Capítulo I Coquificación Retardada [Modo de compatibilidad

Centro de Refinación Paraguaná

REFINACIÓN DEL PETROLEO

CRAQUEO TÉRMICO

Refinación de Petróleo, Mayo 2011Refinación de Petróleo, Mayo 2011Prof: Filiberto AponteProf: Filiberto Aponte

CRAQUEO TÉRMICO

COQUIFICACIÓN RETARDADA


Craqueo térmico

Convertir fracciones pesadas dehidrocarburos en productos livianos demayor valor comercial

Objetivo:

Alimentación:Residuo corto (550 oC +)


Productos:Gases, naftas, destilados

Tipos:Rechazo de Carbono• Coquificación Retardada/FluidaAdición de H2• Hidrocraqueo de lecho fijo/ebullente


En las refinerías de petróleo los productos más valiosos (gasolina, jet fuel okerosene, diesel , aceites lubricantes y parafinas), son obtenidos a partir delcrudo mediante procesos de separación física (destilación, despojamiento,extracción, etc.), dejando fracciones pesadas o "residuos" de apariencia"asfáltica". Muchos productos pueden ser elaborados a partir delprocesamiento de los residuos pesados a condiciones de alta presión y

Introducción


procesamiento de los residuos pesados a condiciones de alta presión ytemperatura, con la intención de "craquear" (romper) las grandes moléculas yconvertirlas en otras más pequeñas. Estos procesos son conocidos como"craqueo térmico", y o procesos de coquificación, o rechazo de carbón, ya quese obtienen productos livianos como gases, nafta y diesel, además de unproducto sólido similar al carbón conocido como "coque de petróleo". El"coque consiste en su mayoría de "carbón" con pequeñas cantidades dehidrocarburos líquidos (VCM o material volátil), azufre y trazas de metalescomo níquel, vanadio, etc.


Objetivo:Convertir residuo corto en productos máslivianos de mayor valor comercial

Craqueo térmico/Coquificación retardada

Generalidades:Tecnologías con más de 70 años de madurez,trenes de tambores que operan de forma alterna(llenado/vaciado)


Productos:Gas de Refinería, PP, BB, Naftas (LCN y HCN), destilados (LCGO, HCGO) y Coque

Alimentación:Residuo corto. Puede considerarse tambiénresiduo largo, lechada de FCC

Centro de Refinación ParaguanáUbicación en el esquema de refinación

Alquilación

Alquilación o mezclas de gasolina

FondosPropanos

Butanos

Destiladora al vacio

Desecho(Slop)

Sistema de Gas de Refinería

Sistema de Alivio (Mechurrio)

Gases

Alimentación Productos Destino


Mezcla degasolina

Hidrotratadora/Reformación catalítica

Hidrotratadora

Mezcla degasolina

Hidrotratadora

Diesel

Almacenamientoy venta

Desintegracióncatalítica

Nafta liviana

Nafta pesada

Gasóleo liviano

Gasóleo pesado

Coque

Fondos

Fondos

Fondos

Destiladora Atmosférica

(Slop)

Desintegración Catalítica

Flexicoquificación

UnidadCoquificación

Retardada


Química del Proceso

La coquificación retardada es esencialmente una reacción química en dos

etapas: craqueocraqueo térmicotérmico y polimerizaciónpolimerización. Estas dos reacciones tienen

en común que ambas requieren altas temperaturas generalmente por encima

de 750 °F (400°C), pero se diferencian en que la reacción de craqueo

térmico es favorecida a bajas presiones (10 - 70 PSIG) y cortos tiempos de


térmico es favorecida a bajas presiones (10 - 70 PSIG) y cortos tiempos de

residencia (tiempo en que la reacción toma lugar)

Hidrocarburo pesado Hidrocarburos Coque

livianos

+ Calor +


El craqueo térmico es un mecanismo a través del cual las moléculas de alto

peso molecular presentes en la alimentación, se descomponen en moléculas

más livianas y de menor tamaño, que luego son fraccionadas en diferentes

productos. La reacción principal que se lleva a cabo en esta etapa es la

ruptura del enlace químico carbono-carbono y la misma es altamente

endotérmica (consume calor/energía).

Craqueo Térmico:Craqueo Térmico:

CH - CH - CH CH - CH h+ CH h


CH3 - CH2 - CH3 CH3 - CH2h+ CH3h

CH3h+ R - CH2 - CH2 - CH3 CH4 + R - CHh- CH2 - CH3

R - CHh- CH2 - CH3 R - CH2 - CH2 - CH2h+ CH2 = CH - CH2 - CH3

R - CH2 - CH2 - CH2h R - CH2h+ CH2 = CH2


La polimerización es una reacción endotérmica a través de la cual se

combinan pequeñas moléculas de hidrocarburo, para formar una molécula

más grande y de mayor peso molecular. El resultado de esta reacción es la

formación de coque. Las reacciones de polimerización requieren de un tiempo

mayor que las reacciones de craqueo térmico.

