Reformación Catalítica de Naftas. Luis Vicente García Berfon

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Asunción Figueroa Acosta
hace 6 años
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1 Reformación Catalítica de Naftas Luis Vicente García Berfon 1

2 Alimentación Propileno Procesos de Conversión para la Manufactura de Gasolinas Polimerización Catalítica Gasolina 88 Polimerizada Octanaje IAD (RON + MON) / 2 Isobutano + Olefinas Nafta Liviana (C5 / n-c6) + H 2 H 2 i-c4 Alquilación Isomerización Reformación Alquilato 93 n-butano Nafta 90- Isomerizada Nafta Pesada Reformado 90+ Gasóleos Pesados (ej. GOV s) FCC n-c4 Nafta Cataláitica 86 2

3 En qué consiste la Reformación Catalítica? En general consiste en poner en contacto una fracción o una mezcla de Naftas Pesadas (C 7 -C 11/12 ), típicamente con rango de ebullición de 80/ /190 C, con un catalizador, principalmente a base de Pt/Alúmina, a elevadas temperaturas ( C), y en atmósfera de H 2 a presiones que van desde 50 hasta 500 psig, dependiendo de la tecnología que se utilce. Con qué finalidad? Generar, como producto principal, una corriente con el mismo rango de ebullición de las gasolinas, denominada NAFTA REFORMADA o REFORMADO, caracterizada por su elevado octanaje de 98 a 102 RON, debido principalmente a su alto contenido de Aromáticos. Adicionalmente genera como subproducto principal una coriente rica en H 2, con una pureza de 65 a 90 % vol., que representa entre 1 y 2,5 % p. de la alimentación, suficiente para suplir el H 2 requerido en las unidades de HDT de cualquier refinería convencional.

Cuáles son las Características de la Alimentación al Proceso de Reformación? Rango de Ebullición 82 180ºC. N de Átomos de C: de 7 a 11. Parafinas: 30 70 % vol.

4 Cuáles son las Características de la Alimentación al Proceso de Reformación? Rango de Ebullición ºC. N de Átomos de C: de 7 a 11. Parafinas: % vol. Naftenos: % vol. Aromáticos: 7 20 % vol. Olefinas: 0 2 % vol. Azufre: Máximo admisible: 0.5 ppm Normal: inferior a 0.1 ppm Nitrógeno: Máximo admisible: 0.5 ppm Normal: inferior a 0.1 ppm 12

Naftas pueden representarse como sigue: Moléculas Parafínicas lineales CAT.

5 Principales Reacciones Químicas De manera directa y sencilla las principales reacciones químicas del Proceso de Reformación Catalítica de Naftas pueden representarse como sigue: Moléculas Parafínicas lineales CAT. H 2 Moléculas Aromáticas y Ramificadas + Hidrógeno T = ºC P = psig 14

6 Principales Reacciones Químicas Reacciones Deseadas Deshidrogenación de Naftenos: Endotérmica. Es la reacción mas rápida. Favorece la formación de benceno y tolueno Deshidrociclización de Parafinas: Endotérmica. Es mas lenta que la de deshidrogenación. Produce el mayor aumento en el número de octano. 15

7 Principales Reacciones Químicas Reacciones Deseadas Isomerización de Parafinas: Endotérmica. Es moderadamente rápida (más que la deshidrociclización pero menos rápida que la deshidrogenación. Se origina en la función acida del catalizador. Deshidroisomerización de Alquilciclopentanos: Endotérmica. Es lenta Esta reacción ocurre gracias a la bifuncionalidad del catalizador. 16

8 Principales Reacciones Químicas Hidrocraqueo: Reacciones Deseadas Todos los productos son saturados Consume H 2. Involucra a ambas funciones del catalizador. Es Exotérmica. Es la reacción más lenta dentro del proceso de reformación Se favorece a altas presiones y temperaturas. o Formación de Coque: Se genera fundamentalmente como resultado de reacciones de Hidrocraqueo. 17

