COQUIZAaCION

7/16/2019 COQUIZAaCION

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COQUIZACION

INTRODUCCION:

La coquización es un proceso de conversión que se fundamenta en diferentes reacciones dedesintegración o craqueo térmico de los compuestos hidrocarburos que constituyen lacarga, en condiciones de alta temperatura. El rendimiento de este proceso va a depender del tipo de alimentación; es decir, las características de los productos obtenidos van adepender de las propiedades que tenga la corriente de fondo de la torre de vacío.

La coquización es un proceso el cual a pesar de tener como desventaja principal laformación de coque del petróleo, que es considerado como un subproducto indeseado, tienecomo gran ventaja brindar la posibilidad de obtener los máximo rendimientos posibles deuna 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 decoquización. 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 flexi-coquización (proceso continuo).

Coquización por alambiques.- Durante la coquización por alambiques se lleva a cabo,consecutivamente, una seria de operaciones tecnológicas. Primeramente, el alambique sesomete a vapores con el fin de eliminar de este el aire para evitar la formación de unamezcla 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 secalienta por debajo con llama abierta, regulando mediante la intensidad del calentamiento lavelocidad de elevación de la temperatura en el alambique. Durante las dos primeras horas latemperatura en el alambique aumenta de 40 a 60°C y, después el incremento constituye de10 a 30°C por hora.

A la temperatura de 300°C comienza la separación de los cortes de destilados la cual seintensifica a medida que el alambique se calienta hasta 400°C. Por encima de 400°C latemperatura en el alambique aumenta a ritmo más lento, disminuyendo también laformación 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 latemperatura del fondo del alambique se lleva a 750°C (el fondo adquiere coloracióncarmesí), manteniéndola durante 2 o 3 horas. Después de terminar la calcinación, en elcurso 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 latemperatura de 150°C a 200°C comienza la descarga de coque. El coque se extrae delalambique por medio de carga eléctrica, valiéndose de un cable de acero. La descarga delcoque 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 ydesde 10 hasta 12.7m por la longitud. En los alambiques de mayor tamaño se someten acoquización los residuos de craqueo. Cada una de las instalaciones representa una bateríaque consta de 4 a 12 alambiques que trabajan independientemente.

Materia prima.- La materia en el proceso de coquización de alambiques se tiene losresiduos de petróleo, alquitranes, residuos de craqueo térmico, residuos de vacío, asfaltos yresinas 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 tiempode reacción del horno.

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

Coquización en alambiques

Esquema tecnológico de una coquización con alambiques horizontales

1, alambiques de coque; 2, hogar; 3. Condensador-refrigerador; 4, tanques paralos productos parafinicos separados; 5, separador de gas:

l, materia prima; ll, vapor; lll, productos parafinicos separados para la llama; lV,gas; V, destilado de coque

II

I

III V

IV

4

3 5

1

2



Coquización retardada.- La coquización retardada tiene como objetivo convertir residuos provenientes de las plantas de destilación al vacío en productos de mayor valor agregado(gases licuados de petróleo, naftas y gasóleos), junto con la producción de coque, este proceso se da a través de un craqueo térmico y retardando la formación de coque, de ahí elnombre de coquización retardada.

El proceso es un alimento nuevo líquido caliente que se carga a la columna defraccionamiento de dos a cuatro platos por encima de la zona de vapor de cola. De estaforma se consigue que los vapores calientes del tambor de coque se enfríen por el alimentoliquido mas frio previniendo así la formación de cualquier cantidad significativa de coqueen la columna de fraccionamiento y simultáneamente se condensa una porción de las colasmás pesadas las cuales son recicladas, además que cualquier sustancia remanente másligera que la conveniente para el tambor de coque se agote (vaporice) del alimento nuevo, por último el alimento nuevo líquido es además precalentado.

El alimento líquido nuevo restante se combina con el reciclado condensado y se bombeadesde el pie de la columna de fraccionamiento a través del calentador del coquizador,donde se vaporiza parcialmente, y luego hacia uno de los dos tambores de coque. Normalmente es introduce vapor en los tubos del calentador para controlar las velocidadesy de esta forma minimizar el depósito de coque. La porción no vaporizada del efluente delcalentador sedimenta en el tambor de coque, donde el efecto combinado del tiempo deretención y la temperatura dan lugar a la formación de coque.

