Diseño de una unidad de hidrosulfuración de una corriente de VGO para su acondicionamiento previo a un tratamiento FCC en refinería

Abstract

Los procesos de cracking catalítico constituyen en la actualidad el corazón de la refinería moderna. Estos procesos son los principales productores de naftas de alto número de octano, las cuales tienen gran demanda como combustible, a partir de corrientes de petróleo pesadas y de bajo valor económico, como el gas oil pesado de vacío(VGO). En la actualidad estos procesos de cracking catalítico se llevan a cabo en unidades de tercera generación denominadas unidades FCC (craqueo catalítico en lecho fluidizado). En sus comienzos este proceso fue diseñado con el objetivo de maximizar la producción de gasolina de alto octanaje, aunque en la actualidad, debido a los avances en el desarrollo de nuevos catalizadores, se puede operar en ontras modalidades de producción, como son: máximo LPG y máximos destilados medios. Los catalizadores empleados en los procesos de FCC son catalizadores ácidos, lo cual implica que son sensibles a envenamiento por azufre. Esto hace que la alimentación a los equipos de FCC deba ser sometida a un tratamiento previo de eliminación de azufre para evitar problemas con el catalizador y permitir que el proceso de craqueo catalítico sea eficiente. Es por tanto necesario llevar a cabo un proceso de acondicionamiento de las corrientes de alimentación de FCC ya que si éstas contienen ciertos tipos de impurezas, como metales o azufre, pueden ocasionarse graves problemas en el funcionamiento de este tipos de unidades. El Proyecto Fin de Carrera que aquí se presenta tiene como objetivo el diseño de una unidad de hidrodesulfuración, para acondiconar la alimentación de una unidad FCC de manera que ésta se encuentre libre de azufre, evitando así el envenamiento del catalizador. Más concretamente se prentende el diseño de una unidad de hidrodesulfuración con capacidad para tratar una corriente de gasóleo ligero de vacío de 22.000 barriles por día, reduciendo el contenido en azufre de dicha corriente desde un 5% hasta un 0,1 % en peso. De forma general las unidades de hidrodesulfuración constan de dos partes: un reactor catalítico de lecho fijo y una columna de destilación. Además, pueden incorporar una unidad de purificación de hidrógeno si se desea. Así el conjunto de unidades para las que se ha realizado el diseño detallado en el presente proyecto son las siguientes: - Un horno de precalentamiento para el acondicionamiento de la corriente de alimentación a los reactores, debido a que las condiciones de operación requeridas en los reactores corresponden a alta temperatura y alta presión. - Dos reactores catalíticos idénticos en los que tendrá lugar la reacción de hidrodesulfuración. Se diseñan con una configuración multitubular semejante a un intercmabiador de carcasa y tubos para hacer más sencilla la refrigración del sistema, ya que ésta se hace necesario dad el fuerte carácter exotérmico de la reacción de interés. - Una columna de destilación de platos perforados de la que se obtienen una corriente de cabezas que contiene butano como componente mayoritario, el cual se dirige a la línea de gases licuados del petróleo de la misma refinería, y una corriente de colas que constituye la alimentación de la unidad FCC ya estabilizada. - Los intercambiadores de calor necesarios en el proceso, que son los siguientes: un intercambiador de acondicionameinto de la alimentación a la columna(ICA), un condensador total en la corriente de cabezas(AE) y un calderín o rehervidor en la corriente de colas(CV). - Los sistemas de conducciones y sistemas de impulsión de fluidos necesarios. Entre los sitemas impulsión de fluidos encontramos bombas para la impulsión de fluidos y compresores para la impulsión de gases, pues debemos tener en cuenta que el hidrógeno empleado como reactivo se encuentra en fase gaseosa. Adicionalmente se ha abordado la unidad de purificación de hidrógeno pero, en este caso, se ha tratado como un modelo de caja negra, obviándose su diseño detallado ya que éste puede considerarse, por su envergadura, como un Proyecto Fin de Carrera independiente. Además de esto, en este Proyecto no sólo se diseñan los equipos que conforman el proceso, sino que también se tienen en cuenta aspectos no menos importantes como: El mantenimiento y la puesta en marcha del proceso, con el fin de optimizar el funcionamiento de la planta con objeto de evitar pérdidas económicas y la obtención de un producto con una calidad inferior a la deseada. El estudio de seguridad y salud, donde se presentan las medidas de emergencia y seguridad básicas a cumplir en la instalación. El estudio de impacto ambiental, para identificar, prevenir e interpretar los posibles impactos que puede producir la instalación de la unidad que se proyecta en el entorno que le rodea. Por último, mencionar que se ha llevado a cabo una estimación económica de la implantación de la unidad de proceso diseñada en el presente Proyecto en una refinería, obteniéndose un coste que asciende aproximadamente a 10.252.905 €, comprobándose que es un precio razonable para el tipo de unidad que se trata, debiendo estudiarse su viabilidad en función de la planta en la que se integre. Como dato a destacar respecto del presupuesto que en el presente proyecto se propone, indicar que este tipo de unidades de proceso son viables en refinería de modo general por costes de hasta 16.000.000 €.