REFINACIÓN DEL PETRÓLEO Unidad II
Destilación Atmosférica y al Vacío
Presentación realizada por: Ing. Tito Tito Nuñez Nuñez Way ayar ar
Etapas en la producción de petróleo
Producción en boca de pozo
Tratamiento
Transporte
Separación de Gases Deshidratación Oleoducto Barco Terrestre
Refinación
Etapas en la producción de petróleo
Producción en boca de pozo
Tratamiento
Transporte
Separación de Gases Deshidratación Oleoducto Barco Terrestre
Refinación
Instalaciones de superficie
Power plants Industrial use
Gas Sweetening
Water/Gas Separator
Petrochemical
Gas Oil/Gas Separation
Heating
Gas Drying ( TEG, DEG)
Gas Fractionation
Ethylene Plant Motor Vehicle
Oil Crude Oil Stabilization
Gas Condensate Crude oil
REFINERY
Clasificación de los Tipos de Petróleo
Por su composición
Por su densidad
Por el contenido de azufre
Tipos de Petróleo
Por Composición (Factor Kuop) Parafínicos Mixtos Nafténicos Aromáticos
Por densidad (ºAPI)
Por contenido de S
Dulces Agrios
Extrapesado Pesado Mediano Liviano Muy liviano
Composición del Petróleo
Hidrocarburos de diferente peso molecular Azufre Nitrógeno Oxígeno Metales Sales
Curvas de destilación
Ensayos normalizados (ASTM, TBP) de acuerdo al tipo de producto. Ejemplos de ensayos: Crudos: TBP (True Boiling Point) Naftas, Kerosene y Gasoil Liviano: ASTM D86 Gasoil pesado, Crudo reducido: ASTM D1160
Se determina % vaporizado a distintas temperaturas Curva de destilación
Curvas de destilación
–
TBP Crudo
CRUDO
800 700 600
) 500 C º ( 400 T 300 200 100 0 0
20
40
%LV
60
80
100
Curvas de destilación - TBP Crudo y Productos NAFTA 800
RESIDUO
700
CRUDO
600
KERO
GOL
) 500 C º ( 400 T
GOP
300
200
100
0 0
20
40
%LV
60
80
100
Curvas de destilación
–
TBP Acumulada NAFTA
800 RESIDUO 700 CRUDO 600 KERO
) 500 C º ( 400 T
GOL
GOP
300
200
100
0 0
20
40
%LV
60
80
100
Otras propiedades de los productos
Naftas
Kerosene
Número de octanos (RON y MON) Tensión de vapor Contenido de benceno y aromáticos Contenido de azufre Punto de inflamación Punto de congelamiento Contenido de agua (para JP)
Gasoil
Índice de cetanos Contenido de azufre Punto de inflamación Punto de enturbiamiento POFF
Tipos de Refinería
Alta Conversión Media Conversión Baja Conversión
Procesos de Refinación
Destilación
Conversión
Atmosférica y al Vacío Cracking Catalítico Craqueo Térmico Visbreaking Hydrocracking
Upgrading
Reforming de naftas Isomerización Alkylación Hidrotratamiento de naftas y gasoil
Procesos de Refinación
Mejoradores octánicos
Blending Tratamiento de efluentes
MTBE TAME
Aguas ácidas Aminas Claus
Servicios auxiliares y offsites
Vapor Agua de enfriamiento Energía Eléctrica Antorcha Nitrógeno, aire de instrumentos, etc.
Fuel gas
Oil & Gas field
Gas
Gas Drying
Butane
Amine treating Stabilization
De-Hydrogenation
Gas Sweetening
Butilene Sulfur recovery
H2S - CO2
Naphtha splitting
IsoButane Sulfur
Isomerization
Water/Gas Separator
Hydrogen production
Hydrotreating
Benzene reduction Heavy naphtha
Oil Stabilization
Solvent dearomat.
Catalytic Reformer
Kerosine
Hydrotreating
Merox
Diesel
Oil
Propane
Merox
LPG Concentration
Crude Atmospheric Heavy Diesel
Kerosine Sour Water Stripper
Hydrotreater
Dewaxing
Hydrogenation
AGO
LPG Merox
GoFiner
Methanol Butane
MTBE TAME
Oligomerizatio n
Alkylation
FCC
Hydrotreating
Desalting
IsoButan e
Gasoil
Gasolin e Pool
Catalytic condensation
RCC
Isocracker Merox
Residue LVGO
HVGO
Fuel oil
Hydrocracking
Vacuum Distillation
Visbreaking Thermal cracking Lube plant
Mid Distillate
Coking Asphalt plant
Resid upgrading
Mid Distillate
Lube oil
Mid Distillate
Coke
Asphalt
Productos típicos de una Refinería
Propano / propileno Butano / butilenos Naftas (Premium, súper, normal, regular) Kerosene, JP Gasoil Fuel oil Asfalto Carbón de coque Bases lubricantes Parafinas Azufre líquido
Destilación atmosférica de crudo
La destilación de crudos se basa en la transferencia de masa entre las fases líquida y vapor de una mezcla de hidrocarburos. El objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudo por destilación, sin afectar la estructura molecular de los componentes. Se obtienen combustibles terminados y cortes de hidrocarburos para ser procesados en otras unidades.
