DESCRIPCION DETALLADA DEL PROCESO Como se explicó, se adquirió la ingeniería básica del proceso Penex de la empresa UOP LLC, para la producción de isómeros de Pentanos y Hexanos. l dise!o original "ue reali#ado para $$$$ %P& de carga de Pentanos y Hexano, debido a que la 'e(nería de )ula Hidalgo, tenía una producción ba*a de estos+ la inge ingeni nier ería ía se adap adaptó tó para para rec ecib ibir ir $$$$ $$$$$$ %P& %P& de ca carg rga, a, sin sin em emba barg rgo o la prod produc ucci ción ón de Penta entano noss y He Hexa xano nos, s, su"r su"rió ió una una dism dismin inuc ució ión n por por lo que que nueamente se reali#ó la modi(cación a $$$$ %P& -s. $$$$ del estudio de impacto ambiental. PLANTA PLANTA ISOMERIZADORA DE PENTANOS-HEXANOS PENTANOS-HEXANOS (U-200) l dise!o de la Planta /someri#adora /someri#adora de Pentanos Pentanos y Hexanos se reali#ó con la in"ormación de /ngeniería %ásica de la empresa UOP LLC, del proceso P01, con capacidad de $$$$ %P& de carga de Pentanos y Hexanos, proenientes de la Unidad $$$$$$$$$$$ l proceso de /someri#ación tiene por ob*etio la /someri#ación /someri#ació n de Pentanos, Hexanos y la me#cla de ambos. Las reacciones se llean a cabo en una atmós"era de 2idrógeno, sobre una cama (*a de catali#ador, a condiciones tales, que se promuee la isomeri#ación y se minimi#a el 2idrocraqueo. Las principales secciones de la Planta /someri#adora /someri#ado ra son las siguientes3 • • •
4ección de 5condicionamiento 4ección de 'eacción 4ección de stabili#ación y Laado de Cáustico
l proceso Penex, utili#a dos reactores en serie con una carga de catali#ador distribu distribuida ida igualmen igualmente te entre entre los recipien recipientes. tes. 4e cuenta cuenta con las "acilidad "acilidades es necesarias para el reempla#o parcial del catali#ador ya sea en uno u otro reactor. 5l transcurrir la operación de la Planta, el catali#ador se desactia con el agua, por lo que si esto ocurre en un reactor, dic2o reactor se tiene que poner "uera de operación durante un corto periodo de tiempo para su recarga. &urante &urante este periodo, periodo, el segundo segundo reactor puede mantener mantenerse se en operació operación n continua, disminuyendo moderadamente la conersión. Las reacciones de /someri#ación /someri#aci ón de Hidrogeno con %enceno son exot6rmicas lo cual incrementa la temperatura a tra6s del reactor. l equilibrio requiere que la temperatura de salida permita la adecuada actiidad del catali#ador, por medio de un en"riamiento intermedio entre los dos reactores se logra que la mayor parte de la isomeri#ación se llee a cabo a alta elocidad en el primer reactor y la parte (nal a temperatura más ba*a, para aproec2ar un equilibrio más "aorable. 4e adiciona adiciona )etraclorur etracloruro o de Carbono Carbono como promoto promotorr de Clorur Cloruros os a la alimentación y se conierte a Cloruro de Hidrógeno en el reactor, el cual se elimina por medio del gas estabili#ador. La cantidad de gas estabili#ador es pequ peque! e!a, a, ya que que la natu natura rale le#a #a sele select cti ia a del del ca cata tali li#a #ado dorr prod produc uce e poco poco
2idrocraqueo de Pentanos y Hexanos. l gas estabili#ador contiene el 2idrógeno no consumido en el reactor y los gases ligeros -de C 7 a C8, introducidos con el gas de reposición y producidos en el reactor por craqueo. l gas estabili#ador es sometido a un laado cáustico para la eliminación de Cloruro de Hidrógeno antes de ser eniado al sistema de gas de la 'e(nería. l catali#ador no es corrosio, la presencia de Cloruro de Hidrógeno se elimina durante la operación y se eita la presencia de 2umedad al sistema, lo cual permite el uso de equipos de acero al carbón. Sección de Acondicionaien!o La na"ta ligera procedente de las Plantas Hidrodesul"uradoras existentes se calienta a la temperatura requerida, usualmente de 797:C para alimentarse a la ;uarda de 5#u"re <<=$>?. l propósito de este equipo es proteger al catali#ador del a#u"re, presente en la alimentación líquida, reduciendo su contenido 2asta un niel seguro. La ;uarda de 5#u"re tiene un lec2o absorbente UOP 5&4$77, el cual es un extruido, conteniendo 0íquel que quimiadsorbe el a#u"re. 4i ocurre que el a#u"re pase a tra6s del equipo, la ;uarda de 5#u"re se pone "uera de sericio y se recarga con adsorbente "resco sin necesidad de parar la planta, si es que las Plantas Hidrodesul"uradoras están operando adecuadamente. l líquido procedente de la ;uarda se en"ría a @=:C, intercambiando calor con la corriente de alimentación en el Cambiador Auente$5limentación a la ;uarda de 5#u"re <<=$B, para posteriormente continuar en"riándose en el n"riador de la 5limentación <<=$59 2asta BB:C y despu6s en el en"riador <<=$ 2asta una temperatura de
