tema 3 - destilación petroleo
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La destilacin es una operacin unitaria que consiste en la separacinde los componentes de una mezcla lquida (en la que todos los
compuestos son ms o menos voltiles) por evaporacin ycondensacin sucesivas.
Lgicamente, cuanto mayor sea la diferenciade volatilidades mayor ser la separacinque se puede conseguir.
La separacin se basa en la diferencia de volatilidades absolutas de loscomponentes, lo que tiene como consecuencia la formacin de un vaporde composicin diferente a la del lquido del que procede.
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Los distintos mtodos empleados en la destilacin se pueden clasificar delsiguiente modo:
Destilacin Simple
Se caracteriza porque no se establece ningn tipo de contacto entre elvapor generado por el lquido que hierve y un lquido cualquiera, decomposicin diferente a la del equilibrio; es decir, el vapor generado y ellquido en ebullicin estn en equilibrio.
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La destilacin simple puede ser abierta o cerrada.
Abierta. En la destilacin simple abierta se carga una caldera, deforma intermitente o de forma continua, y el destilado se varecogiendo a la salida de un condensador.
Cerrada o de Equilibrio. En la destilacin simple cerrada o deequilibrio, tambin llamada destilacin sbita o destilacin flash, elproducto a destilar se calienta y luego se descarga en un recipiente
a presin muy reducida, donde experimenta una expansin sbitaque conduce a la formacin de las dos fases, vapor y lquido, enequilibrio.
Destilacin Azeotrpica
Es una de las tcnicas usadas para romper un azetropo en ladestilacin. Una de las destilaciones ms comunes con unazetropo es la de la mezcla etanol-agua.
http://es.wikipedia.org/wiki/Aze%C3%B3tropohttp://es.wikipedia.org/wiki/Etanolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Etanolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aze%C3%B3tropo -
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Destilacin Mejorada
Cuando existen dos o ms compuestos en una mezcla que tienenpuntos de ebullicin relativamente cercanos, es decir, volatilidadrelativa menor a 1 y que forma una mezcla no ideal es necesarioconsiderar otras alternativas ms econmicas a la destilacinconvencional, como son:
Destilacin extractiva
Destilacin reactiva
Estas tcnicas no son ventajosas en todos los casos y las reglas deanlisis y diseo pueden no ser generalizables a todos los sistemas,por lo que cada mezcla debe ser analizada cuidadosamente paraencontrar las mejores condiciones de trabajo.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Destilaci%C3%B3n_extractiva&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_reactivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_reactivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_reactivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_reactivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_reactivahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Destilaci%C3%B3n_extractiva&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Destilaci%C3%B3n_extractiva&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Destilaci%C3%B3n_extractiva&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Destilaci%C3%B3n_extractiva&action=edit&redlink=1 -
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Destilacin con Enriquecimiento de Vapor
Se consigue un vapor cuyo contenido en los componentes msvoltiles del sistema es superior al que corresponde al equilibrio con
el lquido en ebullicin.
Repetida. Esto se consigue mediante sucesivas condensaciones ydestilaciones del vapor que se va generando.
Condensacin Parcial. El vapor generado en una destilacin sepone en contacto con una superficie lquida a temperaturaconstante (ms fra) durante el tiempo necesario para que alcanceel equilibrio.
Rectificacin. El enriquecimiento del vapor se consigue a base deponer en contacto el vapor generado en una caldera, queasciende por una torre, con un reflujo procedente de devolver a lacolumna parte del destilado (lquido) que se recoge por la cabezade sta.
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Destilacin con Arrastre deVapor
Se emplea vapor vivo paraprovocar el arrastre de lasustancia voltil, que se deseaobtener para aumentar suconcentracin. Esta sustancia
debe ser insoluble en el agua.
Destilacin Simple AbiertaDiferencial
Es una operacin intermitente en laque la mezcla a destilar se carga enla caldera, donde se suministra elcalor necesario para llevarla a su
temperatura de burbuja.
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Destilacin SecaLa destilacin seca es la calefaccin de materiales slidos en seco (sinayuda de lquidos solventes), para producir productos gaseosos (quepueden condensarse luego en lquidos o slidos).
