UNIVERSIDAD DE ORIENTENCLEO MONAGASESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADASDEPARTAMENTO DE INGENIERA DE PETRLEOREAS DE CRUDOS PESADOSPROCESAMIENTO Y COMERCIALIZACIN DE CRUDOS PESADOS

VISCORREDUCCIN

REALIZADO POR:VARELA GIMNEZ, DAVID JESS. C.I.: 18.395.194.VSQUEZ RIVERA, FRANCY ROSA JOS. C.I.: 14.421.735

REVISADO POR:MSC. ING. TOMS MARN

JUNIO 2014

NDICE

INTRODUCCIN1VISCORREDUCCIN (VISBREAKING)21 definicin22 Finalidad u objetivo33 Variables de operacin43.1 Propiedades de la carga (alimentacin)43.2 Temperatura43.3 Tiempo de residencia43.4 Presin de reaccin44 CONDICIONES DEL PROCESO55 REACCIONES56 PROCESO Y ESQUEMAS67 PRODUCTOS98 LIMITACIONES109 VENTAJAS Y DESVENTAJAS119.1 Ventajas119.2 Desventajas1110 APLICACIN DE VISCORREDUCCIN EN CP Y CXP1111 IMPACTO AMBIENTAL12conclusiones14REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS15

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INTRODUCCIN

Equilibrar el rendimiento del producto con la demanda del mercado, sin la fabricacin de grandes cantidades de fracciones de bajo valor comercial (residuos), ha requerido procesos para la conversin de hidrocarburos de una estructura y peso molecular, a otros rangos de estructura y peso molecular. El proceso bsico es el craqueo, en el que se descomponen trmicamente los componentes de petrleo y esto se traduce en menores pesos moleculares y puntos de ebullicin, aunque el reformado, alquilacin, polimerizacin, y procesos de hidrorefinacin tienen amplias aplicaciones en la obtencin de productos de primera calidad.

La viscorreduccin es uno de los muchos mtodos de craqueo usados en la industria del petrleo para el procesamiento de crudos y otros productos de petrleo, para uso comercial. Y al igual que muchos procesos de craqueo, an cuando no son llamados viscorreducciones, operan en modo viscorreduccin. Esto da la impresin de que el proceso ya no se usa en las refineras y esto est muy lejos de la realidad; la viscorreduccin es an un proceso valioso.

1VISCORREDUCCIN (VISBREAKING)

1 definicin

La viscorreduccin es un proceso trmico no cataltico que convierte los residuos atmosfricos y de vaco en gas, nafta, destilados y residuos viscorreducidos. Tpicamente el proceso alcanza una conversin a gas, nafta y destilados del 10 % y en algunos casos se pueden obtener conversiones ms elevadas, dependiendo de las caractersticas de la alimentacin. Durante este proceso se puede disminuir la produccin de fuel oil (hasta en un 20 %) dependiendo de la cantidad de azufre contenido en la alimentacin (Maples, 2000).

Este proceso reduce la cantidad de componentes pesados de una corriente de fuel oil inicial para especificar un corte-producto requerido, reduciendo la cantidad de fuel oil remanente en la corriente-residuo, simultneamente se obtienen los productos antes mencionados. (Maples, 2000).

Un viscorreductor es una unidad de procesamiento en la refinera de petrleo, cuyo propsito es reducir la cantidad de aceite residual producido en la destilacin de petrleo crudo y para aumentar el rendimiento de destilados medios de alto valor (gasleo de calefaccin y diesel) por la refinera. Un viscorreductor craquea trmicamente las grandes molculas de hidrocarburos en un horno para reducir su viscosidad y producir pequeas cantidades de hidrocarburos ligeros (GLP y gasolina). El nombre del proceso de "visbreaker" se refiere al hecho de que el proceso reduce (es decir, se rompe) la viscosidad del aceite residual. El proceso es no cataltico. (Gary, 1984).