Los vapores de la cabeza del tambor de coque vuelven a la base de la columna defraccionamiento. Estos vapores están formados por agua y por los productos de la reacción

de craqueo térmico: gas, nafta y gas oleos. Los vapores fluyen hacia arriba a través de los platos de enfriamiento previamente descritos. La extracción lateral de gas oleo es unaconfiguración convencional que emplea columnas de agotamiento de seis a ocho platos conintroducción de vapor por debajo del plato base, para vaporizar las colas ligeras y controlar el puto de ebullición inicial del gas oleo.

El vapor y las colas ligeras vaporizadas se devuelven dese la cabeza del separador de gasoleo a la columna de fraccionamiento.

Entre la extracción de gas oleo y la extracción de nafta o cabeza de la columna se utilizannormalmente de ocho a diez platos. Si se emplea una extracción lateral de nafta, se precisan platos adicionales por encima del plato de extracción de la nafta.

Separación del coque

Cuando el tambor de coque en servicio se llena hasta un margen de seguridad en la partesuperior, el efluente del calentador se cambia al tambor de coque vacio y se aísla el tambor



lleno, se le inyecta vapor para eliminar los vapores de hidrocarburos, se enfría mediantellenado con agua, se abre, se desagua y se retira el coque.

La operación de de coquizar tiene lugar en algunas plantas mediante un taladrador mecánico, sin embargo la mayoría de las plantas utilizan un sistema hidráulico. El sistema

hidráulico consiste simplemente en un número de chorros de agua a alta presión (2000 a2500 psia) que descienden al lecho de coque en un vástago giratorio. Utilizando un chorroespecial se practica, siempre en primer lugar, un agujero de pequeño diámetro denominadoratonera, desde la parte superior del lecho hasta la parte inferior. Esto se realiza para permitir el movimiento a través el lecho de coque del agua y del vástago principal.

La masa principal de coque se separa entonces del tambor, empezando normalmente por la base. Algunos operarios prefieren empezar por la parte superior del tambor para evitar eldesprendimiento de fragmentos grandes de coque, lo que daría lugar a problemas en elsubsiguiente manejo del coque.

A menudo el coque que desciende del tambor se recoge en vagonetas. Alternativamente secanaliza o se bombea como agua pastosa hacia una pila de almacenamiento.

Aparatos y equipos.- La unidad de coquización retardada está conformada principalmente por: columnas fraccionadoras, hornos y el recipiente de coquización. El recipiente decoquización o tambor de coque es un recipiente a presión operado bajo severas condicionesde calentamiento y enfriamiento. Durante la etapa de llenado la temperatura del recipientevaría desde 450°F hasta 800°F y la presión del tambor varía desde la atmosférica hasta 50 psi.

Coquización retardada



COQUIZACIÓN FLUIDA.- La coquización fluidizada actualmente se utilizacomercialmente en las refinerías de conversión profunda y como recurso para mejorar losaceites 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 sobreun lecho fluidizado con vapor. Sobre el lecho se introduce la alimentación que ha sidocalentada.

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 elcoque hasta 650ºC. El coque caliente se introduce en el primer lecho y así se inicia el ciclonuevamente.



PRINCIPIOS DE OPERACIÓN:

temperatura del reactor 500-550°c

tiempo de residencia: 15-20 s

presiones más bajas que coquización retardada

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

reactor 7m diámetro y l/d=10

calor vía coque 200 ton/h

PRODUCTOS:

Rendimientos:

Gas 10%

Liquido 66%

Coque 24%

PROBLEMAS OPERACIONALES:

la temperatura del reactor muy alta

coque pegajoso/obstrucción transporte

carburización de los internos del quemador de acero inoxidable (18% cr / 8% ni)

corrosión de las paredes e internos de los equipos por sulfuro de hidrogeno

VENTAJAS:

Proceso continuo de lecho fluidizado, donde se quema el coque de productos para proporcionar calor de proceso, evitando la necesidad de el combustible comprado ode gas natural empleado en el proceso de coquización retardada

Gran capacidad de formar un solo producto, proporciona economía de escala quereduce el coste de inversión en relación de coquización retardada

Alta fiabilidad con factores de servicio habitualmente superior al 90% e inferior delas necesidades de personal en comparación con coquización retardada.

