cada básico, para luego,
realizar el muestreo, crear los perfiles B y hacer
análisis especiales a los básicos, aunados a la
realización de los ensayos propios de la gasolina, para
las formulaciones típicas.
Ingeniería y Sociedad UC. Vol. 7, No. 2 107
P. 106-116 2012
Las muestras se resguardan en ambiente refrigerado
con objeto de garantizar el buen estado de las mismas
y que puedan ser utilizadas para la preparación de las
nuevas formulaciones y sus análisis respectivos. Se
estudia la representatividad de las muestras
recolectadas y de las formulaciones realizadas para
una data de más de 2 años, con la finalidad de asegurar
la confiabilidad de los resultados obtenidos.
Posteriormente, se realiza el vaciado de información
al programa PIMS, se chequea la desviación de la
predicción del PIMS frente a las mezclas preparadas,
de cada propiedad e índices de calidad. Se procede al
reajuste si amerita, con el propósito de mejorar los
modelos matemáticos de predicción.
La simulación del comportamiento de la unidad de
hidroformilación de nafta liviana proveniente de la
Unidad de FCC en la Refinería El Palito, según el
programa ejecutivo ProII/Provision, contribuye a
aportar los datos caracterizados de la nueva corriente
de refinería propuesta, la cual es la nafta
hidroformilada, que no es más que una mezcla rica
en aldehídos, producto de la hidroformilación de la
nafta liviana.
Luego, el vaciado de información al programa PIMS,
frente a la opción de utilizar corrientes de nafta
hidroformilada, bajo diferentes disponibilidades a
estudiar. Así, la preparación del nuevo básico: nafta
oxigenada. Para subsecuentemente realizar los
ensayos propios de la gasolina, con lo cual se genera
la mejor formulación utilizando el PIMS, al incorporar
aldehídos a las gasolinas de 95 y 91 octanos.
Finalmente, se analiza la variación de disponibilidad
de nafta oxigenada en el programa PIMS,
presentándose una propuesta de formulación de
combustibles bajo la presencia de compuestos de
oxigenados.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Especificaciones típicas de las gasolinas
Las exigencias ambientales a nivel internacional hacen
posible que la corporación PDVSA, para septiembre
del 2005, deje de producir la gasolina con plomo en
nuestro país, y no es hasta marzo del 2006 cuando se
vuelven a cambiar las designaciones y a producir las
actuales formulaciones, conocidas como gasolinas sin
plomo G91 y G95 para el mercado local. Sin embargo,
aún siguen formulándose las gasolinas con MTBE y/o
éteres mezclados, el cual ha sido prohibido por algunas
regulaciones internacionales de muchas naciones, por
su solubilidad en el agua, toxicidad e impacto al
ecosistema y al hombre. Es por ello, que PDVSA tiene
108
pautada una serie de modificaciones operacionales.
Por otra parte, la G91 se define como aquella mezcla
de destilados del petróleo y otras fracciones del
proceso de refinería libre de agua, sedimento y
material sólido en suspensión, destinada a ser utilizada
como combustible para motores de ignición por chispa,
en la que se usa como aditivo en su preparación,
marcador sólido Mortrace EB y un colorante líquido.
Las especificaciones requeridas por los clientes del
mercado local se reportan en la Tabla Nº 1.
Tabla Nº 1. Especificaciones típicas de la
gasolina G91
Especificación
Máximo
API, adim.
Reportar
RVP, psi.
8,79
9,5
IBV, adim.
13,5
14,4
RON, adim.
91
MON, adim.
82,0
IAD, adim.
87,0
Destilación, °F.
PIE.
86
10 % vol.
50 % vol.
158
171
250
90 % vol.
383
PFE.
437
Marcador.
Color.
Positivo
Rojo
API: Gravedad °API. RVP: Presión de vapor Reid. IBV: índice de
bloqueo. RON: Número de octanaje Research. MON: Número
de octanaje Motor. IAD: índice antidetonante. PIE: punto inicial
de ebullición. PFE: punto final de ebullición. Fuente:Colonial
Pipeline Company (2010).
