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REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
CURSO INTRODUCTORIO
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
Transformación de crudo fundamentado en procesos fisico-químicos versátiles generados
por técnologias probadas comercialmente. La viabilidad de
este proceso se ve muy influenciado por los siguientes aspectos:
a. Control de Calidad
b. Aspectos Económicos
Los procesos de Refinación se basan en procesos de separación Física y procesos de Conversión
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
Gerencia de Procesos
Control de Calidad que atiende los siguientes aspectos:
a. Definición precisa de los productos a elaborarselo que comunmente se denomina especificaciones de productos
b. Metodos para asegurar las especificaciones de productos de manera segura, económica y minimizando los efectos al ambiente. Esto se denomina Control de Procesos
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
Procesos de Separación Física
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
Procesos de Conversión
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
HISTORIA DE LA REFINACION
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
EL PETROLEO
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
• Parafinas:Hidrocarburos saturados de cadena abierta. Los crudos predominantes en parafinas, se denominan crudos parafinicos. Generalmente estos son crudos livianos
EL PETROLEO
Mezcla de Hidrocarburos, siendo principalmente los siguientes:
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
• Aromaticos:Hidrocarburos insaturados de cadena cerrada o anillo, las cuales se encuentran en las fracciones pesadas del crudo. Los crudos predominantes en aromatico, se denominan crudos aromaticos. Generalmente son crudos pesados
EL PETROLEO
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
• Naftenos:Hidrocarburos saturados de cadena cerrada o anillo, las cuales se encuentran en las fracciones intermedias del crudo. Los crudos predominantes en naftenos, se denominan crudos naftenicos. Generalmente son crudos medianos
EL PETROLEO
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
• Alquenos:Hidrocarburos insaturados de cadena abierta, las cuales no se encuentran en el crudo y son producto de procesos de conversión.
OTROS HIDROCARBUROS
REFINACIÓN DE PETROLEO
Gerencia de Procesos
ESQUEMA DE REFINACION
NAFTA
CRUDODIESEL
R.LARGO
CDU
TOPS
C4-
1
KERO
R.CORTO
DIESEL
HVU
HVGO
HVU
HVGO
DIESEL
R.CORTO
ASFALTENOS4
DESFALTIZACION
BRIGTSTOCK
EXTRACCION AROMATICOS
EXTRACTO4
LUBOILDESPARAFINA..
PARAFINA 2
H2
H2S
HDT
3
DIESEL BAJOAZUFRE
TRATA.
JET
H2H2S
HDS
3
1
2 FCC
4
SLURRY
5
DRYGAS
MEROX
MEROX
BB
MEROX
LCCG
HCCG MOGAS
PP
AMINA.
HCGOLCGO
C5 SPLITER
TAME
TAMEC5
C6+C5 NOREACTIVO
MTBE MTBE
C4 NO REACTIVO
LPG
ALQUILACION
ISOMERIZACIONnC4nC4
IC4IC4
ALQUILATO
5DRYGAS
4DCU
BB
PPNAFTA
HKGO
DIESEL
COQUE
H2H2S
NHT
3
REFORMADOR
H2
REFORMADO
LPG
5 TRAT
3 H2S
SGC
3 SRU AZUFRE
GAS ESCAPE
H2S
3
GASIFICADOR
LODOSPETRO
CENIZAS
CO2
H2
FLUEGAS
REFINACIÓN DE PETROLEO
Retorno
Esquema simplificado de proceso
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Claves del Proceso
Proceso que consume mucha energía, dado los altos volumenes de crudo a calentar (desde 30 a 320 º C). La vaporización fija la temperatura de calentamiento, y por ende la capacidad del horno. Las clave de diseño es:
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Consumo Energético
* Máxima integración de calor
* Minimizar pérdidas de calor en el horno, diseñando el mismo con banco de convección de alta eficiencia y sopladores de hollin, precalentador de aire de combustión, mínimo aire en exceso, mínima temperatura de gases de combustión (mínimo 150 º C), óptima altura de chimenea, quemadores de alta eficiencia, uso preferible de gas combustible en vez de aceite.
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Consumo Energético (cont.)
