reformado catalitico[3]

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA UNEFA CARABOBO, EXTENSIÓN ISABELICA Profesora: Susan Sandoval Sección: 001-D Ingeniería Petroquímica VIII Semestre Cátedra: Refinación Integrantes: Isabelica, 30 de Noviembre de 2010 González Alexander C.I: 14.820.043 Magdaleno Gabriel C.I: 15.606.015 Quintero Lenny C.I: 18.803.146 Fusil Yudelys C.I: 19.770.485 Zollner Castellano C.I: 18.235.298 Miguel Marín C.I: 18.071.000 González Carlos C.I: 14.462.142 Geraldo Gabriel C.I: 19.842.798

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Page 1: Reformado catalitico[3]

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA

FUERZA ARMADA

UNEFA CARABOBO, EXTENSIÓN ISABELICA

Profesora: Susan Sandoval

Sección: 001-D

Ingeniería Petroquímica VIII Semestre

Cátedra: Refinación

Integrantes:

Isabelica, 30 de Noviembre de 2010

González Alexander C.I: 14.820.043

Magdaleno Gabriel C.I: 15.606.015

Quintero Lenny C.I: 18.803.146

Fusil Yudelys C.I: 19.770.485

Zollner Castellano C.I: 18.235.298

Miguel Marín C.I: 18.071.000

González Carlos C.I: 14.462.142

Geraldo Gabriel C.I: 19.842.798

Page 2: Reformado catalitico[3]

DIAGRAMA DE FLUJO

DE PLATFORMING

100 °F

6

CARGA

DE NAFTA

CALENTADORES Y REACTORES

REACTORES

SEPARADOR

DE HIDROGENO

HIDROGENO

REFORMADO

O

VAPOR O ACEITE

ACEITE

CALIENTE

GAS

CONBUSTIBLE

E

HIDROGENO NETO

NETO

COMPRESOR DEL HIDROGENO

HIDROGENO

RECICLADO

AR

R

AR

R

AR

R

100°F

F

DE 350 a 650 PSIG

PSIG

DE 250 a 500 PSIG

PSIG 925 a 975 °F

°F

925 a 975 °F

°F

925 a 975 °F

°F

Page 3: Reformado catalitico[3]

6

C5/C6

ALIMENTACION

SECADORES

H2

OBTENIDO

ACEITE CALIENTE

H2 RECICLADO

DESISOPENTANIZADOR

RECICLADO nC5

PRODUCTO iC5

C3 y GAS LIGERO

A COMBUSTIBLE

FRACCIONADOR

C5 / C6

PRODUCTO

C6

ESTABILIZADOR

AR

REACTOR

300 a

900 °F

100

°F

DIAGRAMA DE FLUJO DE ISOMERIZACIÓN

Page 4: Reformado catalitico[3]

PROCESO DE REFORMACIÓN CATALÍTICA

El procesamiento del petróleo para obtener sus diferentes derivados, entre

ellos: gases, gasolina de motor, gasolina de avión, kerosén, gasoil, diesel, solventes,

bases lubricantes, parafina, combustible pesado (fuel oil) y asfalto; consta de procesos

de separación y de conversión. Los procesos de separación se llevan a cabo en las

torres de destilación bajo presión atmosférica o reducida (al vacío). Mientras que los

procesos de conversión permiten transformar productos pesados en corrientes livianas

aumentando el rendimiento de éstas, así como de mejorar la calidad de los productos

para motores.

Entre los procesos de conversión se encuentra el de reformación catalítica, el

cual se modifica le estructura de las moléculas de la gasolina obtenida por destilación

para mejorar sus propiedades antidetonantes. Se emplean altas temperaturas presiones

y catalizadores para facilitar la reacción.

Esta innovación ha permitido que su aplicación sea muy extensa para tratar

gasolinas y producir aromáticos (favorece el octanaje). La reformación catalítica

cubre una variedad de aplicaciones patentadas que son importantes en la manufactura

de gasolina (“Platforming”, “Ultraforming”, “Houdriforming”, “Rexforming” y

otros).

La carga puede provenir del procesamiento de crudos nafténicos y parafínicos

que rinden fracciones ricas en sustancias aromáticas. Por la reformación catalítica se

logra la deshidrogenación y deshidroisomerización de naftenos, y la isomerización, el

hidrocraqueo y la ciclodeshidrogenación de las parafinas, como también la

hidrogenación de olefinas y la hidrosulfuración. El resultado es un hidrocarburo muy

rico en aromáticos y por lo tanto de alto octanaje, como muestra la siguiente tabla.

Page 5: Reformado catalitico[3]

% en volumen

Componente Alimento Producto

Parafinas 45-55 30-50

Olefinas 0-2 0

Naftenos 30-40 5-10

Aromáticos 5-10 45-60

ALIMENTACIÓN Y PRODUCCIÓN

Para el reformado catalítico las materias primas usadas son fundamentalmente

las gasolinas directas pesadas y las naftas a las condiciones de (180 - 375) ºF, las

cuales están compuestas de los cuatro grupos de hidrocarburos principales que son:

parafinas, olefinas, naftenos y aromáticos. La alimentación a un reformador catalítico

es normalmente una fracción de nafta pesada producida en unidades de destilación

atmosférica. La nafta de otras fuentes tales como los producidos a partir de craqueo y

coquización retardada también puede ser utilizada. Antes de utilizar nafta para la

alimentación de una unidad de reformado catalítico, debe ser tratada con hidrógeno

para saturar las olefinas y hidrodesulfurar y hidrodesidrogenar compuestos de azufre

y nitrógeno. Los compuestos olefínicos son indeseables porque son los precursores

del coque, que desactiva el catalizador. El azufre y los compuestos de nitrógeno

envenenan el catalizador de reformado. El ambiente en la reducción de reformado

catalítico promueve la formación de sulfuro de hidrógeno y amoníaco, el amoníaco

reduce los sitios ácidos del catalizador, mientras que el platino es sulfurado con H2S.

Los tipos de hidrocarburos en la alimentación tienen efectos significativos

sobre la gravedad de la operación. Las alimentaciones de un alto contenido nafténicos

Page 6: Reformado catalitico[3]

son más fáciles para aromatizar que las que se alimentan con una alta proporción de

parafinas. El intervalo de ebullición de la alimentación también es un parámetro

eficaz. La alimentación con un alto punto final (≈ 200 °C) son favorables debido a

que algunos de larga cadena molecular son hidrocraqueados a moléculas en el rango

de la gasolina. Estas moléculas pueden isomerizar y deshidrociclar a parafinas

ramificadas y aromáticas, respectivamente.