Destilación atmosférica de crudo Overhead system Gas
Crude Atmospheric Tower HN
LPG
Preflash
LN
KERO
Desalter
DIESEL
Side Strippers
Naphtha Splitter
AGO
Stabilizer
Residue
HN
Destilación atmosférica de crudo
La vaporización comienza en el horno previo a la torre, y continúa en la zona de carga a la misma. Variables de proceso que pueden afectar al equilibrio líquido – vapor: Temperatura de transferencia: máxima temperatura a la que se eleva al crudo para vaporizarlo. El rendimiento que tenga la torre dependerá de ella. Presión de trabajo (típicamente 1 kg/cm2g). Temperatura de cabeza. Inyección de vapor: el vapor disminuye la presión parcial de los hidrocarburos estableciendo nuevos equilibrios líquido – vapor y favoreciendo la vaporización de los componentes más volátiles.
Destilación atmosférica de crudo
Variables de proceso que pueden afectar al equilibrio líquido – vapor (cont.): Temperatura del corte: es la de extracción de cada producto, y se controla con el reflujo de cabeza y los circulantes. Caudal de extracción de productos. La temperatura de la zona flash y la presión parcial se pueden variar con la presión total de la zona flash y/o el caudal de vapor de agua inyectado. Relación volumétrica reflujo - carga: incide en la eficiencia de la separación de los productos, consiguiéndose una mejor separación si aumenta esta relación. Reflujos circulantes (PA)
Destilación atmosférica de crudo
Productos y destinos típicos:
Gases: unidad de concentración de gases Nafta liviana: isomerización Nafta pesada: reforming de nafta Kerosene: producto final Gasoil liviano: pool de gasoil / hidrotratamiento de gasoil Gasoil pesado: cracking catalítico / hydrocracking Crudo reducido: destilación al vacío
Destilación atmosférica Condensador de agua Gas
125 °C 150 °C
165 °C
Crudo
250°C 300 °C
Gasolina
Queroseno Gasóleo
Pre-calentado 280 °C
Residuo atmosférico 22
Destilación Atmosférica rebosadero de la bandeja superior
barra de fijación campana
nivel de liquido
sello hidráulico
ventanas sobrellenado
ESQUEMA DE UNA BANDEJA CON
rebosadero a la bandeja inferior
Productos de DA Ejemplo de balance de materia de un crudo
Tipos de torres
•
Torres de platos
•
Torres empacadas
Platos de casquetes de burburjeo
Platos de válvulas
Platos de tipo colador
Empaques o lechos
Empaques o lechos
Destilación en Vacío al Residuo •
Objetivos de una destilación en vacío
Las temperaturas de ebullición de los hidrocarburos existentes en el residuo tienen valores muy altos, que por calentamiento antes de su evaporación, comienza una descomposición térmica. Por lo que se procede con la evaporación de los hidrocarburos a una presión mas baja (vació), en presencia de vapor sobrecalentado, estos factores conducen a bajar los puntos de ebullición de los hidrocarburos, siendo posible la evaporación antes de la descomposición térmica. El objetivo de esta destilación es obtener productos pesados para la fabricación de aceites o la obtención de materias primas para la transformación en los procesos termo catalíticos, mediante la destilación al vacío.
Diagrama de DA y DV en serie
Destilación en Vacío al Residuo
Segunda etapa
LA DESTILACIÓN AL VACÍO •
La destilación a vacío es la operación complementaria de destilación del crudo procesado en la unidad de destilación atmosférica, que no se vaporiza y sale por la parte inferior de la columna de destilación atmosférica. El vaporizado de todo el crudo a la presión atmosférica necesitaría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química y eso, en esta fase del refino de petróleo, es indeseable.
•
El residuo atmosférico o crudo reducido procedente del fondo de la columna de destilación atmosférica, se bombea a la unidad de destilación a vacío, se calienta generalmente en un horno a una temperatura inferior a los 400 °C, similar a la temperatura que se alcanza en la fase de destilación atmosférica, y se introduce en la columna de destilación. Esta columna trabaja a vacío, con una presión absoluta de unos 20 mm de Hg, por lo que se vuelve a producir una vaporización de productos por efecto de la disminución de la presión, pudiendo extraerle más productos ligeros sin descomponer su estructura molecular.
Segunda etapa
LA DESTILACIÓN AL VACÍO En la unidad de vacío se obtienen solo tres tipos de productos: •
Gas Oil Ligero de vacío (GOL).
•
Gas Oil Pesado de vacío (GOP).
•
Residuo de vacío.
Los dos primeros, GOL y GOP, se utilizan como alimentación a la unidad de craqueo catalítico después de desulfurarse en una unidad de hidrodesulfuración (HDS).
El producto del fondo, residuo de vacío, se utiliza principalmente para alimentar a unidades de craqueo térmico, donde se vuelven a producir más productos ligeros y el fondo se dedica a producir fuel oil, o para alimentar a la unidad de producción de coque. Dependiendo de la naturaleza del crudo el residuo de vacío puede ser materia prima para producir asfaltos.
Destilación de vacío Condensador de agua
46 °C
Vacío
}
110 °C 185 °C
Destilados de vacío
260°C 340 °C
Residuo atmosférico precalentado
385 °C 350 °C (525 °C) Residuo de vacío (Base para betunes)
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