Craqueo Térmico y Coquización PDF

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Traducido del inglés al español - www.onlinedoctranslator.com CAPITULO SEIS Craqueo Térmico y Coquización 6.1. Introducción El craqueo térmico es el craqueo de residuos pesados en condiciones térmicas severas. Los productos líquidos de este proceso son altamente olefínicos, aromáticos y tienen un alto contenido de azufre. Requieren de tratamiento con hidrógeno para mejorar sus propiedades. La coquización es el proceso de rechazo del carbono de los residuos pesados produciendo componentes más ligeros con menor contenido de azufre, ya que la mayor parte del azufre queda retenido en el coque. El tratamiento térmico de hidrocarburos sigue un mecanismo de radicales libres donde tienen lugar reacciones de craqueo en la etapa de iniciación. Las reacciones del paso final dan como resultado la formación de fracciones pesadas y productos como el coque. Las vías de reacción de diferentes fracciones se expresan enFigura 6.1. Hay tres clases de procesos industriales de craqueo térmico. El primero es el craqueo suave (como en la viscorreducción) en el que se aplica un calentamiento suave para craquear el residuo lo suficiente como para reducir su viscosidad y también para producir algunos productos livianos. El segundo proceso es la coquización retardada, en la que un craqueo térmico moderado convierte el residuo en productos más ligeros, dejando coque. El tercer proceso implica un craqueo térmico severo: parte del coque se quema y se utiliza para calentar la alimentación en el reactor de craqueo, como en la coquización fluida. En otra versión del proceso, se utiliza vapor para gasificar la mayor parte del coque (flexicoquización). Las condiciones operativas más detalladas sobre los tres procesos se dan enTabla 6.1(Speight, 1991). La complejidad de las mezclas que representan fracciones de petróleo y sus residuos de vacío hace que la identificación de las vías de reacción de cada compuesto de hidrocarburo sea una tarea muy difícil. 6.2. Formación de coque El coque se puede formar a partir de la condensación de aromáticos polinucleares (comonorte-butilnaftaleno) como se muestra enecuación (6.1) Fundamentos de la refinación de petróleo # 2010 Elsevier BV DOI: 10.1016/B978-0-444-52785-1.00006-1 Reservados todos los derechos. 123 124 Capítulo 6 − CH3 CH3 −C4h9 2 + 2C3h8 d6:1Þ C14hdieciséis C22hdieciséis Propano (Precursor de coque) H/C=0,73 Calor Satura Saturados + Insaturados y gas ligero Calor Radicales libres insaturados Gases e insaturados de punto de ebullición más bajo Aromáticos + menores insaturados y gases. Calor Aromáticos Aromáticos de bajo punto de ebullición + insaturados y gas. Calor Radicales libres aromáticos + insaturados y gases Condensación Aromáticos de mayor punto de ebullición Coca Resinas y Calor Coca-Cola + aromáticos de bajo punto de ebullición + insaturados y gas. asfaltenos Figura 6.1Mecanismo de craqueo térmico Tabla 6.1Proceso de craqueo térmico Visbreaking Calentamiento suave 471–493-C (880-920-F) a 50–200 psig Reducir la viscosidad del fueloil Baja conversión (10%) en 221-C (430-F) Serpentín calentado o tambor de remojo Coquización retardada Calefacción moderada 482–516-C (900-960-F) a 90 psig Tambores de remojo 452–482-C (845–900-F) Tiempo de residencia: hasta que estén llenos de coque Se retira el coque hidráulicamente Rendimiento de coque: 30% en peso Coquización fluida y flexicoquización Calentamiento severo 482–566-C (900-1050-F) a 10 psig Lecho fluidizado con vapor Mayores rendimientos de puntas ligeras Menos