La G95 de mercado local se define como aquella mezcla
de naftas y otros básicos, libre de marcador y
colorante, que cumple con la especificación de
combustible para motores de ignición por chispa
equipados con convertidores catalíticos. Las
especificaciones requeridas por clientes del mercado
local, aparecen en la Tabla Nº 2.
Efecto de una Mezcla de Aldehídos en la Formulación de Gasolinas G91 Y G95.....
Guanipa, Victor
Mínimo
Tabla Nº 2. Especificaciones típicas de la
gasolina G95
Fuente: Colonial Pipeline Company (2010).
Mezclas preliminares de gasolinas G91 y G95 por
el programa PIMS
En la Refinería El Palito se realizan pruebas específicas
para las gasolinas G91 y G95, a fin de satisfacer las
exigencias de las normas de calidad, tal como se
establecen en la sección anterior. Sin embargo, es
necesario conocer la calidad de cada uno de los básicos
y componentes mejoradores para poder realizar las
mezclas en el Pool de Gasolinas y para poder realizar
una buena predicción en el programa PIMS, en cuanto
a las mezclas posibles según la disponibilidad, calidad
y economía. Por ello, también se analiza cada lote
(buque tanquero, tanque) o corriente de los mismos,
utilizando la información aportada por el Departamento
de Calidad, a partir de la interfase STARLIMS, siendo
el periodo de análisis del 15-08-2007 al 15-03-2010.
Además se analizó experimentalmente cada básico.
resultados preliminares se denominarán a partir de
ahora en este trabajo como ‘‘mezclas preliminares ’’.
Considerando que cada gasolina, tanto G91 como G95,
puede realizarse con diferentes recetas, calculadas
con la ayuda del programa PIMS, en función de la
calidad de cada uno de los básicos, la disponibilidad
de los mismos, bien sea por producción interna o por
recibo vía buque tanquero de los básicos no producidos
en la refinería, y del balance económico que disminuya
los costos asociados. De allí, se generan las recetas
según el tipo de gasolina a ser preparada, permitiendo
optimizar el proceso de refinación, dirigiéndolo hacia
un máximo de margen de ganancias. Claro está, en
función de estas recetas serán las características que
definan esta etapa preliminar de ajuste del programa
PIMS.
Se realizó una búsqueda exhaustiva de los aldehídos
presentes en la nafta hidroformilada (Guanipa et al.,
2009), donde no se encontraron las propiedades de
la mayoría de los aldehídos obtenidos; así como su
compra en laboratorios extranjeros, para hacerles las
pruebas correspondientes. Aunado a lo antes descrito,
el alto costo que conllevaría comprar todos los
patrones disponibles en el mercado y realizar las
pruebas correspondientes antes citadas. En
consecuencia se realiza un procedimiento de selección
de un número restringido de aldehídos principales,
presentes en el corte de nafta hidroformilada.
Tabla Nº 4. Algunas propiedades de las
mezclas preliminares, a partir del PIMS y
obtenidas experimentalmente
Con las dos formulaciones obtenidas del PIMS, se
realizan las mezclas correspondientes en base a dichas
recetas. Para luego, analizarlas en el laboratorio,
reportándose los resultados en la Tabla Nº 4, donde
también se reportan las propiedades estimadas de
las ‘‘ mezclas preliminares ’’ generadas por el
programa PIMS, así como sus desviaciones
correspondientes. Se observa que los actuales índices
de calidad que posee el programa PIMS, resultan
acordes dentro del rango de error esperado para este
tipo de predicción, en virtud de la complejidad del
comportamiento real de las mezclas.