Este procedimiento ha sido usado para obtener combustibles lquidos desustancias slidas, tales como carbn y madera. Esto tambin puede serusado para dividir algunas sales minerales por termlisis, para obtencin degases tiles en la industria.
Destilacin Trmica
Consiste en la separacin de dos o ms lquidosque se encuentran mezclados o de un soluto ysu disolvente, mediante la aplicacin de laenerga suficiente para provocar la ebullicin.
Con esta ebullicin, los componentes msvoltiles de dicha mezcla pasan a estadogaseoso y pueden ser posteriormentecondensados a parte de la mezcla inicial.
http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Gaseososhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gaseososhttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidos -
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Su descubrimiento se debe a los alquimistas egipcios: quienes emplearongran cantidad de aparatos diseados para vaporizar sustancias voltiles ytratar los metales con ellas.
Destilaron lquidos como: agua de mar, alquitrn, cinabrio (mineralde Hg2S).
En el Siglo I, los alquimistas griegos inventan el alambique: para destilarsustancias.
La destilacin se inventcomo un medio paraobtener un lquidocapaz de atacar ocolorear los metales.
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En el ao 760 dC Abu-Mussah-Al-Sofi o Geber describi mtodosmejorados de evaporacin, filtracin, sublimacin, fusin, destilacin ycristalizacin.
En el Siglo XII los Alquimistas rabesinventan hornos cilndricos o cnicoscon hileras de alambiques paraproducir nafta.
En el Siglo XIV se realiza la primera
destilacin de alcohol.En el Siglo XV se realiza una
destilacin de HCl de una mezcla denitro y sal comn.
En el Siglo XVI Boyle destila alcoholde madera y vinagre obteniendodistintas fracciones de acuerdo a suspuntos de ebullicin. sta constituy laprimera Destilacin Analtica Alambique de la poca del Renacimiento
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En el Siglo XVIII se realizan lasprimeras destilacionesrudimentarias de crudo.
En el Siglo XIX:Perrier invento las campanas
de burbujeo y desarroll unalambique continuo, conprecalentamiento de la
alimentacin y uso de reflujointerno.
En el ao 1812 Tumble idela combinacin de un destiladorde tubos con columnas
desarrolladoras y evaporadores.
Esto result ser un sistemaextraordinariamente flexible paraadaptar las unidadesdestiladoras a la diversidad de
crudos existentes.
Aparato alemn de destilacin del siglo XIX
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Adam y Brad disearonindependientemente columnas pararectificar el alcohol extrado del
vino.
Celier Blumenthal fabric unacolumna que proporcionaba unacorriente de alcohol rectificado, apartir de una alimentacin de vino
continua. Primer proceso dedestilacin a rgimen permanente.
1850 las columnas rectificadoras delas industria del alcohol seempezaron a utilizar en las industrias
del petrleo y del alquitrn de Hulla.
1855 Benjamn Silliman empleequipos de metal para la destilacinde una muestra de crudo.
Esquema de una columna moderna de
rectificacin
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1860 y 1880
Benceno Tolueno Xileno
Se obtiene
Mediante las plantas destiladoras de alquitrn de hulla.
BTX
Siglo XX
1900
Se Logra
Introduccinde Mtodos
y AvancesCientficos
En LaDestilacin yRefinacinde Petrleo
1920
Ponchon-Savarit
Disearon unMtodo parael Clculo de
Columnas
Aplicadas aMezclas no
Ideales
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1925
McCabey
E. W. Thiele
Presentan unmtodo sencillopara el clculo
grfico de los platostericos
Necesarios para unadestilacin de una
mezcla binaria
1958
Se descubri unmtodo
confiable paraobtener laseficiencias
En las columnasde destilacin que
trabajan conmezclas binarias
1988Holland
Realiz el diseo
de columnas quetrabajan
Con mezclas
multicomponentes
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Consiste en la separacin del crudo en
cortes o fracciones, mediante unproceso fsico de calentamiento delcrudo hasta alcanzar una temperatura losuficientemente alta para que seproduzca la vaporizacin de lasfracciones ms livianas sin que seproduzca el fenmeno de craqueotrmico, una vez vaporizadas dichasfracciones livianas se introducen en unacolumna de platos (y/o empaques) endonde se condensan por medio del
enfriamiento que proporcionan losreflujos y recirculaciones que tiene latorre, esta columna trabaja a una presinatmosfrica, de all su nombre.
