Metodo Craqueo - Obtencion Etileno

DIAGRAMA DE FLUJO

DIAGRAMA DE BLOQUES

CONSIDERACIONES GENERALES El 2005 Shaw Stone & Webster brindó los servicios de ingeniería, suministro y construcción (EPC, por sus siglas en inglés) de la planta de craqueo con vapor, SINOPEC que posee una capacidad de producción anual de 600 toneladas métricas de etileno con grado de polímero, y abastece a cinco unidades de producción de primer nivel en el multimillonario complejo. Además de la planta de etileno, Shaw Stone & Webster construyó también las unidades de Pirolisis de Gasolina, Aromáticos y Tratamiento de Cáusticos, conocidas colectivamente como el Complejo de Químicos Básicos, todas por un precio alzado y entregándolas listas para utilizar. La construcción insumió 20 millones de horas de trabajo en el sitio, y no se perdió ni una sola hora por accidentes, lo que marca un récord de seguridad ejemplar. En 2012, Technip acordó la compra de la mayoría de los negocios de SHAW GROUP ENERGÍA Y QUÍMICA, anunciando el 31 de agosto de 2012, la adquisición de STONE & WEBSTER TECNOLOGÍAS DE PROCESOS y capacidades de ingeniería de petróleo y gas asociado, como una nueva unidad de negocios en la empresa. Technip es líder mundial en gestión de proyectos, ingeniería y construcción para la industria de la energía de los sectores del gas y el petróleo, hidrocarburos y productos petroquímicos. Es una empresa francesa, con sede en La Défense, París. Emplea a 400.000 personas en todo el mundo, y posee una cifra de negocio anual de 5300 millones de euros. Ofrece de forma constante las mejores soluciones y tecnologías más innovadoras para cumplir con los retos energéticos mundiales. Presente en 48 países, Technip cuenta con unos activos industriales de última generación en todos los continentes, posee oficinas por todo el mundo, incluyendo América, Europa, Oriente Medio y Asia., además de funcionar con una flota de barcos especializados para la instalación de tuberías y construcción submarina. El presidente de la compañía es Thierry Pilenko. Con respectivamente de 70 años de experiencia de Stone & Webster y 40 años de Technip y un total de 150 plantas de base, Technip es el líder en el campo de etileno. Y, desde el año 2000 , ha diseñado y puesto en práctica más de 13 millones de toneladas por año (Mtpa) de la producción de etileno (usando las dos tecnologías) las licencias vendidas representa alrededor del 50 % de la capacidad agregada total del mundo. Desde la adquisición de STONE & WEBSTER tecnologías de proceso, Technip es capaz de proponer, ya sea antigua tecnología de etileno STONE & WEBSTER o/y de la tecnología de etileno Technip.