Las unidades de reformado catalítico constan generalmente de tres secciones

fundamentales:

• Desulfuradora de nafta

• Reformado catalítico propiamente dicho

• Estabilización y fraccionamiento

Para efectos de la alimentación es de vital importancia en el proceso la

primera de estas secciones, ese decir, la Desulfuradora de Naftas que tiene como

objetivo eliminar el azufre y nitrógeno de la nafta pesada. Es imprescindible dado que

son venenos para el catalizador de platino. La nafta pesada se mezcla con hidrógeno.

El tratamiento con hidrogeno es un proceso para estabilizar catalíticamente los

productos del petróleo y/o eliminar los elementos inadmisibles en las materias primas

o en los productos (azufre, nitrógeno, oxigeno, haluros y las trazas de metales)

haciéndolos reaccionar con hidrogeno, la siguiente explicación y el correspondiente

diagrama de flujo está basado en una unidad característica de tratamiento con

hidrógeno.

La alimentación, en este caso la nafta se mezcla con gas rico en hidrógeno

antes o después de calentarse a la temperatura adecuada de entrada al reactor. La

mayoría de las reacciones de tratamiento con hidrogeno se llevan a cabo por debajo

Page 7: Reformado catalitico[3]

de los 800ºF para minimizar el craqueo y la alimentación se calienta a temperaturas

generalmente entre 500 y 800ºF. La nafta combinada con el gas rico en hidrógeno

entra en la parte superior del reactor de lecho fijo. El hidrógeno, en presencia del

catalizador de óxido metálico, reacciona con nafta para producir H2S, NH3,

hidrocarburos saturados y metales libres. Los metales permanecen en la superficie del

catalizador, mientras que los otros productos abandonan el reactor con la corriente de

hidrógeno-nafta. El efluente del reactor se enfría antes de entrar en le separador para

separar la nafta del gas rico en hidrogeno. La nafta se agota de cualquier H2S

remanente y de las colas ligeras en una columna de agotamiento. El gas se trata para

eliminar el sulfuro de hidrógeno y se recicla al reactor.

Los productos de reformadores catalíticos (el reformado) es una mezcla de

compuestos aromáticos, parafinas y cicloparafinas desde C6-C8. La mezcla tiene un

alto octanaje debido a la presencia de un alto porcentaje de aromáticos y parafinas

ramificadas. La extracción de la mezcla con un disolvente adecuado produce extracto

rico en aromáticos, que es más fraccionada para separar los componentes BTX.

En la reformación catalítica el número de átomos de carbono de los

constituyentes de la carga no varía. Por ejemplo, el ciclohexano se transforma en

benceno. No obstante, el proceso es algo más complicado. Es posible convertir

ciclohexanos sustituidos en bencenos sustituidos; parafinas lineales como el n-

heptano se convierten en tolueno y también los ciclopentanos sustituidos pueden

experimentar una expansión en el anillo y convertirse en aromáticos. Cuando se

emplean naftas pesadas como carga, se forman metilnaftalenos. Al igual que la

desintegración catalítica, la reformación catalítica es una reacción a través de iones

carbono.

Page 8: Reformado catalitico[3]

ISOMERIZACION

Este proceso involucra la transformación de una estructura molecular en otra

(isómero), en donde los átomos de los componentes son los mismos pero en un

arreglo distinto en cuanto a su estructura geométrica. Los isómeros difieren en

general en sus propiedades químicas y físicas. Los isómeros que interesan en este

proceso son los que tienen propiedades más favorables en cuanto a su utilización

como combustibles el caso de la n-parafina que se convierten en iso-parafinas, lo cual

incrementa el número de octanos de la corriente de hidrocarburos.

REACCIONES EN EL PROCESO DE REFORMADO CATALITICO

Mecanismo del proceso.

Las reacciones que pueden tener lugar a las temperaturas y presiones

manejadas en los reactores de reformado afectan a todos los hidrocarburos presentes

en la carga.

Las que presentan un mayor interés podemos clasificarlas en reacciones de:

- Deshidrogenación.

- Isomerización.

Page 9: Reformado catalitico[3]

- Deshidrociclación.

- Hidrocraqueo.

- Coquización

Reacciones de deshidrogenación.

Las principales reacciones de deshidrogenación orientadas hacia la producción

de aromáticos son las que transforman el ciclohexano y alquilciclohexanos en

benceno y alquibencenos.

Dentro de este grupo de reacciones son también factibles las de

deshidrogenación de parafinas a las correspondientes olefinas, pero esta reacción está

desfavorecida por la presencia de hidrógeno y termodinámicamente, como se deduce

de la observación de la figura 2, aunque es una reacción importante en otras etapas

como las de ciclación.

.

Variación de energía libre con la temperatura en reacciones de

deshidrogenación:

Page 10: Reformado catalitico[3]

Variación de energía libre con la temperatura en reacciones de

deshidrogenación.

Como en cualquier serie de complejas reacciones químicas, las reacciones se

producen generan productos indeseables, además de los deseados. Las condiciones de

reacción tienen que ser elegidas para que favorezcan las reacciones deseadas e inhibir

los no deseados. Las reacciones deseables en un reformador catalítico, llevan a la

formación de compuestos aromáticos e isoparafinas de la siguiente manera:

1. Parafinas son isomerizadas y hasta cierto punto convertirse en naftenos. Los

naftenos posteriormente se convierten en compuestos aromáticos.

2. Olefinas están saturados para formar parafinas que entonces reaccionan

como en (1).

3. Naftenos se convierten en compuestos aromáticos.

4. Aromáticos quedan esencialmente sin cambios.

Page 11: Reformado catalitico[3]

Reacciones que conducen a la formación de productos indeseables se

incluyen:

1. Desalquilación de cadenas laterales en naftenos y aromáticos para formar

butano y más ligero parafinas

2. Craqueo de parafinas y naftenos para formar parafinas butano y más ligeras

Como las edades de catalizador, es necesario cambiar las condiciones de operación

del proceso para mantener la intensidad de reacción y para suprimir las reacciones no

deseadas.

Hay cuatro principales reacciones que tienen lugar durante la reforma. Ellos

son: (1) deshidrogenación de naftenos a productos aromáticos, (2) deshidrociclación

de parafinas y los productos aromáticos, (3) la isomerización y de hidrocraqueo (4).

Las reacciones de deshidrogenación son altamente endotérmicas y causan una

disminución en temperatura.

La deshidrogenación de los derivados del ciclohexano es una reacción mucho

más rápida que cualquiera de los deshidroisomerización de alkylcyclopentanes o

deshidrociclación la de parafinas, sin embargo, las tres reacciones tienen lugar

simultáneamente y son necesarios para obtener la concentración necesaria aromáticos

en el producto reformado a dar la mejora octanaje necesario.

