EQUIPOS BASICOS EMPLEADOS EN REFINACIONHIDROCRAQUINGEquipo bsico empleado: horno, reactor, separador, fraccionadora y horno reboiler

Caractersticas De La Carga. La carga a la Unidad de Hidrocracking tiene las siguientes caractersticas: Punto Mximo: Inferior a 510 C Azufre: Inferior a 3 % wt Nitrgeno: Inferior a 1000 ppm wt Asfltenos: Inferior a 500 ppm wt Metales Totales: Inferior a 2 ppm wt [5].Tipo de reacciones en la Unidad de HidrocrackingLas reacciones en la Unidad de Hidrocracking tienen por objeto: Hidrodesulfuracin Hidrodenitrificacin Remocin de oxigeno Remocin de metales Remocin de haluros Hidrocracking Saturacin de AromticosTratamientos catalticos en presencia de hidrogeno: la presencia de hidrogeno en las reacciones procedentes permite la saturacin de los elementos olefnicos de descomposicin y la obtencin de estructuras moleculares estables. Segn las condiciones de presin y de temperatura y el tipo de catalizador, es posible distinguir dos grupos de transformaciones: Con el platino y el xido de molibdeno, se realizan transformaciones moleculares destinadas esencialmente a producir un mximo de gasolina de elevado nmero de octano. Con un catalizador mixto de xidos de cobalto y molibdeno, tienen lugar una descomposicin selectiva de las molculas sulfuradas. El hidrogeno da lugar a la eliminacin del azufre bajo forma de sulfuro4.4 HIDROCRACKING4.4.1 PROCESO DE HIDROCRAQUEOEl hidrocraqueo es un proceso en dos fases que combina el craqueo cataltico y la hidrogenacin, y por medio del cual las fracciones de destilado se descomponen en presencia de hidrgeno y catalizadores especiales dando lugar a productos de ms valor. En comparacin con el craqueo cataltico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de que se procesan cargas con alto contenido de azufre sin desulfuracin previa. En el proceso, la carga de productos aromticos pesados se convierte en productos ms ligeros, a muy altas presiones y temperaturas bastante elevadas [1].Cuando la carga tiene un alto contenido parafnico, el hidrgeno impide la formacin de HAP, reduce la formacin de alquitrn y previene la acumulacin de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce cantidades relativamente grandes de isobutano para cargas de alquilacin, as como isomerizacin para control del punto de goteo y del punto de humo, dos caractersticas importantes en el combustible de alta calidad para aviones de reaccin.En la primera fase, la carga se mezcla con hidrgeno reciclado, se calienta y se enva al reactor primario, donde gran parte de ella se convierte en destilados intermedios. Los compuestos de azufre y nitrgeno se convierten en cido sulfhdrico y amonaco en el reactor de la fase primaria por medio de un catalizador. El residuo se calienta y se enva a un separador de alta presin, donde se extraen y reciclan los gases ricos en hidrgeno [1].Los restantes hidrocarburos se rectifican o purifican para extraer el cido sulfhdrico, el amonaco y los gases ligeros, que se recogen en un acumulador, donde la gasolina se separa del gas cido. Los hidrocarburos lquidos rectificados procedentes del reactor primario se mezclan con hidrgeno y se envan al reactor de la segunda fase, donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones de reaccin y materiales de destilacin para mezclas.Tales productos pasan por una serie de separadores de alta y baja presin para extraer de ellos los gases, los cuales se reciclan. Los hidrocarburos lquidos se estabilizan, dividen y rectifican, y las naftas ligeras producidas en la unidad de hidrocraqueo se utilizan para mezclas de gasolina mientras que las naftas pesadas se reciclan o se envan a una unidad de reforma cataltica.

Este proceso se refiere a limitar las concentraciones de compuestos de azufre y aromticos. El equilibrio del producto es de gran importancia para cualquier refinera de petrleo, hay una serie de pasos para equilibrar los productos pero muy procos procesos que ofrecen versatilidad a los catalizadores de hidrocrackeo [1]. Algunas de las ventajas del hidrocrackeo son las siguientes:1. Un mejor equilibrio de la gasolina y la produccin de destilados2. Mayor rendimiento de gasolina3. Mejoramiento del octanaje4. La produccin de cantidades relativamente altas de isobutano en la fraccin de Butano5. Como complemento del craqueo cataltico fluidizado para mejorar craqueo de productos pesados, productos aromticos, aceites de ciclo, y los aceites de planta de coquizacin de la gasolina, los combustibles de avin, y aceites ligeros [9].A veces el material diesel con intervalos de ebullicin se incluye en la alimentacin de hidrocraqueo para poder llevar a cabo la reaccin. Tanto la primera destilacin y el LCO FCC se pueden utilizar al 100%. Estos se llevan a cabo con un tratamiento con hidrogeno a altas presiones para reducir los aromticos contenidos y aumentar el punto de humo para cumplir las especificaciones. Cuando la alimentacin tiene grandes cantidades de LCO, las principales consecuencias son un gran aumento en la liberacin de calor y disminucin en el punto de humo de los combustibles JET [1].Adems de los destilados medios y los aceites de ciclo utilizados como alimentos para el hidrocrackeo, tambin es posible el procesamiento de aceites residuales de combustibles y crudo reducido. Esto normalmente requiere una tecnologa diferente y se dividen en dos tipos, los que operan en la alimentacin destilada y los que procesan materiales residuales. Estos procesos son similares y algunos se adaptan para ambos tipos de materias primas.Hay grandes diferencias, sin embargo, entre los dos procesos en lo que respecta el tipo de catalizador y las condiciones de funcionamiento. Durante las etapas de diseo de la hidrocraqueador el proceso puede ser adaptado para convertir residuos pesados en aceites ligeros o para cambiar de primera destilacin de naftas en gases licuados del petrleo.

