Reformacion Catalitica.docx
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Índice
REFORMACIÓN CATALÍTICA Introducción 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 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. Desarrollo La reformación catalítica permite la transformación de cualquier nafta pesada, de primera destilación, de bajo número de octanos, en otra cuya calidad se manifiesta en un mayor número de octanos, útil para formulación de gasolinas, que la habilita para preparar gasolinas comerciales de acuerdo a las especificaciones de cada país. En general consiste en poner en contacto una fracción o una mezcla de Naftas Pesadas (C7 -C11/12), típicamente con rango de ebullición de 80/100 – 180/190 °C, a elevadas temperaturas (498 - 524 °C), y en atmósfera de H2 a presiones que van desde 50 hasta 500 psig, dependiendo de la tecnología que se utilice. El factor más importante de la unidad de reformación catalítica pasa por especificar su carga a fin de maximizar el octanaje del reformado.
Proceso y equipos 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). La nafta reformada se obtiene como producto de fondo de la columna de estabilización. Adicionalmente, gases ligeros incondensables y gas licuado de 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 (hornos) 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. Dado que la mayoría de reacciones implicadas en el reformado catalítico son de naturaleza endotérmica (provocando caídas de temperatura), varios calentadores intermedios se utilizan para mantener la temperatura en los niveles deseados, de modo que, los productos salientes de los reactores se recalientan y se alimentan al siguiente. Otra característica del proceso es que conforme la alimentación pasa a través de los reactores en serie, las velocidades de reacción disminuyen requiriéndose mayor tamaño en los reactores que se ubican a continuación. Adicionalmente, las reacciones se hacen menos endotérmicas, por lo cual el diferencial de temperatura a través de los reactores disminuye y el aporte de calor necesario para mantener la temperatura, lo es también. Estas circunstancias explican también, el porqué de la diferente distribución del catalizador en los reactores, que es menor en el primero y mayor en el último reactor. El producto que sale del último reactor catalítico se enfría (generalmente por intercambio térmico con la mezcla de alimentación que va al primer reactor y luego con agua de enfriamiento) y es enviado a un separador de alta presión, donde se separa un gas rico en hidrógeno en dos corrientes: -
Una corriente que va a reciclo, al mezclarse con la alimentación La parte restante que representa el exceso de hidrógeno, disponible para otros usos.
El exceso de hidrógeno se descarga de la unidad y se utiliza en el hidrotratamiento o como combustible. El producto líquido (reformado) se estabiliza (por eliminación de extremos ligeros) y se usa directamente para la formulación de gasolinas. La estabilización remueve butano y compuestos más ligeros. Una corriente líquida rica en propano y butanos (normal e iso) es recuperada en el condensador de reflujo. La
fase gas del condensador de reflujo es una mezcla de compuestos en el rango del hidrógeno hasta butanos. Usualmente, estos productos del condensador son enviados a la planta de gas para procesamientos adicionales. El producto de fondo de la columna constituye la nafta reformada, constituida esencialmente por hidrocarburos de más de 5 átomos de carbono (C5+). Esquema típico del proceso
Catalizadores El reformado catalítico se ha estudiado ampliamente con el fin de comprender la química catalítica del proceso. El caballo de batalla 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. Las reacciones de reformado catalítico ocurren sobre catalizadores bifuncionales (función ácida y función metálica que promueven reacciones de deshidrogenación– hidrogenación), soportados sobre alúmina o sílice-alúmina. Dependiendo del catalizador, una secuencia definida de reacciones tiene lugar, implicando cambios estructurales en el material de alimentación.
La composición de un catalizador de reformado está determinada por la composición de la materia prima y del reformado deseado. Los catalizadores utilizados son principalmente molibdeno-alúmina (MoO2–Al2O3), cromo-alúmina (Cr2O3–Al2O3) o platino (Pt) sobre una base de sílice-alúmina (SiO2–Al2O3) o alúmina (Al2O3). El propósito del platino sobre el catalizador es promover reacciones de deshidrogenación e hidrogenación (es decir, la producción de compuestos aromáticos), la participación en reacciones de hidrocraqueo y la rápida hidrogenación de precursores que forman carbono. Para que el catalizador tenga una actividad que provoque la isomerización tanto de parafinas como de naftenos (etapa de craqueo inicial del hidrocracking) y para su participación en la deshidrociclación de parafinas, debe tener una actividad ácida. El contenido de platino en el catalizador está normalmente en el rango de 0,3 a 0,8 % en peso.
