Tratamiento Con Hidrogeno - Refinacion

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Fundamentos Básicos El tratamiento con hidrogeno es un proceso para estabilizar catalíticamente los productos del petróleo y/o eliminar los elementos inadmisibles en las materias primas o en los productos haciéndolos reaccionar con hidrogeno. La estabilización implica la conversión de los hidrocarburos insaturados tales como olefinas, diolefinas inestables formadoras de goma, a materias saturadas tales como parafinas. Los elementos insaturados eliminados mediante tratamiento con hidrogeno incluyen al azufre, el hidrogeno, el oxigeno, los haluros y las trazas de metales. El tratamiento con hidrogeno se aplica a un amplio sector de materias primas que abarca desde la nafta al crudo reducido. Aunque hay alrededor de 30 procesos de tratamiento con hidrogeno disponibles para la concesión de licencia (3), la mayoría de ellos tienen esencialmente el mismo diagrama de flujo para una aplicación dada. La figura 1 muestra una unidad característica de tratamiento con hidrogeno. La mayoría de reacciones de tratamiento con hidrogeno se llevan a cabo por debajo de los 800 grados F para minimizar el craqueo y el alimento se caliento generalmente a temperaturas entre 500 y 800 grados F. El hidrogeno, en presencia del catalizador de oxido metalico, reacciona con el aceite para producir sulfuro de hidrogeno, amoniaco, hidrocarburos saturados y metales libres.

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Fundamentos BsicosEl tratamiento con hidrogeno es un proceso para estabilizar catalticamente los productos del petrleo y/o eliminar los elementos inadmisibles en las materias primas o en los productos hacindolos reaccionar con hidrogeno. La estabilizacin implica la conversin de los hidrocarburos insaturados tales como olefinas, diolefinas inestables formadoras de goma, a materias saturadas tales como parafinas. Los elementos insaturados eliminados mediante tratamiento con hidrogeno incluyen al azufre, el hidrogeno, el oxigeno, los haluros y las trazas de metales. El tratamiento con hidrogeno se aplica a un amplio sector de materias primas que abarca desde la nafta al crudo reducido.Aunque hay alrededor de 30 procesos de tratamiento con hidrogeno disponibles para la concesin de licencia (3), la mayora de ellos tienen esencialmente el mismo diagrama de flujo para una aplicacin dada. La figura 1 muestra una unidad caracterstica de tratamiento con hidrogeno.La mayora de reacciones de tratamiento con hidrogeno se llevan a cabo por debajo de los 800 grados F para minimizar el craqueo y el alimento se caliento generalmente a temperaturas entre 500 y 800 grados F. El hidrogeno, en presencia del catalizador de oxido metalico, reacciona con el aceite para producir sulfuro de hidrogeno, amoniaco, hidrocarburos saturados y metales libres.

Figura 1

Reacciones del proceso y productoLa reaccin principal del tratamiento con hidrogeno es la de desulfuracin, pero pueden tener lugar muchas otras en un grado proporcional al rigor de la operacin. Las reacciones caractersticas son:

La eliminacin de nitrgeno requiere condiciones de operacin ms enrgicas que las de la desulfuracin. La facilidad de la desulfuracin depende del tipo de compuesto. Los compuestos de bajo punto de ebullicin se desulfuran ms fcilmente que los de alto punto de ebullicin. La dificultad de la eliminacin de azufre aumenta en el orden de parafinas, naftenos y aromticos.