Los Aromáticos tienen una mayor densidad de líquido parafinas o naftenos

con el mismo número de átomos de carbono, por lo que un volumen de parafinas

produce sólo 0,77 volúmenes de compuestos aromáticos, y un volumen de cerca de

0.87 naftenos volumen. Además, la conversión a compuestos aromáticos aumenta el

punto final de la gasolina debido a que los puntos de ebullición de los aromáticos son

Page 12: Reformado catalitico[3]

más altos que los puntos de ebullición de parafinas y naftenos con el correspondiente

número de carbonos.

El rendimiento de los compuestos aromáticos se incrementa por:

1. alta temperatura (aumenta la velocidad de reacción, pero afecta

negativamente a químicos equilibrio)

2. La baja presión (equilibrio desplazamientos químicos''a la''derecha)

3. Velocidad de poco espacio (promueve la aproximación al equilibrio)

4. Bajo hidrógeno a hidrocarburo relaciones molares (equilibrio

desplazamientos químicos ''A la derecha'', sin embargo, una presión parcial de

hidrógeno suficiente se debe mantener para evitar la formación excesiva de coque)

REACCIONES DE ISOMERIZACIÓN

Isomerización de parafinas y ciclopentanos usualmente resulta en un menor

octanaje producto que hace la conversión a compuestos aromáticos. Sin embargo, hay

un aumento sustancial sobre la de los materiales no-isomerizados. Estas reacciones

son bastante rápidas con efectos del calor pequeños.

El rendimiento de la Isomerización se incrementa por:

1. alta temperatura (que aumenta la velocidad de reacción)2

2. Baja velocidad del espacio

3. Baja presión

Las Reacciones de hidrocraqueo

Las Reacciones de hidrocraqueo son exotérmicas y da como resultado la

Producción de ligero Productos Líquidos y de gas.

Page 13: Reformado catalitico[3]

Son la Mayoría de las Reacciones relativamente Lentas, Por lo que la reacción

del hidrocraqueo se produce en La última Sección del reactor. Los Principales

Reacciones hidrocraqueo implican El agrietamiento y la Saturacion de las parafinas.

La concentración de parafina en la acción de la carga determina el grado de la

reacción de hidrocraqueo, pero la fracción relativa de isómeros producidos en

cualquier grupo de peso molecular es independiente de la acción de la carga. Los

rendimientos de hidrocraqueo se incrementará en:

1. Alta temperatura

2. De alta presión

3. Baja velocidad del espacio Con el fin de obtener productos de alta calidad y

los rendimientos, es necesario controlar las reacciones de hidrocraqueo y

aromatización. La temperatura del reactor son cuidadosamente monitoreadas para

observar el alcance de cada una de estas reacciones. La baja presión se utiliza

generalmente para la producción de compuestos aromáticos

1. Sobre una base molar, la conversión naphthene de compuestos aromáticos

es alrededor del 98% con el número de átomos de carbono en el precursor de ser

retenidos en el producto de la siguiente manera:

Metilciclopentano produce benceno.

Ciclohexano produce benceno.

Dimethylcyclopentane produce tolueno.

Dimetilciclohexano produce xileno.

Cicloheptano produce tolueno.

Methylcycloheptane produce xileno.

Page 14: Reformado catalitico[3]

REACCIONES QUÍMICAS DEL PROCESO

RON: Numero de Octano (por sus siglas en inglés, Research Octane Number).

CATALIZADORES

Page 15: Reformado catalitico[3]

La activación de las reacciones se realiza mediante catalizadores capaces de

activar tanto la isomerización y la ciclación como la deshidrogenación. Los sistemas

catalíticos del reformado son bifuncionales:

Función hidrogenante – deshidrogenante, proporcionada por un metal

muy activo y estable a las temperaturas de reacción (≃ 450 ºC). Su

actividad debe ser controlada para evitar las reacciones de

desmetanización.

Función ácida, inducida por un soporte capaz de activar las reacciones

de isomerización y ciclación. La acidez debe estar controlada para

moderar el hidrocraqueo.

La función hidrogenante–deshidrogenante se puede introducir con la mayoría

de los metales del grupo VII de la Tabla Periódica, tales como el niquel, paladio y

platino, pero el platino es el más activo y es el que se utiliza hoy en día para los

catalizadores de reformado comerciales. La riqueza en Pt suele estar comprendida

entre 0,2 y 0,8 % en peso altamente dispersado sobre el soporte ácido.

Para conseguir esta gran dispersión se impregna el soporte con ácido

cloroplatínico (H2PtCl6) se calcina a 550 ºC y finalmente se reduce a estado metálico

con hidrógeno.

La función ácida, está proporcionada por un soporte de alumina siendo las

estructuras cristalinas más utilizadas las Eta – Al2O3 y Gamma – Al2O3. La mayoría

de los catalizadores comerciales está formados por una u otra estructura, o por una

mezcla de las dos, a la que se le adiciona un compuesto halogenado,

fundamentalmente cloruro.

Page 16: Reformado catalitico[3]

Comparación de las dos alúminas activas:

El efecto de la temperatura sobre la estructura cristalina de las alúminas

muestra que los catalizadores a base de γ – Al2O3 son térmicamente más estables.

Influencia de la temperatura en la estructura de las aluminas

La sustitución de estos soportes por zeolitas mejora la aromatización y la

resistencia a los venenos.

Entre los catalizadores bimetálicos y multimetálicos destacan los de

Pt–Re que han permitido un considerable avance en el reformado catalítico

debido a:

Mejoran la selectividad, favoreciendo las velocidades de

deshidrociclación e isomerización en detrimento de las de craqueo.

Aumentan la estabilidad de los catalizadores, lo cual permite trabajar

en un dominio más favorable de las condiciones operatorias, sobre

todo a:

Page 17: Reformado catalitico[3]

Menor presión.

Menor relación H2/HC.

Temperatura más elevada.

Menor tasa de reciclo.

Condiciones todas ellas que favorecen la deshidrogenación; deshidrociclación

e isomerización en detrimento del hidrocraqueo, ya que son más resistentes a la

depuración de coque, permitiendo tiempos de marcha más largos, manteniendo la

misma actividad catalítica.

Todos los catalizadores de reformado de uso general hoy en día contienen platino

soportado sobre una base de sílice o de alúmina – sílice. En muchos casos el Renio se

combina con el platino para formar un catalizador más estable, que permite operar a

presiones más bajas. El platino está ideado para utilizarlo como zona catalítica para

reacciones de hidrogenación y des hidrogenación y la alúmina clorada proporciona

una zona acida para las reacciones de isomerización, cíclica y craqueo con hidrogeno.

La actividad de un catalizador de reformado es función del área, del volumen del poro

y del contenido de platino y cloros activos. La actividad del catalizador se reduce

durante el funcionamiento por los depósitos de coque y las pérdidas de cloruro. En un

proceso de alta presión pueden procesar hasta 200 barriles de carga por libra de

catalizador, antes de que se precise una regeneración.

