Procesos Industriales. Petroquímica CPMA.COMUNIDADES.NET

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13. Procesos Industriales. Petroquímica Héctor L. Del Castillo P 1
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LABCYCAT
Procesos Industriales
Petroquímica
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE CIENCIAS
LABORATORIO DE
CINÉTICA Y CATÁLISIS
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Aplicaciones en la Industria
¾ Introducción
¾ Reservas de crudo
¾ Composición del petróleo
¾ Usos del petróleo
¾ Refinado del crudo:Destilación fraccionada
¾ Reacciones de conversión: Reformado catalítico
¾ Aplicaciones de catalizadores sólidos: Zeolitas
¾ Fuerzas impulsoras y respuestas tecnológicas en la 
industria de la refinación
¾ Tendencias de desarrollo tecnológico
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Introducción
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Introducción
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Introducción
Tendencia histórica del consumo de energía en USA
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Introducción
Formas de los combustibles fósiles
Los combustibles fósiles proceden de plantas animales y 
microorganismos que vivieron hace millones años. Forman 
una masa descompuesta se encuentran sujeta a altas Tª y 
presión en el interior de la tierra.
Los combustibles fósiles se clasifican en tres tipos 
dependiendo de su origen y composición química:
¾ Carbón
¾ Petróleo
¾ Gas natural
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Reservas de Crudo
63.7
89.5
20.6
74.9
65.4
44.0
675.7
En miles de millones de barriles
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Reservas de Crudo
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Composición del Crudo
Saturados
• n-alcanos C5-C44
• alcanos ramificados
• cicloalcanos
Aromáticos
• anillos simples
• anillos condensados
Asfálticos
• compuestos que 
contienen: O, N y S
PETROLEO
Naftenos 50%
Aromáticos 7%
Asfálticos 8%
Otros 10% Saturados 25%
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Composición del Crudo
CRUDE OIL
HYDROCARBONS NON-HYDROCARBONS
ALIPHATICS AROMATICS NAPHTHENES SULFURS NITROGENS OXYGENS METALLICS
25% 17% 50% <8% <1% <3% <100PPM
C1 - C60 (C6H5)n CYCLOALKANES SH
S
N
H
O
COOH
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Composición del Crudo
¾ La proporción de los hidrocarburos es diferente 
dependiendo de la localización.
Ej. El petróleo de California tiene mayor contenido en HC 
aromáticos, mientras el de Pensilvania contiene mayor % de 
HC lineales y ramificados.
¾ Algunos elementos metálicos están presentes en trazas:
V, Ni, Al, Fe, Cu, Na, Ca y U 
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Uso del Petróleo
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Refinado del Petróleo
Petróleo obtenido en los campos de extracciónCRUDO
Lavado con agua para eliminar impurezasDESALADO
Destilación para separación por puntos de ebulliciónREFINADO
Mezclado de componentes para obtener las 
características comerciales
MEZCLADO
Reacciones de conversión para cambiar estructuras 
moleculares
REFORMADO
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Refinería
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Refinado del Petróleo
Destilación 
fraccionada
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Torre de Destilación
GLP
Gasolina
Queroseno
Diesel
Gasolina GPL
Diesel/Quero-
seno
Fuel industrial
betumen
Productos finales
• hidrocraqueo
• craqueo catalítico
reformado
Gases
GLP
Naftas
Queroseno
Diesel
Gasoil
medio
Gasoil
pesado
Residuos
alquilación
craqueo
coking
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Reformado del Petróleo
T
O
R
R
E
NAFTA LIGERA PURIFICADOR
Destilación
a Vacío
GAS COMBUSTIBLEGAS
AROMÁTICOS
GASOLINA
EXTRACIÓN
AROMÁTICOHIDROTRATADANAFTA PESADA REFORMAR
COMBUSTIBLE JET
QUEROSENOHIDROTATADOQUEROSEN
DIESEL Y
COMBUSTIBLES
CRAQUEO
CATALÍTICOGASOI ATM. HIDROTATADO
RESIDUOS
ACEITE LUBRICANTE
ASFALTO
COQUECOQUE
GASOI de VACÍO CRAQUEOCATALÍTICO
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Refinado del Petróleo
Composición Química
Fracción Átomos de Carbono 
Peso 
Molecular 
Rango de 
Ebullición °C 
Gaseosos 1 – 4 16 – 58 –126 – 0 
Gasolina 5 – 12 72 – 170 0 – 204 
Queroseno 10 – 16 156 – 226 180 – 274 
Gasoil 15 – 22 212 – 294 260 – 371 
Aceite lubricante 19 – 35 268 – 492 338 – 468 
Resicual 36 – 90 492 – 1262 468 + 
 
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Refinado del Petróleo
CRUDO DESALAR HORNO
NAFTA LIGERA C5 – C?pe 10 – 100 °C
NAFTA PESADA C? – C12pe 100 – 200 °C
QUEROSENO C12 – C16pe 200 – 260 °C
GASOI ATM. C15 – C18pe 260 – 340 °C
T
O
R
R
E
GAS C1 – C4pe < 10 °C 
RESIDUOS > C20pe > 340 °C
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Refinado del Petróleo
CRUDO DESTILACION
ATMOSFERICA
DESTILACION
AL VACIO
COQUIZACION
H
I
D
R
O
T
R
A
T
A
M
I
E
N
T
O
TAME MTBE
FCC
RECUPERACION
Y ENDULZAMIENTO
DE GAS SATURADO
REFORMACION
DE GAS
RECUPERACION
DE AZUFRE
REFORMACION
C5 / C6
ISOMERIZACION
ENDULZ. Y RECUP.