Polimerización:Polimerización:

Asfaltenos


Asfaltenos

Aromáticos + Calor Coque

Resinas

Centro de Refinación ParaguanáCaracterísticas Típicas

Tipo de operación: coque grado combustible.

Tipo de alimentación: fondo de vacío.

Carga fresca: 36.000 BPD-42.000BPD.

Variables de Operación


• Presión operación tambores coque: 20 - 25 Psig.

• Temperatura tope tambores coque: 800 - 820 °F.

• Relación reciclo : 1.08 - 1.10

• COT hornos: 915 - 920 °F.

Centro de Refinación ParaguanáCalidad de la alimentación (fondos de vacío)

Gravedad API: 4.7

Gravedad específica: 1.039

Penetración mm/10: 36

Propiedad % Peso

Concarbón 24

Nitrógeno 0.62

Azufre 3.21

Asfaltenos 14.4


Metales PPM

Hierro 13

Vanadio 836

Níquel 110

% LV °F

5 990

10 1026

Destilación - ASTM

Punto de corte (TBP °F): 1030


Calidad de los productos

Propiedad Gas combustible Propano /propileno

Butano /butileno

Peso molecular 19.2 43.7 57.4

Contenido H2 S (wppm) 100 Máx. -. -

Poder calorífico 1144 Btu/Pcs - -

Presión vapor (Psia @ 100°F) - 208 Máx. 70 Máx.


Mercaptanos (Wppm) - 780 Máx. 1000 Máx.

Contenido de:(% Mol)

C

C

C

C

Butadienos

Propilenos

2

3

4

5

−

+

+

5

−−−−−

05

2 0

0 38

.

.

.

−

−

−Máx

Máx

Máx

Máx

−

−

−−

15

2 5

.

.

Máx

Máx


Propiedad Nafta liviana

(LCN)

Nafta pesada (HCN)

Puntos de corte °F 70 – 200 200 – 300 200 - 350

°API 75.09 55.80 52.73

Azufre (% peso) 0.35 0.83 0.90

Nitrógeno (% peso) 0.02 0.02 0.04

Número bromo 95 81 75


Número bromo 95 81 75

RVP 11 Máx.

Recuperado a 200 °F (% LV) 5.8 4.4 4.1

5% LV (ASTM D-86) (°F) 128 Máx


PropiedadGasóleo liviano

(LCGO)

Gasóleopesado

(HCGO)

Puntos de corte °F 300 – 650 350 – 650 640 – 975

°API 34.86 33.53 19.28

Azufre (% peso) 1.40 1.40 2.80

Nitrógeno (% peso) 0.20 0.20 0.65


Nitrógeno (% peso) 0.20 0.20 0.65

Número bromo 43 40 28 (30 Máx)

Índice cetano 45 45

Concarbón (% peso) (0.5 Filtrado)

Flash (P.M.) °F 138 167


Propiedad Coque gradocombustible

Azufre (% peso) 4.20

Ni + V (Wppm) 3050


VCM (% peso) 10 – 12

Densidad (Lb / pie)en tambor

55 – 74

Humedad (% peso) 12 Máx.

HGI 30 - 80


Rendimiento volumétrico de productosBalance de Masa

Producto Volúmenes

Gas combustible 11.0 MMPCSD

C3

BPD

1200

% Vol.

3.5


C4

LCN

HCN

LCGO

HCGO

DILUENTE

TOTAL

COQUE

1400

2400

3000

10000

8700

1200

28.500

1900 TN/D

4.1

7.0

8.7

29.2

25.4

3.5

81.4

Proceso de coquificación

retardada

36.000 BPDFondos de vacío

Centro de Refinación ParaguanáDiagrama de flujo simplicado



Compresor

INACTIVO

ACTIVO

C A

800 °F240 °F

Torrefraccionadora

Gasóleo liviano

365 °FVapores

Tamboresde

coque

120 °F

Gases a sección de

livianos

Naftafraccionam.120 °F

Sección de coquificación y fraccionamiento


C A920 °F

Horno Fondo devacío

435 °F

465 °FGasóleo pesado

615 °F

Remoción de sólidos

• La unidad cuenta con sistema de filtrado para remoción de sólidos

acumulados en el fondo de la fraccionadora.

