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7/28/2019 Refinacion_Petroleo.pdf

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REFINACION DE PETROLEO

El panorama mundial en lo que a refinacin se refiere muestra que el pas con ms refineras esEstados Unidos con 202, seguido del Japn (45), Canad (27), Alemania (25), Italia (23), China (20),

Francia (17), Reino Unido (16) y Brasil con 13, mientras que Mxico se encuentra en decimocuartositio con 9.

En lo que a destilacin primaria se refiere, Mxico se encuentra en dcimo tercer lugar con unacapacidad de 1.349 millones de barriles diarios siendo el primer lugar Estados Unidos con 15.4millones de barriles, siguindole Japn (4.813), Italia (3.095), Francia (2.368), Alemania (2.172),China (2.15), Reino Unido (2.008), Canad (1.868) y Holanda (1,498).

La capacidad mexicana de desintegracin o craquing trmico es de 82 mil barriles diarios,

encontrndose en dcimo tercer lugar despus de pases como Estados Unidos ( 1,612) primer lugar eneste rubro, Alemania (332), Italia (310), Antillas Holandesas (295), Reino Unido (205), Holanda (175),Singapur (133), Espaa (129), Argentina (122) y Francia (119); los valores anteriores son miles debarriles diarios. En el caso de desintegracin cataltica Mxico se encuentra en sexto lugar con 285 mil

barriles al da, despus de los Estados Unidos (4,671), Japn (423), Canad (402), Reino Unido (356) yBrasil (315); pero antes que Francia (280), Italia (279), Alemania (180) y Venezuela (179).

La capacidad de refinacin en relacin a reformacin cataltica de Mxico es de 158 mil barrilesdiarios ocupando a nivel mundial el dcimo segundo sitio despus de pases como Estados Unidos(3,476), Japn (538), Alemania (386), Reino Unido (350), Canad (349), Italia (340), Francia (310),Espaa (180), Holanda (172) y Australia (170). Estos datos as como los anteriores estn dados enmiles de barriles diarios. Cabe mencionar que en estos rubros los pases comunistas no presentan datos.

En Mxico los centros de refinacin en lo que se refiere a destilacin atmosfrica de crudo yfraccionamiento de gasolinas naturales se encuentran distribuidos tanto en la costa del Golfo (Reynosa,Madero, Poza Rica, Minatitln y Cangrejera), del Pacfico (Salina Cruz), el Norte de la Repblica(Cadereyta) y el centro de la misma (Salamanca y Tula) siendo las de mayor capacidad Minatitln (290

mil), Cadereyta (235 mil), Salamanca (200 mil), Madero (185 mil), Salina Cruz (170 mil) y Tula (150mil).

Los principales petrolferos que produce PEMEX son Gasolinas (145.416 millones de barrilesen 1986), Combustleo (141.565 millones), Diesel (88.439 millones) y Gas licuado (76.175 millones) y

en Estados Unidos se maquila etileno y fraccionamiento de gas licuado; mientras que la prioridad en elconsumo aparente de los mismos es en primer lugar Combustleo seguido de Gasolinas y Diesel. Esteaumento en el consumo de combustleo se debe a la baja de las ventas de gas natural.

Mxico, como pas productor de petrleo es exportador de productos petrolferos, siendo losprincipales las gasolinas (439,100 barriles al da), combustleo (185,900 BDC) y diesel (128,900BDC), adems de otros cinco productos; mientras que las importaciones fueron aceites lubricantes(122,600 BDC), gas licuado (103,000 BDC) y combustleo (69,310 BDC), as como otros cuatroproductos. En 1986 export 1,500 MBD, lo que constituy el 91% de las exportaciones de PEMEX, deesta cantidad el 42% fue crudo ligero (Istmo) y 58% de crudo Maya cuyos precios en 1986 eran de $11.00 dls. y $ 8.00 dls. Respectivamente. De estas exportaciones el 52% fue a los Estados Unidos,12.6% a Espaa, 11% a Japn, 5.9% a Francia, 6% a Inglaterra y el resto (12.3%) a otros 16 pases.


