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Refinería “Guillermo Elder Bell”
Santa Cruz, agosto 2019
1
El Petróleo y sus productos
GAS DE REFINERÍA
LIVIANOS
GLP
GASOLINAS
QUEROSENES
DIESEL
FUEL OIL
ASFALTOS,
LUBRICANTES, ETC
PESADOS
2
1
Unidades de proceso
Destilación atmosférica de 18500 BPD.
Recuperación de gases.
Destilación atmosférica de 6000 BPD.
Hidrotratamiento (hydrobon) y reformación catalítica
(platforming) de 3340 BPD.
Hidrotratamiento (hydrobon) y reformación catalítica
(platforming) de 3340BPD.
Unidad de Isomerización 6060 BPD
Utilidades.
Sistema de abastecimiento de agua.
Sistema de agua de enfriamiento.
Sistema de tratamiento de agua.
Sistema de generación de vapor y recuperación de condensado.
Sistema de aire comprimido.
Sistema de combustible.
Sistema de generación de energía eléctrica.
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Unidades de proceso
Isopentano
Destilación
atmosférica
5000 BPD
A-300
A-301
Utilidades
A-302
A-320
A-303
Redestilación
LSR
Redestilación
reformado
Destilación
atmosférica
15000 BPD
Hydrobon y
Reforma
catalítica
3200 BPD
Hydrobon y
Reforma
catalítica
3200 BPD
4
2
A-301
DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE CRUDO
5
Unidad de crudo
Principio de la Destilación.
Proceso en el cual una mezcla vapor-líquido de dos ó más
sustancias es separada en fracciones de sus componentes,
mediante la Aplicación y posterior Remoción de calor.
6
3
OBJETIVO Y DESCRIPCION.
El objetivo de esta unidad es obtener los derivados del
petróleo crudo mediante un proceso que consiste en fraccionar
el crudo en una serie de cortes (o fracciones) elementales,
mediante la destilación fraccionada, separando por este proceso
cortes de hidrocarburos de acuerdo a su punto de ebullición
logrando de esta manera un enriquecimiento en determinados
componentes, obteniéndose los siguientes productos:
- Naftas no estabilizadas
- Destilado liviano
- Destilado medio
- Destilado pesado
- Crudo reducido
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DESTILACION DE CRUDO
8
4
Unidad de Crudo
Productos intermedios:
Gas combustible.
Propano.
Butano.
Destilado liviano.
Destilado medio.
Destilado pesado.
Crudo reducido ó resíduo atmosférico (RAT).
Gasolina Liviana ó LSR (*).
Gasolina Media ó MSR (*).
• Corte Especial.
* Previa estabilización y separación.
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DESTILACION DEL CRUDO
El crudo puede ser separado en gasolina,
kerosene, diesel oil, gas y otros productos, por
destilación a presión atmosférica.
La destilación es una operación en la cual los vapores
se elevan a través de la bandeja de fraccionamiento de
una torre, donde entran en contacto íntimo con el
líquido que desciende a través de las bandejas, en las
cuales los componentes pesados son condensados y
concentrados en el fondo de la torre mientras que los
más livianos son concentrados en la parte superior o
salida de cabeza
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5
TORRE DE DESTILACION
Gas
Acumulador
Bomba
Plato de fraccionamiento
( Bandeja de burbujeo)
Taza de burbujeo
Nivel líquido
Vapores
Reboiler
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Producto de fondo
12
6
Vapores
13
Vapores
14
7
Unidad de Crudo
Diagrama simplificado.
GNE
56%v
9%v
38%v.
SISTEMA
JET-FUEL 100%v.
DP
18%v
RAT 7%v
15
6%v
26%v
SPLITTER DE NAFTA
62%v.
DM
LSR
DEBUTANIZADORA
SIDE STRIPPERS
TOPPING
Crudo
DL
10%v
A URG
24%v
DIESEL OIL
JET FUEL A1
KEROSENE
MSR
Ref.Mov. Productos dic-04
Unidad de Crudo
Los destilados intermedios son mezclados en línea
para dar origen a los siguientes productos
terminados:
Jet fuel.
Kerosene.
Diesel oil.
De la gasolina no estabilizada (GNE), se obtiene
una corriente de butano é inferiores (C4 - ) que se la
envía como carga a la unidad de recuperación de
gases
La gasolina estabilizada, obtenida por el fondo de la
debutanizadora se fracciona en gasolina liviana
(LSR) y gasolina media (MSR).