2 Finalidad u objetivo

Los objetivos de la viscorreduccin son:

Reducir la viscosidad de la corriente de alimentacin: Normalmente, este es el residuo de la destilacin al vaco de petrleo crudo, pero tambin puede ser el residuo de las operaciones de hydroskimming, betn natural de filtraciones en el suelo o arenas de alquitrn, e incluso ciertos aceites crudos de alta viscosidad. Reducir la cantidad de fuel oil residual producida por una refinera: el fuel oil residual es generalmente considerado como un producto de bajo valor. La demanda de combustible residual contina disminuyendo, ya que se sustituye en sus mercados tradicionales, como el combustible necesario para la generacin de vapor en las centrales elctricas, por la quema de combustibles alternativos ms limpios como el gas natural. Aumentar la proporcin de destilados medios en la salida de la refinera: el destilado medio se utiliza como un diluyente con aceites residuales para llevar su viscosidad a un nivel comercial. Al reducir la viscosidad de la corriente residual en un viscorreductor, un aceite de combustible se puede hacer usando menos diluyente y el destilado medio salvado puede ser desviado a un mayor valor de diesel o la fabricacin de aceite de calefaccin. (Gary, 1984)

Cuando se aplica viscorreduccin a los residuos atmosfricos, su propsito es producir la mxima cantidad de diesel y gasolina, mientras que cuando se aplica viscorreduccin a los residuos de vaco se pretende reducir la viscosidad al mnimo, para disminuir el uso de solventes ligeros en la produccin de fuel oil industrial. (Speight, 2006).

3 Variables de operacin

3.1 Propiedades de la carga (alimentacin)

A causa de la alta viscosidad y punto de escurrimiento de la carga almacenada, el residuo total de la viscorreduccin puede no ser colocado dentro de las especificaciones, esta no ser una ventaja econmica al recuperar los destilados ligeros, adems estos tendern a ser colocados como carga almacenada.

3.2 Temperatura Inicia en el horno a 400-450F. El valor ptimo de la temperatura de operacin se fija segn rendimiento y duracin de una "corrida".

3.3 Tiempo de residencia

En general un incremento en la temperatura o tiempo de residencia resulta en un incremento de la severidad en la reduccin de viscosidad. Incrementando la severidad se incrementa el rendimiento del gas y la gasolina, reducindose al mismo tiempo la viscosidad del residuo.

3.4 Presin de reaccin A baja presin aumenta la formacin y depsito de coque.

4 CONDICIONES DEL PROCESO

La carga o alimentacin en el proceso Visbreaking puede consistir de un Residuo de vaco o atmosfrico con cierta proporcin de hidrocarburos de 25 API a 35 API. Las temperaturas de operacin o de reaccin en el VB varan entre 420C y 500C y la presin dentro del horno, entre 3 a 20 atm. En este proceso se dispone de una cmara de reaccin Soaker donde se completa el craqueo de las molculas, y por ltimo la torre de fraccionamiento donde se obtienen gases C1-C4 y los cortes de gasolina, gasoil y residuo craqueado. (Giavarini, 1986).

5 REACCIONES

En el proceso VB, la carga se deshidrogena para dar olefinas, as como tambin puede ocurrir la aromatizacin de las estructuras naftenicas de las molculas del sistema de reaccin, de esta forma se propone una reaccin que pueda representar el proceso de Visbreaking (Machn, 1998):

R P R R PH + R H

Donde R y R son unidades policondensadas que estn unidas por un puente aliftico P. El proceso de VB implica que parte de la molcula, por ejemplo el fragmento R, se deshidrogena, transformndose en R. Luego, el hidrgeno liberado de este proceso es adsorbido por R y R P para dar R-H y R- PH, respectivamente, donde R-H puede ser una olefna. Este mecanismo sugiere que el rendimiento de este proceso es funcin de la cantidad de molculas del tipo R P R existentes en la carga, y de la naturaleza del puente P. Si el puente P (cadena aliftica) es corto, entonces, ser poco reactivo ante el proceso de Visbreaking, si el puente P es largo, entonces, P es muy reactivo bajo las condiciones del proceso de Visbreaking. Es bueno observar que dependiendo de la capacidad de deshidrogenacin que tenga la carga (fragmento R) se brindar el hidrgeno necesario para que se lleve a cabo este proceso (Machn, 1998).

