®

Optimización de losesquemas de gasolinas

11 y 12 de julio de 2012

Ing. Ana Lilia Pérez GarcíaM. en I. Abel Nájera Blanco

®

• La tendencia mundial a disponer de combustibles de mayorcalidad ecológica, que produzcan menos emisionescontaminantes, aunado al incremento de diferencial de preciosentre crudos ligeros y de bajo contenido en azufre y los crudospesados, con más alto contenido de azufre y metales, debido a

la mayor disponibilidad de estos últimos, ha provocado que los esquemas derefinación se revisen para poder tomar las ventajas del diferencial de preciospara crudos pesados, sin menoscabo en la producción de combustibles quecumplan con las cada vez más estrictas regulaciones ambientales.

®

Esquema de Refinación(Módulos de Proceso)

Reformado

Mezclado de Gasolinas

Premium

Magna ZM

Magna Sin

FCC

Isómero

Alquilado

Sistema de Fuerza yServicios Auxiliares

VAP

VMP

VBP

EnergíaEléctrica

Condensado

Agua de Enfriamiento

Análisis Económico

Caracterizaciónde Crudos

®

Esquema de Refinación para la Producciónde Combustibles

®

Especificaciones de las gasolinasanteriores

PREMIUM MAGNA ZM

RON mínimo 50 50

RON máximo 100 100

MON mínimo 50 82

MON maximo 95 95

(R+M)/2 mínimo 92 87

PVR (psi) mínima 7 7

PVR

(psi) máxima

(psig) 8.5 8.5

Aromáticos (% vol) max. 30 30

Olefinas (% vol) max. 15 15

Benceno (% vol) max. 2/2.5 2

Oxígeno (% peso) mínimo 0.5 0.5

Oxígeno (% peso) máximo 2 2

Azufre (ppm peso) máximo 1000/500 1000/500

®

Alquilado FCC ReformadoGasolina

vbk MTBE Isómeros DIPE

Volumen (MBPD) 10.90 54.00 38.00 0.58 3.00 14.00 3.00

Densidad (gr/cm^3) 0.70 0.74 0.77 0.72 0.70 0.65 0.73

RON 95.00 92.00 95.20 59.00 118.00 84.00 112.00

MON 91.00 81.50 85.90 52.70 110.00 82.00 98.00

PVR (Psi) 6.00 7.90 8.40 12.30 7.80 13.00 4.00

Azufre (ppm peso) 0 2200 0 5390 0 0 0

Oxígeno (% peso) 0.00 0.00 0.00 0.00 18.20 0.00 15.70

Parafinas (% vol) 13.40 46.30 20.00 25.15 9.80

Isoparafinas (% vol) 86.60 30.00 24.64 88.20

Olefinas (% vol) 27.70 0.00 24.35

Naftenos (% vol) 0.00 0.00 12.22 2.00

Aromáticos (% vol) 26.00 50.00 13.64

Benceno (% vol) 1.60 3.60 0.50

MTBE (% vol) 0.00 0.00 0.00 100.00

Gasolinas disponibles

®

Especificaciones de las gasolinasvigentes

Propiedad

ZMVM

MAGNA

ZMVM

PREMIUM

RESTO PAÍS

MAGNA

RESTO PAÍS

PREMIUM

Azufre Total ppm (p)

30 máx. 30 máx. 30 máx. 30 máx.

RON Informar 95 mín. Informar 95 mín.

MON 82 mín. Informar 82 mín. Informar

(R+M)/2 87 mín. 92 mín. 87 mín. 92 mín.

PVR psi 6.5 mín. / 7.8 máx. 6.5 mín. / 7.8 máx. 7.8 mín. / 9.0 máx. 7.8 mín. / 9.0 máx.

Aromáticos % vol. 25 máx. 25 máx. Informar 35 máx.

Olefinas %vol 10 max. 10 max. Informar 15 max.

Oxígeno % peso 1.0 mín./ 2.7 máx.

1.0 mín./ 2.7 máx. --- 2.7 máx.

Benceno % vol. 1.0 máx. 1.0 máx. 3.0 máx. 2.0 máx.

ASTM-D8650%

°C 121 máx. 121 máx. 121 máx. 121 máx.

ASTM-D86TFE

°C 225 máx. 225 máx. 225 máx. 225 máx.

