Unidad 5 Conti

8/16/2019 Unidad 5 Conti

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PROCESO DE REFINACIÓN.1 Destilación del crudoLa destilación del crudo es el punto de partida de cualquier refinería, más allá de sutamaño o configuración total. Es una función específica que afecta a todos los procesosde refinación, desde su origen.La destilación del crudo separa los diferentes componentes del petróleo crudo (por logeneral una mezcla de petróleos crudos) en un número de flujos de refinaciónintermedios (conocidos como fracciones de crudo! o cortes!), que se caracterizan porsus puntos de e"ullición (una medida de su volatilidad, o propensión a e#aporarse).$ada fracción que resulta de la unidad de destilación del crudo (%) se define medianteun punto de e"ullición único (por ejemplo, %&'*+' , *+'-+' , etc.) (*) estácompuesta por cientos o miles de distintos compuestos de /idrocar"uro, todos loscuales tienen puntos de e"ullición dentro del rango de corte. Estas fracciones incluen(a fin de aumentar el punto de e"ullición) gases li#ianos, naftas, destilados, gasóleos aceites residuales. $ada una de estas fracciones pasa por un proceso de refinacióndiferente para continuar su procesamiento.Las naftas son materiales com"usti"les con punto de e"ullición. 0or lo general seen#ían a las unidades de mejoramiento (para mejorar el octano, controlar el azufre,

etc.) luego a la mezcla de com"usti"les. Los destilados, incluido el queroseno, por logeneral atra#iesan más tratamientos luego se incorporan al com"usti"le pesado,di1sel gasóleo de calefacción. El gasóleo pasa por las unidades de con#ersión, dondese fraccionan en flujos más li#ianos (gasolina, destilado).inalmente, el aceite residual (o residuos) es dirigido a otras unidades de con#ersión, ose mezcla con el com"usti"le industrial pesado 2o asfalto. Los residuos tienenrelati#amente escaso #alor económico, en realidad un #alor más "ajo que el petróleocrudo del cual se e3traen. La maoría de las refinerías modernas con#ierten, omejoran, colas de componentes pesados de "ajo #alor en productos li#ianos más#aliosos (gasolina, com"usti"le pesado, com"usti"le di1sel, etc.).4e"ido a que todo el petróleo crudo que se trata en las refinerías atra#iesa un procesode destilación, la capacidad de refinación se e3presa normalmente en t1rminos dedestilación del petróleo crudo según la capacidad de producción.

2 Procesos de conversión (craueo!Los procesos de conversión pro#ocan reacciones químicas que rompen(descomponen!) mol1culas de /idrocar"uro (de escaso #alor económico) de grantamaño de alta e"ullición, lo que da origen a mol1culas apropiadas más pequeñas li#ianas, despu1s del procesamiento, para mezclar con gasolina, com"usti"le pesado,com"usti"le di1sel, materias primas de petroquímicos otros productos li#ianos dealto #alor. Las unidades de con#ersión forman el núcleo central de las operaciones derefinación modernas de"ido a que (%) permiten que las refinerías alcancen altosrendimientos de transporte de com"usti"les otros productos li#ianos #aliosos, (*)"rindan fle3i"ilidad operati#a para mantener la ela"oración de productos li#ianosconforme a las fluctuaciones normales en la calidad del petróleo crudo , (-) permitenel uso económico de los crudos sulfurosos pesados.

Los procesos de con#ersión de maor inter1s son el craqueo catalítico uidizado ($$,por sus siglas en ingl1s), el hidrocraqueo la coquización.La siguiente figura ofrece una "re#e comparación de algunas propiedades destacadasde estos tres procesos.