rendimiento de coque (20% para coquización fluida y 2% para flexicoquización) Craqueo Térmico y Coquización 125 El coque formado a partir de la condensación de aromáticos polinucleares tiene una relación H/C de 0,73 (Chang y Robinson, 2006). El coque formado mediante otras reacciones podría tener la fórmula CHadóndea¼0,2–0,8. La formación de coque puede ocurrir mediante la condensación de olefinas y butadieno con aromáticos para producir coque con bajo contenido de hidrógeno. Craqueo térmico de C6Los hidrocarburos pueden producir cierta cantidad de coque (CH0,8) como se muestra en Tabla 6.2. Estas reacciones también producen hidrocarburos insaturados que podrían reaccionar con compuestos aromáticos para producir precursores de coque (Zhorov, 1987). Tabla 6.2Modelo de reacciones de formación de coque. Rendimiento de coque Tipo de Reacción masa extremo ligero No. Reacción fracción producto 1 C6h14! 1,15ºC5h12þ0,34 canales0,8 0,05 alcano 2 C6h14! 1,33ºC4h10þ0,68 canales0,8þ0,8 horas2 0,10 alcano 3 C6h14! 1,32ºC2h4þ3,36 canales0,8þ3.01H2 0,50 alqueno 4 C6h14! 0,66ºC4h6þ3,36 canales0,8þ3,68 horas2 0,50 dieno 5 C6h12! 1,36ºC2h4þ3,28 canales0,8þ2,97 horas2 0,50 alqueno 6 C6h6 !1,48ºC2h4þ3.04 canales0,8þ2,82h2 0,50 alqueno 6.3. Termodinámica de la coquización de hidrocarburos ligeros. Las reacciones de craqueo térmico son altamente endotérmicas y requieren calor que se proporciona mediante hornos de calentamiento o se genera quemando parte del coque producido. Las entalpías y energías libres de Gibbs de las seis reacciones enumeradas enTabla 6.2se dan enTabla 6.3(Zhorov, 1987). Tabla 6.3Entalpías y energías de reacción de Gibbs. DH(kJ) enT(k) DGRAMO(kJ) enT(k) Reacción 300 500 1000 300 500 1000 1 1.8 1.4 2.0 2.1 4.7 9.9 2 3.3 4.9 2.7 8.1 16.8 37,7 3 266 274 276 161 90 96 4 267 280 288 54 29 261 5 141,4 146 146.1 74,9 29,5 88,5 6 21.1 20.3 12.0 36.3 47.3 78,3 126 Capítulo 6 Datos mostrados enTabla 6.3indica que la coquización se ve reforzada por las altas temperaturas. Por ejemplo, las reacciones 3 y 5 se vuelven termodinámicamente posibles sólo cerca de 1000 K, mientras que entre 300 y 500 K no pueden continuar. Se forma un coque aromático debido a la policondensación con desprendimiento de hidrógeno. La reacción para producir coque a partir de benceno (reacción 6) con la separación simultánea de un hidrocarburo alifático ligero (C2h4) es termodinámicamente improbable. La evolución de cantidades sustanciales de metano e hidrógeno en la coquización puede explicarse por consideraciones termodinámicas. La formación de un producto final ligero a partir del craqueo del dieno (reacción 4) se vuelve termodinámicamente probable a altas temperaturas, lo que concuerda con los datos experimentales. La formación de coque a partir de alcanos, alquenos y cicloalcanos es generalmente endotérmica, mientras que para los aromáticos es exotérmica. Al determinar la composición de la mezcla de equilibrio para una reacción de formación de coque. Es importante que la constante de equilibriokPAGse expresa en términos de presiones parciales únicamente de los productos gaseosos. Por ejemplo, para la reacción 3, enTabla 6.2: PAG1:32 3:01 - - h2 DGRAMO kPAG¼C2hPAG 4 ¼Exp d6:2Þ PAGC6h14 RT Ent¼500K - - 90; 000 10 kPAG¼Exp ¼3:92 10 8:31 500 Ent¼1000K - - 96; 000 kPAG¼Exp ¼1:04 105 8:31 1000 Por tanto, aunque la reacción no se produce a 500 K, se desarrolla favorablemente a 1000 K. 6.4. Visbreaking La viscorreducción es un craqueo térmico suave de residuos atmosféricos o al vacío para producir productos livianos y entre un 75% y un 85% de material craqueado de menor viscosidad que puede usarse como fueloil. Craqueo Térmico y Coquización 127 6.4.1. Fuentes de alimentación La alimentación al viscorreductor puede ser Residuo atmosférico (AR) Residuo de vacío (VR) El residuo de vacío es el producto de destilación más pesado y contiene dos fracciones: hidrocarburos pesados y moléculas de peso molecular muy pesado, como asfaltenos y resinas. 