Equipamiento para aromatización de nafta/condensado y producción de gasolina de alto octanaje

Descripción

Introducción breve: Producción de gasolina de alto octanaje a partir de nafta/condensado

Objetivo: Transformar materias primas de nafta o condensado de bajo octanaje en componentes para mezcla de gasolina de alto octanaje, principalmente mediante reformado catalítico.

Características clave de las materias primas:

Nafta: Una fracción ligera de destilación del petróleo crudo (Unidad de Destilación Atmosférica - ADU) u otras unidades, con un rango de ebullición típico de aproximadamente 30°C a 200°C. Bajo octanaje (RON 40-70).

Condensado: Hidrocarburos líquidos muy ligeros separados de la producción de gas natural. Similar rango de ebullición que la nafta, pero a menudo más ligero, más pobre (menos componentes pesados) y puede contener más parafinas/naftenos. También de bajo octanaje.

Proceso Principal: Reformado Catalítico

El corazón de la producción de gasolina de alto octanaje a partir de estas materias primas es la Unidad de Reformado Catalítico (CRU). Este proceso transforma químicamente los hidrocarburos de bajo octanaje en componentes de alto octanaje.

Flujo típico del proceso

1. Pretratamiento de la alimentación (Esencial):

Objetivo: Eliminar contaminantes (azufre, nitrógeno, agua, metales) que envenenan permanentemente el costoso catalizador de reformado basado en platino.

Proceso: Hidrotratamiento (Hidrodesulfuración - HDS).

Pasos:

La alimentación se mezcla con un gas rico en hidrógeno (gas de recirculación).

Se hace pasar sobre un catalizador (por ejemplo, CoMo/Al₂O₃) a alta temperatura (300-400°C) y presión (20-50 bar).

Los compuestos de azufre (por ejemplo, mercaptanos) se convierten en H₂S.

Los compuestos de nitrógeno se convierten en NH₃.

Los olefinos son saturados.

Los metales quedan atrapados.

Salida: Nafta/condensado tratado con muy bajo contenido de azufre (<0,5 ppm, a menudo <0,1 ppm) y nitrógeno.

2. Reformado catalítico:

Objetivo: Convertir parafinas y naftenos de bajo octanaje en aromáticos y parafinas ramificadas (isoparafinas) de alto octanaje.

Reacciones clave:

Deshidrogenación: Naftenos -> Aromáticos + Hidrógeno (Principal fuente de alto octanaje)

Isomerización: Parafinas de cadena recta (n-Parafinas) -> Parafinas de cadena ramificada (i-Parafinas)

Deshidrociclación: Parafinas -> Naftenos -> Aromáticos

Hidrocracking: (No deseado, consume carga) Moléculas grandes -> Moléculas más pequeñas + Gas (C1-C4)

Tipos de Proceso:

Reformado Semi-Regenerativo (SRR): Lechos fijos de catalizador. La unidad se detiene periódicamente (cada 6-24 meses) para la regeneración del catalizador. Opera a mayor presión (15-30 bar).

Reformado con Regeneración Continua de Catalizador (CCR): El catalizador circula continuamente entre los reactores y un regenerador separado. Opera a menor presión (3-10 bar), lo que permite una mayor severidad (mayor octanaje, mayor rendimiento de aromáticos, más hidrógeno). Es el diseño más común en la actualidad.

Condiciones:

Temperatura: 480-530°C

Presión: 3-30 bar (dependiendo del tipo)

Catalizador: Platino (Pt) soportado sobre alúmina (Al₂O₃), frecuentemente con promotores como Renio (Re), Estaño (Sn) o Cloro (Cl) (bi- o multimetálicos).

Producción:

Reformado: Producto líquido de alto octanaje (RON 95-106). Rico en aromáticos (Benceno, Tolueno, Xilenos - BTX) y parafinas ramificadas.

Gas Rico en Hidrógeno: Un subproducto valioso (utilizado en unidades de hidrotratamiento e hidrocracking).

