La planta de Olefinas I

PLANTAS OLEFINAS

PLANTA OLEFINAS I

GENERALIDADES:

La planta de Olefinas I fue diseñada por M.W. Kellogg con una capacidad de 150 MTMA de etileno grado polímero y hasta 96 MTMA de propileno grado químico en el año 1976. En el año 1991 – 1992 se ejecutó un proyecto de expansión para llevar la capacidad hasta 250 MTMA de etileno grado polímero y hasta 130 MTMA de propileno grado polímero. Para ello se usa propano o la mezcla etano – propano como alimentación.

La planta de Olefinas I ha sido diseñada para trabajar con tres casos de alimentación los cuales se nombran a continuación:

 Caso 100% propano: como su nombre lo indica requiere como única alimentación fresca propano proveniente del límite de batería.

 Caso Típico: cuya alimentación esta formada por una mezcla molar de 75% de propano y 25% de etano.

Caso Mezcla: la planta opera con una alimentación fresca en porcentaje molar de 30% en propano y 70% de etano.

Las materias primas provienen vía tubería de las plantas de LGN ubicadas en El Tablazo, ver láminas “DISTRIBUCIÓN DE ETANO Y DISTRIBUCIÓN DE PROPANO” anexas

DESCRIPCION GENERAL DE LAS FASES DEL PROCESO:

A. ALIMENTACION:

ALIMENTACIÓN DE PROPANO:

El propano se alimenta en forma líquida desde el límite de batería al recipiente de alimentación 101-F a una presión de 17.6 Kg/cm2 y a 38° C. Luego se vaporiza y sobrecalienta en los intercambiadores 101-C, con propileno refrigerante y 102-C, con vapor de baja presión respectivamente, donde se une el propano de reciclo proveniente de los reactores de hidrogenación antes de entrar a los hornos de pirólisis.

ALIMENTACIÓN DE ETANO:

El etano se envía directamente a la planta a 17.6 Kg/cm2 y temperatura ambiente desde los límites de batería y entra directamente a los hornos a través de la válvula de control principal de un sistema de control de presión en el cabezal de etano en rango compartido, al haber baja presión actúa la válvula secundaria que admite etano líquido desde los tanques de almacenamiento 176-F A/B/C luego de ser evaporado. El Etano de reciclo proveniente de las fraccionadoras etano/etileno se mezcla con estas corrientes antes de entrar a los hornos de pirólisis.

PIROLISIS DEL ETANO Y EL PROPANO:

El área de pirólisis consiste en siete hornos sencillos 101-B A/G definidos cada uno como una celda, y dos hornos dobles 201-B y 101-BI de dos celdas cada uno. Cada una de las once celdas tiene aproximadamente la misma capacidad.

Los hornos convencionales están asociados a Calderas de Recuperación Térmica, cuatro a la caldera 103-BA y tres a la 103-BB, en las cuales se recogen los gases de combustión de los hornos asociados a la caldera y precalentar el agua de alimentación y sobre calentar el vapor generado.

El tiro del conjunto caldera – hornos asociados se produce por medios de ventiladores de tiro inducido instalados en cada caldera, movidos por turbinas a vapor de media presión.

Los hornos dobles no están asociados a calderas de recuperación térmica y el uso eficiente de los gases de combustión se realiza en cada horno en particular, el tiro se genera por ventiladores de tiro inducido movidos por motores eléctricos.

En estas celdas se procesan por pirólisis o craqueo térmico el etano y propano en forma separada previamente mezclados con vapor de agua a una relación de 0.3 a 0.4. Kg. de vapor / Kg de hidrocarburo.

Las corrientes de etano y/o propano – vapor entran a la sección de convección del horno la cual se encuentra a una temperatura aproximada de 200°C a través de serpentines paralelos antes de entrar a la sección de radiación por una tubería externa (crossover). En la sección de radiación la mezcla hidrocarburo – vapor se somete a condiciones severas de craqueo a temperaturas cercanas a los 843°C para el etano y de 826°C a 843°C para el propano.

Las reacciones de pirólisis que se llevan a cada son las siguientes:

Craqueo de etano:

CH3 – CH3 --------> CH2 = CH2 + H2 +

CH4

C2H2

C2H4

C3H4

C3H6

C3H8

C4H6

C4H10

C5+

COKE

Craqueo de propano:

CH2 = CH2

CH3 – CH3 –CH3 --------> + H2 +

CH2 = CH – CH3

CH4

C2H2

C2H4

C3H4

C3H6

C3H8

C4H6

C4H10

C5+

COKE

Los hornos craquearan etano a 60 de conversión mientras que los hornos sencillos craquearan propano a 82% de conversión y los hornos dobles craquearan propano entre 75 y 90 % de conversión.