6.4.2. Reacciones viscorreductoras La principal reacción en la viscorreducción es el craqueo térmico de hidrocarburos pesados, ya que las resinas retienen los asfaltenos y los mantienen adheridos al petróleo. El craqueo de la resina dará como resultado la precipitación de asfaltenos que formarán depósitos en el horno y también producirá fueloil inestable. La gravedad del craqueo o la conversión está limitada por la estabilidad en almacenamiento del combustible residual final. Las posibles reacciones en la viscorreducción son: Rotura de la cadena lateral parafínica que también reducirá el punto de fluidez; Cracking de anillos de naftenos a una temperatura superior a 482ºC.-C (900-F); Formación de coque por polimerización, condensación, deshidrogenación y desalquilación; y Un mayor craqueo será el resultado de que los asfaltenos y el coque abandonen la fase líquida (coquización retardada). 6.4.3. Severidad viscorreductora La gravedad de la viscorreducción se puede definir según las siguientes consideraciones: Estabilidad del combustible residual durante el almacenamiento. Material producido que hierve por debajo de 160-C (330-F) (conversión) Porcentaje de reducción en la viscosidad del producto (25–75%) 6.4.4. Cinética de Visbreaking La descomposición térmica de los hidrocarburos que tienen un peso molecular más bajo que las resinas es bastante rápida y altamente endotérmica. El mecanismo de las reacciones de craqueo térmico es el resultado de reacciones en cadena por radicales. La cinética se puede describir como de primer orden: kt¼end1XÞ d6:3Þ y -- mi k¼kohExp d6:4Þ RT 128 Capítulo 6 dóndeXes la fracción de peso convertida,tes la hora,kes la constante de velocidad de reacción,tes la temperatura de reacción y la energía de activación (MI)varía según la alimentación de 150 a 315 kJ/mol. Las energías de activación correspondientes para asfaltenos y coque son 250 y 380 kJ/mol, respectivamente. 6.4.5. Rendimiento y propiedades del producto En el proceso de viscorreducción se producen cuatro productos: gases (C4), nafta C5 166-C (C5 330-F), gasóleo 166–350-C (330-660-F) y residuo o alquitrán 350þ-C (660þ-F). Los rendimientos típicos se dan enTabla 6.4. La viscorreducción da como resultado un aumento del API de 2 a 5 para la alimentación de residuos al vacío y una reducción de la viscosidad del 25 al 75 %. Un ejemplo específico de viscosidad de residuos de Kuwait con rendimientos y propiedades del producto se proporciona en Tabla 6.5. Tabla 6.4Rendimientos típicos del proceso viscorreductor Producto % en peso de la carga Gases (C4) 2–4 Nafta (C5–330-F) 5–7 Gasóleo (330–660-F) 10-15 Alquitrán (660þ-F) 75–85 Tabla 6.5Visbreaking de residuos de Kuwait Gasolina gasóleo Alquitrán Alimentar gases (nafta) (IR) (residuo) API 14.4 65.0 32.0 11.0 Azufre (% en peso) 4.1 1.0 2.5 4.3 Viscosidad cSt 720 – – – 250 a los 50-C Rendimiento (% en peso) – 2.5 5.9 13.5 78.1 6.4.6. Predicción de rendimientos viscorreductores Las siguientes correlaciones se generan a partir de datos de operación de la planta compilados porArce (1993). Los coeficientes de correlación oscilan entre 0,981 y 0,999. Rendimientos de productos: - - % en peso de gas þ % peso de nafta Conversión¼%conversión¼ 100d6:5Þ Alimentardrealidad virtualÞ% en peso Craqueo Térmico y Coquización 129 % en peso de gas¼0:189825% %conversiónþ0:677163 d6:6Þ en peso de gasolina¼0:738321 %conversiónþ0:260174 d6:7Þ % peso residual¼0:146668d%conversiónÞ2 2:203644 %conversiónþ98:677947 d6:8Þ h2S en % en peso de gas¼0:02023 % Conv.