Refino de Petróleo: Refinería de Hidroskiming de la Universidad Rey Juan Carlos

Universidad Rey Juan Carlos

Ingeniería de Petróleo y Petroquímica

Bloque I: Refino de Petróleo

Tema 2. Esquemas de Refino I: Refinería de Hidroskiming

Prof. Marta Paniagua Martín

GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD REY JUAN CARLOS CAMPUS MÓSTOLES Grado en Ing. Química Curso 2024-2025

Contenido

1. Refinería de Hidroskiming
2. Unidad de destilación atmosférica
3. Unidad de concentración de gases
4. Unidad de desulfuración / endulzamiento
5. Unidad de reformado catalítico
6. Unidad de hidrotratamiento

Grado en Ing. Química Curso 2024-2025

1. Refinería de Hidroskiming

Rendimiento de Productos en Función Tipo de Refinería

Rendimiento en productos en función del tipo de refinería

PRODUCTOS	HYDROSKIMING	CONVERSIÓN SIMPLE	CONVERSIÓN PROFUNDA
GASES	+ 15-25%	15-35%	15-45%
DESTILADOS LIGEROS
DESTILADOS MEDIOS	25-40%	35-50%	40-60%
DESTILADOS PESADOS	45-60%	20-45%	0-20%

Grado en Ing. Química Curso 2024-2025

1. Refinería de Hidroskiming

Esquema Refinería "Hydroskimming"

G+GLP+NL GLP (PROPANO/BUTANO) CONCENTRACIÓN DE GASES ESTABILIZACIÓN DE NAFTAS NL ENDULZAMIENTO NAFTA DESTILACIÓN NP HDS NAFTA REFORMADO CATALÍTICO BLENDING GASOLINAS ATMOSFÉRICA CRUDO KE HDS KEROSENO (JET FUEL) GO HDS GASÓLEOS RA FUELÓLEOS

G: Gases, GLP: Gas Licuado de Petróleo, NL: Naftas Ligeras, NP: Naftas Pesadas, KE: Keroseno, GO: Gasóleos, RA: Residuo atmosférico

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2. Unidad de Destilación Atmosférica

Función y Objetivo Principal

Función: Objetivo principal: · Separar, mediante destilación, distintas fracciones en función de su rango de ebullición, que corresponden a cortes netos sobre la curva TBP del crudo tratado. · Estos cortes o productos pueden: - Utilizarse comercialmente en algunos casos (nafta petroquímica). - Deben ser tratados posteriormente en otras unidades de proceso hasta conseguir las características (especificaciones) necesarias para el uso al que están destinados.

Función Secundaria y Fundamentos

Otra función secundaria: reducir el contenido de sales disueltas (cloruro sódico y magnésico fundamentalmente).

Fundamentos: Transferencia de materia entre las fases líquido-vapor en equilibrio. El equilibrio es función de la T y la P. Separación en función de las temperaturas de ebullición.

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2. Unidad de Destilación Atmosférica

Destilación Atmosférica de Crudos

· CRUDOS (condensados, destilados de vacío)

DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA P ligeramente superior a la atmosférica T < 350-370 ℃ en calderín

PRODUCTO	ATebullición	Longitud Cadena	APLICACIONES
GAS	<35 ℃	C1/C2	Combustible refinería
GLP	<35 ℃	C3/C4	Calefacción doméstica e Industrial
Nafta Ligera	PI- 90 ℃	C5/C9	Carburantes automóviles Materia prima petroquímica Disolventes
· Demanda
Nafta Pesada	90-200 °C	C10/C12	· Especificaciones de los productos.
Keroseno	200-260 ℃	C13/C17	Carburante turbo-reactores (aviones)
· Naturaleza del crudo destilado.
Gasóleos	260-350 ℃	C17/C20	Carburante motores diésel Calefacción
· Precio relativo de los productos.
· Flexibilidad de la planta de destilación atmosférica.
Residuo Atmosférico	+350 ℃	> C20	Combustible barcos Materia prima para lubricantes, asfaltos, ceras, etc
Modificación rendimientos

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2. Unidad de Destilación Atmosférica