Propiedades físicas de la carga Previo al reformado catalítico, la nafta de alimentación tiene que ser tratada con hidrógeno para reducir el contenido de impurezas (azufre, nitrógeno y compuestos de oxígeno) a niveles aceptables, los cuales si no son removidos envenenarán a los catalizadores de reformado. Este pre-tratamiento es obligatorio, ya que el catalizador se envenena gradualmente, dando lugar a una coquización excesiva y su rápida desactivación. La alimentación son las naftas obtenidas directamente por destilación atmosférica del petróleo crudo (nafta de primera destilación) son mezclas de parafinas (hidrocarburos alifáticos saturados), naftenos (hidrocarburos saturados cíclicos que contienen al menos una estructura de anillo) y compuestos aromáticos (hidrocarburos con uno o más anillos poliinsaturados) en el rango de 5 a 12 átomos de carbono (C5 – C12), con intervalos de ebullición entre 30 y 200 °C, que constituyen típicamente entre el 15 y 30% en peso del petróleo crudo, con algo de azufre y pequeñas cantidades de nitrógeno.
Se tiene que tomar en cuenta varios parámetros importantes en la carga como es el análisis PONA, rendimiento, número de octanos, presión de vapor Reid (PVR) y el contenido de benceno. Análisis PONA La naturaleza química de la alimentación es frecuentemente determinada por el análisis PONA (Parafinas,
Reacciones En el proceso de reformado catalítico varias reacciones tienen lugar: deshidrogenación de naftenos que se convierten en aromáticos, deshidrociclación de parafinas y olefinas hacia aromáticos, isomerización a isoparafinas, e hidrocraqueo de parafinas y naftenos hacia hidrocarburos más pequeños (de menor número de átomos de carbono). Otra reacción que puede exitir en la unidad es la demetanización. Deshidrogenización de naftenos Los naftenos están presentes en las corrientes de alimentación al reformado bajo la forma de ciclohexanos y ciclopentanos. Los ciclohexanos se deshidrogenan para formar compuestos aromáticos, mientras que los ciclopentanos primero se hidroisomerizan para producir ciclohexanos, que luego se deshidrogenan para dar aromáticos. La deshidrogenación de naftenos en aromáticos, es probablemente la reacción más importante durante el reformado catalítico, es altamente endotérmica, tiene las mayores velocidades de reacción y produce hidrógeno. Favorece la formación de benceno y tolueno. Es la reacción más rápida.
Isomerización de parafinas Las parafinas se isomerizan para formar moléculas de cadena ramificada (isoparafinas). Las reacciones de isomerización son tan rápidas que las concentraciones reales son cercanas a las del equilibrio. La isomerización de nparafinas es una reacción relativamente rápida con pequeños efectos caloríficos. Altas relaciones Hidrógeno/Hidrocarburo reducen la presión parcial de los hidrocarburos, favoreciendo así la formación de isómeros. La isomerización de nparafinas no consume o produce hidrógeno. Es moderadamente rápida (más que la deshidrociclización pero menos rápida que la deshidrogenación. Se origina en la función acida del catalizador.
Deshidrociclación de parafinas Las parafinas experimentan deshidrociclación para producir cicloparafinas. La reacción de deshidrociclación involucra etapas de deshidrogenación y aromatización que producen hidrógeno. Produce el mayor aumento en el número de octano. Es más lenta que la de deshidrogenación. Las reacciones de deshidrociclación y deshidrogenación, producen hidrógeno como subproducto
Hidrocracking de parafinas Las parafinas son hidrocraqueadas para formar moléculas más pequeñas. Esta reacción es la única que consume hidrógeno y es exotérmica. Dado que es relativamente lenta, la mayor parte del hidrocraqueo se produce en la parte final del sistema de reacción. Se favorece a altas presiones y temperaturas.
