Hidroprocesamiento

Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ciencias Química[pic 1][pic 2]

Ingeniería Química

Procesos de Refinación

“Hidroprocesamiento y Reformación”

David Israel Ortiz Ortega               1703694

Ramón Hernández Morales           1703714

Miro ####

Dr. Carlos Escamilla Alvarado

San Nicolás de los Garza, Nuevo León a 26 de agosto de 2016

Índice

Resumen        

Hidroprocesamiento        

Especificaciones de operación        

Proceso general        

Hidroprocesadores de lechos móviles        

Reformación Catalítica        

Hidrotratamiento de nafta        

Unidad de reformado        

Sección de estabilización y fraccionamiento        

Materias Primas        

Reacciones de Reformación        

Conclusión        

Referencias        

Resumen

La destilación, por mucho, no lo es todo en cuanto a procesos relacionados al petróleo. Aún y cuando se ha adelantado la tecnología para mejorar la eficiencia de los procesos de destilación, es necesario de otras técnicas para el mejor aprovechamiento de uno de los recursos más importantes en la actualidad. El hidroprocesamiento permite aprovechar los residuos que aparentan ser desechos de la destilación atmosférica y de vacío. Este proceso ha permitido a grandes compañías como Shell a estar a la vanguardia y ser uno de los más grandes. Enormes cantidades de crudo es recuperado para ser procesado nuevamente. A pesar de ello algunas de las fracciones del crudo no tienen la estructura de hidrocarburos adecuada. Por ello, hay que transformar la estructura para que la fracción sea de una calidad adecuada. Entre los diferentes procesos para llegar al objetivo mencionado destaca la Reformación Catalítica

Hidroprocesamiento

El término hidroprocesamiento se utiliza para denominar a los procesos utilizados para reducir el intervalo de ebullición de la materia prima, así como para eliminar cantidades sustanciales de impurezas tales como metales, azufre, nitrógeno y compuestos de alto de formación de carbón.

Algunos procesos de lecho fijo practicados actualmente que caen en la categoría de hidroprocesamiento son:

• RESID-fining
• ARDS
• VRDS
• RESID HDS
• LC-fining
• H-Oil

En este tipo de procesos, la conversión de la alimentación es desde un 25% hasta un 65%. El hidroprocesamiento también recibe otros nombres tales como hidroconversión, hidrorefinado y HDS de aceite residual. En las refinerías de Estados Unidos, las unidades de hidroprocesamientose utilizan para preparar una corriente de materia prima residual para el agrietamiento y unidades de coquización.

Aunque los aceites residuales de vacío se pueden utilizar como materias primas, la mayoría de unidades utilizan aceites residuales atmosféricos como alimentación por las viscosidades y niveles de impurezas más bajas, pues dan mejores operaciones generales y una mayor reducción de impurezas en las fracciones de más de 1050° F (566° C).

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Fig. 1 Unidad de hidroprocesamiento EXXON RESIDfining (Petroleum Refining, 2001)

Normalmente este tipo de procesos son llevados a cabo mediante lechos fijos y usualmente se requiere que las unidades sean interrumpidas para cambiar los catalizadores una vez que el rendimiento de estos ha decaído por debajo de su nivel aceptable.

En la Figura 1 se puede apreciar un diagrama de un proceso típico de lechos fijos, los cuales son más comunes entre los tipos de hidroprocesamiento. A pesar de ello los procesos de lecho expandido o en ebullición tiene diagramas de proceso muy parecidos, en el sentido de la secuencia de operaciones.

Especificaciones de operación

• Bajas velocidades espaciales de 0.2 v/h a 0.5v/h

• Velocidad espacial: se define como el recíproco del tiempo espacial y representa el número de volúmenes de alimentación que se tratan en el reactor por unidad de tiempo, por lo tanto, sus dimensiones son: tiempo-1.

• Muy altas presiones, por encima de 2000 psig (13.8 MPa) y usualmente más cercanas a 3000 psig (20.7 MPa).

• Estas presiones equivalen aproximadamente a 1/5 la presión que existe en el fondo de la Fosa de las Marianas, el lugar más profundo de los océanos terrestres.

• Estas condiciones limitan los trenes de reactores a 30000 o 40000 BPSD (barrels per stream day) o 4760-6360 m3/SD

• Los trenes de reactores normalmente tienen un reactor preventivo que reduce los contenidos de metales de la alimentación, después de este reactor se sigue con una serie de 3 o 4 reactores de hidroprocesamiento.

• El reactor preventivo contiene catalizadores con poros grandes desde 150 a 200 Å.

• Los catalizadores utilizados en el reactor preventivo son hechos a base de silica-alumina con un nivel de carga bajo de metales como Cobalto y Molibdeno.

• El resto de los reactores contienen catalizadores elaborados especialmente para su función, con tamaño    de poro que oscila entre los 80 y 100 Å.[pic 4]

Fig 2. Catalizador de Cobalto-Molibdeno

(Fuente: http://www.cncpc.hk/)

Proceso general

El proceso es muy similar al de las unidades de hidrocraqueo a excepción de la unidad de absorción de aminas para remover sulfuro de hidrógeno de la corriente de recirculación de hidrógeno. Otra diferencia es el reactor preventivo que protege a los catalizadores en el tren de reactores.

La alimentación de aceite pesado para la destilación atmosférica es desalinizada en una unidad de dos o tres etapas, esto con el fin de remover tantas sales inorgánicas y sólidos suspendidos como sean posibles.

Los residuos de la destilación atmosférica son filtrados antes de ser alimentados al proceso de hidroprocesamiento para remover sólidos de tamaño mayor a 25 Å, se mezcla con hidrógeno recirculado, se calienta hasta la temperatura de reacción y se carga en la parte superior del reactor preventivo. Los sólidos suspendidos se quedarán en esa zona y la mayor parte de los metales se depositará en el catalizador

Los tres o cuatro reactores que siguen al preventivo son operados y diseñados para que remuevan azufre y nitrógeno, también para craquear el material de rangos de más de 1050°F.

Posterior a esto se separa el hidrógeno recirculado y la corriente de líquido rico en hidrocarburos se fracciona en equipos de destilación, ya sea atmosférica o al vacío, dependiendo del tratamiento que se le haya dado y de los resultados que se obtengan del hidroprocesamiento.

A continuación, en la Tabla 1, se muestran los resultados del hidroprocesamiento de un crudo pesado venezolano denominado Jobo.

Hidroprocesadores de lechos móviles

Algunas compañías han trabajado para lograr aprovechar las ventajas de los diferentes sistemas que se pueden utilizar para este proceso. Chevron y Shell son ejemplo de ello; pues han logrado desarrollar tecnología que combina las ventajas del hidroprocesamiento en lechos fijos y en ebullición.

Los reactores que Shell y Chevron han desarrollado permiten el flujo de catalizador mediante la gravedad, desde la parte superior hasta la inferior, con un mecanismo que permite que el catalizador ya usado pueda ser constantemente removido del fondo y así, nuevo catalizador sea agregado en la parte superior. Esta adición permite que los catalizadores que ya contienen mucho metal puedan ser removidos sin necesidad de parar el proceso y así se logre algo con un mejor ritmo. El consumo de catalizadores es mucho menor que el de un lecho en ebullición, pues estos sistemas remueven únicamente los altamente cargados en metales y permite que los que no se han cargado en exceso permanezcan para que den un mejor rendimiento.

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