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La parte de crudo que no se pudo fraccionar, conocido como residuallargo, pasa a otra torre llamada Destilacin al Vaci.
Tiene una capacidad de procesamiento de crudo de 140 MDB y unaflexibilidad de procesar crudos en el rango de 28 a 32 API.
ObjetivoSeparar las fracciones livianas por corte con baseen las diferencias de puntos de ebullicin
Antecedentes
La Unidad de Destilacin Atmosfrica de la Refinera ElPalito (Unidad de Crudo) entr en operacin en el ao1960 con la finalidad de refinar parte de los crudosproducidos en los campos de Barinas al Occidente delpas, los cuales llegan a travs del oleoducto Barinas-El
Palito y se despachaban por el terminal de buquesexistente en la zona.
La capacidad de diseo para ese entonces se ubicabaen 55 MBDO de crudo. Entre los aos 1964 y 1979 sellevaron a cabo una serie de modificaciones en la unidadmediante las cuales se llev la capacidad de
procesamiento de crudo hasta 105 MBDO.
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CARACTERSTICA
Se basa en la transferencia de masa
entre las fases lquida y vapor deuna mezcla de hidrocarburos.
Reduce el contenido de salesdisueltas (cloruro sdico ymagnsico fundamentalmente).
Se obtiene combustibles terminadosy cortes de hidrocarburos para serprocesados en otras unidades.
Extrae los hidrocarburos presentesnaturalmente en el crudo pordestilacin, sin afectar la estructuramolecular de los componentes.
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RESIDUAL
ATMOSFERICO
D-101TORRE DE DESTILACIN ATMOSFRICA
D-102DESPOJADOR DE KEROSN
D-103DESPOJADOR DE LGO
D-124DESPOJADOR DE HNS
D-125DESPOJADOR DE HGO
B-101, B-102, B-103, B104HORNOS DE CRUDO
10TV-02 10FV-05 A/B
10PV-05
B-101
B-102
B-103
B-104
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El proceso se inicia al calentar el petrleo crudo hasta una temperatura lo
suficiente alta para que se produzca la vaporizacin de las fracciones mslivianas sin que se produzca el fenmeno de craqueo trmico, por mediodel cual el crudo se descompone en carbn (coque) y gases.
Una vez vaporizadas dichas fracciones livianas se introducen en unacolumna de platos (y/o empaques) en donde se condensan por medio delenfriamiento que proporcionan los reflujos y recirculaciones de la torre.
Debido a la diferencia existente entre los puntos de ebullicin de lasdiversas fracciones, los que tienen valores ms altos condensan en primerlugar a medida que ascienden por la columna, mientras que los que poseenvalores ms bajos alcanzan el tope.
La columna opera a una presin cercana a la atmsfera, por lo cual sedenomina columna atmosfrica. La misma posee varias salidas lateralespara extraer la fraccin condensada correspondiente y obtener el productocon una determinada calidad.
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Para lograr el objetivo anterior, el crudo debe ser sometido a un proceso decalentamiento aprovechando el calor contenido en las corrientes deproductos por lo cual es necesario el uso de intercambiadores de calor ascomo de hornos.
Estos equipos forman lo que se conoce como los trenes deprecalentamiento.
De acuerdo a la carga manejada por cada uno de los trenes, estos sedenominan Tren Grande (60% de la carga) y Tren Pequeo (40%).
Adems se deben proteger los equipos de la corrosin debida a las sales
que posee el crudo, para lo cual existen ciertos equipos que remuevensales y agua (desaladores).
Los productos que se obtienen de la columna son: Gases, gasolinas livianasy pesadas (o naftas), Kerosn, Gasleos liviano y pesado y el residualatmosfrico, el cual es el producto de fondo que no puede vaporizar a las
condiciones de operacin de dicha columna.
