ES2289785T3 - Sistema automatico de muestreo y tratamiento. - Google Patents
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Abstract
Sistema automático de muestreo y tratamiento (10) para el muestreo y tratamiento de una muestra de un producto de petróleo líquido, que comprende: - un bucle de muestreo (15) dispuesto para conectarse en la línea de producción a un procedimiento (11) de producción del producto de petróleo líquido, para recibir una muestra de una corriente (A) del procedimiento (11) y dispuesto además para recibir un aditivo para el tratamiento de la muestra, y para conducir una muestra tratada a un analizador, - un primer conducto (14) conectado al bucle de muestreo (15) para recibir la muestra del procedimiento (11), estando provisto el primer conducto (14) de una válvula (13a), - un tercer conducto (18) conectado al bucle de muestreo (15) para conducir la muestra tratada al analizador, estando provisto el tercer conducto (18) de una válvula (22a), - un cuarto conducto (19) conectado al bucle de muestreo (15) para alimentar el aditivo al bucle de muestreo, estando provisto el cuarto conducto (19)de una válvula (22b) y una bomba (20), - un primer accionador (12) dispuesto para abrir y cerrar la válvula (13a) del primer conducto (14), y - un segundo accionador (21) dispuesto para abrir y cerrar la válvula (22a) del tercer conducto (18) y la válvula (22b) del cuarto conducto (19), en donde el sistema automático de muestreo y tratamiento (10) comprende además un segundo conducto (16) conectado al bucle de muestreo (15) para retornar la muestra tratada al procedimiento (11), estando provisto el segundo conducto (16) de una válvula (13b) que está dispuesta para ser abierta y cerrada por el primer accionador (12), y en donde el bucle de muestreo (15) forma un bucle de muestreo cerrado que contiene un volumen constante de la muestra cuando las válvulas (13a, 13b, 22a, 22b) están cerradas, y el sistema automático de muestreo y tratamiento (10) comprende además una bomba (17) dispuesta en el bucle de muestreo (15) con el volumen constante para circular la muestra en el bucle de muestreo y mezclar el aditivo, el cual es un aditivo precipitante líquido, con la muestra antes de ser analizada.
Description
Sistema automático de muestreo y
tratamiento.
La presente invención se refiere a un sistema
automático de muestreo y tratamiento que comprende un bucle de
muestreo conectado, en la línea de producción ("en línea"), a
un procedimiento para recibir una corriente de muestra a partir de
una corriente que está siendo procesada en el procedimiento y,
además, conectado a un analizador para conducir la corriente de
muestra desde el bucle de muestreo al analizador.
Los analizadores que funcionan de forma continua
se utilizan en la industria química para el control de la calidad
con el fin de determinar concentraciones u otros criterios de
calidad importantes de las corrientes deseadas que están siendo
procesadas. Una de las características sumamente importantes de
dichos analizadores en línea que influencian su comportamiento
consiste en un sistema de muestreo que funcione adecuadamente.
En el refino de petróleo, se forman fracciones
de petróleo crudo negras y pesadas y de alto punto de ebullición,
así como mezclas de las mismas, que posteriormente se utilizan como
materiales de partida para producir bitumen y fueloil pesado. La
pobre solubilidad o la precipitación de asfaltenos contenidos en
estos productos de petróleo refinado impide la aplicación y
almacenamiento de los mismos. La tendencia de los asfaltenos a
precipitar determina la estabilidad o la capacidad de
almacenamiento de estos productos de petróleo, dependiendo dicha
tendencia del procedimiento y de los materiales de partida usados
en la producción. Particularmente, el cracking térmico usado en la
actualidad tiene influencias sobre la tendencia de los asfaltenos a
precipitar. En la unidad de cracking térmico, el procedimiento de
refino de petróleo crudo se controla de tal manera que el fueloil
pesado obtenido por la cola de la unidad sea
estable.
estable.
Tradicionalmente, la estabilidad de los
productos de petróleo se determina a partir de muestras tomadas con
el así llamado método de floculación, entre otros (por ejemplo, el
método de Shell; Flocculation ratio of bitumen and fuel oil). El
método está basado en la cromatografía de papel y en la evaluación
visual de los cromatogramas. Con este método se requieren
0,5-6 horas para obtener los resultados.
También se han desarrollado analizadores
automáticos en línea, cuya función es la de, por ejemplo, controlar
el contenido en asfaltenos del producto de petróleo, bien
directamente a partir del procedimiento de producción o bien
analizando las muestras en un laboratorio.
