Reforming

 

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA ”Mariscal Antonio José de Sucre”

REFORMACION CATALITICA, DESCRIPCION TECNICA UNIDAD DE REFORMING DOCENTE: 

ING. GASTON RIOJA CARDENAS

CURSO: 6° B FECHA: 21/10/2019

REFINACION

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REFORMACION CATALITICA, DESCRIPCION TECNICA UNIDAD DE REFORMING 1. INTRODUCCION: En la industria del petróleo se ccontemplan ontemplan una serie de procesos que buscan mejorar las características de su producto principal como llo o son las gasolinas. El reformado catalítico se encarga de mejorar estas, a través de una reordenación molecular. Las plantas industriales para refinación del crudo incluyen unidades donde ocurren procesos de separación física (destilación atmosférica y de vacío) y unidades de conversión (que pueden ser térmicas o catalíticas) cuya principal función es valorizar las corrientes ahí tratadas. Los procesos de conversión modifican la estructura molecular de los hidrocarburos que constituyen una determinada alimentación, provocando un cambio sustancial en su composición, lo cual influye en las características y propiedades de los productos finales, como: peso molecular, puntos de ebullición, número de octano, entre otras. El reformado catalítico es un proceso químico, cuya función es transformar nafta n afta de bajo octano en gasolina de alto octanaje, que utiliza para el efecto una serie de reactores catalíticos. De forma general, los reactores utilizados en la refinación del petróleo están entre los más difíciles de modelar y diseñar. La composición y propiedades de las diversas fracciones de petróleo que se convierten en estos reactores es muy particular, pudiendo el sistema de reacción involucrar diversas fases, presencia de catalizadores, condiciones operativas y configuraciones muy variantes del reactor, que hacen del desarrollo de un modelo una tarea bastante difícil. Además, la presencia de cientos de componentes experimentado diferentes patrones de reacción y que al mismo tiempo compiten por encontrar sitios activos en el catalizador, incrementan la complejidad para la formulación de la cinética y de los modelos de reactor. Las unidades de reformado catalítico ocupan una posición importante en los esquemas actuales de refinación, al producir naftas de REFINACION

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 Alto número de octano que son usadas en la formulación de gasolinas de uso comercial. En las últimas décadas, la demanda de combustibles ha tenido un gradual ascenso, pero al mismo tiempo presiones por combustibles de mejor calidad, con menor carga contaminante y menor riesgo para el medio ambiente han surgido (por las regulaciones asociadas al contenido de benceno y en general de aromáticos en las gasolinas de uso comercial). Estas nuevas exigencias han puesto gran presión en las actuales refinerías y se han visto obligadas a reducir la severidad de sus unidades de reformado catalítico, con el fin de disminuir la cantidad de aromáticos en las gasolinas; sin embargo, esto repercute de forma negativa en los índices de octano. Lo anterior pone en evidencia que contar con modelos que permitan simular el proceso de reformado catalítico en su conjunto total, es decir, asociando el sistema de reformado (reactores catalíticos) con el equipamiento de fraccionamiento, constituiría una herramienta útil para los complejos de refinación, pues les permitiría correlacionar el esquema de operación de la lass unidades de reformación con las características del producto a obtener, guardando el equilibrio necesario entre cantidad de aromáticos y número de octano. En este sentido, existen varias publicaciones y artículos de carácter científico que reportan modelos cinéticos para el reformado catalítico, modelamientos de unidades de reformado catalítico tanto semiregenerativas como de regeneración continua, que se han desarrollado con éxito reproduciendo de forma adecuada tanto condiciones operativas de los reactores como composición de la nafta reformada.

2. OBJETIVOS: 2.1. OBJETIVO GENERAL Estudiar las diferentes características de la unidad de Reforming REFINACION

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2.2. OBJETIVO ESPECIFICO  

Analizar el comportamiento de la unidad de reformado catalí catalítico tico cuando se modifica la composición de la nafta de alimentación.