þ0:06043 % en pesoSF 0:156 d6:9Þ donde SFse refiere al azufre en la alimentación % peso de gasóleo¼100 % en peso de gas % en peso de gasolina % en peso de residuos h2% en peso d6:10Þ Azufre(S) en productos viscorreductores: S en H2S en gasolina¼ ðh2S 32=34Þ % en d6:11Þ peso de S en gasolina¼0:260112% peso S% en enpesoS F d6:12Þ gasóleo¼0:539924 % en pesoSF d6:13Þ S en residuo¼S en alimentación S en gasolina S en GO S en H2Sd6:14Þ Gravedad de los productos viscorreductores: API de gasolina¼ 0:26215 %conversiónþ0:315121 APIFþ56:83723 d6:15Þ API de gasóleo¼ 0:052919 %conversiónþ0:52228042 APIFþ12:9318914 d6:16Þ API de residuos¼ 0:7462183 %conversiónþ1:29131825 APIF 2:6831388 d6:17Þ donde APIFes la gravedad API de alimentación ySFes el contenido de azufre en el alimento. Ejemplo E6.1 Se introduce un residuo de vacío en un viscorreductor de bobina a una velocidad de 200 000 lb/h. Tiene una API¼8,5 y contenido de azufre del 3%. Supongamos una conversión del 6% en peso. Haga un balance de materia para el viscorreductor. Solución: La solución de este ejemplo se resume enTabla E6.1.  130 Tabla E6.1Resultados deejemplo E6.1 Tasa de alimentación¼ 200.000 lb/h SF¼ 3 % en peso Conversión¼ 6 % en peso Visbreaking APIF¼ 8.5 Rendimiento de productos % en peso lb/h gasolina 3632 Gas¼0.189825 %Conv.þ0.677163 1,82 3632 h2S 300 Gasolina¼0.738321 %Conv.þ0.260174 4.69 9380 Gasolina Residuo¼0.146668 %Conv.2 2,203644 %Conv.þ98,677947 79,58% en 159,152 realidad virtual 9380 h2S¼0,02023 %Conv.þ0,06043 Gasóleo pesoS 0,156 0,15 300 200,000 ¼100 residuos de gasolina h2S 13,76 27.536 IR 100,00 200.000 27.536 Azufre en productos viscorreductores. Sen H2S¼h2S en gas (32/34)) Sen 94,12 282 gasolina¼0.260112SF 0,78 73 Residuo Sen ir¼0.539924SF 1,62 444 159,152 Sen residuo¼Sen alimentación Sen gasolina Sen ir Sen H2S 3,48 5200 6000 Gravedad de los productos viscorreductores. API SG Gasolina¼ 0.26215 %Conv.þ0.315121 APIFþ56.83723) 57,9 0,75 gasóleo¼ 0.052919 %Conv.þ0.52228042 APIFþ 17.1 0,95 residir¼ 0.7462183 %Conv.þ1.29131825 12.9318914API 2.6831388F 3.8 1.05 Capítulo 6 Craqueo Térmico y Coquización 131 6.4.7. Descripción del proceso Hay dos tipos de viscorreductores: viscorreductores de bobina, en los que se produce craqueo térmico en el serpentín del horno, y viscorreductores de inmersión, en los que el craqueo se produce en un tambor de inmersión. 6.4.7.1. Visbreaker de bobina La materia prima residual atmosférica o al vacío se calienta y luego se craquea ligeramente en el horno viscorreductor. Las temperaturas de reacción oscilan entre 850 y 900-F (450 a 480-C), y las presiones de funcionamiento varían desde 3 bar hasta 10 bar. Como se muestra enFigura 6.2A, se utiliza un horno de bobinado y los productos con viscosidad se enfrían inmediatamente para detener la reacción de craqueo. El paso de enfriamiento es esencial para evitar la coquización en la torre de fraccionamiento. El gasóleo y el residuo del viscorreductor se utilizan más comúnmente como corrientes de enfriamiento (Parakash, 2003). Fraccionamiento gases Horno Gasolina Vacío 485ºC Residuo 3 barras Gasóleo Precalentador Residuo A Fraccionamiento gases Remojo reactor 435ºC 10 barras Gasolina Horno Gasóleo Vacío 455ºC Residuo Precalentador Residuo B Figura 6.2 (A) Visbreaker