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COQUIZACION

FACILITADOR Ing. Raúl Serrano C. 2016

REACCIONES DE CRAQUEO TERMICO Las reacciones de craqueo térmico se llevan a cabo debido a la aplicación de calor. Durante el proceso de craqueo, las moléculas de los hidrocarburos de gran tamaño se descomponen y forman moléculas pequeñas (ligeras). El proceso de craqueo térmico en general, procede a través de un mecanismo de radicales libres

Los radicales libres formados, rápidamente se combinan con otros hidrocarburos y/o radicales radicales libres, que se descomponen en olefinas.

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REACCIONES DE CRAQUEO TERMICO Las reacciones de craqueo térmico se llevan a cabo debido a la aplicación de calor. Durante el proceso de craqueo, las moléculas de los hidrocarburos de gran tamaño se descomponen y forman moléculas pequeñas (ligeras). El proceso de craqueo térmico en general, procede a través de un mecanismo de radicales libres

Los radicales libres formados, rápidamente se combinan con otros hidrocarburos y/o radicales radicales libres, que se descomponen en olefinas.


REACCIONES DE CRAQUEO TERMICO De una forma general, se puede decir que en el proceso de craqueo térmico, tienen lugar dos tipos de reacciones. • Las reacciones primarias de descomposición, donde las moléculas grandes dan lugar a moléculas pequeñas. • Las reacciones secundarias por el cual los productos activos, obtenidos a partir de las reacciones primarias de craqueo, vuelven a craquear o reaccionan para formar otras moléculas o polimerizar, para generar productos pesados (coque).


REACCIONES DE CRAQUEO TERMICO Los hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos aromáticos policíclicos, durante las reacciones de condensación, forman compuestos asfalténicos (compuestos que forman coque). Algunas Algunas reacciones típicas son:

Los principales productos del proceso de coquización retardada es el gas (del que se recupera GLP), nafta, gasóleo liviano (LCGO) (LCGO) y gasóleo pesado (HCGO). El LCGO LCGO se envía a hidrotratamiento para la producción de gasóleo en la refinería, el gasóleo HCGO es usado como materia prima en FCC.

COQUIZACION L a c o q u izac ión es u n a fo rm a en é rg ic a d e cr aq u eo té r m ic o utilizada para ob tener gaso lina de destilación directa (nafta ( nafta de coquificador) y diversas fracciones de destilación interm edia, edia, que se utilizan utiliz an co m o m aterial ateriales es para craqueo c at al ít i c o . Po r es te p ro c eso , el h id rógen o d e la m o lé cu la de hidrocarburo se reduce de forma tan completa, que e l residuo resi duo es u na forma de carbon ca rbon o casi puro, denom inado co qu e. Lo s d os p roc esos d e coqu izació iz ación n m ás co m un es son la retard ada y la co nt in u a (p (p or co nt acto o líqu id a), a), qu e, dependiendo del mecanismo de reacción, el tiempo, l a temp eratura eratura y el e l crud o de partida, pro du cen tres tipos d e co qu e: espo e spo njos o, alveola a lveolarr y cris taliza tali zado do en agu jas ja s .

En realidad, el coque formado contiene alguna m ater ia v o látil o hidrocarburo s de alto pun to de ebu llición. Para elim inar esencialmente toda la m ateri a vo látil d el co q u e de petróleo, debe c alcinars e a unos 2000 a 2300 F aproximadamente. Cantidades menores de hid rógen o p erm anecen aún d es p u é s d e la c alc in ac ión , lo q ue da credibilidad a la teoria sostenida por algu no s autor es, de qu e el coq ue es en este punto u n p o lím er o . °

Co q u ización r etard ada. En la coquización retardada, primero se carga el material en un f raccionador para separar los hidrocarburos más ligeros y después se combina con el petróleo pesado reciclado. El material pesado pasa al horno de coquización y se calienta hasta altas temperaturas a bajas presiones para evitar la coquización prematura en los tubos del calentador, produciendo así una vaporización parcial y un craqueo suave. La mezcla de líquido y vapor se bombea desde el calentador a uno o más tambores de coque, donde el material caliente permanece aproximadamente 24 horas (retardo) a bajas presiones hasta que se descompone en productos más ligeros. Cuando el coque alcanza un nivel predeterminado en un tambor, el flujo se desvía a otro tambor para mantener la continuidad de la operación. El vapor procedente de los tambores se devuelve al fraccionador para separar el gas, la nafta y los gasóleos, y reciclar los hidrocarburos más pesados a través del horno. El tambor lleno se trata con vapor para eliminar los hidrocarburos no craqueados, se enfría mediante inyección de agua y se decoquiza mecánicamente por medio de un tornillo sin fin que asciende desde el fondo del tambor, o hidráulicamente, rompiendo el lecho de coque con agua a alta presión proyectada desde un cortador rotativo.

