PROCESOS DE REFINERÍA

Transcripción

1 PROCESOS DE REFINERÍA FRACCIONAMIENTO DE CRUDO H.L. Nelson: Petroleum (Refinery processes), en: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Mark, McKetta(Jr) y Othmer (Editores). Interscience, 2 edición. New York: Vol 15, p.1. H.A. Wittcoff, B.G. Reuben: Industrial Organic Chemicals; J Wiley & Sons. New York: Chapter 2: Chemicals from Natural Gas and Petroleum. Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 1

2 Fracción Composición Productos Rango de punto de ebullición También Gases C1-C4 < 20ºC Gases de refinería, GLP Nafta liviana C5-C ºC Destilados ligeros, gasolina liviana, éter de petróleo, nafta blanca, bencina Nafta pesada C7-C ºC Naftas, solventes, aguarrás Kerosene C9-C ºC Destilados intermedios Diesel fuel C12-C ºC Gas-oil, destilados intermedios, aceites ligeros Fracciones pesadas < C20 < 370ºC Destilados pesados, aceite lubricante, fuel oil pesado, ceras, asfalto Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 2

3 Diagrama típico de una refinería Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 3

4 Procesos de Refinería Conservativos Destilación a presión atmosférica (topping) Destilación a presión reducida Destructivos Cracking catalítico Coquización Hidrocracking Reconstitutivos Polimerización Alquilación Reformativos Hidrogenación Reforma catalítica Isomerización Deshidrogenación Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 4

5 Diagrama típico de una refinería Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 5

6 Reacciones de Refinería Petróleo productos de destilación primaria Combustibles Destilación directa y blending Aumentar octanaje Combustibles para motores de alta compresión Productos químicos Entre 6 y 8% del total de lo procesado Petroquímicos y productos del final de la cadena de valor Alto valor agregado Pequeños volúmenes Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 6

7 Diagrama típico de una refinería Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 7

8 Destilación del crudo Crudo reducido Topping, destilación conservativa o primaria 159 L Destilación al vacío Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 8

9 Destilación escala Laboratorio ASTM D2892 Se definen 10 fracciones. 1) C2 C4 : Gases 2) C5 79ºC : Nafta liviana 3) ºC : Nafta media 4) ºC : Nafta Pesada 5) ºC : Kerosene 6) ºC : Diesel 7) ºC : GOLV (*) 8) ºC : GOPV (*) 9) 343+ : Residuo atmosférico 10) 566+ : Residuo de vacío (*) (*): obtenidas de la destilación al vacío Utilidad: caracterización de las fracciones y cálculos de balances de masa Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 9

10 Fraccionamiento en el Topping Gases Nafta liviana Nafta pesada Kerosene Diesel fuel Residuo pesado Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 10

11 Gases Fraccionamiento en el Topping Fracción más volátil, C1-C4 Similar al gas natural, disuelto en el crudo Puede separarse Metano + etano ( lean gas : gas pobre o seco, relativamente pocos HC diferentes al metano, bajo poder calorífico) Propano + butano (LPG); uso como materia prima petroquímica ( feedstock ) o como combustible En general, se los llama gases de refinería Pueden comprimirse y licuarse para transporte Metano puede convertirse en metanol Pueden quemarse como combustible Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 11

12 Nafta Fraccionamiento en el Topping Incluye fracciones gasolina liviana y pesada C5-C9: alifáticos, cicloalifáticos (ciclohexano, Meciclohexano, dime-ciclohexano) y algunos C9+ (poli Meciclohexano, Me-decahidronaftaleno). Usos Cracking térmico para dar olefinas Reforma, para BTX Combustible: Gasolina de Destilación Directa (Straight run gasoline) Problema: compuesta mayoritariamente por n-alcanos (resistentes a la oxidación, con bajos octanajes) Debe isomerizarse o craquearse hacia olefinas. Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 12

13 Kerosene Fraccionamiento en el Topping Composición C9 a C16 Usos: combustible para aviación, tractores, y para calentamiento (estufas domiciliarias) Gas oil atmosférico Se puede separar en Diesel y Fuel-oil liviano Ambos son materia prima para cracking catalítico para dar cadenas del rango de las gasolinas. Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 13