En el caso de un analizador automático en línea,
un analizador del procedimiento, controlado por un ordenador, toma
automáticamente una muestra de la corriente de producto deseado,
produce un parámetro que caracteriza la estabilidad y lo envía a la
unidad de control del procedimiento a intervalos predeterminados,
por ejemplo cada 10 minutos.
La US 5.275.786 describe un sistema analizador
para mejorar la calidad de un producto de reacción y para mantener
una muestra de líquido a una temperatura elevada con el fin de
evitar la precipitación de especies titulables. En la práctica, la
muestra de líquido a analizar se extrae de un reactor y se mantiene
a la temperatura del reactor mientras es diluida en un recorrido de
bucle cerrado que incluye una bomba. A continuación, la muestra
diluida se enfría y se pasa a un valorador automático.
Por otro lado, la WO 91/14932 describe un
dispositivo de muestreo para extraer muestras líquidas de un
procedimiento. El dispositivo comprende líneas para el ingreso de
una muestra y para retornarla al procedimiento después del análisis
de la muestra. El dispositivo de muestreo comprende también una
bomba y válvulas de tres vías para controlar el flujo de la muestra
en el dispositivo de muestreo.
El objeto de la presente invención consiste en
mejorar los sistemas conocidos en la actualidad.
Este objeto se consigue mediante un sistema
automático de muestreo y tratamiento de acuerdo con la
reivindicación 1.
El funcionamiento del sistema de muestreo y
tratamiento de acuerdo con la invención, usado como parte de un
analizador que funciona de forma continua, está basado en el
muestreo a volumen constante conocido como tal, permitiendo también
dicho sistema, sin embargo, el tratamiento de la muestra para su
análisis. El sistema de muestreo y tratamiento de la invención
toma, de un procedimiento de una planta de producción, una muestra
de líquido con un volumen predeterminado y lleva a cabo el
tratamiento, incluyendo la agitación y la precipitación de la
muestra tomada.
De acuerdo con una modalidad preferida de la
invención, se añade de forma continua un disolvente de
precipitación al circuito cerrado de líquido y, consecuentemente, se
retira de este circuito cerrado la respectiva cantidad de líquido,
fluyendo este líquido hacia el detector que detecta la precipitación
como un incremento repentino (el punto crítico) de la intensidad de
la luz dispersada (reflejada). A partir de las cantidades de los
disolventes y productos de petróleo se calcula el parámetro (valor
p, estabilidad) que muestra la tendencia a que se produzca la
precipitación.
Para el cálculo del parámetro que ilustra la
tendencia a la precipitación, es necesario una muestra de petróleo
con un volumen constante, determinada por las cantidades relativas
del petróleo, del disolvente de precipitación (un hidrocarburo de
cadena lineal, tal como un heptano, pentano, cetano, octano, etc) y
posiblemente de un disolvente (xileno, tolueno u otro compuesto
aromático).
En el sistema de acuerdo con la presente
invención, el mezclado durante el tratamiento de la muestra es casi
ideal y se lleva a cabo con una bomba (engranaje). En la etapa de
precipitación, el tratamiento del líquido se caracteriza por la
alimentación continua del agente de precipitación (tal como
heptano) al bucle de mezcla con un volumen constante, así como por
el flujo de volumen de líquido que es desplazado a través del
detector (es decir, la detección del grado de precipitación). El
bucle de mezcla está equipado con elementos que hacen que la mezcla
resulte más eficiente e incluye una bomba (engranaje).
La ecuación respecto al grado de precipitación
es:
en
donde
- Q_{t}
- = concentración del agente de precipitación (por ejemplo, heptano),
- Q_{O}
- = concentración final
- t
- = tiempo,
- V_{O}
- = volumen del bucle de muestreo,
- F_{h}
- = flujo del agente de precipitación (por ejemplo, heptano).
La ecuación anterior se puede emplear, por
ejemplo, para la determinación precisa de la concentración del
líquido en el bucle de muestra cuando se conoce la concentración
medida por el detector.
El sistema automático de muestreo y tratamiento
de la presente invención viene acompañado de diversas ventajas
importantes. El muestreo y el tratamiento de la muestra se llevan a
cabo en un espacio cerrado lo cual es particularmente importante
cuando se manipulan sustancias inflamables o tóxicas. El líquido
tratado se retira automáticamente del bucle de muestra y se recicla
al procedimiento durante la siguiente etapa de muestreo,
reduciéndose así la cantidad de residuos y la necesidad de tener
que lavar el bucle. El muestreo y el tratamiento de la muestra no se
ven influenciados por la presión del procedimiento o por
variaciones de la presión en el mismo. El muestreo y el tratamiento
de la muestra se puede automatizar fácilmente. El flujo al
analizador se puede ajustar de manera precisa dentro de un amplio
intervalo. El reactivo usado es consumido únicamente en las
cantidades necesarias para el
tratamiento.
tratamiento.