* Evitar la entrada al horno de mezcla líquido-vapor, asi como agua líquida
* Optimar velocidad en los tubos y línea de transferencia
Caracterización del crudo:
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
La gravedad específica y el factor UOPK fijan el tipo de crudo y su uso.
El contenido de destilados fija el volumen de producto y dimensiones de los equipos, asi como determina la economía del diseño.
Rango de Separaciónde atención
Las características del crudo, principalmente la gravedad específica, el factor UOPK y contenidode destilados, asi como de ácidos naftenicos, azufre, metales, sales, etc. son claves.
El contenido de sales origina concentración de las mismas en el coke del DCU, haciendolo no comerciable por lo que para algunos casos, el crudo debe pasar por un proceso de desalación previo a su procesamiento.
Los contaminantes establecen los requerimientos de sistemas de tratamiento de productos. El contenido de metales es clave para FCC y DCU dado que estos originan un mayor consume de catalizador en FCC y alto contenido de metales en el coke de DCU.
Caracterización del crudo (cont.)
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
El crudo contiene agua, sales inorgánicas, sólidos suspendidos y trazas de compuestos metálicos solubles en agua. Para eliminar estos contaminantes se utiliza el proceso de Desalación de crudos
Desalación de Crudos
El proceso mas usado el proceso electroestático en el cual se usa agua de lavado, surfactante y cargas electrostática de alto voltaje. Para mejorar el mezclado del agua de lavado, el surfactante y el crudo, así como para facilitar la separación del agua, el crudo se calienta entre 150 a 350 ºC dependiendo de la presión de vapor de este. El agua atrapa las impurezas, mientras las cargas electrostáticas permite concentrar glóbulos de agua en el fondo del tanque. El surfactante facilita el proceso
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Desalación de Crudos (cont.)
Especificaciones de los productos
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Fundamentalmente, las especificaciones de productos en unidades de destilación atmosférica se basa en los puntos de corte de los productos, lo cual lleva a ajustar durante el diseño bien sea la temperatura de etapas de separación, reflujo, Nº de etapas y vapor de despojamiento (ajuste de presión de vapor del producto)
Presión de Operación
Parámetro de importancia ya que establece desde los requerimientos de energía en el horno, asi como de retiros Calóricos, condensación y separación de productos. En lo posible se debe diseñar con una minima presión en el tope de la columna principal (alrededor de 1 Barg) y minima caida de presión de la misma.
SimulationEspecification
Especificaciones de los productos (cont.)
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Criterio para una buena separación: La relación entre las temperaturas de D86 al 5 % vol y 95 % volde dos fracciones adyascentes define una buena separación, asi:
Donde:
TSi Mayor a cero se tendrá un GAP, lo cual implica una buena separación
TSi Menor a cero se tendrá un OVERLAP, lo cual implica una mala separación
Ejemplo de Simulación
Separacion de los productos
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
1 Nafta2 Kerosene3 LGO4 HGO5 Long Residue
Separacion de los productos (cont.)
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
TBP
D86
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACION ATMOSFERICA DE CRUDOS
Separacion de los productos (cont.)
1 Nafta2 Kerosene3 LGO4 HGO5 Long Residue5A AGO
Retorno
Crude Distillation Unit Simulationusing PRO/II with PROVISION
Minimum Information
• Lightends analysis about up to C4• Whole crude TBP data• Whole crude API• Products specifications
Problem Description:
• A crude unit is designed to process 21,000 tons per day of light crude • 250oC steam (assumed to be saturated) is available for stripping. Use around 2-5 % Wt.The condenser is to operate at 123oC and 0.97 Kg/cm2G. • An initial simulation model was constructed. ASTM D86 95% temperatures were used for HSR, Kerosene and LGO. The overflash (0.03) was set as a specification. A partial condenser was used to meet the desired temperature of 123oC.