Unidad de Destilación Atmosférica - Topping

DESALADOR OH Na NAFTA LIVIANA 14 Kg/Cm2 130 ℃ TORRE PREFLASH 110 ℃ ACUMULADOR DE CABEZA 3 % 1.5 Kg/Cm2 200 ℃ NAFTA PESADA 10 % 170 ℃ KEROSENE 14 % CIRCUITO DE TORRE FRACCIONADORA |260 ºC GAS OIL LIVIANO 18 % AGUA DE LAVADO 320 ℃! GAS OIL PESADO 370 ℃ 370 ℃ 8 % VAPOR CRUDO VIRGEN HORNO CRUDO REDUCIDO 47 %

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2. Unidad de Destilación Atmosférica

Proceso de Desalación

DESALADOR TRANSFORMADOR CRUDO VIRGEN 88 CRUDO DESALADO L AGUA AL CRUDO: 5 - 8 % vol del Crudo 130 ℃ 14 KG/CM2 G 14 atm E Agua de Lavado Agua Efluente Rendimiento medio: 95 %

INTERCAMBIO DE CALOR

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2. Unidad de Destilación Atmosférica

Modificaciones Importantes

· Adición de una columna preflash. Se instala entre el desalador y el horno. El objetivo es lograr una etapa de equilibrio, donde los hidrocarburos de bajo peso molecular (agua, nafta e inferiores) pasen a la fase vapor, para ser enviados directamente a la torre fraccionadora. Solo el producto de fondo continua como carga del horno. Se reduce la carga en el horno. · Adición de una columna postflash. El crudo reducido se envía a una columna a vacío, antes de pasar al tren de recuperación de calor. En esta columna se produce un flash que permite recuperar la fracción más ligera del gasóleo de vacío sin instalar horno. . Integración con la Unidad de Destilación a Vacío. En este esquema el crudo reducido caliente a la salida de la columna se alimenta directamente al horno de la unidad de destilación a vacío.

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3. Unidad de Concentración de Gases

Unidad de Ligeros: Concentración de Gases y Estabilizadoras de Naftas

ESQUEMA REFINERÍA "HYDROSKIMMING"

G+GLP+NL CONCENTRACIÓN DE GASES ESTABILIZACIÓN DE NAFTAS GLP (PROPANO/BUTANO) NL ENDULZAMIENTO NAFTA DESTILACIÓN NP HDS NAFTA REFORMADO CATALÍTICO BLENDING GASOLINAS ATMOSFÉRICA CRUDO KE HDS + KEROSENO (JET FUEL) GO HDS + GASÓLEOS RA FUELÓLEOS

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3. Unidad de Concentración de Gases

Función y Particularidades del Proceso

FUNCIÓN: Tratar las corrientes de hidrocarburos ligeros ("light ends"), C1 a C4, más nafta ligera (NL) o nafta ligera más pesada (NL + NP: "FULL RANGE") separando los compuestos de forma que permita su utilización en la propia refinería o su venta como productos comerciales.

PARTICULARIDADES DEL PROCESO: Alimentación muy variable (mezcla de corrientes de diferente procedencia > ver Tabla). Gran flexibilidad en el diseño. Unidades de compresión/absorción/aminas/destilación. Los parámetros que regulan el diseño son: · Recuperación de Propano. Eliminación del gas combustible, el resto de los componentes más pesados viene fijado al definir este valor. · Contenido de Butano en la nafta estabilizada. · Composición del Propano y Butano producido para cumplir con las especificaciones del GLP comercial.

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3. Unidad de Concentración de Gases

Concentración de Gases y Estabilizadora de Naftas: Ejemplos de Alimentaciones

Concentración de Gases y Estabilizadora de Naftas Ejemplos de Alimentaciones, composición en % Molar

Origen	Cabeza Destilación	Reformado Líquido	Gas	HDS	Hidrocracking
SH2	--	2,4	12,0	--	--
H2	--	0,7	21,3	25,3	1,6
C1	--	1,4	12,0	12,7	7,2
C2	2,5	12,0	24,0	30,3	8,0
C3	23,5	34,4	25,4	8,8	20,4
iC4	4,0	19,7	8,0	10,7	16,4
nC4	18,3	31,0	9,3	5,9	10,4
iC5	13,0	0,7	--	2,9	11,0
nC5	2,1	0,1	--	1,0	3,6
C6-170 ºC	36,6	--	--	--	9,4
Total	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0

