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8/18/2019 Olefinas Proceso Completo
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Cálculo del índice de severidadExisten muchas correlaciones para determinar el índice de severidad, todas ellas toman en cuentaparámetros distintos y tienen una mayor aplicación dependiendo del caso. Entre esas correlacionestenemos:• Ecuación de Linden
y Reid
Toma en cuenta latemperatura de salida delhorno y el tiempo mediode residencia.
• Correlación deSzepesy
Donde b es la constante cin ticaempírica para me!clas dehidrocarburos y " la constante dedescomposición #lobal.
• Ecuación
Donde " es la conde descomposiciónprima y t es el tiem
• Ecuación de Illes yHorvarth
Donde E es la expansión e$ectiva dela me!cla de hidrocarburos, C% es laconcentración inicial de laalimentación, n es el orden #lobalde la reacción, " es la constante
cin tica de descomposición de laalimentación y t es el tiempo.
• Ecuación de Shu
Donde x es el #rado de#asi&cación 'conversión apropileno y etileno(.
• Ecuación Wall
Donde )C** es la del hidrocarburo, t residencia y T es absoluta.
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a#rama de estabilidad termodinámica de hidrocarbu+elaciona la entalpía libre de $ormación 'la temperatura para distintos hidrocarburos.
ndica la estabilidad de estos hidrocarburotemperatura dada relacionando su entalpíade $ormación con respecto a la del carhidró#eno molecular.
Cual/uier hidrocarburo /ue presente une#ativo a una temperatura dada será estaesa temperatura.
*or otro lado, cual/uier hidrocarburo /ue preun -% positivo a una temperatura dadinestable o reactivo.
*odemos observar /ue el metano es estatemperaturas ba0as y medias, temperaturas altas este se vuelve inestable.
El etano es estable a temperaturas ba0as.
El etileno es uno de los hidrocarbur
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+eacciones punto a punto hasta la $ormaciónde co/ue
Reacción I:hidrocarburos más Reacciones II y mol culas más pe/uReacción IV:de las para&nas y oReacción V: cole&nas y dienos.Reacción VI:de los compinsaturados.Reacción VII:
de los compuestos
2e ven $avorecidas de cra/ueo sobdeshidro#enación.
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3ormación del co/ue4a $ormación del co/ue en los hornos de pirólisis se da a trav s de lassi#uientes reacciones:
4a $ormación del co/ue #enera problemas enya /ue se deposita en las paredes de los tulos e/uipos, este un material aislante, por depósito de este #enera puntos calientes dhorno y $avorece la $ormación dsecundarios.
El vapor de a#ua, además de disminuir parcial de los hidrocarburos, tambi n reaccico/ue $ormado en los tubos del horno, vapa monóxido de carbono e hidró#eno.
4a $ormación del co/ue se ve$avorecida a temperaturas
superiores a los 5666 %C
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*roceso productivo 7le&nas
4a planta de 7le&nas de 8El Tabla!o8 produceetileno y propileno en #rado polímero por conversión
t rmica de propano y9ó etano.
3ue dise1ada por la Compa1ía alemana 84inde conuna capacidad instalada de ;<6.666 T=> de etileno
y 5;6.666 T=> de propileno en un es/uema dealimentación de 566? propano a @.666 horas
continuas anuales.4a planta tiene Aexibilidad para consumir etano y
propano como materia prima, pudiendo operar cones/uemas desde un 566? etano hasta 566? depropano, pasando por cual/uier caso de me!cla.4as materias primas provienen vía tubería de las
plantas 4-B ubicadas en el Tabla!o, y de la estaciónde separación y almacena0e de a0o -rande. 4a
planta de 7le&nas inició sus operaciones a &nes de5 .
