Visbreaking

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reductor de viscosidad (visbreaking) y el a coque (coking). En el reductor de viscosidad, los residuos pesados se craquean lo suficiente para reducir la viscosidad y/o el punto de escurrimiento a un nivel deseado. Se producen también pequeñas cantidades de gas, líquidos livianos, gasolina, y gas oil. La calidad de esos productos secundarios es generalmente baja, y deben ser tratados para removerles el azufre y el nitrógeno y para mejorar su estabilidad. El proceso más común de coque es el

coque retardado

(delayed coking)

. En este, la alimentación pesada se calienta y se introduce en una cámara de gran diámetro donde sube y se deposita coque de petróleo en las paredes de la misma a medida que la reacción de cracking procede. El cracking es más completo que en el reductor de viscosidad, y se producen cantidades sustanciales de gases y líquidos livianos, gasolina, y gas oils de coque. Los productos livianos deben ser tratados para eliminar impurezas y mejorar su estabilidad. Los gas oils liviano y pesado generalmente se cargan a un hidrocracker o FCC (cracking catalítico fluido) para mayor craqueo en productos livianos.

REDUCTOR DE VISCOSIDAD

Información general

En el cracking térmico reductor de viscosidad el objetivo no es producir nafta, si no modificar las propiedades de una corriente residual como el fondo de vacío y producir un producto de mayor valor económico. También existe una reducción en la cantidad del residuo ya que parte de él se transforma en productos craqueados más livianos. El proceso de reducción de viscosidad se empezó a utilizar ampliamente en la década de 1930 para convertir residuos de petróleo pesado en fuel oil y reducir la necesidad de agregar grandes cantidades de gas oil como material de corte. Empleando el cracking térmico para reducir la viscosidad del residuo, la cantidad de material de corte se redujo enormemente. Los productos secundarios del proceso incluían gas y líquidos livianos, gasolina y gas oil térmico. En la actualidad, el proceso visbreaking continúa siendo una herramienta viable para la conversión de residuos de crudo pesados y viscosos en fuel oil y productos craqueados. Los productos livianos pueden ser tratados y vendidos. Los gas oils pueden transformarse en productos de valor económico en los procesos de cracking catalítico.

Descripción del proceso

El diagrama de bloque del reductor de viscosidad se muestra en la Fig. 14.1. El residuo pesado es calentado en un horno y entra luego a un dispositivo de “remojo”, donde se provee el tiempo de residencia para que ocurran las reacciones de cracking. El resultado es una mezcla de productos craqueados que se separan en una columna de destilación similar a la usada en destilación atmosférica. Este diagrama de bloques muestra dos maneras de proveer el tiempo de residencia(o de remojo) para el cracking. Un esquema de proceso incluye una cámara grande, cámara [pic 3]

de remojo (soaker drum), donde se le permite craquear al residuo pesado. El otro esquema utiliza tubos del horno u otro horno para proveer el tiempo de craqueo. El cracking térmico es una reacción de primer orden, por lo tanto, sólo depende del tiempo de residencia y de la temperatura de salida del calentador. En

visbreakers con cámaras de remojo se utiliza una temperatura mejor en el horno, porque la cámara provee mayor tiempo de residencia para el craqueo. Por lo tanto, los reductores de viscosidad con cámaras de remojo consumen menos combustible que los reductores de viscosidad con hornos de remojo. La menor temperatura de horno permite mayor tiempo de operación antes de descoquificar el mismo. Por otro lado, el horno de remojo con tubos es mucho más fácil de descoquificarque la cámara de remojo y esta es una consideración importante también. La limpieza delos tubos del horno es un proceso sencillo que no presenta problemas ambientales. La limpieza de la cámara de remojo requiere el uso de grandes cantidades de agua a alta presión para lavar el coque de las paredes del recipiente. Esta agua debe ser capturada y procesada para remover contaminantes.

Condiciones de operación típicas y control

La alimentación de la planta de reducción de viscosidad está compuesta generalmente por los productos de fondo de las columnas de destilación atmosférica y al vacío, principalmente de esta última. Se encuentran presente los componentes más pesados del crudo, con puntos de ebullición normal entre 760 y 1100 ºC. Estos componentes pesados consisten en estructuras de anillos complejos, saturados ein saturados y pueden contener también largas cadenas para fínicas laterales. Las cadenas laterales provocan que el residuo tenga características cerosas de alta viscosidad y alto punto de escurrimiento. Las porciones pesadas del crudo pueden contener también cantidades importantes de asfaltenos en solución. A medida que el residuo pesado se craquea térmicamente, las cadenas laterales alifáticas se separan del núcleo aromático de los asfaltenos, y la naturaleza continua del sistema que mantiene a los asfaltenos en solución se rompe. Una condición operativa limitante se alcanza cuando los asfaltenos no permanecen más en solución y precipitan. Los asfaltenos pueden precipitar también cuando se agregan solventes no polares de bajo peso molecular, como hidrocarburos parafínicos, al residuo de viscosidad reducida. La condición limitante de cada residuo pesado es una función de su composición. La formación de depósitos de coque es otro factor importante que limita la conversión en la reducción de viscosidad. Los datos correlacionados por Allan, indican un aumento exponencial en la formación de coque con la temperatura del horno para alimentaciones de distinto contenido de carbono. Las condiciones operativas típicas son diferentes para los procesos de cámara de remojo y de horno de cracking. Los tiempos de residencia mayores de la cámara permiten temperaturas menores para las mismas conversiones que el horno de cracking. Los rangos de temperatura son los siguientes:

• Hornos de cracking

: 475 a 500 ºC.