GLP: Gases ligeros (C1-C4) provenientes del hidrocracking.

3. Separación de Productos:

Propósito: Separar el producto reformado de los gases ligeros y el hidrógeno.

Proceso:

Estabilizador/Desbutanizador: Elimina los componentes ligeros (gases C4 y más ligeros - GLP) del líquido reformado.

Unidad de Recuperación de Gas: Separa el gas rico en hidrógeno de los gases hidrocarburos ligeros (C1-C4). El hidrógeno es purificado y reciclado a los reactores reformadores y al hidrotratador.

4. Fraccionamiento (Opcional pero Común):

Propósito: Dividir el reformado estabilizado en fracciones específicas según su rango de ebullición.

Proceso:

Un fraccionador separa:

Reformado Ligero: Componentes de menor punto de ebullición y alto octanaje (a menudo ricos en benceno/tolueno). Puede requerir tratamiento para reducir el contenido de benceno antes de ser mezclado en gasolina debido a regulaciones ambientales.

Reformado Pesado: Componentes de mayor punto de ebullición (ricos en xilenos y aromáticos más pesados).

Producto destacado:

Reformado: El componente principal para la mezcla de gasolina de alto octanaje (RON 95-106). Incrementa significativamente el número de octano de la gasolina final.

Consideraciones Críticas:

Calidad del Alimentador: El pretratamiento es absolutamente crítico para proteger el catalizador sensible de reformado.

Severidad del Proceso: Una mayor severidad (temperatura, menor presión) incrementa la producción de octano y aromáticos, pero también aumenta la tasa de desactivación del catalizador y la producción de gas (GLP) (menor rendimiento líquido).

Catalizador: Los catalizadores basados en platino son esenciales para las reacciones complejas; la regeneración continua (CCR) permite un rendimiento óptimo.

Hidrógeno: Un subproducto valioso, crucial para otras unidades de hidroprocesamiento en la refinería.

Manejo del Benceno: El reformado contiene benceno. Las regulaciones suelen requerir que su concentración en la gasolina final se minimice, lo que a veces exige un tratamiento posterior al reformador (por ejemplo, saturación de benceno, extracción) o una mezcla cuidadosa.

En resumen: La producción de gasolina de alto octanaje a partir de nafta/condensado depende de un riguroso pretratamiento de la alimentación (hidrotratamiento) seguido de un reformado catalítico, donde los catalizadores de platino bajo calor y presión transforman las moléculas en aromáticos y parafinas ramificadas de alto octanaje. La separación y fraccionamiento generan reformato, el componente esencial para mezclas de alto octanaje, junto con valioso gas hidrógeno.

Distribución del producto (necesita ser probado según la muestra)

Naturaleza del producto

Gasolina de alto octanaje

Nota: Contenido de benceno en gasolina de alto octanaje & gt;1% (estimado)

Propiedades típicas del gas licuado

Propiedad del catalizador

Propiedades principales del catalizador

Preguntas frecuentes

1. P: ¿Qué son la nafta y el condensado, y por qué se utilizan para la gasolina?

R: La nafta es una fracción ligera obtenida del refino del petróleo crudo (generalmente hidrocarburos C5-C12). El condensado es una mezcla muy ligera de hidrocarburos líquidos (C5-C10+) recuperada de la producción de gas natural. Ambos son excelentes materias primas para la producción de gasolina, ya que contienen hidrocarburos de peso molecular adecuado que pueden transformarse en componentes de alta valoración para la gasolina.

2. P: ¿Por qué el nafta y el condensado son especialmente adecuados para producir gasolina de alto octanaje?

R: Contienen cantidades significativas de parafinas (n-parafinas e isoparafinas), naftenos y aromáticos. Mediante procesos catalíticos como el reformado, los naftenos y las parafinas pueden convertirse en aromáticos de alto octanaje (como benceno, tolueno, xileno - BTX) e isoparafinas ramificadas, lo que aumenta considerablemente el octanaje.