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Esta sección est con!or"ada porhornos id$nticos %&'()() a &'(#()cada uno con , ca-as radiantes y usección de convección co".n+ con
serpentines/
La con01uración de los serpentinest prevista para una alta relació
super0cie a volu"en+ 2ue producer pido calenta"iento para pro"over
pirolisis y acortar el tie"po deresidencia/
3 0n de evitar p$rdida de ole0nas pla alta te"peratura de los 1ases+ y
desarrollo de reacciones secundariase4uente de los serpentines se en!r
r pida"ente en calderas de
8IR9LISIS E;&RI3<IE;=9 S
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El e4uente de la sección de pirolisi
en!r5a en un siste"a de en!ria"ientodepuración con a1ua+ 2ue consisteuna colu"na depuradora %=',@()
El 1as de pirolisis se en!r5a a @#%punto de roc5o*+ por evaporaci
a1ua puesta en contacto y encontracorriente/ 3 la vez+ se eli"in
las part5culas de co2ue+ al2uitr!racciones de destilados pesados d1as de proceso/
El 1as de proceso+ saturado con a1se condensa por "edio de aire de
ventiladores en el tope de la colu"nLos co"ponentes " s pesados %acey co2ue*+ pasan a un ta"6or separa% ',@(,* donde se separa el aceite
L3V3 9 E D3S E 8R9C
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Con el 0n de o6tener condiciones de presión yte"peratura en el 1as de proceso+ y poder e!ectuarla separación de sus co"ponentes por destilación+se co"pri"e este 1as a A 6ar1 en un co"presorcentr5!u1o de 7 etapas %C' )()*/ espu$s de cad
etapa el 1as se en!r5a y se separan los co"ponentespesados en un ta"6or/
El 1as cido+ C9, y otras i"purezas+ se re"uevenentre la cuarta y la 2uinta etapa/ Los condensados
l52uidos de todas las etapas son recolectados yenviados a un separador de 6a-a presión % ',@(,*
C9<8RESIF; ELD3S CR3G E3 9
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El 1as cido+ C9, y el cido sul!h5drico %H,S*eli"ina antes de la .lti"a etapa de la co"presión
del 1as de pirolisis en un a6sor6edor %=' 7()* 2e!ect.a un lavado con ;a9H en contra'corriente+reduciendo la concentración de estas i"purezas a
niveles adecuados %"enor a ) pp"*/El a6sor6edor utiliza un siste"a dual de circulación
en el 2ue la soda concentrada % , * circula en lsección superior "ientras 2ue se repone la soda
!resca+ y la soda 1astada va al !ondo del e2uipo/ Ee4uente ó soda 1astada se env5a a trata"iento
RE<9CIF; ED3S JCI 9
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La soda 1astada+ a unaconcentración de , + se
env5a desde el !ondo dela6sor6edor c ustico a unseparador de des1aseo % '
7(,*/ e a2u5+ el 1aso6tenido se env5a a la
se1unda etapa delco"presor de 1as de
proceso+ y la soda se en!r5aa K(B C y se neutraliza con
=R3=3<IE;=9E S9 3
D3S=3 3La soda 1astada neutraliz
env5a entonces a un recipidespo-a"iento+ en donde
separado se env5a al "ech
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Lue1o de ha6erse eli"inado losco"ponentes cidos en el lavado
C ustico+ el 1as se co"pri"e en la.lti"a etapa de co"presión y seprocede a la eli"inación del a1ua
presente en el 1as de proceso y dehidrocar6uros/ El 1as se pre'en!r5a
con propileno re!ri1erante antesdel secado para reducir el
contenido de a1ua y el volu"endel 1as/ El secado se e!ect.a en
un ta"iz "olecular dealu"inosilicato+ "ediante un
secador en servicio y otro enre1eneración %3' A() 3 ?*/ El ciclo
SEC3 9
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El 1as de pirolisis se so"ete a unahidro1enación catal5tica selectiva para re"over
total"ente el acetileno y convertir dienos a"ono'ole0nas y alcanos+ el acetileno se
controla a la salida a una concentración "enor2ue ) pp"/ 8ara ello+ el 1as de pirolisis se
calienta a la te"peratura de reacción de 7( a))(BC/ La te"peratura de salida no de6e
so6repasar los ,A7MCLa hidro1enación se e!ect.a en un siste"a de
tres reactores de lecho 0-o %R' #()3 ? C*adia6 ticos+ en serie+ con en!ria"iento entre
cada lecho para re"over el calor li6erado por lahidro1enación/
Las reacciones 2ue tienen lu1ar son:
HI R9DE;3CIF;
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4a selectividad se controla por inyección de a!mercaptano( a la entrada de los convertidores. Existen dosinyección de a!u$re: a los hornos de pirolisis con la &nalidala metalur#ia y disminuir la velocidad de $ormación de co/uproveer la concentración de entrada re/uerida por los mayor tiempo de operación y, directamente a la entrconvertidores de acetileno, para complementar la cantidadnecesaria para controlar la selectividad del sistema catalíticoEl sistema está dise1ado para operar con dos convertidores ey uno en re#eneración o reserva
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El 1as li"pio se en!r5a en contracorriente enl5neas 2ue vienen de la sección de
!racciona"iento y se pasa por una se1undaetapa de secado+ para eli"inar el a1ua 2ue
pudiera !or"arse en el siste"a dehidro1enación/ 8osterior"ente se en!r5a en la
sección de pre'en!ria"iento con etileno ypropileno re!ri1erante y corrientes !r5as
provenientes de la zona de !racciona"iento/
EC3 9 SEC ; 3RI9 8RE'E;&RI3<IE;=9