 

Identificar el proceso de reformado catalítico influencia uencia de la temperatura y del gas de reciclo en la reformación   Analizar la infl catalítica.

3. GENERALIDADES El uso del reformado catalítico de naftas como proceso para obtener gasolinas de alto octanaje continua siendo tan importante en la actualidad, como lo ha sido durante los más de 60 años desde su uso comercial, cuyo desarrollo empieza a gestarse a inicios de la década de 1930, cuando las demandas por gasolinas ga solinas de mayor octanaje ejercieron una presión por el desarrollo de nuevas formas y tecnologías para mejorar el índice de octano de aquellas fracciones que están en el rango de ebullición de las gasolinas. Las gasolinas obtenidas directamente por destilación atmosférica tenían índices de octano muy bajos, y cualquier proceso que mejorase aquellos índices ayudaría a satisfacer esta creciente demanda, emergiendo así los procesos de reformado térmico y posteriormente los de reformado catalítico (siendo más efectivo el catalítico, por el mayor octanaje que se obtiene). Así, el proceso de reformado catalítico se hizo de común uso en refinerías desde finales de 1940 

4. MARCO TEORICO 4.1.

USO DE REFORMADO CATALITICO.-

El reformado de naftas es de alguna manera un proceso único dentro de los procesos de refinación, en el hecho de que el número de octano y el contenido de aromáticos del producto resultante pueden ser modificados sobre un amplio REFINACION

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intervalo, simplemente por ajuste de determinados parámetros operativos. El número de octano del producto, generalmente llamado reformado, puede variar desde 80 hasta valores superiores a 100, dependiendo de las características de la carga de alimentación y las condiciones operativas de la unidad (3). Una unidad típica de reformado catalítico se compone de un sistema de alimentación, varios calentadores, reactores en serie y un separador tipo flash. Parte del vapor separado en el flash (que contiene mayoritariamente hidrógeno), se recicla al juntarlo con la alimentación antes de su ingreso al sistema de reactores de la unidad, en tanto que la fracción líquida se envía a la sección de fraccionamiento (estabilizadora). (estabilizadora) . La nafta reformada se obtiene como producto de fondo de la columna de estabilización.  Adicionalmente, gases ligeros inco incondensables ndensables y gas licuado d de e petróleo (GLP) se recuperan por cabeza de la estabilizadora. Normalmente, los procesos convencionales de reformado catalítico están constituidos por sistemas de 3 o 4 reactores en serie con precalentadores intermedios. Estos reactores operan adiabáticamente a temperaturas comprendidas entre 450 y 550 °C, presiones totales de 10 a 35 atm y relaciones molares hidrógeno  – hidrocarburo (H2/HC) de 3 a 8 (4). (SOLIZ)

4.2.

REFORMACIÓN CATALÍTICA

La gasolina media libre de contaminantes va hacia este proceso para arreglar las cadenas moleculares por medio de los reactores de platino aluminio llamado los R62, esto se realiza para producir gasolinas de alto octanaje, hidrogeno, gas combustible y residuos ligeros como propano y butano producto del cracking.

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Su objetivo es aumentar el número de octano de la nafta pesada obtenida en la destilación atmosférica del crudo. Esto se consigue mediante la transformación de hidrocarburos parafínicos y nafténicos en isoparafínicos y aromáticos. La reformación representa el efecto total de numerosas reacciones como cracking, la polimerización, deshidrogenación, e isomerización que tienen lugar simultáneamente. Por la reformación catalítica se logra la deshidrogenación y deshidroisomerización de naftenos, y la isomerización, el hidrocraqueo y la ciclodeshidrogenación de las parafinas, como también la hidrogenación de olefinas y la hidrosulfuración. El resultado es un hidrocarburo muy rico en aromáticos y por lo tanto de alto octanaje, pueden producirse los reformados con concentraciones muy altas de tolueno, benceno, xileno, y otros aromáticos útiles en el gasolina y el proceso petroquímico Estas reacciones producen también hidrógeno, un subproducto valioso que se aprovecha en otros procesos de refino. (Cobba, 2007)