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Los gases y parte de las naftas se envan a la Planta de Gasolinas paracontinuar el proceso de fraccionamiento.
El Kerosn se enva a la Planta de Tratamiento Custico para eliminarsulfuros y cidos orgnicos y cumplir las especificaciones paracombustible de aviacin (Jet A-1).
El gasleo liviano y pesado se utilizan en la preparacin de Diesel, y elresidual atmosfrico se enva a la unidad de destilacin al Vaco paraproseguir el fraccionamiento
CATALIZADORES Y REACCIONES QUMICAS
No se utilizan catalizadores ni hay reacciones qumicas debido aque es un proceso fsico de separacin
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Temperatura:
Variable de acuerdo a: Tipo de Crudo, Rendimiento dedestilados, Presin de Operacin, Temperatura mxima deoperacin limitada a 300 - 370C por encima se produce elcraqueo trmico.
Temperatura de la Torre D-101: Tope 250 F (121,11 C) , Fondo617 F (325 C)
Carga
Ajustable de acuerdo a: Fluidodinmica de internos. Capacidadde intercambio de calor.
Presin
Prxima a la atmosfrica.
Presin Mxima de Trabajo (15 LBS), Tope 20 - PSIG, 24 PSIG.
Cada de Presin a Travs de la Vlvula de Mezcla P: 12 15
PSIG.
Variables del Proceso
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Temperatura de transferencia: mxima temperatura a laque se eleva al crudo para vaporizarlo. El rendimientoque tenga la torre depender de ella.
Presin de trabajo (tpicamente 1 kgf/cm2).
Temperatura de cabeza.
Inyeccin de vapor: el vapor disminuye la presin parcialde los hidrocarburos estableciendo nuevos equilibrioslquido vapor y favoreciendo la vaporizacin de loscomponentes ms voltiles.
Variables de proceso que pueden afectar al equilibrio lquido
vapor
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Temperatura del corte: es la de extraccin de cadaproducto, y se controla con el reflujo de cabeza y loscirculantes.
Caudal de extraccin de productos.
La temperatura de la zona flash y la presin parcial sepueden variar con la presin total de la zona flash y/oel caudal de vapor de agua inyectado.
Relacin volumtrica reflujo - carga: incide en laeficiencia de la separacin de los productos,consiguindose una mejor separacin si aumenta estarelacin.
Reflujos circulantes (PA)
Variables de proceso que pueden afectar al equilibrio lquido vapor (cont.)
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Materia Prima: Petrleo Crudo Desalinizado
Productos y destinos tpicos:
Gases: Unidad de Concentracin de Gases
Nafta Liviana: Isomerizacin
Nafta Pesada: Reforming de Nafta
Kerosene: Merox / Producto Final
Gasoil Liviano: Pool de Gasoil / Hidrotratamiento deGasoil
Gasoil Pesado: Cracking Cataltico / Hydrocracking
Crudo reducido: Destilacin al Vaco
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GASOLINA
Producto terminado, de rango de destilacin entre 20 y 200
C, obtenido a partir de la nafta de destilacin atmosfrica o
de otros procesos de refinacin.
Su principal uso es en motores de combustin interna
Criterio de venta por octanaje o por presencia o ausencia de
tetraetilo de plomo en su composicin
Especificaciones: Octanaje, RVP, contenido de Azufre, yaromticos.
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KEROSEN o JET FUEL (COMBUSTIBLE DE AVIACION)
Producto terminado, de rango de destilacin entre 150 y
300C, obtenido a partir de la destilacin atmosfrica o de
otros procesos de refinacin.
Su principal uso es en turbinas de aviacin.
Es el producto combustible de mayor valor comercial.
Especificaciones: Punto de Congelacin, Octanaje, Punto de
Humo, contenido de Azufre, contenido de aromticos, ndicede Refraccin, Contenido de agua.
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GASOIL (COMBUSTIBLE DIESEL)
Producto terminado, de rango de destilacin entre 250 y 350
C, obtenido a partir de la destilacin atmosfrica o de otros
procesos de refinacin, su principal uso es en motores
diesel.