Catalizadores de tratamiento con hidrogenoLos catalizadores desarrollados para el tratamiento con hidrogeno comprenden a los xidos de cobalto y molibdeno sobre almina, oxido de nquel, tiomolibdato de nquel, sulfuros de tungsteno y nquel y oxido de vanadio. Los catalizadores de xidos de cobalto y molibdeno sobre almina son los de uso ms general hoy en da, ya que han probado ser altamente selectivos, fciles de regenerar y resistentes al envenenamiento.Sin embargo, si la eliminacin de nitrgeno es de consideracin significativa, los catalizadores formados por compuestos de nquel-cobalto-molibdeno o de nquel-molibdeno con soporte de almina, son os ms eficaces. El nitrgeno es ms difcil de eliminar normalmente de las corrientes de hidrocarburos que el azufre y cualquier tratamiento que reduzca el exceso de concentracin de nitrgeno a un nivel satisfactorio, eliminara efectivamente el exceso de azufre. Los catalizadores que contienen nquel requieren generalmente una activacin por presulfuracion mediante disulfuro de carbono, mercaptanos, o sulfuro de dimetilo antes de que se lleven a la temperatura de reaccin.Variables del procesoLas principales variables de operacin son la temperatura, la presin parcial del hidrogeno y la velocidad espacial.Aumentando la temperatura y la presin parcial del hidrogeno, aumenta la eliminacin de azufre y de nitrgeno, y el consumo de hidrogeno. Aumentando la presin tambin aumenta la saturacin en hidrogeno y se reduce la formacin de coque. Aumentando la velocidad espacial se reduce la conversin, el consumo de hidrogeno y la formacin de coque. Aumentando la temperatura se mejora la eliminacin de azufre y de Nitrgeno, deben evitarse temperaturas excesivas debido al aumento en la formacin de coque.Los intervalos caractersticos de las variables de proceso en las operaciones:Temperatura, grados F 600 800Presion, psig 100 3.000Hidrogeno, pcs/bl carga/bl carga Reciclado 2.000 Consumo 200 800Velocidad espacial (VEHL) 1,5 8,0El hidrogeno necesario para el tratamiento en una refinera se obtiene normalmente a partir de las operacin de reformado cataltico. Calcular los barriles mnimos por da de alimento al reformador necesario para proporcionar un 120 por ciento de exceso del hidrogeno requerido para desulfurizar completamente 1000 bl/da de nafta con las siguientes propiedades:Grados API 55,0N, % en peso -S, como mercaptanos (RSH) % en peso 0,5S, como sulfuros (R2S), % en peso 0,5S, total, % en peso 1,0

El alimento al reformador tiene las siguientes propiedades:

Realizar las siguientes hiptesis simplificativas:1. La conversin de los naftenos es del 90% para cada tipo.2. Los naftenos C6 se convierten solamente a benceno, los naftenos C7 se convierten solamente a tolueno y los naftenos C8 se convierten solamente a xilenos.3. Los aromticos y parafinas de alimentacin al reactor no reaccionan.

Reacciones del craqueo con hidrogenoAunque en el craqueo con hidrogeno ocurren cientos de reacciones qumicas simultaneas, hay la opinin general de que el mecanismo del craqueo con hidrogeno es el del craqueo cataltico con una hidrogenacin superpuesta (Ver figura 2). El craqueo cataltico es la escisin de un enlace sencillo carbono-carbono y la hidrogenacin es la adicin de hidrogeno a un doble enlace carbono-carbono. Un ejemplo de la escisin de un enlace sencillo carbono-carbono seguido por una hidrogenacin es el siguiente:

Esto demuestra que el craqueo y la hidrogenacin son complementarios; el craqueo da olefinas para su hidrogenacin, mientras que la hidrogenacin a su vez proporciona calor para el craqueo. La reaccin de craqueo es endotrmica, mientras que la reaccin de hidrogenacin es exotrmica.Otra reaccin que tiene lugar e ilustra la complementariedad de las reacciones de hidrogenacin y craqueo es la hidrogenacin inicial de un compuesto aromtico condensado. Este sufre a continuacin un craqueo en mayor extensin y as se convierte un componente de poco valor de los aceites cclicos catalticos en un producto til.Las reacciones de craqueo con hidrogeno se llevan a cabo normalmente a unas temperaturas medias del catalizador entre 550 y 750 grados F, y a presiones en el reactor entre 1200 y 2000 psig. La circulacin de grandes cantidades de hidrogeno con el alimento impide un excesivo ensuciamiento del catalizador y permite largas operaciones sin regeneracin del catalizador.