Manejo de coque líquido es mucho más simple y más limpio que el manejointensivo de mano de obra coquización retardada



Combinación eficiente de las calderas de lecho fluido permite la cogeneración deelectricidad y la producción de vapor (tanto la integración de calor y gases decombustión solo de limpieza)

Flexi-coquización.- El proceso de Flexi-coking es una extensión del proceso deCoquificación en Lecho Fluidizado (Fluid Coking) al que se le ha adicionado ungasificador de coque. Se aplica a cualquier tipo de residuos pesados, con el objeto deaumentar la generación de productos livianos y a la vez eliminar el problema de disposiciónde coque con alto contenido de azufre. Es particularmente atractivo para residuos con altocontenido 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 degas (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 vacío, asfaltos y resinas 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.

Parámetros del proceso.- Como parámetros del proceso tenemos la temperatura dereacción en el reactor, la temperatura del calentador y el tiempo de reacción en el reactor.

Aparatos y equipos.- Son: el Reactor de lecho fluidizado con depurador en la parte

superior, el Calentador, el Gasificador, sistema de cabecera.

El proceso de Flexicoking está basado en la desintegración térmica severa (coquización)que tiene como finalidad procesar una mezcla de fondos de vacío provenientes de las torresde vacío existentes para dos disposiciones de crudo. Este proceso puede alimentarse desdecualquiera de las unidades de destilación de vacío existentes en la refinería. Comofracción más pesada del crudo (fondo de vacío) en productos de mayor valor comercial(gases, olefinas, nafta, gasóleo, lechada y coque). A diferencia de otros procesos decoquización el Flexicoking gasifica entre 88-92 % peso del coque producto del craqueotérmico obteniéndose el gas de bajo poder calorífico (Flexi-gas).

En el diagrama de flujo se muestra el proceso de Flexicoking. La unidad consta de unreactor de lecho fluidizado, un depurador ubicado en el tope del reactor, un calentador, unsistema de cabecera, un gasificador, un sistema de fraccionamiento de los hidrocarburoslivianos que salen por el tope del reactor y un sistema de manejo de coque.

El residuo alimentado a 600-620 ºF es inyectado al reactor donde es térmicamentecraqueado, 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 decoque caliente que proviene del calentador. Los vapores de hidrocarburos resultantes de lasreacciones de craqueo son enfriados en el depurador, las fracciones más pesadas secondensan formando una corriente de hidrocarburo con partículas de coque. Las fraccioneslivianas 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 elcoque y el gas que provienen del gasificador. Una corriente de coque es enviada desde elcalentador al gasificador donde reacciona a elevadas temperaturas (1500-1800 °F) con airey vapor para formar una mezcla de hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO), nitrógeno(N2), dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y pequeñas cantidades de COS. Esta mezclagaseosa, llamada gas de bajo poder calorífico o Flexi-gas, se retorna al calentador y esenfriada por coque frío proveniente del reactor, proporcionando de esta manera una porcióndel requerimiento calórico del reactor. El restante de dicho requerimiento lo entrega unacorriente 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 decoque arrastradas. Las partículas finas que permanecen en el gas al salir del ciclón terciarioson removidas en un depurador, después de una etapa adicional de enfriamiento. El gaslibre de sólidos es enviado hacia la unidad de desulfuración para remover el H 2S.

Principios de Operación:

Temperatura del reactor 932-1022°F

Tiempo de residencia: 15-20 s

Presiones más bajas que coquización retardada

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



Reactor 7m diámetro y L/D=10

Calor vía coque 200 ton/h y dt=212°F

Temperatura del calentador 1112-1166°F

Temperatura del gasificador (flexicoking) 1652-1742°F

Gasificador de D=16 m y L=7m

Se gasifica 85-90% del coque (flexicoking)

Problemas Operacionales

Temperatura del reactor muy alta Sobre craqueo

Temperatura del reactor muy baja Coque pegajoso/Obstrucción transporte

Corrosión de las paredes e internos de los equipos por sulfuro de hidrogeno

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