El sistema de muestreo y tratamiento de la
presente invención resulta especialmente adecuado para el muestreo
automático en el flujo de producción de fueloil pesado, para un
analizador en línea.
La invención se ilustra ahora con referencia a
la figura del dibujo adjunto, en donde se muestra el principio de
la invención, naturalmente sin que ello suponga limitación alguna de
forma exclusiva a dicha figura.
La figura del dibujo muestra una modalidad
preferida del sistema de muestreo y tratamiento de la invención en
forma de un diagrama esquemático de flujos.
En la figura del dibujo, el sistema automático
de muestreo y tratamiento de la invención viene referido en general
por el número 10. El líquido que está siendo procesado fluye en la
dirección de la flecha A en el procedimiento 11. El sistema
automático de muestreo y tratamiento 10 está conectado con un
primer conducto 14 y con un segundo conducto 16 al procedimiento 11.
El conducto 14 está adaptado con una válvula 13a y el conducto 16
está adaptado con una válvula 13b. Preferentemente, las válvulas
13a, 13b forman un par de válvulas de dos vías que son accionadas de
manera coincidente. Un accionador 12 está adaptado para controlar
las válvulas 13a, 13b. Además, el sistema de muestreo y tratamiento
10 comprende un bucle de muestreo 15. La corriente de muestra fluye
en la dirección de la flecha B procedente del procedimiento 11 a
través del conducto 14 al interior del bucle de muestreo 15. El
bucle de muestreo 15 está equipado con una bomba 17. En el bucle de
muestreo 15 la muestra fluye en la dirección de la flecha D. En la
siguiente etapa de muestreo, el líquido tratado se retira
automáticamente del bucle de muestreo 15 a través del conducto 16
como la corriente C de nuevo al procedimiento 11.
La corriente de muestra abandona el bucle de
muestreo 15 a través de un conducto 18 como la corriente E hacia el
analizador. Se alimenta un aditivo a través de un conducto 19 al
interior del bucle de muestreo 15. El aditivo se alimenta por medio
de una bomba 20. El conducto 18 comprende una válvula 22a y el
conducto 19 comprende una válvula 22b. Un accionador 21 está
adaptado para controlar las válvulas 22a, 22b. Preferentemente, las
válvulas 22a, 22b forman un par de válvulas de dos vías que son
accionadas de manera coincidente. El flujo de aditivo a través del
conducto 19 se ilustra por la flecha F.
Preferentemente, en la modalidad mostrada en
esta figura, el procedimiento 11 comprende una resistencia al
flujo, en este caso un deflector regulador 23. El conducto 18 que
conduce al analizador comprende un reductor de presión 24 para
evitar que escape exceso de líquido del bucle de muestreo 15,
asegurando así un comportamiento fiable del sistema de muestreo y
tratamiento de la invención. El conducto 19 para conducir el
aditivo comprende una válvula de retorno 25.
El funcionamiento del sistema automático de
muestreo y tratamiento 10 de acuerdo con la invención es como sigue.
Durante el muestreo, el accionador 12 abre primeramente el bucle de
muestreo 15, con lo que el líquido de la corriente deseada del
procedimiento desplaza así al líquido ya presente en el bucle de
muestreo 15. Esto es facilitado por la diferencia de presión causada
al restringir el flujo en el procedimiento 11 por medio de la
resistencia al flujo, por ejemplo por medio de un deflector
regulador 23, o bien por una bomba separada en la línea de la
muestra (no ilustrada). Igualmente, la bomba 17 facilita el llenado
del bucle de muestreo 15.
Al comienzo del tratamiento de la muestra, el
accionador 12 cierra las válvulas 13a, 13b, es decir, cierra la
conexión entre el bucle de muestreo 15 y el procedimiento 11.