Ingeniería y Sociedad UC. Vol. 7, No. 2 109
P. 106-116 2012
Por todo lo antes expuesto, la selección queda reducida
a hexanal y heptanal, los cuales fueron agrupados para
formar la Mezcla A (incorporando sólo aldehídos), bajo
las proporciones volumétricas reportadas en la Tabla
Nº 5, donde los valores de los porcentajes volumétricos
respetan la presencia de éstos en la corriente de nafta
hidroformilada, a fin de simular lo mejor posible el
comportamiento de la misma, en los ensayos
correspondientes. Para fortalecer este modelaje, se
utiliza la nafta FCC Liviana pues su calidad será
mejorada por la presencia de aldehídos, de esta forma
su comportamiento es más cercano al real.
Mezcla A
Hexanal
Heptanal
Nafta FCC Liviana
Porcentaje
% Vol.
12,53
9,63
77,84
% Molar
14,7
11,3
74,0
Estimación de las propiedades de la nafta
hidroformilada
a: Valor modelado: arrojado por PIMS una vez cargado la data
de las propiedades de los básicos, obtenidos experimentalmente.
b: Valor real: obtenido experimentalmente.
LSR: Nafta liviana atmosférica, es una corriente intermedia de
la Unidad de Destilación Atmosférica. HSR: Nafta pesada remanente a la empleada como carga a la Unidad de Reformación.
Refinado: corriente procedente de la planta de BTX (BencenoTolueno-Xileno
ramificados con un 76,53 % de di-sustituidos y sólo
un 17,55 % de lineales. Por esta razón, a pesar de no
disponer de aldehídos ramificados para las pruebas
experimentales, se puede inferir que los resultados
serán menores a lo que realmente serían, en virtud
de que los aldehídos ramificados poseen mejores
características antidetonantes.
Tabla Nº 5. Porcentajes de los aldehídos en la
mezcla A
Tabla Nº 3. Porcentajes de básicos empleados
en preparación de las mezclas preliminares a
partir del programa PIMS
Una vez caracterizados los básicos y componentes
mejoradores de la gasolina, se procede a realizar el
almacenamiento de los mismos en el programa PIMS,
a fin de garantizar una mejor predicción de las mezclas
generadas por dicho programa y ejecutar con mayor
eficiencia la formulación de las gasolinas.
En la Tabla Nº 3, se presentan los resultados de las
mejores formulaciones para la G91 y G95, partiendo
de haber cargado la data de los perfiles B y análisis
especiales de los básicos recolectados. Estos
Establecimiento de los aldehídos sondas
En este sentido, según resultados reportados en la
bibliografía (Guanipa et al., 2009), sobre la distribución
de los aldehídos, de acuerdo con el número de átomos
de carbono y cantidad de sustituyentes alquílicos, se
aprecia que los aldehídos predominantes son de 6 y 7
átomos de carbono, con porcentajes molares de 49,25
y 37,71 %, respectivamente. Por ello, se adquirieron
el hexanal y el heptanal; por razones de costo y
disponibilidad de reactivos, se logró conseguir más
cantidad del aldehído C7. Esto implica que los resultados
serán conservadores, ya que mientras más grande es
la cadena hidrocarbonada del aldehído menor es el
octanaje RON. También en la bibliografía (Guanipa et
al., 2009) se nota preferencia por los aldehídos
110
Se procedió a preparar la fórmula de la mezcla A, y
se analizó en el Laboratorio de Calidad de la REP, los
resultados son mostrados en la Tabla Nº 6, los mismos
fueron cargados en el modelo de mezclas de gasolinas
(PIMS).
Una vez cargada esta data al programa PIMS, claro
está, conocidas las caracterizaciones del resto de los
básicos, fue posible generar, nuevas formulaciones y
así poder realizar las evaluaciones planificadas en este
trabajo originalmente.
Los resultados de los análisis de laboratorio confirman
las predicciones hechas en el estudio teórico reportado
en la bibliografía (Modroño, 2007), donde se esclarecía
que la calidad antidetonante sería superior en el caso
de los aldehídos (98,5 RON) en comparación con la
nafta FCC liviana (91,7 RON). Así mismo, existe una
mejora notoria en el índice antidetonante (92,4 IAD)
frente al reportado para la nafta FCC liviana (86,2
IAD) (Reporte Técnico, 2008), el cual representa un
aumento de 6,2 puntos, un valor muy atractivo.