ANTECEDENTES DEL PROCESO Durante la década de 1970 , Stone & Webster Engineering Corp. fue el principal contratista de etileno en EE.UU. Introdujo el concepto de flexibilidad materia prima adoptando el diseño de las galletas de vapor (Steam Cracking) o método de craqueo térmico en fase vapor. El método de craqueo térmico fue inventado por el ingeniero ruso Vladimir Shújov y patentado en 1891 en el Imperio Ruso, la patente no. 12926, 27 de noviembre 1891, este proceso fue modificado por el ingeniero estadounidense William Merriam Burton y patentado como patente de EE.UU. 1.049.667 el 8 de junio de 1908. En 1924, una delegación de la estadounidense "Sinclair Oil Corporation" visitó Shújov. Sinclair Oil discute la apropiación de la Standard Oil de las ideas de Shújov de su descubrimiento de cracking del petróleo. Indicó que la patente de Burton, utilizado por "Standard Oil", fue una modificación de la patente de Shújov. Shújov demostró a los estadounidenses que el método del Burton era sólo una ligera modificación de sus 1.891 patentes. El craqueo de vapor es un proceso petroquímico en la que los hidrocarburos saturados se descomponen en más pequeñas, a menudo, los hidrocarburos insaturados. Es el principal método industrial para la producción de los alquenos más ligeros, incluyendo eteno y propeno. Unidades de craqueo al vapor son instalaciones en las que un material de alimentación tal como nafta, gas de petróleo licuado, etano, propano o butano se agrietado térmicamente a través del uso de vapor de agua en un banco de hornos de pirólisis para producir hidrocarburos más ligeros. Los productos obtenidos dependen de la composición de la alimentación, la relación de vapor a hidrocarburo, y en la temperatura de craqueo y el tiempo de residencia del horno.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO En craqueo a vapor, una alimentación de hidrocarburo gaseoso o líquido como nafta, GLP o etano se diluye con vapor de agua y se calienta brevemente en un horno sin la presencia de oxígeno. Normalmente, la temperatura de reacción es muy alta, alrededor de 850C, pero la reacción sólo se permite que tenga lugar muy brevemente. En hornos de craqueo modernos, el tiempo de permanencia se reduce a milisegundos para mejorar el rendimiento, lo que resulta en velocidades de gas más rápido que la velocidad del sonido. Después de que se ha alcanzado la temperatura de craqueo, el gas se enfría rápidamente para detener la reacción en un intercambiador de calor de línea de transferencia o dentro de un encabezado de enfriamiento rápido usando aceite de enfriamiento. La inyección de vapor permite adicionar calor sin tocar los quemadores. La carga de vapor puede oscilar entre 0,5 y 0,7 Kg vapor/Kg carga. Además: El vapor, al ingresar a una determinada velocidad aumenta el número de Reynolds, obteniendo un flujo turbulento, posibilitando así mejorar la transferencia de calor en los tubos. Mejora la separación dentro del horno debido a que disminuye la tensión de vapor de los demás componentes. La inyección de vapor desplaza el equilibrio hacia la derecha. Arrastra el posible coque que pudiera llegar a depositarse en las paredes de los tubos. La alimentación líquida o gaseosa atraviesa primeramente el horno de cracking y, a continuación, los productos líquidos pesados se extraen, mientras que los gaseosos se comprimen y luego se separan según los principales productos buscados: etileno, propileno, butadieno. Una de las variables que más perturba en el proceso es el tiempo de reacción. Aún cuando este sea el mínimo posible, pueden sucederse igualmente reacciones secundarias. Si los productos salen muy calientes, deben enfriarse a la salida del reactor para cortar las reacciones secundarias. Los enfriamientos que se requieren para ello son muy bruscos. Otra variable que influye en el proceso es la presión. No es una variable desde el punto de vista operativo porque se mantiene bastante constante. Las reacciones secundarias se ven favorecidas por presiones altas. Por ello se trabaja con presiones bajas, lo que desplaza el equilibrio hacia la derecha. La temperatura de salida del horno se encuentra por lo general en torno a 800 °C. El efluente que sale del horno se enfría en un intercambiador de calor en primer lugar y luego por contacto directo en una torre quench con agua donde el vapor se condensa y se recicla al horno de pirolisis. Luego, el gas craqueado se trata para eliminarle los gases ácidos, el hidrógeno y el metano se separan de los productos de pirolisis en la desmetanizadora. Al efluente resultante se le remueve el acetileno, y el etileno se separa del etano y más pesados en la fraccionadora de etileno. La fracción de fondo se separa en la desetanizadora para dar etano, que se recicla como alimentación al horno de pirolisis, y C3+. Podemos describir el proceso de la siguiente manera:

(1) La temperatura de salida del horno se encuentra por lo general en torno a 800 ºC. El efluente que sale del horno se enfría en un intercambiador de calor en primer lugar y luego por contacto directo en una torre QUENCH con agua donde el vapor se condensa y se recicla al horno de pirolisis. (2) Luego, el gas craqueado se trata para eliminarle los gases ácidos, el hidrógeno y el metano se separan de los productos de pirolisis en la DESMETANIZADORA. (3) Al efluente resultante se le remueve el acetileno, y el etileno se separa del etano y más pesados en la FRACCIONADORA de etileno. (4) La fracción de fondo se separa en la DESETANIZADORA para dar etano, que se RECICLA como alimentación al horno de pirolisis, y C3+ Además la planta de olefinas que utiliza alimentación líquida requiere un horno adicional de pirolisis, un intercambiador enfriador del efluente, y una fraccionadora primaria para la separación del fuel oíl.

