Trabajo De Olefinas

CRAQUEO A VAPOR DE LOS HIDROCARBUROS

La principal vía para la producción de olefinas ligeras, sobre todo de etileno, es el craqueo a vapor de los hidrocarburos. El craqueo térmico con vapor de hidrocarburos se produce en reactores tubulares en ausencia de catalizador a temperaturas por encima de los 750ºC, según reacciones de deshidrogenación.

Las materias primas para las unidades de craqueo a vapor comprenden desde gases ligeros hasta hidrocarburos parafínicos de diversas fracciones de petróleo y residuos.

La forma más sencilla de parafina (alcano) y la materia prima más utilizada para producción de etileno es el etano. La reacción es altamente endotérmica, por lo que se ve favorecida a altas temperaturas y bajas presiones.

El vapor sobrecalentado se utiliza para reducir parcialmente la presión de los hidrocarburos al reaccionar (en esta reacción, etano). El vapor sobrecalentado también reduce los depósitos de carbón que se forman por la pirólisis de hidrocarburos a altas temperaturas.

2.1 EscucpProceso de Craqueo:

En el esquema simplificado se señalan las cinco unidades básicas que constituyen las plantas de craqueo con vapor de una de las alimentaciones más convencionales: la nafta. Estas unidades son: pirolisis, fraccionamiento primario, compresión, fraccionamiento criogénico y fraccionamiento a alta temperatura.

Además pueden existir otras unidades complementarias como la de hidrodesulfuración de gasoil (si se emplean como alimentación), las de separación de BTX (benceno, tolueno, xileno), etc.

a. Pirolisis:

La alimentación se precalienta y vaporiza parcialmente en la sección de convección del horno, inyectándole seguidamente vapor recalentado, con lo que se completa la vaporización, y se la introduce en la zona convectiva del horno para recalentar la mezcla antes de entrar en la zona de radiación en la que tienen lugar de forma consecutiva y simultanea las reacciones comentadas.

Como la capacidad del horno es limitada, deben disponerse varios en paralelo; uno de ellos diferentes para pirolizar el etano y el propano separados en las unidades de fraccionamiento de colas, que se reciclan. La diferencia consiste en que los hidrocarburos ligeros requieren menor tiempo de residencia, menores temperaturas y menor relación vapor de agua/HC que las naftas.

El gas saliente del horno de pirolisis debe enfriarse rápidamente en una caldera de recuperación de calor (en la que se genera vapor de muy alta presión) y, a continuación, se termina su enfriamiento hasta los 350-400ºC mediante mezcla con la corriente de fondo del fraccionador principal previamente enfriado en un refrigerante, con aire o con agua de refrigeración.

Proceso De Obtención De Olefinas.

b. Fraccionamiento Primario:

En una columna de destilación atmosférica se rectifica la corriente saliente del horno de pirolisis, separándose por fondo un gasoil o fuel oil de pirolisis negro, rico en olefinas, que suele quemarse como combustible en el horno. En el condensador de cabeza se separa el agua y una nafta que, por contener gran cantidad de olefinas y aromáticos tiene un buen número de octano, y recibe el nombre de gasolina de pirolisis. Sin embargo, debe ser estabilizada mediante tratamiento con hidrogeno para que no polimerice, es decir, para que no forme “gomas”. Los gases salen como inconfensables.

c. Compresión:

El gas craqueado se comprime hasta unos 40Kg/cm2 en un compresor con 4 ó 5 etapas, con refrigeración intermedia, para evitar la polimerización de las olefinas. En los refrigerantes intermedios condensa el agua junto con naftas ligeras, que se unen a la gasolina de pirolisis separada en el fraccionador primario. Generalmente a la salida de la tercera etapa el gas se lava con una solución de hidróxido sódico para eliminar el H2S y el CO2 que lleva consigo. Al final de la última etapa el gas se seca mediante alúmina activada o tamices moleculares, que también retienen el CO2 residual, de modo que su punto de rocío sea inferior a -100ºC.

d. Fraccionamiento a baja temperatura:

El gas seco se enfría y se introduce en la desmetanizadora, en la que se separa el Hidrógeno, el CO y el metano. El condensador de esta columna es el punto más frío del sistema, utilizándose como líquido refrigerante etileno de un circuito auxiliar. La separación de metano en esta columna debe ser lo más completa posible, pues todo el metano retenido en la corriente de fondo impurificará al etileno producto. Por otra parte no debe escapar etileno con el metano e hidrogeno. Normalmente el CO y el hidrogeno se introducen en un reactor de metanización y el metano producido, junto con el separado en la columna se emplea como fuel-gas.

La corriente de fondo de la desmetanizadora pasa a la desetanizadora, en la que se separa la corriente C2 por cabeza, que seguidamente pasa al convertidor de acetileno, en el que este hidrocarburo se hidrogena selectivamente a etileno, debiendo desaparecer casi por completo pues su presencia en el etileno producto final es muy peligrosa.

El gas saliente del convertidor de acetileno se enfría, devolviendo los condesados a la desmetanizadora. La fracción no condensada pasa al Splinter de C2, del que se obtiene por fondo, etano que se recicla a pirolisis, y por cabeza, etileno impurificado con restos de metano. El etileno de alta pureza se obtiene en una extracción lateral superior.

e. Fraccionamiento a alta temperatura:

La corriente de fondo de la desetanizadora pasa a la despropanizadora, en la que se separan por cabeza los C3. Los más pesados se separan seguidamente en la fracción C4 y en una segunda gasolina de pirolisis que lleva consigo los C5 y superiores. En algunos casos también s recupera la fracción C5.

La fracción C3 pasa a otro reactor de hidrogenación selectiva para eliminar el metil acetileno. A la salida la fracción C3 pasa al Splinter del que se obtiene por cabeza el propileno y por cola el propano, que se recicla al horno de pirolisis junto con el etano. De la fracción C4 se separa el butadieno y los butenos y de las gasolinas de pirolisis se separan los BTX (benceno, tolueno, xileno).

Las proporciones en que aparecen los distintos productos de la pirolisis en el gas saliente del horno son distintas según sea la naturaleza y el intervalo de destilación de la alimentación.

ASPECTOS CINÉTICOS Y TERMODINÁMICOS

• Aspectos termodinámicos:

Los hidrocarburos insaturados provienen de estructuras saturadas, de las cuales se derivan en procesos con temperaturas altamente elevadas.

Los hidrocarburos suelen ser inestables a todas las temperaturas en relación a sus elementos, excepto el metano, el cual es estable a bajas y medianas temperaturas.

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