Coquización del Petróleo Universidad Simón Bolívar PS6215 – Refinación de Petróleo Coquización del Petróleo Integrantes: Erik González Noha 03-35982 Pier Chawa 02-34769

Contenido Vías de conversión de residuos de vacíos Coquización del Petróleo Contenido Coque del Petróleo Vías de conversión de residuos de vacíos Coquización del Petróleo Historia de la Coquización La coquización en Venezuela Química de la Coquización Coquización retardada Coquización fluida (Fluidcoking) Flexicoquización (Flexicoking)

Coquización del Petróleo El Coque del Petróleo El coque de petróleo es un material sólido de alto contenido de carbono que se produce como subproducto de los procesos de craqueo térmico de los componentes del petróleo con mayor peso molecular. Dependiendo del tipo de alimentación, las condiciones del proceso y el diseño del esquema de refinación, se obtendrán distintos tipos de coque. Tipos de coque Coque ánodo Coque aguja Coque combustible Tipo panal Tipo bala

Tipos de coque Coquización del Petróleo Coque Ánodo: Se obtiene de residuos con pocos anillos aromáticos Usado para electrodos en la producción de aluminio. Coque Aguja: Se obtiene de residuos con bajo contenido de azufre y asfaltenos. Se usa para electrodos en la manufactura del acero. Coque Combustible: Tipo Panal: alimentaciones con alta concentración de asfaltenos y azufre. Tipo bala: características elementales similar al tipo panal.

Utilidad del coque del petróleo Coquización del Petróleo Utilidad del coque del petróleo El coque se utiliza como combustible en la industria cementera y cerámica. Por otra parte, cada vez es más común su uso por parte de las compañías eléctricas para generar electricidad partiendo de su combustión. Se utiliza para la fabricación de electrodos de grafito Como carga en el hierro y el acero especialmente en los hornos de inducción. Materia prima para la obtención de carbono y como combustible para la generación de calor.

Vías de conversión de residuos de vacío Coquización del Petróleo Vías de conversión de residuos de vacío Proceso de adición de hidrógeno Alta temperatura, alta presión de hidrógeno. La rápida desactivación del catalizador requiere grandes reactores o catalizadores móviles. Es sensible a contaminación por metales. Los productos no necesitan tratamiento posterior. Rechazo de carbón por craqueo térmico Alta temperatura, bajas presiones, no requiere hidrógeno No requiere catalizador, se genera gran cantidad de coque. Insensible a contaminantes. Los productos necesitan un tratamiento posterior en refinerías convencionales.

Coquización del petróleo Proceso de craqueo térmico empleado para convertir residuos pesados en productos de alto valor comercial. Es parte de la etapa de conversión profunda de la refinería. Residuos de la destilación al vacío y de otras unidades de destilación de crudos pesados. Alimentación Gases, líquidos (destilados pesados, sólidos (coque) Productos Coquización retardada, coquización fluida y flexicoking Tipos

Coquización del Petróleo

Coquización del petróleo Objetivos específicos: Obtener residuos pesados para producir destilados (naftas y gases) que luego pueden ser degradados catalíticamente. Procesar residuos pesados que no pueden ser empleados en procesos catalíticos. El objetivo NO es producir coque de petróleo

Historia de la coquización Coquización del Petróleo Historia de la coquización Tiene sus inicios a principios del siglo 20. Luego de la 2da guerra mundial los ferrocarriles cambiaron de vapor a diesel lo que trajo como consecuencia que la demanda de combustibles pesados decayera. Desde 1950 a 1970 la capacidad de coquización se incrementó cinco veces: más de dos veces que la velocidad de incremento de la capacidad de destilación de crudo. Actualmente se modifican las condiciones de operación de los coquizadores para aumentar el rendimiento de los destilados.

La coquización en Venezuela Coquización del Petróleo La coquización en Venezuela En Venezuela se tienen unidades de coquización retardada en las siguientes refinerías: Refinería de Amuay Refinería de Cardón Petro Piar (Antiguo Ameriven) Petro Monagas (Antiguo Cerro Negro) Petro Cedeño (Antiguo Operadora Cerro Negro) Petro Anzoátegui (Antiguo SINCOR)

Coquización del Petróleo Amuay

Coquización del Petróleo Cardón

Química de la coquización Coquización del Petróleo Química de la coquización Reacciones de craqueo: Parafinas saturadas craquean para formar olefinas y parafinas de bajo peso molecular, la isomerización es insignificante n-Hexano n-Butano Etano Parafinas Olefinas de cadena recta Naftenos Ciclo olefinas Aromáticos Probabilidades De craqueo

Química de la coquización Coquización del Petróleo Química de la coquización 2. Reacciones de combinación: Olefinas de bajo peso molecular forman compuestos de alto peso molecular Los anillos aromáticos se combinan (condensación) y forman Resinas. B. Las resinas después de craquear las cadenas laterales, combinan sus restantes Aromáticos Polinucleares para formar asfaltenos. C. Los asfaltenos luego de craquear las cadenas laterales permanecen como grandes A.P.

Propiedades adecuadas de alimentación Contenido en azufre. Contenido en metales. Densidad. Contenido de carbono Conradson. Composición hidrocarbonada.