Feedstock Characterization for Crude OilsTBP
Liq. vol. % Temp ( C ) Liq. Vol. % Temp ( C ) Liq. vol. % Temp ( C )
4.9675 50 29.5540 230 57.3875 410
6.3165 60 31.0779 240 58.7564 420
7.8273 70 32.6249 250 60.0973 430
8.0584 80 34.1912 260 61.4113 440
9.4522 90 35.7731 270 62.6993 450
11.0033 100 37.3668 280 63.9624 460
11.8134 110 38.9686 290 66.4180 480
13.2141 120 40.5747 300 68.7861 500
14.1386 130 42.1813 310 71.0740 520
15.7578 140 43.7847 320 73.2721 540
17.3845 150 45.3812 330 75.3642 560
18.9837 160 46.9669 340 77.3657 580
20.5502 170 48.5379 350 79.2783 600
22.0844 180 50.0883 360 83.6724 650
23.5917 190 51.6115 370 87.5258 700
25.0820 200 53.1026 380 100.0000 850
26.5657 210 54.5616 390
28.0529 220 55.9896 400
Feedstock Characterization for Crude OilsSpecific Gravity
Liq. vol. % Sp. Gr. Liq. Vol. % Sp. Gr. Liq. vol. % Sp. Gr.
4.9675 0.6348 29.5540 0.8015 57.3875 0.9101
6.3165 0.7603 31.0779 0.8080 58.7564 0.9140
7.8273 0.6643 32.6249 0.8143 60.0973 0.9187
8.0584 0.6733 34.1912 0.8178 61.4113 0.9231
9.4522 0.7736 35.7731 0.8240 62.6993 0.9275
11.0033 0.6953 37.3668 0.8302 63.9624 0.9317
11.8134 0.7128 38.9686 0.8366 66.4180 0.9358
13.2141 0.7342 40.5747 0.8429 68.7861 0.9474
14.1386 0.7258 42.1813 0.8493 71.0740 0.9548
15.7578 0.7349 43.7847 0.8558 73.2721 0.9623
17.3845 0.7427 45.3812 0.9623 75.3642 0.9699
18.9837 0.7512 46.9669 0..8705 77.3657 0.9777
20.5502 0.7592 48.5379 0.8769 79.2783 0.9855
22.0844 0.7662 50.0883 0.8630 83.6724 0.9987
23.5917 0.7736 51.6115 0.8889 87.5258 1.0169
25.0820 0.7809 53.1026 0.8945 100.0000 1.1116
26.5657 0.7879 54.5616 0.9000
28.0529 0.7948 55.9896 0.9052
Lightend Analysis for Arabian Heavy Crude
Lightends Analysis
Component LV fraction
C2 0.0005
C3 0.0069
IC4 0.0031
NC4 0.0130
Total 0.0235
Product Specification of Each Side Distillates
NAPHTHA HSR KEROSENE LGO RES. TBP
IBP 69 137 168 218 319
5 % 71 165 198 246 368
10 % 74 172 203 254 381
30 % 88 179 210 268 454
50 % 104 183 215 283 533
70 % 122 187 221 301 684
90 % 146 193 229 328 874
95 % 153 196 235 337 -
EP 162 204 251 378 -
Shortcut Simulation
1
2
3
4
5
6
#1
#2
#3
#4
SPECIFICATIONS STRM LSR D86 95 PCT STRM HSR D86 5 PCT STRM HSR D86 95 PCT STRM KERO D86 5 PCT STRM KERO D86 95 PCT STRM LGO D86 5 PCT STRM LGO D86 95 PCT STRM RESI WT RATE
Shortcut Result for BK10/GS Method
CRUDE
LSR
HSR
KERO
LGO
RESID
#5.69
#7.29
#4.92
#3.56
953 T/D (921) 955
1,034 T/D (1,333) 1,031
4,155 T/D (3,822) 4,146
11,214 T/D (11,375) 10,954
3,644 T/D (3,549) 3,904
Min No of Tray = 21.45 (22.53)
21,000 T/D
BK10GSDESIGN
#6.02
#7.98
#5.19
#3.55
Simplest Crude Column Model
• No Pumparounds
• No Sidestrippers
1
7
8
17
18
25
26
28
30
320oC314oC
305oC, 1.85K
268oC15oC
2
LSR
HSR
KERO
LGO
RESIDUE
STM1
STM2
STM3
STM4
• Specify - Naphtha D86 95% - Overflash
• Vary - Condenser Duty - Flash Zone Duty
Add Sidestrippers
LSR : 3,549 T/D (16.9wt%)
HSR : 921 T/D (4.39 wt%)
STM1 : 1313 Kg/hr
KERO : 1,333 T/D (6.35 wt%)
STM2 : 1243 Kg/hr
LGO : 3,822 T/D (18.2 wt%)