• Estos sólidos se deben a arrastre de coque desde los tambores.

Centro de Refinación ParaguanáSección de alimentación y fraccionamiento

Vapores topeTambores de coque

Fraccionadoraprincipal

Despojadora LCGO

Despojadora HCGOVapor

Vapor

Alimentación

Gasóleo pesado a diliuente

Gasóleo pesado a HDS

Gasóleo liviano a diluente

Gasóleo liviano a HDT

Nafta inestablea absorbedor primario

Gases a compresor

Desecho

AAC


Alimentación

a hornos

Lechada de FCCLechada del Flexicoker

Fondo de vacíoFondo atmosférico Gasóleo liviano

absorbedor secundario

Gasóleo liviano a absorbedor secundario

a diliuente

Fosfato

• La remoción de sólidos evita el taponamiento (parcial / total) del fondo de

la torre.

• Adicionalmente las bombas de alimentación poseen impulsores especiales

(Crusher Impellers); para triturar pequeñas partículas de coque que puedan

pasar a la succión.


Sección de coquificación y sistema de recuperación de vapores

Anti-espumante

Tamboresde

coquificación

Torrerecuperadora

de vapores

Vapor al fraccionador

Demulsificante

Gas al mechurrio

Residuo a tanques

Agua agría

Vapor


Coque

Fosa de coque

Hacia equipode cortado de coque

Horno Horno

Tanquede

agua

Agua reciclada

Diluente

Alimentación

Fraccionador


Tambores de coque-Esquema Típico

Descargaa sistema de recuperación de vapores

Inyección de antiespumante Máximo

nivel de coque

Vapores deltambor de coque gemelo

SPSP SP

SP

Vapor 145 #

SP Al sistema derecuperación devapores

Aceite deenfriamiento

820°F20 #

16´

Tambor de coque


Vapor

Tambor de coque gemelo

Alimentación

SP Válvula de cambio

(3 vías)

SP

Presión deentrada

Drenaje de agua a la fosa

SP

Vapor (10 - 20 Klbs/hr)Agua (30 - 150 GPM)

Agua (150 - 1300 GPM)

920 °F

SP

Válvula de calentamiento

SP SPA torre fraccionadora


Tambores del coque

D-9101A

D-9101B

D-9102A

D-9102B

Leyenda

Coquificación

Ciclo de operación


D-9101A D-9101B D-9102A D-9102B VERDA

CH

Coquificación

Despoj. Vapor

Enfriamiento

Remojo

Drenaje

Apertura tope fondo

CortadoCierre y prueba

Hermeticidad

Calentamiento


Fases del cortado

Herramientaen posición deperforación

Herramientaen posición decorte

Tambores de coque: Cortado del lecho de coque.


perforación

Tamborvacío

Coque


Sección de compresión, absorción y despojamiento

Gases desdetambor cabecera

Nafta inestable

Absorbedor

secundario

Gas agrio

Absorbedor primario

Despojadora


Gasóleo liviano (aceite pobre)

Compresor de gas

Gasóleo liviano (aceite rico)

Nafta a Desbutanizadora

Nafta estable a

separadora de

nafta

Nafta estable de

desbutanizadora

Centro de Refinación ParaguanáSección de livianos: desbutanizadora y

tratamiento con amina

Gas agriode absorbedor

secundario

Desbutanizadora

Vapor

Gas hacia sistemade gas combustible

Propanos / butanos


Nafta inestable

Nafta estable

Hidrocarburos a fraccionador

Vapor

Depuradora

de gas

Amina ricaAmina pobre

Extractora de LPG


Sistema de manejo de coque

Equipo de taladro

Tambor


de coquer

Triturador

Fosa coque

Grúa

Cinta transportadora

Patio de almacenamiento

CoqueBarco


Sistema de manejo de coque, requerimientos:

• Fosas de coque

• Triturador de coque

• Grúa puente

• Taladros y herramientas para apertura y remoción de coque de los

tambores.

• Banda transportadora tipo tubo


• Apilador móvil de coque (stacker).

• Patio de almacenaje de coque

• Recuperador de coque (reclaimer)

• Muelle y facilidades para cargar coque a barcos

• Sistema de rociadores de químico supresor de finos.


Variables de operación fundamentales del proceso

• Calidad de alimentación.

• Calidad del coque.

• Temperatura del tope de los tambores de coque.

• Presión de los tambores de coque.


• Presión de los tambores de coque.

• Tiempo de residencia.

• Inyección aceite en línea de cabecera.

• Control de temperatura plato retiro gasóleo pesado.

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