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5e de"e proporcionar una e3plicación del dato so"re el A"uste de Pro#orción de C$%del cuadro que se inclue en la igura. $uanto más pesado (más denso) es el crudo,más alta es su proporción de $26. 4el mismo modo, en un petróleo crudo en particular,cuanto más pesada es la fracción del punto de e"ullición, más alta es su proporción de$26. Este mismo fenómeno se aplica a los productos refinados7 $uanto más pesado esel producto, más alta es su proporción de $26. En consecuencia, las operaciones derefinación de"en, en conjunto, reducir la proporción de $26 del petróleo crudo losflujos intermedios que procesan. 8ran parte de esto (aunque no toda) recae so"re losprocesos de con#ersión.En t1rminos generales, la reducción de la proporción de $26 se puede lograr de alguna

de estas dos maneras7 a sea mediante el desec/o del e3ceso de car"ono (en la formade coque de petróleo) o la adición de /idrógeno. El $$ la coquización adoptan laprimera opción. El /idrocraqueo sigue la segunda opción.

Craueo catal&tico 'uidiado.

El craqueo catalítico fluidizado ($$) es el proceso de refinación desde el origen másimportante en la destilación del crudo, en lo que respecta a la capacidad de producciónde toda la industria el efecto general que posee en las operaciones de refinación ensu aspecto económico. El proceso opera a altas temperaturas "aja presión empleaun catalizador para con#ertir el gasóleo pesado a partir de la destilación del crudo (otros flujos pesados) en gases li#ianos, materias primas de petroquímicos, mezcla decomponentes de gasolina (nafta de FCC), mezcla de componentes de com"usti"ledi1sel (aceite cíclico ligero).El $$ ofrece (%) altos rendimientos de gasolina material destilado (en el rango de9':+ #ol; en la carga de $$), (*) alta confia"ilidad "ajos costos operati#os , (-)fle3i"ilidad operati#a para adaptarse a los cam"ios en la calidad del petróleo crudo los requisitos de los productos refinados. En sentido amplio, las refinerías orientadas ala producción de com"usti"les para transporte, la unidad de $$ representa más del


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refinerías de los Estados =nidos, la proporción de 824 es más alta en #erano que enin#ierno, lo que refleja los cam"ios que se producen en el patrón de demanda decom"usti"le.El $$ tam"i1n produce cantidades significati#as de gases li#ianos ($% a $


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características de emisión en el com"usti"le di1sel. Las reacciones químicas en el/idrocraqueo rompen los anillos aromáticos , de ese modo, producen una mezcla decomponentes de destilados especial, con un destacado funcionamiento característicasde emisión. En consecuencia, los /idrocraqueadores en las refinerías con $$ 2ounidades de coquización, a menudo reci"en como carga el alto contenido dearomáticos, flujos de destilados de alto contenido de azufre, a partir de estas unidades.

El /idrocraqueo es más efecti#o que el $$ o la coquización en cuanto a la con#ersióndel gasóleo pesado la ela"oración de productos de "ajo contenido de azufre. 5inem"argo, la construcción el funcionamiento de los /idrocraqueadores son máscostosos, en gran medida de"ido a su consumo demasiado alto de /idrógeno.

Couiación.

La coquización es proceso de con#ersión t1rmica, no catalítico que descompone elaceite residual, el residuo más pesado que resulta de la destilación del crudo, en unrango de intermedios más li#ianos para continuar su procesamiento. En la industria dela refinación, la coquización es el medio principal (aunque no el único) de con#ersióndel aceite residual, el fondo del "arril de crudo!, en productos más li#ianos #aliosos.Los productos craqueados a partir de la coquización incluen gases li#ianos (incluidas

las olefinas li#ianas), nafta de "aja calidad (nafta del proceso de coquización) flujosdestilados (destilado de coque), los cuales de"en continuar su procesamiento, grandes #olúmenes de gasóleo de coque coque de petróleo (≈*+B-' ; en la carga).El gasóleo de coque se utiliza principalmente como carga de $$ adicional. 5inem"argo, el gasóleo de coque contiene altos ni#eles de azufre otros contaminantes,los cuales disminuen el #alor de la carga de $$, en comparación con el gasóleo dedestilación directa.5egún el tipo de petróleo crudo, el coque de petróleo que se produce en el coquizadorse puede #ender para #arios fines de uso, por ejemplo, como com"usti"le en refineríaso plantas de energía e3ternas, o simplemente ser enterrado.