5% con el ob*etio de asegurar que la corriente de 2idrocarburos quede libre de 2umedad antes de entrar al proceso Penex. Los secadores son operados en serie excepto en la regeneración durante la cual solo uno de ellos opera. La alimentación líquida de Pentanos y Hexanos es introducida por el "ondo del secador, en el que pasa por mallas moleculares y sale por la parte superior, para pasar posteriormente al siguiente 4ecador. Los 2idrocarburos secos se enían al )anque 5mortiguador de la 5limentación <<=$ >D, cuya temperatura de operación es de <5 y <<=$><% y la presión es controlada por un controlador de presión. SECCI"N DE REACCI"N La alimentación líquida es bombeada por cualquiera de las dos bombas de Carga <<=$P<5E% a tra6s de los cambiadores de calor del reactor que son3 el Cambiador de la 5limentación Combinada Fría <<=$77, el Cambiador de la 5limentación Combinada Caliente <<=$79 y el Calentador de Carga del 'eactor <<=$7<.
5ntes de entrar los 2idrocarburos líquidos al Cambiador de la 5limentación Combinada Fría <<=$77, 6stos se me#clan con la corriente de Hidrogeno de reposición. La me#cla de Hidrógeno$Hidrocarburo pasa posteriormente a tra6s de los cambiadores en el orden preiamente mencionado. &espu6s de que el gas de reposición se me#cla con la alimentación se adiciona una peque!a cantidad de promotor del catali#ador -CCl 8. ste promotor es bombeado dentro del proceso por medio de cualquiera de las %ombas de /nyección de Cloruros <<=$PD 5E%. l promotor de catali#ador se tiene almacenado en el )anque de inyección de cloruros <<=$>7= el cual se mantiene presionado con nitrógeno. l Cambiador de la 5limentación Combinada Fría <<=$77 cuenta con un desió el cual puede ser usado para regular la cantidad de alimentación combinada a precalentar, el desió 6sta regulado por medio de una álula de control montada en el tablero. Finalmente la alimentación combinada se llea a la temperatura deseada en el Calentador de Carga del 'eactor mediante un control de temperatura en el cual se determina el Au*o del medio de calentamiento. Los reactores <<=$>@5E% son los equipos más importantes del proceso, están arreglados en serie y cualquiera de ellos se puede operar como Primer 'eactor o como 4egundo 'eactor. n cada 'eactor se tienen instalados termocoples dentro del lec2o del catali#ador para monitorear su actiidad. La corriente del eAuente del Primer 'eactor a 7@9:C se 2ace pasar a tra6s del Cambiador de la 5limentación Combinada Caliente en donde se remuee parciamente el calor de reacción generado 2asta alcan#ar 798:C. l control de la )emperatura se reali#a mediante el Au*o que pasa a tra6s de la línea de desío. La corriente parcialmente en"riada se dirige al 4egundo 'eactor en donde se completa el proceso de reacción. Los reactores están equipados con líneas de purga de Hidrógeno las cuales están ubicadas a la entrada de cada 'eactor. La purga de Hidrógeno es usada para remoer 2idrocarburos de un 'eactor, el cual se est6 descargando o para en"riar un 'eactor en caso de emergencia. La purga se 2ace por medio de un controlador de Au*o montado en tablero. n caso de emergencia, los reactores están proistos con líneas de despresuri#ación 2acia el sistema del quemador. La línea de despresuri#ación está equipada con dos álulas motori#adas las cuales son operadas desde el Cuarto de Control. La corriente de salida del 4egundo 'eactor a 78<:C, se enía 2acia el lado de los tubos del Cambiador de Calor de la 5limentación Combinada Fría <<=$ 77 donde se en"ría 2asta 79D:C, para posteriormente dirigirse a control de presión a la )orre stabili#adora <<=$>77.
