3.1.1 DESCRIPCION TECNICA UNDAD DE ISOPENTANO.

La unidad deisopentanizadora se puso en servicio por primera vez en julio de

1979. Las columnas de destilación son equipos de unidades antiguas que

fueron adaptadas al proceso de obtención de isopentano.

El isopentano forma parte de la formulación de la gasolina de aviación y por

esta razón se obtiene este hidrocarburo a partir de la gasolina liviana (LSR).

Figura N°22 Diagrama de flujo de la unidad de ISO pentano

Fuente Sector Carburantes, YPFB REFINACION S.A, 2009

El isopentano es resultado de varias modificaciones en un proceso de

destilación que se obtiene en las torres T-1501 y T-1502 (pureza de 95 %

mínimo), se emplea para subir el TVR que se encuentra entre 5.5 y 7 Psi como

máximo.

La carga proviene de la unidad de crudo, el crudo pasa inicialmente por la torre

T- 1001; el producto de cabeza compuesto por gasolinas (C5 y C6) y GLP (C3 y

C4) se dirige a la torre T-1005 de la cual nos interesa el corte para dirigirse

como alimentación de la torre T-1006 donde finalmente se separa por cabeza

la gasolina liviana (LSR) que va a las unidades de recuperación de isopentano

y alquilatos; y por fondo gasolina media (MSR) que se dirige a la unidad de

hydrobon platforming para la producción de gasolina platformada.

El proceso inicia con la alimentación de carga que es la nafta liviana (LSR)

proveniente del acumulador D-1005; o del tanque TK-2908 con un caudal de

20 m3/día, así la carga pasa primero por el intercambiador I-1502 por coraza

para obtener algo de calor del fondo de la torre T-1501 y después esta carga

sirve de alimentación para conseguir el nivel necesario en la torre T-1501 que

tendrá una temperatura de entrada a la torre de 40°C aproximadamente.

El producto de fondo de la torre T-1501 compuesto en gran parte por normal-

hexano recircula a través del intercambiador I-1501 que trabaja con presión de

vapor de alta (250 psi y 300°C) que se regula de 5.5 a 5.9 Psi con una

temperatura de 98°C y otra parte es enviada mediante la bomba P-1502 A/B

con una presión de 36 Psi que dirige la carga al intercambiador I-1502

cediendo calor a la carga inicial de LSR, posteriormente pasa por el enfriador

E-1502 y este producto pesado se va al tanque de LSR TK-2909 de Slope con

una temperatura de 25°C.

Como producto de cabeza de la torre T-1501 (temperatura de cabeza= 66°C)

se obtiene la mayor cantidad de componentes livianos derivados del pentano,

pasa por una válvula de control de presión que trabaja en 2.8 Kg/cm2 o se tiene

la opción de pasar por el enfriador E-1501 para mantener la presión de cabeza

de la torre T-1501 de 1.3 Kg/cm2; a continuación este producto liviano

desemboca en el acumulador D-1501 y es bombeado (P-1501 A/B) con una

presión de 2,6 a 2,8 kg/cm2, el producto excedente aquí obtenido se envía una

parte a la carga en la torre T-1502 y otra parte al reflujo de la torre T-1501.

En la torre T-1502 (presión de trabajo = 1.6 Kg/cm2) se produce otro proceso de

destilación con el objetivo de mejorar la calidad del isopentano separando los

livianos mediante calentamiento del producto de fondo en el reboiler I-1503 el

cual trabaja con vapor de alta y vuelve a la torre para una recirculación de

fondo.

Por la cabeza se obtiene los livianos (normal-pentano y normal-hexano) con

una temperatura de 42°C; en este punto tenemos la opción de mandar la carga

directamente al acumulador controlando la presión con la válvula PV-1502 o

enviarla al enfriador E-1504 para regular la presión en el acumulador D-1502;

de este equipo se manda a recirculación para mantener la temperatura de

cabeza y el excedente se va a tanque de L.S.R.

Por el fondo se obtiene el Isopentano como producto final con una temperatura

de 58°C; este producto es enviado al tanque TK-2920 mediante la bomba P-

1504 pasando antes por el enfriador E-1504 en el que pierde calor con agua

de enfriamiento.

Los factores más importantes a la salida del proceso son el TVR que debe ser

entre 18 y 19.5 psi, y la pureza que se encuentra por encima de 95% en

volumen. Cuando el análisis de isopentano cumple especificación a la salida de

cabeza de la T-1501, no se opera la segunda torre (T-1502).

3.1.2 DESCRIPCION TECNICA UNIDAD DE ISOPARAFINAS

La unidad de isoparafinas o más conocida como de alquilatos se puso en

servicio el año 1986. Las columnas de destilación son equipos de unidades

antiguas que fueron adaptadas al proceso de obtención de isómeros.

Estos hidrocarburos forman parte de la formulación de gasolina de aviación y

por esta razón se obtienen a partir de la gasolina liviana (L.S.R.)

