HIDROTRATAMIENTO

Refinacin (Parte II)

Qumica Industrial I

Por: Carlos E Snchez P Mayo, 2015

Extrado desde: english.sinopec.com (imagen), wikipedia.org (reaccin)

GENERALIDADES

Consiste en el eliminar S, N, O y metales pesados de cortes petroleros mediante reacciones catalticas con H2

Adems de buscar la proteccin de catalizadores de contaminantes, el hidrotratamiento trata de adaptar a los combustibles a las normativas vigentes

Los catalizadores ms usados son Co-Mo, soportados en almina. El Co se usa para eliminar S, mientras el Mo para eliminar N

Las reacciones de hidrotratamiento son exotrmicas y la T del proceso se establece para minimizar hidrocraqueo

Distribucin a grandes rasgos de una refinera (Fuente: supplychainn.blogspot.com )

Esquema de una refinera (Fuente: www.ilocis.org)

REACCIONES Y TERMODINMICA

Principales reacciones de hidrotratamiento en refinacin de petrleo (Moulijn et al, 2013)

REACCIONES Y TERMODINMICA

NO SE FORMA!!

Fuente: Meyers, 2004

REACCIONES Y TERMODINMICA

Tpicos compuestos nitrogenados

Reacciones de hidrotratamiento de quinolina y factibilidad de formacin de derivados

Fuente: Meyers, 2004

REACCIONES Y TERMODINMICA

Molcula tpica de vanadil porfirina (Meyers 2004), donde el V puede ser removido con cierta facilidad. Pero otros compuestos encontrados en fracciones pesadas de petrleo son difciles de tratar

Como se pudo apreciar las reacciones de hidrotratamiento son exotrmicas. Adems de la termodinmica, hay que considerar la cintica siendo algunas reaccin mucho ms lentas que otras porque son compuestos dficiles de hidrotratar como asfaltenos y maltenos

CATALIZADOR Y REACTORES UTILIZADOS

Tpicos reactores de goteo, que a su vez son de lecho fijo. Donde las partculas de catalizador son mojadas por la fraccin petrolera lquida. (Figuras de catalizador y reactor extradas desde: Moulijn et al, 2013)

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO

(Fuente: Moulijn et al, 2013)

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO

(Fuente: Gary & Handwerk,2001)

VARIABLES OPERATORIAS

Temperatura: Un aumento de T favorece reacciones de HDS y HDN sobretodo de fracciones pesadas, las cuales son ms dif-ciles de tratar (Porque los catalizadores no son tan activos). Pero hay que evitar alcanzar T de hidrocraqueo

Presin: Altas presiones favorecen la hidrogenacin y reduce la formacin de coque

Condiciones tpicas de hidrotratamiento (Gary & Handwerk,2001)

ELIMINACIN DE AZUFRE

Uno de los grandes problemas es la eliminacin del H2S resultante del hidrotratamiento. Siendo un promotor de la lluvia cida

Para corrientes con cantidades pequeas y modera-das de gases cidos se pueden remover como absor-cin de aminas, sin embargo cuando se regeneran queda el H2S que la legislacin obliga a convertirlo en S elemental

A travs del proceso Claus, se convierte H2S y SO2 en S elemental. A travs del proceso SCOT se convierte el COS y CS2 en H2S que a su vez se trata en Claus

ABSORCIN CON AMINAS DE GASES CIDOS

Las aminas ms utilizadas son: MEA (Monoetanolamina) MDEA (Metildietanolamina) DEA (Dietanolamina)

Fuente: Moulijn et al, 2013

PROCESO CLAUS

Esquema de Proceso Claus para la conversin de H2S en S elemental (Fuente: Moulijn et al, 2013)

Oxidacin parcial de 1/3 del H2S en el horno

Conversin de H2S y SO2 en S elemental en reactores Claus con enfriamiento intermedio (Reaccin exotrmica) El control de la temperatura se hace con agua

tratada que se convierte en vapor (HP y LP steam)

A tratar en proceso SCOT

PROCESO CLAUS

X

T

I

II

III

Advertencia: Dibujo no hecho a escala!!

Bosquejo de conversin vs T de un proceso Claus con tres reactores con enfriamiento intermedio

Las etapas intermedias de refrige-racin son condensadores, que adems de utilizarse para enfriar la mezcla reaccionante y mejorar el equilibrio; se usa adems para condensar el S. La temperatura de salida del condensador debe estar por encima de 135 C para evitar la solidificacin del S

Los reactores de Claus son de lecho fijo, usando almina como catalizador. La T est comprendida entre 500-520 K, que se debe mantener por encima del Troco para evitar que S desactive el catalizador. La conversin global es de 95-97% En proceso Super-Claus puede ser de hasta 99%