SECCION DE ESTA#ILIZACION $ LA%ADO CAUSTICO l propósito de la torre estabili#adora es la separación de 2idrógeno disuelto, HCl y gases de craqueo -C 7, C9 y C< del /sómero. l re2eridor de la )orre stabili#adora <<=$78 opera con apor. La entrada al 'e2eridor es regulada mediante un F'C del lado del medio de calentamiento. Los domos de la )orre stabili#adora conteniendo 2idrocarburos ligeros componentes de la alimentación a la columna pasan al Condensador de la )orre stabili#adora <<=$58 y luego a un n"riador con agua de en"riamiento <<=$ 7B para despu6s eniarse al 5cumulador de la stabili#adora <<=$>79. Para mantener un control de la presión en la columnas se reali#a un enteo del gas 2acia la )orre Laadora. )odo el líquido recibido en el 5cumulador <<=$>79 es reAu*ado 2acia el plato 0o.7 de la )orre stabili#adora a control de niel por medio de la %omba de 'eAu*o <<=$P8 5E%. l producto de "ondos -isomeri#ado se enía a almacenamiento despu6s de en"riarse en el cambiador de Fondos de la )orre stabili#adoraE5limentación de ;uarda de 5#u"re <<=$?. Parte de los "ondos de la )orre stabili#adora se usan para la regeneración de los secadores, tanto de la alimentación liquida como del gas de reposición. Los gases proenientes de la )orres stabili#adora <<=$>77 se alimentan a 7< para la remoción de Cloruro de Hidrógeno. Los gases libres de Cloruro de Hidrógeno salen por el domo del recipiente y se enían al sistema de ;as Combustible de la 'e(nería a control de presión. Los gases laados se monitorean para la determinación de los moles de Hidrógeno que de*an el sistema para establecer la relación Hidrogeno$Hidrocarburo. La 4osa Caustica de reposición se bombea desde límites de batería 2acia la sección in"erior de la )orre Laadora cuando esto resulta necesario. La sosa en el reserorio se enía por medio de las %ombas de 'ecirculación de Caustico <<=$PB5%, 2acia el domo de la )orre Laadora <<=$>7<, para ponerse en contacto a contracorriente con el gas acido ascendente. La sosa se circula continuamente al distribuidor deba*o de la sección empacada. l Au*o de circulación de la sosa se monitorea mediante un indicador local de Au*o. Periódicamente -aproximadamente una e# por semana, una parte de la sosa se enía desde el tanque de sosas gastadas <<=$>78 por medio de la %omba de )rans"erencia de 4osa ;astada <<=$P? a me#clarse con la 4osa ;astada proeniente de la planta %utamer, para eniarse a neutrali#ación. l niel de sosa en la torre laadora se mantiene aproximadamente de uno a dos pies por deba*o del distribuidor de la parte in"erior de la torre. DE&INICION DE LA CAR'A &e acuerdo a lo indicado en el &iagrama de Flu*o de Proceso -anexo de la /ngeniería %ásica desarrollada por UOP, la carga "resca a la Planta /someri#adora de Pentanos$Hexanos -U$9==, es la siguiente3
)abla >.B. Carga de la Planta U$9== Caa de *a P*an!a U-200 Compuesto G >olumen /so$pentano 8.<@ n$Pentano 99..?, se presenta una relación de los materiales mane*ados y productos obtenidos durante el proceso de la Planta /someri#adora de Pentanos$Hexanos. )abla >.?. Productos aterias Primas y Productos ane*ados S,!ancia Ca.acidad de Pod,cción Ma!eia Pia Pen!ano-He/ano 8???IgE2r H2 de Re.oición ?7IgE2r Pod,c!o Ióeo 89?DIgE2r 'a de Co,!ión 77BDIgE2r 5sí mismo, en la tabla >. se muestra la cantidad de químicos y catali#adores empleados durante la operación de la unidad en un a!o. )abla >.. Juímicos y Catali#adores Co.,e!o Unidad1Ao Can!idad Pec*oo E!i*eno )on < 3cido C*o45dico An4ido )on ?.?@ < Ni!óeno m normales <<9Dm
E8UIPOS DE PROCESO $ AUXILIARES Las características de los equipos principales de proceso y sericios auxiliares de la Planta /someri#adora de Pentanos y Hexanos, serán especi(cados por el constructor de la /ngeniería de &etalle, tomando como base el listado mostrado en la )abla >$7= )abla >.7=. Características de los quipos Principales de Proceso Noe de* Reci.ien!e
Dienione Pinci.a*e de* Reci.ien!e
S,!ancia Con!enido
Di.oi!i 9o De Se,ida d
JD7@==IcalE2r 5[email protected]
Hidrocarburo Hidrogeno
P5L$?7? )5L$8=E979 )5L$97=E977
4ección de 4ecada, 7==B$)=7&$7=<5
J779====IcalE 2r 5[email protected]
Hidrocarburo Hidrógeno
P4>$= )5L$ BDE97
4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=<5
<<=$>?