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3. Unidad de Concentración de Gases

Diagrama de Flujo de Concentración de Gases

Nafta estabilizada (C5+) H2, C1, C2, SH2 a tratamiento de aminas Proceso Absorción C3+ (a reciclo *) Reciclo de Gases (C2-) C3/C4 a proceso de endulzamiento > separación por destilación Gases alimentación Gas Líquido Compresor Acumulador de alta P Stripper Líquidos alimentación (*) Reciclo de líquidos Estabilizadora (desbutanizadora) Modificación caso FULL RANGE: - Columna re-destiladora para separar NL y NP. - Estabilizadora para nafta FULL RANGE o para NL después de columna re-destiladora Nafta estabilizada (C5+), a proceso de endulzamiento -> blending de gasolinas

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3. Unidad de Concentración de Gases

Productos Obtenidos

PRODUCTOS OBTENIDOS: 1. Fuel gas ácido (H2, C1, C2, SH2) > tratamiento de aminas: - Combustible en hornos refinería. - Alimentación unidad de producción de hidrógeno. 2. Propano (C3) > endulzamiento: - Comercializar como GLP. - Usos petroquímicos. 3. Butano (CA) > endulzamiento - Comercializar como GLP. - Ajustar la presión de vapor de las gasolinas. 4. Nafta ligera (C5 /C6): - Componente gasolina. - Alimentación planta de H2. - Alimentación Steam Cracker (obtención productos petroquímicos). 5. Nafta pesada (C+ +-200℃): - Componente gasolina. - Alimentación Steam Cracker.

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4. Unidad de Desulfuración / Endulzamiento

Esquema Refinería "Hydroskimming"

ESQUEMA REFINERÍA "HYDROSKIMMING"

G+GLP+NL GLP (PROPANO/BUTANO) CONCENTRACIÓN DE GASES ESTABILIZACIÓN DE NAFTAS NL ENDULZAMIENTO NAFTA DESTILACIÓN NP HDS NAFTA REFORMADO CATALÍTICO BLENDING GASOLINAS ATMOSFÉRICA CRUDO KE HDS + KEROSENO (JET FUEL) GO HDS GASÓLEOS RA FUELÓLEOS

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4. Unidad de Desulfuración / Endulzamiento

Problemas, Objetivos y Tipos de Procesos

Problemas: Presencia de SH2 y mercaptanos (R-SH) como consecuencia de la conversión de los enlaces C-S más débiles que se descomponen al ser sometidos a elevadas temperaturas (durante destilación). Corrosión y olores.

Objetivos: · Reducir la corrosión (endulzamiento). · Mejorar la respuesta de las gasolinas a los inhibidores de formación de gomas (extracción). · Mejorar el olor de los productos finales (endulzamiento). · Reducir el contenido en azufre para cumplir las especificaciones (extracción). · Reducir contenido de azufre en las corrientes que se enviarán al proceso de alquilación para reducir el consumo de ácido en los mismos (extracción).

Tipos de Procesos Básicos: · Extractivo. Parte de los mercaptanos se extraen reduciendo el contenido de azufre de la corriente. . Endulzamiento. Transforma los mercaptanos en compuestos no corrosivos (disulfuros).

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4. Unidad de Desulfuración / Endulzamiento

Características de Alimentación y Productos

Características Alimentación y Productos

Características	Alimentaciones				Productos
	Alimentación	GLP	Nafta Ligera	Nafta Pesada	Queroseno	S mercaptano (ppm peso)
S mercaptano (ppm peso)	50-1.000	50-2.000	50-5.000	30-1.000		< 5-10	< 5-10	< 5-10
SH2 (ppm peso)(1)	<10	<10				< 1

(1) Se trata con sosa antes de alimentarse a la planta.

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4. Unidad de Desulfuración / Endulzamiento

GLP: Mediante Aminas y Solución Cáustica (Proceso Merox)

GLP: MEDIANTE AMINAS Y SOLUCIÓN CÁUSTICA (PROCESO MEROX)

H2S a Unidad Claus LPG Na OH AMINA Aire al Incinerador Aire EXTRACCIÓN Cafal. ENDULZAMIENTO Disulfuros LPG V S s 1 Sosa Gastada UNIDAD DE AMINAS PRELAVADOR UNIDAD MEROX

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