4-fraccionamiento de crudo
Anuncio
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: 1963. Vol 15, p.1. H.A. Wittcoff, B.G. Reuben: Industrial Organic Chemicals; J Wiley & Sons. New York: 1996. Chapter 2: Chemicals from Natural Gas and Petroleum. Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 1 Productos Fracción Composición Rango de punto de ebullición También… Gases C1-C4 < 20ºC Gases de refinería, GLP Nafta liviana C5-C6 70-140ºC Destilados ligeros, gasolina liviana, éter de petróleo, nafta blanca, bencina Nafta pesada C7-C9 140-200ºC Naftas, solventes, aguarrás Kerosene C9-C16 175-275ºC Destilados intermedios Diesel fuel C12-C25 200-370ºC 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 Diagrama típico de una refinería Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 3 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 Diagrama típico de una refinería Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 5 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 Diagrama típico de una refinería Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 7 Destilación del crudo Crudo reducido Topping, destilación conservativa o primaria 159 L Destilación al vacío Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 8 Destilación escala Laboratorio • • ASTM D2892 Se definen 10 fracciones. 1) C2 – C4 : Gases C5 – 79ºC : Nafta liviana 79 – 121ºC : Nafta media 121 – 191ºC : Nafta Pesada 191 – 277ºC : Kerosene 277 – 343ºC : Diesel 343 – 455ºC : GOLV (*) 455 – 566ºC : GOPV (*) 343+ : Residuo atmosférico 566+ : Residuo de vacío (*) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) (*): obtenidas de la destilación al vacío Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales Utilidad: caracterización de las fracciones y cálculos de balances de masa 9 Fraccionamiento en el Topping • Gases • Nafta liviana • Nafta pesada • Kerosene • Diesel fuel • Residuo pesado Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 10 Fraccionamiento en el Topping • Gases – 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 Fraccionamiento en el Topping • Nafta – 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 Fraccionamiento en el Topping • Kerosene – 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 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 Destilación al vacío • Cuatro fracciones principales: – – – – Gas oil (VGO), para cracking catalítico Fuel oil (< 350ºC) Destilados de cera (350-560ºC) 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 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 Extracción con furfural (elimina aromáticos pesados) Decoloración con arcillas 2. Blending Parafina (velas, p.f. 50-70°C) Cera microcristalina (impregnación de papel) Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales Lubricantes 16 Destilación atmosférica - Topping Una única columna con varias extracciones laterales Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 17 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 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 Despojado (stripping) • • • • 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. Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 20 Topping Una serie de torres de topping, las que producen sucesivamente fracciones más livianas Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 21 Topping Una única columna con varias extracciones laterales Precalentamiento del crudo Despojadores Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 22 Refinerías en Argentina Datos año 2000 (IAPG) Datos Topping año 2012 (en m3/d) Fuente: Observatorio de la Energía, Tecnología e Infraestructura para el Desarrollo (1925) Neuquén, inaugurada 1976 YPF 30.050 17.200 4.000 Axion 13.800 Pto Bahía Blanca, sólo distribución desde 1999 (hoy Petrobras), inaug 1926 Campo Durán, Salta (YPF, Petrobras, Pluspetrol) San Lorenzo (Oil Combustibles), 1938 Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales Shell 15.900 Petrobras 4.900 Refinor 4.200 Oil 8.000 23 Fraccionamiento al vacío Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 24 Refinería: ejemplo San Lorenzo Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 25 Refinería: ejemplo San Lorenzo Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 26 Refinería: ejemplo Bahía Blanca FLUID CATALYTIC CRACKING GASOIL PATAGÓNICO (DIESEL MARINO) Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 27 Refinería: ejemplo Bahía Blanca Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 28 Procesos de Refinería: ejemplo Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 29 Procesos de Refinería: ejemplo Carlos Boschetti – UNR – FCBF – Procesos Industriales 30