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El 1as de pirolisis y las corrientes decondensado se ali"entan a la colu"na
desetanizadora %=' @() @(,* para suseparación en !racciones/El siste"a consta de dos torres: una a alta
presión %,A 6ar y 'K@B C en el tope* 2ue realizala !unción de despo-a"iento+ y otra+ a 6a-a
presión+ reci6e el !ondo de la pri"era %li6re de"etano y livianos*/ El tope de la se1unda torre
es parcial"ente condensado con propilenore!ri1erante y se env5a al separador de C,/ El!ondo de la se1unda colu"na %A, BC* 2uecontiene C y co"ponentes " s pesados+ se
env5a a la despropanizadora/
SE83R3CIF; C, C
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El 1as de pirolisis es en!riado en varias etapaso interca"6iadores %E'K(() ) , O 'K(() ) , *
hasta 2ue todo el etileno+ etano y casi todo el"etano haya condensado+ usando etileno ypropileno re!ri1erantes y con las corrientes
!r5as de H,+ etano y "etano 2ue se producenen la sección de !racciona"ientoO envi ndose estas corrientes a la colu"na
des"etanizadora/
SECCIF; E ?3P3 =E<8ER3= R3
2e en$rían nuevamente con un tercer nivel de etileno re$ri#erante 'F565 %C( y entran a otrod bi$á i l lí/ id í li t ió i t di l d t i! d
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El en$riamiento en laprimera etapa se da una
parte con ) , etano ymetano y otra con
propileno re$ri#erante atres di$erentes niveles detemperatura ' %C, F G %C
y FH5 %C( hasta I;H JC
2eparadori$ásico
4os vapores de la daetapa se en$rían unaparte con ) , ymetano y la otra condos niveles de etilenore$ri#erante 'FG %C yF@5 %c(
separador bi$ásico, el lí/uido se envía como alimentación intermedia a la desmetani!adoramientras /ue el vapor se envía a la tercera etapa de en$riamiento.
4os vapores de la ;ra etapa se en$r) , y etano pasando a un sedonde una corriente rica en ) del como a#ente de en$riamientointercambiadores 'turbo expansor >
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=odos los condensados de la sección de 6a-ate"peratura se ali"entan a la torre
des"etanizadora %='K)()*+ en donde se eQtraen porel tope co"ponentes livianos co"o "etano+
hidró1eno y C9, a ) 6ar/ La corriente de !ondo seenv5a a la colu"na !raccionadora etano etileno ='
K ()/
SE83R3CIF; C) C,
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*K ;5 bar
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La corriente de !ondo l52uida dedes"etanizadora y la corriente de tope d
desetanizadora se ali"entan en la separadoC, %='K ()*/
Esta colu"na opera a )A 6ar1 con una te"pede tope de ' ,+,B C y de !ondo d
El etileno producto se eQtrae co"o 1as o del ta"6or de re4u-o/ El etileno 1aseos
recalienta con etanol su6en!riado y se enusuarios/ El etileno l52uido se su6'en!r5a y
a al"acena"iento de etileno l52uido/ La !rde !ondo+ etano+ se calienta a te"pera
a"6iente y se recicla a los hornos de piro=iene 7( platos
&R3CCI9;3 9R3 E=3;9 E
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TK F; ,
%C
TK F56,;%C
* K 5L bar
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* K 56,Gbar
TK @,L %C
TK 6 %C
* K 6 bar TK @ ,< %C
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El producto de tope de la despropanizadora seali"enta a la separadora de C %='77()* 2ue operaa ), 6ar1 y ,@+ B C en el tope+ y @B C en el !ondo/Esta separa el propileno del propano para o6tener
un producto 0nal co"o propileno 1rado pol5"ero/
SE83R3CIF; 8R983;9 8R98ILE;9
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* K 5 bar TK @,; %C
TK ;@ %C
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El producto de !ondo de la despropanizadora seali"enta a la des6utanizadora %='7A()* 2ue opera
a A 6ar1+ #KB C en el tope y ) )B C en el !ondo+para ser separado en una !racción de CK y otra
!racción de 1asolina li1era/ Co"o tope de lacolu"na se retira la !racción de CK 2ue se recicla alos hornos de pirolisis/ La !racción C7 se env5a a
la unidad de hidro1enación de 1asolina/
SE83R3CIF; CK C7
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El propósito de esta unidad es eli"inarco"ponentes inesta6les %co"o diole0nas* por
hidro1enación selectiva+ con o6-eto de producir1asolina para "otor a las especi0caciones
re2ueridas/ Consta de una sección de separaciónde co"ponentes pesados+ la sección de reacción
propia"ente dicha+ y la destilación 0nal oesta6ilización/
HI R9DE;3CIF; E D3S9LI;3
7le&nas
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7le&nas
9LE&I;3S I 9LE&I;3S II• 8R9 CCIF;
E=ILE;98R98ILE;9
<6,666 T=>
5;6,666 T=>
;<6,666 T=>5;6,666 T=>
• =EC;9L9DI3 =.M. NE447--)7O2T7B, EEOO
4 BDE >.-.=OB C), >4E=>B >
• EG I89SH9R;9SC383CI 3
L 2 =*4E2 P
D7 4E2=EB7+E2
G D7 4E2
=>Q7+
• 3LI<E;=3CIF;)(( C A( C (C,
( C A(
C,
<6,666 T=> C K5;6,666 T=> C ; K
<6,666 T=> C KG,666 T=> C ; K<6,666 T=> C K
; ,666 T=> C ; K FFFFFFFFFFFFFFFCK
;<6,666 T=>5;6,666 T=>;<6,666 T=>55 ,666 T=>;<6,666 T=>G6,666 T=>;<6,666 T=>
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas y 7le&nas
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• En el caso de la planta de 7le&nas , la temperatura de pirólisis para el etano estáalrededor de @H; JC y la del propano entre @ GF@H; JC, dependiendo de la severidad dcra/ueo deseada.
