HIDOCRAQUEO.

El hidrocraqueo es un proceso en dos fases que combina el craqueo

catalítico y la hidrogenación, y por medio del cual las fracciones de destilado se

descomponen en presencia de hidrógeno y catalizadores especiales dando lugar a

productos de más valor. En comparación con el craqueo catalítico, el hidrocraqueo

tiene la ventaja de que se procesan cargas con alto contenido de azufre sin

desulfuración previa. En el proceso, la carga de productos aromáticos pesados se

convierte en productos más ligeros, a muy altas presiones y temperaturas

bastante elevadas. Cuando la carga tiene un alto contenido parafínicos, el

hidrógeno impide la formación de HAP, reduce la formación de alquitrán y

previene la acumulación de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce

cantidades relativamente grandes de isobutano para cargas de alquilación, así

como isomerización para control del punto de goteo y del punto de humo, dos

características importantes en el combustible de alta calidad para aviones de

reacción.

PROCESO DE HIDROCRAQUEO.

UNIDAD DE HIDROCRAQUEO DE UNA ETAPA: El proceso de una etapa

puede ser utilizado para producir gasolina, pero se utiliza más frecuentemente

para producir destilados medios de los gasóleos pesados de vacío. La unidad de

Hidrocraqueo procesa gas oil liviano de vacío y gas oil pesado de topping

produciendo gas residual, propano comercial, butano comercial, nafta,

aercombustible JP1 y gas oil comercial.

Es un proceso fundamental en la refinería dado que la alta calidad del gas oil que produce, mejora sustancialmente el pool de productos. La carga es calentada y pasa al sistema de reacción que consta de dos reactores en paralelo. En ellos la carga se pone en contacto junto con el hidrogeno con un catalizador especifico. En los reactores se obtiene una completa remoción de compuestos de azufre, nitrógeno, oxigenados, olefinas y aromáticos policlicos, a la vez se produce la ruptura de cadenas de alto peso molecular a hidrocarburos de bajo rango de destilación ( naftas, jet fuel y gas oil ). El producto obtenido es enviado a un separador gas-liquido donde se libera el hidrógeno que no reacciono. Los productos de reacción son enviados a una torre fraccionadora donde son separados. Utiliza una técnica de extinción de reciclaje para maximizar el rendimiento del producto deseado.

Descripción del proceso en dos etapas:

El hidrocraqueo es un proceso de dos fases que combina el craqueo catalítico y la hidrogenación, y por medio del cual las fracciones de destilado se descomponen en presencia de hidrógeno y catalizadores especiales dando lugar a productos de más valor. En comparación con el craqueo catalítico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de que se procesan cargas con alto contenido de azufre sin desulfuración previa. En el proceso, la carga de productos aromáticos pesados se convierte en productos más ligeros, a presiones que varían entre 80 y 130 atm y temperaturas en un rango de 290 a 400ºC, dependiendo de las características particulares del proceso. Cuando la carga tiene un alto contenido parafínico, el hidrógeno impide la formación de HAP, reduce la formación de alquitrán y previene la acumulación de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce cantidades relativamente grandes de isobutano para cargas de alquilación, así como isomerización para control del punto de goteo), y del punto de humo dos características importantes en el combustible de alta calidad para aviones a reacción.

En la primera fase, la carga se mezcla con hidrógeno reciclado, se calienta y envía al reactor primario, donde gran parte de ella se convierte en destilados

intermedios. Los compuestos de azufre y nitrógeno se convierten en ácido sulfhídrico y amoníaco en el reactor de la fase primaria por medio de un catalizador. El residuo se calienta y se envía a un separador de alta presión, donde se extraen y reciclan los gases ricos en hidrógeno. Los restantes hidrocarburos se rectifican o purifican para extraer el ácido sulfhídrico, el amoníaco y los gases ligeros, que se recogen en un acumulador, donde la gasolina se separa del gas ácido.

Los hidrocarburos líquidos rectificados procedentes del reactor primario se mezclan con hidrógeno y se envían al reactor de la segunda fase, donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones de reacción y materiales de destilación para mezclas. Tales productos pasan por una serie de separadores de alta y baja presión para extraer de ellos los gases, los cuales se rectifican, y las naftas ligeras producidas en la unidad de hidrocraqueo se utilizan para mezclas de gasolina mientras que las naftas pesadas se reciclan o se envían a una unidad de reforma catalítica.

