REFINACIÓN DEL PETRÓLEO Unidad II

Destilación Atmosférica y al Vacío

Presentación realizada por: Ing. Tito Nuñez Wayar

Etapas en la producción de petróleo

Producción en boca de pozo

Tratamiento Separación de Gases Deshidratación

Transporte Oleoducto Barco Terrestre

Refinación

Instalaciones de superficie

Oil/Gas

Separation

Water/Gas

Separator

Gas

Sweetening

Gas Drying ( TEG, DEG)

Gas

Fractionation

Ethylene Plant

Petrochemical

Industrial use

Power plants

Heating

Motor Vehicle

Gas

Oil

Crude oil

Crude Oil

StabilizationCondensate REFINERY

Gas

Clasificación de los Tipos de Petróleo

Por su composición

Por su densidad

Por el contenido de azufre

Tipos de Petróleo

Por Composición (Factor Kuop)

Parafínicos

Mixtos

Nafténicos

Aromáticos

Por densidad (ºAPI)

Extrapesado

Pesado

Mediano

Liviano

Muy liviano

Por contenido de S

Dulces

Agrios

Composición del Petróleo

Hidrocarburos de diferente peso molecular

Azufre

Nitrógeno

Oxígeno

Metales

Sales

Curvas de destilación

Ensayos normalizados (ASTM, TBP) de acuerdo al tipo de producto.

Ejemplos de ensayos:

Crudos: TBP (True Boiling Point)

Naftas, Kerosene y Gasoil Liviano: ASTM D86

Gasoil pesado, Crudo reducido: ASTM D1160

Se determina % vaporizado a distintas temperaturas

Y Curva de destilación

Curvas de destilación – TBP Crudo

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100

%LV

T (

ºC)

CRUDO

Curvas de destilación - TBP Crudo y Productos

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100

%LV

T (

ºC)

NAFTA

RESIDUO

CRUDO

KERO

GOL

GOP

Curvas de destilación – TBP Acumulada

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100

%LV

T (

ºC)

NAFTA

RESIDUO

CRUDO

KERO

GOL

GOP

Otras propiedades de los productos

Naftas Número de octanos (RON y MON) Tensión de vapor Contenido de benceno y aromáticos Contenido de azufre

Kerosene Punto de inflamación Punto de congelamiento Contenido de agua (para JP)

Gasoil Índice de cetanos Contenido de azufre Punto de inflamación Punto de enturbiamiento POFF

Tipos de Refinería

Alta Conversión

Media Conversión

Baja Conversión

Procesos de Refinación

Destilación Atmosférica y al Vacío

Conversión Cracking Catalítico Craqueo Térmico Visbreaking Hydrocracking

Upgrading Reforming de naftas Isomerización Alkylación Hidrotratamiento de naftas y gasoil

Procesos de Refinación

Mejoradores octánicos MTBE TAME

Blending Tratamiento de efluentes

Aguas ácidas Aminas Claus

Servicios auxiliares y offsites Vapor Agua de enfriamiento Energía Eléctrica Antorcha Nitrógeno, aire de instrumentos, etc.

RCC

Stabilization

Hydrotreating

Vacuum

Distillation

HVGO

FCC

Visbreaking

Hydrotreater

Catalytic Reformer

Merox

Amine treating

Merox

Solvent dearomat.

Sulfur recovery

Butane

Propane

Fuel gas

Sulfur

Kerosine

Gasoil

IsoButan

e

Gasolin

e Pool

Fuel oil

Asphalt

LPG Merox

Merox

Naphtha splitting

LPG Concentration

Alkylation

Kerosine

Diesel

Heavy

Diesel

AGO

Residue

Heavy

naphtha

Isomerization

Hydrotreating

IsoButane

Hydrotreating

LVGO

Coking

Resid upgrading

Catalytic condensation

MTBE

TAME

Methanol

Mid

DistillateCoke

Butane

Asphalt plant

Dewaxing

Hydrocracking

Mid

Distillate

Lube oilLube plant

Crude Atmospheric

GoFiner

Benzene reduction

Hydrogen

production

De-Hydrogenation Butilene

Isocracker

Hydrogenation

Sour Water Stripper

Thermal cracking Mid

Distillate

Oligomerizatio

n

Oil

Gas

Desalting

Oil & Gas field

Oil Stabilization

Gas Drying

Gas SweeteningH2S - CO2

Water/Gas

Separator

Productos típicos de una Refinería

Propano / propileno Butano / butilenos Naftas (Premium, súper, normal, regular) Kerosene, JP Gasoil Fuel oil Asfalto Carbón de coque Bases lubricantes Parafinas Azufre líquido

La destilación de crudos se basa en la transferencia de masa entre las fases líquida y vapor de una mezcla de hidrocarburos.

El objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudo por destilación, sin afectar la estructura molecular de los componentes.

Se obtienen combustibles terminados y cortes de hidrocarburos para ser procesados en otras unidades.

Destilación atmosférica de crudo

Destilación atmosférica de crudo

KERO

DIESEL

AGO

Gas

LPG LN

HN

HN

Residue

Desalter

Preflash

Crude Atmospheric Tower

Overhead system

Side

Strippers

Stabilizer

Naphtha

Splitter

La vaporización comienza en el horno previo a la torre, y continúa en la zona de carga a la misma.