Figura 1 reformación catalítica 4.1.1. ALIMENTACION

Las cargas de alimentación para el reformado catalítico son materiales saturados (es decir, no contienen olefinas). En la mayoría de los casos esta alimentación REFINACION

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puede ser una nafta de primera destilación, pero otras naftas subproducto de bajo octanaje (por ejemplo, nafta del coquizador) se pueden procesar después de un tratamiento para eliminar olefinas y otros contaminantes. La nafta de hidrocraqueo que contiene cantidades sustanciales de naftenos es también una alimentación adecuada. En la práctica comercial e industrial, la alimentación preferida para el reformado catalítico es la nafta con un intervalo de ebullición entre 85 y 165 °C (a veces referida como nafta pesada de destilación directa), ya que la fracción ligera (con puntos de ebullición inferiores a 85 °C) debido a su composición no constituye una buena materia prima (las parafinas de bajo peso molecular tienden a craquearse dando compuestos de menos de 4 átomos de carbono y a ser precursores precur sores en la formación de benceno, que es indeseable debido a las regulaciones ambientales que sobre ese compuesto existen), y la fracción pesada (con puntos de ebullición superiores a 180 °C) tampoco lo es, ya que sufre hidrocraqueo con excesiva deposición de carbono sobre el catalizador de reformado. En última instancia, el corte de nafta a utilizarse como materia prima depende de las necesidades primarias o intereses propios de la refinería, así a sí si la prioridad es obtener benceno, el límite de ebullición deberá estar entre 60 y 85°C. Las naftas con alto índice de octano se obtienen de cortes entre 85 y 180°C, minimizando benceno y aumentando tolueno y xilenos. La forma de obtener una mezcla completa de nafta con benceno y otros aromáticos, es utilizar cortes de 60 a 180 °C (o hasta 220°C). 4.1.2. REACCIONES

La nafta que se alimenta al proceso tiene una compleja composición, con múltiples componentes que toman parte en varias reacciones. Esta alimentación contiene de forma general parafinas normales y ramificadas, anillos nafténicos de 5 y 6 átomos de carbono y aromáticos de un solo anillo (derivados bencénicos mayoritariamente). Durante el reformado catalítico se transforma la estructura de las moléculas de hidrocarburo hacia estructuras isoméricas y aromáticas principalmente, que poseen REFINACION

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mayor octanaje (las parafinas son isomerizadas hacia cadenas ramificadas y en menor medida hacia naftenos, y los naftenos se convierten en aromáticos). Entre el gran número de reacciones químicas que ocurren, se pueden citar a las siguientes:   Deshidrociclación de parafinas hacia aromáticos.



  Isomerización de alquilciclopentanos hacia ciclohexanos.



  Deshidrogenación de ciclohexanos hacia compuestos aromáticos.



4.1.3. CATALIZADORES

Desde las primeras aplicaciones en la industria del reformado de gasolinas utilizando catalizadores soportados de platino, este proceso comercial ha sido una fuerza motriz para la investigación de reacciones catalizadas por metales en las que participan los hidrocarburos. El reformado catalítico se ha estudiado ampliamente con el fin de comprender la química catalítica del proceso. El mas fuerte de este proceso es típicamente un catalizador compuesto por cantidades pequeñas de varios componentes, incluyendo platino soportado sobre un material de óxido, como la alúmina. Existe una asombrosa perfección en la química implicada, pues la combinación de estos componentes en la forma apropiada permite o no la obtención de altos rendimientos.

4.1.4. PROCESOS

Los procesos se dividen en tres:

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4.1.4.1.

