Refinación de petróleo y economía del proceso. FING Octubre 2013

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Héctor Vidal Parra
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1 Refinación de petróleo y economía del proceso FING Octubre 2013

2 Equipos principales 420 MM USD Hornos de Proceso 19 Calderas de Vapor 7 Torres 38 Reactores 42 Intercambiadores de calor 235 Tanques de almacenamiento 152 Compresores 35 Equipos de bombeo 481 Antorchas 2 Personas en la Gerencia aproximadamente 400 Crudo a procesar: aprox. 2 MM m 3 /año Otros 7 Total 1018

almacenamiento 152 Compresores 35 Equipos de bombeo 481 Antorchas 2 Personas

3 Diagrama de bloques de la refinería Área 1 Área 2 Área 3 Área 4 Área 5 Lab Refin. Gas agrio SRU Azufre Fuel gas Crudo Destilación Atmosférica Vapor Nafta C 3 /C 4 Jet/Kero Gasoil Residual Isomerización Hidrotratamiento Naftas LVGO Destila ción a Vacío LCO HVGO Reformación catalítica Merox FCCU Fondo Vacío DSF Gasolina Isomerato DHT Nafta C 3 /C 4 Reformado Prime G+ HDS C 3 /C 4 Slurry Gasoil VSBK VSBK Fondo VSBK Almacenaje Blending Gestión de productos terminados Tratamiento de efluentes Aire Agua enfriamiento Energía Eléctrica Análisis de Control y de Certificación LPG Gasolina Jet / Kero Gas Oil Fuel Oil Asfalto Servicios Auxiliares Laboratorio de Control y Certificación

LCO HVGO Reformación catalítica Merox FCCU Fondo Vacío DSF Gasolina Isomerato DHT Nafta C 3 /C 4 Reformado Prime G+ HDS C 3 /C 4 Slurry Gasoil VSBK VSBK Fondo VSBK

4 DF

5 Diagrama de Procesos de Topping y Vacío Calentamiento Tren frío 150ºC Desalado Calentamiento Tren Intermedio 210ºC Calentamiento Horno Atmosférico 260ºC Calentamiento Tren Caliente 200ºC Destilación Preflash 370ºC Destilación Atmosférica 300ºC Calentamiento Horno Vacío 410ºC Destilación al vacío

Atmosférico 260ºC Calentamiento Tren Caliente 200ºC Destilación Preflash

6 Carga y Productos intermedios de la Destilación atmosférica Fuel gas LPG Crudo Destilación atmosférica Nafta Queroseno liviano Queroseno pesado Gas Oil atmosférico Diesel Oil Fondo atmosférico, carga de Vacío Capacidad: bbl/día o 330 m3/h.

liviano Queroseno pesado Gas Oil atmosférico Diesel Oil Fondo

7 Carga y Productos intermedios de la Destilación a Vacío Aceite Liviano de Vacío Fondo atmosférico Destilación a Vacío Aceite Pesado de Vacío Fondo de Vacío, carga de VBK Capacidad: bbl/día, o 132 m3/h.

Destilación a Vacío Aceite Pesado de Vacío Fondo de

8 Productos intermedios de Topping y Vacío y sus usos Producto intermedio Rango de Destilación ( C) Destino Fuel Gas Incondensables Compuesto por C1 y C2. Van al sistema de fuel gas LPG (Gases Licuables de petróleo) 35- C3 y C4. Va a Área 2 donde se fracciona en Recuperación de Livianos Gasolina-Nafta C5 a C8. Luego de la estabilización es carga para el complejo de Gasolinas Queroseno Liviano Puede formar parte de la carga del Complejo de Gasolinas, formar parte del Jet o del Gas oil Queroseno Pesado Puede formar parte de los productos Queroseno, Jet o del Gas oil. Puede ser carga de las unidades de MRX o DSF. Puede ser diluyente de fuel oil Gas Oil Forma parte del Producto Gas Oil Diesel Oil Puede formar parte del producto Gas Oil, Gas Oil Marino o ser parte de la carga de FCC Fondo Atmosférico 300+ Generalmente es la carga de la Unidad de Vacío. Puede formar parte del producto Fuel Oil y puede ser carga de FCCU Aceite Liviano de Vacío Generalmente forma parte del producto gas oil Aceite pesado de Vacío Carga de la Unidad de FCC Fondo de Vacío 450+ Puede ser la carga de VBK, constituyente principal del fuel oil. Si el crudo es asfaltifero, es asfalto DF

