Tipo de Coqui

 

TI POS POS DE COQ COQUI ZACI ÓN La coquización es un proceso el cual a pesar de tener como desventaja principal la formación de coque del petróleo, que es considerado como un subproducto indeseado, tiene como gran ventaja brindar la posibilidad de obtener los máximo rendimientos posibles de una corriente de pesados que antes era considerada como desecho, y debido al gran  progreso que introdujo en la industria de la refinación es que se desarrollaron procesos de coquización. Uno de los procesos que ya está obsoleto es la coquización por alambiques (proceso periódico), y consideraremos como principales a la coquización retardada (proceso semi-continuo), la coquización por lecho fluidizado (proceso continuo) y la flexicoquización (proceso continuo), así como varios proceso alternativos de la coquización como lo son:

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Coquización retardada o proceso semicontinuo.

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Coquización fluidizada o proceso continuo ( Flexicoking).

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Coquización en alambiques.

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Coquización retardada para diferentes alquitranes de petróleo

y breas alquitranada del

carbón.

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Coquización retardada simple.

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Coquización retardada selectiva.

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Coquización opcional que incluye Fluidcoking y Flexicoking.

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Coquización Lurgi Ruhrgas

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Coquización por contacto continúo.

1.  COQUIZACIÓN RETARDADA a)  Condiciones de Operación de la Planta de Coquización (temperatura, presión) -

El equipo más importante en una unidad de coquización retardada es el horno. El tiempo de residencia a temperaturas superiores a 430ºC debe ser controlado para evitar la formación de coque en los tubos, que es el factor determinante de una parada prematura.

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Después del horno el otro equipo de suma importancia son los tambores de coque ya que se necesita que este a la temperatura antes mencionada y a una presión de 1.0-6.2 bar, para que se desintegren térmicamente los compuestos y convertirlos en combustibles ligeros.

 

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En la coquización, la temperatura debe mantenerse controlada dentro de un estrecho margen, ya que las temperaturas altas producen un coque demasiado duro para cortarlo y extraerlo del tambor y las temperaturas demasiado bajas provocan la formación de lodos de alto contenido asfáltico. Si se descontrolara las temperaturas de coquización, podría  producirse una una reacción reacción exotérmica. exotérmica.

b)  Descripción del proceso En la coquización retardada, primero se carga la materia prima el cual es preferiblemente residuos de la destilación al vacío en un fraccionador para separar los hidrocarburos más ligeros y después se combina con el petróleo pesado reciclado. El material pesado pasa al horno de coquización y se calienta hasta altas temperaturas a bajas presiones para evitar la coquización prematura en los tubos del calentador, produciendo así una vaporización parcial y un craqueo suave. La mezcla de líquido y vapor se bombea desde el calentador a uno o más tambores de coque, donde el material caliente  permanecen  permanec en aproximadamente aproximadamente 24 horas (retardo) a bajas presiones hasta que se descompone descompone en  productos más ligeros. Cuando el coque alcanza alcanza un nivel predeterminado predeterminado en un tambor, el flujo se desvía a otro tambor para mantener la continuidad de la operación. El vapor procedente de los tambores se devuelve al fraccionador para separar el gas, la nafta y los gasóleos, y reciclar los hidrocarburos más pesados a través del horno. El tambor lleno se trata con vapor para eliminar los hidrocarburos no craqueados, se enfría mediante inyección de agua y se decoquiza mecánicamente  por medio de un tornillo sin fin que asciende desde el fondo del tambor, o hidráulicamente, hidráulicamente, rompiendo el lecho de coque con agua a alta presión proyectada desde un cortador rotativo.

c)  Diagrama de flujo del proceso de Coquización Retardada Equipos principales en el proceso: Tambores de croque, calentador, torre de fraccionamiento, enfriadores por aires, acumulador, bombas, cambiadores de calor, separador . 

 

 

d)  Variables de operación del proceso de coquización -

Alimentación, debe poseer un contenido de carbón de residual entre 15  –  25%.   25%. A medida que el contenido de carbón aumenta, disminuye el rendimiento de productos líquidos y aumenta el rendimiento de coque y gases. Mayormente se utiliza residuos de la destilación al vacío. 