STM3 : 3418 Kg/hr
RESIDUE : 11,375 T/D (54.16 wt%)
2
7
8
17
18
25
26
28
30
STM4 : 11603 Kg/hr
161oC1.41K
oC oC
, 1.85K
180oC, 1.53K
219oC, 1.68K
209oC
169oC
265oC
273oC, 1.76K
OFF GAS
CRUDE : 21,000 T/D
123oC
0.97K
60oC 0.97K
268oC15oC 320314
305oC
• No Pumparounds
• Specify - Naphtha D86 95% - Overflash - Stripped product 95% points
• Vary - Condenser Duty - Flash Zone Duty - Draw Rates
Add Pumparound Coolers
LSR : 3,549 T/D (16.9wt%)
CRUDE : 21,000 T/D
retorno
-25.17x106Kcal/hr
HSR : 921 T/D (4.39 wt%)
STM1 : 1313 Kg/hr
KERO : 1,333 T/D (6.35 wt%)
STM2 : 1243 Kg/hr
LGO : 3,822 T/D (18.2 wt%)
STM3 : 3418 Kg/hr
RESIDUE : 11,375 T/D (54.16 wt%)
2
7
8
17
18
25
26
28
30
STM4 : 11603 Kg/hr
161oC1.41K
oC oC
oC, 1.85K
180 oC, 1.53K
219 oC, 1.68K
209 oC
169 oC
265 oC
273 oC, 1.76K
OFF GAS
123oC
0.97K
60oC 0.97K
-27.80x106Kcal/hr
16.50x106Kcal/hr
268oC15oC 320314
305
1192oC
132oC-13.94x106Kcal/hr 376,130 Kg/hr
2
228oC
168oC
-9.14x106Kcal/hr 234,857 Kg/hr
3
-12.25x106Kcal/hr 298,087 Kg/hr
221oC
281oC
Esquema simplificado de proceso
DESTILACIÓN AL VACIO
Claves del Proceso
Consumo energético
DESTILACIÓN AL VACIO
Al igual que el Proceso de destilación atmosférica de crudos, el proceso de destilación al vacio consume mucha energía. El diseño de los tubos del horno es crítico dado la posibilidad de coquificación (temperaturas de 300 a 350 º C). Si el proceso es húmedo (uso de vapor de despojamiento y vapor a los serpentines del horno) es menos crítico ya que se requieren menores niveles de temperatura, la velocidad en los tubos es suficientemente alta y el vacío requerido es mucho menor (720-730 mmHg manométrico en el tope de la torre) necesitandose dos etapas de eyectores y un sistema de condensación de vapor de tope de alta capacidad, además de condensadores inter-etapas.
En el caso del proceso seco (no usa vapor), se deben hacer algunas consideraciones en el diseño
Claves del Proceso (cont.)
Consumo energético (cont.)
Consideraciones de diseño para el proceso seco
DESTILACIÓN AL VACIO
Aumento progresivo del diámetro de los tubos del horno dada la vaporización progresiva que se genera, lo cual aumenta la caida de presión en los tubos, pero debe ser cuidadoso para lograr la velocidad mínima requerida. Esto aplica para la línea de transferencia.
Instalación de un sistema de descoquificación del horno, ya que este proceso es inevitable
Se requiere un mayor vacío (750-755 mmHg), requiriendose dos etapas de eyectores y una tercera etapa de vacío. Dada la coquificación se generan gases con alto contenido de H2S
Mínima caida de presión en la torre.
Caida de presión en la torre: La caida de presión en la torre es tan importante como el vacio requerido. Se recomienda diseñar la torre con empaques estructurados de alta eficiéncia y baja caida de presión, un distribuidor de entrada a la torre de baja caida de presión, asi como sistemas de distribución de líquidos mediante boquillas rociadoras. La caida de presión en la torre no debe exceder de 10 mmHg.