(Refino de Petróleo, H. Gary)

El rendimiento de una unidad de Coquización retardada, puede variar para alcanzar el objetivo del refinador, a través de la selección de los parámetros de operación Tres parámetros operativos gobiernan el rendimiento y el patrón de calidad de los productos de la Coquización Retardada • Temperatura • Presión • Razón de recirculación (RR) El aumento de la temperatura de coquización disminuye la producción de coque e incrementa los rendimientos del líquido y el punto final del gasóleo. Sin embargo, la temperatura puede ser ajustada, sólo en un rango estrecho para controlar la volatilidad residual del coque. El aumento de la presión y/o de la relación de recirculación (RR), hace que aumenten el gas y el coque y, disminuye el rendimiento del líquido y punto final del gasóleo. La RR puede ser variada de 0% a 120% La Razón de recirculación está definida como: (Alimentación compuesta al calentador del coquizador)/(alimentación inicial a la parte inferior del fraccionador)

Materia prima para coquización retardada La unidad de coquización retarda puede procesar una amplia variedad de materias primas: • La materia prima puede tener una considerable cantidad de metales (Ni + V), azufre, resinas y asfaltenos. • Los contaminantes presentes en la materia prima, en su mayoría son eliminados como contaminantes del coque. • La materia prima típica es el residuo de vacío (530 °C +). También puede procesar los residuos (slop) de la refinería y lodos de decantación. • El residuo atmosférico también se procesa ocasionalmente. • La composición típica de la alimentación: Azufre - 5 a 6% en peso Metales 1000 ppmw. CCR del 20 al 30% en peso. Las propiedades de coque que se obtengan depende principalmente de la calidad del alimento

((186,5/(131,5+API)) (% gasolina peso)b ((155,5/(131,5+API)) (% gasóleo peso) b

EJEMPLO DE CALCULO DE COQUIZADOR Carga de crudo Residuo vacio

Bl/día lbs/día 100000

SG 0,911 1,004

lbs/gal 7,595 8,370

API 23,82 9,44

CCR %peso 13,2

Azufre Rendimiento Rendimiento % peso % peso % vol 2,89

Gas de coquizador Gasolina de coquizador Gasoleo de coquizador Coque Total coquizador

Distribución de azufre Gas % azufre lbs/día mol/día Nafta Liviana Nafta Pesada Gasoleo liviano LCGO Gasoleo pesado HCGO Coque Total

Composición del gas del coquificador Corregidos Componente % mol Peso Mol mol/día mol/día Metano 16,043 Eteno 28,054 Etano 30,07 Propeno 42,081 Propano 44,097 Butenos 56,108 iButano 58,123 nButano 58,123 H2 2,016 CO2 44,01 H2S 34,08 Sulfuro 32,064 Total

Corregido % Lbs/día mol Corregidas


Bl/día lbs/día 100000

SG 0,911 1,004

lbs/gal 7,595 8,370

API 23,82 9,44

CCR %peso 13,2

Azufre Rendimiento Rendimiento % peso % peso % vol 2,89

41,9

Gas de coquizador Gasolina de coquizador Gasoleo de coquizador Coque Total coquizador

Distribución de azufre Gas % azufre lbs/día mol/día Nafta Liviana Nafta Pesada Gasoleo liviano LCGO Gasoleo pesado HCGO Coque Total

Composición del gas del coquificaador Corregidos Componente % mol Peso Mol mol/día mol/día Metano 16,043 Eteno 28,054 Etano 30,07 Propeno 42,081 Propano 44,097 Butenos 56,108 iButano 58,123 nButano 58,123 H2 2,016 CO2 44,01 H2S 34,08 Sulfuro 32,064 Total

Corregido % Lbs/día mol Corregidas

((186,5/(131,5+API)) (% gasolina peso)b ((155,5/(131,5+API)) (% gasóleo peso) b

COMPOSICION DE GAS EN EL COQUIZADOR

Gas de coquizador = 7,8 + 0,144 x 13,2= 9,7 Gasolina de coquizador = 11,29 + 0343 x 13,2= 15,82 Coque = 1,6 x 13,2= 21,12 Gasoleo coquizador =100 -9,7 -15,82 -21,12= 53,36

Calculo del volumen de gasolina y gasóleo producidos . API

Balance de azufre: lbs. Entrada = lbs. Salida


Bl/día 100000 41900

Gas de coquizador Gasolina de coquizador 8770,22 Gasoleo de coquizador 24668,9 Coque Total coquizador

lbs/día 31899046 14730146

SG 0,911 1,004

1428942 2329955,6 0,75871 7860241,7 0,90997 3111006,9 14730146

lbs/gal 7,595 8,370

6,325 7,586

API 23,82 9,44

CCR %peso 13,2

55 24

Azufre % Rendimiento Rendimiento peso % peso % vol 2,89

46,18

8,94 0,91 1,90 4,11

9,70 15,82 53,36 21,12 100,00

41,9

Composición del gas del coquificador

Distribución de azufre % azufre Gas 30 Nafta Liviana 1,7 Nafta Pesada 3,3 Gasoleo liviano LCGO 15,4 Gasoleo pesado HCGO 19,6 Coque 30 Total 100

lbs/día 127710,4 7236,9 14048,1 65558,0 83437,4 127710,4 425701,2

Peso mol/día Componente % mol Mol 3983,0 Metano 51,4 16,043 Eteno 1,5 28,054 Etano 15,9 30,07 Propeno 3,1 42,081 Propano 8,2 44,097 Butenos 2,4 56,108 iButano 1 58,123 nButano 2,6 58,123 H2 13,7 2,016 CO2 0,2 44,01 H2S 34,08 Azufre 32,064 Total 100 22,17

mol/día

Corregidos Corregido % Lbs/día mol/día mol Corregidas

58688,8

Gas libre de azufre = 1428.942 - 127.710 = 1301.232 lbs

http://www.anvilcorp.com/our-projects/refining/coker-units.aspx



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