Coquización del Petróleo Universidad Simón Bolívar PS6215 – Refinación de Petróleo...

Coquización del Petróleo

Universidad Simón Bolívar

PS6215 – Refinación de Petróleo

Integrantes:

Erik González Noha 03-35982

Pier Chawa 02-34769

Contenido

• Coque del Petróleo

• Vías de conversión de residuos de vacíos

• Coquización del Petróleo

• Historia de la Coquización

• La coquización en Venezuela

• Química de la Coquización

• Coquización retardada

• Coquización fluida (Fluidcoking)

• Flexicoquización (Flexicoking)



• El coque de petróleo es un material sólido de alto contenido de carbono que se produce como subproducto de los procesos de craqueo térmico de los componentes del petróleo con mayor peso molecular.

• Dependiendo del tipo de alimentación, las condiciones del proceso y el diseño del esquema de refinación, se obtendrán distintos tipos de coque.

El Coque del Petróleo

Tipos de coque

Coque ánodo Coque aguja Coque combustible

Tipo panal Tipo bala


Tipos de coque

Coque Ánodo:•Se obtiene de residuos con pocos anillos aromáticos•Usado para electrodos en la producción de aluminio.

Coque Aguja:•Se obtiene de residuos con bajo contenido de azufre y asfaltenos.•Se usa para electrodos en la manufactura del acero.

Coque Combustible:•Tipo Panal: alimentaciones con alta concentración de asfaltenos y azufre.•Tipo bala: características elementales similar al tipo panal.

Utilidad del coque del petróleo•El coque se utiliza como combustible en la industria cementera y cerámica. Por otra parte, cada vez es más común su uso por parte de las compañías eléctricas para generar electricidad partiendo de su combustión.

• Se utiliza para la fabricación de electrodos de grafito

• Como carga en el hierro y el acero especialmente en los hornos de inducción.

• Materia prima para la obtención de carbono y como combustible para la generación de calor.



Vías de conversión de residuos de vacío

Proceso de adición de hidrógeno

• Alta temperatura, alta presión de hidrógeno.

• La rápida desactivación del catalizador requiere grandes reactores o catalizadores móviles.

• Es sensible a contaminación por metales.

• Los productos no necesitan tratamiento posterior.

Rechazo de carbón por craqueo térmico

• Alta temperatura, bajas presiones, no requiere hidrógeno

• No requiere catalizador, se genera gran cantidad de coque.

• Insensible a contaminantes.

• Los productos necesitan un tratamiento posterior en refinerías convencionales.

Coquización del petróleo


Proceso de craqueo térmico empleado para convertir residuos pesados en productos de alto valor comercial. Es parte de la etapa de conversión profunda de la refinería.

AlimentaciónResiduos de la destilación al vacío y de otras unidades de destilación de crudos pesados.

ProductosGases, líquidos (destilados pesados, sólidos (coque)

Tipos Coquización retardada, coquización fluida y flexicoking


Coquización del petróleo

Objetivos específicos:

• Obtener residuos pesados para producir destilados (naftas y gases) que luego pueden ser degradados catalíticamente.

• Procesar residuos pesados que no pueden ser empleados en procesos catalíticos.

• El objetivo NO es producir coque de petróleo

Historia de la coquización


• Tiene sus inicios a principios del siglo 20.

• Luego de la 2da guerra mundial los ferrocarriles cambiaron de vapor a diesel lo que trajo como consecuencia que la demanda de combustibles pesados decayera.

• Desde 1950 a 1970 la capacidad de coquización se incrementó cinco veces: más de dos veces que la velocidad de incremento de la capacidad de destilación de crudo.

• Actualmente se modifican las condiciones de operación de los coquizadores para aumentar el rendimiento de los destilados.

La coquización en Venezuela

En Venezuela se tienen unidades de coquización retardada en las siguientes refinerías:

• Refinería de Amuay

• Refinería de Cardón

• Petro Piar (Antiguo Ameriven)

• Petro Monagas (Antiguo Cerro Negro)

• Petro Cedeño (Antiguo Operadora Cerro Negro)

• Petro Anzoátegui (Antiguo SINCOR)



Amuay

CardónCoquización del Petróleo

Química de la coquización


1. Reacciones de craqueo:

Parafinas saturadas craquean para formar olefinas y parafinas de bajo peso molecular, la isomerización es insignificante

n-Hexano n-Butano Etano

Probabilidades

De craqueo

• Parafinas

• Olefinas de cadena recta

• Naftenos

• Ciclo olefinas

• Aromáticos

Química de la coquización


2. Reacciones de combinación:

Olefinas de bajo peso molecular forman compuestos de alto peso molecular

A. Los anillos aromáticos se combinan (condensación) y forman Resinas.

B. Las resinas después de craquear las cadenas laterales, combinan sus restantes Aromáticos Polinucleares para formar asfaltenos.