•
En 7le&nas , el etano se procesa a una temperatura entre @ 6 y @H6 JC y el propanentre @H6 y @G6 JC. 4os rendimientos por dise1o son:7le&nas : 7le&nas
C K9 C J K 6.LL C K9 C J K 6.L@ C K9 C;J K 6.H< C K9 C;J K 6.HGC;J 9 C;J K 6. 6 C;J 9 C;J K 6.5@
• 4os mayores tiempos de residencia están en los hornos de 7le&nas , mientras /ue en7le&nas los tiempos son menores y el diámetro de los tubos varía, al rami&carse losserpentines internamente en el horno.
• 4a depuración del -as de *roceso en 7le&nas se reali!a en una columna condensadora,en$riando el #as de proceso hasta H<J C, condensando los hidrocarburos mas pesados'aceites( y el vapor de dilución introducido con la alimentación. En 7le&nas se utili!auna columna saturadora del #as de proceso llevando el a#ua /ue recircula a su punto derocío
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas y 7le&nas
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas y 7le&nas
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• 4a Conversión de >cetileno en ambas plantas se da por un sistema 3ront I End.7le&nas usa Catali!ador en base a ní/uel y 7le&nas en base a paladio
• El tipo de 2istema de 3raccionamiento depende de la inte#ración ener# tica delmomento en /ue se reali!ó el dise1o
R 7le&nas 'Dise1o en los L6(, ba0a inte#ración ener# tica, se en$ría todo el #asde proceso en la secuencia desmetani!adora I desetani!adora, paraposteriormente reali!ar el $raccionamiento de los productos etileno y propileno,el $raccionamiento de este Sltimo se e$ectSa a temperaturas positivas.
R7le&nas 'Dise1o de &nales de los @6(, con me0or inte#ración ener# tica, sereali!a una desetani!ación previa, enviándose a la !ona mas $ría de la planta
solo la corriente de metano, hidró#eno, etano y etileno, mientras /ue lascorrientes cuyo $raccionamiento se reali!a a temperaturas positivas 'C;P(, no seenvían a en$riamiento
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas y 7le&nas
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas y
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9LE&I;3S I 9LE&I;3S II)ornos de pirólisis *irólisis y en$riamiento sSbito
Depurador de #ases de pirólisis 4avado de #as de procesoCompresión primaria del #as de
procesoCompresión del #as de proceso
Convertidor de acetileno +emoción de #as ácido
Torres de lavado cáustico Tratamiento de soda #astadaDespo0ador de dripoleno )idro#enación
2ecado de #as de proceso 2eparación C 59C
p p p y7le&nas
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas
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p p py 7le&nas
9LE&I;3S I 9LE&I;3S IICompresión &nal del #as de
proceso3raccionadora etano9etileno
En$riamiento de la alimentaciónal desmetani!ador
2istema de re$ri#eración deetileno
*reFdesmetani!adora ydesmetani!adora
2istema de re$ri#eración depropileno
Desetani!ador *ressure s in# adsorpion U*2>V3raccionadoras etano9etileno 2eparación C ; 9CH
3raccionadoraspropano9propileno
2eparación propano9propileno
2ecado y preFen$riamiento 2eparación C H9C<
Comparación del proceso productivo entre 7le&nas y
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9LE&I;3S I 9LE&I;3S II2eparación C 9C; )idro#enación de #asolina
2ección de ba0a temperatura 2istema de recompresión deetileno9propileno 'Nobe(
Desbutani!ador e hidro#enadores 2istema de vapor y condensado2istema de re$ri#eración del
propileno
2istema de dosi&cación de D=D2
2istema de re$ri#eración del etileno 2istema de metanol2istema de #eneración de vapor de
dilución
p p p y7le&nas
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