PLANTAS A NIVEL MUNDIAL Technip es líder mundial en gestión de proyectos, ingeniería y construcción para la industria de la energía de los sectores del gas y el petróleo, hidrocarburos y productos petroquímicos. Es una empresa francesa, con sede en La Défense, París. Emplea a 400.000 personas en todo el mundo, y posee una cifra de negocio anual de 5300 millones de euros. Ofrece de forma constante las mejores soluciones y tecnologías más innovadoras para cumplir con los retos energéticos mundiales. Presente en 48 países, Technip cuenta con unos activos industriales de última generación en todos los continentes, posee oficinas por todo el mundo, incluyendo América, Europa, Oriente Medio y Asia., además de funcionar con una flota de barcos especializados para la instalación de tuberías y construcción submarina. El presidente de la compañía es Thierry Pilenko. En 2012, Technip acordó la compra de la mayoría de los negocios de SHAW GROUP ENERGÍA Y QUÍMICA, anunciando el 31 de agosto de 2012, la adquisición de STONE & WEBSTER TECNOLOGÍAS DE PROCESOS y capacidades de ingeniería de petróleo y gas asociado, como una nueva unidad de negocios en la empresa. Con respectivamente de 70 años de experiencia de Stone & Webster y 40 años de Technip y un total de 150 plantas de base, Technip es el líder en el campo de etileno. Y, desde el año 2000 , ha diseñado y puesto en práctica más de 13 millones de toneladas por año (Mtpa) de la producción de etileno (usando las do s tecnologías) las licencias vendidas representa alrededor del 50 % de la capacidad agregada total del mundo. Desde la adquisición de STONE & WEBSTER tecnologías de proceso, Technip es capaz de proponer, ya sea antigua tecnología de e tileno STONE & WEBSTER o/y de la tecnología de etileno Technip. Chevron Phillips Chemical , por ejemplo, ha utilizado la tecnología de Stone & Webster en sus plantas en Texas y en la empresa conjunta Arabia Chevron Phillips en Arabia Saudita. La tecnología y los servicios de Stone & Webster fueron suministrados a Q -Chem -venture de la firma con Qatar Petrochemical Company ( QAPCO ) unidades en Messaieed Qatar.

Complejo Petroquímico José Anzoategui - Venezuela

Ethylene Plant

Qapco Petrochemical Company

Al-Jubail, Arabia Saudí

Messaieed Qatar

APLICACIONES HORNO DE CRAQUEO DE STONE & WEBSTER Estos hornos son módulos que se colocan uno al lado del otro, conformando baterías de 4 o 6 hornos, de acuerdo a la capacidad de trabajo. Los tubos están colgados de tal manera que puedan dilatarse. En ambas paredes del horno se encuentran los quemadores. Las dimensiones del mismo son: aproximadamente 50 cm de ancho, 3 o 4 m de alto y 6 a 12 m de largo. Se utilizan varios quemadores pequeños, con lo cual se logra un aprovechamiento adecuado del calor. En la parte superior, por donde salen los gases, hay un recuperador térmico por convección. Cuentan con una sola chimenea. Existe un ventilador que favorece la salida de los gases. Los tubos están soldados, de modo que cuando hay que retirar uno de ellos, se lo corta y se reemplaza. Los tubos están soportados por una cabeza de resorte.

TECNOLOGÍA PATENTADA DE SEPARACIÓN Los sistemas de separación y fraccionamiento de aguas abajo de los hornos de craqueo se basan en la tecnología de separación progresiva desarrollada que permite el consumo de energía a ser minimizado reduciendo así las emisiones de CO2 . Esta tecnología se aplica en todos los tipos de secuencias de separación se mencionan a continuación: -

Hidrogenación Front-end junto con cualquiera desetanizadora front-end o despropanizadora front-end está disponible para el gas o galletas líquidos. Esta tecnología ya se ha aplicado y ha demostrado tanto en Technip y proyectos de Stone & Webste. Después de haber proporcionado más diseños de hidrogenación de front-end que cualquier otro licenciante, Stone & Webster es el líder mundial. Las capacidades acumuladas de fortalecer aún más la cartera de Technip en esta área.