Efecto de una Mezcla de Aldehídos en la Formulación de Gasolinas G91 Y G95.....
Guanipa, Victor
Tabla Nº 6. Algunas propiedades de la
mezcla A
También se puede apreciar, que comparando el caso
1 (sin mezcla A) y el caso 5 (100 % mezcla A), existe
una disminución acentuada en la compra de reformada
foránea, que es compensada con un incremento en el
MTBE foráneo, y una ligera tendencia a requerir
alquilato foráneo; lo cual es necesario para disminuir
los costos de producción de estas gasolinas.
Tabla Nº 7. Cantidad total requerida de
básicos en preparación de las gasolinas con la
mezcla A según el PIMS
Variación de disponibilidad de nafta oxigenada
en el programa PIMS
Conforme a la carga actual de la Unidad de FCC, se
tiene 11,20 MBD de nafta liviana, 12,70 MBD de nafta
mediana y 5,56 MBD de nafta pesada (Programación
y Economía, 2010). En este sentido, se plantean 5
casos de conversión de la nafta liviana (designadas:
1, 2, 3, 4 y 5, para cada mezcla), variando en cada
caso la porción a ser procesada de la nafta oxigenada.
Por tanto, en el programa PIMS, se cargan las
diferentes disponibilidades tanto de nafta liviana y
oxigenada, según sea el esquema. Mientras que, los
demás básicos aparecen en las cantidades actuales
de producción de la REP. Cuando se emplee la nafta
oxigenada (Mezcla A), las gasolinas estarán bajo la
denominación ‘‘Formulaciones A ’’. En la Tabla Nº 7,
se presentan los requerimientos totales de los básicos
a emplear para la formulación de las gasolinas de
consumo nacional (G91 y G95), donde se muestran
las cantidades volumétricas, arrojadas por el PIMS.
Un aspecto interesante de mencionar, es que dejándole
libre la compra de nafta reformada foránea, el sistema
de programación no compra en ninguno de los casos
(1 al 5), donde las calidades son satisfechas sin la
incorporación de la nafta FCC foránea.
De esta forma, en la Tabla Nº 8 muestra los resultados
del PIMS, donde se listan las proporciones de los
básicos utilizados en la preparación de las gasolinas
G95 y G91, bajo las formulaciones A. Para la gasolina
G95 se alcanza optimizar el 85 % del total de la mezcla
A y el resto se destina a la gasolina G91. También en
la formulación de la G95, la incorporación de la mezcla
A permite reducir la incorporación de alquilato y
reformada, componentes de alto valor comercial, lo
cual es indicativo, de las mejoras en poder
antidetonante que suministra la mezcla A . Este
rearreglo permite mediante un ligero incremento en
MTBE foráneo, optimizar el uso de refinado+LSR
(componente de bajo octanaje) y minimizar la
incorporación de nafta FCC pesada (componente de
alto contenido de compuestos azufrados).
Fecha de análisis: 13-07-2010.
En cuanto a otra propiedad importante, se evidencia
que al hidroformilar la nafta FCC liviana disminuye
notoriamente su RVP, para situarse en 5,3 psi, por la
presencia de los aldehídos que son menos volátiles.
Aspecto importante, es el hecho de que estos valores
de RVP se encuentran dentro del rango permitido
según especificaciones, el cual es mínimo 5,0 psi y
máximo 9,2 psi (Colonial Pipeline Company, 2010).