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Por lo general el petrleo crudo requiere de ms de una operacin para la fabricacin de losproductos finales. Por consiguiente una refinera consiste de diversas unidades procesadorasindividuales de diseo y operacin especficos, para producir competitivamente los productos que el

mercado exige y que pueden variar de semana a semana.

La refinacin del crudo involucra una serie de procesos tanto fsicos como qumicos a los cualesse somete el petrleo crudo, los productos que se obtienen de ellos tienen diferentes rendimientos yaque estos dependen del origen del crudo; para ajustar estos rendimientos al patrn de consumo algunasde las fracciones se someten a diversos procesos de conversin. Estos procesos de conversin seaplican con el objeto de obtener productos ms ligeros, mediante transposiciones moleculares, cuyo

valor comercial es mayor. Estos procesos pueden ser de tres tipos: procesos de destilacin, procesos dedesintegracin y procesos de purificacin.

En el primer proceso se calienta el petrleo crudo a una temperatura en la cual los componentesligeros se evaporan y a continuacin se condensan los hidrocarburos en fracciones aprovechando lasdiferencias en los puntos de ebullicin. La composicin de cada fraccin se identifica por su intervalo

de ebullicin y no se obtienen compuestos puros. En la tabla 1 se muestra la clasificacin de lasfracciones.

En el segundo proceso el residuo de la destilacin del petrleo crudo se somete a una nuevadestilacin al alto vaco para separar los componentes menos voltiles que sern destinados a

lubricantes o a ser desintegrados catalticamente. Esto es con el fin de obtener productos comercialesms valiosos, tales como gas licuado y gasolina de alto ndice de octano principalmente. Los residuos

de la destilacin al alto vaco se emplean como asfalto o como carga para las plantas de coque.

En los procesos de purificacin se eliminan los compuestos que imparten propiedadesinconvenientes a los productos.

El petrleo crudo contiene diversas impurezas inorgnicas que son perjudiciales para laoperacin de las unidades de refinacin. Un ejemplo son los sulfatos, bicarbonatos y cloruros, estosltimos pueden reaccionar con agua para producir cido clorhdrico, muy corrosivo, mientras que laarena y otras materias en suspensin causan obturaciones en los platos de las columnas de destilacin.La propia agua causa problemas durante la destilacin y tiene que eliminarse del crudo. La sal puedeafectar la operacin de los intercambiadores de calor por incrustacin, en tanto que existen otras

impurezas que pueden envenenar el catalizador usado en las operaciones de desintegracin oreformacin.

Uno de los procesos ms tiles que debe sufrir el crudo antes de llegar a las refineras es el deDesalinizacin, la desalinizacin se logra aadiendo agua en proporciones de 6-15% con respecto al

petrleo y calentando de 90 a 150 oC con una presin suficiente para evitar la vaporizacin. La mezclase emulsifica y la sal pasa a la fase acuosa. Para romper la emulsin se utilizan aditivos qumicos que

permiten sedimentar el agua para extraerla del sistema hasta la especificacin mxima permisible de2.8 g/L.

La desalinizacin elctrica se basa en la adicin de 4 a 10% de agua a presin y calentando de70 a 150 oC, emulsificando la mezcla e introducindola en un campo electrosttico de alto potencial. Elcampo hace que las impurezas se asocien con la fase acuosa y, al mismo tiempo, produce la

aglomeracin de esta fase que permite separarla del sistema. El crudo desalinizado contina a lasunidades de destilacin.

La eliminacin de H2S y de CO2 de los gases natural y de refinacin, as como el CO2 del gas


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de sntesis, se efecta en una torre de absorcin donde se mezcla con mono-, di- y trietanolamina segnla reaccin:

RNH2 + H2S RNH3HS

El equilibrio procede hacia la derecha a bajas temperaturas y hacia la izquierda a temperaturaselevadas.

En la tabla 1 se muestran los diversos productos obtenidos de la destilacin de crudos. Elnmero de fracciones o cortes obtenidos depende de la base del crudo y de las condiciones deoperacin. En general los sistemas de destilacin pueden clasificarse en tres tipos, que son, de una solaetapa, de dos etapas y de tres etapas.