Esto demuestra que el craqueo y la hidrogenacin son complementarios, el craqueo ofrece las olefinas para la hidrogenacin, mientras que la hidrogenacin, a su vez proporciona calor para el craqueo. La reaccin de craqueo es endotrmica y la de hidrogenacin exotrmica. La reaccin global proporciona un exceso de calor debido a la cantidad de calor liberado por las reacciones de hidrogenacin, ya que este calor generado es mucho mayor que la cantidad de calor consumido por las reacciones endotrmicas de craqueo, lo que acelera la velocidad de la reaccin, esto se controla con la inyeccin de hidrogeno frio [1].Otra reaccin que se produce e ilustra la complementariedad de las reacciones de hidrogenacin y craqueo es la hidrogenacin inicial de un compuesto aromtico condensado que es la cicloparafina.

4.4.3 PROCESOLos siguientes son los procesos de hidrocraqueo licenciados:

El proceso de hidrocraqueo; puede requerir una o dos etapas, dependiendo del proceso y las materias primas utilizadas. El proceso de los flujos como en la mayora de los procesos de lecho fijo son similares y el proceso GO Fining se describe como un hidrocraqueo de lecho fijo.

El proceso de GOFining es un proceso de lecho fijo de regeneracin que emplea un tamiz molecular con catalizador impregnado con un metal de tierras raras. El proceso emplea ya sea hidrocraqueo de una sola etapa o en dos etapas con las condiciones tpicas de funcionamiento, que van desde 660 hasta 785 F y 1000 a 2000 psi (350 a 420 C y 6900-13,800 kPa). La temperatura y la presin varan con la edad del catalizador, el producto deseado, y las propiedades de la materia prima [1].La decisin de utilizar un sistema nico o en dos etapas depende del tamao de la unidad y el producto deseado. Para la mayora de materias primas el uso de una sola etapa permitir la conversin total de la materia prima a gasolina y productos ms ligeros mediante el reciclaje de los materiales ms pesados de vuelta al reactor.Si slo se utiliza una etapa, el proceso de flujo es el mismo que el de la primera, excepto el fraccionamiento, cuyo fondo se recicla para alimentacin al reactor.La alimentacin fresca se mezcla con hidrgeno y gas de reciclo (alto contenido de hidrgeno) y pasa a travs de un calentador para el primer reactor. El efluente del reactor se pasa a travs de intercambiadores de calor y de ah a un separador de alta presin donde los gases ricos en hidrogeno ricos en hidrgeno se mezclan con el alimento fresco [1].El producto lquido del separador se enva a una columna de destilacin en el que el C4 y gases ms ligeros son productos de cima y las naftas pesadas, jet, fuel oil, diesel y flujos con distintos intervalos de ebullicin se eliminan. Los fondos del fraccionador se utilizan como alimento para la segunda etapa del sistema del reactor.La unidad puede ser operada para producir toda la gasolina y los productos ms ligeros o para maximizar combustible o productos de combustible diesel. El flujo de fondos del fraccionador se mezcla con el reciclaje de hidrgeno a partir de la segunda etapa y se enva a travs de un horno hacia el reactor de la segunda etapa. Aqu la temperatura se mantiene para que la conversin total del aceite noconvertido de la primera etapa y segunda etapa de reciclaje de 50 a 70% vol [1].

[1] James H. Gary;Glenn E. Handwerk. Refino del petrleo: tecnologa y economa. Editorial Revert. Capitulo 4 Crude Distillation al Captulo 9 Hydrotreating. Pgs. 37-186.http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/TextosOnline/EnciclopediaOIT/tomo3/78.pdf

Catalizador empleadoComo ya se ha descrito anteriormente, el proceso de hidrocraqueo se puede dividir atendiendo a los tipos de reacciones que tienen lugar:

Reacciones de craqueo: Son endotrmicas, es decir, necesitan energa para llevarse a cabo, para las que se emplea un catalizador cido, del mismo tipo que el empleado en el proceso de craqueo cataltico de petrleo (FCC). El catalizador ms usado, son zeolitas introducidas en una matriz de slice-almina. Las principales funciones de la matriz son: darle resistencia mecnica al catalizador,actuar como trampa de coque , y la de precraquear las molculas de hidrocarburo. Ya que si stas no fueran precraqueadas, el gran tamao de las molculas de hidrocarburo impedira su entrada en los poros del catalizador de zeolita. Por lo que la reaccin no se llevara a cabo.Reacciones de Hidrogenacin: Son exotrmicas, es decir se obtiene energa del proceso. A diferencia del FCC, en el hidrocraqueo el proceso es globalmente exotrmico. Para las reacciones de hidrogenacin se necestitan catalizadores metlicos. Dado que ambas reacciones se llevan a cabo en el mismo reactor, el catalizador contiene Platino y Nquel para catalizar las reacciones de hidrogenacin. Ambos metales estn dispersos sobre la matriz de slica-almina que envuelve a la zeolita.