®

Gasolinas disponibles

Reformado Isomero Butano Alquilado Etanol FCC

Densidad g/cm3 0.8089 0.6609 0.58505 0.704 0.797 0.7536

RON 97 87.033 93.9 95 122.9 93

MON 86 85 91 92.6 97.22 82.9

PVR psi 5 13 51.3 6 18 6.9

Azufre % peso 0.50 0.10 5.00 5.00 0.00 48.00

Oxigeno %peso 0 0 0 0 35.28 0

Parafinas %vol 11.22 11.133 92.34 0.1 0 30

iParafinas %vol 22.66 75.434 7.66 99.9 0 0

Olefinas %vol 1.03 0 0 0 0 28

Naftenos %vol 0.61 13.433 0 0 0 10

Aromáticos %vol 63.98 0 0 0 0 32

Benceno %vol 0.51 0 0 0 0 0.9

®

Especificaciones de las gasolinas

• Compuestos Oxigenantes. Preocupaciones de la Refinería? • Etanol: disponibilidad, precio, beneficios– Durante época de PVR

bajo: Etanol contra isómero?• Durante época de PVR alto: Adición de butanos e isómero• Demanda creciente por combustibles limpios

Propiedad MTBE DIPE Etanol

Densidad (gr/cm3) 0.7 0.73 0.797

RON 118 112 122.9

MON 110 98 97.22

PVR (psi) 7.8 4 18

Azufre (ppm peso) 0 0 0

Oxígeno (% peso) 18.2 15.7 35.28

®

Mezclado de Gasolinas

La mejor estrategia de mezclado de las corrientes que conforman el pool degasolinas debe considerar como parámetros controlantes las especificacionesdefinidas en los inventarios, tales como: volúmenes, PVR, RON y MON, azufre yla composición PIONA, etc.

Por otro lado, se puede evaluar el efecto de las variaciones en la calidad yvolumen de las corrientes de proceso involucradas en la formulación de losinventarios de gasolina, de acuerdo al esquema de refinación especificado.

Premium

Magna ZM

Magna Sin

Reformado

GasolinaCatalítica

Isómero

Alquilado

®

Características Relevantes del Mezclado de Gasolinas

Las reglas de mezclado incorporadas al modelomatemático fueron probadas con información delaboratorio e industrial.

Flexibilidad en cambiar o adicionar características decomponentes o especificaciones de productos, así comolos precios de los mismos.

Modelo de Programación Lineal Múltiples Productos Tres criterios de optimización

- Máxima Producción- Máximos Ingresos- Máxima Ganancia

Evalúa cualquier receta previamente definida

Proporciona interfaces gráficas

®

Corrientes de Gasolinas REFORMADO ISOMERO BUTANOS ALQUILADO post FCC MTBE Etanol

Flujo MBPD 16.565 10.040 0.840 10.255 29.341 2.800 2.259

Densidad gr/cm3 0.8089 0.6609 0.58505 0.704 0.7536 0.7 0.797

RON 97 87.033 93.9 95 93 118 122.9

MON 86 85 91 92.6 82.9 110 97.22

PVR psig 5 13 51.3 6 6.9 7.8 18

Azufre % peso 0.00005 0.00001 0.0005 0.0005 0.0048 0 0Oxigeno %peso 18.2 18Olefinas %vol 1.03 28