3. P: ¿Cuál es el proceso principal utilizado para convertir el nafta/condensado en gasolina de alto octanaje?

R: El reformado catalítico es el proceso clave. Utiliza un catalizador (generalmente a base de platino) a alta temperatura y presión moderada para reordenar las moléculas. Las reacciones clave incluyen la deshidrogenación de naftenos a aromáticos, isomerización de parafinas a isoparafinas y deshidrociclación de parafinas a aromáticos, lo que aumenta significativamente el octanaje (RON > 90).

4. P: ¿Todo el nafta/condensado va directamente al reformador?

A: Generalmente no. Primero se somete la materia prima a un tratamiento por hidrogenación para eliminar impurezas como azufre y nitrógeno, las cuales envenenan el costoso catalizador de reformado. A menudo se prefiere utilizar fracciones específicas de nafta (por ejemplo, Heavy Naphtha, rango de ebullición ~90-200°C) para reformado debido a su mayor contenido de naftenos, lo que produce más aromáticos. Las fracciones más ligeras de condensado podrían derivarse hacia isomerización.

5. P: Además del reformado, ¿qué otros procesos podrían estar involucrados?

R: Isomerización: Convierte parafinas lineales de bajo octanaje (n-pentano, n-hexano) en fracciones ligeras de nafta/condensado en isómeros ramificados de mayor octanaje.

Alquilación: Combina olefinas ligeras (procedentes de FCC, coquizadores) con isobutano para formar parafinas ramificadas de muy alto octanaje (RON 90-98) (alquilado), que suelen mezclarse en la corriente de gasolina.

Mezcla: El reformado (alto octanaje, alto contenido de aromáticos) se mezcla con isomerizado (octanaje medio, bajos aromáticos), alquilado (octanaje muy alto), oxigenados (como etanol) y potencialmente gasolina de FCC tratada para cumplir con los requisitos finales de octanaje (RON/MON) y especificaciones.

6. P: ¿Cómo exactamente aumenta la reformación el número de octano?

R: La reformación transforma componentes de bajo octanaje:

Naftenos (por ejemplo, ciclohexano): Se convierten en aromáticos de alto octanaje (benceno - RON ~99).

Parafinas: Se convierten en isoparafinas de mayor octanaje mediante isomerización, o directamente en aromáticos mediante deshidrociclación (por ejemplo, n-heptano RON 0 -> Tolueno RON ~120).

También produce gas hidrógeno, un subproducto valioso.

7. P: ¿Cuáles son las principales ventajas de utilizar nafta/condensado para gasolina de alto octanaje?

R: Materia Prima Abundante: Componente importante del petróleo crudo y la producción de gas.

Alto Rendimiento y Calidad: La reformación produce eficientemente reformado de alto octanaje, el componente principal para mezclas de alto octanaje.

Flexibilidad: Diferentes fracciones pueden dirigirse a procesos óptimos (reformado, isomerización).

Subproducto Valioso: El reformado genera hidrógeno esencial para unidades de desulfurización (hidrotratamiento, hidrocracking).

8. P: ¿Cuáles son los principales desafíos en la producción de gasolina de alto octanaje a partir de estas materias primas?

R: Calidad de la Materia Prima: La variabilidad en la composición (relación nafteno/parafina, impurezas) requiere una selección y pretratamiento cuidadosos (hidrotratamiento).

Sensibilidad del Catalizador: Los catalizadores de reformado son costosos y muy sensibles a venenos (S, N, metales, agua).

Límites de Aromáticos/Benceno: El reformado es rico en aromáticos y benceno, sujetos a regulaciones ambientales estrictas (requiriendo saturación o extracción del benceno).

Intensidad del Proceso: Un reformado más intenso aumenta el octanaje pero acelera la desactivación del catalizador (coquización) y reduce el rendimiento líquido.

Costos de Capital y Operación: El reformado y las unidades asociadas (hidrotratamiento) representan una inversión y costos operativos significativos.