I.G.P

Procesos en la Refinería de petróleo

Un proceso en el cual los hidrocarbonos de peso molecular altos son divididos en productos de peso molecular inferiores por el efecto de alta temperatura en la presencia de un catalizador de alúmina-sílice. El proceso es usado para producir gases, como metano, etano, el propileno, y el propano subsecuente usado para la fabricación de una amplia gama de productos incluso de plásticos, detergentes, tejidos, y agrícola productos químicos.*el agrietamiento Termal usa altas temperaturas y presiones para romper moléculas grandes para formar moléculas más pequeñas. * El agrietamiento Catalítico usa un catalizador para asistir en la rotura de las moléculas. En un * fluidized bed catalytic cracker, el catalizador está presente como Una camada de partículas muy finas que es agitada por los hidrocarbonos vaporizados como ellos renuncian por la camada.

Cracking

Cracking

Catalytic Cracking

Cracking Termico

hydrocracking

Catalytic Cracking

El incentivo para el Cracking catalítico es la necesidad de aumentar la producción de gasolina. Al principio Cracking fue realizado termalmente pero hoy día se da la ruptura en la presencia de un catalizador predomina. Feedstocks son fracciones de petróleo pesadas, típicamente pase la aspiradora por el petróleo de gas. El Cracking es catalizado por ácidos sólidos, que promueven la ruptura obligatoria C–C. Los intermedios cruciales son carbocations (iones de hidrocarbono positivamente cargados). Ellos son formados por la acción de los sitios ácidos del catalizador. La naturaleza del carbocations todavía es sustancial de debate. En el siguiente se supondrá que ellos son iones carbenium "clásicos" y protonoando derivados de cyclopropano.

Catalytic CrackingProcesses in the Oil Refinery-Gas

Cracking MechanismEl Cracking catalítico procede por un mecanismo de reacción en cadena en el cual los iones orgánicos son la llave intermedia. El papel del catalizador es iniciar las reacciones en cadena.

iniciación

Esquema : Mecanismo para cracking catalítico de alcanos, incluyendo isomerización

Por ejemplo:

Las siguientes reglas se mantienen por cracking catalítico:Cracking ocurre en versus + cambio1 alcano siempre será formadoLas cadenas más cortas que C7 no son o apenas craqueadas.

Los tipos de catalizadores usados en el agrietamiento catalítico han cambiado dramáticamente durante los años. En el pasado, el tricloruro aluminio de (AlCl3) soluciones fue usado, que causó problemas técnicos grandes, como la corrosión y flujos de residuos extensos. Posteriormente, los catalizadores sólidos fueron usados. Del mecanismo que se abertura descrito Previamente es evidente que el Cracking catalítico encarga catalizadores ácidos. La mejora de agrietar catalizadores ha sido crucial en el desarrollo del proceso catalítico del agrietamiento. Inicialmente, las arcillas de gustos ácidos fueron usadas.

Más tarde, aparecieron esos materiales sintéticos, a saber alúminas amorfas de sílice, tuvo propiedades superiores merecido ara su actividad más alta, la más alta la termal y la estabilidad de desgaste, y la mejor estructura del poro. Un gran adelanto en agrietamiento catalítico estaba el descubrimiento de zeolitas, que lo está incluso mejores catalizadores: Están más en actividad y más estable (menos convierta en coque, la estabilidad termal más alta).

Catalizadores para Cracking Catalítico

Catalizadores para Cracking Catalítico

Al principio, el lecho fija y los reactores de lecho móviles fueron usados para el proceso de cracking catalítico, pero hoy día el proceso predominante es el cracking Catalítico Fluido (FCC). Los primeros procesos de FCC estaban basados en la fluidez de Lechos (la Figura 3.12).

Procesos

La figura 3.12 fácil proceso de FCC basado en combinación de dos lechos fluidizados

figura 3.13 esquema de flujo de una unidad de FCC moderna

La tabla 3.6 condiciones de operación Típicas en FCC de contrahuella

ZeolíticosComponentes:-Activo Zeolita Tipo Y 10-50%zeolita ReY, zeolita USY-Matriz estructura amorfa. Puede ser:Activa (alúmina) precraqueo moléculas mayoresInerte (kaolin) resistencia mecánica y durezaSintética (ligante) elemento aglutinador-AditivosPromotor de combustiónPasivador de metalesMejorador de número de octano y rendimiento LPGAditivos para SOx (ambientales)Mayor porosidad, mayor área superficial, mejoraccesibilidad sitios ácidos