tipo bobina. (B) Visbreaker tipo remojo (Leprince, 2001) 132 Capítulo 6 Tabla 6.6Relación tiempo-temperatura de remojo para una conversión equitativa Tiempo (minutos) -C -F 1 485 905 2 470 878 4 455 850 8 440 825 Después del enfriamiento rápido, el efluente se dirige a la sección inferior del fraccionador donde se evapora rápidamente. El fraccionador separa los productos en gas, gasolina, gasóleo y alquitrán viscorreductor (residuo). El gasóleo extraído del fraccionador se elimina con vapor para eliminar los componentes volátiles y luego se mezcla con los fondos viscorreductores o se envía para su posterior procesamiento, como hidrotratamiento, craqueo catalítico o hidrocraqueo. La nafta no estabilizada y el gas combustible, recuperados como productos de cabeza, se tratan y luego se utilizan como materia prima para el reformado catalítico, se mezclan en productos terminados o se envían al sistema de combustible. Los fondos del viscorreductor se retiran del fraccionador, se intercambian calor con la materia prima del viscorreductor, se mezclan con gasóleo despojado (opcional) y se envían al almacenamiento. 6.4.7.2. Empapador Visbreaker El esquema del proceso descrito anteriormente se suele denominar craqueo en horno o bobina. Algunos viscorreductores emplean un dispositivo de remojo entre el horno de viscorreductor y el paso de enfriamiento, similar a los procesos de craqueo térmico convencionales. Este tipo de operación se denomina craqueo por inmersión, como se muestra en la figura. Figura 6.2B(Leprince, 2001). Según los fundamentos de la tecnología de craqueo térmico, la conversión es principalmente función de dos parámetros operativos: la temperatura y el tiempo de residencia. El craqueo en bobina se describe como una ruta de alta temperatura y tiempo de residencia corto, mientras que el craqueo por inmersión es una ruta de baja temperatura y tiempo de residencia largo. Los rendimientos obtenidos con ambas opciones son básicamente los mismos, al igual que las propiedades de los productos. Ambas configuraciones de proceso tienen sus ventajas y aplicaciones. El craqueo de bobinas produce productos viscorreductores ligeramente más estables, que son importantes para algunas materias primas y aplicaciones. Generalmente es más flexible y permite la producción de cortes pesados, con ebullición en el rango del gasóleo al vacío. El craqueo por inmersión generalmente requiere menos inversión de capital, consume menos combustible y tiene tiempos de funcionamiento más prolongados.Tabla 6.6muestra la relación entre la temperatura y el tiempo de remojo para una conversión igual. Ejemplo E6.2 Se requiere descoquizar una bobina viscorreductora de diámetro interior.¼9 cm y 700 m de largo con una capa de coque de 0,35 cm de espesor. Esto se hace en dos pasos: (a)Se introduce aire para quemar la capa de coque cuya densidad es 1202 Kg/m3. Craqueo Térmico y Coquización 133 (b)Vapor a 450-Se introduce C y un caudal de 1000 kg/h en el serpentín para eliminar los residuos y limpiar. La temperatura de salida es 700-C. El coque contiene 92% en peso de carbono y 8% en peso de azufre. ¿Durante cuánto tiempo se debe encender el vapor, en horas? Datos: calor específico del vapor.¼2,13 kJ/(kg)-C) calor de la combustión del carbono¼ 32.770 kJ/Kg, calor de combustión de azufre¼9300kJ/Kg Solución: Volumen de capa de coque¼3,14(0,09) (700) (0,0035)¼0,6924m3 peso de coque¼0,6924(1202)¼832,3 kilogramos Calor de combustión de carbono en coque.