La actividad del catalizador se puede restablecer por la oxidación a alta

temperatura del carbón seguida de cloración. Este tipo de proceso se conoce como

semirregenerador y es capaz de operar periodos de 6 a 24 meses entre regeneraciones.

La actividad del catalizador disminuye durante el periodo de funcionamiento

aumentándose la temperatura de la reacción a medida que el catalizador envejece para

mantener el deseado rigor en la operación.

Page 18: Reformado catalitico[3]

Normalmente el catalizador se puede regenerar al menos tres veces antes de ser

reemplazado y devuelto al fabricante para su restauración.

Los procesos catalíticos productores de componentes de combustibles deberán

implantar catalizadores cuyo efecto sea el de favorecer la consecución de las nuevas

limitaciones al mínimo coste posible. El desarrollo de los catalizadores con actividad,

selectividad y estabilidad mejoradas para su uso en procesos que produzcan tales

combustibles medioambientalmente aceptables es la vía más económica y aceptable

para la industria del refino.

Los catalizadores de reformado tienen dos funciones químicas diferentes:

FUNCIÓN METÁLICA: Las reacciones que catalizan los metales (Pt, Re, Ir) en

este proceso son las de hidrogenación y deshidrogenación.

FUNCIÓN ÁCIDA: Esta función la realiza el cloro, y tiene como misión llevar a

cabo las reacciones de isomerización de n-parafinas, así como catalizar algunas

etapas del proceso de reformado. Retos e investigaciones futuras.

Los retos más inmediatos en el área de reformado son:

1.- Mayor rendimiento en hidrógeno. Para ello se requieren catalizadores más

selectivos a aromáticos, que minimicen las reacciones no deseadas.

2.- Reducción del benceno producido en el reformado por hidroalquilación de

aromáticos ramificados. Para ello se requieren nuevos catalizadores con mínima

actividad en esta reacción.

Page 19: Reformado catalitico[3]

ISOMERIZACIÓN

En los últimos años la isomerización de nafta ligera ha adquirido una importancia

mayor para cumplir con las nuevas especificaciones en gasolina, ya que constituye

una de las vías más atractivas para reducir el contenido en benceno. Los catalizadores

comerciales actuales son de dos tipos:

1) Catalizador a base de alúmina clorada, que es el catalizador más activo que

existe para isomerización de parafinas C5-C6.

2) Otros catalizadores comerciales son los zeolíticos, que son menos activos que

los de alúmina clorado, ya que operan a temperaturas más altas.

La adición del renio y de otros promotores se traduce en una mejora de la

selectividad intrínseca que puede definirse por la relación de velocidades de

aromatización y craqueo referidas al n–heptano. Esta mejora se acompaña de una baja

de actividad, compensada por una elevación de la temperatura, de una estabilidad

mayor y mejorando por tanto los rendimientos. En otros casos el promotor se ha

buscado para mejorar otros aspectos como la mejora de la actividad o la selectividad

a un determinado compuesto.

De estos aditivos que pueden intervenir en asociación bi o multimetálica, no

se conoce exactamente su modo de actuar, aunque se presupone que su misión puede

ser:

Exaltar las propiedades catalíticas de la fase metálica.

Mantener la fase metálica en buen estado de dispersión.

Modular las propiedades ácidas del soporte

Los promotores se oponen por tanto, a la desactivación del catalizador, que

puede ser causada, además de los fenómenos de envenenamiento, por:

Page 20: Reformado catalitico[3]

Fritado de los cristales de los metales.

Coquización.

La dispersión de la fase metálica sobre el soporte es esencial para un buen

equilibrio de las propiedades del catalizador La preparación de las fases metálicas

altamente dispersadas sobre unos soportes tales como la alúmina, es un problema

relativamente bien resuelto gracias a las técnicas de intercambio iónico o por

utilización de "ligandos", a partir de precursores del tipo de sal mineral o complejo

órgano–metálico.

En cuanto al papel de los promotores metálicos, se han emitido algunas

hipótesis en el sentido de que actuarían para formar unas aleaciones o por lo menos

unos "clusters". Estas partículas tendrán unas estructuras diferentes de las aleaciones

másicas, por lo que resultarían unas propiedades de estabilidad variables según la

estructura adoptada por estos

"clusters".

El papel atribuido a un promotor metálico, tal como el renio, sería de evitar o

retardar el fritado de los cristalitos de platino, lo cual explica que se mejore la

estabilidad del catalizador, permaneciendo idénticas la actividad y selectividad, en

comparación con los catalizadores mono metálicos convencionales.

Venenos del catalizador.

Los venenos pueden clasificarse en los siguientes tipos:

- Venenos del platino.

- Venenos de la función ácida.

Page 21: Reformado catalitico[3]

- Coque.

Según su regenerabilidad pueden ser:

- Venenos permanentes.- Arsénico, Plomo, Cobre y Mercurio.

- Venenos reversibles.- Azufre, Nitrógeno, Agua y Halógenos.

Es necesario efectuar por tanto una purificación previa de la carga.

Venenos de los catalizadores del Reformado Catalítico

El efecto que ejerce el azufre es de una adsorción de H2S sobre el platino

reduciendo su actividad hidrogenante–deshidrogenante. Esta anomalía es utilizada

para controlar la actividad catalítica del catalizador sobre todo cuando es nuevo, pues

cuando es excesiva conviene reducirla.

Page 22: Reformado catalitico[3]

Esta inhibición temporal se consigue por inyección de 0,2 a 0,4 % de H2S a

otro compuesto de azufre en la carga, a fin de evitar la prematura formación de coque.

Aunque el envenenamiento del azufre es reversible, no conviene someter al

catalizador a un exceso de cargas sulfuradas. Pueden dañarlo sin posible

regeneración.

Los catalizadores bimetálicos son aún en conjunto más sensibles que los de

platino solo a la presencia de venenos, en particular a la presencia de azufre.

La presencia de arsénico en la carga es enormemente perjudicial.

Forma PtAs2, rápida e irreversiblemente, desactivando la acción catalítica del

platino. Un diagnóstico para conocer este envenenamiento es la disminución de la

cantidad de hidrógeno producido. Efecto parecido tienen los metales anteriormente

citados.

Entre los venenos de la función ácida nos encontramos con e nitrógeno y sus

derivados. Produce amoniaco en el reactor que neutraliza la actividad ácida del

catalizador y forma NH4X con el halógenuro. Este NH4X se ha comprobado ser muy

perjudicial por el ensuciamiento que su deposición origina en varias partes del

reactor.

La presencia de álcalis tiende también a neutralizar la función ácida.