es un proceso de refinería de petróleo catalítico de la importancia creciente. Petróleo de gas pesado pase a la aspiradora el petróleo de gas es convertido en productos más ligeros, es decir nafta, keroseno, y gas oil. Factores la contribución a su uso creciente es la demanda creciente de combustibles de transporte, sobre todo diesel, y la decadencia en el mercado de fuel-oil pesado. La necesidad creciente de la producción de combustibles limpios también ha tenido a impacto significativo. Como el nombre implica, el hidrocracking o implica el cracking de una fracción de petróleo en productos más ligeros en la presencia de hidrógeno. Esto distingue el proceso del proceso de FCC que no hace tenga el hidrógeno en la comida, y del proceso de hidrotrato, en cual prácticamente ningún C–C la rotura de obligación ocurre. El hidrocracking es un proceso muy versátil y flexible que puede ser apuntado a la producción de nafta o en la producción de medio distillates, a saber gasoil y reactivo. Aunque a primera vista pudiera ser esperado aquel hidrocracking compite con el cracking catalítico fluido, esto no es seguramente el caso; los procesos son complementario. Cracking catalítica fluida toma a los alkane-ricos más fácilmente rajados atmosféricos y vacío el petróleo de gas como feedstocks, mientras la hidrogcracking principalmente usa más alimentacion aromáticas, como el petróleo de ciclo de FCC y el distillates de procesos de agrietamiento termales, aunque esto también tome pesado atmosférico y petróleo de gas de vacío y petróleo de deasphalted.

Hidrocracking

Hydrocracking puede ser mirado como una combinación de hidrogenación y agrietamiento catalítico. La anterior reacción es exotérmica mientras la reacción más reciente es endotérmica. Desde el calor requerido para rajarse es menos que el calor soltó por la reacción de hidrogenación el proceso global del hydrocracking es exotérmico.

Hydrocracking

Compuestos de nitrógeno, muchos de ellos básico, presente en la alimentacion juegan un papel importante en el hidrocracking porque

Ellos se adsorben en el catalizador ácido y así inhiben las reacciones que se rajan. Por lo tanto, en la mayor parte de procesos, el hydrodenitrogenation es necesario como un primer paso antes del hidrocracking actual. Varias configuraciones de proceso han sido desarrolladas, que puede ser clasificado como la etapa sola, de dos etapas, e hidrocraqueo de flujo de la serie (la Figura 3.32). En el diseño de un proceso de hidroagrietamiento, hydrogenacion y

Las reacciones que se rajan tienen que ser equilibradas con cuidado.

procesos

El Hidrocracking de figura 3.32 trata configuraciones; HT = hidrotrato; HC = hidrocracking; MD = medio destilados.

Es la configuración más simple del hidrocracking de proceso con los gastos de inversión más bajos. Aparte de producción de medio distillates, este proceso produce la nafta, que puede ser usada como, por ejemplo, alimentacion a una unidad de reformación catalítica o a craquear nafta para producción etheno (el Capítulo 4).

La conversión del feedstock no es completa, es decir allí todavía es material presentan el mismo la variedad de peso molecular como el feedstock, pero este producto "no convertido" es muy saturada y sin la alimentacion de contaminantes; ha sido hidrotratado y así es feedstock excelente para otros procesos, como la FCC y producción petrolífera de lubricación. El proceso es optimizado para hydrogenation, más bien que para el cracking.

Una relativamente nueva tecnología es el llamado hidrocracking suave. La ventaja de este proceso consiste en que esto puede ser puesto en práctica en la existencia hydrotreaters aumentando la seriedad de operación: con un relativamente pequeño la inversión la flexibilidad de la refinería de petróleo es aumentada.

La etapa sola una vez - a través del hidrocracking

la conversión de nitrógeno y compuestos de azufre y las reacciones que se hidrorajan es realizada en dos reactores separados con el retiro intermedio de amoníaco y sulfito de hidrógeno. Las aguas residuales del primer reactor, después de enfriarse y el retiro de sulfito de hidrógeno y amoníaco, son fraccionados y la corriente de fondo del fraccionador es hidrorajada posteriormente en el segundo reactor. La alimentación es completamente convertida en productos más ligeros, en contraste con el proceso de etapa sola.la producción de producto puede ser adaptada hacia producción de nafta máxima o producción máxima de los medios destilados (gasoil de alta calidad) por cambio de la operación fraccionador o por utilización de catalizadores alternativos para la segunda etapa.

En hidrocracking de dos etapas

Figura 3.33 Esquema de flujo de una hidrocracking de dos etapas.

el producto del reactor de hidrotrato es directamente alimentado al reactor hidrocracking, sin separación previa de sulfito de hidrógeno y amoníaco. Esto significa que el catalizador en el hidrocracking del reactor tiene que funcionar en condiciones ricas en el amoníaco, causando una actividad inferior debido a una adsorción de amoníaco en el catalizador. Como una consecuencia, el desarrollo del proceso de flujo de la serie sólo tiene hágase posible gracias al desarrollo de catalizadores que son menos sensibles hacia el amoníaco.

La tabla 3.12 resume las condiciones de procesamiento usadas en varios procesos de hidrocracking. En cuanto al catalizador, también es posible colocar catalizadores diferentes en camas diferentes en un reactor. Esto algo enturbia la distinción entre los procesos.