9 Tipos de Reactores de Reformación Lecho Catalítico Lecho Fijo Flujo Axial Lecho Móvil Flujo Radial 18

10 Tipos de Reactores de Reformación Reactor de Lecho Móvil Flujo Radial 19

11 Esquema Típico del Proceso H 2 to HDT Lights Hydrocarbons 23

12 Esquema Típico del Proceso - La Unidad de Reformación está conformada normalmente por un sistema de 3 ó 4 Reactores, dispuestos en serie. - Proceso altamente endotérmico por lo que requiere calentamiento adicional entre Reactores. T o /ºC T o T o Vol/% R1 R2 R3 - Se requiere la presencia de hidrógeno para evitar o minimizar la coquificación y la excesiva formación de aromáticos. Parafinas Naftenos Aromáticos Vol. De Reactor 24

13 Catalizador Utiliza un catalizador Bifuncional de Platino soportado en Alúmina Clorada. Generalmente el Platino se combina con otro metal como por ej. Renio, Estaño u otro, para formar un catalizador más estable a bajas presiones. El Platino provee los sitios activos para las reacciones de hidrogenación y deshidrogenación. La alúmina clorada proporciona los sitios ácidos que promueven las reacciones de isomerización, ciclización e hidrocraqueo. 27

14 Catalizador Regeneración La pérdida gradual de actividad del catalizador, a causa de su envenenamiento, se ve reflejada en: La disminución del Octanaje en el Reformado. La disminución de la pureza del H 2. La necesidad de incrementar la temperatura en los reactores, con el consecuente incremento en la formación de Coque. Toda esta situación conduce a la necesidad de realizar la Regeneración del Catalizador. 29

15 Tecnologías de Reformación Catalítica 31

16 Tecnologías de Reformación En cuanto a Tecnologías, a través del tiempo han existido varios Tipos y Licenciantes, siendo las principales la de Platforming (UOP) y Reforming (IFP). Algunas de las otras Tecnologías y sus respectivos Licenciantes son: Powerforming (Exxon) Ultraforming (Amoco) Magnaforming (ARCO) Rheniforming (Chevron). Pudiera decirse que a través de los años la Tecnología Platforming de UOP ha venido marcando la pauta en cuanto a su evolución de este proceso, tanto en lo relativo al desarrollo y optimización del catalizador como del esquema de reacción: 32

17 Tecnologías de Reformación Entre los avances tecnológicos más relevantes que se han concretado a través del tiempo en la Tecnología de Reformación, cabe señalar: Cambio en la composición del Catalizador Modificación del Esquema de Proceso desde el Semiregeneratico, al Cíclico y al Sistema con Regeneración Continua (CCR). Esta evolución de la Tecnología de Reformación se ha traducido en beneficios significativos para el proceso reflejados fundamentalmente en Costos de Operación y Rendimientos y Calidades de los productos. Se ha logrado reducir la presión de operación desde 500 psig hasta 50 psig. Se ha logrado incrementar rendimiento (ΔRend. C 5+ > 2%) y el octanaje en el reformado (ΔRON < 12) al pasar de sistemas Semiregenerativos y Cíclicos a sistemas con Regeneración continua. 33

18 Platforming Modo semi-regenerativo (UOP) 35

19 Regeneración Cíclica Hidrógeno Alimentación R1 R2 R3 R4 S.R Separador Reformado 36

20 Platforming Modo continuo (UOP) 37

21 CCR Reforming IFP 38

22 Platforming Modo semi-regenerativo mejorado (UOP) 39

23 Evolución de la Tecnología de Reformación Catalítica 7 H 2 /HC (mol) 1 Unidades Convencionales Con catalizador monometalicos Unidades con Regeneración Continua CCR Con catalizador Bimetalicos Unidades Convencionales (SR/ Con catalizador Bimetalicos Presión (bar) 42

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