Sin embargo, estos cambios traen como consecuencia
el posible ajuste del RVP de la gasolina con el básico
butano, sin embargo no hay mera complicación para
ajustar las calidades exigidas por el cliente.
proporciones pre-establecidas. Más aún, el programa
compra los 11,20 MBD de mezcla A, totalmente, para
satisfacer sus formulaciones, lo cual es un excelente
indicativo de las potencialidades de esta mezcla como
básico de las gasolinas.
a: Se considera ganancia volumétrica cero, para el establecimiento de los volúmenes disponibles de nafta
oxigenada respecto a la nafta FCC liviana en el proceso
de hidroformilación de olefinas presentes en la nafta FCC
liviana. b: La producción es fijada en 33 y 55 MBD de
gasolina G91 y G95; respectivamente. Las cantidades
volumétricas de la mezcla A, en las formulaciones 2A,
3A, 4A son: 2.80, 5.60, 8.40 MBD, respectivamente
En la Tabla Nº 7, se evidencia que para valores bajos
de la proporción de mezcla A en la formulación, no se
requiere de la compra de alquilato foráneo y una menor
cantidad de MTBE foráneo, lo cual parece indicar que
la mezcla A, compite con la reformada foránea. Es
importante resaltar, que el programa PIMS, de acuerdo
a la disponibilidad de básicos, busca la mejor
combinación de los mismos, de tal forma que logre
consumir los básicos internos de la refinería, con la
menor cantidad de compra foránea, a fin de satisfacer
no sólo las calidades exigidas sino también los
volúmenes de gasolina demandada. Este reto hace
más interesante el análisis, ya que al variar la
proporción de nafta oxigenada, se observa como el
programa PIMS ajusta las calidades en base a una
variación de los otros básicos. Por tanto, se observa
que esta nafta oxigenada no es más que una nafta
FCC liviana mejorada, y el sistema la acepta como
básico y la incorpora en su totalidad para las distintas
Ingeniería y Sociedad UC. Vol. 7, No. 2 111
P. 106-116 2012
En la formulación de la gasolina G91, en vista de que
se hace obligado mezclar el alto volumen remanente
de nafta FCC pesada, que no se mezcló en la G95,
prácticamente no es atractivo la incorporación de la
mezcla A y en su defecto se hace necesario incorporar
altos volúmenes de alquilato, a fin de alcanzar la
especificación del contenido de compuestos azufrados.
Por otra parte, sería interesante poder evaluar, la
cantidad de nafta oxigenada (mezcla A), que hace
posible la disminución de la compra de los básicos
foráneos tan costosos para la refinería. Pero esto
conlleva, realizar otro estudio técnico-económico, a
manera de determinar otro régimen cinético,
adecuación del dimensionamiento de los equipos y otro
precio de equilibrio de esta nueva corriente bajo la
nueva producción, ya que la unidad de FCC de la REP
sólo puede producir 12478 BD bajo una carga de
alimentación de 70 MBD, valor que en los actuales
momentos se sitúa en 58 MBD, para apenas producir
11,2 MBD de nafta liviana. Por ende, se requería
evaluar las naftas FCC foráneas.
En la Tabla Nº 9, se reportan los valores
resultantes de las propiedades de las gasolinas
(Colonial Pipeline Company, 2010), obtenidas en el
112
PIMS. La especificación de mercado, para el caso de
número de octanaje RON, es mínimo de 95,5 y 91,5
para las gasolinas G95 y G91, respectivamente. En el
caso de la G95, que se mantiene prácticamente sin
cambios en todos los casos evaluados. Sin embargo,
a medida que se incorpora en la fórmula la mezcla A,
la pérdida por calidad en el caso de la G91, se hace
mayor, donde para el caso 5A es de 95,7; manifestando
que el programa para cumplir con las demás
especificaciones no logra disminuir este valor, que por
lógica se traduce en mayores costos, por ser mayor
los regalos de calidad.
Para el esquema de las formulaciones A, el parámetro
más difícil de cumplir es el contenido de compuestos
azufrados, ya que en todos los casos se logra es
el
valor máximo permitido (Colonial Pipeline
Company, 2010). Esto significa que el programa debe
mezclar de tal forma que no se exceda en contenido
de azufre, para ello simplemente reparte lo mejor que
puede la Nafta FCC pesada (componente básico de
mayor carga en compuestos azufrados). Por muy
costoso a la refinería tratar de adecuar sus
producciones de gasolinas G95 y G91, utilizando toda
la producción de nafta FCC pesada existente. En este
sentido, se recomienda, instalar un proceso que logre
disminuir el contenido de compuestos azufrados en
esta corriente, con el propósito de hacer atractivo el
uso de la misma, en base a cumplir con los estándares
de calidad vigentes.