C. Los asfaltenos luego de craquear las cadenas laterales permanecen como grandes A.P.

Propiedades adecuadas de alimentaciónPropiedades adecuadas de alimentación

• Contenido en azufre.• Contenido en metales.• Densidad.• Contenido de carbono ConradsonConradson.• Composición hidrocarbonada.


Coquización retardada• La alimentación típica es residuo de vacio (Cabe destacar que acepta otros tipos de alimentación).

• Se pueden procesar distintas alimentaciones, entre las mas relevantes, aquellas que tienen alto contenido de metales, azufre, resinas y asfaltenos (la mayoría de ellos quedan en el coque).


Unidad de coquización retardada


Coquización retardadaCiclo de los tambores de coquización retardada

Coquización retardadaCoquización retardada

Otras operaciones generales a las que se tratan los tambores de coquización:

Coquización retardada


Productos Gaseosos

El 80% de los gases está determinado por compuestos parafínicos

Rendimientos de la coquización Rendimientos de la coquización retardadaretardada

Coquización retardadaCoquización del Petróleo

Productos Líquidos Productos Sólidos

• Aromáticos reducidos y heteroátomos concentrados en el coque, pero aún contiene grandes cantidades de azufre y olefinas.

• Las fracciones de naftas pueden ser usadas como alimentación al reformador catalítico después del hidroprocesamiento.

• Sólo pequeñas fracciones van al pool de gasolinas

• Preferiblemente el hidrocraqueador, hace mejor el trabajo de procesar los anillos aromáticos.

El subproducto sólido que se obtiene después de la coquización retardada es el coque.

Variables del proceso de coquización Variables del proceso de coquización retardadaretardada

• Temperatura de salida del calentador.• La presión de la columna de

fraccionamiento.• La temperatura de los vapores que

alcanzan el plato de extracción de gasóleo.

• El contenido de carbón “libre” del alimento determinado, mediante el ensayo de carbón ConradsonConradson.

Coquización fluida (fluidcoking)Coquización del Petróleo

• Se utiliza para convertir hidrocarburos pesados (residuos de vacío, crudo extra pesado o bitumen) en un amplio rango de productos líquidos livianos y coque.

• Proceso de lecho móvil que opera a presiones menores y temperaturas más altas que la coquización retardada.

• En este proceso, las partículas de coque son usadas como fase continua, conjuntamente con un reactor y un quemador.

• El proceso es continuo, ya que hay un flujo constante de coque y carga.


Diagrama del proceso


Condiciones de operación

Temp: 500-550 °C

T. residencia: 10-20 sg

Rendimientos de productos

Eliminación de

impurezas

Desulfurización: 55% p/p

Desnitrogenación: 60% p/p

Desmetalización: 99% p/p

Gases: 10% p/p

Líquidos (C5 – 525 °C) : 66% p/p

Sólidos: 24% p/p

Rendimientos de la coquización fluidaRendimientos de la coquización fluida

Flexicoquización (flexicoking)Coquización del Petróleo

• Se aplica para conversión de residuos en refinerías con salidas limitadas de coque, para la conversión de alimentaciones pesadas y para la producción de un combustible sustituto donde el gas natural tiene alto valor.

• Contempla una etapa adicional en la que se realiza la gasificación del coque que se va acumulando en el proceso.

• Capaz de procesar cualquier tipo de hidrocarburo pesado, que pueda fluir.


Diagrama del proceso


Condiciones de operación

Temp. reactor: 500-530 °C

Temp. Calentador: 600-630°C

Temp. Gasificador: 900-950 °C

Rendimientos de productos

Gases: 10-15% p/p

Líquidos (C5 – 525 °C) : 65-75% p/p

Sólidos: 15-20% p/p


Condiciones del gasificador

• Gasificación de coque / combustión:

C + ½ O2 → CO exotérmica CO + H2O → CO2 + H2 endotérmica C + CO2 → 2 CO endotérmica

• Se gasifica aproximadamente del 85-90% de la produccióndel reactor de coque.

• Low Joule Gas contiene 50% nitrógeno y H2, CO, CO2, H2S yNH3.

• Control de temperatura con vapor.

Condiciones de operaciónCondiciones de operación

Referencias Referencias BibliográficasBibliográficas

• Maples, Robert E.; “Petroleum Refinery Process Economics”; pgs: 153-160; año: 2000.

• Urpí, Jose Lluch; “Tecnología y Margen del Refino del Petróleo”; pgs: 320-343; año: 2004.

• http://www.oviedo.es/personales/carbon/coque/coque%20de%20petroleo.htm

• http://en.wikipedia.org/wiki/Delayed_coking• Gary, James y Handwerk, Glenn E.; “Petroleum Refining,

Technology and Economics”; pgs: 74-88; año: 1994; capítulo: 5.

• Nelson, Wilbur L.; “Petroleum Refinery Engineering”; pgs: 686-693; año: 1974.

• Wauquier, Jean-Pierre; “Crude Oil, Petroleum Products, Process Flowsheets”; pgs: 292, 380, 381; año: 2006.

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