Muy interesante es el envenenamiento producido por el agua y los

halógenuros orgánicos. Como anteriormente se estableció, estos exaltan la actividad

Page 23: Reformado catalitico[3]

de la función ácida, pero ésta debe de estar regulada a unos límites, para evitar las

reacciones de hidrocraqueo si el halogenuro está en exceso o deposición de coque si

están en defecto. Por otro lado, para un determinado contenido en halogenuro, habrá

más hidrocraqueo a mayor cantidad de H2O. Si hay exceso de agua en la carga

arrastra al halogenuro, produciéndose una disminución de la actividad isomerizante y

craqueante. Si el agua está en defecto en la alimentación, induce a la formación de

metano.

Fácilmente se comprende que, si la carga es húmeda, será necesario adicionar

halógeno, en forma HCl, Cl4C, etc., para reponer lo que el agua lixivia de la

superficie del catalizador, o si la carga se seca será necesario adicionar agua, para

mantener siempre una situación de equilibrio, sin alteraciones de la actividad y

selectividad del catalizador por esta causa.

Lo usual es efectuar continuamente análisis de los gases efluentes en

halógenos y agua y obrar en consecuencia.

En cuanto al coque ya hemos estudiado su mecanismo de formación. Su

deposición sobre el catalizador reduce la actividad, y es imposible de evitar en menor

o mayor cuantía su aparición. Si la temperatura se eleva, el coque depositado puede

grafitizarse, ocasionando un daño irreversible al catalizador.

CINETICA Y TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE

REFORMACIÓN CATALITICA

Es un hecho experimental que la velocidad de la mayoría de las reacciones

químicas aumenta con la temperatura, es por ello es de suma importancia saber cuáles

Page 24: Reformado catalitico[3]

son las principales reacciones químicas que se dan en el reformado catalítico, entre

ellas tenemos:

Isomerización

Dehidrogenación de Naftenos a Aromáticos

Dehidrociclización de Parafinas

Hidrocracking

Estas cuatros reacciones elementales que se dan durante el proceso de

reformado de la nafta pesada, todas son reacciones endotérmicas, es decir, la entalpías

en mayor que cero, porque la energía molecular de los Productos es mayor que la

energía de los Reactivos, por lo tanto necesita absorber energía de los alrededores o

de su entorno, para que se pueda dar la reacción específica, dentro del Reformado

catalítico o Platforming.

En estas reacciones el cambio de energía que se presenta del rompimiento o

fraccionamiento de las moléculas iniciales de nafta pesada, la energía de activación,

tiene que ser menor que la energía necesaria, para que el sistema pueda ocurrir las

reacciones. El patrón de reacciones, se representa de la siguiente manera:

Cuando vemos hablamos de reactivo, se hace referencia todos las posibles

moléculas que se encuentra dentro de la obtención de la nafta pesada, como nafténico,

aromáticos, parafinados, isoparafinas todos comprendidos de 6 a 12 carbonos en su

estructura molecular. Estos reactivos los únicos que pueden reaccionar sobre el lecho

fijo del catalizador son los naftenos, parafinas, porque los aromáticos son más

Page 25: Reformado catalitico[3]

estables en su estructura molecular y pueden soportar las condiciones de operación

del reformado catalítico.

Con el simple hecho de saber que la variación de entalpia estándar de la

reacción, posee un valor positivo o mayor que cero, en todas las reacciones de

reformación catalítica, se puede inferir que ese consumo de energía que necesitan los

reactivos, hacen que las reacciones no se han espontaneas, es decir, la Energía libre

de Gibbs también, es positiva, ya que en condiciones normales la reacciones que se

suscitan en el reformado catalítico, no son espontaneas necesitan disminuir su energía

de activación, pero esto se logra haciendo pasar la carga de nafta pesada, por

condiciones de temperatura constantes (REACTORES EN PARALELO), a presión

constante y sobre la base de lechos catalíticos fijos.

Page 26: Reformado catalitico[3]

La temperatura, es un parámetro físico descriptivo de un sistema que está

caracterizado por la transferencia de energía. Desde un punto de vista microscópico,

es una medida de la energía cinética asociada al movimiento aleatorio de las

partículas que componen el sistema. Este desorden molecular permite que la Energía

cinética aumente y el contacto con la superficie del catalizador, pueda aumentar su

eficiencia, para poder obtener los productos deseados.

Cuando la mezcla de nafta pesada e hidrogeno, entra a el primer Reactor debe

tener una temperatura de (200 a 270) ºC, una vez que salen los productos del primer

reactor la obtención de dichos productos hacen descender la temperatura en gran

extensión, por tanto, a medida que la carga atraviesa los reactores las velocidades de

reacción descienden, los reactores resultan mayores y el recalentamiento necesario

resulta menor. Normalmente para proporcionar el deseado grado de reacción se

necesitan tres reactores, siendo tres reactores, además de adaptar calentadores antes

de la entrada a cada reactor, este descenso de la temperatura gradualmente se da

porque, las distintas reacciones, presenta ordenes de prioridad dentro de la atmosfera

de los reactores, esto ocurre porque la velocidad de reacción que cada trasformación

Page 27: Reformado catalitico[3]

química presenta un orden de reacción, los que se quiere destacar es que tipo de

Catalizador se puede utilizar:

Si se necesita obtener elevación del Número de Octanos de la Nafta de Carga,

como así también, facilitar reacciones de Aromatización, debe tenerse un catalizador

capaz de excitar tanto al enlace c-c como al c-h. Es por ello que un Ctz de Reformado

Catalítico debe tener al menos dos componentes activos. CTZ BIFUNCIONALES

(generalmente Pt en un soporte ácido (Alúmina) )

El Pt actúa fundamentalmente en la DESHIDROGENACIÓN, El componente

ácido (Si-Al) tiene por función excitar el enlace C-C, favoreciendo las reacciones de:

ISOMERIZACIÓN, CRACKING, El Ctz posee una gran Sup Efectiva y una

actividad ácida que puede ser modificada: se la reduce agregando agua en la

alimentación se la aumenta o restaura una vez reducida por el agregado de

compuestos orgánicos clorados

Los nuevos ctz poseen un metal estabilizado, renio, que produce el efecto de

disminuir la velocidad de declinación de la actividad catalítica, suponiéndose que el

mismo altera la estructura cristalina del carbón depositado sobre la superficie

catalítica, haciéndolo más permeable.

Un catalizador bimetálico que actúa convenientemente, en cnpt, presenta

prioridad de reacción, en el siguiente orden:

1. Deshidrogenación

2. Isomerización

3. Craqueo

Page 28: Reformado catalitico[3]

Para comprender un poco más sobre las reacciones, desde un punto de vista

cinético y termodinámico, es importante visualizar, como se dan las distintas

reaciones del Reforma Catalítico.

