7/28/2019 GUIA DE OLEFINAS I.doc

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Ing. Ariany Linares

DESCRIPCION DEL PROCESO DE LA PLANTA DE OLEFINAS I

CATEDRA: PROCESOS PETROQUIMICOS

1. SECCION DE ALIMENTACION :

La planta de LGN suministra propano en estado lquido a 17 Kg/cm2 y 38 C. Este se recibe en un tanquepulmn y de all pasa a un vaporizador alcanzando una temperatura de 66 C y una presin de 7 Kg/cm 2.

Luego se une con el propano de reciclo proveniente de la seccin de hidrogenacin constituyendo laalimentacin a los hornos de pirolisis.

El etano gaseoso proveniente de la planta de LGN se une con el etano de reciclo, alimentndosedirectamente a los hornos a 4.2 Kg/cm2 y 15 C.

2. SECCION DE PIROLISIS:

La pirolisis se define como una descomposicin qumica mediante la aplicacin de calor.

La planta de Olefinas I posee una seccin de pirolisis donde se craquean etano y propano. Por diseo sepuede operar con una alimentacin de 100 % propano o con una alimentacin mixta de 70% de etano y30% de propano. Posee 7 hornos asociados cada uno a un intercambiador de enfriamiento rpido donde seenfra el gas de proceso y se recupera calor.

Los hornos de pirolisis constan de dos secciones: una de conveccin y otra de radiacin. Antes de entrar ala zona de conveccin (precalentamiento), el hidrocarburo es diluido con vapor de agua, con la finalidad debajar la presin parcial para favorecer el craqueo, controlar el tiempo de residencia en el horno y reducir laformacin de coque. En esta zona se alcanzan temperaturas de 505 a 565C.

En la zona de radiacin se produce el craqueo al alcanzarse temperaturas de 815 a 840 C, esta reaccines endotrmica.

Para evitar la formacin de gran cantidad de subproductos es necesario detener el avance de la reaccinenfriando rpidamente los efluentes del horno hasta 400 a 450 C.

Los gases efluentes de todos los hornos se unen y fluyen hacia la torre depuradora.

3. DEPURACION DEL GAS DE PROCESO:

La depuracin consiste en la limpieza del gas de proceso, y se realiza en una torre donde la corriente degas se pone en contacto con agua que circula a travs de ella. Al enfriarse el gas se separan aceites,polmeros y slidos, y condensa el vapor de dilucin que se introduce en la seccin de pirolisis.

Los gases de pirolisis entran por la parte inferior de la torre a una temperatura mxima de 450 C y fluyen

en contracorriente con el agua de proceso. La corriente lquida fluye hacia un tambor decantador donde sesepara aceite pesado, agua de proceso y aceite liviano. Una parte de agua de proceso es drenada y la otraentra a un circuito de recuperacin de calor, posteriormente es recirculada a la torre y los aceites sonenviados hacia el rea de almacenaje.

El gas de proceso limpio, a 1 Kg/cm2 y 45 C, sale por el tope de la torre depuradora y fluye hacia la

primera etapa de compresin.

4. COMPRESION DEL GAS DE PROCESO :

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Los gases provenientes de la depuradora son comprimidos con el objetivo de alcanzar la presin necesariapara el fraccionamiento posterior de los productos obtenidos.

En las tres primeras etapas del proceso el gas se comprime desde 1 a 18 Kg/cm 2. Durante cada etapa elgas se calienta hasta 100-110 C, siendo necesario remover el calor generado. Al aumentar la presin secondensan los elementos ms pesados, en su mayora aromticos. Estas corrientes de condensado sonenviadas a un despojador donde la fraccin lquida constituye un subproducto llamado Diproleno (gasolinade pirolisis), compuesto rico en aromticos, el cual es almacenado y posteriormente utilizado como

combustible en las calderas del complejo.

Antes de la ltima etapa de compresin, se eliminan del gas de proceso impurezas y elementos quecontaminan los productos finales.

5. CONVERSION DE ACETILENO:

El acetileno es un elemento contaminante del etileno y es formado durante las reacciones de craqueo. Lacorriente del gas de proceso tambin tiene hidrogeno, el cual tambin es aprovechado para hidrogenar elacetileno presente.

La reaccin es llevada a cabo en un convertidor y utilizando un catalizador cuyo elemento activo es elNquel.

Para evitar la hidrogenacin del etileno es necesario hacer selectivo el catalizador, esto se logra inyectandomercaptano a la corriente de gas para producir sulfuro de nquel, favorece la hidrogenacin del acetilenoreduciendo las prdidas de etileno.

La reaccin de hidrogenacin es exotrmica alcanzndose una temperatura de salida de 240C. Antes deentrar a la etapa de lavado es necesario disminuir la temperatura a 40C.

Reacciones de hidrogenacin:

HC CH + H2 CH2 = CH2

CH2 = CH2 + H2 CH3 - CH3

6. LAVADO CAUSTICO :

En la corriente de gas de proceso proveniente del convertidor de acetileno se encuentran pequeascantidades de dixido de carbono (CO2) y acido sulfhdrico (H2S), los cuales contaminan el etileno productoy pueden solidificar al bajar la temperatura agua abajo del proceso.