Aromáticos %vol 63.98 32

Benceno %vol 0.51 0.9

Gasolinas disponibles

®

Nombre PREMIUM ZM Magna ZM Magna Resto País PREMIUM Resto País

Flujo MBPD 12.422 20.704 26.525 10.352

RON Min. 95 85 85 95

RON Max. 100 100 100 100

MON Min. 80 82 82 80

MON Max. 100 100 100 100

(RON+MON)/2 92 87 87 92

PVR Min. psig 6.5 6.5 7.8 7.8

PVR Max. psig 7.8 7.8 9 9

Aromáticos Max. %v 25 25 45 35

Olefinas Max. %v 10 10 26 15

Benceno Max. %v 1 1 3 2

Oxigeno Min. %p 1 1 0 1

Oxigeno Max. %p 2.7 2.7 0 2.7

Azufre Max. %p 0.003 0.003 0.003 0.003

Inventarios de Gasolinas

®

Propiedades Unidades PREMIUM ZM Magna ZM Magna

Resto PaísPREMIUM Resto País

Mezcla Total

Flujo BPD 12,422 20,704 25,827 10,352 69,305Densidad g/cm3 0.748 0.739 0.743 0.760 0.745RON 96.3 94.2 92.7 96.7 94.4MON 87.7 86.6 84.0 87.3 85.9(R+M)/2 92.0 90.4 88.3 92.0 90.2PVR psi 7.8 7.8 9.0 9.0 8.4Olefinas % vol 10.0 10.0 17.3 5.8 12.1Aromáticos % vol 25.0 25.0 31.3 35.0 28.8Benceno % vol 0.4 0.4 0.6 0.4 0.5Oxigeno % peso 2.7 1.1 0.0 2.7 1.2Azufre % peso 0.0018 0.0018 0.0030 0.0010 0.0021

% vol % vol % vol % vol % volReformado 21.61 21.61 18.29 45.23 23.902Isóomero 5.41 17.09 18.42 10.36 14.487Butanos 0.48 0 2.06 2.44 1.218Alquilado 30.40 23.42 0 15.74 14.796Etanol 7.18 2.96 0 7.30 3.26post FCC 34.92 34.92 61.23 18.94 42.336

Opción de cálculo: Máximos ingresos

Caso 1

®

Opción de cálculo: Máximos ingresos

Relación de precio contra precio Gasolina Premium

Reformado 0.778Isómero 0.444Butano 0.634Alquilado 0.944Etanol 0.980post FCC 0.753

Relación de precio contra precio Gasolina Premium

PREMIUM ZM 1.0

Magna ZM 0.943

Magna Resto Pais 0.943

PREMIUM Resto Pais 1.0

Caso 2

®

Propiedades Unidades PREMIUM ZM Magna ZM Magna

Resto Pais

PREMIUM Resto Pais

Mezcla Total

Flujo BPD 17,752 - 30,553 21,000 69,305 Densidad g/cm3 0.748 0.000 0.734 0.760 0.745RON 96.3 0.0 91.8 96.5 94.4MON 87.7 0.0 83.8 87.5 85.9(R+M)/2 92.0 0.0 87.8 92.0 90.2PVR psi 7.8 0.0 8.5 8.9 8.4Olefinas % vol 10.0 0.0 17.1 6.6 12.1Aromáticos % vol 25.0 0.0 26.8 35.0 28.8Benceno % vol 0.4 0.0 0.6 0.4 0.5Oxigeno % peso 2.7 0.0 0.0 1.7 1.2Azufre % peso 0.0018 0.0000 0.0030 0.0012 0.0021

% vol % vol % vol % vol % volReformado 21.61 0 11.58 43.77 23.90Isómero 5.411 0 27.70 2.93 14.49Butanos 0.482 0 0.00 3.61 1.22Alquilado 30.397 0 0.00 23.14 14.80Etanol 7.18 0 0.00 4.69 3.26Post FCC 34.919 0 60.72 21.86 42.34

Opción de cálculo: Máxima Ganancia

Caso 2

®

-

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

PREMIUM ZM-P PREMIUM ZM-G Magna ZM-P Magna ZM-P Magna Resto Pais-P

Magna Resto Pais-G

PREMIUM Resto Pais-P

PREMIUM Resto Pais-G

FCC

Etanol

ALQUILADOBUTANOS

ISOMERO

®

REFORMADO ISOMERO ALQUILADO ALQUILADO post FCC MTBEFlujo MBPD 16.565 10.040 0.840 10.255 29.341 2.800Densidad g/cm3 0.8089 0.6609 0.58505 0.704 0.7536 0.7RON 97 87.033 93.9 95 93 118MON 86 85 91 92.6 82.9 110PVR psig 5 13 51.3 6 6.9 7.8Azufre % peso 0.00005 0.00001 0.0005 0.0005 0.0048 0Oxigeno %peso 0 0 0 0 0 18.2

Olefinas %vol 1.03 0 0 0 28 0Aromáticos %vol 63.98 0 0 0 32 0Benceno %vol 0.51 0 0 0 0.9 0