Sus principales propiedades son el ndice de Cetano y
Azufre
Especificaciones: ndice de Cetano, Punto de Anilina,Contenido de Azufre, Punto de Inflamacin, Color,
Contenido de aromticos e ndice de Refraccin.
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RESIDUALES
Producto terminado, producto de la mezcla de residuos dedestilacin con destilados y/o con otros productos de la
refinera.
Su principal uso es como combustible en centrales
termoelctricas y en barcos.
Su principales propiedades son la viscosidad y el contenido
de Azufre
Especificaciones: Contenido de Azufre, Viscosidad,Contenido de slidos filtrables.
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ELEMENTOS
INTERNOS DE LA
UNIDAD DE
DESTILACIN
ATMOSFRICA
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En la destilacin al vaci ocurre elmismo proceso que la destilacinatmosfrica, pero con unadiferencia, la torre trabaja apresiones de vaci.
El vaco se crea por efecto desuccin de tres etapas de eyectores,los cuales estn conectados a untambor separador.
El sistema consiste en Eyectores yCondensadores de primera,segunda y tercera etapa y unTambor separador.
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Al someter esta mezcla a bajapresin, su punto de ebullicindisminuye.
Estos se vaporizan en maneraapreciable y a travs de la mezclaliquido-vapor se separan loscomponentes de mayor y menorpunto de ebullicin obtenindose,productos destilados.
La alimentacin de la torre es el
residuo proveniente de la torreatmosfrica, el cual est compuestopor una mezcla de hidrocarburoscon un elevado punto de ebullicin.
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ObjetivoRecuperar las fracciones de gasleoremanentes en el residuo de ladestilacin atmosfrica.
AntecedentesEn el primer trimestre de 1982, entra enoperacin la planta que conforman el
cambio de patrn de refinacin de laRefinera El Palito (ELPAEX), en el cual seincorpora la unidad de destilacin alvacio con 66 MBD
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CARACTERSTICA
Produce destilados de alto punto deebullicin, libres de contaminacin demetales y asfaltenos que permitan suprocesamiento posterior en unidades deconversin.
Es necesario operar a presin por
debajo de la atmosfrica para evitar ladescomposicin de los productos aelevada temperatura.
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GAS
SLOP
LVGO
ACEITE PARAFINADO
RESIDUAL DE VACIO
E-179
E-103
E-103A
E-6004A/D E-6006A/DG-6003A/B
G-6004A/B
G-6010A/B
G-6006A/B
G-6005A/B
E-6003
E-6017A/B
E-6019A/B
E-6007A/B
E-6008
E-6007A/B
E-6011A/B
E-161
D-6006
D--6003
B--6001
Carga (MBDO)
Presin Tope
Tem. Tope(F)
76
10 mmHg
100-105
TLT (F) 730-750
CONDICIONES DE OPERACION
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El crudo reducido es bombeado desde el fondo de la torre de crudo(D-101) y desde el tanque amortiguador (30x1 10X2).
Este flujo pasa a cada uno de los doce pasos del Horno de Vaco (B-6001).Del horno el crudo reducido fluye a la zona de vaporizacin de la torreD-6003.
En la zona de vaporizacin de la Torre D-6003 se separa el residual de loshidrocarburos de menor punto de ebullicin.
El residuo de vaco se extrae del fondo de la torre por medio de bombas eintercambia calor en la Unidad de Crudo para precalentar la carga a dicha
unidad.Posteriormente genera vapor en la Unidad de Vaco a travs de losintercambiadores E-6004A/B/C/D y E-6006A/B/C/D.
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Por ltimo se le adicionan algunas corrientes (Kerosn, APC, Lodoso, Slop,LGO o HGO) para ajustar la viscosidad, gravedad API y el punto deinflamacin de acuerdo a los requerimientos de Movimiento de Crudo yProductos para preparar el Fuel-Oil el cual es enfriado con agua templadaen los E-6009A/B/C y enviado a los tanques destinados para sualmacenamiento.