Luego de la estabilización es carga para el complejo de Gasolinas Queroseno Liviano 140-185 Puede formar parte de la carga del Complejo de Gasolinas, formar parte del Jet o del Gas oil Queroseno

9 Complejo de Gasolinas, diagrama de bloques Nafta de Topping (agria) Hidro Tratamiento (HDT) bbl/d CoMo-Alúmina H 2 Nafta de Topping (dulce) S p l i t e r Gasolina desulfurizada (dulce) RON 65/75 Nafta desulfurizada (dulce) Isomerización (ISM) 6000 bbl/d Pt-Alúmina Reforming, o Octanizing bbl/d Isomerato RON 82/85 Reformado RON 45/55 Pt-Alúmina RON 100/101 H 2

(dulce) RON 65/75 Nafta desulfurizada (dulce) Isomerización (ISM) 6000 bbl/d Pt-Alúmina

10 Reacciones de isomerización Presaturación de benceno + 3 H2 Ciclohexano Isomerización de parafinas H H H H H H H H H H C C C C H H C C C C C H H H H H H H H H H C H H n-pentano RON 62 iso-pentano RON 93

11 Reacciones de reformación Deshidrogenación de naftenos + 3 H2 nafteno aromático Isomerización de parafinas n-parafina iso parafina

12 Reacciones de reformación Deshidrociclación de parafinas + H2 +3H2 Isomerización de naftenos Alquilciclopentano (Etilciclopentano) Alquilciclohexano (Metilciclohexano) DF

13 Merox Carga: queroseno liviano y/o pesado de topping Capacidad: 35 m 3 /H Reacción química de oxidación: 2 R-SH mercaptanes O 2 Cat. R-S-S-R + H 2 O disulfuros Catalizador: Organometálico de Co sobre C activado en medio alcalino Productos: queroseno o combustible de aviación Jet A1

R-S-S-R + H 2 O disulfuros Catalizador: Organometálico de Co sobre C

14 Diagrama de Procesos de Merox Neutralización de ácidos nafténicos Separación del agua Reacción con oxigeno en presencia de catalizador Filtrado y secado Lavado Separación de la Soda DF

15 Desulfurización de destilados medios Capacidad nominal: 5000 bbl/d, 33 m3/h Finalidad: - disminuir el contenido de azufre de destilados medios: queroseno liviano y pesado, gas oil R-SH + H 2 R-H + H 2 S R-S-R + 2 H 2 2R-H + H 2 S R-S-S-R + 3 H 2 R-H + R -H +2 H 2 S + 4 H 2 C 4 H 10 +H 2 S - estabilizar productos inestables (LCO, Gas. y GO de VBK) Catalizador Ni-Mo sobre alúmina S R=R + H 2 RH-R H R=C=R + 2H 2 RH-CH 2 -R H Su producción puede formar parte de los productos finales Queroseno, Jet A1, Aguarrás, Gas oil Marino

+2 H 2 S + 4 H 2 C 4 H 10 +H 2 S - estabilizar productos inestables (LCO, Gas.

16 Diagrama de Procesos de DSF Hidrógeno de reposición Carga Mezcla de Carga e hidrógeno DF Calentamiento Hidrógeno de reciclo Gas agrio Separación de hidrógeno no reaccionado Separación de gas agrio y producto desulfurizado Reacción La mezcla de HC entra al reactor en fase gas Producto desulfurizado

hidrógeno no reaccionado Separación de gas agrio y producto desulfurizado

17 Nueva desulfurización de destilados medios Capacidad nominal: bbl/d, 120 m3/h Finalidad: - reducir el contenido de S del pool de GO a < 50 ppm - denitrificación - saturación de olefinas y aromáticos - ganancia de cetano >2.5 unidades Catalizador Co-Mo sobre alúmina DF

GO a < 50 ppm - denitrificación - saturación de olefinas y

18 Carga y Productos intermedios Cracking Fuel gas APV FA Cracking LPG Gasolina catalítica Aceite liviano de cracking (LCO) Slurry Capacidad de bbl/día, o 80 m3/h