Desmetanización Esta reacción ocurre cuando se opera en condiciones extremas de presión y temperatura, con el catalizador en plena actividad y bajas velocidades espaciales. Es una situación que normalmente se produce durante la puesta en marcha, luego de una regeneración. El descontrol de esta situación puede provocar el deterioro en el catalizador y en la metalurgia del reactor. 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 + 6𝐻2 → 7𝐶𝐻4
Mantenimiento de la unidad de reformación catalítica Para el caso de una unidad de reformación catalítica los mantenimientos son emergentes o programados. Los emergentes se realizan cuando existe algún daño en equipos, líneas o cuando no se obtienen condiciones estables de operación por algún problema interno de equipos, se realizan cuando es necesario. Los mantenimientos programados son normalmente cada 3 años.
La inspección de los equipos de reformación catalítica deberá ser realizada por inspectores calificados, quienes deberán mantener información actualizada de los equipos que incluya: a) Datos de diseño, materiales de construcción y condiciones de operación. b) Récord de las inspecciones realizadas. c) Tasas de corrosión y períodos de mantenimiento programados. Los cuidados y precauciones de cualquier instalación industrial en una unidada de reforming catalítico son los siguientes: • Evitar derrames • Fugas de gases inflamables • Emisiones incontroladas Esta planta es demasiado peligrosa, ya que maneja hidrógeno, que es combustible de cohetes, y si no se tienen medidas estrictas de seguridad industrial, toda la refinería podría estallar. Refinería Guillermo Elder Bell Del 10 de septiembre al 20 de octubre de 2013, se ejecutó exitosamente el Paro de Planta Programado en la Refinería de Santa Cruz. El objetivo principal de esta actividad fue la realización de las conexiones y puesta en marcha del proyecto de Adecuación de la Unidad A-300 y el mantenimiento de las Unidades de Crudo A300 y A-301, de las Unidades de Reformación Catalítica A-302 y A-303, de la Unidad A-320 y de las líneas de recepción y alimentación de crudo. Con este trabajo se garantizó que las unidades trabajen al 100% y que haya disponibilidad de los equipos en correcto funcionamiento. Pese a la magnitud del trabajo, el abastecimiento de derivados para el mercado nacional no fue afectado. YPFB Refinación cumplió con sus entregas según lo planificado durante este tiempo. En esta operación, que demandó una estrecha coordinación entre las gerencias de YPFB Refinación y los contratistas, intervinieron 400 personas en un periodo de 43 días bajo las más estrictas normas de seguridad y sin que se registrara ningún accidente. Flares (Mecheros o Antorchas) La palabra “antorcha” se emplea para describir una llama que está quemando el exceso de gas., Estos gases se generan cuando el proceso de producción no está funcionando correctamente, cuando hay una pérdida de energía, o cuando a los gases se le da salida durante los periodos de mantenimiento.
Son propensas a los problemas relacionados a las turbulencias del viento, y a que los gases no se quemen adecuadamente por falta de tiempo y por las variaciones de temperatura. Todo ello contribuye a que los gases se quemen de una manera “sucia”. Uno de los principales problemas de las antorchas es que su eficiencia es esencialmente desconocida. Tienen como finalidad proteger la refinería, y lanzar los gases más allá de las zonas de trabajo, las refinerías usan las antorchas como un dispositivo de seguridad con el cual se elimina el exceso de gases. En caso de que una antorcha emita humo, no es una buena antorcha, ya que lo que está emitiendo no está siendo quemado completamente, es importante saber que, Si una antorcha humea, o si la llamarada está muy alta, este hecho debe ser denunciado. Las antorchas pueden producir olores fuertes, que comúnmente suelen ser detectados en el análisis de chimeneas hecho en laboratorios, hay dos gases que pueden hacer que una antorcha huela, estos son el dióxido sulfúrico y sulfuro de hidrogeno. El dióxido sulfúrico (SO2) es un gas incoloro y tiene un fuerte olor, irrita el sistema respiratorio, por otro lado, el Sulfuro de hidrogeno (H2S) es un producto químico altamente peligroso, el olfato se acostumbra al mal olor, y transcurrido un tiempo ya no se huele. Se corre entonces al riesgo de que esta sustancia contaminante pueda llegar a niveles letales y los afectados no darse cuenta de ello. Las antorchas o llamaradas normalmente emiten cantidades de sustancias toxicas que están muy por debajo de concentraciones letales, pero son lo suficientemente altas como para ser reconocidas por su peculiar olor, y provocar náuseas y vómitos. Las sustancias que son emitidas cuando hay antorchas son las siguientes normalmente:
Partículas sólidas (hollin)
Benceno
Benzopryne
Carbon di-sulphide (CS)
Carbonyl Sulphide (Cos)
Tolueno
Mercurio
Las antorchas pueden afectar la calidad del aire, en particular si estas no están quemando bien, también hacen que incrementen los niveles de dióxido de carbono, Las combustiones incompletas emiten a la atmósfera partículas sólidas (hollín) e hidrocarburos que son nocivos para la salud.