Dehidrociclización de parafinas:

Page 29: Reformado catalitico[3]

Deshidrogenación de Naftenos a Aromáticos:

1. Es la más rápida de todas las reacciones

2. Es muy endotérmica

3. La cataliza la función metálica del catalizador

4. Genera gran cantidad de hidrógeno

5. Se favorece por alta temperatura, baja presión y baja relación hidrógeno /

hidrocarburo

Isomerización:

1. Es una reacción muy lenta

2. Las funciones ácida y metálica del catalizador participan en las reacciones de

isomerización

3. Es la única forma que tienen las parafinas lineales en aumentar su RON

4. Poco influenciable por la presión y la temperatura

Page 30: Reformado catalitico[3]

Dehidrociclización de Parafinas:

1. Es más lenta que la Deshidrogenación

2. Es muy endotérmica

3. La reacción es catalizada por la función ácida del catalizador

4. Se favorece por la alta temperatura, baja presión y baja relación hidrogeno

/hidrocarburo

Hidrocracking:

1. Es la reacción más lenta en desarrollarse

2. Se lleva a cabo sobre la función ácida del catalizador

3. La reacción se favorece por alta temperatura y baja velocidad espacial

Una vez comprendido, como es la Termodinámica de las reacciones y cuales

con las condiciones de Temperatura, Presión, Relación Hidrogeno/Hidrocarburo y los

catalizadores a las cuales debe operar el proceso de Reformado catalítico, es

importante concluir que:

La entalpia de las reacciones es mayor que cero

Si consume energía para que se puedan dar las reacciones, por lo tanto las

reacciones no son espontaneas, la energía libre es mayor que cero

Si las reacciones, no son espontánea y necesitan de calor para poder llevar a

cabo su transformación, entonces las entropía es menor que cero.

Para entender un poco más sobre, el proceso de Reformado Catalítico que

sufre la nafta pesada en los reactores, es necesario hacer la del sistema positiva,

es decir, se debe aumentar el desorden molecular, es por ello que el proceso, pasa de

condiciones de normales a condiciones o temperaturas y presión de (218 a 268) ºC,

Page 31: Reformado catalitico[3]

este aumento de la temperatura hace que la energía cinética de las moléculas se

mucho mayor y así termodinámicamente y cinéticamente las reacciones pueden

producirse en los reactores.

Temperatura

Altas temperaturas provocan un aumento de la actividad catalítica y de la

velocidad de desactivación del catalizador, y una reducción en la selectividad a los

productos deseados. Con el fin de aumentar la conversión de parafinas a compuestos

aromáticos los procesos a baja presión operan con temperaturas que oscilan entre 480

y 535 ºC. A medida que los catalizadores pierden actividad durante la operación se

aumenta la temperatura del reactor, a fin de obtener el octanaje deseado.

Presión

Presiones elevadas (35-40 atm) provocan por un lado el aumento de la

velocidad de hidrocraqueo y por otro la disminución de: la producción de aromáticos

e hidrógeno y la velocidad de desactivación del catalizador. A bajas presiones (8-20

atm) si bien se aumenta el rendimiento a aromáticos e hidrógeno y se disminuye el

hidrocraqueo, se produce una rápida desactivación del catalizador por formación de

coque. Por lo tanto, la selección de la presión de trabajo, resulta de una solución de

compromiso.

Relación molar hidrógeno/hidrocarburo

Si la relación molar hidrógeno/hidrocarburo (H2/HC) es baja la actividad de

deshidrogenación y aromatización mejoran, y la velocidad de hidrocraqueo es baja.

Sin embargo, aumenta la formación de coque. Esto conduce a una disminución del

tiempo del ciclo de operación (período comprendido entre una regeneración y otra).

Relaciones altas H2/HC inhiben la formación de coque, aumentan la formación de

gases debido a la elevada actividad de hidrocraqueo y disminuyen el rendimiento a

Page 32: Reformado catalitico[3]

compuestos aromáticos. El valor óptimo H2/HC debe fijarse considerando los niveles

máximos admitidos de hidrocraqueo y de desactivación del catalizador.

Velocidad espacial

La velocidad espacial se define como una relación entre la cantidad de nafta

(o de hidrocarburos) a ser procesada por masa de catalizador y por unidad de tiempo.

Puede expresarse en términos de velocidad espacial volumétrica (LHSV) o velocidad

espacial másica (WHSV). En el caso del reformado de nafta, los valores comunes de

LHSV se sitúan en el rango de 1.0 a 3,0 h-1. Cuando los valores de LHSV son

menores a 1.0 h-1 se favorece el hidrocraqueo y se reduce el rendimiento del

producto líquido del reformado. A velocidades espaciales muy altas el hidrocraqueo

es menor dado que es una reacción lenta y además se limita el ciclo de operación por

la mayor formación de coque. Una elección de LHSV adecuada debe considerar la

cantidad de hidrocraqueo aceptable y la producción de aromáticos. Las reacciones de

hidrogenación, aromatización e isomerización no están afectadas por alteraciones en

la velocidad espacial debido a que son reacciones rápidas.

Rendimientos y costos del Reformado Catalítico e Isomerización

Los costos en cualquier proceso de refinación constituyen un tema de gran

relevancia e interés, ya que éstos se estiman que son muy elevados, y un aspecto muy

común es el requerimiento de energía, además de ello los costos en catalizadores, en

materia prima (alimentación), costes de construcción y de operación, entre muchos

otros.

Los costes del capital de construcción y de operación se pueden estimar a

partir del siguiente diagrama:

Page 33: Reformado catalitico[3]

Reque

rimien

tos y

Servicios.

Unidades de reformado catalítico

Datos de servicio

( por bl de alimento)

Vapor, lb 30

Potencia, kwh 3

Agua de refrigeración, gal 600

Gas combustible (BPC) MMBtu 0,3

Sustitución del catalizador lb/bl 0,004

Page 34: Reformado catalitico[3]

Isomerización de parafinas con catalizador de platino.

Datos de servicio (por lb de alimento nuevo).

Tipo de operación

A B C

Vapor, lb * 250 -450 150 – 270 20

Potencia, kwh 2,5 2,0 1,5

Agua de

refrigeración, gal *

(30° F DT)

1600 – 2400 1100 – 1600 150

Combustible

(BPC), MMBtu

0,16 0,12 0,08

Sustitución del

catalizador, lb

0,0025 0,0025 0,0025

Obtención de

hidrogeno, pce

80 40 40

Para el pentano como alimento, los valores del vapor y del agua de

enfriamiento son menores, para el butano son mayores.

