Reformado catalitico

RESUMEN.

Proceso de reformado catalítico. Es un proceso químico que consiste en la transformación de hidrocarburos parafínicos y nafténicos en isoparafínicos y aromáticos; a partir de la nafta pesada obtenida de la destilación atmosférica del pet róleo, con el fin de mejorar su calidad y producir principalmente gasolina. No obstante, este proceso se lleva a cabo a altas temperaturas (490-530 C), presiones moderadas (10-50 bares) junto con la irrupción de catalizadores sólidos de platino entre otros metales nobles soportados sobre alúmina, que intervienen directamente en las reacciones del proceso. Este a su vez, se realiza en unidades diseñadas al efecto de dichas condiciones, que con frecuencia adoptan nombres registrados. El más extendido es el Platforming, cuya licencia pertenece a UOP (Universal Oil Products). Las unidades de reformado catalítico constan generalmente de tres secciones fundamentales: 

Hidrotratamiento.

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Sección de reformado

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sección de estabilización y fraccionamiento.

El proceso inicia con la alimentación alimentación de la nafta pesada a una unidad de hidrotratamiento, proceso en el cual se genera la eliminación de azufre y nitrógeno por la acción de hidrogeno y catalizadores de cobalto, donde dichos agentes se convierten en amoniaco y sulfuro de hidrogeno siendo retirados del sistema  junto con el hidrogeno no reaccionado, este proceso proceso es imprescindible imprescindible pues los los agentes mencionados mencionados son considerados venenos para el catalizador de platino utilizado en las unidades de de reformado. Luego de que la nafta es purificada entra en la sección de reformado donde se mezcla con una corriente de hidrogeno de reciclo para eliminar por completo las trazas residuales de agentes venenosos, luego es precalentada y enviada al horno, donde se evaporiza completamente a una temperatura de reacción entre los 490 y 530 C entrando así, a los reactores donde se generan las diversas reacciones que dan lugar al producto reformado. Resaltando que, a la salida la nafta se encuentra saturada de hidrogeno obtenido como subproducto de las distintas reacciones generadas en la fase anterior por lo cual, el producto reformado es enviado a una unidad de separación, separación, donde el hidrogeno se desprende de la mezcla y es transportado a través de líneas de flujo alternas, donde donde en la primera es utilizado como sustancia de reciclo que favorece al proceso mientras que en la segunda es transportado como fuente de alimentación para otros procesos, por otra parte, el líquido reformado es enviado a la sección de estabilización y fraccionamiento donde fraccionamiento donde el producto se estabiliza y es desbutanizado, es decir, se genera la se paración del gas natural y gases licuado del petróleo (GLP) los cuales son evacuados por la parte superior de la columna mientras que el reformado sale por la parte inferior de la misma. El reformado obtenido usualmente posee un contenido de benceno alto, en torno al 5%, por lo que es muy frecuente que sea enviado luego a una unidad de fraccionamiento con el fin de aislar dicha sustancia pues es considera de carácter cancerígeno, y su uso en la gasolina comercial se encuentra limitado por legislación en la mayoría de los países. Obteniéndose así, de la unidad de fraccionamiento un reformado ligero, un concentrado bencénico y un reformado pesado. Donde los reformados ligeros y pesados son usados consecuentemente como componentes mayoritarios en la gasolina producida en la refinería.

Catalizadores de reformado. Un catalizador se define como una sustancia que aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química sin consumirse en ella, en el caso de los catalizadores de reformado existen una amplia gama de estos agentes para dicho proceso, sin embargo, se hará mención solo de aquellos integrados por una función metálica constituida por el Platino (Pt) y una función ácida comprendida por un soporte clorado (alúmina), pues son los más utilizados. El platino por su parte, está ideado para utilizarlo como zona catalítica para generar reacciones de hidrogenación y deshidrogenacion mientras que la alúmina clorada proporciona una zona acida para las reacc iones de isomerización, ciclación y craqueo con hidrogeno. No obstante, la selectividad de dichas reacciones va a estar en función del diseño del reactor y de las condiciones de presión y temperatura dentro del mismo, donde reacciones como la isomerización y ciclación caracterizadas por aumentar en gran medida el número de octano de la nafta se generan a altas temperaturas y bajas presiones. Por otra parte, los catalizadores tanto de platino como alúmina son muy sensibles al envenenamiento, por lo cual, los problemas de envenenamiento tienden a ser complejos, dichos agentes se dividen en tres clases: 