16
8
Unidad de Crudo
La gasolina media ó MSR (corte 200°F 340°F, basado en la destilación ASTM
D86), puede ser utilizada:
Como carga para las unidades de
reformación (hydrobon-platforming).
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Unidad de Crudo
Torre topping.
18
9
Unidad de Crudo
Debutanizadora y splitter de nafta.
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Sistema de Jet Fuel
Tratamiento de Jet-Fuel A-1.
El Jet fuel es tratado por medio de torres de con sal
gema y un sistema de filtración con el objetivo
principal de eliminar Agua.
Carga.
Destilado Liviano (60 % - 62%v).
Destilado Medio (40% - 38%v).
Sistemas existentes.
Sistema “antiguo”.
• Capacidad nominal: 1500 BPD.
Sistema “nuevo”.
• Capacidad nominal: 2500 BPD.
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10
Sistema de Jet Fuel
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UNIDAD DE RECUPERACION DE GASES
OBJETIVO Y DESCRIPCION.
El propósito de esta unidad es recuperar la fracción de GLP de los
productos de cabeza del debutanizador de la Unidad de Crudo y del
estabilizador de Platforming, separando por destilación inicialmente los
gases etano y livianos que son enviados a gas combustible y
posteriormente el propano y butano como productos puros o
componentes del GLP.
El proceso de la unidad de recuperación de gases comienza
con la alimentación a la Unidad de las corrientes líquida y gaseosa de
la Unidad de Crudo y Platforming. Los gases son secados previamente
antes de alimentar a la torre desetanizadora, para evitar la formación de
hidratos en la corriente de cabeza. En la deeetanizadora se efectua el
fraccionamiento de la carga en etano y metano por la cabeza y como
producto de fondo la mezcla de propano y butano. El fondo alimenta a
la torre Splitter donde se fracciona en propano puro por cabeza y
butano puro por fondo, los cuales se almacenan en sus respectivos
tanques esféricos.
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11
Unidad de Recuperación de Gases
Ubicación: área A-301.
Objetivo: producir corrientes de Gas Combustible,
Propano y Butano, a partir de cargas líquidas y
gaseosas de las demás unidades de proceso.
Capacidad nominal:
1600 BPD.
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Unidad de Recuperación de Gases
Diagrama simplificado.
CICLO DE
REFRIGERACIÓN
A-301
A-302
A-303
SPLITTER C3H8/C4H10
Secado
DEETANIZADORA
CARGA
GASEOSA
CARGA
LÍQUIDA
A-300
A-301
A-302
A-303
PROPANO
GC
BUTANO
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Unidad de Recuperación de Gases
Deetanizadora y splitter propano / butano
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Unidades Hydrobon
Objetivo: preparar la carga para la posterior
reformación catalítica, disminuyendo la
concentración de contaminantes.
Compuestos sulfurados, nitrogenados, metales, y otros.
Carga: nafta media (MSR), obtenida en la unidad de
destilación atmosférica.
Capacidad nominal.
En área A-302: 3200 BPD.
En área A-303: 3200 BPD.
26
13
OBJETIVO Y DESCRIPCION
La Unidad de Hydrobon tiene el objetivo de preparar la
carga para el reformado catalítico, disminuyendo la concentración
de los principales contaminates, azufre, nitrógeno, plomo,
arsénico, cloruros y otros.
La carga de nafta media previamente calentada en
intercambiadores y un alambique (horno) junto con el hidrógeno
pasa por un reactor de flujo axial, cargado con catalizador
Cobalto-Molibdeno. (Diag.2)
Los contaminantes convertidos en H2S, NH3, H2O, son
eliminados en la torre Stripper. Las reacciones del proceso
hydrobon, son esencialmente hidrogenaciones selectivas de
enlaces de carbono-azufre, carbono-nitrógeno, carbono-oxígeno,
carbono-metal y carbono-carbono (no saturados) en la fracción
cargada.
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REACCIONES DEL HYDROBON
El catalizador hydrobon empleado en la sección hydrobon, ha sido
desarrollado especialmente para procesar naftas que se van a usar como
carga al platforming. Esto se realiza de acuerdo a las siguientes reacciones
de tratamiento con hidrógeno:
Saturación de olefinas.
Descomposición de contaminantes contenidos en la carga, tales como:
azufre, nitrógeno, oxígeno y compuestos halogenados, en hidrocarburos e
hidrógeno sulfurado, amoniaco, agua y compuestos halogenados.
Separación De metales orgánicos por rompimiento de moléculas y adsorción
de metales en el catalizador.