Tabla 1. Fracciones de la Destilacin del Petrleo.

Producto Intervalo aproximado de ebullicin

Gasolina natural

Destilados ligeros

Gasolina

Naftas

Gasavin

Queroseno

Aceites de calefaccin ligeros

Destilados intermedios

Aceites combustibles

Aceites Diesel

Aceite combustible pesado

Destilados pesados

Aceites lubricantes

Parafinas

Colas de destilacin

Aceites lubricantes

Asfalto

Residuo (Coque de petrleo)

oF oC

30-180

80-380

200-450

180-450

350-550

400-600

480-750

380-650

550-800

600-1000

Ms de 625

Ms de 900

Ms de 900

Ms de 900

0-82

27-193

82-232

82-232

177-288

204-316

249-399

193-343

288-427

316-538

Ms de 330

Ms de 430

Ms de 430

Ms de 430


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Unidad de una etapa. En la figura 1 se muestra una unidad para crudo con una sola etapa. Lacarga de crudo se precalienta por medio de las corrientes de salida y entra a un horno de calentamientodirecto. Los materiales se separan en la columna de destilacin de acuerdo a sus puntos de ebullicin.

Los productos deseados pueden extraerse como corrientes laterales en puntos apropiados de la

columna. Las corrientes laterales se fraccionan en columnas pequeas llamadas separadores. En estasunidades se usa vapor de agua para liberar el corte de sus componentes ms voltiles, de tal manera queel punto de ebullicin inicial del producto puede ajustarse al valor deseado.

Figura 1. Proceso de Destilacin en Una Etapa.

Sistema de dos etapas. La complejidad de la operacin de las refineras modernasfrecuentemente requiere el uso de un sistema de dos etapas para obtener suficientes cortes del intervalode productos deseados. Este sistema representado en la figura 2 incluye una torre primaria, que opera a13.5 kg/cm2 man, y una torre secundaria que funciona a presin atmosfrica junto con una torreestabilizadora y se usa cuando el crudo va a separarse en seis a diez cortes de intervalo estrecho. De la

torre primaria pueden derivarse dos o ms corrientes laterales, mientras que la salida superior

constituye la alimentacin a la torre estabilizadora. Esta puede operarse como una estabilizadoraconvencional o como desbutanizador o despropanizador. Los fondos de la torre primaria constituyen laalimentacin de la torre secundaria. Esta utiliza una corriente de recirculacin a reflujo en la que elproducto superior regresa a la primera torre y se extraen corrientes laterales en puntos apropiados.

Todas las corrientes laterales pasan a separadores para extraer las fracciones ligeras.


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Figura 2. Sistema de Destilacin en Dos Etapas.

Los refinadores de petrleo usan la destilacin al vaco para obtener fracciones de aceiteslubricantes, carga de alimentacin para desintegracin cataltica y asfalto. Para la produccin de aceiteslubricantes se necesita una torre al vaco, y esta torre puede aadirse a una unidad de destilacin de dosetapas (figura 3. El crudo de la torre atmosfrica se alimenta a la torre a vaco a unos 430 oC,manteniendo la presin entre 40 y 130 mm de Hg. Por la parte superior se extrae la fraccin de gasleoque se puede utilizar como alimentacin para desintegracin cataltica y las corrientes laterales seprocesan en separadores. El producto de fondos es residuo o asfalto.


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Figura 3. Destilacin al Vaco para Aceites Lubricantes

En la figura 4 se ilustra una unidad al vaco para la produccin de carga de alimentacin para

desintegracin cataltica. Las condiciones de operacin son similares a las de produccin de aceiteslubricantes.

Dos etapas con torre al vaco. Las operaciones a altas temperaturas pueden producircoquificacin en los tubos de calentamiento o en las artesas, con la consiguiente degradacin trmica.Por consiguiente, en algunos casos es necesario operar al vaco para poder reducir las temperaturas deoperacin.