DE LIGEROS DE
GAS NO SATURADO
ALQUILACION
C3’s - C4’s
n C4
ISOMERIZACION
C3/C4 A LPG H2
AZUFRE
H2S
H2
GASOLINA
DIESEL
GAS COMBUSTIBLE
LPG
C3=
nC4
H2 COMBUSTOLEO
ACL
ACEITE 
DECANTADO
METANOL
DESTILADOS
COQUE
C5=‘s C4=‘s
H2S
H2
CRUDO DESTILACION
ATMOSFERICA
DESTILACION
ATMOSFERICA
DESTILACION
AL VACIO
DESTILACION
AL VACIO
COQUIZACIONCOQUIZACION
H
I
D
R
O
T
R
A
T
A
M
I
E
N
T
O
TAMETAME MTBEMTBE
FCCFCC
RECUPERACION
Y ENDULZAMIENTO
DE GAS SATURADO
RECUPERACION
Y ENDULZAMIENTO
DE GAS SATURADO
REFORMACION
DE GAS
REFORMACION
DE GAS
RECUPERACION
DE AZUFRE
RECUPERACION
DE AZUFRE
REFORMACIONREFORMACION
C5 / C6
ISOMERIZACION
C5 / C6
ISOMERIZACION
ENDULZ. Y RECUP.
DE LIGEROS DE
GAS NO SATURADO
ALQUILACION
C3’s - C4’s
n C4
ISOMERIZACION
C3/C4 A LPG H2
AZUFRE
H2S
H2
GASOLINA
DIESEL
GAS COMBUSTIBLE
LPG
C3=
nC4
H2 COMBUSTOLEO
ACL
ACEITE 
DECANTADO
METANOL
DESTILADOS
COQUE
C5=‘s C4=‘s
H2S
H2
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Reacción de Conversión (1)
1. Craqueo
a. Térmico
b. Catalítico
2. Combinación
a. Alquilación
b. Oligomerización
gasoline gasoline additive recycle
C7H15.C15H30.C7H15 C7H16 + C7H14 + C15H30
C H3C H2C H3 C H2 C H C H2 C H3 C H3C H2C H2 C H2C H2C H2C H3
CH3C
CH3
CH2 CH3C
CH3
CH2 CH3C
CH3
CH3
CCH2
CH3
H
CH2 CCH
CH3
CH3CH3
CH3
H3C C
82%18%
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Reacción de Conversión (2)
3. Reordenamiento
a. Reformado
b. Isomerización
Deshidrogenación 
Isomerización 
Deshidrociclación 
Hidrocraqueo
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Reacción de Conversión (3)
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Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
470-530ºC, 13-40 bar H2Pt/Al2O3Reformado nafta
300-450ºC, 100 bar H2
NiS/WS2/Al2O3
CoS/MoS2/Al2O3
Hidrodesulfuración
320º-420 ºC, 100-200 bar
MoO3(CoO/Al2O3
Ni/SiO2-Al2O3
Pd Zeolitas
Hidrocraqueo para 
producción gasolinas
500-550 ºC, 1-20 bar
Al2O3/SiO2
zeolitas
Craqueo queroseno
CondicionesCatalizadorProceso/Producto
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Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
CondicionesCatalizadorProceso/Producto
200-240 ºC, 20-60 barH3PO4/kieselguhr
H3PO4/carbon activado
Oligomerización de 
olefinas hasta gasolinas
420-550 ºC, 5-30 barPt/Al2O3/SiO2Conversión tolueno en 
benceno y xilenos
500-600 ºC, 20-40 barMoO3/Al2O3Conversión tolueno-
benceno (desmetilación)
400-500 ºC, 20-40 barPt/Al2O3
Pt/Al2O3/SiO2
Isomerización gasolinas
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Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
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Zeolitas. Velocidad relativa de craqueo vs
ramificación
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Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
Fase fluidaFase fluida
FisisorciónFisisorción
deshidrogenacióndeshidrogenación
desprotonacióndesprotonación
Migración de alquiloMigración de alquilo
Generación deGeneración de
ramificaciónramificación
ßß--eliminacióneliminación
zeolitazeolita
Sitios metálicosSitios metálicos
Sitios ácidosSitios ácidos
++
++
++
++
++
++
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Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
Coquización del catalizador: regeneración
¾ La formación de coke está favorecida por los sitios ácidos 
de la zeolita.