Los efluentes de pirólisis a alta temperatura y entran por el fondo de la caldera de enfriamiento súbito a la cual está asociada la celda de radiación, las calderas de enfriamiento súbito de los hornos convencionales son verticales, mientras que las de las celdas correspondientes a los hornos dobles son horizontales. El intercambiador de enfriamiento súbito remueve rápidamente el calor a través de la generación de vapor saturado de alta presión en el lado de la carcaza, disminuyendo la temperatura rápidamente por debajo de 400 °C para detener las reacciones en cadena de los efluentes de pirólisis y preservar las olefinas producidas en los serpentines de craqueo, así como también, los rendimientos de la materia prima hacia olefinas.

DEPURACION DE LOS GASES DE PIROLISIS:

En el depurador de gases de pirólisis 101-E, el efluente proveniente de los hornos de pirólisis se enfría nuevamente para condensar los hidrocarburos mas pesados (aceites), el vapor introducido como vapor de dilución y remover partículas sólidas, por medio de un sistema de circulación de agua. La sección superior de la torre está empacada y la sección inferior es de deflectores.

Los gases de pirólisis entran a la torre por el fondo y fluyen hacia arriba a través de los deflectores en contracorriente con el agua. Se eliminan hidrocarburos pesados y se condensa el vapor. El flujo líquido proveniente de la columna fluye hacia el separador 103 – F en el cual se separan tres fases líquidas: agua, aceite liviano y aceite pesados en tres compartimentos. El agua libre de aceites se recircula por medio de bombas hacia un sistema de intercambiadores de calor como agente de calentamiento a diferentes sistemas de la planta, especialmente a los rehervidores de las columnas desetanizadora y fraccionadoras propano/propileno, retornando al depurador.

COMPRESION PRIMARIA DEL GAS DE PROCESO:

El proceso de desintegración térmica de hidrocarburos se efectúa a bajas presiones (1.0 kg/cm2), por lo que es necesario incrementar la presión a fin de lograr las presiones necesarias para los procesos posteriores, para ello existe el compresor de gas proceso181-J. El mismo consta de cinco etapas, las cuatro primeras etapas se denominan de compresión primaria y la quinta de compresión final del gas de proceso.

En las etapas primaria, el compresor eleva la presión del gas a las requeridas para los procesos que ocurren entre la cuarta y quinta etapa (18.7 Kg/cm2), dichos procesos son: eliminación del acetileno por un proceso de hidrogenación catalítica selectiva a alta temperatura (conversión de acetileno); eliminación del CO2 por un proceso de lavado cáustico y eliminación de la humedad por un proceso de adsorción sobre tamices moleculares (secado de gas de proceso).

El gas de proceso del tope del despojador 101-E aproximadamente a 0.8 Kg/cm2 y 43°C entra en la primera etapa del compresor 181-J al tambor de succión de la primera etapa 190-F a la cual se unen también los topes del despojador de dripoleno 108-E, la corriente de tope del tambor 109-F, desgasificador de soda gastada, y el flujo anti inestabilidad (kickback) de la tercera etapa de descarga. El tope del tambor 190-F entra a la primera etapa de compresión, a donde se eleva la presión del gas de proceso a 2.9 Kg/cm2 y 90°C. El gas de proceso, previamente enfriado en el intercambiador 180-C, llega al tambor de descarga de la primera etapa (104-F), la corriente de tope dicho tambor pasa a la segunda etapa de compresión a donde se eleva su presión a 4.9 Kg/cm2, de nuevo, el gas comprimido se enfría en el intercambiador 181-C pasando al tambor de succión de la 3era etapa 105-F. El gas de tope del tambor pasa a la tercera etapa de compresión donde eleva su presión a 9.8 Kg/cm2, enfriándose en el 182-C pasando hasta el tambor 106-F, succión de la 4ta. etapa. Del 106-F el gas de proceso va hacia la cuarta etapa del compresor en la cual llega a una presión de 19.8 Kg/cm2.

El agua que condensa en el tambor de descarga de la primera etapa va hacia el tambor del despojador 103-F. Los tambores de descarga de la segunda y tercera etapa 105-F y 106-F tienen un nivel de presión suficiente para condensar hidrocarburos y agua. La fase acuosa se envía al tambor 103-F y la fase de hidrocarburo del tambor 105-F al fondo del despojador de dripoleno. El líquido de la cuarta etapa descarga que contiene hidrocarburo y agua se precalienta antes de entrar al despojador de dripoleno.

CONVERSION DE ACETILENO:

De

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