) Procesos de *e"ora*iento.Los procesos de mejoramiento pro#ocan reacciones químicas que com"inan oreestructuran las mol1culas en los flujos de "ajo #alor para producir otros de maor#alor, principalmente una mezcla de componentes de gasolina con alto octanaje "ajocontenido de azufre. Codos los procesos de mejoramiento de principal inter1s empleancatalizadores, incluen mol1culas de /idrocar"uro pequeñas se aplican a laproducción de gasolina.Entre los procesos de mejoramiento, los más importantes son el reformado catalítico,la alquilación, la isomerización, la polimerización la estericación.


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La siguiente figura ofrece un "re#e resumen de algunas propiedades destacadas deestos procesos.

Estos procesos se analizan "re#emente a continuación, en un orden más o menos

decreciente de la capacidad instalada la importancia de la producción de gasolina.

Re+or*ado catal&tico.

El reformado catalítico (o, simplemente, reformado!) es el proceso de mejoramientomás usado, en particular, en las refinerías de los Estados =nidos. Las unidades dereformado procesan di#ersos flujos de nafta (principalmente, pero no de manerae3clusi#a, nafta de destilación directa a partir de la destilación del crudo). Losreformadores catalíticos realizan una serie de reacciones catalíticas en estos flujos denafta, que aumentan significati#amente el ni#el de octano de los mismos (en algunoscasos /asta alcanzar una cantidad de +' octanos). El rendimiento del reformador(llamado reformado) es una mezcla de componentes de gasolina especial, de altooctanaje. El reformado representa alrededor del *+; del acimiento de gasolina de losEstados =nidos.

Las reacciones químicas principales en el reformado generan compuestos aromáticos.Los aromáticos en el punto de e"ullición de la gasolina tienen un ni#el de octano mualto características que fa#orecen la producción de gasolina.El reformado catalítico es un proceso de refinación fundamental. Es la principal fuentede refinación para ele#ar el índice octano para gasolina el principal medio pararegular el octano del acimiento de gasolina. El reformado catalítico puede producirreformados con un Dúmero de octano de in#estigación (FD, por sus siglas en ingl1s)


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superior a %'' (G%'' FD). Es el único proceso de refinación en el cual el octano essujeto a control mediante la manipulación de las condiciones operati#as. Los ajustesmenores en las condiciones operati#as permiten que los reformadores operen condiferentes índices!, para producir octanos reformados en cualquier rango de FD deentre &+ %''.Los reformadores tienen otra importante función de refinación. Los compuestos

aromáticos tienen una proporción maor de $26 que los compuestos de /idrocar"urode los cuales se producen, mediante el reformado catalítico. En consecuencia, losreformadores ela"oran /idrógeno, como un su"producto.La alta concentración de componentes aromáticos en el reformado es la fuenteprincipal de octano reformado. Estos compuestos aromáticos son tam"i1n #aliosos paralas materias primas de petroquímicos. 0or ende, muc/as refinerías u"icadas cerca decentros petroquímicos disponen de procesos para e3traer algunos de estos aromáticospara la #enta como materias primas de petroquímicos.Los aromáticos, en especial el "enceno, se consideran compuestos tó3icos, lo cual /aocasionado presiones e3ternas para generar octano incremental de fuentes que tienenmenor contenido aromático.

Aluilación

La alquilación com"ina las olefinas li#ianas (principalmente olefinas $< algunas $-)con iso"utano para producir una mezcla de componentes de gasolina (alquilato) de altooctanaje (≈A'A< FD). Las olefinas li#ianas la maoría (o todos) los iso"utanospro#ienen de la unidad de $$ de la refinería. 0or ende, las unidades de alquilación seencuentran sólo en las refinerías que disponen de unidades de $$. Los Estados =nidostienen la maor capacidad de $$, en comparación con otros países , enconsecuencia, cuentan con la maor capacidad de alquilación.4e"ido a la naturaleza del proceso de alquilación, el alquilato no contiene aromáticos niazufre, lo cual lo con#ierte en una mezcla de componentes de gasolina especial.0rácticamente todas las unidades de alquilación utilizan un fuerte catalizador ácidolíquido, a sea ácido fluor/ídrico (6) o ácido sulfúrico (6*5F


