REfino del Petroleo_James H Gary _I (1) (Recuperado).pdf

Refino

de

petróleo /

TECNOLOGlA Y ECONOMlA James H. Gary

veo Pres1dant lor Acaclerroc Alfa,rs

P1otess0< ot ChAmteal aoo Pe1ro1eum-Relrn1nq Eng,neenng COIO. 11·10. 4. lbid, p. 11-12. s. )bid, p. 11 ·39. 6. \V.A. Crusc y D.R. Stevcns, "Chemical Technology of Pctroleum;'3ª cd. (McGraw-llill Book Company, Ncw York, 1960). Pp 424-472. 7. "Publication 2140-72, Liquefied Petroleurn Gas Specifications and Test Mcthods" (Natural Cas Processors Assoc., Tu Isa, Okla., 1972).

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•. ' es el petroleo ' o crudo de petróleo, . aunque ma t cna pruna 1·· iasico para J as re nmenas en algunas regiones se incluyen como materias primas de refinería crudos sintéticos pro· cedentes de otras fuentes (Cilsonita, arenas alquitranadas, e tc.). Las composiciones químicas delos crudos de petróleo son sorprcndcnternente uniformes. aunque sus caracrcrístlcas físicas varían ampliamente. La composícíón clemcntat del crudo de petróleo csni comprcndída normalmen te cien tro de I os siguientes intervalos.

Elementos

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Carbón Hidrógeno /\1.ufrc Nitrógeno

84 · 87 11 · 14 0-2

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En los Estados Unidos los crudos de petróleo se clasifican co1110 de base parafínica,

base naíial6�,!�.a, base asf¡íltic.:i, o base mixta. Existen algunos crudos de petróleo c11 el Este de los .li�UU. que licuen un ��ntenido en aromáücos superior al 80%, y que se

conocen con�o-'frudos de base aromauca. El U.S. Bureau of Mines (3,5/ ha desarrollado un �1slc.'!'ª/ -

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PORCENTAJE DE AZUFRE EN EL CRUDO Ot PETRÓLEO (EXCLUYENDO CRUDOS DE PETRÓLEO PROCEDENTE DEL OESTE DE TEXAS. !>flSISSJPJ, CALIFORNIA, MJCHIGAN Y WYOMING

PORCENTAJE DE AZUFRE EN EL CRUDO DE PETRÓLEO

FIG. 4.3. Izquierda: Contenido en azufre de productos procedentes de una miscelánea de los crudos de petróleo, de los EE.UU. Derecha: Contenido en azufre de productos procedentes de crudos de petróleo del Oeste de Tejas [6].

Dcsutocián del crudo

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POrtCF.NTAJE OE AZUl.'U.E €N ELCllUDO D� PE:'rllÓLEO

F'IG. 4.5. Contenido en azufre de productos procedentes de los crudos de petróleo de Venezuela (6 J .

4.1. Unidad de cabeza :.1 presión atmosfénca Si el contenido en sal del crudo de petróleo es sopcrior • 1Olb/1000 bl (expresado corno NaCI), el crudo precisa un desalado para minimizar el cnsucianucuto y la cono· sión debidas al depósito de sal sobre las superficícs de transmisión de calor y a los ácidos

formados por la descomposición de los cloruros. Además.en el proceso de desalado se ellminan parcialmente algunos metales que pueden dar lugar a la desactivación de catalizadores en las unidades de proceso catalítico. El desalado se lleva a cabo por cmulsionndo del crudo de petróleo con agua a unos 2S()oF y bajo una suficiente presión para prevenir la vapcrización de los hidrocarburos o

40

Destilación del crudo

Destilación ele/ crudo

41

TAOLA 4.3

Desatador Costes incluidos: l. Unidad clcctrostánca convencional de desalado. 2. l nyccción de agua. 3. Inyección cáustica. 4. Prccalcntamicnro y enfriamiento de agua.

Costes 110 inclu idos: J. Dispositivos y tratanucnto de agua residual.

2. Enf'namicuto del agua y potencia suministrada. Daros de servicios (por bl. ele alimento}:

Potencia, KWh Circulación agua refrigcr.• Inyección de agua) bl Productos qu ímicos dcsemulsionau tes. J b Alcali, lb Nora: Velocidad tratamiento de I a 4 lb/1000 hl VELOCIOAL'> l)gALJMENTACIÓN MOPOS

l•JG. 4.6.* Costes de instalacióu de las unidades de desalado de crudos de pctróleo (1973), U.S. Gulí Coast. · del ugua. Las sales se disuelven en el agua y las fases acuosa y orgánica se separan uulízando productos quimicos para romper la emulsión y/o mediante el desarrollo de un campo eléctrico de potencial elevado ;1 través del recipiente de scdimeutaclón para juntar las gotitas de agua salada más rápidamente. Se utilizan potenciales eléctricos desde 16.000 a 35.000 voltios para provocar la unión. El contenido de sal del crudo se reduce normalmente un 90% o más en una operación de una etapa. Se pueden utilizar etapas adicionales en serie para reducir el contenido

en sal si una etapa de desalado es inadecuada. Los costes de instalación de unidades de desalado se muestran en la figura 4.6, ex· poniéndose los servicios y productos qu imicos necesarios en la tabla 4 .3.

*

A lo largo de este texto el símbolo M se utilizará para represen lar 1 000, de acuerdo con la práctica normal en las ingenierías de los rm.uu. Por ejemplo MBPDS significa IOOOBl'DS y MMlltu significa I0000001J1,1.