A medida que los vapores ascienden y se condensan, el aceite parafinadoes el primer producto que se colecta. El aceite parafinado fluye de labandeja del plato colector a la succin de las bombas G-6004A/B
A medida que los vapores se siguen elevando y condensando, el siguienteproducto es el gasleo pesado de vaco (HVGO).
Las bombas G-6005A/B retornan parte del flujo de HVGO hacia la torrecomo reflujo caliente y la otra fraccin de HVGO se enva al tren deprecalentamiento de la Unidad de Crudo, pasando por los intercambiadoresE-6017A/B y E-6019A/B, luego retorna a la Unidad de Vaco para generarvapor en los E-6007 y precalentar el agua de calderas.
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Aqu el flujo se divide nuevamente, la primera corriente pasa por losintercambiadores E-6011A/B donde se enfra con agua templada y sale aalmacenaje en los tanques 330X1/2 y la segunda corriente pasa al tamborde carga a FCC y la tercera se enfra en el intercambiador E-6010 y regresaa la columna como reflujo fro.
El gasleo de vaco (LVGO) es el siguiente producto que se condensa, serecolecta en el plato y fluye hacia las bombas. Aunque no es una operacincomn puede ser enviado a FCC mezclndolo con el HVGO.
El material que no condensa sale por el tope de la columna y fluye hacia elsistema de eyectores de vapor.
Este sistema esta conformado por tres etapas de tres eyectores cada una,con un intercondensador colocado entre cada etapa. Despus de latercera etapa existe un tambor separador (D-6006). All los gases nocondensables son enviados a quemar en el horno de carga o al mechurrio,el hidrocarburo se enva al tanque de slop y el agua condensada se enva a
los desaladores o a efluentes.
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Temperatura:
Entre 280-380 C, variable con el tipo de crudo y de
columna (Craqueabilidad). Presin
10-60 mm Hg, dependiendo del sistema de vacoempleado, del uso o no de vapor de despojamiento y
del tipo de internos de la torre.Entorres hmedas se inyecta vapor junto con la cargao por el fondo de la torre.
Variables del Proceso
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Materia Prima: Residuo de torre atmosfrica
Productos: Gasleo, materia prima para lubricantes, residuo
El 42% es residual corto enviado a la mezcla de FuelOil.
Un 27,5% es Diesel Pesado de Vaco HVGO utilizado para insumo de la unidadde Craqueo Cataltico (FCC).
Un 5% como Diesel Liviano de Vacio LVGO enviado al Pool de Diesel.
Un 24% de produccin de parafino enviado con el residual corto de vacio a lapreparacin de Fuel Oil exportacin.
Un 1,5% de produccin de gases y lquidos.
El I d id d
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Elementos Internos de una unidad
de destilacin al vaco
Generalmente se utilizan
rellenos en lugar de platos,para evitar altas cadas de
presin
DIAGRAMA DE DESTILACIN Y REFORMADO
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GAS COMB
GASES Y GASOLINAS LIVIANA GASOLINA NO ESTABILIZADA
NAFTA PESADA GASOLINAS LIVIANAS
KEROSEN GASOLEO LIVIANO DE VACIO (LVGO)
GASOLEO LIVIANO (LGO) GASOLEO PESADO DE VACO (HVGO)
GASOLEO PESADO (HGO) PARAFINADOS
RESDUAL LARGO RESIDUAL CORTO
DESTILACIN
DESTILACIN
VACO
ACUMULADOR
PLANTA
GASOLINA
HIDRO
TRATAMIENTO
HDT
REFORMADO
CATALTICO
SOLVENTES
INDUSTRIALES
COMPLEJO
BTX
PLANTA TRAT
CAUSTICO
TANQUES
265101/265105
CRUDO
-
5/24/2018 Tema 3 - Destilaci n Petroleo
48/48
INGENIERIA DE PROCESOS
UNIDADES DE DESTILACION ATMOSFERICA/ VACO
GAS
SLOP
LVGO
ACEITE PARAFINADO
RESIDUAL DE VACIO
CORTES
D-6006
30X1
B-6001
D-6003
MPA
HVGO A TANQUE
REF CALIENTE HVGO
REF. FRIO HVGO
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