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACIÓN AL VACIO
Caracterización de la carga: Las características de la carga juega un factor fundamental en el diseño ya que los volumenes de productos son muy variables dependiendo de la proveniencia del residuo, esto es sie es crudo pesado (alto volumen de residual de vacio) o liviano (alto volumen de destilados de vacío) y si el crudo es para proposito general (destilados como carga a FCC) o lubricante, donde es importante las especificacioens de productos.
Especificaciones de los productos: Fundamentalmente, las especificaciones de productos en unidades de destilación al vacío proposito lubricante se basa en los puntos de corte bien definidos de los productos, donde los ajustes son similares a destilación atmosferica.
Presión de Operación: Parámetro de mayor importancia
Coquificación: Se debe tomar en cuenta ciertas consideraciones en el diseño de la torre a fin de minimizar la coquificación en la misma, fundamentalmente las siguientes:
a.- Diseño de la zona de lavado a fin de minimizar el “overflash” y el arrastre de liquido b.- Cuidadoso diseño del distribuidor de carga a la torre a fin de minimizar el arrastre de líquido
Retorno
Claves del Proceso (cont.)
DESTILACIÓN AL VACIO
DESAFALTIZACIÓN
Retorno
Proceso de Extracción de Aromáticos
Retorno
Desparafinación
Retorno
DESULFURACION
ESQUEMA SIMPLIFICADO DE FLUJO
Proceso de Hidrogenación para eliminar eliminar hasta el 90% de los contaminantes de una corriente Líquida. En el proceso de Hidrodesulfuración se elimina principalmente Azufre, aunque en el mismo se logra además eliminar Nitrógeno, Olefínas y Aromaticos, a fin de mejorar la calidad del producto.
Desnitrogenación: R-NH + H2 RH + NH3
Hidrogenación: R-CH = CH2 + H2 RCH2 – CH3
R´H + RH + xH2SDesulfuración: R-SH y R-S-SR´ + x H2
DESULFURACION
Proceso
Reacciones
Variables a Controlar
• Pureza del reciclo de Hidrógeno
DESULFURACION
Catalizadores comunes
NiMo/AL2O3 , CoMo/Al2O3
• Tipo y Calidad requerida de productos
• Diferencial de presión de los reactores
• Temperatura de entrada a los reactores
• Velocidad Espacial
Condiciones Operacionales
Retorno
DESULFURACION
TRATAMIENTO DE JET
Reacción de endulzamiento: Eliminación de ácidos nafténicos
Retorno
TRATAMIENTO DE JET
Acondicionamiento: Eliminación de soda arrastrada, así como humedad en el Jet
FCC
FCC
FCC
FCC
Stripper Regenerator andStand-pipe 2
RiserStand-pipe 1
FCC
FCC
VARIABLES OPERACIONALES RELEVANTES:
• Temperatura• Relación catalizador-carga• Velocidad Espacial• Catalizador • Reciclo
CONTROLES RELEVANTES:
• Rango de destilación y venenos (S, Metales, Nitrogeno, Carbon Conradson, etc.)• Balance de Energía y Presiones • Carbon en el catalizador• Reposición del catalizador• Circulación de Catalizador• Post-combustión• Rendimientos de productos
ASPECTOS RELEVANTES
Retorno
FCC
Retorno
MEROX
Retorno
H2S + 2(R2NH) → (R2NH2)2S
Planta de Tratamiento con Aminas
Proceso llevado a cabo por una reacción de Esterificación. En el proceso Isobutileno y Metanol reaccionan sobre un catalizador de Resina de Intercambio Iónico de carácter acido. El proceso requiere un control de temperatura, ya que es una reacción exotérmica, a fin de maximizar la conversión, asi como minimizar la formación de reaciones secundarias indeseables y la desactivación del catalizador. Se utiliza un exceso de Metanol para lograr conversiones sobre 99%. Los venenos del proceso: Azufre, agua, Diolefinas.