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La polimerización com"ina dos o tres mol1culas de olefina li#iana ($- o $CHE en las aguas su"terráneas. Esta eliminacióncasionóque las refinerías de los Estados =nidos cerraran sus unidades de esterificación.El uso de 1ter (principalmente >CHE ECHE) como mezcla de componentes degasolina continúa en aumento. En el año *'%', en >13ico se consumieron alrededor de


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se realiza a altos índices (es decir, alta temperatura, presión concentración de/idrógeno), a menudo implica tam"i1n algún /idrocraqueo incidental. El/idrotratamiento profundo de este tipo se denomina hidrorenación. Esteprocedimiento realizado a "ajos índices se utiliza para modificar ciertas característicasde los productos de especialidad refinados (por ejemplo, diferentes propiedades deaceites lu"ricantes) para cumplir las especificaciones. El /idrotratamiento le#e con

frecuencia se denomina hidroaca!ado.La maoría de las refinerías que ela"oran productos li#ianos tienen muc/as unidadesde /idrotratamiento. Istas operan en diferentes fracciones de petróleo crudo, flujos derefinería intermedios, materias primas componentes de mezcla, que #arían de lasnaftas li#ianas al crudo pesado, cumplen diferentes propósitos. 0or ejemplo7♦Codos los reformadores catalíticos tienen hidrotratadores de nafta que reducen elcontenido de azufre de la carga del reformador a J % ppm, para proteger el catalizadorreformador. @lgunos reformadores tam"i1n tienen /idrotratadores posteriores(unidades de saturación del !enceno) para e3traer el "enceno del reformado.♦>uc/as unidades de $$, en especial en las refinerías que producen un tipo de crudosulfuroso para refinación o com"usti"le con "ajo contenido de azufre com"usti"ledi1sel, tienen carga de FCC de hidrotratadores. Estos /idrotratadores reducen las

emisiones de ó3idos de azufre del $$, protegen el catalizador de $$ de lacontaminación por nitrógeno metales, mejoran los rendimientos del craqueo reducen el contenido de azufre de los productos o"tenidos en el proceso de $$(incluidos aquellos que se incorporan a la gasolina a las mezclas de di1sel).$asi todas las unidades de $$ de las refinerías que producen gasolina con "ajocontenido de azufre tienen /idrotratadores posteriores (hidrotratador de nafta de FCC)para e3traer el maorcontenido de azufre de la nafta de FCC, una importante mezclade componentes de gasolina que produce el $$.♦Los hidrotratadores de destilados eliminan el azufre de las mezclas de componentesde com"usti"le destilado indi#idual o las mezclas de las mismas, como así tam"i1notros flujos de refinación, para cumplir con las especificaciones so"re el contenido deazufre final en los productos terminados (, en algunos casos, tam"i1n con lasespecificaciones de aromáticos de la cantidad de cetano).

/ Procesos de se#aración0rácticamente todas los flujos de refinación son mezclas de compuestos de/idrocar"uros. Los procesos de separación utilizan las diferencias en las propiedadesfísicas químicas de estos compuestos para separar un flujo de refinación en dos omás flujos nue#os.La destilación o fraccionamiento, los procesos de separación más comunes, utilizan lasdiferencias en las temperaturas en las cuales se alcanzan los puntos de e"ullición paraproducir como efecto la separación en mezclas relati#amente más li#ianas (menose"ullición) pesadas (maor e"ullición).La destilación emplea tecnologías reconocidas es, sin lugar a dudas, el proceso derefinación más usado. Las unidades de destilación (fraccionadores) están presentes en

todas las refinerías.Las unidades de destilación requieren entradas significati#as de energía t1rmica para/er#ir los componentes más #olátiles de la mezcla que se está separando. $omoconsecuencia, las unidades de destilación de una refinería, incluida la destilación delcrudo, de manera colecti#a representan una fracción significati#a del total de uso deenergía de la refinería.La e"tracción, otro proceso de separación común, utiliza las diferencias en lasolu"ilidad relati#a de diferentes compuestos en un sol#ente líquido para e3traer loscompuestos específicos de las mezclas de /idrocar"uros. La aplicación de refinación de


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e3tracción más común es la e"tracción de arom#ticos, mediante la cual se e3traen enforma selecti#a ciertos compuestos aromáticos de los flujos reformados altamentearomáticos que se producen mediante el reformado catalítico. Los aromáticos que see3traen ("enceno, tolueno 3ileno) son principalmente materias primas depetroquímicos.

