destilacion petroleo.docx

  • View
    221

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of destilacion petroleo.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFacultad de Ingeniera Qumica

INTRODUCCIN

Las columnas de crudo son las unidades de mayor tamao en la refinara. Se utilizan para separar el crudo de petrleo en fracciones de acuerdo con su punto de ebullicin, por lo que cada una de las siguientes unidades de proceso tendr materias primas que satisfagan sus especificaciones particulares. Se consiguen las mayores eficacias y los costes mas bajos si la separacin del crudo de petrleo tiene lugar en dos etapas: primero fraccionando la totalidad del crudo de petrleo esencialmente a la a presin atmosfrica; luego, alimentando la fraccin de los residuos de punto de ebullicin mas alto (crudo de cabeza) de la columna a presin atmosfrica a un segundo fraccionador operando a alto vaco.Las unidades de vaco se emplean para separar la porcin ms pesada del crudo de petrleo en fracciones ya que las altas temperturas necesarias para vaporizar el crudo de cabeza a presion atmosfrica daran lugar al craqueo trmico, con la consiguiente prdida por gas seco, decoloracin del producto y ensuciamiento del equipo debido a la formacin de coque.

I. OBJETIVOEl objetivo de la destilacin del petrleo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudo, sin afectar la estructura molecular de los componentes.II. PETRLEOEs una mezcla homognea de compuestos orgnicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. Es de origen fsil, fruto de la transformacin de materia orgnica procedente de zooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondos anxicos de mares o zonas lacustres del pasado geolgico, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos.

En condiciones normales es un lquido bituminoso que puede presentar gran variacin en diversos parmetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta lquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml), capacidad calorfica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla.III. COMPOSICIN DEL PETRLEOEl petrleo est formado principalmente por hidrocarburos. Los hidrocarburos presentes en el crudo de petrleo se clasifican en tres tipos generales: parafinitas, naftenos y aromticos. Adems hay un cuarto tipo, olefinas, que se forma durante el proceso de deshidrogenacin de parafinas y naftenos..a. ParafinasLa serie parafinita de los hidrocarburos se caracteriza por la regla d e que los tomos de carbono e hallan unidos mediante enlaces sencillos y los otros estn saturados con tomos de hidrogeno. La formula general para lo parafinas es CnH2n+2. La parafina mas simple es el metano seguido por la series homologas de etano, propano, butano normal e iso, pentano normal, iso y neo, etc. Cuando el numero de atomos en la molcula es mayor que tre, puede exitir varioshidro carburos que contengan el mismo numero de atomos de carbono e hidrogeno pero que tienen estructuras difeentes. Esto es debido a que el carbono es capaz de formar no solo cadenas sino tambien de formar cadenas ramificadas sencillas o dobles las culaes conducen a isomeros que poseen propiedades significativamente distintas.

b. OlefinasLas olefinas no existen de forma natural en el crudo de petrleo pero se forman durante el procesado. Son muy similares en la estructura a la parafinas pero como mnimo dos de los tomos de carbono estn unidos por dobles enlaces. La formula general es CnH2n. generalmente las olefinas son indeseables en los productos acabados debido a que los dobles enlaces son reactivos y los compuestos se oxidan y polimerizan mas fcilmente.Durante el procesado tambin se forman algunas diolefinas (conteniendo dos dobles enlaces), pero reaccionan muy rpidamente con las olefinas par formar polmeros de peso molecular muy alto, consistentes en muchas molculas sencillas no saturadas unidas conjuntamente.

c. NaftenosSe denominan naftenos a los hidrocarburos cicloparafnicos en lo que todos los enlaces disponibles de los tomos de carbono estn saturados con hidrogeno. Hay muchos tipos de naftenos presentes en el crudo de petrleo pero, excepto para los compuestos de peso molecular mas bajo, no se tratan generalmente como compuestos individuales. Se clasifican de acuerdo con su intervalo de ebullicin y sus propiedades se determinan con la ayuda de los factores de correlacin tales como el factor Kw o el IC.