Conclusión La unidad de reformación catalítica es una parte muy importante dentro de las refinerías, ya que esta transforma una nafta pesada de bajo número de octanos, en otra cuya calidad se manifiesta en un mayor número de octanos y esto permite preparar gasolinas comerciales de acuerdo a las especificaciones del país. La clave para que esta unidad produzca lo deseado está en especificar su carga a fin maximizar el octanaje del reformado. Además, verificar que la alimentación (carga), que recibirá la unidad, esté en los niveles correctos y establecidos para evitar problemas posteriores. Bibliografía http://repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/4762/5/ANEXO%205. pdf http://repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/501/1/T-SENESCYT0312.pdf https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/20690/Modelaci%C3%B3n%20y% 20simulaci%C3%B3n%20del%20estado%20estacionario%20de%20un%20reactor %20de%20reformaci%C3%B3n%20catalitica%20de%20naftas.pdf?sequence=1&i sAllowed=y http://www.ypfbrefinacion.com.bo/files/publicaciones/4.pdf
REFORMACIÓN CATALÍTICA Introducción 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 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. Desarrollo La reformación catalítica permite la transformación de cualquier nafta pesada, de primera destilación, de bajo número de octanos, en otra cuya calidad se manifiesta en un mayor número de octanos, útil para formulación de gasolinas, que la habilita para preparar gasolinas comerciales de acuerdo a las especificaciones de cada país. En general consiste en poner en contacto una fracción o una mezcla de Naftas Pesadas (C7 -C11/12), típicamente con rango de ebullición de 80/100 – 180/190 °C, a elevadas temperaturas (498 - 524 °C), y en atmósfera de H2 a presiones que van desde 50 hasta 500 psig, dependiendo de la tecnología que se utilice. El factor más importante de la unidad de reformación catalítica pasa por especificar su carga a fin de maximizar el octanaje del reformado.
Proceso y equipos 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). La nafta reformada se obtiene como producto de fondo de la columna de estabilización. Adicionalmente, gases ligeros incondensables y gas licuado de 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 (hornos) 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. Dado que la mayoría de reacciones implicadas en el reformado catalítico son de naturaleza endotérmica (provocando caídas de temperatura), varios calentadores intermedios se utilizan para mantener la temperatura en los niveles deseados, de modo que, los productos salientes de los reactores se recalientan y se alimentan al siguiente. Otra característica del proceso es que conforme la alimentación pasa a través de los reactores en serie, las velocidades de reacción disminuyen requiriéndose mayor tamaño en los reactores que se ubican a continuación. Adicionalmente, las reacciones se hacen menos endotérmicas, por lo cual el diferencial de temperatura a través de los reactores disminuye y el aporte de calor necesario para mantener la temperatura, lo es también. Estas circunstancias explican también, el porqué de la diferente distribución del catalizador en los reactores, que es menor en el primero y mayor en el último reactor. El producto que sale del último reactor catalítico se enfría (generalmente por intercambio térmico con la mezcla de alimentación que va al primer reactor y luego con agua de enfriamiento) y es enviado a un separador de alta presión, donde se separa un gas rico en hidrógeno en dos corrientes: -
Una corriente que va a reciclo, al mezclarse con la alimentación La parte restante que representa el exceso de hidrógeno, disponible para otros usos.