¼832,2(0,92) (32.770)¼25 106kJ Calor de la combustión del azufre en el coque¼832,2(0,08)(9300)¼0,69 106kJ calor total¼25.69 106kJ Tasa de calor ganado por el vapor¼metrosCs(tafuera ten) 1000(2,13) (700–450)¼0,53 106kJ/hora Tiempo para cambiar de vapor¼25,69 106/0,53 106¼48,5 horas 6.5. Coquización retardada La coquización retardada es un tipo de craqueo térmico en el que el calor necesario para completar las reacciones de coquización se suministra mediante un horno, mientras que la coquización propiamente dicha se realiza en tambores que funcionan de forma continua con ciclos de llenado y vaciado de 24 horas. El proceso minimiza el tiempo de residencia en el horno, mientras que se deja tiempo suficiente en los tambores donde se produce la coquización (de ahí el término "coquización retardada"). El coque se rechaza en los tambores, aumentando así la relación H/C en el resto. de los productos. Sin embargo, estos productos todavía son inestables e insaturados y requieren hidrogenación adicional. La alimentación a la coquización suele ser un residuo de vacío con alto contenido de asfaltenos, resinas, aromáticos, azufre y metales. El coque depositado contiene la mayoría de los asfaltenos, azufre y metales presentes en la alimentación, y los productos son gases insaturados (olefinas) y líquidos altamente aromáticos. 6.5.1. Papel de la coquización retardada La alimentación al coquizador retardado puede ser cualquier corriente pesada indeseable que contenga un alto contenido de metal. Una alimentación común son los residuos de vacío, pero también puede aceptar lodos de craqueo catalítico fluido (Capítulo 8) y alquitrán viscorresistente (residuos). Los productos del coquizador son gases insaturados (C1-C4), olefinas (C¼2 C¼4) yiC4. Las olefinas son materias primas muy deseables para la industria petrolera. industria química. El isobutano y las olefinas se pueden enviar a unidades de alquilación (Capítulo 10), y el C3/C4Los gases se envían a la planta de GLP. el coque es 134 Capítulo 6 Combustible Gas Se sentó GLP LSR D I S HSR Gasolina Reformador t I l l A Crudo t Aceite I HDS Queroseno oh norte HDS Diesel HAGO GLP LVGO F C Naf. C V Arkansas D No sábado. C oh GLP k Naf. Pesado mi realidad virtual R Gasóleo Luz Luz Aceite de ciclo Gasóleo Figura 6.3Papel del coquizador retardado en la refinería. la única unidad de la refinería que produce coque. La nafta altamente aromática no necesita reformado y se envía a la piscina de gasolina. El gasóleo ligero (LCO) se hidrotrata y se envía a la piscina de queroseno. El gasóleo pesado de coquización se envía a la FCC para su posterior craqueo. La función del coquizador retardado es manejar corrientes indeseables muy pesadas y producir productos de refinería deseables como se muestra enFigura 6.3. El rendimiento global de refinación de los productos ligeros aumenta como resultado de la eliminación del coque. 6.5.2. Descripción del proceso En la figura se muestra un diagrama de flujo esquemático de la coquización retardada. Figura 6.4. El proceso incluye un horno, dos tambores de coque, fraccionador y sección de stripping. El residuo de vacío ingresa al fondo de la zona de flash en el  Craqueo Térmico y Coquización Fraccionador de coque acumulador aéreo gases tambor de coque Separador de destilado Agua Amarga nafta coquizadora Corte Relleno Aceite de ciclo ligero Vapor Coca Agua para alimentación de la caldera Pienso calentado Vapor Aceite de ciclo pesado Combustible Transmisión de realidad virtual Figura 6.4Unidad de coquización retardada 135 136 Capítulo 6 columna de destilación o justo debajo de la bandeja de gasóleo. Las fracciones más ligeras que el gasóleo pesado se evaporan y el