Craqueo con vapor (steam Cracking) Criterios para escoger el Proceso A nivel mundial el camino más usado para la producción de olefnas ligeras es el Steam Cracking cuyo proceso permite obtener etileno y propileno con una sola planta, requiriendo como alimentación la nata petroquímica o los líquidos del Gas atural !etano, propano, butano"# $a tabla presenta otros procesos de petroquímica dierentes al Steam Cracking para producir olefnas# S%&A' C(AC)*G +&S*+(-G&AC*. CA%A$/%*CA C(AC)*G CA%A$/%*C+&S*+(A%AC*. +& A$C--$&S
MATERIA PRIMA &tano, propano, butano y ata# 0ropano e isobutano
DISPOI!I"IDAD $íquidos del gas natural# Camisea# Sólo propano de Camisea
ata
Camisea orece poca nata# o
&tanol
Materias primas $as cargas a las unidades de este proceso varían ampliamente# $as uentes más típicas provienen de1 •
$os líquidos del gas natural1 &l etano &l propano &l butano $as racciones petrolíeras de la destilación atmos2rica1 ata ligera $0G Gas -il o o o
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o o o
#ornos $e pirolisis &n general se utili3an los siguientes tipos de reactores de pirolisis1 • • • •
ornos con tubos calentados por medio de quemadores m4ltiples# (eactores con suministro de calor por medio de gases calientes# (eactores con suministro de calor mediante sólidos inertes sobrecalentados# ornos reractarios regenerativos#
$os 5ornos tubulares son los más utili3ados en la pirolisis de 5idrocarburos, y deben cumplir con las siguientes unciones1 • • •
6apori3ar la alimentación si es líquida# 0recalentar la alimentación y el vapor diluyente a la temperatura de reacción# 'antener los gases ba7o condiciones controladas de temperatura, tiempo y 8u7o de calor para obtener resultados óptimos#
9na ve3 que los productos gaseosos salen del 5orno, se enrían bruscamente para prevenir las p2rdidas de productos por reacciones secundarias y la ormación de aceites de alto punto de ebullición# DESCRIPCIO %EERA" DE" PROCESO $a pirolisis de 5idrocarburos se lleva a cabo en 5ornos que son normalmente de tipo tubular en los cuales los 5idrocarburos se calientan e:ternamente por uego directo proveniente de la combustión de 5idrocarburos gaseosos & Contiene dos secciones principales1 ;rea caliente< donde la carga es craqueada y el e8uente de pirolisis acondicionado# ;rea ría< donde los productos ormados son separados y purifcados# &l sistema craqueado consiste de las siguientes áreas principales1 •
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$os 5ornos de craqueo, que están compuestos de una 3ona de convección, para el precalentamiento de la alimentación y del vapor, y una 3ona de radiación, que corresponde a la 3ona de reacción# 9n sistema de detención de la reacción !enriamiento s4bito" acoplada lo más cerca posible al 5orno para enriar rápidamente los productos, detener la reacción y recuperar el má:imo calor#
'rea caliente $el proceso
&l 5idrocarburo y el vapor se precalientan en la sección de convección del 5orno y luego se me3clan ()# &l 5idrocarburo y el vapor pasan a la sección de radiación del 5orno donde se incrementa la temperatura rápidamente y ocurren las reacciones de pirolisis ()# $a salida del 5orno se enría s4bitamente en = pasos para evitar reacciones secundarias# • •
&nriamiento indirecto con agua y se produce vapor (*)# &nriamiento directo con subproductos pesados de pirolisis (+, -)#
&l e8uente (.) se envía a una columna de raccionamiento primario (/) donde se separan los residuos pesados por el ondo (0), corrientes laterales de agua de proceso y gasolina de pirolisis y productos gaseosos livianos por el tope a la sección de compresión (1)#
A$ici2n $e vapor $e agua &l papel del vapor de agua es principalmente el de disminuir la presión parcial de los 5idrocarburos# &ntre sus eectos más ben2fcos tenemos1 •
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&s un inerte que reduce la presión parcial de los 5idrocarburos, disminuyendo la tendencia a la ormación de coque# Gracias a su alta conductividad t2rmica avorece la transmisión de calor 5acia las mol2culas de 5idrocarburos# %iene un eecto o:idante sobre las paredes de los tubos, sufciente para disminuir el eecto catalítico del 5ierro y el níquel, que de no ser así promoverían la ormación de coque#
&ntre los inconvenientes tenemos1 • •
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ace alta calentarlo, lo que aumenta los costos operativos# 0osteriormente 5ay que separarlo de los productos del cracking, lo que implica superfcie de condensación y necesidad de rerigeración# $as relaciones vapor>5idrocarburo varían seg4n la alimentación# $os valores típicos en relación de peso son los siguientes1 &tano ?#=@ ?#B? 0ropano ?#? ?#@? ata petroquímica ?#@? ?#D? GasEoil ?#D? F#??
