Opciones y prácticas de reformado catalítico
Resumen del artículo
Las refinerías de todo el mundo utilizan el reformado catalítico para producir reformados de alto octanaje para mezclas de gasolina y aromáticos de alto valor (benceno, tolueno y xileno, BTX) para uso petroquímico. El reformado también es una fuente importante de hidrógeno basado en refinerías.
Las operaciones de reforma siguen planteando problemas en el contexto de la reducción del contenido aromático/benceno de los depósitos de gasolina; sin embargo, la unidad de reforma catalítica sigue siendo un pilar de las operaciones de refinería. La reciente tendencia al alza de las necesidades de hidrotratamiento ha puesto aún más énfasis en la producción de hidrógeno reformador. En este artículo se analizan las principales diferencias tecnológicas entre los diversos procesos de reforma, y se presta especial atención al control del cloruro y la gestión de la corrosión.
Materia prima
La alimentación estándar de una unidad de reformado catalítico (CRU) es nafta de primera destilación tratada con hidrógeno (SRN), que normalmente contiene parafinas, naftenos y aromáticos de C6 a C11. La nafta de diferentes fuentes varía mucho en su facilidad de reformado. La mayoría de los naftenos reaccionan rápida y eficientemente para formar compuestos aromáticos. Esta es la reacción básica de la reforma. Las parafinas son los compuestos más difíciles de convertir. Una nafta rica (menor parafina, mayor contenido de nafteno) hace que la operación sea mucho más fácil y eficiente. Los tipos de nafta utilizados como alimento para el CRU pueden afectar el funcionamiento de la unidad, la actividad del catalizador y las propiedades del producto. Cuando el reformado catalítico se utiliza principalmente para la producción de BTX, generalmente se emplea un corte C6-C8 (puntos de ebullición inicial y final IBP-FBP 60-140°C), rico en C6. Para la producción de un componente de piscina de gasolina de alto octanaje, la opción preferida es un corte C7-C9 (IBP-FBP 90-160°C).1
El contenido de benceno reformado puede reducirse minimizando la cantidad de benceno y precursores de benceno (ciclohexano y metilciclopentano) en la alimentación del reformador mediante prefracciónación. Alternativamente, el benceno se puede reducir mediante el fraccionamiento posterior del reformato y el procesamiento posterior del reformado ligero.
En una refinería en la que la maximización de la producción de destilado medio es una prioridad, la porción más pesada de la nafta que tradicionalmente se dirige a una unidad de reformador catalítico puede enviarse a la piscina de queroseno o gasóleo, dentro de los límites de las especificaciones del punto de inflamación. En la mayoría de los casos, una alimentación de CRU más ligera resultará en un aumento de la duración del ciclo para una unidad semi-regenerativa (SR) debido a la disminución de la producción de coque.
Las naftas no de primera destilación (por ejemplo, nafta de craqueo catalítico fluido (FCC) o nafta rompevidrios/coquizadora) también pueden procesarse en un CRU, pero solo después de un tratamiento hidráulico severo que implique saturación de (di) olefina, además de la función básica de tratamiento con hidrógeno de nafta de eliminar átomos heterogéneos (azufre y nitrógeno). Su punto final más alto y / o contenido de parafina más alto resulta en una mayor disposición de coque. Los reformadores de regeneración catalítica cíclica y continua (CCR) generalmente pueden procesar nafta FCC con un punto final de alimentación más alto, siempre que exista capacidad de regeneración para quemar el coque adicional que se produce.2 El reprocesamiento de la nafta FCC se restringe típicamente al corte medio de octano inferior. Si solo se requiere desulfuración, procesar la nafta FCC en una unidad de tratamiento con hidrógeno selectivo es la solución más sencilla.
Unidades de cama fija vs reformadores CCR
El tipo convencional CRU es la unidad de reforma de cama fija SR, que se utiliza para mejorar el octanaje limitado. La unidad funciona a alta presión para mitigar la formación de carbono. A medida que aumenta la disposición de carbono, las temperaturas del reactor se elevan para alcanzar el octanaje objetivo a expensas del rendimiento reformulado. Se utiliza un proceso regenerativo cíclico con un sistema de reactor oscilante para una operación de mayor gravedad y octanaje. Con el reformado de CCR (véanse las Figuras 1 y 2)3,4, se pueden obtener gravidades extremadamente altas sin paradas frecuentes debido a la desactivación del catalizador. Las unidades operan a baja presión con los beneficios de rendimiento asociados de mayores rendimientos de reformato e hidrógeno.
La decisión de convertir reformadores catalíticos SR de alta presión en unidades de tipo CCR depende totalmente de la economía.5 Algunos licenciantes de reformado han desarrollado una unidad híbrida, añadiendo un reactor de CCR y un regenerador a una unidad de reformado SR original.4,6,7,8 ejemplos Típicos se muestran en las Figuras 3 y 4. La conversión podría costar menos de la mitad que una nueva RCC y aumentar el rendimiento y/o la duración del ciclo.4
Para algunas refinerías, una conversión completa a RCC sigue siendo económicamente atractiva en relación con una unidad híbrida, debido al mayor factor en corriente, menor presión de funcionamiento y mayores rendimientos de hidrógeno y nafta.9 Prácticamente todas las unidades de reforma nuevas son de diseño CCR.
Diseño del reactor
Hay tres tipos de reactores que se utilizan predominantemente en el proceso de reforma. Estos son esféricos, de flujo descendente y radiales. A medida que el catalizador mejoraba a lo largo de los años, la presión del reactor podría reducirse para aprovechar el aumento del rendimiento de C5+ y de hidrógeno a una presión de funcionamiento más baja. A una presión más baja, la caída de presión a través del reactor se convierte en una consideración importante; por lo tanto, los diseños más modernos de unidades de reformado emplean reactores que tienen un diseño de flujo radial y combinan una buena distribución del flujo con una baja caída de presión.
La alimentación combinada se dirige desde la boquilla de entrada del reactor a las llamadas vieiras, que son canales largos y verticales colocados a lo largo de toda la circunferencia del reactor. Las vieiras tienen agujeros o, más comúnmente en la actualidad, pantallas de alambre perfiladas a lo largo de toda la longitud, a través de las cuales el gas pasa radialmente hacia el lecho catalítico anular y hacia el interior de una tubería central que recoge los productos del reactor y los dirige a la salida del reactor. Se debe evitar un flujo bajo, ya que provocará una caída acelerada del coque.
Metalurgia de reactores
Los recipientes de reactor en un servicio SR CRU son artículos independientes y pueden ser de carcasa caliente o fría, dependiendo de la preferencia de diseño. En los diseños de carcasa fría, un revestimiento refractario interno protege la pared del recipiente de la exposición a la temperatura del proceso. En el servicio de CCR, los reactores son invariablemente de diseño de carcasa caliente y pueden colocarse individualmente o apilarse para formar un solo recipiente compartimentado.8 En un SR CRU, la norma es una pared fría (acero al carbono con revestimiento refractario) con un revestimiento interior de acero inoxidable.