VARIABLES DE PROCESOS HIDROCRAQUEO

Las principales variables de proceso son:

a. Catalizador

b. Temperatura

c. Velocidad Espacial

d. Presión parcial de Hidrógeno

e. Relación hidrógeno/ hidrocarburo

LAS REACCIONES EN LA UNIDAD DE HIDROCRAQUEO TIENEN POR

OBJETO:

Hidrodesulfuración

Hidrodenitrificación Remoción de oxigeno Remoción de metales Remoción de haluros Hidrocraqueo Saturación de Aromáticos

Catalizador: Un catalizador es una sustancia capaz de acelerar (catalizador

positivo) o retardar (catalizador negativo o inhibidor) una reacción química,

permaneciendo éste mismo inalterado (no se consume durante la reacción).

a.1 Mecanismo Bi Funcional del Catalizador de Hidrocraqueo:

 Función Metálica (Níquel - Wolframio): Se producen olefinas o ciclo olefinas.

 Función Ácido (Alúmina): Estas olefinas se transforman en iones carbonio que

son compuestos con carga eléctrica positiva. El ion cambia su estructura

distribuyéndose de distinta manera en el espacio (isomerización). Luego se

craquea a pequeños iones y olefina. Los iones se convierten a olefina

desprendiéndose de la carga eléctrica que habían adquirido.

Función Metálica: Satura las olefinas generando parafinas e isoparafinas.

2.- Tipo de Catalizadores utilizados en Hidro procesos: A continuación se

describen los catalizadores más comunes utilizados en Hidroprocesos y sus

características:

Cobalto Molibdeno: Buena remoción de Azufre, pobre remoción de

Nitrógeno

Níquel Molibdeno: Buena remoción de Nitrógeno, pobre remoción de

Azufre.

Níquel - Wolframio: Buena remoción de Azufre, nitrógeno y favorecen el

hidrocraqueo.

3.- Variables de procesos

a. Temperatura: es la más importante de las variables operativas y la que

produce el efecto más inmediato sobre la reacción. La temperatura de

operación óptima es a los 400 °C, para el efecto de hidrocraqueo.

b. Velocidad Espacial (LHSV): Es la medida de la cantidad de carga que se

procesa por volumen de catalizador en un periodo de tiempo determinado.

Más velocidad espacial, menor calidad de producto debido a que el tiempo

no va a ser el necesario para que ocurra la reacción. Para igual calidad de

producto con mayor velocidad espacial, debemos compensar con mayor

temperatura.

c. Presión Parcial de Hidrógeno: Se define como la presión parcial de

hidrógeno sobre los reactantes. La presión parcial de hidrógeno se obtiene

a través de la siguiente ecuación:

Presión Parcial de H2: Presión Sistema x Pureza de H2 del reciclo.

A menor presión, se requiere mayor temperatura para lograr la misma

calidad de productos.

d. Relación hidrógeno / hidrocarburo: La relación hidrógeno / hidrocarburo

es la que mantiene el contacto físico entre el hidrógeno catalizador e

hidrocarburos. De esta manera el hidrógeno estará disponible en todo

momento en los sitios donde las reacciones químicas tienen lugar. Relación

Hidrógeno Hidrocarburo debe ser superior a 1350 Nm3 H2 / m3 carga.

4.- Comparación con otros procesos

Craqueo catalítico Hidrocraqueo

Se produce coque Se produce poco coque y es

despreciable

Craqueo catalítico Hidrocraqueo

No utiliza hidrógeno Es muy costoso por la utilización de H2

Puede procesar desde naftas a

gasóleos de vacío.

Procesa carga pesada, gasóleo

atmosférico y de vacío.

Utiliza catalizador con función acida Utiliza catalizador bifuncional (función

ácida e hidrogenante)

El catalizador se regenera. El catalizador no se regenera.

Proceso endotérmico. Proceso exotérmico.

Producción de oleofinas y parafinas. Producción de parafinas.

Reactores fluidizados. Reactores de lecho fijo