Coquizacion

* Coquización

La coquización es una forma enérgica de craqueo térmico utilizada para obtener gasolina de destilación directa (nafta de coquificador) y diversas fracciones de destilación intermedia, que se utilizan como materiales para craqueo catalítico. Por este proceso, el hidrógeno de la molécula de hidrocarburo se reduce de forma tan completa, que el residuo es una forma de carbono casi puro, denominado coque. Los dos procesos de coquización más comunes son:

* Coquización retardada (delayed coking), con el fin de producir coque de calidad de electrodo o coque combustible.

* Coquización fluidizado continua (fluid coking), que sólo produce coque destinado a la combustión o a la gasificación.

Los productos líquidos de la coquización son muy inestables (alto contenido en dienos), muy olefínicos y muy contaminados de azufre y nitrógeno. La producción de gas es importante. Los productos líquidos deben sufrir tratamiento con hidrógeno antes de mezclarse con las correspondientes fracciones de crudo y seguir los procesos de mejoras de sus características.

* Objetivo del proceso

Convertir residuo corto proveniente de las plantas de vacío, en productos de mayor valor comercial (gases licuados de petróleo, naftas y gasóleos), permitiendo aumentar el procesamiento de crudos pesados en la refinería y disminuir la producción de combustible residual de alto azufre.

* Variables operacionales

* Alta T de Salida del horno aumenta T de coquización y craqueo y rendimientos de gas, nafta y coque y reduce el gasóleo.

* Alta P de fraccionamiento produce igual efecto que alta T salida del horno por condensar más reciclado y devolver al horno

* Coquización retardada

El proceso de coquización retardada se desarrolló para minimizar los rendimientos en fuelóleo residual por el craqueo térmico energético de los productos tales como residuos de vacío y alquitranes térmicos. En las primeras refinerías, del craqueo térmico energético de tales productos, resultaban depósitos indeseables en los calentadores. Debido a la evolución gradual de la ciencia se encontró que los calentadores podrían diseñarse para alcanzar temperaturas de los productos residuales por encima del punto de craqueo sin formación significante de coque en los calentadores. Esto requería altas velocidades (tiempos de refinación mínimos) en los calentadores. Mediante un tambor compensador aislado en el efluente calefactor se conseguía un tiempo suficiente para que la coquización tuviera lugar antes del procesado subsiguiente y de alli el término de coquización retardada. Desde un punto de vista de reacción química la coquización puede considerarse como un proceso de craqueo térmico energético en el cual uno de los productos finales es carbón (es decir coque). En realidad, el coque formado contiene alguna materia volátil o hidrocarburo de alto punto de ebullición. Para eliminar esencialmente toda la materia volátil del coque de petróleo debe de calcinarse a unos 2000ºF aproximadamente. Cantidades menores del hidrogeno permanecen en el coque aun después de la calcinación lo que da credibilidad a la teoría sostenida por algunos autores de que el coque es en este punto un polímero.

* Descripción de proceso

El alimento nuevo líquido caliente se carga a la columna de fraccionamiento 2 a 4 platos por encima de la zona de vapor de cola. De esta forma se consigue que:

1. los vapores calientes del tambor de coque se enfrían por el alimento liquido más frio previniendo así la formación de cualquier cantidad significativa de coque en la columna de fraccionamiento y simultáneamente se condensa una porción a las colas más pesadas las cuales son recicladas.

2. cualquier sustancia remanente más ligera que la conveniente para el tambor de coque se agote (vaporice) del alimento liquido nuevo.

3. el alimento nuevo liquido es además precalentado el alimento nuevo liquido restante se combina con el reciclado condensado y se bombea desde el pie de la columna de fraccionamiento a través de calentador del coquizador, donde se vaporiza parcialmente, y luego hacia uno de los dos tambores de coque. Normalmente se introduce vapor en los tubos del calentador para controlar las velocidades y de esta forma minimizar el depósito del coque. La porción no vaporizada del efluente del calentador sedimenta en el tambor del coque, donde el efecto combinado del tiempo de retención y la temperatura dan lugar a la formación del coque.