¾ La existencia de pequeños poros en la zeolita la hacen más 
resistentes, pues los productos “pesados” se desorben más 
fácilmente.
¾ La naturaleza inorgánica de la zeolita hace que puedan ser 
liberadas de coque por una simple combustión del mismo 
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Fuerzas impulsoras y respuestas tecnológicas
- Crudos pesados
- Mayor demanda de destilados
- Reglamentación ambiental
- Rentabilidad
- Altos precios de crudo
- Ahorro de energía
- Gasolina alto octano
- Desarrollo de la petroquímica
- Mejor calidad de gasolina
- Nuevos combustibles
- Proceso continuo de crudo
- Hidrotratamiento
- Tecnologías de fondo de barril
- Catalizadores
- Reformulación de combustibles
- Catalizadores nuevos
- Tecnologías de diseño
- Tecnologías de control
- Reformación y BTX
- Alquilación
- Recuperación de licuables
- Síntesis de Fisher-Tropsch
- Hidrotratamiento de naftas
- FCC
- Catalizadores
- Destilación al vacío
- Grandes unidades de destilación
AÑO
FUERZA IMPULSORA RESPUESTA TECNOLÓGICA
2000
1980
1960
1940
1920
1900
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Tendencia de la Industria de Refinación
TENDENCIAS QUE AFECTAN LA INDUSTRIA TENDENCIAS QUE AFECTAN LA INDUSTRIA 
DE LA REFINACION A PARTIR DEL 2000DE LA REFINACION A PARTIR DEL 2000
Mayor demanda de combustibles
Crudos más pesados
Búsqueda de mayores niveles de rentabilidad
Reglamentación ambiental
Combustibles cada vez más limpios
Incertidumbre sobre vehículos y combustibles nuevos (libres de carbón)
Presión para reducir la emisión de CO2
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Tendencia de Desarrollo Tecnologico
Nuevos procesos con 
catalizadores líquidos.
Eliminación
de Azufre.
Bioprocesos.
Sistema 
“combustible/motor/convertidor” de 
bajas emisiones.
Alquilación mejorada.
Mejor octano 
“limpio”.
Catalizadores mejorados de 
isomerización.
Nuevos oxigenados.
LARGO PLAZOLARGO PLAZOCORTO PLAZOCORTO PLAZO
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Tendencia de Desarrollo Tecnologico
CORTO PLAZOCORTO PLAZO
Proceso mejorado de 
producción de H2.
Tecnología de diseño de equipo 
de retención de emisiones.
Generación de 
hidrógeno.
Configuración 
de refinerías.
Nuevos 
combustibles 
sin carbono
LARGO PLAZOLARGO PLAZO
H2 de alta pureza por 
separación con membranas.
Plantas con cero emisiones.
Control inteligente.
Celdas de combustible.
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La visión de la industria para el año 2020*
¾ La industria petrolera del futuro atenderá el ambiente, será 
energéticamente eficiente, segura y más simple de operar.
¾ Será completamente automatizada operando con 
inventarios mínimos y utilizará procesos cuyos 
fundamentos serán bien comprendidos.
¾ En el largo plazo será sustentable, viable y rentable, con 
una completa sinergia con los consumidores.
* Technology Roadmap for the Petroleum Industry, National Petrochemical and
Refiners Association, February, 2000
	Procesos IndustrialesPetroquímica
	Aplicaciones en la Industria
	Introducción
	Introducción
	Introducción
	Introducción
	Reservas de Crudo
	Reservas de Crudo
	Composición del Crudo
	Composición del Crudo
	Composición del Crudo
	Uso del Petróleo
	Refinado del Petróleo
	Refinería
	Refinado del Petróleo
	Torre de Destilación
	Reformado del Petróleo
	Refinado del Petróleo
	Refinado del Petróleo
	Refinado del Petróleo
	Reacción de Conversión (1)
	Reacción de Conversión (2)
	Reacción de Conversión (3)
	Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
	Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
	Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
	Zeolitas. Velocidad relativa de craqueo vs ramificación
	Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
	Aplicación de los Catalizadores: Zeolitas
	Fuerzas impulsoras y respuestas tecnológicas
	Tendencia de la Industria de Refinación
	Tendencia de Desarrollo Tecnologico
	Tendencia de Desarrollo Tecnologico
	La visión de la industria para el año 2020*