Page 35: Reformado catalitico[3]

Necesidades químicas y de servicio para un hidrogenador y un reformador

catalítico

Requerimiento (por lb de alimento)

servicio Hidrogenador Reformador total Total

requerido

Vapor, lb * 6 30 36 27.060 lb/hr

Potencia, kwh 2 3 5 90.200

kWh/día

Agua de

refrigeración,

gal * (30° F DT)

300 600 900 11.275 gpm

Combustible

(BPC), MMBtu

0,1 O,3 0,4 7.200

MMBTu/día

l catalizador, lb 0,002 0,004 36 lb/día

para el

hidrogenador

72 lb/día

para el

reformador

Page 36: Reformado catalitico[3]

Necesidades de productos químicos y servicios generales (por bl de alimento del

tratamiento de hidrogeno y reformado catalítico

Tratamiento Reformado Total necesario

Alimento BPDC 18.040 24.930

Vapor, lb 6 30 35..670 lb/hr

Electricidad, kWh 2 2 110.870 kWh/día

AR, gal 300 600 14.150 gpm

Combustible

MMBtu

0,1 0,3 9.280 MMBtu/día

Catalizador 0,002 - 36 lb/día

Catalizador 0,004 100 lb/día

Unidades del reformado Catalítico

Costes Incluidos:

1. Todos los servicios del límite de la planta requerida para la producción de

reformado de 100 NOI (número de octano de la gasolina) exento de plomo a partir de

un alimento de nafta directa, libre de azufre.

2. Estabilizador del producto.

3. Todos los controles necesarios e instrumentación.

4. Medios para el precalentamiento y enfriamiento, para tomar el alimento y

devolver los productos a la temperatura ambiente.

Page 37: Reformado catalitico[3]

Costes no incluidos:

1. Agua de refrigeración, de vapor y electricidad.

2. Carga inicial del catalizador.

3. Royalties

4. Fraccionamiento o desulfuración del alimento.

Carga del Catalizador

La carga inicial del catalizador cuesta aproximadamente 60 dólares/BDP de

alimentación .

Royalties

Royalty de operación es alrededor de 0,045 dólares/bl

Royalty pagado es alrededor de 60 dólares/BDP de alimento.

Isomerización de parafinas con catalizador de platino

Costes incluidos

1. Secado del alimento.

2. Secado del hidrógeno previamente obtenido.

3. Medios para el precalentamiento completo, la reacción y la circulación del

hidrógeno.

4. Desgaseado del producto o estabilización.

5. Suficiente intercambio de calor para enfriar los productos a la temperatura

ambiente.

6. Controles centrales.

Page 38: Reformado catalitico[3]

7. Fraccionamiento para producir i-C4 o i-C5 como corrientes separadas, sólo

para las curvas A y B de la figura 6.9.

8. Royalty pagado.

Costes no incluidos

1. Para la curva C de la figura 6.9, no está incluido el fraccionamiento para

producir las corrientes separadas de producto.

2. Fuente de hidrógeno.

3. agua de refrigeración, vapor y electricidad.

4. Desulfuración del alimento.

5. Carga inicial del catalizador.

REFORMADO CATALÍTICO BALANCE DE MATERIA

En todo proceso petroquímico es fundamental la aplicación de balance de materia

con el propósito de determinar el flujo de los mismos antes durante y al final del

proceso, esto con la finalidad de disponer de una idea clara de cuáles serán los gastos

de energía, la eficiencia y el rendimiento del proceso.

Un balance de materia no es más que los cálculos estrequiometricos que ,con

fundamentos matemáticos, se aplican a las cantidades de materia que se alimentan y

se obtienen en un proceso.

Aplicando el balance en el proceso de reformación catalítica es necesario hacer

un balance global de lo q entra y sale del sistema es decir ¿Qué cantidad de reactivo

es alimentado al sistema y q cantidad del producto obtengo de esa carga. Por lo tanto

tenemos como reactivo fundamental la nafta pesada (hidrocarburos que van de 6 a 12

Page 39: Reformado catalitico[3]

Carbonos) de los cuales se obtienen durante el recorrido del proceso productos

parafinicos; iso-parafino; aromáticos; gas licuado entre otros.

Visualizando el diagrama de flujo podemos establecer un balance global donde

ME corresponde a la masa de entrada la cual está conformada por nafta pesada

(hidrocarburos que van de 6 a 12 Carbonos) previamente tratada (desulfurada). MS es

la Masa de salida que se compone principalmente por; hidrogeno que se deriva de la

corriente del separador de hidrogeno, gas combustible (C3 y C4 ) por la parte de arriba

de la columna de destilación y por la parte inferior el gas licuado de petróleo que es

el refinado el cual contiene un 5% de benceno y MA es la Masa que se acumula en el

proceso.

masa de entrada – masa de salida = Acumulación

En toda reacción química existe acumulación y en el caso del reformado

catalítico se tiene tres reactores en los que se dan múltiples reacciones y lógicamente

suscitan indeseablemente acumulación como el carbón residual que se deposita sobre

el lecho catalítico del catalizador, también podemos mencionar el sulfuro como

producto de reacciones indeseadas que, aparte de representar una acumulación en el

sistema, contamina los catalizadores de los reactores.

Para ser más específicos se podría hacer un balance por componentes en donde la

proporción de un elemento por la masa de determinada corriente es igual a la

proporción del mismo componente pero en la corriente de salida por la masa total de

dicha corriente en el sistema estudiado. De esta manera resulta

Masa de componente A= Fracción molar del componente A x Masa total de la

corriente.

Page 40: Reformado catalitico[3]

Esto se aplica para cada componente y su reacción.

En el proceso de reformado catalítico sería muy extenso realizar un balance de

cada uno de los componentes ya q los compuestos de la nafta (hidrocarburos de 6 a

12 Carbonos) sufren transformaciones químicas gracias a los catalizadores y las

múltiples reacciones y condiciones q se presentan en este proceso.

En la actualidad existen estándares que demuestran el rendimiento del proceso a

través de una carga especifica cómo se ilustra en la siguiente tabla.

Page 41: Reformado catalitico[3]
Page 42: Reformado catalitico[3]

ISOMERIZACIÓN

Incrementa el valor agregado a las corrientes de naftas livianas de Topping

obteniendo una nafta isomerada de mayor valor octánico. Es un proceso de

reordenamiento molecular de parafinas lineales de pentano y hexano (RON 60) que

da como resultado una nafta (isomerado) (RON 82) de mayor valor octánico.

La Unidad de Isomerización está compuesta por dos secciones:

HTN (Hidrotratamiento de naftas): tiene como objetivo la separación del corte

de pentanos y hexanos de la carga, y su posterior tratamiento con hidrógeno para

eliminar los contaminantes del catalizador de la sección de Penex.

PENEX (Reacción de Isomerización): tiene como objetivo la isomerización de

las parafinas lineales de pentanos y hexanos.