petróleo restante se alimenta al horno de coquización. Se inyecta vapor en el horno para evitar la coquización prematura. La alimentación a los tambores de coquización se calienta justo por encima de 482-C (900-F). La mezcla líquido-vapor que sale del horno pasa a uno de los tambores de coquización. El coque se deposita en este tambor durante un período de 24 h mientras el otro tambor se descoque y limpia. Los vapores calientes del tambor de coque son apagados por la alimentación líquida, evitando así cualquier cantidad significativa de formación de coque en el fraccionador y simultáneamente condensando una porción de los extremos pesados que luego se reciclan. Los vapores de la parte superior del tambor de coque regresan al fondo del fraccionador. Estos vapores están formados por vapor de agua y los productos de la reacción de craqueo térmico (gas, nafta y gasóleos). Los vapores fluyen hacia arriba a través de las bandejas de enfriamiento del fraccionador. Por encima de la entrada de alimentación fresca en el fraccionador, normalmente hay dos o tres bandejas adicionales debajo de la bandeja de extracción de gasóleo. Estas bandejas se someten a reflujo con gasóleo parcialmente enfriado para proporcionar un control fino del ajuste del punto final del gasóleo y para minimizar el arrastre de cualquier líquido de alimentación fresco o líquido reciclado al producto de gasóleo. La extracción lateral de gasóleo es una configuración convencional que emplea un separador de seis a ocho bandejas con vapor introducido debajo de la bandeja inferior para la vaporización de los extremos livianos para controlar el punto de ebullición inicial (IBP) del gasóleo. El vapor y los extremos ligeros vaporizados se devuelven desde la parte superior del separador de gasóleo al fraccionador, una o dos bandejas encima de la bandeja de extracción. Se proporciona un sistema de reflujo de bombeo en la bandeja de extracción para recuperar calor a un nivel de temperatura alto y minimizar el calor de nivel de temperatura baja eliminado por el condensador superior. Este calor a baja temperatura normalmente no se puede recuperar mediante intercambio de calor y se rechaza a la atmósfera a través de una torre de enfriamiento de agua o enfriadores aéreos. Generalmente se utilizan de ocho a diez platos entre la extracción de gasóleo y la extracción de nafta o la parte superior de la columna. Si se emplea una extracción lateral de nafta, se requieren bandejas adicionales encima de la bandeja de extracción de nafta. Un sistema de válvula de control dirige la alimentación hacia uno de los tambores, donde tienen lugar las reacciones y el coque se deposita en las paredes del tambor y los productos fluyen de regreso a la columna de destilación. En este caso, el bidón está en modo ''llenado''. Al mismo tiempo, el otro tambor se separa del resto del sistema mientras se retira el coque. El tambor en este caso está en modo "corte". 6.5.3. Variables de coquización retardada Hay tres clases de variables que afectan la coquización. Están relacionados con las variables operativas del proceso, la caracterización de la materia prima y las variables de ingeniería como se muestra enTabla 6.7. La temperatura se utiliza para controlar la gravedad de la coquización. En la coquización retardada, la temperatura controla la calidad del coque producido. Las altas temperaturas eliminarán más materiales volátiles. El rendimiento de coque disminuye a medida que aumenta la temperatura. Si la temperatura del horno es alta, esto podría provocar la formación de coque en el horno. Una