$0,30/lb. • Aumento 300F.

0,12 4,0 0,03 ( 1,26 galíbl) 0,001 0,001 para liquido Nalco: precio $0,28 a

Después del desalado. el crudo de petróleo se bombea :l través de unn serie de intcrcambiadorcs de calor elevándose su temperatura hasta alrededor de SSOºF por iutercamb¡o de calor con las corricn tes de producto y de reflujo [ 1,2 J . I'csterionncn te se calicn la hasta alrededor de.?SOOF en un horno (de calefacción directa o tubos) y se carga a la zona de alimcntacíón de las columnas OI' cada corle lateral adicional).

2. Todas los servicios para los L.P. 3. Suficiente intercambio ele calor para enfriar todos los productos de cabeza y todos los cortes laterales a la temperatura ambiente. 4. Sistc111a de control central.

Costes 110 inclu idos: l. Enfrla1nicnto de agua, vapor, suministro de potencia. 2. Desalado.

3. Enfriamiento crudo reducido (residuos).

4. ír:ata1nicnto y disposición del agua ácida. S. Ahnaccn:unicnto de productos y aliinc11tacio11cs.

6. Es1abiliz:1ción de la nafta.

7. Rccupernción de las colas ligeras.

Datos tic servicios [por bl lle a/i111c,1tal'iú11): Vapor (300 psig.), lb Potencia, KWh Circulación agua rcfrig., gal:i ComlJllstible, MMbtu"

6,0 0,5

6,0 0,07

ª300F aun1ento. b Base l}PC eficacia del calentador considerada, (todos los datos sobre combustible en este texto están sobre esta misma base). Para mejorar la vaporización, se rebaja aún 111:is la presión efectiva (a 10 mm l íg o menos] mediante la adición de vapor a la entrada del horno y a la base de la columna de vacío. La adición ele vapor a la entrada del horno inctc1ncnta la velocidad en los tubos del horno de coque en el horno, así corno también dísminuyc la presión y miuimizn la fonnación los hidroc:irburos en la columna de vacío. La cantidad de vade la tot:. 1 lid:1CI parcial de

es una función del Intervalo de cbul1ición del alhncnto por de agotcnnicnto utilizado pero geucrahnenle varía de 10" 50 lb/bl de alimento [4]. y de la fracción vaporizada, del horno son también función del íntcrvalo ele ebullición salida de Las icmpcraturns dc1 alimento y de la fracción vaporizada, así como también de las características de coVelocidades altas en los tubos y la adición de vapor minimizan quificación del alimento. utilizándose temperaturns en el intervalo de 730 o 850°F. general· de la formactón coque, ,nen tc[3] .

VELOCIDAD DE A l.,JMENTACIÓN, MOPOS

FIC. 4.8. Costes del inmovilizado de las unidades de destilación a presión aunosférica de crudo U.S. Culf Coast 1973. La p��sión cfcct.iva (prcsiói� .total absoluta - presión parcial del vapor) en la zona de . alimentación dctcrnun� la fracc1�n del alimento vaporizada pata una temperatura de salí·

da d_cl horno �ada. asr, es esencial para el diseño de la columna de fraccionamiento, de las !incas ��penorcs � del condensador. minimizar la pérdida de carga entre el dispositivo de inducción del vacio y la zona de flash. Un descenso de unos pocos 1111n en la pérdida de carga pueden ahorrar mucho dinero en los costes de operación. L"!.S presiones de operación 111ús bajas dan lugar a incrementos significativos en el voh1n:c11 .de vapor P_�r barril vaporizado y, por consiguiente. las columnas de destilación a vacro tienen un diámetro mucho mayor que las columnas a presión aunosfénca. No resulta extraño poseer columnas con un diámetro hasta de 40 pies. L1 presión de operación deseada se mantiene mediante la utilización de eyecrores de condensadores ba'.ométricos o de su�erficic. El tamaño y el número de eyectovapor/ res utilizados viene determinado por las necesidades de vacío y la cantidad de vapor manipulado. Para una presión de 25 mm IJg en la zona de alimentación, se requieren nor-

Destilación del crudo

Destiloción ele/ crudo

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malmcntc tres etapas de eyccción. La primera etapa condensa el vapor y coruprunc los g:,ses.no condensables, mientras que la segunda y tercera etapas eliminan los gases no cundensables de los condensadores. El vacío producido es1á limitado por la presión de vapor del agua utilizada en los condensadores. Si se suministra agua fría a los condensadores puede obtenerse una presión absoluta menor en la columna de vacío. Aunque 111:is costosos que los condensadores barométricos. la tendencia actual es ltacia el uso de los condensadores de superficie para reducir la contaminación del agua con aceite. La figura 4. JO muestra los costes del i umovilizado de unidades de dcstilacióu a vac ío del crudo de petróleo, y la tabla 4.5 proporciona las necesidades de servidos .

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4.3. Equipo auxiliar

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En muchos casos, se instala un tambor de vaporiz..ación entre los cambiadores de calor para el precalentanucnto del alimento y el horno de la columna, a presión atmosférica. Las fracciones de punto de ebullición menor que se vaporizan por el calor suministrado por los cambíadorcs de prccalentamicnto, se separan en el tambor de vaporización y fluyen directamente a la zona de alimentación de la columna de frnccionnmicnto. El li·

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u del proceso

Una gr:111 variedad de proccs.os IOONOI

f?clor1llaclo cetotttico e iso1ncriLncíó11

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El rcndilujcnlo