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Hidrogenación Back-end junto con desmetanizador front-end se aplica ya sea gas o galletas líquidos. Esta tecnología ya se ha aplicado y ha demostrado en los proyectos Stone & Webster.

OTROS PRODUCTOS Además del etileno, se pueden producir valiosos productos en planta: 

Propileno

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Hidrógeno

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Metano

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Acetileno

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Buteno 1

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Butadieno

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Nafta

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Sustancias aromáticas (benceno, tolueno, xileno)

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Productos c9+

Algunos de estos productos están separados según procesos con licencias, que son integrados en la planta de olefinas.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DESVENTAJAS -

El Steam Cracking del refinado (raffinate) proveniente de unidades de extracción de aromáticos es similar al de nafta. Sin embargo, debido a que los refinados tienen más isoparafinas, se produce relativamente menos etileno y más propileno. Los chimeneas de antorchas elevadas de alta capacidad son una característica de las plantas de etileno, ya que proporcionan una vía de disposición segura para hidrocarburos en caso de una perturbación importante en la planta. La combustión en antorcha no sólo crea un impacto ambiental (visibilidad, ruido) sino que también representa una pérdida significativa de valor para la empresa.

VENTAJAS -

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Costos de inversión son más bajos, ya que la cantidad de equipos y la superficie total de intercambio de calor es menor. Principalmente, debido al ciclo de refrigeración de etileno abierto. Debido a las condiciones más favorables de presión parcial del acetileno e hidrógeno, la hidrogenación utilizada en este proceso en la corriente total de C2 conduce a un ciclo catalítico con una duración de cinco años o más, en comparación con un ciclo de 6 a 12 meses en una hidrogenación de cola final. Además, se reduce notablemente la formación de aceite verde. La hidrogenación no requiere la adición de hidrógeno purificado; por consiguiente, la puesta en marcha de la planta se puede realizar más rápidamente. No hay necesidad de eliminar el metano de la fracción C2, lo que se traduce en el ahorro de un paso en el proceso. El consumo de energía de los tres compresores grandes que permiten realizar tareas obligatorias de separación del gas es aproximadamente 5% más bajo. Todos los hidrocarburos pesados presentes en la corriente de craqueo de gas a vapor se separan y se envían a la sección de baja temperatura. De esta manera, la sección de baja temperatura y el demetanizador no se cargan con estos componentes. Este es un punto de vital importancia desde el punto de vista de la seguridad si el gas craqueado contiene rastros de óxido de nitrógeno introducido por el gas que alimenta al proceso de etileno en las etapas del compresor de craqueo de gas. De esta manera, se descarta la reacción del óxido de nitrógeno con butadieno o C5-dienos, lo cual resultaría en la formación de resina explosiva.

BIBLIOGRAFIA -

http://es.scribd.com/doc/60374024/Planta-de-Cracking-Termico-en-Fase-Vapor http://centrodeartigos.com/articulos-enciclopedicos/article_86534.html http://patentados.com/patente/catalizador-reacciones-craqueo-vaporprocedimiento-su-preparacion/ http://es.scribd.com/doc/44871677/5/Craqueo-con-vapor-Steam-cracking http://www.ogj.com/articles/print/volume-95/issue-26/in-thisissue/petrochemicals/ethylene-technologies-conclusion.html http://www.technip.com/en/our-business/onshore/ethylene http://www.icis.com/Borealis/Article.asp? p=1&q=BCBDCEDDCABDDCC7D0DFC099AFCFD185B8E7BBC6DF6DDCBDCE DDC6B7DCB8D48DBCDF6ECADBD9AEE5B8D4E1&id=B28397A1977DAA