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Calidad del coque,  que se define en cuanto al contenido azufre en el coque. El cual típicamente está en orden de 40 a 50% más alta que de la alimentación.  

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Temperatura y diferencial de presión en los hornos,  deben ser controlados para evitar la coquización prematura de los tubos del mismo. Se debe operar a temperaturas menores de 500°C para producir un coque blando y con alto contenido de material volátil. El diferencial de presión a través de los hornos debe ser mantenido entre 27-34 bar para mantener una alta velocidad másica en los tubos y reducir el tiempo de residencia, minimizando así la

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formación de coque en los hornos.  Relación de reciclo,  se define como la relación entre el flujo de alimentación total del fondo del fraccionador principal a los hornos y el flujo de alimentación fresca a la unidad. Usada principalmente, para el control del punto final del gasóleo producido.

- Presión en el tambor de coque,  la presión en el tope del tambor de coque afecta la calidad del coque y el rendimiento de productos livianos y gasóleos. La presión de operación en el tambor de coque debe ser la más baja posible, dentro de las limitaciones de diseño de los equipos, con el fin de maximizar el rendimiento global de productos líquidos.

- Temperatura del tope de tambor, la temperatura normal de operación de los vapores del tope del tambor de coque es de 440°C a 1,37 bar. Si esta temperatura se mantiene alta, se  producirá un coque con bajo contenido contenido de material volátil volátil (VCM). (VCM).

 

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Tiempo de residencia, el tiempo que permanece el efluente de los hornos en los tambores de coque, determina cuáles son las reacciones de polimerización que pueden llevarse a cabo y la calidad del coque producido. El efluente del horno tiene un tiempo de residencia de 0 a 24 horas en el tambor.

- Inyección de gasóleo pesado (HCGO) a la línea de vapores de los tambores de coque, en la línea de vapores del tope de cada tambor de coque hacia el fraccionador, se inyecta gasóleo pesado (HCGO), con el fin de enfriar los vapores a 430°C y minimizar la formación de coque en estas líneas.

2.  COQUIZACIÓN DE LECHO FLUIDIZADO   La coquización fluidizada actualmente se utiliza comercialmente en las refinerías de conversión profunda y como recurso para mejorar los aceites pesados y bitúmenes. Es un proceso de craqueo térmico en lecho fluidizado y continuo en el cual no se utilizan hornos de precalentamiento. Al ser continua se disminuyen los tiempos de operación y el consumo energético al usar coque como medio de transferencia. Con el objetivo de minimizar la formación de coque, el proceso de coquización se da sobre un lecho fluidizado con vapor. Sobre el lecho se introduce la alimentación que ha sido calentada. Los hidrocarburos se depositan sobre el coque que se encuentra caliente y se craquea (convirtiéndose en coque o en volátiles). Los volátiles salen por la cabeza del reactor y entran en la columna de destilación (que esta superpuesta). El coque acumulado se saca por el fondo y se introduce a otro lecho fluidizado por aire, ocurriendo su combustión (quemándose la capa depositada) y calentándose a su vez el coque hasta 650ºC. El coque caliente se introduce en el primer lecho y así se inicia el ciclo nuevamente.

 

PRODUCTOS: Rendimientos: Gas 10% Liquido 66% Coque 24%

VENTAJAS:   Proceso continuo de lecho fluidizado, donde se quema el coque de productos para

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 proporcionar calor de proceso, evitando la necesidad del combustible comprado o de gas natural empleado en el proceso de coquización retardada

  Gran capacidad de formar un solo producto, proporciona economía de escala que

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reduce el coste de inversión en relación de coquización retardada

  Alta fiabilidad con factores de servicio habitualmente superior al 90% e inferior de

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las necesidades de personal en comparación con coquización retardada.