En la Tabla Nº 10, se presenta el resumen del análisis
económico que realiza el programa PIMS, cuando se
incorpora la corriente oxigenada en la preparación de
las gasolinas de consumo nacional, observándose que
a medida que se dosifica la mezcla A, los gastos de
producción se incrementan, haciendo que el margen
neto operativo sea cada vez menos favorable. Este
escenario resulta de utilizar el precio de equilibrio de
la nafta oxigenada (mezcla A) según la rentabilidad
del proceso, determinado según la bibliografía (Guigni
et al., 2005). Se resume, que para las condiciones en
las cuales se evaluó el proceso de hidroformilación de
la nafta liviana proveniente de la REP en este trabajo,
ésta resulta ‘‘no atractiva’’, pues es preferible
mantener la nafta FCC Liviana hacia el ‘‘pool’ ’’ de
gasolinas o comprar otros básicos foráneos para
cumplir con la demanda y especificaciones que
incorporar una corriente oxigenada en la preparación
de las gasolinas, tal como lo expone el caso 1A, donde
el margen operativo es el menor de todos (-218,51
M$ USD/D). Sin embargo, si el precio de equilibrio
según la rentabilidad del proceso hubiera resultado
menor que 137,10 $USD/Bbl, el proyecto sería atractivo
para la refinería, donde los márgenes hubiesen sido
Efecto de una Mezcla de Aldehídos en la Formulación de Gasolinas G91 Y G95.....
Guanipa, Victor
Tabla Nº 8. Porcentajes de básicos empleados en preparación de las gasolinas G91 y G95 bajo
el esquema de Formulaciones A, según el programa PIMS
internacional. Pero el objetivo de existir de la refinería
El Palito es garantizar el abastecimiento de
combustible para el mercado nor-central del país.
Tabla Nº 10. Análisis económico del efecto de
la nafta oxigenada en las gasolinas según el
programa PIMS
a: Evaluado bajo precios y demanda pronóstico de julio 2008. El precio de
equilibrio según la rentabilidad del proceso de la nafta oxigenada = 137,10
$USD/Bbl. Los productos en cada caso son de 11649,79 M$USD/D.
Tabla Nº 9. Algunas propiedades de las formulaciones A, a partir del PIMS
En otro enfoque del estudio, se presenta la Tabla Nº
11, donde se reportan los resultados del balance de
insumos y productos para el caso 5A, donde se
incorpora 100 % de la nafta oxigenada (mezcla A),
bajo un precio de equilibrio según margen operativo,
el cual consiste en haber encontrado un precio de esta
nafta tal que el caso 5A se iguale en margen operativo
al valor reportado para el caso base, es decir, al caso
1A con cero por ciento de nafta oxigenada, que es de
-218,51 M$USD/D. Este valor determinado representa
que a la Refinería le es indiferente utilizar a la nafta
FCC liviana o la nafta oxigenada en la formulación de
las gasolinas, ya que involucra un mismo valor de
margen operativo, es decir un mismo costo asociado.
Tabla Nº 11. Balance de insumos y productos
según el margen operativo en la formulación
de gasolinas incorporando la nafta oxigenada
según el PIMS
sumamente mayores al incorporar la nafta oxigenada
a la formulación de gasolinas.
