Optimización y Fundamentos de Procesos de Refinación de Petróleo

Introducción a los Procesos de Conversión en Refinerías

El proceso que permite procesar el residuo de vacío para obtener productos de mayor valor agregado se denomina Visbreaking. El craqueo es un proceso químico mediante el cual se quiebran o se rompen las moléculas de un compuesto pesado (cadenas largas) produciendo compuestos más simples (cadenas cortas). Es frecuente el uso de vapor a la entrada de los hornos de craqueo para reducir la formación de coque. El craqueo térmico presenta un mayor consumo energético que los procesos de craqueo catalítico. El visbreaking no es un proceso catalítico.

Craqueo Catalítico Fluido (FCC)

El proceso de FCC (Fluid Catalytic Cracking) se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos del orden de los 45 átomos de carbono. La carga normal de FCC es gasóleo pesado de topping. Las unidades de FCC permiten producir productos de cadenas cortas y eliminar a su vez productos indeseables como H₂S y metales pesados. La unidad de FCC produce la mayor cantidad de nafta, más que el craqueo térmico. Las unidades de FCC son muy flexibles al procesar corrientes de refinería. En la unidad de FCC los procesos se desarrollan en forma continua. Los metales como el sodio y el calcio catalizan las reacciones de craqueo, aumentando los tiempos de reacción. El balance de temperatura no es el único factor crítico a mantener en la unidad de FCC. En FCC se realiza la combustión de coque depositado sobre el catalizador. La nafta producida en la unidad de FCC tiene un RON entre 90 y 94. El proceso de FCC es el mayor productor de GLP. El balance de masa es uno de los balances fundamentales que deben estar presentes en los procesos de FCC para que pueda ser operada de forma continua. El níquel y vanadio son venenos permanentes del catalizador utilizado en FCC. Es importante conocer la característica de la carga en la unidad de FCC para adecuar la operación.

El carbón que se forma en el proceso de craqueo se elimina por su combustión con oxígeno, este proceso se conoce como Fluid Catalytic Cracking (FCC).

Coquización Retardada (Delayed Coking)

A mayor contenido de carbón Conradson en la alimentación de Delayed Coking se obtiene mayor producción de coque. La mayor cantidad de coque se produce en Coquización Retardada. La nafta liviana producida en la unidad de Delayed Coking tiene un RON de 60. El proceso de Delayed Coking se desarrolló para minimizar la producción de residuos de vacío. Las reacciones de cracking en el proceso de coquización retardada se inician por encima de 400 grados centígrados, en tanto que la temperatura usual de reacción es de los 490 – 495 °C.

En el Delayed Coking la facilidad de craqueo aumenta en este orden: parafinas, olefinas, nafténicos y aromáticos.

El carbón producido en la unidad de coquización retardada y que logra pasar a la corriente de vapores es eliminado en la torre fraccionadora de la unidad, FALSO. Los productos obtenidos en la unidad de coquización retardada son enviados directamente a los pools de los productos respectivos, FALSO.

Hidrocraqueo y Otros Procesos

La unidad ISOMAX produce un gasóleo de alta calidad. La remoción de haluros es una de las reacciones que se lleva a cabo en la unidad de hidrocraqueo. Venezuela tiene récord mundial en duración de operación en la unidad de Flexicoquer de Amuay. El cobalto-molibdeno presenta una buena remoción de azufre y baja remoción de nitrógeno en el proceso de hidrocraqueo. Hidrocraqueo es un proceso por “batch” o lote. La remoción de coque no tiene lugar en la unidad de hidrocraqueo. El catalizador a base de Níquel-Wolframio tiene una buena remoción de azufre, nitrógeno y favorece el hidrocraqueo. Los haluros son removidos en la unidad de hidrocraqueo.

Conceptos Generales y Parámetros Operacionales

• Tiempo de operación de una unidad de craqueo térmica está entre 10 a 12 meses.
• Una mayor expansión volumétrica significa una mejor economía del negocio.
• La producción de polímeros es una reacción secundaria en el proceso de craqueo térmico.
• La nafta de coque no es una carga normal en la unidad de FCC.
• JP-1 es utilizado como combustible para motores de turbinas.
• La velocidad espacial se define como el cociente entre el caudal de carga total y la cantidad de catalizador existente en el reactor.