3onas $el 4orno $os 5ornos de cracking, como cualquier 5orno, tienen dos 3onas perectamente dierenciadas< ona de radiación y ona de convección# $a dierencia undamental con respecto al resto de 5ornos es que los serpentines de la 3ona de radiación son en realidad reactores# &l vapor de dilución y la nata ingresan a la 3ona de convección a una presión de Hkg>cm= y se precalienta 5asta alcan3ar los H??IC# &n estas condiciones ingresa a la sección de radiación, las reacciones de cracking se inician a una temperatura comprendida entre los H?? a J??IC# &l cracking se lleva a cabo en esta sección ba7o un control adecuado de las condiciones de temperatura que no deben sobrepasar los D@?IC a la salida del 5orno#
$os tiempos de residencia en esta 3ona del 5orno son cortos y están en el rango de ?#@ a F#= segundos para ma:imi3ar la producción de olefnas y minimi3ar K%L y líquidos pesados#
Capaci$a$ "imita$a Como la capacidad del 5orno es limitada, deben disponerse varios en paralelo< uno de ellos dierente para piroli3ar el etano y el propano separados en las unidades de raccionamiento de colas, que se reciclan# $a dierencia consiste en que los 5idrocarburos ligeros requieren menor tiempo de residencia, menores temperaturas y menor relación vapor de agua>C que las natas# En5riamiento $el gas $e Cracking $os productos de reacción que abandonan la 3ona de radiación del 5orno, deben enriarse tan rápido como sea posible# &l ob7etivo es evitar que sigan avan3ando las reacciones secundarias tendientes a la ormación de coque o de polimeri3ación# &l sistema de enriamiento de los e8uentes de los 5ornos se eect4a en un intercambiador de transerencia en línea !%$L" &n este equipo los gases se enrían 5asta una temperatura de J?IC, transfriendo su calor al agua, para convertirlo en vapor de alta presión# &l vapor producido es de F=@ kg>cm = @? IC
"A6ADO C'7STICO $as torres de lavado cáustico están diseMadas para eliminar el C-= producido en la pirolisis y el =S presente en la alimentación, a fn de evitar la corrosión de los equipos, el envenenamiento de los catali3adores y la contaminación de los productos# &l C-= y el =S se eliminan por contacto con soda cáustica en tres etapas !concentración de mayor a menor de tope a ondo" entrando el gas por la etapa del ondo# Al salir el gas endul3ado de sección de tope de las columnas, pasa por una etapa de lavado con agua para eliminar el posible arrastre de soda# &l sistema 5a sido diseMado para que la torre opere con el HJN de 8u7o y la en paralelo con el remanente# &l gas de proceso a BFIC y F@#@ )g>cm= sale del tope de las torres donde se unen y se enrían con propileno rerigerante 5asta FOIC, antes de pasar a los secadores a trav2s del tambor de alimentación de estos#
Monta8e secciones Convecci2n 9 Ra$iaci2n
