Alquilacion

Alquilación

Es el proceso mediante el cual un hidrocarburo saturado del grupo de los alcanos se adiciona a un compuesto insaturado.

El proceso de Alquilación consiste en hacer reaccionar, Olefinas livianas, provenientes de la unidad de Craqueo Catalítico (UCC) y de la Unidad de Coquificación Retardada (UCR) con Isobutano en exceso, en presencia de un catalizador, para producir el alquilato.

En la refinación de petróleo, el término Alquilación se emplea para llamar así, la reacción de olefinas de bajo peso molecular, con una isoporafina, para dar parafinas de mayor peso molecular, en presencia de un catalizador fuerte.

Antecedentes

La reacción de Alquilación Catalítica fue descubierta en 1932 por Vladimir Ipatieft y sus asociados usando un sistema cuyo catalizador era Cloruro de Aluminio (AlCl3) y ácido clorhídrico (HCI).

La creencia de que los hidrocarburos parafínicos, eran químicamente inertes, retrasó su descubrimiento hasta 1935 aproximadamente.

A finales de la década de los años 30, el proceso de Alquilación que utiliza Ácido Fluorhídrico como catalizador fue desarrollado por la Compañía Universal Oil Products (U.O.P.)

La demanda de carburantes de aviación de alto número de octanos, durante la segunda guerra mundial, actuó como estimulante para el desarrollo del proceso de Alquilación para producir gasolinas de alto número de octano.

En mitad de los años cincuenta, se presentó la necesidad de producir gasolina en mayor cantidad y de mejor calidad, por lo que muchas Refinerías instalaron unidades de Alquilación nuevas e incrementaron la capacidad de las existentes.

Una de las respuestas a esta necesidad de gasolina de alto octanaje fue el desarrollo de una unidad de conversión de la REP: la unidad de alquilación de ácido fluorhídrico (HF). Fue en el primer trimestre de 1982 cuando en la REP se incorporo la unidad de Alquilación que en sus inicios con una capacidad para tratar unos 22 MBD, actualmente en 2009 se hicieron modificaciones para procesar unos 26 MBD.

La unidad de Alquilación de HF, de la Refinería El Palito, fue diseñada para procesar una carga máxima de 20.422 B/D de alimentación olefínica y 11.302.5 B/D de Isobutano y producir 21.635.7 B/D de Alquilato, 2.808.5 B/D de Normal Butano y 2.976.9 B/D de Normal Butano y 2.976.9 B/D de propano Asociado.

Objetivos

Producir un combustible de alto octanaje, denominado Alquilato, a partir de la reacción de Olefinas e Isobutano, en presencia de un catalizador de la reacción. Este puede ser: Ácido Fluorhídrico (HF) o Ácido Sulfúrico (H2SO4).

Características

Es una síntesis química por medio de la cual se une un alcano ramificado al doble enlace de un alqueno.

Permite obtener productos de alto índice de octano a partir de olefinas ligeras (C3=,C4=,C5=) por adición de isobutano.

Es un proceso catalítico que requiere de un catalizador de naturaleza ácida fuerte.

El catalizador es recuperado y regenerado para reutilizarlo en la reacción.

La carga proviene de craqueo catalítico

Es un proceso para la producción de un componente de gasolina de alto octano.

Productos de la reacción son isoparafinas

Subproductos n-parafinas que no reaccionan

Ventajas

La continua expansión de unidades de FCC y la introducción de nuevos catalizadores de cracking para satisfacer la creciente demanda de gasolina contribuyen también a una mayor producción de la materia prima de alquilación.

La tendencia continua de mayor cracking de residuos y de una mayor capacidad produce una materia prima de alquilación más compleja y problemática.

Hay un creciente interés en el procesado de olefinas C5 como medio de devolver componentes volátiles al conjunto de gasolinas, al tiempo que aumentan los volúmenes de producto.

La cada vez más estricta legislación sobre la calidad de gasolina limita aún más el uso de algunos componentes actuales de mezcla.

Desventajas

Las HFU deben ser capaces de tratar materias primas cuyos niveles de contaminación, composición de hidrocarburos y volumen varían constantemente debido a aspectos complejos del funcionamiento en etapas previas del proceso.

Los operadores se enfrentan al difícil reto de minimizar el reciclado de iC4 y los costes de la instalación asociados, mientras producen alquilato de la calidad deseada con un consumo mínimo de ácido.

Las unidades se deben explotar de manera segura, a pesar del riesgo siempre presente de escape de ácido, corrosión acelerada de los equipos y la consiguiente emisión de HF.

Las exigencias que pesan sobre las unidades de alquilación de HF son mayores debido a las constantes tendencias en la industria petrolífera.

Diagrama de Flujo

La Unidad consta de tres secciones:

1. La Sección de Reacción: Consta de cuatro reactores y dos asentadores de ácido, organizados en dos trenes de dos reactores y un asedentador cada uno, estos trenes trabajan en paralelo y los reactores en cada tren igualmente lo hacen paralelo. En esta sección es donde se pone en contacto el Iso-butano (Reactivo en Exceso) con las Olefinas más el ácido fluorhídrico (HF) para formar el Alquilato. La temperatura de reacción debe controlarse entre 88 y 95 °F para evitar la formación de goma y craqueo de moléculas.

En los reactores se crea una emulsión que pasa a los asentadores donde el HF se precipita por gravedad y es retornado a los reactores, y los productos con trazas de HF y F- pasan a la sección de fraccionamiento.

2. La Sección de Fraccionamiento: Esta sección consta de tres torres principales (Despojador de Iso-butano, Depropanizadora y Despojador de HF) en la cual los hidrocarburos provenientes de los asentadores son separados en las diferentes corrientes (Propano, Isobutano de reciclo, normal Butano y Alquilato) y el HF.

Inicia en la Despojadora de Isobutano donde se obtiene Alquilato por el fondo, normal Butano por el lateral y por el tope es enviado al Depropanizador Isobutano (IC4), Propano y HF. Luego en el Depropanizador se obtiene IC4 por el fondo y es reenviado a los reactores, por el tope se extrae hacia el despojador HF, el Propano y el HF, con trazas de IC4, en esta torre la corriente de Propano sale por el fondo hacia la sección de neutralización, mientras el HF es enviado por el tope a la corriente de tope del Depropanizador.

3. La Sección de Neutralización: En esta sección son eliminados o extraídos de la corriente, las diolefinas y polímeros

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