PROCESO SEMIREGENERATIVO.- El término semi-regenerativo se deriva de la regeneración del de l catalizador, que tiene lugar en los reactores de lecho fijo (que deben parar su operación) por combustión del carbono formado y depositado en la superficie del catalizador. Un proceso semiregenerativo generalmente tiene tres o cuatro reactores en serie con un sistema de lecho fijo de catalizador y opera de forma continua entre seis meses y un año. Durante este periodo, la actividad del catalizador disminuye debido a la deposición de coque, provocando una disminución en el rendimiento de compuestos aromáticos y en la pureza del hidrógeno gas. Para minimizar la razón de desactivación del catalizador, las

unidades semi-regenerativas operan a altas presiones (200 a 300 psig). Para cumplir con sus objetivos de proceso: octano y rendimiento de reformado. La regeneración del catalizador se lleva a cabo con aire como fuente de oxígeno. Un catalizador puede ser regenerado de cinco a diez veces, antes de que sea retirado y reemplazado. 4.1.4.2.

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PROCESO CON REGENERACION CICLICA

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Una modificación al proceso semi-regenerativo es incorporar un reactor adicional, para evitar la parada de toda la unidad durante du rante la regeneración. De esta forma, tres reactores pueden estar operando mientras el cuarto está siendo regenerado. Aparte de los reactores de reformado catalítico, el proceso con regeneración cíclica tiene un reactor adicional, el cual es utilizado cuando el catalizador de lecho fijo en cualquiera de los reactores ordinarios necesita regeneración. El reactor con el catalizador regenerado se convierte entonces en el reactor de repuesto. De esta forma, el proceso de reformado mantiene su operación continua. Operando a una presión menor (valores promedio de 200 psig) permite que el proceso de regeneración cíclica logre un mayor rendimiento de reformado y de producción de hidrógeno. En comparación con el tipo semi-regenerativo, en el proceso cíclico la actividad del catalizador varía mucho menos con el tiempo, de modo que la conversión y la pureza del hidrógeno se mantienen más o menos constantes durante toda la operación.

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4.1.4.3.

PROCESO CON REGENERACIÓN CONTINUA DEL CATALIZADOR

Las deficiencias del reformado con regeneración cíclica se solucionan con un proceso de regeneración continua a baja presión (50 psig), el cual se caracteriza por una elevada actividad del catalizador con reducidos requisitos en éste, produciendo un reformado más uniforme con mayor contenido de aromáticos e hidrógeno de alta pureza. Este tipo de proceso proce so utiliza un diseño de reactor de lecho móvil, en el cual los reactores están apilados. El catalizador se mueve por gravedad, fluyendo desde la parte superior hacia el fondo de los reactores apilados. El catalizador gastado es retirado desde de sde el último reactor y enviado a la parte par te superior del regenerador para combustionar el coque. El transporte de catalizador entre los reactores y el regenerador se hace por un método de elevación con gas.

Proceso de conversión el cual se modifica la estructura de las moléculas de la gasolina obtenida por destilación para mejorar sus propiedades antidetonantes.

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ESCALA DE OCTANAJE SEGÚN EL (API)

 

Los naftenos de C5 y C6 son izomerizados y deshidrogenados en aromáticos.

 

Las parafinas son hidrocraqueadas o ciclizadas e hidrogenadasen aromáticos.

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 

Por

la

reformación

catalítica

se

logra

la

deshidrogenacion

y

deshidroisomerizacion de naftenos, y la isomerización de las parafinas. Como también la hidrogenación de olefinas y la hidrosulfuracion.

El resultado es un hidrocarburo muy rico en aromáticos y por lo tanto de alto octanaje, pueden producirse los reformados con concentración muy alta de tolueno, benceno, xileno, y otros aromáticos útiles en la gasolina y el proceso petroquímico.

4. 4.1. 1.5. 5. R E FORMING DE NAFTAS

Reacciones químicas del proceso  

Temperatura de reacción.