El petrleo crudo contiene cuando mucho 18% de gasolina. Con el vertiginoso crecimiento dela industria automotriz se hizo necesario idear mtodos para utilizar una mayor proporcin del petrleocomo gasolina. De esta forma se logr que el rendimiento de gasolina a partir de petrleo crudo fueraya de 44.9%. Esta diferencia se obtiene convirtiendo otras fracciones en gasolina.

Al destilar petrleo crudo se obtiene un alto porcentaje de petrleo intermedio, que incluyegasleo, aceite combustible ligero y aceite combustible pesado. Para los cuales exista muy pocademanda hasta hace unos aos. Al calentar el gasleo en un calentador de aceites y dejndolo expandir

en una torre fraccionadora, se forma un alto porcentaje de componentes de baja ebullicin, de hecho,son una gasolina. La descomposicin de un petrleo durante su destilacin es un hecho comn ygeneralmente indeseable en el laboratorio orgnico. Sus molculas grandes son sensibles al calor, sedesintegran en fragmentos ms pequeo, algunos de los cuales se vuelven a unir o se unen en formasdistintas. El arte de la desintegracin se basa en el uso adecuado de este efecto y controla la

desintegracin para producir un mximo de la gasolina deseada. La desintegracin forma variosproductos: gases, naftas de ebullicin baja e intermedia adecuadas para gasolina y queroseno,

fracciones de gasleo y aceite combustible, aceites residuales y carbn, en proporciones que dependen


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Propano

Gasleo

Crudoreducido

Etileno

Gasolina

Gasolina

1-3

40-300

680-790

450-570

450-540

0.35-2.1

14-63

0.7-5.0

Las condiciones de operacin estn dictadas por la carga, el producto deseado y las reaccionesindeseables. El mtodo usual de operacin consiste en obtener un 12-20% de conversin por pasada yreciclar la carga no desintegrada. Si se aumenta la conversin por pasada disminuye el rendimientototal de gasolina, aumenta la coquificacin y se afectan las propiedades del producto obtenido.Tambin resulta en corridas ms cortas entre limpieza de equipo, debido a la coquificacin. Claro estque las condiciones especficas para una cierta operacin estn dictadas por consideracioneseconmicas.

Cuando el producto deseado es gasolina, es necesario mantener la carga en estado lquido

durante la operacin de desintegracin y esto requiere operar el equipo bajo presin.

Las modificaciones en la carga de alimentacin conducen a diferentes rendimientos bajocondiciones de desintegracin constantes. Adems, al variar las condiciones de operacin, se presentangrandes diferencias de rendimientos. La velocidad de reaccin de los hidrocarburos del petrleo

aumenta al elevarse el peso molecular, por lo que las cargas ligeras requieren tiempos de contacto mslargos para una misma conversin. En la prctica se acostumbra elevar la temperatura de reaccin enlugar de prolongar el tiempo de contacto.

Antes de la introduccin de los procesos catalticos, la unidad de desintegracin trmica tipoDubbs de dos serpentines era la ms comn. Sin embargo, en la actualidad predominan los procesos de

coquificacin. Estos procesos producen gasleo y coque con una carga de crudo reducido, alquitranesdesintegrados, aceites pesados de ciclos catalticos y asfaltos. La alimentacin se calienta a unos 485 oCy se carga a la cmara de reaccin (tambor de coquificacin) donde permanece hasta que sedescompone en coque y materiales voltiles. La cmara o tambor de reaccin se mantiene atemperaturas de 430-470 oC. Cuando el tambor de coque se llena, se retira de la lnea y se le introducevapor para extraer los materiales voltiles del coque y ste se evacua con agua. El tambor limpio seincorpora a la lnea de produccin. Se pueden utilizar dos o ms tambores en paralelo que, en un caso

tpico, pueden estar en servicio 24 h y en limpieza otras 24 h (figura 5)


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Figura 5. Unidad de Coquificacin Retardada para Desintegracin Trmica.

En el proceso de coquificacin fluida, la carga se alimenta por la parte superior de un lecho decoque fluidizado que se mantiene a unos 540 oC. La carga se descompone en productos ligeros y coqueque se deposita sobre las partculas del lecho. Una parte del coque se extrae de forma continua y seenva a los quemadores de coque, donde proporciona el calor para el reactor.