®

Nombre PREMIUM ZM Magna ZM Magna Resto Pais PREMIUM Resto Pais

Flujo MBPD 21.000 20.704 35.000 21.000RON Min. 95 85 85 95RON Max. 100 100 100 100MON Min. 80 82 82 80MON Max. 100 100 100 100(RON+MON)/2 92 87 87 92PVR Min. psig 6.5 6.5 7.8 7.8PVR Max. psig 7.8 7.8 9 9Aromáticos Max. %v 25 25 45 35Olefinas Max. %v 10 10 30 15Benceno Max. %v 1 1 3 2Oxigeno Min. %p 1 1 0 1Oxigeno Max. %p 2.7 2.7 0 2.7Azufre Max. %p 0.003 0.003 0.003 0.003

®

Propiedades UnidadesPREMIUM

ZMMagna ZM Magna

Resto PaisPREMIUM Resto Pais

Mezcla Total

Flujo BPD 12,422 20,704 26,363 10,352 69,841 Densidad g/cm3 0.739 0.736 0.755 0.725 0.742RON 95.6 94.6 93.5 95.0 94.4MON 88.4 87.3 84.1 89.0 86.5(R+M)/2 92.0 90.9 88.8 92.0 90.5PVR psi 7.8 7.6 8.5 8.1 8.1Olefinas % vol 10.0 10.0 17.7 4.0 12.0Aromáticos % vol 25.0 25.0 36.3 20.6 28.6Benceno % vol 0.4 0.4 0.7 0.3 0.5Oxigeno % peso 1.0 1.0 0.0 1.5 0.7Azufre % peso 0.0019 0.0018 0.0030 0.0008 0.0021

% vol % vol % vol % vol % volReformado 21.61 21.61 25.72 25.37 23.72Isómero 5.23 18.97 9.88 27.62 14.38Butano 1.89 0.00 2.29 0.00 1.20Alquilado 30.55 18.73 0.00 24.95 14.68FCC 34.92 34.92 62.11 13.53 42.01MTBE 5.80 5.77 0.00 8.54 4.01

Opción de cálculo: Máximos ingresos

Caso 3

®

Propiedades UnidadesPREMIUM

ZMMagna ZM Magna

Resto PaisPREMIUM Resto Pais

Mezcla Total

Flujo BPD 23,352 - 25,489 21,000 69,841 Densidad g/cm3 0.739 0.000 0.734 0.755 0.742RON 95.7 0.0 91.8 96.2 94.4MON 88.3 0.0 83.8 87.8 86.5(R+M)/2 92.0 0.0 87.8 92.0 90.5PVR psi 7.8 0.0 8.5 7.8 8.1Olefinas % vol 10.0 0.0 17.1 8.0 12.0Aromáticos % vol 25.0 0.0 26.7 35.0 28.6Benceno % vol 0.4 0.0 0.6 0.5 0.5Oxigeno % peso 1.1 0.0 0.0 1.0 0.7Azufre % peso 0.0019 0.0000 0.0030 0.0014 0.0021

% vol % vol % vol % vol % volReformado 21.61 0.00 11.34 82.18 23.72Isómero 7.50 0.00 27.97 11.04 14.38Butanos 1.57 0.00 0.00 4.51 1.20Alquilado 27.74 0.00 0.00 35.97 14.68FCC 34.92 0.00 60.69 54.45 42.01MTBE 6.66 0.00 0.00 11.86 4.01

Opción de cálculo: Máxima Ganancia

Caso 4

®

-

10

20

30

40

50

60

70

Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4

MBPD

PREMIUM Resto Pais

Magna Resto Pais

Magna ZM

PREMIUM ZM

Resumen

®

Conclusiones

• La formulación de inventarios de gasolina toma en cuenta las características de las fuentes, las especificaciones deseadas y los requerimientos de producción de cada tipo de gasolina, utilizando diferentes criterios de decisión.

• El análisis de casos para la formulación de gasolinas en los que se puede evaluar el impacto de ciertos factores sobre la constitución de gasolinas como: índices de octano, presión de vapor Reid, contenido de azufre, contenido de benceno, etc.

• Como se mostró en el caso de estudio, se requiere de una aplicación en la planeación del mezclado de gasolinas, observándose que no existe un resultado único sino que éste dependerá de los requerimientos y logística de formulación que se tengan en cada Refinería.

®

Gracias…Ing. Ana Lilia Pérez GarcíaM. en I. Abel Nájera Blanco