temperatura baja del horno de entrada Craqueo Térmico y Coquización 137 Tabla 6.7Variables de coquización retardada Variables de proceso Variables de materia prima Variables de ingeniería Tiempo del ciclo Factor de caracterización del Modo de operación Temperatura carbono de Conradson. Presión Contenido de azufre Capacidad Proporción de reciclaje contenido de metales, Equipo utilizado para coque caracterización eliminación y manipulación conducirá a una coquización incompleta. El tiempo de ciclo corto aumentará la capacidad pero producirá menores cantidades de productos líquidos y acortará la vida útil del tambor. El aumento de la presión aumentará la formación de coque y aumentará ligeramente el rendimiento de gas. Sin embargo, la economía de la refinería requiere operar con una formación mínima de coque. Las unidades nuevas se construyen para funcionar con un calibre de 1 bar (15 psig), mientras que las unidades existentes funcionan con un calibre de 2,4 bar (35 psig). En el caso de producción de coque de aguja, se requiere una presión de 150 psig. La relación de reciclaje se utiliza para controlar el punto final del gasóleo de coquización. Tiene el mismo efecto que la presión. Las unidades funcionan con un índice de reciclaje tan bajo como el 3%. Las variables de la materia prima son el factor de caracterización y el carbono de Conradson que afectan la producción del rendimiento. El contenido de azufre y metales suele quedar retenido en el coque producido. Las variables de ingeniería también afectan el desempeño del proceso. Estos incluyen el modo de operación, la capacidad, el equipo de eliminación y manipulación de coque. 6.5.4. Tipos de coque y sus propiedades La cantidad de coque puede ser de hasta el 30% en peso en la coquización retardada. Se produce como coque verde que requiere calcinación para eliminar los volátiles como producto combustible. El coque verde también se puede utilizar como combustible. Los tipos de coque más comunes son: Coca-Cola esponjosa El coque esponjoso recibe su nombre por su apariencia de esponja. Se produce a partir de piensos que tienen un contenido de asfaltenos de bajo a moderado. coque de aguja Este coque tiene una estructura en forma de aguja y se fabrica a partir de piensos que no contienen contenidos de asfaltenos, como los aceites decantados de FCC. Se utiliza para fabricar costosos electrodos de grafito para la industria del acero. coca cola Este coque es un producto indeseable y se produce cuando el contenido de asfalteno de la materia prima es alto y/o cuando la temperatura del tambor es demasiado alta. Se producen minibolas discretas de 2 a 5 cm (0,1 a 0,2 pulgadas) de diámetro. Existen algunos métodos para eliminar la formación de coque granallado, incluida la adición de alimentación aromática, como aceite decantado FCC, la disminución de la temperatura, el aumento de la presión y la relación de reciclaje. El resumen de los tipos, propiedades y usos finales del coque se muestra enTabla 6.8. 138 Capítulo 6 Tabla 6.8 Caracterización y usos del coque a partir de coquizador retardado. Uso final como Tipo de Operando Alimentar calcinado Coca condición caracterización propiedad de coque Coca Esponja Relación de reflujo metal bajo METRO 35% BajoS S 780 2–4 barras Bajo a HGIa-100 moderado asfalteno Disparo Baja presión AltoS AltoSy Combustible (verde) Bajo reflujo metal alto metal relación Bajo asfalteno IGH bajo 4 Alto aromático Cristalino Grafito bar contenido estructura electrodos Relación de reflujo Alquitranes, FCC agujas pequeñas ¼60–100% decantar de alto para maximizar BajoS