Entonces, el accionador 21 abre las válvulas 22a, 22b, permitiendo
así que el aditivo fluya al interior del bucle de muestreo 15 a
través del conducto 19. Durante el muestreo y el tratamiento de la
muestra, esta última se hace circular de un modo eficaz por medio
de la bomba 17 en el bucle de muestreo 15. El aditivo es alimentado
por la bomba 20 al interior del bucle de muestreo 15 en donde el
mezclado es casi ideal. La alimentación de aditivo desplaza a la
respectiva cantidad de líquido que fluye ahora hacia el analizador a
través del conducto 18. La alimentación de dicho aditivo de
precipitación se continúa hasta que se alcanza el parámetro que
caracteriza la tendencia a la precipitación. A continuación, el
accionador 21 cierra las válvulas 22a, 22b y el accionador 12 abre
las válvulas 13a, 13b para permitir que el bucle de muestreo reciba
una nueva muestra. El líquido tratado en el bucle de muestreo 15 es
retirado automáticamente a través del conducto 16 y reciclado al
procedimiento durante la siguiente etapa de muestreo, reduciéndose
así la cantidad de residuos formados y la necesidad de tener que
enjuagar el bucle. El flujo al analizador puede ser ajustado con
precisión dentro de un amplio intervalo con ayuda de la bomba 20. El
reactivo alimentado por la bomba 20 es consumido únicamente en las
cantidades necesarias para el tratamiento.
Con anterioridad solo se ha ofrecido el
principio de la presente invención y para el experto en la materia
será evidente que son posibles varias modificaciones dentro del
alcance de la invención tal como queda definida en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (5)
1. Sistema automático de muestreo y tratamiento
(10) para el muestreo y tratamiento de una muestra de un producto
de petróleo líquido, que comprende:
- -
- un bucle de muestreo (15) dispuesto para conectarse en la línea de producción a un procedimiento (11) de producción del producto de petróleo líquido, para recibir una muestra de una corriente (A) del procedimiento (11) y dispuesto además para recibir un aditivo para el tratamiento de la muestra, y para conducir una muestra tratada a un analizador,
- -
- un primer conducto (14) conectado al bucle de muestreo (15) para recibir la muestra del procedimiento (11), estando provisto el primer conducto (14) de una válvula (13a),
- -
- un tercer conducto (18) conectado al bucle de muestreo (15) para conducir la muestra tratada al analizador, estando provisto el tercer conducto (18) de una válvula (22a),
- -
- un cuarto conducto (19) conectado al bucle de muestreo (15) para alimentar el aditivo al bucle de muestreo, estando provisto el cuarto conducto (19) de una válvula (22b) y una bomba (20),
- -
- un primer accionador (12) dispuesto para abrir y cerrar la válvula (13a) del primer conducto (14), y
- -
- un segundo accionador (21) dispuesto para abrir y cerrar la válvula (22a) del tercer conducto (18) y la válvula (22b) del cuarto conducto (19), en donde
el sistema automático de muestreo y tratamiento
(10) comprende además un segundo conducto (16) conectado al bucle
de muestreo (15) para retornar la muestra tratada al procedimiento
(11), estando provisto el segundo conducto (16) de una válvula
(13b) que está dispuesta para ser abierta y cerrada por el primer
accionador (12), y en donde
el bucle de muestreo (15) forma un bucle de
muestreo cerrado que contiene un volumen constante de la muestra
cuando las válvulas (13a, 13b, 22a, 22b) están cerradas, y el
sistema automático de muestreo y tratamiento (10) comprende además
una bomba (17) dispuesta en el bucle de muestreo (15) con el volumen
constante para circular la muestra en el bucle de muestreo y
mezclar el aditivo, el cual es un aditivo precipitante líquido, con
la muestra antes de ser analizada.
2. Sistema automático de muestreo y tratamiento
según la reivindicación 1, caracterizado porque los
accionadores están dispuestos para controlar las válvulas, de
manera que la corriente de muestra tratada sale del bucle de
muestreo (15) a través del segundo conducto (16) hacia el
procedimiento (11) durante la siguiente etapa de muestreo.
3. Sistema automático de muestreo y tratamiento
según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el
tercer conducto (18) que conduce al analizador está equipado con un
reductor de presión (24).
4. Sistema automático de muestreo y tratamiento
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores,
caracterizado porque el conducto (19) para alimentar el
aditivo está equipado con una válvula de retorno (25).
5. Sistema automático de muestreo y tratamiento
según cualquiera de las reivindicaciones 1-4
anteriores, caracterizado porque las válvulas (13a, 13b) de
los primero y segundo conductos (14, 16), así como las válvulas
(22a, 22b) de los tercero y cuarto conductos (18, 19) son
respectivamente válvulas de dos vías.
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