La unidad de recuperación de isoparafinas trabaja con un proceso de

isomerización del n-hexano, esto quiere decir que las cadenas lineales de

hidrocarburos como el n-hexano se convertirá en cadenas ramificadas como el

2,2 dimetil-butano con el objeto de elevar el octanaje de la gasolina.

La gasolina liviana L.S.R proveniente del acumulador D-1005; que

habitualmente no se realiza este trabajo como ya se mencionó en la anterior

unidad; o del tanque TK-2908 posee un base parafínica que es calentada por

un intercambiador (I-1502) que cede calor del fondo de la torre T-1501;

después se dirige a la alimentación de la torre (T-1501) donde sufrirá otra

destilación.

Como se utiliza la misma torre (T-1501) para el proceso de recuperación de

isopentano y alquilato, y además se alimenta con la misma carga se debe

diferenciar los dos procesos por las condiciones operativas; para la obtención

de isopentano aumentaremos la presión y temperatura para sacar mayor

cantidad de livianos por cabeza no siendo así para la obtención de isómeros

del hexano, ya que bajamos la temperatura y por ende la presión y de esta

manera tendremos mayor cantidad de pesados por la cabeza de la torre T-

1501.

El corte de cabeza contiene desde trazas de propano, butano, n-pentano,

isómeros del pentano y del hexano que salen a una temperatura de 65 °C se

envía

Figura N° 23 Diagrama de flujo de la unidad de Alquilatos o ISO parafinas

Fuente Sector Carburantes, YPFB REFINACION S.A, 2009

directamente al acumulador donde para controlar la presión, la carga será

enfriada por los enfriadores (E-1501 A/B) para entrar al acumulador (D-1501)

con una presión interna de 0.8 Kg/cm2 desde acá se bombeará este corte a la

cabeza de la torre (T-1501) aumentando la presión para servir de reflujo y el

excedente se envía al intercambiador I-1506 donde intercambiará calor con

vapor sobre saturado (500°F y 250 Psi) y así se caliente antes de entrar a la

torre T-1504 como alimentación.

Con respecto al corte de fondo que contiene normal hexano y algo de n-

pentano (temperatura de fondo= 110°C); es enviado a un intercambiador (I-

1501) donde adquirirá calor del vapor de alta presión (250 Psi) para regresar a

la torre como recirculación para calentar el fondo de dicha torre. El excedente

es bombeada al intercambiador I-1502 donde cederá calor a la carga de LSR y

posteriormente pasa por el enfriador E-1502 para dirigirse a su respectivo

tanque de slope.

En esta torre (T-1504) tendremos otra separación donde por cabeza

obtenemos solo pentano (temperatura de cabeza= 58°C) que se envía a

tanque para la producción de gasolina especial. Por el fondo de la torre,

tendremos los isómeros del hexano (2,2 dimetil-butano, 2,3 dimetil-butano y 2

metíl-pentano como isómeros más importantes) con un octanaje entre 81 y 82

de RON; además este producto saldrá con una pureza de 85% como mínimo

con una temperatura de 90°C.

Actualmente la T-1504 trabaja con una Tensión de Vapor REID (TVR) que

oscila entre 6 y 7 Psi. Parte del fondo de esta torre es utilizada como

recirculación (temperatura de reflujo= 91C°) calentada con vapor en el

intercambiador I-1507. La parte restante se denomina alquilato y es enfriada en

el enfriador E-1508 que sale del proceso con una carga de 58,2 LT/H (8.8 BPD)

y es enviada a almacenaje (TK-074).

La unidad de isómeros del n-hexano fue modificada a partir de 1990, ya que de

acuerdo al diagrama de flujo se enviaba a la T-1503 para facilitar la eliminación

de pentanos y luego a la T-1504 para obtener los isómeros.

Actualmente se envía el producto de cabeza de la T-1501 directamente a la T-

1504 sin que el producto sufra alteraciones en su calidad.

El producto de fondo de la T-1501 y el de cabeza de la T-1504 se envían al

tanque Tk-2909. En el caso de esta unidad, la ingeniería estuvo a cargo de

YPFB y el diseño original sufrió drásticas modificaciones razón por la cual no

se pueden mencionar las variables de diseño.

3.1.10 DESCRPCION TECNICA UNIDAD DE REDESTILADO

La torre T-101, construida en 1948 por Foster Wheeler Co.. para el

procesamiento de crudo, operó como tal hasta 1977 y posteriormente fue

adecuada para redestilar reformado a partir del año 1979. La T-101 fue la

primera que tuvo la refinería Gualberto Villarroel.

La carga de gasolina platformada (mayor cantidad de parafínicos y nafténicos)

que posee entre 97 y 98 de octanaje, es transportada desde tanque (TK-2911)

por la bomba P-608 (Casa de bombas antigua) hasta los intercambiadores (I-

101), (I-102) e (I-103) pasando por los tubos para ganar calor y de esta manera

economizar en combustible para llegar a 70 - 80 °C al ingresar a la torre T-101.