Coquización retardada Coquización del Petróleo Coquización retardada La alimentación típica es residuo de vacio (Cabe destacar que acepta otros tipos de alimentación). Se pueden procesar distintas alimentaciones, entre las mas relevantes, aquellas que tienen alto contenido de metales, azufre, resinas y asfaltenos (la mayoría de ellos quedan en el coque).

Coquización del Petróleo

Unidad de coquización retardada Coquización del Petróleo Unidad de coquización retardada

Coquización retardada Coquización del Petróleo Coquización retardada Ciclo de los tambores de coquización retardada

Coquización retardada Otras operaciones generales a las que se tratan los tambores de coquización:

Coquización retardada Coquización del Petróleo Coquización retardada Productos Gaseosos El 80% de los gases está determinado por compuestos parafínicos

Rendimientos de la coquización retardada

Coquización retardada Coquización del Petróleo Coquización retardada Productos Líquidos Productos Sólidos El subproducto sólido que se obtiene después de la coquización retardada es el coque. Aromáticos reducidos y heteroátomos concentrados en el coque, pero aún contiene grandes cantidades de azufre y olefinas. Las fracciones de naftas pueden ser usadas como alimentación al reformador catalítico después del hidroprocesamiento. • Sólo pequeñas fracciones van al pool de gasolinas • Preferiblemente el hidrocraqueador, hace mejor el trabajo de procesar los anillos aromáticos.

Variables del proceso de coquización retardada Temperatura de salida del calentador. La presión de la columna de fraccionamiento. La temperatura de los vapores que alcanzan el plato de extracción de gasóleo. El contenido de carbón “libre” del alimento determinado, mediante el ensayo de carbón Conradson.

Coquización fluida (fluidcoking) Coquización del Petróleo Coquización fluida (fluidcoking) Se utiliza para convertir hidrocarburos pesados (residuos de vacío, crudo extra pesado o bitumen) en un amplio rango de productos líquidos livianos y coque. Proceso de lecho móvil que opera a presiones menores y temperaturas más altas que la coquización retardada. En este proceso, las partículas de coque son usadas como fase continua, conjuntamente con un reactor y un quemador. El proceso es continuo, ya que hay un flujo constante de coque y carga.

Coquización fluida (fluidcoking) Coquización del Petróleo Coquización fluida (fluidcoking) Diagrama del proceso

Coquización fluida (fluidcoking) Coquización del Petróleo Coquización fluida (fluidcoking) Condiciones de operación Temp: 500-550 °C T. residencia: 10-20 sg Rendimientos de productos Gases: 10% p/p Líquidos (C5 – 525 °C) : 66% p/p Sólidos: 24% p/p Eliminación de impurezas Desulfurización: 55% p/p Desnitrogenación: 60% p/p Desmetalización: 99% p/p

Rendimientos de la coquización fluida

Flexicoquización (flexicoking) Coquización del Petróleo Flexicoquización (flexicoking) Se aplica para conversión de residuos en refinerías con salidas limitadas de coque, para la conversión de alimentaciones pesadas y para la producción de un combustible sustituto donde el gas natural tiene alto valor. Contempla una etapa adicional en la que se realiza la gasificación del coque que se va acumulando en el proceso. Capaz de procesar cualquier tipo de hidrocarburo pesado, que pueda fluir.

Flexicoquización (flexicoking) Coquización del Petróleo Flexicoquización (flexicoking) Diagrama del proceso

Flexicoquización (flexicoking) Coquización del Petróleo Flexicoquización (flexicoking) Condiciones de operación Temp. reactor: 500-530 °C Temp. Calentador: 600-630°C Temp. Gasificador: 900-950 °C Gases: 10-15% p/p Líquidos (C5 – 525 °C) : 65-75% p/p Sólidos: 15-20% p/p Rendimientos de productos

Flexicoquización (flexicoking) Coquización del Petróleo Flexicoquización (flexicoking) Condiciones del gasificador Gasificación de coque / combustión: C + ½ O2 → CO exotérmica CO + H2O → CO2 + H2 endotérmica C + CO2 → 2 CO endotérmica Se gasifica aproximadamente del 85-90% de la producción del reactor de coque. Low Joule Gas contiene 50% nitrógeno y H2, CO, CO2, H2S y NH3. Control de temperatura con vapor.

Condiciones de operación

Referencias Bibliográficas Maples, Robert E.; “Petroleum Refinery Process Economics”; pgs: 153-160; año: 2000. Urpí, Jose Lluch; “Tecnología y Margen del Refino del Petróleo”; pgs: 320-343; año: 2004. http://www.oviedo.es/personales/carbon/coque/coque%20de%20petroleo.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Delayed_coking Gary, James y Handwerk, Glenn E.; “Petroleum Refining, Technology and Economics”; pgs: 74-88; año: 1994; capítulo: 5. Nelson, Wilbur L.; “Petroleum Refinery Engineering”; pgs: 686-693; año: 1974. Wauquier, Jean-Pierre; “Crude Oil, Petroleum Products, Process Flowsheets”; pgs: 292, 380, 381; año: 2006.

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