Diseño de un fraccionamiento de naftas para obtener naftas ligeras directas, intermedia y pesada a partir de una mezcla de hidrocarburos C5, iC6, n-C6 y C7+

Abstract

que impulsaban cambios en la sociedad. Debido a estos cambios, esta población cada vez era mayor y requería más tecnología para su continuo crecimiento. Lo que conlleva a que se estudie tan minuciosamente el petroleo, fuente de la que se han obtenido la mayor parte de energía consumida por la población, tanto en ámbito laboral como en nuestros hogares. Por esta razón esta industria, intenta sacar el mayor partido a todos y cada uno de los componentes del petroleo y uno de sus objetivos es la separación de las naftas, para poder así tener mejor rendimiento y productos más puros que luego poder vender y llevar a otra parte de la misma refineria. El Proyecto Fin de Carrera “Diseño de un fraccionamientos de naftas para obtener naftas ligeras directa, intermedia y pesada a partir de una mezcla de hidrocarburos C5, i-C6, n-C6 y C7+” tiene como unidad principal una unidad de destilación por rectificación, denominada splitter. El producto de interés se obtiene en España, por parte del grupo Cepsa en las refinerías de Gibraltar y San Roque. El proceso estudiado se ubicará en la refinería de Gibraltar, sustituyendo al actual proceso de tres columnas de separación. El splitter o torre de rectificación, que es la unidad fundamental del proyecto, separará una mezcla de hidrocarburos pesados, mayores de cinco carbonos. Se obtendrá por un lado una mezcla que contiene C5 y i-C6, por otro lado una mezcla de n-C6 y por último una más pesada compuestas por C7+. Para la separación se utilizarán platos perforados para generar el proceso de destilación por rectificación. Se tiene como objetivo que la pureza de n-C6 que sale por salida lateral sea del 0,70. La corriente de alimentación del splitter parte de una mezcla líquida de hidrocarburos, a razón de un caudal de 456621kg/h con temperatura de 89ºC y una composición en peso determinada. Ésta corriente proviene de la estabilización de naftas, conducida a través de una red de tuberías que conectan con dicho splitter. Determinada corriente ha sido previamente acondicionada mediante un intercambiador de carcasa y tubo. La alimentación entrará como líquido a su temperatura de ebullición en el plato 9 de la torre (enumerándola desde arriba). En el interior de la misma, se produce el contacto entre el caudal líquido cuyo origen radica en los reflujos de condensado, introducidos en la zona de cabeza, con los caudales de vapor provenientes del calderín de cola. Este contacto se realizara a lo largo de los 46 platos reales de la columna, donde se producirá la transferencia de materia y de calor convenientes para alcanzar el equilibrio liquido-vapor, hasta obtener la separación deseada. El vapor saliente por cabeza, rico en C5, i-C6 y n-C6, se dirige a un condensador total IC con una temperatura de 43,5ºC. Esta corriente se conduce a un acumulador de reflujo ACR, de donde saldrán otras dos corrientes. Una de ellas formará el reflujo de la columna mientras que la otra se dirige a la deshetanizadora. En la zona intermedia la mezcla se irá enriqueciendo en n-C6, con trazas de i-C6 y C7, que se dirige directamente a una unidad merox (unidad no tratada en el presente proyecto) haciéndola pasar por un intercambiador de calor, hasta alcanzar la temperatura deseada 50ºC. En la zona de agotamiento la mezcla se irá enriqueciendo en los hidrocarburos más pesados C7+ y trazas de n-C6 corriente líquida descendiente del plato 46 de la columna, ésta es dirigida al calderín RB, equipo colocado en la cola de la columna y en el que tendrá un último equilibrio. Se genera un vapor en éste último que es devuelto al plato inferior de la torre. Mientras el liquido obtenido, prácticamente C7+ es llevado a un tanque de almacenamiento. No sin antes hacerlo pasar por un intercambiador de calor hasta conseguir obtener la presión y temperatura óptima para su conservación. Para el diseño hidráulico de la columna se ha estudiado los siguientes factores: inundación, lloriqueo o goteo, arrastre, descarga, altura del líquido, espesor de los platos y la eficacia de la columna. Por otra parte el diseño mecánico estudia el material, el espesor de la envolvente, los fondos, entre otros factores principales. El intercambiador de calor IC es el condensador de la columna, su trabajo es realizar un condensación total de la corriente de vapor que se obtiene por cabeza de la torre de rectificación antes de su derivación a la columna deshetenizadora, corriente de alimentación de ésta última. Como líquido refrigerante se utilizará agua criogénica. La alimentación del condensador es la corriente de vapor que sale por cabeza de columna plato 1. El fluido del proceso, pasa a través de un haz tubular cediendo calor latente de condensación al fluido refrigerante, hasta conseguir un cambio de estado sin alteración de temperatura. El siguiente equipo auxiliar IC-2 es un intercambiador de haz de tubos, cuyo líquido refrigerante es agua criogénica, está compuesto por dos pasos por el lado de los tubos y un paso por el lado de la carcasa, un cabezal flotante y una placa tubular. Ésta corriente va al tanque TA-1, una vez cede su temperatura y alcanza la requerida para su almacenamiento. El otro intercambiador de calor RB es el calderín de la columna, su objetivo es efectuar una vaporización parcial de los productos salientes del fondo de columna. De éste se obtienen dos corrientes, una de retorno a la columna (vapor) y una corriente líquida que recorre las tuberías hasta llegar al tanque de almacenamiento TA-2. La misión del cuarto intercambiador de calor, situado a la salida del calderín, es enfriar el producto de colas de la columna de rectificación. El líquido refrigerante es el agua y éste absorbe el calor del fluido líquido proveniente del calderín hasta conseguir que dicho líquido tenga la temperatura óptima para su posterior almacenamiento. En el acumulador de reflujo AC-R se almacena provisionalmente el líquido producto del condensador de la columna. Con este dispositivo conseguimos controlar la relación de reflujo de la columna de rectificación y confirmar que todo el destilado recirculado a la columna se encuentra en estado líquido. El tanque de almacenamiento TA-1, es una esfera de almacenamiento a presión y en él va a parar el producto de colas de la deshetanizadora y la salida lateral (naftas intermedia) de nuestra columna de rectificación. Tenemos otra esfera de almacenamiento a presión TA-2, para guardar el producto de colas la columna (naftas pesadas). Para finalizar se especifica la red de distribución y los equipos auxiliares de impulsión. Estos serán instalados por duplicado mediante un by-pass, por posibles fallos en la actividad del equipo principal.Aunque no se estudian en profundidad en el presente proyecto. Concluidos el diseño de la instalación y su funcionamiento, se ha estudiado el presupuesto de la misma. Llegando éste a alcanzar la cifra de 20.718.518,72 euros, la amortización de la planta tendría lugar en 15 años.