Metales: perjudican de modo permanente al catalizador. El arsénico es el más nocivo debe estar presente en la carga en una cantidad inferior a 0,001 ppm, sin embargo, dicho veneno puede eliminarse con un tratamiento previo con hidrogeno.

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Agua: El efecto nocivo del agua reside, esencialmente, en la eliminación de los halógenos y, por tanto, de las funciones ácidas. El remedio consiste, bien en la eliminación del agua con una eliminación previa, o bien en la inyección de un cloruro en una carga que contiene agua.

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Nitrógeno: Los compuestos nitrogenados producen NH3 que provoca una inhibición de las funciones acidas, reduciendo, así, la isomerización, el hidrocracking y la deshidrociclación. No se tolera más de 1 ppm en la carga. El nitrógeno puede reducirse con un tratamiento previo con hidrogeno.

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Olefinas: las olefinas provocan la formación de coque, su concentración debe mantenerse inferior al 2%. El coque puede considerarse como un veneno permanente, en ausencia de regeneración, o temporal en las marchas regeneradoras.

La duración total de la vida del catalizador depende de varios factores, no obstante, el más esencial es la temperatura, pues interviene en el envejecimiento irreversible del mismo. Los desactivantes citados anteriormente (excluyendo los venenos metálicos) participan indirectamente en el aumento de este parámetro debido al trabajo que provocan. Esto conduce a un acortamiento significativo de los ciclos operacionales del catalizador y consecuentemente al recambio del mismo el cual se verá influenciado de acuerdo con los criterios de optimización económica. Isomerización. Proceso químico que consiste en una reorganización molecular de los destilados livianos del petróleo. El uso principal de este proceso en una refinería es el de convertir los hidrocarburos parafínicos normales de la nafta liviana (C5-C6) en sus correspondientes hidrocarburos isoparafínicos con el fin de mejorar la calidad. El proceso inicia con una fase de hidrotratamiento de la nafta integrada básicamente por parafinas de pentano y hexano a través de una corriente de hidrogeno de reciclo, con el fin de eliminar agentes que afecten el rendimiento del catalizador el cual es similar al utilizado en el proceso de reformado catalítico, luego de dicha fase la mezcla es remitida al calentador en el cual los rangos de temperaturas oscilan entre 150 y 230 ºC alcanzando la temperatura de reacción y entrando así al reactor donde se genera la isomerización y se obtiene el isomerato, es decir, el producto isoparafínico. Luego de la fase de conversión la mezcla pasa a un intercambiador de calor donde se enfría debido a la alta temperatura alcanzada en el reactor, sin embargo, la mezcla antes de ser enviada al separador no debe estar a tan baja temperatura ya que dificulta el proceso de separación, por lo cual es remitida a un calentador para ser luego enviada al separador con el fin de eliminar el porcentaje de hidrogeno existente y favorecer el proceso de retroalimentación que este subproducto representa, consecuentemente el isomerato es transportado a la sección de estabilización y fraccionamiento donde se separan las fracciones más volátiles evacuadas por la parte superior de la columna mientras que el líquido isoparafínico sale por la parte inferior donde se dirige a la sección de reciclo que consta de un separador del cual se extraen aquellos compuestos parafínicos que no lograron ser convertidos durante el proceso y que servirán como carga de alimentación dándole continuidad al proceso, por otra parte, el isomerato obtenido es utilizado en procesos subsiguientes para la obtención de gasolina. Cabe resaltar que mediante este proceso el octanaje de la nafta liviana aumenta típicamente entre 12 y 20 número.