El exceso de hidrógeno se descarga de la unidad y se utiliza en el hidrotratamiento o como combustible. El producto líquido (reformado) se estabiliza (por eliminación de extremos ligeros) y se usa directamente para la formulación de gasolinas. La estabilización remueve butano y compuestos más ligeros. Una corriente líquida rica en propano y butanos (normal e iso) es recuperada en el condensador de reflujo. La
fase gas del condensador de reflujo es una mezcla de compuestos en el rango del hidrógeno hasta butanos. Usualmente, estos productos del condensador son enviados a la planta de gas para procesamientos adicionales. El producto de fondo de la columna constituye la nafta reformada, constituida esencialmente por hidrocarburos de más de 5 átomos de carbono (C5+). Esquema típico del proceso
Catalizadores El reformado catalítico se ha estudiado ampliamente con el fin de comprender la química catalítica del proceso. El caballo de batalla 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. Las reacciones de reformado catalítico ocurren sobre catalizadores bifuncionales (función ácida y función metálica que promueven reacciones de deshidrogenación– hidrogenación), soportados sobre alúmina o sílice-alúmina. Dependiendo del catalizador, una secuencia definida de reacciones tiene lugar, implicando cambios estructurales en el material de alimentación.
La composición de un catalizador de reformado está determinada por la composición de la materia prima y del reformado deseado. Los catalizadores utilizados son principalmente molibdeno-alúmina (MoO2–Al2O3), cromo-alúmina (Cr2O3–Al2O3) o platino (Pt) sobre una base de sílice-alúmina (SiO2–Al2O3) o alúmina (Al2O3). El propósito del platino sobre el catalizador es promover reacciones de deshidrogenación e hidrogenación (es decir, la producción de compuestos aromáticos), la participación en reacciones de hidrocraqueo y la rápida hidrogenación de precursores que forman carbono. Para que el catalizador tenga una actividad que provoque la isomerización tanto de parafinas como de naftenos (etapa de craqueo inicial del hidrocracking) y para su participación en la deshidrociclación de parafinas, debe tener una actividad ácida. El contenido de platino en el catalizador está normalmente en el rango de 0,3 a 0,8 % en peso.
Propiedades físicas de la carga Previo al reformado catalítico, la nafta de alimentación tiene que ser tratada con hidrógeno para reducir el contenido de impurezas (azufre, nitrógeno y compuestos de oxígeno) a niveles aceptables, los cuales si no son removidos envenenarán a los catalizadores de reformado. Este pre-tratamiento es obligatorio, ya que el catalizador se envenena gradualmente, dando lugar a una coquización excesiva y su rápida desactivación. La alimentación son las naftas obtenidas directamente por destilación atmosférica del petróleo crudo (nafta de primera destilación) son mezclas de parafinas (hidrocarburos alifáticos saturados), naftenos (hidrocarburos saturados cíclicos que contienen al menos una estructura de anillo) y compuestos aromáticos (hidrocarburos con uno o más anillos poliinsaturados) en el rango de 5 a 12 átomos de carbono (C5 – C12), con intervalos de ebullición entre 30 y 200 °C, que constituyen típicamente entre el 15 y 30% en peso del petróleo crudo, con algo de azufre y pequeñas cantidades de nitrógeno.