Desintegracin cataltica. Con la necesidad de gasolinas de mejores propiedadesantidetonantes, mayor octanaje y mayor susceptibilidad al plomo se desarroll el diseo y construccin

de procesos catalticos. El primer proceso cataltico fue el Houdry, con lechos catalticos fijos, y ste

mtodo domin en la industria por varios aos. Los dos tipos de unidades de desintegracin catalticaque se usan hoy en da son las de lecho fijo y de lecho mvil o fluidizado. En la actualidad, ladesintegracin cataltica representa el 85% de la capacidad total de desintegracin.

Las reacciones que se verifican durante la desintegracin incluyen escisin, isomerizacin,alquilacin, deshidrogenacin y aromatizacin entre otras.

Se utilizan dos tipos de catalizadores: naturales y sintticos. Los naturales estn constituidos porslice y almina con pequeas cantidades de otros materiales. Los catalizadores sintticos se fabricancon materiales puros y especificaciones muy rgidas. Los catalizadores modernos se basan en tamices

moleculares. Consisten en zeolitas cristalinas sintticas a base de los minerales mordenita y erionita, detipo alminosilicato, en los que el catin sodio ha sido sustituido por un catin del Grupo VIII o de un


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metal de tierras raras. Estos tamices moleculares sustituidos se mezclan con un aglutinante y semoldean al tamao y forma adecuados. Las pastillas o grnulos catalticos pueden ser de 3 a 4 mm paraunidades de lecho fijo y de 2 a 400 micras para unidades de lecho fluidizado.

En el proceso de desintegracin cataltica de lecho fluido, los vapores de petrleo calientes semezclan con una arcilla fina o un catalizador sinttico pulverizado y la mezcla forma un remolino conun contacto ntimo en el reactor, donde se verifica la desintegracin de las molculas del petrleo. Sedice que el catalizador est fluidizado, pues la mezcla de polvo y vapores se comporta en muchosaspectos como si fuera un solo fluido. La densidad del fluido puede variarse modificando la proporcinde polvo cataltico a vapores. El vapor que sale de la torre se alimenta a un cicln interno, donde se

separa la mayor parte del polvo, que se regresa al reactor; los vapores pasan a un fraccionador quecondensa gasleo pesado, gasleo ligero y gasolina cruda o nafta; finalmente, los gases pasan a unenfriador y a un sistema de recuperacin.

El catalizador se envenena con el tiempo y tiene que reactivarse. Para lograr esto, una porcindel catalizador fluidizado se extrae constantemente del reactor, se separa de los vapores que lo

acompaan en el separador de catalizador gastado, y se desplaza hacia abajo para incorporarse a unacorriente de aire de combustin que lo conduce a un regenerador, donde se queman los depsitos ricosen carbn. Los gases de chimenea se envan a un cicln interno, donde depositan el polvo quecontienen, pasan a un intercambiador de calor productor de vapor de agua, despus a un precipitadorelctrico donde se atrapan las ltimas partculas de polvo, y finalmente se descargan en la atmsfera. El

catalizador recuperado ya limpio vuelve a entrar al regenerador y se mezcla con catalizador adicionalde reposicin; despus de calentar a 595 oC, el catalizador est listo para alimentarse al reactor. El

catalizador se une a la corriente de petrleo precalentado o carga de alimentacin, causando suvaporizacin instantnea. El catalizador y los vapores son forzados hacia el interior del reactor por lavelocidad de los propios vapores de entrada y por la columna fluida del tubo de descenso vertical del

regenerador y penetran por el punto ms bajo del reactor, elevndose a travs del lecho del catalizador

fluidizado. La temperatura del reactor se mantiene de 480 a 510 oC; la reaccin de desintegracinconsume calor, pero los polvos catalticos suministran un nivel suficiente por el calor que traen delregenerador. En este aspecto el catalizador puede considerarse como un agente de transferencia decalor (figura 6).