  Manejo de coque líquido es mucho más simple y más limpio que el manejo

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intensivo de mano de obra coquización retardada

  Combinación eficiente de las calderas de lecho fluido permite la cogeneración de

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electricidad y la producción de vapor (tanto la integración de calor y gases de combustión solo de limpieza)

3.  COQUIZACIÓN POR ALAMBIQUES Durante la coquización por alambiques se lleva a cabo, consecutivamente, una seria de operaciones tecnológicas. Primeramente, el alambique se somete a vapores con el fin de eliminar de este el aire para evitar la formación de una mezcla explosiva con el vapor de la materia prima. Luego, al alambique se carga la materia prima calentada hasta una temperatura no inferior a 100°C. El alambique cargado se calienta por debajo con llama abierta, regulando mediante la intensidad del calentamiento la velocidad de elevación de la temperatura en el alambique. Durante las dos primeras horas la temperatura en el alambique aumenta de 40 a 60°C y, después el incremento constituye de 10 a 30°C por hora. A la temperatura de 300°C comienza la separación de los cortes de destilados la cual se intensifica a medida que el alambique se calienta hasta 400°C. Por encima de 400°C la temperatura en el alambique aumenta a ritmo más lento, disminuyendo también la formación de cortes, a la temperatura de 450°C a 460°C se separan los últimos destilados  pesados. El subsiguiente calentamiento del alambique de coque es necesario para que consuma el  proceso de coquización y para secar y calentar el coque. Durante la calcinación la

 

temperatura del fondo del alambique se lleva a 750°C (el fondo adquiere coloración carmesí), manteniéndola durante 2 o 3 horas. Después de terminar la calcinación, en el curso de 2 horas se hace rebajar la temperatura del fondo, se extingue el inyector y se  procede al enfriamiento del alambique. Para el enfriamiento se suministra al principio vapor de agua y después aire. A la temperatura demedio 150°Cdea carga 200°Celéctrica, comienza la descarga de cable coque.deEl coque extrae del alambique por valiéndose de un acero. Lasedescarga del coque desde los alambiques es una operación laboriosa e insuficientemente mecanizada. Las dimensiones de los alambiques de coque varían desde 2,2 hasta 4,3m pro su diámetro y desde 10 hasta 12.7m por la longitud. En los alambiques de mayor tamaño se someten a coquización los residuos de craqueo. Cada una de las instalaciones representa una batería que consta de 4 a 12 alambiques que trabajan independientemente.

Materia prima.- La materia en el proceso de coquización de alambiques se tiene los residuos de petróleo, alquitranes, residuos de craqueo térmico, residuos de vacío, asfaltos y resinas de pirolisis.

Productos obtenidos.- En la coquización por alambiques se obtiene gases licuados de  petróleo, naftas, gasóleos y coque de petróleo

Parámetros del proceso.- Los parámetros del proceso son la temperatura del y el tiempo de reacción del horno.

Aparatos y equipos.- Los aparatos de coquización en alambiques son el horno, alambiques de coque, tanques de almacenamiento, y separadores.

 

4.  FLEXI-COQUIZACIÓN  El proceso de Flexi-coking es una extensión del proceso de Coquificación en Lecho Fluidizado (Fluid Coking) al que se le ha adicionado un gasificador de coque. Se aplica a cualquier tipo de residuos pesados, con el objeto de aumentar la generación de productos livianos y a la vez eliminar el problema de disposición de coque con alto contenido de azufre. Es particularmente atractivo para residuos con alto contenido de metales y azufre. Esta tecnología ha tenido una buena aceptación comercial, sin embargo es de alta complejidad operacional y disposición de los grandes volúmenes de gas (coque gasificado)  producido.

Materia prima.- La materia para el proceso de flexi-coquización se tiene los residuos de  petróleo, alquitranes, residuos de craqueo térmico, residuos de d e vacío, asfaltos y resinas de de  pirolisis.