Valor Octánico de Compuestos de C5/C6

Page 43: Reformado catalitico[3]

CARGAS Y PRODUCCIONES

CARGA TOTAL : 1000 m3/d

NAFTA LIVIANA DE TOPPING III : 250 m3/d

NAFTALIVIANA DE TOPPING IV : 250 m3/d

NAFTA LIVIANA DE GASCON: 200 m3/d

NAFTA LIVIANA DE TOPPING II : 220 m3/d

GASOLINA DE BRIDAS: 80 m3/d

PRODUCCIONES

NAFTA HIDROTRATADA A PENEX : 554 m3/d

NAFTA NO ISOMERIZABLE A USO

PETROQUÍMICO : 250 m3/d

REACCIONES PRINCIPALES

Page 44: Reformado catalitico[3]

Saturación de olefinas : saturación de los compuestos olefínicos a parafinas. El calor

liberado por la reacción de olefinas en el catalizador de Penex afecta la

termodinámica de la reacción de isomerización:

Desulfurización: eliminación de los compuestos de azufre que desactivan en

forma temporaria los sitios activos del catalizador de Penex.

REACCIONES PRINCIPALES

Denitrificación: eliminación de los compuestos de nitrógeno que desactivan

en forma permanene los sitios activos del catalizador de Penex.

Eliminación de oxigenados: eliminación de los compuestos metálicos que se

reaccionan con el sitio ácido del catalizador de Penex desactivándolo en forma

permanente.

Page 45: Reformado catalitico[3]

Demetalización: eliminación de los compuestos metálicos que se depositan

sobre los sitios activos del catalizador de Penex desactivándolo en forma permanente

COMPUESTO METÁLICO + CATALIZADOR (CO-METAL)

CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES

Relación de la velocidad de reacción

Eliminación de oxígeno : 1 (-)

Denitrogenación : 1

Saturación de olefinas : 4

Desulfurización : 5 (+)

Relación del calor liberado

Denitrogenación : 1 (-)

Desulfurización : 10

Saturación de olefinas : 50 (+)

VARIABLES DE LA REACCION

Temperatura

Es la más importante de las variables operativas y la que produce el efecto

más inmediato sobre las reacciones. Las reacciones de desulfurización se ven

favorecidas por un aumento de temperatura, comienzan a valores de 230°C y se

incrementan a medida que se eleva la temperatura hasta los 340 °C.

La eliminación de compuestos oxigenados y nitrogenados es más difícil. Se

neceitan temperaturas superiores a las utilizadas para la eliminación de sulfuros. Las

Page 46: Reformado catalitico[3]

reacciones de eliminación de metales no son tan dependientes de la temperatura

aunque para la eliminación total de estos se debe operar a una temperatura superior a

los 315°C.

Las reacciones de saturación de olefinas se comportan en forma similar a la

desulfurización pero son altamente exotérmicas, elevando la temperatura del lecho.

Una temperatura de operación por encima de los 350°C comienza a producir

reacciones de craqueo sobre el catalizador y de formación de carbón.

Presión

La presión influye sobre la efectividad en la eliminación de contaminantes y

en el ciclo de vida del catalizador. Una elevada presión en el reactor alarga la vida del

catalizador debido a que evita la formación de carbón y favorece la eliminación de los

contaminantes.

Relación hidrógeno a hidrocarburo

Se define como los metros cúbicos de hidrógeno presentes en el sistema sobre

los metros cúbicos de hidrocarburo a reaccionar. El hidrógeno mantiene el contacto

físico entre el hidrocarburo y el catalizador y asegura que las reacciones químicas se

produzcan en los sitios activos del catalizador. El hidrógeno en exceso es necesario

para evitar la formación de carbón sobre el catalizador. La relación hidrógeno a

hidrocarburo determina la presión parcial en el reactor.

Velocidad espacial

La velocidad espacial se define como la relación entre la carga líquida al

reactor y el volumen de catalizador cargado y está relacionada inversamente con el

tiempo de contacto de la carga con el catalizador.

Page 47: Reformado catalitico[3]

Una velocidad espacial superior a la de diseño, menor tiempo de contacto,

puede ocasionar que las reacciones no se produzcan totalmente; mientras que una

velocidad espacial inferior a la de diseño, mayor tiempo de contacto, favorece las

reacciones de craqueo y deposición de carbón.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO:

La carga de pentanos y hexanos, ya tratada en HTN, pasa a través de unos

secadores cuya función es la de adsorber el agua disuelta, ya que ésta se comporta

como un oxigenado frente al catalizador de Penex.

Luego de pasar por los secadores la corriente se lleva a temperatura de

reacción mediante un sistema de intercambio con el efluente del mismo.

Mientras que en el primer reactor se favorece la cinética de las reacciones

operando a mayor temperatura, en el segundo se favorece el equilibrio termodinámico

de las mismas mediante su operación a menor temperatura.

El catalizador de los reactores de Penex está compuesto por platino sobre

alúmina clorada. El efluente del segundo reactor es enviado a una torre estabilizadora

para despojar los compuestos livianos de la nafta isomerada.

CATALIZADOR DE PENEX

TIPO DE CATALIZADOR

Platino (< 1% en peso) sobre alúmina clorada

CARACTERÍSTICAS

Condiciones de operación moderadas

Alto rendimiento líquido (99%)

Page 48: Reformado catalitico[3]

Alta conversión

Bajo hidrocraqueo a fracciones livianas

Altos ciclos de operación (>4 años)

RENDIMIENTO

Conversión de n-C5 = 53 % (salida del 2° reactor)

Conversión de n-C6 = 76 % (salida del 2° reactor)

CONTAMINANTES (máximo permitido)

H2O 0.5 ppm

Azufre 0.1 ppm

Nitrógeno 0.1 ppm

HIDROCARBUROS NO DESEADOS

Olefinas (máx.) 2 % (vol)

C7+ (máx.) 2-3 % (vol)

Naftenos (máx.) 4 % (vol)

REACCIONES PRINCIPALES

Isomerización de n-C5

Isomerización de n-C5

Page 49: Reformado catalitico[3]

VARIABLES DE LA

REACCIÓN

Temperatura

Presión

Velocidad espacial

Relación hidrógeno a

hidrocarburo

CARACTERÍSTICAS DE LA REACCIÓN

Mientras que la cinética de la reacción se favorece operando a mayor temperatura,

mayor velocidad de reacción, el equilibrio termodinámico se desplaza hacia los

isómeros operando a menor temperatura.

Page 50: Reformado catalitico[3]

BIBLIOGRAFIA

Libros:

Petroleum Refining Technology and Economics. 4ta. Edición

Autor: James H. Gary Glenn E. Handwerk. Golden, Colorado. Paginas: 189-

214.

El Refino del Petroleo. Autor: J.P. Wauquier.

Page 51: Reformado catalitico[3]

Análisis y simulación de procesos de Refinacion de Petroleo Autor:

Rafael Torres Robles. J. Javier Castro Arellano. Edicion: Alfaomega.

Paginas: 18-19

El Pozo Ilustrado Monte Avila Editores, 1976, ediciones de Lagoven

S.A., 1982-1983, 1983, 1985; editor técnico y traductor principal de

Thermal Recovery, de Michael Prats. Página: 282