La unidad de gran escala puede tener una capacidad superior a 100,000 barriles diarios. En unaunidad de este tamao hay varios cientos de toneladas de catalizador en circulacin. El catalizadorlimpio del regenerador se alimenta al reactor a una velocidad de un carrotanque por minuto, con unsistema que no tiene partes mviles.

Como ya se mencion, los vapores de la desintegracin salen del reactor hacia el fraccionador,

en cuyo fondo se forma una suspensin de los aceiten ms pesados y de catalizador residual. Si as sedesea, los aceites en suspensin pueden usarse en un rgimen cclico regresndose al reactor.


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Figura 6. Proceso Fluidizado de Desintegracin Cataltica.

En la tabla 3 se muestran las condiciones de operacin para el proceso fluido, as como para elproceso de lecho fijo.

Tabla 3. Condiciones de Operacin para Unidades de Desintegracin Cataltica.

Unidades de lechofluidizado

Unidades de lechofijo

Temperatura del reactor, oC 465-540 445-525

Presin en el reactor, kg/cm2 0.7-1.5 0.35-1.25

Velocidad espacial 0.5-3 1-4

Proporcin catalizador/-petrleo en peso

5-20 1.5-7

Carbn en el catalizadorregenerado, % en peso

0.4-16 0.1-06

Carbn en el catalizadorgastado, % en peso

0.5-2.6 1.2-3.1

Temperatura mxima deregeneracin, oC

690 735

En la figura 7 se ilustra el proceso de desintegracin cataltica tipo Thermofor que utilizaelevacin con aire. El catalizador del separador entra en contacto en el reactor con la alimentacinprecalentada. El catalizador y el petrleo fluyen hacia abajo a travs del reactor. Los vaporesproducidos en el reactor se envan a fraccionadores, el catalizador fluye por una zona de purga y saledel reactor hacia los regeneradores. El depsito de carbn se oxida con aire que fluye a contracorrientedel catalizador, ste se enva a la zona de enfriamiento para ajustar la temperatura. De ah pasa al


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recipiente de elevacin, donde una corriente de aire a baja presin lo recoge y lo eleva hasta la partesuperior del reactor para iniciar otro ciclo.

Figura 7. Proceso Thermofor con Elevacin de Aire.

Reformacin cataltica. Este proceso se utiliza para mejorar el octanaje de la gasolina natural,nafta y otros compuestos similares, pues las unidades de desintegracin cataltica no pueden satisfacerla demanda de gasolina de alto octano en forma econmica. Este es el proceso ms importante paramejorar las gasolinas. Se trata de un mtodo cataltico a temperaturas elevadas y la reaccin se verificaen presencia de hidrgeno. Sin embargo, la hidroformacin no es una hidrogenacin, por el contrario,se trata de una deshidrogenacin y parte del hidrgeno producido se recicla simplemente para controlarla velocidad y el grado de deshidrogenacin. El catalizador es generalmente xido de molibdeno oaluminio. Los catalizadores modernos consisten en renio y platino sobre un soporte inerte. Lapropiedad ms importante del catalizador es la formacin de anillos y permite la preservacin de laestructura anular de las molculas que acaban de aromatizarse. Por lo tanto, el producto final contieneun alto porcentaje de aromticos y una cantidad de alifticos, en comparacin con la alimentacin. El

producto es muy estable y puede mezclarse directamente con gasolina, despus de extraer el gas en unseparador y de destilar en una torre de estabilizacin.

Es conveniente contar con dos reactores catalticos, pues durante la operacin de uno de ellos,el otro se limpia de la pequea cantidad de coque depositado sobre los grnulos de catalizador. Elcoque se quema con precaucin para evitar daar el catalizador, esto se logra aadiendo cantidades

controladas de aire a un gas de chimenea inerte. Para un nivel de octano dado, el depsito de carbndepende de la proporcin de gas de recirculacin y de su concentracin de hidrgeno. La eliminacin

de coque restaura la capacidad cataltica original.