M7@==mm )$)87==mm
Hidrocarburo Hidrógeno
P4>$=D
En<iado de A*ien!ación (So*oaie)
<<=$59
J7<9====IcalE 2r 59.?9Dm9
Hidrocarburo Hidrógeno
>5H$?95E%
4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=<5 4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=<5
Po-En<iado de *a A*ien!ación
<<=$
J8@9==IcalE2r 57<.8m9
P4>$?97 )5H$97?E?< )5L$97
Secadoe de 'a de Re.oición
<<=$>< 5E%
M@==mm )$)B7==mm
Hidrocarburo Hidrógeno 5gua de n"riamiento Hidrocarburo Hidrógeno Catali#ador
Secadoe de A*ien!ación L5=,ida
<<=$> 5E%
M7?==mm )$)<==mm
Tan=,e de Ao!i,aien!o
<<=$>D
#oa de Caa
<<=$P< 5E%
Tan=,e de In>ección de C*o,o
<<=$>7=
Caiado de* E;,en!e de *a A*ien!ación a *a ',ada de A:,<e Caiado de Ca*o de *a A*ien!ación a *a ',ada de A:,<e1&ondo de *a E!ai*i:adoa ',ada de A:,<e
#oa de Tanección de C*o,o
C*a9e
<<=$B
<<=$?
<<=$P 5
<<=$PD 5E%
M9D==mm )$)===mm )op
P4>$=8 5E% P5H$98
Loca*i:ación
4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=<5 4ección de 4uministro de ;as, 7==B$)=7&$7=95 4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=<%
Hidrocarburo Hidrógeno
P4>$=@ 5E%
Hidrocarburo Hidrógeno
P4>$79
4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=
Hidrocarburo Hidrógeno
P&5H$7E9
4ección de 4ecado, 7==B$)=7&$7=
Ncido Clor2ídrico
P4>$7? >álula de 5liio de 9
4ección de 'eacción, 7==B$)=7&$7=85
Ncido Clor2ídrico
P4>$7B
4ección de 'eacción, 7==B$)=7&$7=85
Ncido Clor2ídrico
P4>$7 5E%
4ección de 'eacción,
Pdi"<9.?7IgEcm 9 HP=.B J9?9====IcalE 2r 5778.9m9
In!ecaiado de Caa Coinada &5a
<<=$77
In!ecaiado de Caa Coinada Ca*ien!e
<<=$79
J7BB====IcalE 2r 57D8.Dm9
Ca*en!ado de Caa de* Reac!o
<<=$7<
J?9=====IcalE 2r 5@=.Dm9
Reac!oe de Ioei:ación
<<=$>@ 5E%
E!ai*i:adoa
<<=$>77
Re4e9ido de *a E!ai*i:adoa Condenado de *a E!ai*i:adoa Reciido de *a E!ai*i:adoa
<<=$78 <<=$58 <<=$>79
#oa de Re;,?o de *a E!ai*i:adoa
<<=$P8 5E%
La9adoa de 'a
<<=$>7<
#oa de Recic,*ación de Soa Ca,!ica
<<=$PB 5E%
Ca*en!ado de Soa Ca,!ica
<<=$7?
Tan=,e Deai@cado de Soa Ca,!ica #oa de Tan
<<=$>78
<<=$P?