Se tiene que tomar en cuenta varios parámetros importantes en la carga como es el análisis PONA, rendimiento, número de octanos, presión de vapor Reid (PVR) y el contenido de benceno. Análisis PONA La naturaleza química de la alimentación es frecuentemente determinada por el análisis PONA (Parafinas,
Reacciones En el proceso de reformado catalítico varias reacciones tienen lugar: deshidrogenación de naftenos que se convierten en aromáticos, deshidrociclación de parafinas y olefinas hacia aromáticos, isomerización a isoparafinas, e hidrocraqueo de parafinas y naftenos hacia hidrocarburos más pequeños (de menor número de átomos de carbono). Otra reacción que puede exitir en la unidad es la demetanización. Deshidrogenización de naftenos Los naftenos están presentes en las corrientes de alimentación al reformado bajo la forma de ciclohexanos y ciclopentanos. Los ciclohexanos se deshidrogenan para formar compuestos aromáticos, mientras que los ciclopentanos primero se hidroisomerizan para producir ciclohexanos, que luego se deshidrogenan para dar aromáticos. La deshidrogenación de naftenos en aromáticos, es probablemente la reacción más importante durante el reformado catalítico, es altamente endotérmica, tiene las mayores velocidades de reacción y produce hidrógeno. Favorece la formación de benceno y tolueno. Es la reacción más rápida.
Isomerización de parafinas Las parafinas se isomerizan para formar moléculas de cadena ramificada (isoparafinas). Las reacciones de isomerización son tan rápidas que las concentraciones reales son cercanas a las del equilibrio. La isomerización de nparafinas es una reacción relativamente rápida con pequeños efectos caloríficos. Altas relaciones Hidrógeno/Hidrocarburo reducen la presión parcial de los hidrocarburos, favoreciendo así la formación de isómeros. La isomerización de nparafinas no consume o produce hidrógeno. Es moderadamente rápida (más que la deshidrociclización pero menos rápida que la deshidrogenación. Se origina en la función acida del catalizador.
Deshidrociclación de parafinas Las parafinas experimentan deshidrociclación para producir cicloparafinas. La reacción de deshidrociclación involucra etapas de deshidrogenación y aromatización que producen hidrógeno. Produce el mayor aumento en el número de octano. Es más lenta que la de deshidrogenación. Las reacciones de deshidrociclación y deshidrogenación, producen hidrógeno como subproducto
Hidrocracking de parafinas Las parafinas son hidrocraqueadas para formar moléculas más pequeñas. Esta reacción es la única que consume hidrógeno y es exotérmica. Dado que es relativamente lenta, la mayor parte del hidrocraqueo se produce en la parte final del sistema de reacción. Se favorece a altas presiones y temperaturas.
Desmetanización Esta reacción ocurre cuando se opera en condiciones extremas de presión y temperatura, con el catalizador en plena actividad y bajas velocidades espaciales. Es una situación que normalmente se produce durante la puesta en marcha, luego de una regeneración. El descontrol de esta situación puede provocar el deterioro en el catalizador y en la metalurgia del reactor. 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 + 6𝐻2 → 7𝐶𝐻4
Mantenimiento de la unidad de reformación catalítica Para el caso de una unidad de reformación catalítica los mantenimientos son emergentes o programados. Los emergentes se realizan cuando existe algún daño en equipos, líneas o cuando no se obtienen condiciones estables de operación por algún problema interno de equipos, se realizan cuando es necesario. Los mantenimientos programados son normalmente cada 3 años.
La inspección de los equipos de reformación catalítica deberá ser realizada por inspectores calificados, quienes deberán mantener información actualizada de los equipos que incluya: a) Datos de diseño, materiales de construcción y condiciones de operación. b) Récord de las inspecciones realizadas. c) Tasas de corrosión y períodos de mantenimiento programados. Los cuidados y precauciones de cualquier instalación industrial en una unidada de reforming catalítico son los siguientes: • Evitar derrames • Fugas de gases inflamables • Emisiones incontroladas Esta planta es demasiado peligrosa, ya que maneja hidrógeno, que es combustible de cohetes, y si no se tienen medidas estrictas de seguridad industrial, toda la refinería podría estallar. Refinería Guillermo Elder Bell Del 10 de septiembre al 20 de octubre de 2013, se ejecutó exitosamente el Paro de Planta Programado en la Refinería de Santa Cruz. El objetivo principal de esta actividad fue la realización de las conexiones y puesta en marcha del proyecto de Adecuación de la Unidad A-300 y el mantenimiento de las Unidades de Crudo A300 y A-301, de las Unidades de Reformación Catalítica A-302 y A-303, de la Unidad A-320 y de las líneas de recepción y alimentación de crudo. Con este trabajo se garantizó que las unidades trabajen al 100% y que haya disponibilidad de los equipos en correcto funcionamiento. Pese a la magnitud del trabajo, el abastecimiento de derivados para el mercado nacional no fue afectado. YPFB Refinación cumplió con sus entregas según lo planificado durante este tiempo. En esta operación, que demandó una estrecha coordinación entre las gerencias de YPFB Refinación y los contratistas, intervinieron 400 personas en un periodo de 43 días bajo las más estrictas normas de seguridad y sin que se registrara ningún accidente. Flares (Mecheros o Antorchas) La palabra “antorcha” se emplea para describir una llama que está quemando el exceso de gas., Estos gases se generan cuando el proceso de producción no está funcionando correctamente, cuando hay una pérdida de energía, o cuando a los gases se le da salida durante los periodos de mantenimiento.
