Vis Breaking
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2/Diciembre/2013 Equipo 3
lLaura Martín 08277Arancha Ramírez 08479David Pinilla 09348Sylvain Fita 13856Hugo Bernabéu M13162Joaquín Osorio M13198
2/Diciembre/2013 Equipo 3
•INTRODUCCIÓN
•SITUACION EN EL DIAGRAMA DE REFINO
•ENTRADAS Y SALIDAS DE LA UNIDAD
•REACCIONES
•PROCESOS Y EQUIPOS
•VENTAJAS E INCONVENIENTES
•VISBREAKING EN LAS REFINERÍAS ESPAÑOLAS
•MEJORAS
ÍNDICE
• VISBREAKING o Viscorreducción: “Viscosity
breaking”.
• ¿QUÉ ES?
• OBJETIVOS
• Reducir la viscosidad.
• Disminuir el residuo producido en las
destilaciones.
• Reducir el punto de congelación del fueloil.
INTRODUCCIÓN
• UN POCO DE HISTORIA…
• Craqueo con más de 100 años.
• Incremento tras la II GM.
• Dos tipos de proceso.
• EMPRESAS DESTACADAS:
INTRODUCCIÓN
VISBREAKING
SITUACIÓN EN EL DIAGRAMA DE REFINO
2/Diciembre/2013
¿DÓNDE?•Tras las destilaciones atmosférica y a vacío
•Previo a procesos de desulfuración
¿QUÉ TIPO DE PROCESO ES?•Proceso de conversión
•Sin catalizador
•Disminuye el peso molecular
VISBREAKING
ENTRADAS Y SALIDAS DE LA UNIDAD
2/Diciembre/2013
UNIDAD DE VISBREAKING
Residuo de vacío
Residuo atmosférico
Residuo de desasfaltado
Gas
Nafta
Gasoil
Fueloil
Características Kuwait Irán pesado Arabia ligero
Entrada% S (peso) 5.3 3.4 5.7
Viscosidad (cst) 1350 2490 4500
Salida% S (peso) 5.6 3.6 6
Viscosidad (cst) 670 1140 2520
¿Qué diferencias hay entre la entrada y la salida?
VISBREAKING
SALIDAS
2/Diciembre/2013
PORCENTAJES DE CADA SALIDA
Gases
Nafta
Gasóleos
Residuo
Gases
Nafta
Gasóleos
Residuos
Venta
Horno
FCC
Conversión
Blending fuelóleos
Steam reforming
2-4 % 4-8%
12-20%
70-90%
VISBREAKING
CARACTERÍSTICAS A LA SALIDA
2/Diciembre/2013
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
Craqueo térmico
Reacciones de pirólisis
• De cadenas de los hidrocarburos parafinados• De resinas a asfaltenos• Anillos nafténicos
Reacciones secundarias
• Deshidrogenación• Polimerizacíon de olefinas y aromáticos• Condensación • Formación de coque
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
Reacciones de pirólisis :
Basadas en un mecanismo por radicales libres o de reacciones en cadena ( para los hidrocarburos)
Radicales libres : grupos de átomos que disponen de electrones desapareados.
Compuesto de 3 etapas distintas y relacionadas:
•Reacciones de iniciación de cadena•Reacciones de propagación de cadena •Reacciones de terminación de cadena
R1
CH
R2
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
1) Reacciones de iniciación de cadena
Los radicales libres se forman por una ruptura homolítica de un enlace C-C o C-H por el efecto del calor a alta temperatura.