Variables de proceso que pueden afectar al equilibrio líquido –vapor:

Temperatura de transferencia: máxima temperatura a la que se eleva al crudo para vaporizarlo. El rendimiento que tenga la torre dependerá de ella.

Presión de trabajo (típicamente 1 kg/cm2g).

Temperatura de cabeza.

Inyección de vapor: el vapor disminuye la presión parcial de los hidrocarburos estableciendo nuevos equilibrios líquido –vapor y favoreciendo la vaporización de los componentes más volátiles.

Destilación atmosférica de crudo

Variables de proceso que pueden afectar al equilibrio líquido –vapor (cont.):

Temperatura del corte: es la de extracción de cada producto, y se controla con el reflujo de cabeza y los circulantes.

Caudal de extracción de productos.

La temperatura de la zona flash y la presión parcial se pueden variar con la presión total de la zona flash y/o el caudal de vapor de agua inyectado.

Relación volumétrica reflujo - carga: incide en la eficiencia de la separación de los productos, consiguiéndose una mejor separación si aumenta esta relación.

Reflujos circulantes (PA)

Destilación atmosférica de crudo

Productos y destinos típicos:

Gases: unidad de concentración de gases

Nafta liviana: isomerización

Nafta pesada: reforming de nafta

Kerosene: producto final

Gasoil liviano: pool de gasoil / hidrotratamiento de gasoil

Gasoil pesado: cracking catalítico / hydrocracking

Crudo reducido: destilación al vacío

Destilación atmosférica de crudo

22

Destilación atmosférica

Queroseno

Gasóleo

Residuo atmosférico

Gas

Gasolina

125 °C

150 °C

165 °C

250°C

300 °C

280 °C

Crudo

Pre-calentado

Condensadorde agua

barra de

fijación

ventanasnivel de

liquido

rebosadero de la

bandeja superior

rebosadero a la

bandeja inferior

campanasello hidráulico

sobrellenado

ESQUEMA DE UNA BANDEJA CON

CAMPANAS

Destilación Atmosférica

Productos de DA

Ejemplo de balance de materia

de un crudo

Tipos de torres

• Torres de platos

• Torres empacadas

Platos de casquetes de burburjeo

Platos de válvulas

Platos de tipo colador

Empaques o lechos

Empaques o lechos

Destilación en Vacío al Residuo• Objetivos de una destilación en vacío

Las temperaturas de ebullición de los hidrocarburos existentes en el residuo tienen valores muy altos, que por calentamiento antes de su evaporación, comienza una descomposición térmica. Por lo que se procede con la evaporación de los hidrocarburos a una presión mas baja (vació), en presencia de vapor sobrecalentado, estos factores conducen a bajar los puntos de ebullición de los hidrocarburos, siendo posible la evaporación antes de la descomposición térmica. El objetivo de esta destilación es obtener productos pesados para la fabricación de aceites o la obtención de materias primas para la transformación en los procesos termo catalíticos, mediante la destilación al vacío.

Diagrama de DA y DV en serie

Destilación en Vacío al Residuo

• La destilación a vacío es la operación complementaria de destilación del crudoprocesado en la unidad de destilación atmosférica, que no se vaporiza y salepor la parte inferior de la columna de destilación atmosférica. El vaporizado detodo el crudo a la presión atmosférica necesitaría elevar la temperatura porencima del umbral de descomposición química y eso, en esta fase del refino depetróleo, es indeseable.

• El residuo atmosférico o crudo reducido procedente del fondo de la columna dedestilación atmosférica, se bombea a la unidad de destilación a vacío, secalienta generalmente en un horno a una temperatura inferior a los 400 °C,similar a la temperatura que se alcanza en la fase de destilación atmosférica, yse introduce en la columna de destilación. Esta columna trabaja a vacío, conuna presión absoluta de unos 20 mm de Hg, por lo que se vuelve a producir unavaporización de productos por efecto de la disminución de la presión, pudiendoextraerle más productos ligeros sin descomponer su estructura molecular.

Segunda etapa

LA DESTILACIÓN AL VACÍO

Segunda etapa

LA DESTILACIÓN AL VACÍO

En la unidad de vacío se obtienen solo tres tipos de productos:

• Gas Oil Ligero de vacío (GOL).

• Gas Oil Pesado de vacío (GOP).

• Residuo de vacío.

Los dos primeros, GOL y GOP, se utilizan como alimentación a la unidad de craqueo catalítico

después de desulfurarse en una unidad de hidrodesulfuración (HDS).

El producto del fondo, residuo de vacío, se utiliza principalmente para alimentar a unidades de

craqueo térmico, donde se vuelven a producir más productos ligeros y el fondo se dedica a

producir fuel oil, o para alimentar a la unidad de producción de coque. Dependiendo de la

naturaleza del crudo el residuo de vacío puede ser materia prima para producir asfaltos.

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Destilación de vacío

Destiladosde vacío

Residuo de vacío(Base para betunes)

46 °C

110 °C

185 °C

260°C

340 °C

Residuoatmosféricoprecalentado

Condensadorde agua

385 °C

Vacío

350 °C(525 °C)

}

Presentación realizada por: Ing. Tito Nuñez Wayar