Son propensas a los problemas relacionados a las turbulencias del viento, y a que los gases no se quemen adecuadamente por falta de tiempo y por las variaciones de temperatura. Todo ello contribuye a que los gases se quemen de una manera “sucia”. Uno de los principales problemas de las antorchas es que su eficiencia es esencialmente desconocida. Tienen como finalidad proteger la refinería, y lanzar los gases más allá de las zonas de trabajo, las refinerías usan las antorchas como un dispositivo de seguridad con el cual se elimina el exceso de gases. En caso de que una antorcha emita humo, no es una buena antorcha, ya que lo que está emitiendo no está siendo quemado completamente, es importante saber que, Si una antorcha humea, o si la llamarada está muy alta, este hecho debe ser denunciado. Las antorchas pueden producir olores fuertes, que comúnmente suelen ser detectados en el análisis de chimeneas hecho en laboratorios, hay dos gases que pueden hacer que una antorcha huela, estos son el dióxido sulfúrico y sulfuro de hidrogeno. El dióxido sulfúrico (SO2) es un gas incoloro y tiene un fuerte olor, irrita el sistema respiratorio, por otro lado, el Sulfuro de hidrogeno (H2S) es un producto químico altamente peligroso, el olfato se acostumbra al mal olor, y transcurrido un tiempo ya no se huele. Se corre entonces al riesgo de que esta sustancia contaminante pueda llegar a niveles letales y los afectados no darse cuenta de ello. Las antorchas o llamaradas normalmente emiten cantidades de sustancias toxicas que están muy por debajo de concentraciones letales, pero son lo suficientemente altas como para ser reconocidas por su peculiar olor, y provocar náuseas y vómitos. Las sustancias que son emitidas cuando hay antorchas son las siguientes normalmente:
Partículas sólidas (hollin)
Benceno
Benzopryne
Carbon di-sulphide (CS)
Carbonyl Sulphide (Cos)
Tolueno
Mercurio
Las antorchas pueden afectar la calidad del aire, en particular si estas no están quemando bien, también hacen que incrementen los niveles de dióxido de carbono, Las combustiones incompletas emiten a la atmósfera partículas sólidas (hollín) e hidrocarburos que son nocivos para la salud.
Conclusión La unidad de reformación catalítica es una parte muy importante dentro de las refinerías, ya que esta transforma una nafta pesada de bajo número de octanos, en otra cuya calidad se manifiesta en un mayor número de octanos y esto permite preparar gasolinas comerciales de acuerdo a las especificaciones del país. La clave para que esta unidad produzca lo deseado está en especificar su carga a fin maximizar el octanaje del reformado. Además, verificar que la alimentación (carga), que recibirá la unidad, esté en los niveles correctos y establecidos para evitar problemas posteriores. Bibliografía http://repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/4762/5/ANEXO%205. pdf http://repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/501/1/T-SENESCYT0312.pdf https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/20690/Modelaci%C3%B3n%20y% 20simulaci%C3%B3n%20del%20estado%20estacionario%20de%20un%20reactor %20de%20reformaci%C3%B3n%20catalitica%20de%20naftas.pdf?sequence=1&i sAllowed=y http://www.ypfbrefinacion.com.bo/files/publicaciones/4.pdf
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