La carga entra a la torre (T-101) por la zona flash donde se calienta mas y se

dirige al fondo para ser bombeado (P-102) hacia el Alambique horizontal (H-

101) que trabaja con gas natural y posee seis quemadores; el control de salida

fue modernizado donde la válvula de gas natural trabaja enlazada con la

temperatura de salida del alambique mediante un control automático

implementado recientemente; a continuación la carga entra de nuevo a la torre

y comienza la redestilación con una presión de 4.5 Kg/cm2, existirá una

recirculación interna debido

Figura N° 24 Diagrama de flujo de la unidad de redestilado de platformado

Fuente Sector Carburantes, YPFB REFINACION S.A, 2009

a las separación de las moléculas liquidas que llegando a su temperatura de

ebullición se convertirán en moléculas gaseosas.

El proceso de destilación implica una separación de las moléculas en la zona

Flash ya que las que se encuentran en el estado gaseoso se elevan por los

platos hasta que algunas de ellas se unen para condensarse por atracción

molecular y servir de recirculación; así existirá un equilibrio gas-liquido dentro

de la torre; a continuación estas moléculas ya condensadas se depositan en

sus respectivos platos para finalizar con la destilación y salir en el caso de los

livianos por cabeza, los cortes medios por el lateral y los pesados son

evacuados por el fondo.

Como producto de cabeza de la torre (T-101) tenemos hidrocarburos

parafínicos (propano, iso-propano y pentano) de bajo octanaje con una

temperatura de 81°C, como corte lateral tenemos la gasolina redestilada que

tendrá alto contenido de hidrocarburos aromáticos y bajo contenido de

hidrocarburos parafínicos (meta Xileno, 2, 3, 4 Trimetíl-pentano y

Tolueno+2,3,3 Trimetíl-pentano) y sale con un octanaje hasta de 103 RON con

una temperatura de 116°C. Finalmente el corte de fondo estará compuesto por

hidrocarburos aromáticos (meta Xileno) a 76°C.

El corte de cabeza que sale de la torre en estado gaseoso cede calor a la carga

de gasolina platformada por la coraza del intercambiador (I-101), al perder calor

condensará para luego dirigirse a los enfriadores (E-101/2) donde el agua de

enfriamiento se encargará de enfriarla para mantener la presión en el

acumulador; se dirige al Acumulador (D-101), y el excedente por rebalse se

manda al enfriador (E-103); actualmente, este se encuentra fuera de servicio ya

que bajaría la presión en el acumulador D-102 ya que al bajar la temperatura

de este excedente y se perdería presión en la bomba; entonces va

directamente al acumulador D-102 donde las ultimas trazas de hidrocarburos

mas livianos se dirigen a la tea y el resto se va a tanque Slope (TK-2912, TK-

2913). Por otro lado, el liquido acumulado en el D-101 es bombeado (P-106)

para el reflujo de la torre (T-101) con el objeto de mantener la temperatura de

cabeza y así separar los livianos. El sistema de control también fue

modernizado enlazando el Controlador, Registrador de Temperatura de cabeza

con el Reflujo.

El corte de fondo de la misma torre (T-101) sirve para mantener la temperatura

de fondo constante; una parte va a la recirculación y una mínima parte que es

excedente del proceso se va a Slope (TK-2912, TK-2913) pasando por el

enfriador (E-105) para bajar a una temperatura cercana a la del ambiente;

posee una válvula de control que se encuentra enlazada al nivel de fondo de la

torre.

El corte lateral (T-101) es el más importante para la producción de la gasolina

de aviación, con un octanaje dentro de especificaciones (encima de 100 RON).

Este se dirige a la torre T-102 que actualmente trabaja como acumulador

debido a la adecuación de las instalaciones de la primera unidad de crudo de la

Refinería; los gases incondensables que salen de la cabeza de esta torre

regresan a la torre T-101 para convertirse en su reflujo de cabeza. Existe una

válvula de control (LV-102) que enlaza el flujo de salida de la T-101 a la T-102

con el nivel de la torre T-102 con el objeto de regular el reflujo hacia la torre. El

producto de salida de la torre (T-102) se dirige a un intercambiador (I-102) y

enfriador (E-104) para bajar la temperatura y dirigirse a su almacenaje (TK-055)

como redestilado de gasolina platformada. Se tiene una válvula de control que

enlaza la salida de la carga a tanque con el nivel de la torre T-101.

Tabla N°13 Propiedades del platformado

Cortes RONTVRpsia

PI º F PF º F

Carga 98,8 5,5 109 372

Cabeza 82,2 9,4 102 237

Lateral 104,7 1 158 304

Fondo 110,3 0,4 289 430

Fuente Sector Carburantes, YPFB REFINACION S.A, 2009