MTBE
CH2=C(CH3)2
(Isobutileno)
Molecula con centrorico en electrones
Mecanismo de Reacción
MTBE (Methyl Tertiary-Butyl Ether)
Proton cargado + es atraido formando cation que busca otra especie con centro rico en electrones (metanol)
PERDIDA DE UN PROTONCATALITICOCAT
--> CH3C+(CH3)2
CATCH3C
+(CH3)2 + CH3OH --> H (Metanol) CH3O
+C(CH3)3
REGENERACION DELPROTON CATALITICO
MTBE
H CH3O
+C(CH3)3
CAT H+ + CH3OC(CH3)3
-->
MTBE
Retorno
TAME
Retorno
REACCIONES
ALQUILACIÓN
Objetivo
ALQUILACIÓN
ALQUILACIÓN
1
2
ALQUILACIÓN
Retorno
ALQUILACIÓN
Retorno
Reaccion
Transformar nC4 en IC4 como carga a Alquilación. La reaccion se lleva a cabo en presencia de un catalizador y de hidrógeno. El hidrógeno no forma parte de la materia prima del proceso, interviene en la reacción saturando las olefinas C5+ que se generan ya que se activan sobre el catalizador creando especies que propician la desorción del ion carbonium, evitando la formacion de coque. Los contaminantes del proceso son azufre, agua y olefinas que desactivan el catalizador.
Condiciones Operacionales
Temperatua: 300-350 ºC , Presión: 15-18 Bar LHSV: 1 a 3 Hr-1 , Relación H2/HC: 2-10 vol/vol
Catalizador
PT/AL2O3 o PT/Zeolita
CH3-C-CH3
CH3
CH3
CH3-CH2-CH2-CH3
ISOMERIZACION
Proposito
Alkilation Unit
ISOMERIZACION
Retorno
Proceso de Coquificación Retardada
COQUIFICACION RETARDADA
Este proceso puede proveer entre 20 % y 40 % de la carga a plantas Hidroprocesadoras, permitiendo una alta valorización del paquete de refinación y es la unidad que mayor aporte ofrece para lograr un margen de refinación positivo. Uno de los factores que juega un papel importante en el proceso, es la calidad del coque producido, ya que limitaciones en su comercialización origina limitaciones de capacidad de procesamiento, al menos que este pueda ser procesado en plantas Gasificadoras.
Proceso basado en craqueo térmico, siendo el más efectivo para descarbonizar y desmetalizar Residuos pesados del petroleo. Esta unidad es util tambien para procesar corrientes de refinería de bajo valor y dificiles de disponer, incluso es capaz de procesar lodos petrolizados bajo un estrictocontrol de procesamiento.
Las condiciones operacionales relevantes, son las siguientes:
Temperatura: 500-520 ºC dependiendo la tendencia a coquificar de la carga
Presión : 30-70 Psig
Conversión a productos de alto valor: 65 – 70 %
Coque: Grado Ánodo
COQUIFICACION RETARDADA
1
23
CIclo del Tambor Horas
Vapor a la fraccionadora 0.5Vapor al Blow Down 0.5Depresurización, agua de enfriamiento y llenado 4.5Drenado 2.0Apertura de tapas del tope y forndo 0.5Cortado del coque 3.5Pre-calentamiento/prueba con vapor/purga 1.0Calentamiento 4.0
COQUIFICACION RETARDADA
Operación tipica de ciclo de coquificación
Tiempo disponible para la coquificación
TOTAL 16
Retorno
• Alta velocidad en los tubos, lo que da como resultado maximizar el coeficiente de calor interno.
COQUIFICACION RETARDADA
Diseño del Horno
• Minimo tiempo de residencia en el horno, especialmente en los punto donde la temperatura esta por encima de la temperatura de coquificación
• Un gradiente de aumento de temperatura contante
• Optimo “Heat Flux” con un minimo de maldistribución, basado en la periferia de la superficie de los tubos
• Arreglo simetrico de las tuberias y serpentines con una apropiada hermeticidad
• Puntos multiples de inyección de vapor para cada serpentin
• Diseño de horno por tambor de coquificación, en el caso de unidades con dos tambores. En el caso de mas de dos tambores, el nuemero de hornos se establece en proporción de un horno por cada pareja de tambores.