M99==mm )$)7=D==mm )op9?=:C Pop<<.7IgEcm9 m M7<9mmE99D? mm )$)989==mm )op@7E7?D:C Pop7BIgEcm9m J<<=====IcalE 2r 57B7.7?m9 J7?8====IcalE 2r 5<7DBm9 M78==mm )$)89==mm )op
7==B$)=7&$7=85 Carga Combinada del Auente del 9: 'eactor Carga Combinada del Auente del 7er 'eactor Carga Combinada de >apor de edia
)5H$97@E977 )5L$97DE99=
4ección de 'eacción, 7==B$)=7&$7=8%
)5H$DED@ )5H$999E998
4ección de 'eacción, 7==B$)=7&$7=8C
P4>$7< )5H$ @9E@
4ección de 'eacción, 7==B$)=7&$7=8C
Producto /someri#ado
P4>$78 5E% )5H$@B a 7=8
4ección de 'eacción 7==B$)=7&$7=8&
Producto /someri#ado
P4>$7D )5H$ 799E79< )5H$79? P5H$<==E<=7
4ección de stabili#ación, 7==B$)=7&$7=B5
Hidrocarburo Hidrógeno >apor de edia Hidrocarburo Hidrógeno
)5H$79? )5L$9<E95H$7<7 5E% 1L5$7<7 5E%
Hidrocarburo Hidrógeno
P4>$7@ L5H$79D L5L$79D P5H$79@
4ección de stabili#ación, 7==B$)=7&$7=B5 4ección de stabili#ación, 7==B$)=7&$7=B% 4ección de stabili#ación, 7==B$)=7&$7=B%
Hidrocarburo 2idrógeno
Producto isomeri#ado
4osa Cáustica
1L$?=B 5E%
P4>$97 L5H$7<<5 L5L$7<<5
1L$?=? 5E%
4osa Cáustica
P>4$99 )5H$7<E9<< )5L$7<
4osa Cáustica
L5H$7
4osa Cáustica
1L$?=
4ección de stabili#ación, 7==B$)=7&$7=B% 4ección de stabili#ación y Laado Cáustico, 7==B$)=7&$7=?5 4ección de stabili#ación y Laado Cáustico, 7==B$)=7&$7=?5 4ección de stabili#ación y Laado Cáustico, 7==B$)=7&$7=?5 4ección de stabili#ación y Laado Cáustico, 7==B$)=7&$7=?% 4ección de stabili#ación y Laado Cáustico, 7==B$)=7&$7=?%
0P4H7.78
#ALANCE DE MATERIA $ ENER'A 5 continuación se presenta un resumen del balance de materia y energía de las principales corrientes de proceso para la Planta /someri#adora de Pentanos y Hexanos NoB de Coie n!e
606 60 662 66F 66G 66 66 62F 62G 62J 6KG 6K 6K
)abla >.7=. %alance de ateria y nergía Te.ea Peió Peión &*,?o En!a*. Deci.ción !,a n de (1 5a (C) de O.eaci 4) (M Die ón ca*14 o (1c2 ) (1c ) 2) 5limentación de ? ? 4alida <<=$>? 797 7=.?= D.D7 8?? 9.D9 ? 4alida de <<=$B @= 7=.== D.8= 8?? 7.D@ -lado tubos ? 4alida de <<=$ BB 7=.== D.<= 8?? =.@? 59 ? 4alida de <<=$ D @ 5E%
6F6 6F2 6FK
4alida de <<=$ 7< ntrada a >álula
7@9
8=.D=
<8.==
8D89 877? < 877? <
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8D89 ? 8D89 ? 9=<@ D 9=
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8.B<
79D
7D.==
7B.==
20G
4alida >álula )>$ DD5 -entrada <<=$>79 4alida de <<=$ >79 4alida 9do Paso por 'eactores <<=$>@ 5E% 4alida 9do Paso por 'eactores <<=$>@ 5E% 4alida de $77 -lado tubos 5limentación <<=$>77 ntrada <<=$58
7=8
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78.D=
20
4alida <<=$7B
BB
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20
4alida <<=$7B
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78.B=
262
4alida de <<=$ >79 'etorno a <<=$ >77 &escarga de <<=$ >77 ntrada a <<=$ 5< 4alida de <<=$ 5< 4alida de <<=$D
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6FF 6F
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6G0 20K
2FK 2F 2G0 2GF
B.9@ B.9@
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<.7 =.@ =.B<
CARACTERISTICAS DEL R'IMEN OPERATI%O DE LA INSTALACI"N )odas las operaciones de las instalaciones y de acuerdo con el alcance de este proyecto están dise!adas para traba*ar en un r6gimen continuo, considerando <<= días al a!o equialente a @9= 2oras por a!o.