Figura 2. Reaccin tpica del Craqueo con Hidrogeno

Proceso del Craqueo con HidrogenoEl proceso de craqueo cataltico con hidrocarburo lo desarrollo comercialmente la I.G. Farben Industrie en 1927 para convertir lignito en gasolina y fue llevado a EE.UU. por Esso Research and Engineering Company en los inicios de los aos 30 para usarlo en la degradacin de crudo de petrleo y sus productos. Se han desarrollado mejores catalizadores que permiten trabajar a presiones relativamente bajas, y la demanda decreciente de destilados combustibles ha motivado la necesidad de convertir los derivados del petrleo de mayores puntos de ebullicin en gasolina y combustible para reactores.El balance de los productos es de la mayor importancia en cualquier refinera de petrleo. Se pueden hacer diversas cosas para hacer corresponder los productos obtenidos con la demanda, pero hay relativamente pocas operaciones que tengan la versatibilidad del craqueo cataltico con hidrogeno. Algunas de las ventajas del craqueo cataltico con hidrogeno son:1. Mejor balance en la produccin de gasolina y destilados.2. Mejor rendimiento en gasolina.3. Mejoramiento de la calidad y sensibilidad del nmero de octano de la gasolina.4. Produccin de cantidades relativamente altas de isobutano en la fraccin de butanos.5. Complementa al craqueo cataltico para degradar los alimentos de craqueo pesados, aromticos, aceites cclicos y aceites de coque hasta gasolinas, combustible para reactores y fuelleos ligeros.

Catalizadores del Craqueo con HidrogenoLa mayor parte de los catalizadores de craqueo con hidrogeno consisten en mezclas cristalinas de Slice y almina con una pequea cantidad, uniformemente distribuida, de metales de las tierras raras.La parte del Slice y almina del catalizador proporciona la actividad de craqueo, mientras que los metales de las tierras raras ayudan a al hidrogenacin. Con los alimentos tpicos pasan dos a cuatro aos antes de que la actividad del catalizador decrezca, debido a la acumulacin de coque y otros depsitos, hasta un nivel que haga necesario regenerarlo.La generacin es conseguida quemando en el exterior del reactor los depsitos del catalizador, y se regenera la actividad del catalizador a su valor original. El Catalizador puede sufrir diversas regeneraciones, antes de que sea necesario reemplazarlo.

Slice Almina

Diagrama de Flujo de Dos Etapas

Diagrama de Flujo de una Etapa

Hidrogeno Aproximadamente Necesario para el Craqueo Con Hidrogeno

Factor de Caracterizacin de los productos del Craqueador con Hidrogeno

INTRODUCCIONLa refinacin es el proceso que se encarga de la transformacin de los hidrocarburos en productos derivados. La refinacin comprende una serie de procesos de separacin, transformacin y purificacin, mediante los cuales el petrleo crudo es convertido en productos tiles con innumerables usos, que van desde la simple combustin en una lmpara hasta la fabricacin de productos intermedios, que a su vez, son la materia prima para la obtencin de otros productos industriales.La funcin de una refinera es transformar el petrleo en productos derivados que satisfagan la demanda en calidad y cantidad. Cabe destacar que tal demanda es variable con el tiempo, tanto en el volumen total de derivados como en su estructura por productos.La refinacin es de importancia estratgica para Venezuela. Los ingresos generados por la venta de productos refinados son mayores significativamente en comparacin con los ingresos por la venta de crudo.Por este motivo el desarrollo tcnico y tecnolgico de las refineras, las inversiones en investigaciones, el mantenimiento, el funcionamiento en general de las plantas y lo concerniente al mercado y a la demanda de productos derivados, deben ser vigilados muy de cerca por quienes estn en la posicin de manejo la industria petrolera y tienen que ser conocidos por los venezolanos, ya que la industria petrolera representa la base de la economa.

Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular Para la EducacinInstituto Universitario Politcnico Santiago MarioCtedra: Refinacin del PetrleoProfesor: Ing. Antonio MorontaSeccin: A

Integrantes:Haider TorrenegraC.I: 18.935.510Kristian SaltarenC.I: 998486

Maracaibo 26 de Enero de 2015