Retorno
Fondo de la Fraccionadora
COQUIFICACION RETARDADA
Coque
Retorno
COQUIFICACION RETARDADA
Diagrama simplificado de Proceso
REFORMACION DE NAFTA
Objetivo del proceso
El proceso de reformación catalítica permite modificar la estructura química de las naftas de destilación, mediante reacciones catalíticas que generan aromáticos e isoparafinas. A la vez, se produce hidrógeno, que se utiliza en hidrotratamiento. Las reacciones son promovidas por catalizadores basados en alúmina como soporte de metales activos (platino-renio o platino-estaño), de ahí que este proceso se denomine PLATFORMING
• Deshidrogenación de naftenos para producir aromáticos e hidrógeno
• Deshidro-isomerización de alquil-ciclopentanos para producir aromáticos e hidrógeno
+ H2
• Isomerización de parafinas
CH3
+ H2
REFORMACION DE NAFTA
Reacciones
Las reacciones principales del proceso de PLATFORMING son:
• Altamente endotermica por lo que requiere suplir calor continuamente.
REFORMACION DE NAFTA
• Requiere de un sistema de precalentamiento eficiente.
Aspectos relevantes
• Proceso con reactores en serie, cada uno unido a un horno para lograr una temperatura de entrada de 500-530 º C a la entrada de cada horno y operación a baja presión (50-200 psi). Generalmente se utilizan 3 o 4 reactores.
• Requiere un estricto control de la humedad y azufre que son venenos del catalizador, asi como el rango de destilación, ya que los livianos generan de gases y los pesados generan coque.
• Requiere un control de la deposición de coque sobre el catalizador, que reduce la actividad del catalizador. Este control se consigue mediante regeneración contínua del catalizador, la cual se realiza quemando el coque con aire, reacondicionarlo con HCL a alta temperatura (oxi-clorinación), secado con N2 y reducción con H2.
• Producción de gasolina con un octanaje minimo de 95
• Se requiere controlar el contenido de benceno (menor a 1%)
Retorno
REFORMACION DE NAFTA
PROCESO
El proceso que requiere eliminar CO2 y H2S . Según la composición del gas seco, se puede utilizar un
proceso de absorción física usando solución acuosa de aminas. El proceso de transferancia de masa para H2S es en fase gas controlada, siendo el CO2 en fase líquida controlada, mientras que la
regeneración de la amina se invierte. Todas las aminas tienen afinidad a CO2 y H2S, pero dado que en el
gas seco es de mayor importancia la eliminación de H2S, se debe seleccionar una amina altamente
selectiva a H2S y estable a la temperatura, por lo que se selecciona MDEA (Metil-dietanolamina) que
ademas su selectividad a CO2 es baja. Para CO2 se puede complementar con DIPA (di-
isopropanolamina) que es resistente a degradación térmica y por presencia de otros contaminantes en el gas seco. Reacciones: La reacción instantanea es la absorción de H2S por la MDEA para la formación de iones HS-
H2S + R3NH R3NH2+ + HS-
TRATAMIENTO DE GAS SECO
La reacción de absorción de CO2 por la DIPA es moderadamente rapida y es la controlante. La
primera reacción es la formación de CARBAMATO
CO2 + 2R2NH R2NCOO- + R2NH2+
Posteriormente el CARBAMATO reacciona para formar Bicarbonato
R2NCOO- + H2O R2NH + HCO3-
Principales Problemas del proceso
• Corrosión• Taponamiento de los sistemas• Degradación de la amina• Formación de espuma• Arrastre de liquido con el gas
TRATAMIENTO DE GAS SECO
TRATAMIENTO DE GAS SECO
Retorno
TRATAMIENTO DE GAS ACIDO
ESQUEMA DE RECUPERACION DE AZUFRE
RECUPERACION DE AZUFRE
Reacciones
2H2S + O2
SO2 + 2H2O En el horno, por tres parte de H2S una es convertida a SO2
2H2S + SO2
3/xSx (s) + 2H2O Parte del H2S no convertido y el SO2 producidosigue reaccionando en el Horno, el resto reacciona en los Convertidores
Otras reacciones
H2S + CO2
COS + H2O
COS + H2S CS2 + H2O
2NH3 + 3O2
2NO + 3H2O
ESQUEMA DE TRATAMIENTO DE GASES DE ESCAPE
PROCESO DE GASIFICACION
1
2
PROCESO DE GASIFICACION
Retorno
PROCESO DE GASIFICACION
Retorno