 

Velocidad espacial

 

Presión del reactor

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 

Relación hidrogeno / hidrocarburo.

-

Temperatura   Es la variable más utilizada para controlar la operación del reformado y la



temperatura de entrada al reactor.   A mayor temperatura mayor RO RON N (controlar) y formación de coque sobre el



catalizador.   Determina el fin de cicl ciclo o operativo de la unidad, porque se alcanza lla a



temperatura máxima de metales en los hornos.   Es la temperatura a la cual el catalizador alcanzan el objetivo de calidad fijado



para la nafta.

Velocidad de flujo La velocidad de flujo es inversamente proporcional al tiempo de contacto aumentar el tiempo de contacto lleva a la disminución del rendimiento de gasolina.

Presión del reactor   Se define como lla a presión parcial de hidrogeno sobre los reactores.



  A menor presión, men menor or requerimiento de temperatura para lograr lla a misma



calidad de producto.   Se incrementa la producción de hidrogeno



  Disminuye el hidrocracking.



  Decrece el ciclo operativo por mayor formación de coque ssobre obre el catalizador.



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4.2. DESCRIPCION TECNICA DE LA UNIDAD DE REFORMING Como se dijo en la sección sección anterior la carga debe ser adecuada para la unidad d de e reforming debido a la presencia de venenos fatales para el catalizador, la carga es succionada mediante la IP-1206 A/B hacia el intercambiador I-1203, ingresando por la carcasa precalentando el producto para entrar e ntrar al horno H-1203, del cual sale con temperatura de 480°C. Posteriormente ingresa al reactor R-1202 y de manera sucesiva a los reactores R-1203, R-1204 y R-1205, cada reactor tiene su horno respectivo H-1204, H-1205 y H-1206 cada horno tiene la función de calentar la corriente de salida salida del anterior reactor y mantener la temperatura adecuada de reacción para el reactor siguiente. El producto a la salida del último reactor R-1205 intercambia calor al I-1203 pasando por los tubos del mismo, luego al aeroenfriador E-1203 y al enfriador de agua E1204. La corriente enfriada ingresa al separador D-1203 del cual parte gaseosa se dirige al compresor IC-1201 y a la salida del mismo se reparte en tres flujos: El primer flujo va al sector de hydrobon para unirse a la entrada de la carga Liquida, la segunda corriente va al sector de platforming para unirse a la carga de entrada del proceso, y el tercer flujo recircula para unirse a la salida de I-1203 y volver al acumulador D-1203 La parte liquida del acumulador D-1203 salen por la parte inferior del equipo y es succionada por la IP-1207 A/B, luego pasa por la carcasa ca rcasa del intercambiador I-1204 e ingresa a la torre de estabilización T-1202. En esta torre por la cabeza se obtienen los componentes más livianos como C3 y C4 (propano y butano) que luego de enfriarse en el aéreo enfriador E-1206 pasa por el enfriador de agua E-1207 hasta el acumulador D-1204, de este separador las corrientes se envían según requerimiento una parte a la planta de recuperación de gases y otra al D-2401 D -2401 como gas combustible. REFINACION

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5. CONCLUSIONES Realizando el trabajo de investigación pude adquirir conocimiento sobre la REFORMACION CATALITICA Y DESCRIPCION TECNICA DE REFORMING identificando las características y que pasos se procede para p ara llegar a los diagramas que estos son diseñados con el software HYSYS y las propiedades que contienen estos equipos, al adquirir este conocimiento me será útil durante mi formación como profesional.

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6. BIBLIOGRAFIA Cobba, N. (04 de 10 de 2007). activaquimica. Obtenido de activa quimica: http://nelsoncobba.blogspot.com/2007/10/reformado-catalitico.html SOLIZ,

G.

E.

(s.f.).

SCRIBD.

Obtenido

de

SCRIBD:

https://es.scribd.com/document/342077316/REFORMADO-CATALITICOreallllllllllllllxD455

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