Las corrientes laterales de nafta de bajo octanaje que se obtienen de la destilacin de crudospueden enriquecerse a grado tal con este proceso que llegan a contener entre 40 y 50% de


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hidrocarburos aromticos, de los cuales de 15 a 20% es tolueno. La separacin del tolueno de loshidrocarburos del mismo intervalo de ebullicin (95 a 115 oC) se lleva a cabo por destilacinazeotrpica. A la nafta se le aade metiletilcetona y agua, que es el mejor azetropo para este propsito

y la mezcla se alimenta a un destilador de fraccionacin. El azetropo sale por la parte superior

arrastrando los hidrocarburos no tolunicos. Los fondos del destilador estn formados por ms del 99%de tolueno. El proceso es continuo. Tal como se espera, las reacciones que se verifican durante elproceso son numerosas y complicadas. La figura 8 ilustra algunas de las ms probables.

+ 3 H2

Deshidrogenacin de naftenos

MeMe

Me

+ 3 H2

Deshidroisomerizacin de naftenos

+ 3 H2

Deshidrociclizacin de parafinas

Isomerizacin de parafinas

+

Hidrodesintegracin de parafinas

S + 4 H2 + H2S

Hidrodesulfurizacin

Figura 8. Reacciones que Ocurren en la Reformacin Cataltica.

Las reacciones de deshidrogenacin y deshidroisomerizacin de naftenos e isomerizacin deparafinas son las predominantes, mientras que las dems pueden ser importantes a temperaturas mselevadas. Es importante evitar la reaccin de desintegracin por hidrgeno (hidrocraquing), pues puedeconducir a un exceso de depsitos de coque, lo que reduce el rendimiento de productos lquidos.

Las unidades de reformacin cataltica pueden ser de tipo regenerativo o no regenerativo. En lafigura 9 se muestra una unidad de platformacin de tipo no regenerativo. La carga de alimentacin de


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nafta se mezcla con hidrgeno y se circula por los reactores catalticos que contienen catalizador deplatino. La carga se calienta antes de entrar al reactor para compensar las reacciones endotrmicas quese verifican. El efluente final se enfra, se separa del hidrgeno, que se recicla y se estabiliza.

Figura 9. Proceso de Reformacin Cataltica.

La unidad de ultraformacin es regenerativa y se ilustra en la figura 10. Su operacin es similar

a la de platformacin, a excepcin de que cuenta con un reactor de reposicin que entra en la lneacuando la actividad cataltica del otro reactor comienza a disminuir. Esto permite regenerar elcatalizador sin interrumpir las operaciones. Un reactor de reemplazo puede servir para varias unidadesde reformado.

Figura 10. Proceso de Reformacin Regenerativa.


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Se han desarrollado un gran nmero de procesos para el tratamiento con hidrgeno de lasfracciones del petrleo. Estos procesos se usan para mejorar algunas de las propiedades del petrleoque se est tratando, por medio del uso de un catalizador especfico para la reaccin deseada. En

algunos casos se verifican varias reacciones simultneamente. Adems, se utilizan catalizadores

patentados para promover reacciones que tambin determinan las condiciones de operacin. Engeneral, los catalizadores no requieren regeneracin o activacin, pero en algunos caso s puede sernecesario hacerlo de uno a seis aos antes de tener que reemplazarse.

Las condiciones tpicas de operacin son:

Temperatura

oC

Presin

Kg/cm2 man

Velocidadespacial

Kg petrleo/h

Kg catalizador

Velocidad dehidrgeno

m3/h/barril

Platformacin

Ultraformacin

850-980

200-350

200-800

200-350

1-4

1-5

4,000-13,000

3,500-8,000

Los reglamentos de contaminacin del aire exigen que los combustibles utilizados paracalefaccin o plantas generadoras contengan menos de uno por ciento de azufre. La mayor parte de lasfracciones pesadas de las refineras contiene entre 2 y 5.5% de azufre y no pueden usarse comocombustibles a menos que se reduzca este contenido. La hidrosulfuracin convierte al azufre en sulfurode hidrgeno que puede separarse con facilidad en la corriente gaseosa y transformarse en azufre

elemental.