14 Fraccionamiento en el Topping Fracciones pesadas Pto eb. > 350ºC residuo atmosférico, topped crude, reduced crude oil HC menos volátiles, asfalto, alquitrán. Uso directo: fuel oil pesado de alta viscosidad (se quema con atomizadores especiales, principalmente en motores de barcos y hornos industriales). Uso principal en refinerías: alimentación de la destilación al vacío o de la unidad de reducción de viscosidad Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 14

15 Cuatro fracciones principales: Destilación al vacío Gas oil (VGO), para cracking catalítico Fuel oil (< 350ºC) Destilados de cera ( ºC) Cylinder stock (> 560ºC, Bright Stock, base lubricante de alta viscosidad ) Este residuo se trata con solvente (propano) La fracción soluble (hydrocarbon oil) se agrega a los destilados de cera Con la fracción insoluble se produce el asfalto Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 15

16 Destilación al vacío Tratamiento de los destilados de cera Destilados de cera Hydrocarbon oil + tolueno, MEK, Temp -5ºC Precipitado (slack wax, cera parafínica residual ) Aceite descerado (dewaxed) 1. Purificación: Purificación Parafina (velas, p.f C) Cera microcristalina (impregnación de papel) Extracción con furfural (elimina aromáticos pesados) Decoloración con arcillas Lubricantes 2. Blending Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 16

17 Destilación atmosférica - Topping Una única columna con varias extracciones laterales Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 17

18 Destilación atmosférica - Topping Desalado Necesario si el contenido de sal en crudo es > 10 Kg/Ton 120ºC, presión (para prevenir evaporación) Se produce emulsión que debe luego romperse Reducción del 90% del contenido de sal Precalentamiento Serie de intercambiadores para llegar a 290ºC Horno hasta 400ºC, suficiente para vaporizar el gas-oil y las fracciones más livianas. Superior a la temp de la zona de alimentación de la columna, aprox 20% de los productos de fondo de columna entran vaporizados Columna de fraccionamiento Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 18

19 Columna de fraccionamiento 30 a 50 platos de fraccionamiento (hasta 40 m de altura). Bandejas de acero perforadas, las perforaciones están cubiertas por campanas de burbujeo ; además poseen cañerías para que el líquido acumulado en una bandeja pueda fluir a la inferior. Se establece un gradiente térmico; 5 a 8 platos para cada producto de la corriente lateral. El reflujo se proporciona condensando los vapores de la parte superior de la columna, y devolviendo una porción de líquido condensado a la cabeza de la columna; y bombeando para extraer y devolver corrientes a zonas más bajas de la columna Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 19

20 Cada una de las fracciones laterales se trata con vapor en la torre stripper, que posee bandejas con burbujeadores similares a la columna fraccionadora. Es un proceso vital en el fraccionamiento: se rectifica la porción de bajo pto. eb. de cada producto, eliminando las fracciones ligeras. Éstas, junto con el vapor, se descargan en la columna de fraccionamiento, por encima del correspondiente plato de extracción lateral. Con el empleo de despojadores pueden obtenerse fracciones de kerosene y gas oil, a partir del crudo, sin otras destilaciones posteriores. Despojado (stripping) Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 20

21 Topping Una serie de torres de topping, las que producen sucesivamente fracciones más livianas Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 21

22 Topping Una única columna con varias extracciones laterales Precalentamiento del crudo Despojadores Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 22

23 Refinerías en Argentina Datos año 2000 (IAPG) Datos Topping año 2012 (en m3/d) (1925) Neuquén, inaugurada 1976 Pto Bahía Blanca, sólo distribución desde 1999 (hoy Petrobras), inaug 1926 Campo Durán, Salta (YPF, Petrobras, Pluspetrol) San Lorenzo (Oil Combustibles), 1938 Fuente: Observatorio de la Energía, Tecnología e Infraestructura para el Desarrollo YPF Axion Shell Petrobras Refinor Oil Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 23

24 Fraccionamiento al vacío Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 24

25 Refinería: ejemplo San Lorenzo Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 25

26 Refinería: ejemplo San Lorenzo Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 26

27 Refinería: ejemplo Bahía Blanca FLUID CATALYTIC CRACKING GASOIL PATAGÓNICO (DIESEL MARINO) Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 27

28 Refinería: ejemplo Bahía Blanca Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 28

29 Procesos de Refinería: ejemplo Carlos Boschetti UNR FCBF Procesos Industriales 29

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