Vis Breaking

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