Para reducir el contenido de CO2 y H2S, existe una torre de platos perforados donde el gas se pone encontacto con una solucin de soda caustica (NaOH). La torre posee 4 etapas de lavado, 3 con solucin desoda caustica y 1 con agua de desmineralizada.

Reacciones del lavado:

CO2 + 2 NaOH Na2( CO3) + H2O

H2S + 2 NaOH Na2S + H2O

7. SECADO DEL GAS DE PROCESO:

Antes de acondicionar el gas de proceso para el fraccionamiento es necesario minimizar el contenido deagua. El gas que sale de la torre de lavado caustico es enfriado hasta 16C, para eliminar la mayor parte delagua presente en el tambor de separacin. La cantidad restante es absorbida en un secador de tamicesmoleculares (zeolitas).

Al salir de esta etapa el gas se encuentra libre de impurezas (acetileno, acido sulfhdrico y dixido decarbono) y completamente seco a una presin de 15 Kg/cm2 y 16 C.

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8. COMPRESION FINAL:

En la cuarta etapa de compresin el gas de proceso, es llevado desde 15 a 38 Kg/cm 2. La temperatura a lasalida alcanza 96, pero luego disminuye hasta 40C en un intercambiador de calor.

A la salida de esta etapa, el gas se encuentra en condiciones para entrar a la etapa de fraccionamiento. Suscomponentes son hidrogeno, metano, etileno, etano, propano, propileno y pequeas cantidades de butano,butadieno y butileno.

9. FRACCIONAMIENTO:

En esta seccin se separan los diferentes componentes del gas, obtenindose etileno y propileno comoproductos principales y metano e hidrogeno como subproductos. Esta seccin consta de 4 torres defraccionamiento: una desmetanizadora, una desetanizadora, una fraccionadora etano/etileno y unafraccionadora propano/propileno.

Para efectuar la separacin es necesario bajar la temperatura del gas de proceso que proviene de la cuartaetapa de compresin. Este enfriamiento se realiza en tres etapas:

1.- La primera se logra con etano de reciclo y tres niveles de refrigeracin con propileno. El condensado deesta etapa, a -1C, se enva al punto inferior de alimentacin de la desmetanizadora y los vapores a lasegunda etapa de enfriamiento.

2.- La segunda se logra por el intercambio de calor con metano, hidrogeno y dos niveles de refrigeracincon etileno. El condensado, a -79C, se enva al punto medio de alimentacin de la desmetanizadora y losvapores de la tercera etapa de enfriamiento.

3.- La tercera se logra por intercambio de calor con hidrogeno y metano. El condensado, a -134 C, seenva a la seccin superior de la desmetanizadora; y el gas no condensado constituye la corriente dehidrogeno.

La torre desmetanizadora tiene como funcin separar el metano del resto de los componentes presentesen el gas de proceso (etano, etileno, propileno y ms pesados), y est constituida por platos perforados. Lacorriente de fondo fluye hacia la torre desetanizadora.

La torre desetanizadora opera a 20.5 Kg/cm2 y -18C en el tope y 61C en el fondo. El etano y el etileno

que salen por el tope se separan del propano, propileno y ms pesados que salen por el fondo. El productotope se condensa parcialmente, el lquido se utiliza como reflujo y los vapores van hacia la fraccionadoraetano-etileno. La composicin de esta corriente es: 74.9% molar de etileno, 24.9% molar de etano, 0.1%molar de propano y 0.1% molar de propileno.

El producto de fondo se enva a la fraccionadora propano-propileno.

En la fraccionadora etano-etileno se separa el etano por el fondo y el etileno de alta pureza (99.93%) porel tope. Una parte de la corriente de tope se condensa totalmente y los vapores restantes son enviadosdirectamente a los usuarios del Complejo como: la planta de MVC, POLINTER Y PRALCA.

La corriente de fondo es etano de reciclo, que puede ser almacenado lquido o vaporizado para ser utilizadoen los hornos de pirolisis.

La fraccionadora propano-propileno est constituida por dos torres en serie y se alimenta con el productode fondo de la torre desetanizadora. La primera torre trabaja a una presin de 19 Kg/cm2, 64C en el tope y79C en el fondo; la segunda a igual presin, 47C en el tope y 35C en el fondo. La corriente de fondo dela primera torre es propano (84% molar) y componentes pesados insaturados. El producto del tope de lasegunda torre es propileno al 99.6% molar. Esta corriente se condensa totalmente, una parte se enva comoreflujo y el resto como propileno producto.

10. HIDROGENACION:

La alimentacin del reactor de hidrogenacin est constituida por el fondo de la torre propano-propileno,esta se vaporiza y se une con una parte del hidrogeno proveniente de la tercera etapa de enfriamiento. En

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este reactor se hidrogenan las olefinas y diolefinas presentes. El efluente se une con la corriente depropano fresco y se alimenta a los hornos de pirolisis.

En el reactor se emplea un catalizador a base de Cobalto Modibdeno, y las reacciones que se producenson:

C3H6 + H2 --------------------- C3H8 + calor

C4H8 + H2 -------------------- C4H10 + calor

El incremento de temperatura a travs del lecho se controla con la adicin de propano diluyente.

Actualmente este hidrogenador esta fuera de servicio y el propano con compuestos pesados es enviadodirectamente a los hornos de pirolisis.

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