Los siguientes párrafos señalan la forma en que se descomponen los
compuestos contaminantes típicos
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14
SATURACIÓN DE OLEFINAS
Las olefinas son hidrocarburos con déficit de átomos de
hidrógeno son llamadas también compuestos no saturados,
mientras que un hidrocarburo que no tiene deficiencias de
átomos de hidrógeno se llama parafínico o compuesto saturado.
CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH3
2 –Hepteno (Olefina)
(no saturado)
+
+
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
H2
Hidrógeno
Heptano ( parafina)
(saturado)
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COMPONENTES DE AZUFRE
Estos componentes constituyen la concentración más grande
contaminantes contenidos en la carga. Los tipos de compuestos
de azufre son tan numerosos como los diferentes tipos de
hidrocarburos.
CH3-CH2-S-CH2-CH2-CH2-CH3 + 2H2
Etil sulfurado – Butil
+
Hidrogeno
CH3-CH3 + CH3-CH2-CH2-CH3
Etano
+
+ H2S
n-Butano + acido sulfhídrico
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15
COMPUESTOS DE OXIGENO
Con tanques de carga adecuadamente aislados con gas, la presencia de
compuestos de oxígeno en la carga será virtualmente despreciable. Sin
embargo, existen compuestos naturales como el fenol que pueden estar
presentes ocasionalmente
OH
C
CH
CH
CH
CH
+
CH
CH
CH
CH
CH
H2
CH
+
H 2O
CH
Fenol
+
Hidrógeno
Benzeno
+
Agua
La mayor parte del agua producida de estas reacciones se separa de los
hidrocarburos en el separador de productos de reacción. La pequeña cantidad
remanente se separa de la cabeza del stripper
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COMPUESTOS DE NITROGENO
Estos Son los compuestos contaminantes más difíciles de
descomponer, incluso bajo condiciones normales de operación una
pequeña cantidad de componentes de nitrógeno puede estar presente,
a la salida del reactor.
CH
CH
CH
CH
CH
+
5H2
CH 3-CH 2-CH 2 -CH 2-CH 3
+
NH 3
N
Piridina
+
Hidrógeno
Pentano
+
Amoníaco
El amoníaco que se forma se combina con el hidrógeno sulfurado y con los compuestos
halógenos y forman diferentes sales de amonio. Como estas sales precipitan en los sectores
fríos de la sección hydrobon, se pueden separar fácilmente. Esto se realiza inyectando agua
de lavado en la corriente que sale del reactor a la salida de los intercambiadores combinados
de alimentación. Las sales solubles en agua se separan disueltas en el agua que se elimina
en el separador de productos de reacción y en el separador de agua del acumulador del
stripper.
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COMPUESTOS HALOGENADOS
El halógeno más comúnmente encontrado, es el cloruro orgánico. La
descomposición de los cloruros orgánicos da como resultado la
formación de ácido clorhídrico que es un ácido muy fuerte.
CH3-CH2-CH2-CH2-CL +
Butil cloruro
+
H2
Hidrógeno
CH3-CH2-CH2-CH3 +
n-Butano
+
H CL
Ácido clorhídrico
Muchos cloruros orgánicos se encuentran completamente descompuestos en
el catalizador
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COMPUESTOS METALICOS
Los compuestos metálicos se descomponen en
forma similar a loa señalada anteriormente con la
excepción de que los contaminantes metálicos
son absorbidos por el catalizador hydrobon.
Los metales absorbidos no afectan las
propiedades de sulfurización del catalizador
hasta que la concentración de dichos metales
llega a aproximadamente 5% en peso.
Sin embargo, cuando la concentración de
metales llega a 1 % en peso, es posible el paso
de metales al catalizador de platforming.
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17
Unidades Hydrobon
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Unidades de Platforming
La Unidad de Reformación (Platforming) tiene como objetivo
efectuar un reformado catalítico de naftas, convirtiendo la nafta
MSR de bajo octanaje (45 RON) en gasolinas de alto octanaje (90100 RON).
Las principales reacciones que se producen durante la reformación
catalítica son:
Deshidrogenación, de hidrocarburos nafténicos.
Llamado tambien Aromatizacion.
Hidrocraking de Parafinas.
Isomerizacion de Parafinas .
Ciclacion de Parafinas a Naftenos.
Llamado tambien Deshidrociclización de parafinas.
Esta nafta reformado se envia a unos tanques de almacenaje para ser
utilizadas en Blending de Gasolinas.
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18
Unidades de Platforming
En la sección de Reformación (platforming), la carga
pasa por cuatro (4) reactores que están ubicados en
serie y conteniendo catalizador en base a platino.