0 Servicio eneral o#eraciones de so#orteLas refinerías a"arcan muc/as unidades de proceso adicionales de diferentecomplejidad propósito. En algunas se ela"oran productos de especialidad (ceras,lu"ricantes, asfalto, etc.). En otras se controla las emisiones a la atmósfera al agua,e incluso en otros casos proporcionan apoo a los procesos principales que se analizana continuación.Las instalaciones de soporte principales incluen7♦ 0roducción recuperación de /idrógeno.♦ecuperación de azufre (de los procesos de desulfuración).♦>anejo separación de gas li#iano.♦Cratamiento de aguas residuales.♦>o#imiento almacenamiento de petróleo.♦8eneración de electricidad #apor.Los /idrocraqueadores e /idrotratadores requieren una considera"le entrada de/idrógeno. @lgunos de los requerimientos del /idrógeno de refinación se cumplen atra#1s de los su"productos del /idrógeno producidos en el reformador. El resto de losrequisitos del /idrógeno son cumplidos por las plantas de /idrógeno en la refinería o(en algunos lugares) mediante las compras de /idrógeno de las plantas mercantes de/idrógeno cercanas. Estas plantas producen /idrógeno a partir de gas natural. 4e"idoa que estas plantas son costosas, sin tener en cuenta su fuente, la maoría de lasrefinerías tam"i1n tienen instalaciones para recuperar reciclar el /idrógenoconsumido en el /idrocraqueo e /idrotratamiento de los flujos #ertidos.Los procesos de refinación utilizan com"usti"le #apor para calentar 2o /er#ir losflujos de proceso proporcionar la energía necesaria para pro#ocar reaccionesquímicas, utilizan electricidad para /acer funcionar las "om"as los compresores.

@lgunas refinerías compran com"usti"le (gas natural), electricidad 2o #apor. Ftrasgeneran algunos o todos sus ser#icios en el lugar. Esta generación en el lugar implica eluso de una caldera de #apor tradicional e instalaciones de generación de energía ocogeneración. La cogeneración es la producción integrada de electricidad #apor, conun rendimiento t1rmico mu alto, a tra#1s del uso de gas natural comprado o gasli#iano producido en la refinería como com"usti"le.3 4ecla de #roductosLa mezcla de productos, la operación en el proceso final de cada refinería, a pesar deltamaño o la configuración total, consiste en la mezcla los flujos de refinación endiferentes proporciones para ela"orar productos refinados terminados, cuaspropiedades cumplen todas las normas industriales gu"ernamentales aplica"les, a uncosto mínimo. Las diferentes normas corresponden a las propiedades físicas (por

ejemplo, densidad, #olatilidad, punto de e"ullición), químicas (por ejemplo, contenidode azufre, de aromáticos, etc.) las características de funcionamiento (por ejemplo,número de octano, punto de /umo).La producción de cada producto terminado requiere la mezcla de #arios componentesde"ido a que (%) las refinerías no producen el #olumen suficiente de una única mezclade componentes para cumplir la demanda de cualquiera de los principales productos demezcla, como la gasolina, el com"usti"le pesado el com"usti"le di1sel, (*) muc/oscomponentes de mezcla tienen propiedades que satisfacen algunos, pero no todos, losestándares pertinentes para los productos refinados con los cuales se de"en mezclar ,


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(-) la reducción del costo pro#oca que los productos refinados sean mezclados paracumplir, en lugar de superar, las especificaciones, en la medida de lo posi"le. 0or logeneral, la gasolina es una composición de ≈9B%' componentes de mezcla. Elcom"usti"le di1sel es una composición de ≈

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