Las fracciones de gasleo que contienen aproximadamente 0.1% de nitrgeno o ms, desactivancon gran rapidez los catalizadores de la desintegracin cataltica, lo que hara necesario reemplazarlos.Los procesos de hidrogenacin pueden eliminar el nitrgeno y oxgeno, con lo cual se mejora la calidadde las fracciones para la desintegracin cataltica.

La hidrofinacin elimina las olefinas de la carga de alimentacin a los procesos catalticos parareducir la deposicin de carbono, tambin hidrogena los aromticos a naftnicos en el queroseno y los

combustibles de aviacin, para mejorar las caractersticas de estos productos. Reduce el contenido devanadio y de otros metales para mejorar la carga de la desintegracin cataltica, as como aumenta laestabilidad de almacenamiento.

Las fracciones de petrleo altamente aromticas y el gasleo de ciclo cataltico no se pirolizancon facilidad, pero esta caracterstica puede mejorarse bastante cuando el proceso es unahidrodesintegracin para formar fracciones de bajo peso molecular con rendimientos altos.

Las gasolinas pueden mejorarse por la adicin de sustancias ajenas, formando la molcula dehidrocarburo de una manera especfica y reordenando la estructura de la molcula ya existente, con osin la eliminacin simultnea de hidrgeno.

Para evitar el golpeteo o detonacin de un motor de combustin interna como los de losautomviles cuando trabajan calientes y para evitar la prdida de potencia que se deriva de estefenmeno, se pueden aadir diferentes sustancias que producen excelentes resultados. La efectividad


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por unidad de peso de estos compuestos es bastante variable. El compuesto antidetonante ms conocidoactualmente es el metil-ter-butil ter (MTBE). Esta sustancia es menos contaminante que el tetrametiloy tetraetilo de plomo.

Las propiedades de la gasolina que se controlan son el intervalo de ebullicin, la presin devapor, el octanaje, el contenido de gomas y el contenido de azufre. El intervalo de ebullicin se ajustamezclando gasolinas de destilacin directa, gasolina de desintegracin (cracking), gasolina dereformacin y otros tipos, para obtener el intervalo deseado y el octanaje requerido. La presin devapor se regula con adiciones de butano y gasolina natural. La presin de vapor se controla para valoresaltos en los climas fros o durante los meses de invierno, para que el motor arranque con ms facilidad

y debe disminuirse en verano. Para reducir al mnimo la formacin de gomas, se aaden antioxidantes,mientras que la adicin de colorantes sirve como identificacin y apariencia esttica y losanticongelantes sirven para evitar la formacin de hielo en el carburador.

El proceso de alquilacin para la produccin de gasolinas de alto octano se origin en eldescubrimiento de que los hidrocarburos parafnicos se pueden unir con olefinas en presencia de un

catalizador. Por ejemplo, la alquilacin producida a partir de una carga bien seleccionada, como lo esuna corriente gaseosa proveniente de procesos de desintegracin, rica en olefinas, puede tener un ndicede octano hasta 95. El proceso puede basarse en isobutano y olefinas que producen dmeros y trmerosde alto octano. La reaccin se verifica de 15 a 35 oC en presencia de cido sulfrico o fluorhdrico. Elproducto se separa del cido en un sedimentador y se trata para purificarlo del propano, butano,

etctera.

La polimerizacin de gases de refinera ricos en olefinas tiene por objeto producir gasolinas dealto octano y derivados petroqumicos. En la figura 11 se muestra un diagrama de flujo para el procesode polimerizacin utilizando un catalizador de cido fosfrico slido. La carga precalentada se hacepasar sobre el catalizador en el reactor de 175 a 225 oC y de 28 a 84 kg/cm2. Las reacciones son

exotrmicas. La gasolina polimrica que se obtiene de esta manera se libera del butano y propano quepueda tener para completar el proceso. Tambin se pueden producir con este mtodo compuestos talescomo dmeros, trmeros y homlogos del propileno.

Figura 11. Proceso de Polimerizacin con Acido Fosfrico Slido.


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Jaime Mondragn Aguilar

Documents

Refinacion_Petroleo.pdf