En cada reactor se producen reacciones
fundamentalmente endotérmicas que originan la
pérdida de temperatura a la salida del reactor, por
ese motivo cada reactor cuenta con un horno de
calentamiento para proporcionar la temperatura de
reacción.
El ultimo reactor produce reacciones exotermicas es
decir libera calor.
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HORNO
REACTOR
HORNO
REACTOR
HORNO
REACTOR
HORNO
REACTOR
DIAGRAMA DE PROCESO UNIDADES DE HYDROBON-PLATFORMING
COMPRESOR
REACTOR
STRIPPER
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A recuperacion de gas
De tanque de
nafta media
HORNO
A tanque de platformado
TORRE ESTABILIZADORA
DE RECICLO
Gas comb.
Diag. 2
19
Unidades de Platforming
La salida del último reactor intercambia calor con la
carga, se condensa y enfría para ingresar al
separador de productos, donde se separa el gas rico
en hidrógeno y condensado que contiene la nafta de
alto octanaje.
El líquido del separador se envía a la torre
estabilizadora donde se separan los hidrocarburos
livianos (C4-) de la nafta reformada.
La nafta reformada se envia a sus respectivos
tanques de almacenaje para ser utilizada en
blendings de gasolina especial y premium y como
carga a la unidad de redestilación de reformado.
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REACCIONES DEL PLATFORMING
La carga consiste de la combinación de compuestos
clasificados como parafinas, naftenos, aromáticos son
relativamente estables y pasan a través de los reactores
sin cambios. Cuando la carga del platforming es
procesada en la sección hydrobon, toda olefina presente
se hidrogenará para convertirse en parafina o nafteno.
Por tanto, el mejoramiento de la carga para el
paltforming se debe realizar arreglando o cambiando la
estructura molecular de las parafinas y naftenos.
Con el objeto de explicar el efecto de estas variables del
proceso, es necesario describir las reacciones del
platforming y señalar el efecto de cada variable en cada
reacción.
Los siguientes son ejemplos típicos de estas cuatro
reacciones.
40
20
DESHIDROGENACION DE NAFTENOS A AROMÁTICOS
C-H
C-H2
C-H2
C2-H5
C-H2
C-H2
C-H
C2-H3
C-H
C-H
+
3H2
C-H
C-H2
Tolueno (aromático) + Hidrógeno
Metil – ciclo hexano
(nafteno)
Los naftenos pueden o no, tener cadenas parafínicas. El
número de cadenas y la longitud de las mismas puede
variar. Los naftenos con seis componentes en el anillo,
como por ejemplo el ciclo hexano son rápidamente
deshidrogenados. Este tipo de reacción se llama también
aromatización
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HYDROCRACKING DE PARAFINAS
La desintegración térmica con hidrógeno (hydrocracking) es una reacción
relativamente lenta, que da como resultado el rompimiento de moléculas
parafínicas que se convierten en otras moléculas parafínicas más livianas.
Esta reacción de desintegración (cracking) consume hidrógeno y es
exotérmica; es decir, libera calor.
C
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
DECANO
+
+ H2
Hidrógeno
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 + CH3-CH2-CH2-CH3
HEXANO
+
BUTANO
Un hydrocracking severo reduce el rendimiento de líquido debido a la
producción de moléculas de gas pequeñas y da como resultado una
gran producción de fracciones livianas en el estabilizador
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21
ISOMERIZACION
La reacción de isomerización es aquella en la que la fórmula del hidrocarburo
permanece la misma, pero la estructura cambia. Dos ejemplos de la reacción de
isomerización son los siguientes
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH-CH2-CH3
CH3
3- Metil-Pentano
Hexano
CH2
CH -CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
Metil-Ciclopentano
CH2
Ciclo – Hexano
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CICLACION DE PARAFINAS O NAFTENOS
CH2
CH2
CH-CH3
CH2
CH2
+
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
H2
CH2
N – Heptano
Metil - Ciclohexano + Hidrógeno
La ciclación de una parafina a nafteno es otra reacción endotérmica. Sigue
directamente a la ciclación, la deshidrogenación del anillo nafténico de seis
miembros, que da como resultado un aromático. Los anillos nafténicos de
más, o de menos de 6 miembros se isomerizan antes de que ocurra la
deshidrogenación.
44
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Unidades de Platforming
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Dirección: Calle 24 de Septiembre #242
Facebook: casadelpetrolero CEL. 690-60912
Santa Cruz - Bolivia
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