6 PROCESO Y ESQUEMAS

La alimentacin a la unidad se da desde el residuo de la unidad de destilacin al vaco a 670F. La corriente de carga es bombeada por la bomba a los intercambiadores, donde es calentada a 920F. El intercambiador viscorreductor es de un solo paso, gradiente controlado, de tipo caja con precalentador y serpentines de remojo. Las conexiones para la inyeccin de agua estn a la entrada de los serpentines y, durante la operacin normal, no se inyecta agua. Normalmente solo funciona un intercambiador mientras el otro permanece en standby.

Durante la operacin se forma coque en el tubo. Respecto a esto se hace circular una corriente permanente de aire para la descoquizacin. Se asume que la temperatura del tubo metlico alcanza un mximo de 1400C durante la descoquizacin. El serpentn est diseado para aproximadamente 133% de la cada total del tubo limpio.

El efluente del intercambiador alcanza los 750F y se une con el gas oil craqueado que sale del despojador. Este efluente fluye hasta la columna fraccionadora principal, con alrededor de 72 platos. El vapor entra y se produce flasheo que lo separa en gas, gasolina, nafta craqueada y gas oil.

El vapor de cabeza es condensado en el condensador y se acumula en el tambor de nafta inestable, el cual provee un reflujo al fraccionador principal. El vapor que no condensa es enfriado y se acumula en el tambor estabilizador de alimentacin. La nafta inestable fluye al estabilizador o a la columna debutanizadora, con 26 platos, la cual remueve cualquier gas de C4 en el tope y estabiliza la nafta en el fondo.La corriente de gas oil es removida de la columna fraccionadora principal y pasa al despojador de gas oil. Esta corriente es bombeada por y se une al efluente del intercambiador viscorreductor, como ya se dijo anteriormente. Para minimizar la formacin de coque en el fondo, la columna fraccionadora se mantiene a 650F removiendo corrientes y enfrindolas con la alimentacin fresca a la columna y un enfriador de aire.

El residuo de la columna fraccionadora es transferido por la columna despojador de residuo, donde es despojado por medio de vapor a mediana presin para remover gases livianos. El producto despojado de esta torre es enfriado por los intercambiadores antes de ser enviado al almacenamiento (ver figura 1).

Figura 1. Diagrama del Proceso de Viscorreduccin (Visbreaking Process, 2003)Las condiciones operatorias de la unidad viscorreductora se muestran en la Tabla 1. Las variables importantes son la calidad de la alimentacin, la temperatura de craqueo y el tiempo de residencia en las tuberas. Temperaturas bajas pueden producir un rendimiento pobre mientras que temperaturas altas producen la formacin de coque.

Tabla 1. Condiciones operatorias de la unidad viscorreductora.

7 PRODUCTOS

1. Gases (metano, etano). Como el craqueo es suave, los gases producidos son pocos, 2-4% de cada salida. Normalmente no se justifica la separacin de la fraccin C3-C4. Esta se destina como combustible en el propio horno del viscorreduccin. Contiene cantidades importantes de olefinas y sobre todo en la fraccin C4. Se usa en la recuperacin de livianos.2. Gasolina de viscorreduccin constituida por las molculas ms estables (Nafta): Con mayor octanaje que las gasolinas de destilacin directa (no mayor que 80) Cantidad de azufre ms elevada que las gasolinas de destilacin directa del mismo crudo (3 veces ms). La nafta (gasolina de viscorreduccin) contiene un alto contenido de olefinas por lo cual presenta problemas de estabilidad y formacin de gomas. Esto se corrige mediante hidrotratamiento (aunque suelen presentarse dificultades con el catalizador). Se opera en la unidad en condiciones de poco rendimiento en nafta. Se obtiene de 4-8% en cada salida. Se usa como carga para DSF.3. Aceites intermedios o metales de reciclo (gasoil). Lmites de ebullicin entre la gasolina y la brea. Pueden ser "craqueados" por recirculacin. El gasoil de visbreaking representa de 12-20% en cada salida. Presenta un alto grado de insaturacin. Por lo que para destinarlo a disel debe ser hidrotratado, variando su ndice disel entre 35-50. Bajo conversin cataltica, este gasoil junto con las naftas se introduce como alimentacin para su transformacin en gasolina o disel. Se usa como flushing en la misma unidad, como diluyente del fuel oil o como carga para DSF.4. Brea y Coque (residuo): Formado por polimerizacin de molculas ms reactivas. Contienen 1,8 veces ms azufre que la gasolina de "craqueo". Se puede mejorar su estabilidad mediante mezcla con residuos vrgenes. Se obtiene de 70-90% en cada salida. Se usa para el pool de fuel oil.