Productos obtenidos.- De la flexi-coquización se obtiene gases licuados de petróleo, naftas, gasóleos, coque de petróleo y gas de bajo poder calorífico. .- Como parámetros dely proceso la en temperatura Parámetros proceso reacción en eldel reactor, la temperatura del calentador el tiempotenemos de reacción el reactor. de

Aparatos y equipos.- Son: el Reactor de lecho fluidizado con depurador en la parte superior, el Calentador, el Gasificador, sistema de cabecera. El residuo alimentado a 600-620 ºF es inyectado al reactor donde es térmicamente craqueado, típicamente a 967º F, para obtener productos de mayor valor agregado. El calor sensible, el calor de vaporización y el calor necesario para llevar a cabo la reacción endotérmica de craqueo del residuo alimentado son proporcionados por la corriente de coque caliente que proviene del calentador. Los vapores de hidrocarburos resultantes de las reacciones de craqueo son enfriados en el depurador, las fracciones más pesadas se condensan formando una corriente de hidrocarburo con partículas de coque. Las fracciones livianas provenientes del depurador son enviadas a un sistema de fraccionamiento donde son separadas para obtener gasóleo pesado, gasóleo liviano, nafta pesada, nafta liviana, olefinas y gases. Coque fluidizado circula desde el reactor hacia el calentador, donde es calentado por el coque y el gas que provienen del gasificador. Una corriente de coque es enviada desde el calentador al gasificador donde reacciona a elevadas temperaturas (1500-1800 °F) con aire y vapor para formar una mezcla de hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO), nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO 2), agua (H2O) y pequeñas cantidades de COS. Esta mezcla gaseosa, llamada gas de bajo poder calorífico o Flexi-gas, se retorna al calentador y es enfriada por coque frío proveniente del reactor, proporcionando de esta manera una porción del requerimiento calórico del reactor. El restante de dicho requerimiento lo entrega una corriente de coque que va desde el gasificador hacia el calentador.

 

El gas de bajo poder calorífico, que sale por el tope del calentador, es usado para generar vapor de alta presión, antes de pasar por el ciclón terciario para remover las partículas de coque arrastradas. Las partículas finas que permanecen en el gas al salir del ciclón terciario son removidas en un depurador, después de una etapa adicional de enfriamiento. El gas libre de sólidos es enviado hacia la unidad u nidad de desulfuración para remover el H2S.

Principios de Operación: 

Temperatura del reactor 932-1022°F

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Tiempo de residencia: 15-20 s

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Presiones más bajas que coquización retardada

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Reactor 600 ton de lecho con partículas de 30-500 micrones

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Reactor 7m diámetro y L/D=10

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Calor vía coque 200 ton/h y dt=212°F

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Temperatura del calentador 1112-1166°F

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Temperatura del gasificador (flexicoking) 1652-1742°F

               

  Gasificador de D=16 m y L=7m   Se gasifica 85-90% del coque (flexicoking)

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5.  PROCESOS DE COQUIZACIÓN ALTERNATIVOS COQUIZACIÓN RETARDADA PARA DIFERENTES ALQUITRANES DEL PETRÓLEO Y BREAS ALQUITRANADAS DEL CARBÓN. Este proceso se realiza a la conversión de residuos de vacío vírgenes, es decir, que no han sido craqueados o sometidos a cualquier tratamiento que pudiera producir un apreciable cambio químico en sus componentes. Los productos obtenidos a partir de este proceso son: coque, gas, naftas, LPG y gasóleos.

COQUIZACIÓN RETARDADA SIMPLE Se aplica a residuos degradados de vacío o materiales aromático pesados, obteniéndose como  producto: gas, nafta, gasóleos, y coque que se emplea como combustible o como materia prima en la industria del acero y aluminio.

COQUIZACIÓN RETARDADA SELECTIVA Se aplica para fabricar coque aguja o poroso, y degradar los residuos o fracciones de hidrocarburos más livianos.

COQUIZACIÓN

OPCIONAL

QUE

INCLUYE

FLUIDCOKING

Y

FLEXICOKING Este proceso permite la conversión del 99% de los residuos de vacío, con altos contenidos metálicos y/o de carbón presentes en combustibles líquidos y gaseosos. Los productos obtenidos a partir de este proceso son lo siguientes: productos combustibles líquidos y gaseosos, los cuales pueden ser mejorados con la utilización de métodos convencionales de tratamiento.