19 Productos intermedios de Cracking-RDL y sus usos Producto intermedio Rendimiento Promedio (% vol de la carga) Coque (Foe) 6.0 Destino Queda sobre el catalizador, se quema en el regenerador y aporta la energía para que se den las reacciones Fuel Gas 2.7 H2, C1, C2 y C2=. Combustibles en la refinería LPG (Gases licuables de petróleo) 30.8 C3, C3=, ic4, nc4, C4=. Propano industrial y Supergas Gasolina catalítica 55.6 RON A la unidad de Prime G+ para hidrotratamiento. Aceite Liviano de Cracking 19.8 DSF para ir a GO Diluyente de FO Slurry 5.1 Pool de Fuel oil. DF

7 H2, C1, C2 y C2=. Combustibles en la refinería LPG (Gases licuables de petróleo) 30.8 C3, C3=, ic4, nc4, C4=.

20 Prime G+ Capacidad: 5000 bbl/d (33 m3/h), S final<30 ppm, perdida RON<1.5 Finalidad: reducir el contenido de S de la GC.

21 Prime G + DIAGRAMA BÁSICO LCN GASOLINA LIVIANA < 65 ºC DF UNIDAD DE HIDROGENACIÓN SELECTIVA TORRE SPLITER CARGA GASOLINA DE CRACKING 800 ppm de S HCN GASOLINA PESADA > 65 º C Sistema de reactores de desulfurización H 2 DE CARGA GASOLINA DESULFURIZADA A TANQUE 30 ppm de S

22 Unidad de recuperación de azufre (SRU) Unidad Claus Horno Reactor: Oxidación (1/3 de aire estequiométrico) H 2 S +3/2 O 2 SO 2 + H 2 O H R < 0 Anóxica Unidad Clauspol 2 H 2 S + SO 2 3/2 S H 2 O H R < 0 Reactores Catalíticos (anóxica) 2 H2S + SO 2 3/8 S H 2 O H R <0 (Alúmina activada) Reacción Claus aplicada al Gas de Cola, en un medio líquido (PEG) con un catalizador disuelto. 2 H 2 S + SO 2 3/n S n + 2 H 2 O H R <0 ) (NaOH/Ac.Salic. en PEG)

23 Proceso Claus Horno Reactor Primer Reactor Segundo Reactor Quemador 1º Calentador Segundo Calentador Vapor (Media P o Alta P) Gases ácidos Vapor de Baja Vapor de Baja Vapor de Muy Baja P A Incinerador o a Tratamiento de Gas de Cola Aire Analizador Caldera de Recuperación de Calor 1º Condensador S 2º Condensador S Condensador Final S H 2 S/SO 2

24 Proceso Clauspol Gas a Incinerador Contactor Gas / Líquido 120 C Control de Temperatura de Solvente Gas de Cola Reposición de Catalizador Azufre Líquido DF

25 Carga y Productos intermedios de VBK Gasolina de VBK Fondo de Vacío VBK Gas Oil de VBK Fondo de VBK Capacidad: bbl/día o 46 m3/h.

26 Productos intermedios de VBK y sus usos Rendimiento Producto intermedio Promedio (%) Destino Gases de Tope 1.5 Va a Recuperación de Livianos en Área 2 Gasolina de Visbreaking 2.0 A carga de DSF Gas Oil de Visbreaking 2.2 Flushing en la propia Unidad Diluyente del Fuel Oil Carga de DSF Fondo de Visbreaking 94.8 Pool de Fuel oil.

27 Diagrama de Procesos de Visbreaking Calentamiento Horno Visbreaking Reacción en Soaker Fraccionamiento DF

28 Elaboración de productos finales Propano/Butano Propano/Butano imp. Isomerato Reformado G. Cracking Queroseno GO, DO, ALV LCO Biodiesel GO importado Fondo Vacío Fondo VBK Slurry Diluyentes (QP, LCO) FO importado Fondo Vacío asfáltico Mezcla Mezcla+aditivación +EtOH Mezcla+aditivación Mezcla Mezcla Propano Industrial Supergas Super 95 Premium 97 Gas. exportación Queroseno ilum. Jet A-1/Aguarrás GO, GOM, GO 50S FO Medio FO Marino FO Pesado FO UTE (Calderas/Motores) Cementos asfálticos Diluídos (RC-2/MC-1)

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