Posición de la ruptura homolítica : dependiente de la energía de los enlaces
R
R1
CH3
R
R1
CH2
R
R1
CH
CH3
R
C
R1
CH3
+
+
+
H
H
H
Enlaces TiposEnergía
(kcal/mol)
C-C( l = 1.54 )
Terminales (carbono primario)
79
Secundarios 75
Terciaros 74
C-H ( l =1.09 A )
C primario 95
C secundario 89
C tercero 85
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
2) Reacciones de propagación de la cadena
Radicales libres : muy reactivos
3 tipos de reacciones :
•De activación
• De fisión β
•De isomerización 1-5/1-6
CH3 R1
R2
CH4
R1
CH R2++
CH3 CH CH3
CH3
CH3
CH2
CH2
CH3
CH3
+
H
R
8
7
6
5
4
3
2
CH21
R
8
7
CH6
5
4
3
2
CH31
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
3) Reacciones de terminación
Las especies radicales se estabilizan mediante las reacciones de :
•De saturación con hidrógeno
•De saturación mútua
•De desproporción
H H+ H2
CH3 CH2H CH3 CH3
CH3
CH
CH3CH3 CH3H
+
RCH
R1 CH2 R
2
R R1
R2
+
R
CH
CH
R1
RR
1 CH3 R2
+ +
H
CH2 R2
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
• Los anillos nafténicos se craquean fácilmente
• Los anillos aromáticos no se craquean (solas las cadenas de hidrocarburos laterales)
Reacciones secundarias
• Deshidrogenación ( producción de H2 )• Polimerizacíon de olefinas y aromáticos
• Condensación • Formación de coque
,
VISBREAKING
REACCIONES
2/Diciembre/2013
Termodinámica y cinética
Principalmente endotérmica Ea = + 53-40 Kcal/mol
Velocidad global :
• si T(°C) • si P (bar) en fase gaseosa •Fase liquida, P no influye
Reacciones Termodinámica
Iniciación Endotérmica
Isomerización 1-6/1-5 Endotérmica
Deshidrogenación Muy endotérmica
Fisión β Endotérmica
Terminación Exotérmica
VISBREAKING
PROCESO DE VISBREAKING
2/Diciembre/2013
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSHornos
2/Diciembre/2013
Dos tipos de procesos:•Oil-Coil•Soaker
Características en común:•Tubos horizontales•Acero con 8% Cr y 1% Mo•Necesita 60% de capacidad para trabajar•Quench
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSOil-Coil
2/Diciembre/2013
Reactor tubular•Tubos en bobina → Facilita la limpieza de coque
Dos zonas•Radiación → Calentamiento 400 ºC•Convección → Craqueo
Tiempo de Residencia 30-50 segundos
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSSoaker
2/Diciembre/2013
Características:•Precalentamiento hasta 460 ºC•Reacción en torre de soaker
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSSoaker
2/Diciembre/2013
Soaker: •Craqueo•Disposición vertical•14 m altura / 2.2 m Diámetro•Tiempo de residencia:
60 – 120 segundos
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSOil-Coil vs Soaker
2/Diciembre/2013
Parámetros Oil coil Soaker
Temperatura (°C) 400 460
Tiempo de residencia (s) 30 - 50 60 - 120
Lugar de la reacción Horno Soaker
Productos ↑ Olefínicos ↓ Olefínicos
Inversión (base 100) 100 85
Costes operativos (base 100) 100 70
Consumo eléctrico + -
Consumo gasoil + -
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSQuench
2/Diciembre/2013
Reducción de T→ 388 – 427 ºC•Detiene craqueo•Se mantienen altas para zona flash de la columna de destilación
Se realiza con:•Gasoil (evaporación)•Residuo de visbreaking
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Similar a la unidad de crudo •Reflujos circulantes•Extracciones laterales•Inyección de vapor
2 variantes•Sin unidad de vacío•Con unidad de vacío
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Problemas•Ensuciamiento•Alta viscosidad•Relación L/V
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Unidad atmosférica
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Columna atmosférica•Diferentes diámetros•Diferentes platos y relleno
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Unidad de vacío
Aumenta producción de destilados medios: Gas Oil de vacío
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Sistema de vacío: eyectores
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
Columna de vacío•Relleno y platos• Varios lechos•Ensuciamiento severo
VISBREAKING
PROCESO Y EQUIPOSFraccionamiento
2/Diciembre/2013
ResumenOil Coil Soaker
Sin vacío
Con vacío
VISBREAKING
Ventajas• Proceso simple• Inversión baja
Inconvenientes• Mala estabilidad del fueloil producido• Malas características de productos
obtenidos• Conversión limitada• No reduce contaminantes• Gran producción de coque
2/Diciembre/2013
VENTAJAS E INCONVENIENTES
VISBREAKERS EN LAS REFINERIASESPAÑOLAS
Cepsa
2/Diciembre/2013
Tenerife HuelvaSan Roque
RepsolTarragona (ampliación de 1983-1992)
PetronorBilbao(1984 tipo oil coil)
VISBREAKING
Eliminación de coque mediante horno de serpentín
Cambio de forma de los tambores serpentín
• Aumento de longitud• Facilita la limpieza del coque
2/Diciembre/2013
MEJORAS
VISBREAKING
MEJORAS
2/Diciembre/2013
Optimización por monitorización• Control de alimentación
• Caudal• Calidad
•Maximiza conversión•Límites de operación
• Modelo de simulación:
• Regímenes de Flujo• Velocidad de fase líquida
Tª de operaciónVelocidad de flujoVelocidad de vapor
• Temperatura de pared Long. tubería óptima
VISBREAKING2/Diciembre/2013
Combinación con cracker térmico•Maximiza producción de destilados ligeros•Maximiza reducción de viscosidad
Atractivo en casos de disminución de la demanda de fuelóleos.
MEJORAS
VISBREAKING
MEJORAS
2/Diciembre/2013
VISBREAKING
VIDEO TIME
Gracias por vuestra atención
2/Diciembre/2013