Grfico 1. Porcentajes de cada salida

8 LIMITACIONES

En este proceso la conversin est limitada por el contenido de asfaltenos. Una alimentacin con un elevado contenido de asfaltenos limitar la conversin total posible de esta carga disminuyendo as la produccin de fuel oil.

9 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

9.1 Ventajas

Proceso simple Inversin baja.

9.2 Desventajas

Pobre estabilidad del residual producido (productos olefnicos con tendencia a la polimerizacin) y conversin limitada. No reduce contaminantes, azufre y metales.

10 APLICACIN DE VISCORREDUCCIN EN CP Y CXP

Como se ha resaltado anteriormente, la viscorreduccin se refiere a la reduccin de viscosidad, es por esto que es usada ampliamente en CP y CXP.

En la adicin de diluente (generalmente un crudo liviano), los CP y CXP ajustan sus propiedades (viscosidad, densidad, etc.) hacindose ms fluidos y facilitando su manejo y transporte.

Por ejemplo, en Cabrutica, estado Anzotegui, Venezuela, se coloca Merey 22-26API con CXP de 8API en una relacin 1:1.3 bls, respectivamente, obteniendo 2.3 bls de 12-16API aproximadamente. Esto hace que se obtengan 2,3 barriles de menor calidad, pero que al destilarlos, aumenten su calidad a lo econmicamente requerido y en vez de 1.3 barriles de buena calidad (los que se adicionaron como diluente), ahora se puede comerciar 1 barril adicional de igual calidad y rentabilidad.

De no usarse este procedimiento, al CP y CXP se podran adicionar qumicos que mejoren sus propiedades, pero luego, estos agentes (aparte de ser costosos) son difciles de extraer durante un procesamiento en refinera.

11 IMPACTO AMBIENTAL

Uno de los principales contaminantes de este proceso es el coque. El coque un es slido poroso, de color negro o gris oscuro, que contiene altas cantidades de azufre y metales pesados, como el nquel y el vanadio. Su nivel de impureza (y tambin su grado de toxicidad) est directamente relacionado con la naturaleza del petrleo del cual se extrae.El azufre presente en el crudo es incrementado durante el proceso produciendo xidos de azufre (SO), los cuales trae como consecuencia como envenenamiento. Sin mencionar los gases contaminantes atmosfricos nitrgeno (NO), el monxido de carbono (CO), el dixido de carbono (CO2), partculas slidas (PM), NH3, aldehdos y cianuros que estan relacionados directamente con el calentamiento global y el efecto invernadero.

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13conclusiones

El mercado petrolero mundial actual seguir ofreciendo oportunidades para esta tecnologa que desempea un papel importante en los esfuerzos continuos de la industria petrolera para equilibrar la calidad del crudo disponible con las demandas del mercado. Sin embargo, el mercado pesimista ante la existencia de grandes cantidades de crudo pesado y extrapesado, a lo que la industria responde con altas perspectivas en la refinacin del futuro para satisfacer las demandas de combustibles para el transporte.

Por tal motivo, es siempre una necesidad la mejora de los procesos de conversin de los residuos. Gran parte del crecimiento tecnolgico del futuro estar basado la disminucin de la viscosidad del crudo pesado y extrapesado para mejorar su calidad, manejo, transporte, demanda y rentabilidad para dejar en el pasado su imagen y valor marginal. De este modo, la reduccin de la viscosidad se considerar entonces un proceso de conversin, en lugar de un proceso necesario para producir aceite de combustible que cumpla con las especificaciones.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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REFERENCIAS ELECTRNICAS

http://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/2732/1/TEG-MM.pdfhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4090015/html/pages/cap2/contenido2_7.htmlhttp://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/1359