En el proceso de flujo de la serie

Tabla 3.12 Resumen de tratar condiciones de hidrocraquear procesos.

  Manejable Etapa sola /primera etapa

Etapa de Fecond

Temperature (K)

670–700 610–710 530–650

H2 pressure (bar)

50–80 80–130 80–130

Total pressure (bar)

70–100 100–150 100–150

Catalyst Ni/Mo/ -Al2O3

Ni/Mo/ -Al2O3

Ni/W/S/zeolite

Una amplia variedad de procesos para el hidroprocesamiento de residuo es empleada o en el desarrollo.

Ellos pueden ser distinguidos basados en el tipo de reactor usado, es decir lecho fija (y lecho móvil) reactores, los reactores de lecho fluidizados (también llamado reactores de lechos ebullizados), y los reactores de mezcla. La figura 3.37 muestra esquemáticas de los tres tipos de reactor. En cada caso tres fases están presentes en el reactor: gas (H2), líquido (petróleo residual), y sólido (catalizador).

Reactores

Los reactores de cama fijos son generalmente hechos funcionar como llamados reactores de cama de chorrito, en los cuales el gas y el líquido fluyen hacia abajo, aunque el flujo ascendente de gas y líquido también sea a veces usado.

En reactores de lecho fluidizados, el gas y el líquido fluyen hacia arriba y guardan las partículas de catalizador en la suspensión. En principio, el catalizador permanece en el reactor. El catalizador fresco es añadido durante la operación periódicamente (p.ej, dos veces cada semana) y la parte del catalizador gastado quitada. El problema más importante de hidrotrato de residuo, a saber desactivación de catalizador, es solucionado de esta manera.

En reactores de mezcla, el catalizador está muy sutilmente dividido y es llevado por el reactor con el líquido fracción. Los reactores de mezcla son por lo general mecánicamente movidos, pero en reactores de mezcla para la conversión de pesado la suspensión de fracciones de petróleo de las partículas de catalizador no es ningún problema: la mezcla líquida/sólida se comporta como a la fase homogénea. Es interesante comparar los sistemas de reactor.

. Las ventajas más importantes del reactor de Lechos fluidizados son las propiedades de transferencia de calor excelentes, la opción de usar sistemas de catalizador muy dispersados y la facilidad de adición y retiro de partículas de catalizador. Comparado con reactores de cama fijos, la talla de partícula puede y debe ser mucho más pequeño y, como una consecuencia, la actividad aparente y la capacidad para el retiro metálico son más altas. En reactores de mezcla, la talla de partícula es aún más pequeña, con las ventajas acompañantes. Sin embargo, separación de las partículas finas del producto a menudo son un problema. En el procesamiento de residuo, la recuperación del catalizador no es por lo general práctica, de modo que sea desechado con el residuo no convertido.

 

La figura 3.40 hidrogenación catalítico de residuos en reactores de lechos fluidizados (Proceso de Chevron Lummus LC-Fining).

Procesos con reactores de lechos fluidizados .

El descubrimiento que los alquenos ligeros pueden estar producidos en alta produce de fracciones de aceite y de alcanos presentes en gas natural ha colocado la fundación pues lo que es ahora conocido como la industria petroquímica. El proceso principal aprovechado para convertir los alcanos relativamente no reactivos en mucho alquenos más reactivos es agrietamiento termal, a menudo llamado "vapor rajándose". En vapor rajándose, una corriente de hidrocarburo es termalmente agrietado en presencia de vapor, produciendo una mezcla complicada del producto. El vapor de nombre rajándose es ligeramente ilógico: El agrietamiento de vapor no ocurre, pero el vapor primordialmente hace la vez de un disolvente y un trasportador de calor, permitiéndole conversión más alta. Una descripción más precisa del proceso podría ser "pirólisis", que resulta de griego y los recursos se adhieren quebrándose por calor.

La Producción de Alquenos LigerosIntroducción «Cracking Termico»

El vapor rajándose produce una variedad tremenda de productos, extendiéndose desde hidrógeno para aceite combustible. La distribución del producto Depende del feedstock y de las condiciones procesadoras. Estas condiciones son determinadas por ambos factores termodinámicos y cinéticos.

Reacciones de Cracking

La termodinámicaEl vapor rajándose produce una variedad tremenda de productos, extendiéndose desde hidrógeno para aceite combustible. La distribución del producto Depende del feedstock y de las condiciones procesadoras. Estas condiciones son determinadas por ambos factores termodinámicos y cinéticos.

Mecanismo de esquema 4.1 de etano dehydrogenation/cracking.

Ejemplos de esquema 4.2 de reacciones que ocurren durante agrietamiento termal de alkanos más pesado.

ejemplos

Si se calientan los alcanos a temperaturas elevadas en ausencia de oxígeno se fragmentan dando alcanos y alquenos de menor tamaño y mayor ramificación . Por ejemplo el n-hexano se degrada principalmente a metano, etileno, propeno, buteno y butadieno :