Por otra parte, resulta asombroso que el margen
operativo en cuanto a la producción de gasolinas G91
y G95, es negativo con o sin la incorporación de la
nafta oxigenada, ya que los costos operacionales son
en extremo elevados, y típicos en una refinería. Esto
justifica el enorme esfuerzo que hace el Estado
Venezolano, en subsidiar el consumo de estas
gasolinas en el mercado interno, ya que donde sería
rentable económicamente hablando es en el mercado
Ingeniería y Sociedad UC. Vol. 7, No. 2 113
P. 106-116 2012
Bajo esta premisa, el precio de equilibrio según el
margen operativo es 128,70 $USD/Bbl, determinado
según la bibliografía (Guigni et al., 2005). El costo de
producir la nafta FCC liviana es de 128,52 $USD/Bbl
(PDVSA, 2010), lo cual es apenas 0,18 $USD/Bbl
menor al precio de la nafta oxigenada, indicando que
los costos asociados a la producción de esta corriente
son muy elevados, donde la mejora en calidad del
producto no minimiza el costo de los insumos para
cubrir la demanda exigida. Por ello, el precio de
equilibrio según el margen operativo es menor al precio
de equilibrio según la rentabilidad del proceso.
También significa que si el precio de equilibrio según
la rentabilidad del proceso para la nafta oxigenada
fuera menor a 128,70 $USD/Bbl sería atractivo el
proyecto de hidroformilar la nafta FCC liviana con miras
a producción de gasolinas de consumo nacional, pero
el precio de equilibrio según la rentabilidad del proceso
fue de 137,10 $USD/Bbl. Además, lamentablemente,
al realizar los cálculos del indicador económico de
rentabilidad TIR, utilizando el precio de equilibrio según
el margen operativo de la Refinería, éste resulta ser
de 8,67 %; donde económicamente es atractivo, pero
para el caso de la Refinería El Palito, no es rentable,
ya que ésta establece un mínimo de 10 % en la tasa
interna de retorno; quedaría como decisión ejecutiva
la ejecución de este proyecto en base a este TIR de
8,67 %, en virtud del significativo valor de ISRL que
se desembolsa en el mismo (60 % de los ingresos
netos).
CONCLUSIONES
A medida que se incorpora en la fórmula la mezcla A,
el programa PIMS acepta la mezcla A y logra cumplir
con las especificaciones de calidad vigentes en la
producción de las gasolinas G91 y G95, así como logra
consumir en su totalidad los básicos intervinientes y
satisfacer la demanda establecida en este estudio.
Para las condiciones en las cuales se evaluó el proceso
de hidroformilación de la nafta liviana proveniente de
la REP, ésta no resulta atractiva, pues es preferible
mantener la nafta FCC Liviana hacia el ‘‘pool’’ de
gasolinas o comprar otros básicos foráneos para
cumplir con la demanda y especificaciones, en vez de
incorporar una corriente oxigenada en la preparación
de las gasolinas, en virtud de que el margen operativo
es menor (-218,51 M$ USD/D).
AGRADECIMIENTOS
a: Evaluado bajo precios y demanda pronóstico de julio 2008. El precio de
equilibrio según margen operativo de la nafta oxigenada = 128,70 $ USD/
Bbl. Costo total por día de insumos = 11867,90 M$USD/D. Total de
ingresos
por
las
gasolinas
=
11649,79
M$USD/D.
Margen operativo = -218,12 M$USD/D.
114
Se agradece a PDVSA - Refinería El Palito - Gerencia
Técnica, por haber facilitado toda la valiosa
colaboración necesaria para hacer posible la
Efecto de una Mezcla de Aldehídos en la Formulación de Gasolinas G91 Y G95.....
Guanipa, Victor
realización de este trabajo, en especial a los
Departamentos de Programación y Economía,
Ingeniería de Procesos y MCP. Gracias al C.I.Q. donde
se obtuvieron los datos necesarios para la
caracterización de la nafta hidroformilada y al CDCHUC por su apoyo financiero.
Guanipa, V., R.E. Lujano, L.G. Melean, A. Bruss y
BARICELLI, P. (2006). Hidroformilación de olefinas
cortas provenientes de una corriente de refinería
empleando
el
complejo
hidrosoluble
[Rh(m-Pz)(CO)(TFFTS)]2 en medio bifásico. En Revista
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