Los vapores de la cabeza del tambor de coque vuelven a la base de la columna de fraccionamiento. Estos vapores están formados por agua y por los productos de la reacción de craqueo térmico: gas, nafta y gasóleos. Los vapores fluyen hacia arriba a través de los platos de enfriamiento previamente descritos. Por encima de la entrada de alimento nuevo en la columna de fraccionamiento hay 2 o 3 platos por debajo del plato de extracción del gasóleo. Estos platos con el reflujo de gasóleo parcialmente enfriado proporcionan un buen control del equilibrio del punto final del gasóleo y minimizan el arrastre de alimento nuevo líquido o de líquido de reciclado en el gasóleo producido. La extracción lateral de gasóleo es una configuración convencional que emplea columnas de agotamiento de 6 a 8 platos con introducción de vapor por debajo del plato base, para vaporizar las colas ligeras y controlar el punto de ebullición inicial. El vapor y las colas ligeras vaporizadas se devuelven desde la cabeza del separador de gasóleo a la columna de fraccionamiento, 1 o 2 platos por encima del plato de extracción. Para recuperar calor a un nivel de temperatura alto y minimizar el calor de bajo nivel de temperatura eliminado de los condensadores de cabeza, se coloca un sistema de reflujo por bombeo en el plato de extracción. Este calor de bajo nivel de temperatura no se puede recuperar normalmente en los cambiadores de calor y se expulsa a la atmosfera a través de las columnas de enfriamiento de agua o de los enfriadores de aire. Entre la extracción de gasóleo y la extracción de nafta o cabeza de la columna se utilizan normalmente de 8 a 10 platos. Si se emplea una extracción lateral de nafta, se precisan platos adicionales por encima del plato de extracción de la nafta.

* Coquización continúa

La coquización continua (por contacto o líquida) es un proceso de lecho móvil que opera a presiones menores y temperaturas más altas que la coquización retardada. En la coquización continua se efectúa un craqueo térmico utilizando calor transferido de las partículas de coque calientes recicladas a la carga situada en un mezclador radial, llamado reactor. Se toman los gases y vapores del reactor, se enfrían para impedir que continúe la reacción y se fraccionan. El coque de la reacción entra en un tambor de compensación y se eleva hasta un alimentador y clasificador donde se separan las partículas de coque más grandes. El coque restante cae en el precalentador del reactor para ser reciclado con la carga. El proceso es automático, dado que hay un flujo continuo de coque y carga, y la coquización tiene lugar tanto en el reactor como en el tambor de compensación.

* Separación del coque

Cuando el tambor del coque en servicio se llena hasta un margen de seguridad de la parte superior, el efluente del calentador se cambia al tambor del coque vacío y se aísla el tambor lleno, se le inyecta vapor para eliminar los vapores de hidrocarburos, se enfría mediante llenado con agua, se abre, se desagua, y se retira el coque la operación de descoquizar tiene lugar en algunas plantas mediante un taladrador mecánico o escariador, sin embargo la mayoría de las plantas utilizan un sistema hidráulico. El sistema hidráulico consiste simplemente en un número de chorros de agua a alta presión (de 2000 a 2500 psig) que descienden al lecho del coque en un vástago giratorio. Utilizando un chorro especial de practica siempre en primer lugar un agujero de pequeño diámetro, denominado ratonera desde la parte superior del lecho hasta la parte inferior. Esto se realiza para permitir el movimiento a través del lecho de coque del agua y del vástago principal. La masa principal de coque se separa entonces del tambor, empezando normalmente por la base. Algunos operarios prefieren empezar por la parte superior del tambor para evitar el desprendimiento de fragmentos grandes de coque, lo que daría lugar a problemas en el subsiguiente manejo del coque. A menudo el coque se desciende del tambor se recoge sobre vagonetas. Alternativamente se canaliza o bombea como agua pastosa hacia una pila de almacenamiento.

* Propiedades y usos del coque de petróleo

La mayor parte del coque de petróleo se produce como pedazos sólidos, porosos, irregulares, cuyo tamaño abarca desde las 20 pulgadas hasta polvo fino. Este tipo de coque se denomina coque esponjoso debido a su apariencia. Los usos principales del coque esponjoso del petróleo son los siguientes:

1. fabricación de electrodos para uso en hornos eléctricos para la producción de fosforo elemental, dióxido de titanio, acero, carburo cálcico y carburo de silicio.

2. fabricación de ánodos para la reducción electrolítica de la alúmina.

3. uso directo como fuente de productos químicos de carbono para la fabricación de fosforo elemental, carburo cálcico y carburo de silicio.

4. fabricación de grafico

Es importante resaltar que el coque de petróleo no tiene

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