d. Aromticos La serie aromtica de hidrocarburos es qumica y fsicamente muy diferente de las parafinas y naftenos. Los hidrocarburos somticos contienen un anillo bencnico el cual no este saturado pero es muy estable comportndose frecuentemente como un compuesto saturado.IV. CRUDO REDUCIDOEs el residuo atmosfrico o crudo reducido procedente del fondo de la columna de destilacin atmosfrica, se bombea a la unidad de destilacin a vaco, se calienta generalmente en un horno a una temperatura inferior a los 400C, similar a la temperatura que se alcanza en la fase de destilacin atmosfrica, y se introduce en la columna de destilacin. Esta columna trabaja a vaco, con una presin absoluta de unos 20mm de Hg, por lo que se vuelve a producir una vaporizacin de productos por efecto de la disminucin de la presin, pudiendo extraerle ms productos ligeros sin descomponer su estructura molecular.V. DESTILACIN AL VACIOGran parte del crudo procesado en los Topping no se vaporiza, ya que para lograrlo sera necesario elevar la temperatura de trabajo por sobre el umbral de descomposicin trmica. Por tal motivo este residuo atmosfrico, denominado crudo reducido.Las unidades de Vaco, estn diseadas para operar en condiciones termodinmicas adecuadas para destilar las fracciones pesadas del crudo, sin que se produzca la descomposicin trmica de los mismos. Para lograrlo se baja la presin de trabajo hasta alcanzar presiones absolutas de 20 mm Hg en la zona de carga de la columna de destilacin. El Vaco es obtenido con eyectores de vaporLa destilacin al vaco consiste en generar un vaco parcial dentro del sistema de destilacin para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullicin normal.VI. VARIABLES DE PROCESOLos paramentos termodinmicos que gobiernan la destilacin son la temperatura y presin del sistema, por tal motivo consideramos como variables del proceso todas aquellas que puedan afectar el equilibrio entre las fases vapor-liquido. Temperatura de transferenciaEsta es la mxima temperatura a la que se eleva el crudo para vaporizarlo, el rendimiento en destilados depende de esta variable. Presin de trabajo. Es la presin a la cual se produce la operacin. Si bien afecta directamente el equilibrio liquido-vapor, generalmente se trabaja a la menor presin posible, y por ende no se varia frecuentemente. Temperatura de cabeza. Es la temperatura en la zona superior de la columna fraccionadora, se controla con el reflujo de cabeza, este reflujo es la fuente fra que genera la corriente de lquidos que se contactan con los vapores, producindose los equilibrios liquido-vapor. Temperatura del corte. Es la temperatura a la cual se realiza la extraccin lateral de un combustible. Esta temperatura es controlada con el reflujo de cabeza y reflujos circulantes. Estos ltimos tienen un efecto semejante que el reflujo de cabeza y adems precalientan el crudo, recuperando energa. Inyeccin de vapor. El vapor o (incondensables ) en las fraccionadoras disminuye la presin parcial de los hidrocarburos, estableciendo nuevos equilibrios vapor-liquidos, favoreciendo la vaporizacin de los componentes ms voltiles. Esto se aplica en la columna fraccionadora principal como en los strippers de los cortes laterales.VII. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE DESTILACIN AL VACIOEn esta unidad, la energa necesaria para vaporizar el crudo reducido es suministrada totalmente en hornos, diseados para minimizar la perdida de carga (perdidas de presin) de modo de operar con la menor presin posible en los puntos donde se inicia la vaporizacin. La carga parcialmente vaporizada es enviada a la zona flash de la columna de destilacin, donde se produce una corriente ascendente de vapores y otra descendente de lquidos. En estas columnas el principio de operacin es la condensacin de los vaporesLa torre tiene caractersticas particulares, que la diferencian de las fracionadoras atmosfricas. Los dispositivos o elementos mecnicos para producir el contacto liquido vapor, son rellenos especiales (flexi rings, ubicados en lechos ordenados) que permiten incrementar la superficie de interface, favoreciendo la transferencia de masa.El dimetro de la columna es diferente en zona de condensacin, respecto de la zona superior o inferior de la misma.La zona de condensacin o fraccionamiento tiene el mayor dimetro ya que las prdidas de carga deben ser despreciables para mantener el Vaco homogneo en la totalidad de la torre. La zona de cabeza es de dimetro menor ya que el caudal de vapores en esta zona es muy bajo debido a que los productos solo son obtenidos lateralmente y no por cabeza. El fondo de la columna tiene el menor dimetro, ya que se debe minimizar el tiempo de residencia del asfalto para evitar la descomposicin trmica y formacin de carbn en la torre.El primer corte lateral producido es el Gas Ol Liviano de Vaco, el cual es carga de la unidad de Isomax o FCC. Debido a las caractersticas del proceso Isomax (Hidrocracking) las especificaciones de los productos son muy importantes, ya que se afecta fuertemente la performance de esa unidad si se daa el catalizador.El segundo corte lateral es el Gas Ol Pesado de Vaco, este producto intercambia calor con el crudo de la unidad de Topping y es la carga por excelencia de las unidades de Cracking Cataltico Fluido. Como parametro de calidad fundamental, al corte se le controla el contenido de Carbn Conradson, (< 0.5 %). Este parmetro afecta directamente el balance de carbn y por ende el balance de calor de esas unidades, lo que modifica la performance de las mismas.

VIII. P