Proceso de hidocraqueo El hidrocraqueo es un proceso en dos fases que combina el craqueo cataltico y la hidrogenacin, y por medio del cual las fracciones de destilado se descomponen en presencia de hidr- geno y catalizadores especiales dando lugar a productos de ms valor. En comparacin con el craqueo cataltico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de que se procesan cargas con alto contenido de azufre sin desulfuracin previa. En el proceso, la carga de productos aromticos pesados se convierte en productos ms ligeros, a muy altas presiones y temperaturas bastante elevadas. Cuando la carga tiene un alto contenido parafnico, el hidrgeno impide la formacin de HAP, reduce la formacin de alquitrn y previene la acumulacin de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce cantidades relativamente grandes de isobutano para cargas de alquilacin, as como isomerizacin para control del punto de goteo y del punto de humo, dos caractersticas importantes en el combustible de alta calidad para aviones de reaccin.En la primera fase, la carga se mezcla con hidrgeno reciclado, se calienta y se enva al reactor primario, donde gran parte de ella se convierte en destilados intermedios. Los compuestos de azufre y nitrgeno se convierten en cido sulfh- drico y amonaco en el reactor de la fase primaria por medio de un catalizador. El residuo se calienta y se enva a un separador de alta presin, donde se extraen y reciclan los gases ricos en hidrgeno. Los restantes hidrocarburos se rectifican o purifican para extraer el cido sulfhdrico, el amonaco y los gases ligeros, que se recogen en un acumulador, donde la gasolina se separa del gas cido. Los hidrocarburos lquidos rectificados procedentes del reactor primario se mezclan con hidrgeno y se envan al reactor de la segunda fase, donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones de reaccin y materiales de destilacin para mezclas. Tales productos pasan por una serie de separadores de alta y baja presin para extraer de ellos los gases, los cuales se reciclan. Los hidrocarburos lquidos se estabilizan, dividen y rectifican, y las naftas ligeras producidas en la unidad de hidrocraqueo se utilizan para mezclas de gasolina mientras que las naftas pesadas se reciclan o se envan a una unidad de reforma cataltica (vase la Figura 78.11). Salud y seguridad La inspeccin y verificacin de los dispositivos de seguridad son importantes debido a las muy altas presiones que se producen en este proceso. Es necesario un control adecuado del mismo como proteccin contra el taponamiento de los lechos del reactor. Debido a las temperaturas de la operacin y a la presencia de hidrgeno, hay que reducir estrictamente al mnimo el contenido de cido sulfhdrico de la carga para reducir el riesgo de que se produzca una corrosin intensa. Tambin deber tenerse en cuenta la posibilidad de corrosin por dixido de carbono hmedo en las zonas de condensacin. Cuando se procesan cargas con alto contenido de nitrgeno, el amonaco y el cido sulfhdrico forman bisulfuro amnico, que provoca fuerte corrosin a temperaturas inferiores al punto de roco del agua. El bisulfuro amnico tambin se encuentra en la eliminacin del agua amarga. Como la unidad de hidrocraqueo trabaja a presiones y temperaturas muy elevadas, es importante el control de fugas de hidrocarburos y de emanaciones de hidrgeno para evitar incendios. Al tratarse de un proceso cerrado, en condiciones de trabajo normales las exposiciones son mnimas. Existe riesgo de exposicin a nafta aliftica que contenga benceno, HAP cancergenos emisiones de gases y vapores de hidrocarburos, gas rico en hidrgeno y cido sulfhdrico, como consecuencia de fugas a alta presin. Durante la regeneracin y el cambio de catalizador se desprenden grandes cantidades de monxido de carbono. La absorcin y regeneracin de catalizador con vapor crea corrientes de residuos que contienen agua amarga y amonaco. Al manipular catalizador agotado deben utilizarse mtodos de trabajo seguros y equipos de proteccin personal adecuados. En algunos procesos, se requiere actuar con precaucin para que no se formen concentraciones explosivas de polvo cataltico durante la recarga. La descarga de catalizador coquizado requiere precauciones especiales para evitar incendios inducidos por sulfuro de hierro. El catalizador coquizado debe enfriarse hasta una temperatura inferior a 49 C antes de su descarga, o colocarse en recipientes inertizados con nitrgeno hasta que se le enfre.