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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA INGENIERÍA BÁSICA PARA PROCESAR PROPILENO EN LA UNIDAD DE PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE CADEREYTA T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO QUÍMICO P R E S E N T A: JUAN SILVESTRE ALFREDO ASESOR DE TESIS: M. EN I. DANIEL EDMUNDO LIRA PONCE MÉXICO, D.F. 2014 http://periodismoaudaz.com.mx/wp-content/uploads/fes-zaragoza.jpg http://periodismoaudaz.com.mx/wp-content/uploads/fes-zaragoza.jpg http://periodismoaudaz.com.mx/wp-content/uploads/fes-zaragoza.jpg UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. U NIVI:RSIO¡\O NACIONAL AU IO '\l O \1 ,\ D l .\11 X ICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES "ZARAGOZA" DIRECCiÓN JEFE DE LA UNIDAD DE ADMINISTRACiÓN ESCOLAR P R E S E N T E. Comunico a usted que al alumno(a) Juan Silvestre Alfredo con número de cuenta 409011638 de la carrera Ingeniería Química. se le ha fijado el dia ..l1..del mes de noviembre de 2014 a las 10:00 horas para presentar su examen profesional. que tendra lugar en la sala de examenes profesionales del Campus 11 de esta Facultad. con el siguiente jurado: PRESIDENTE I.Q. RAUL RAMÓN MORA HERNÁNDEZ VOCAL M. en 1. DANIEL EDMUNDO LIRA PONCE· SECRETARIO I.Q. DOMINGA ORTIZ BAUTISTA SUPLENTE M. en C. ANA LlLIA MALDONADO ARELLANO SUPLENTE M. en 1. CRESENCIANO ECHAVARRIETA ALBITER El titulo de la tesis que se presenta es: Ingeniería básica para procesar propileno en la unidad de proceso Alquilación No 1 de Cadereyta. Opción de Titulación: Tesis profesional REClel: OFICINA DE EXÁMENES PROFESIONALES YOE GRADO A T E N T A M E N T E "POR MI RAZA HABLARÁ EL EspíRITU" ~~Md~íilij"de 2014. \ttI~M~~Nf{,l1eq .. ~ZA NUÑEZ R _ ZARAGOZA OlRECCIOH Va.Bo. RESUMEN La alquilación es la reacción de isobutano con olefinas (propilenos, butilenos y amilenos) en presencia de HF o H2SO4 que actúa como catalizador, para producir gasolina llamado alquilado. La Refinería Ing. Héctor Lara Sosa, cuenta con un excedente de producción de propileno de la FCC, lo cual el presente trabajo tiene como objetivo general elaborar un paquete de i ngeniería básica para procesar propileno excedente de FCC No 1 en la unidad de proceso Alquilación No 1 de Cadereyta. En esta tesis se presenta una breve explicación de los procesos de alquilación que utilizan HF o H2SO4 como catalizador, explicando en forma general su diagrama de flujo de proceso y su reactor que utiliza. Se muestra el mecanismo de reacción con HF por ser el proceso en la que se hace énfasis. Se describió en forma general la unidad de pr oceso Alquilación No 1, con la finalidad de utilizar la condiciones de operación de equipos y composición de cargas para la simulación de la unidad de proceso alquilación No 1 con una corriente nueva de propileno de FCC No 1. A partir de los resultados la simulación se elaboró el paquete de ingeniería básica la cual se hizo énfasis en la sección de secadoras de carga por ser la sección de suministro de propileno, obteniendo un alquilado con un RON de 95 y una presión de vapor Reíd de 5.5. Lo cual fue esto lo que permitirá aumentar la producción de gasolina alquilado en la refinería Ing. Hector R. Lara Sosa. El paquete de ingeniería básica contiene las bases de diseño, descripción del proceso, balance de materia, DFP´s, DTI´s, especificaciones de tuberías, especificación de válvulas y filosofía básica de operación. Se realizaron varias simulaciones lo cual permitió establecer la capacidad mínima (300 BSPD), normal (600 BSPD), y m áxima (1500 BSPD), de la corriente de propileno. La ingeniería básica se realizó con la capacidad normal (600 BSPD) de propileno. Pág. I DEDICATORIAS A mi madre quien siempre confió en mí y a mi padre por su apoyo incondicional. A mis hermanos y familiares por su apoyo moral en aquellos momentos difíciles. Pág. II AGRADECIMIENTOS A la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza por ser el hogar que me albergo durante 5 años, durante mi formación profesional. A los profesores que gracias a su apoyo, enseñanza y conocimientos compartidos logre desarrollar mi formación profesional. A mi asesor el Ing. Daniel Edmundo Lira Ponce por su apoyo y enseñanza durante la elaboración del presente trabajo. Al gerente Ing. Clemente Francisco Domínguez Escamilla y al subgerente Dr. Alejandro Lara Márquez por la oportunidad de desarrollar en presente trabajo en la gerencia de ingeniería de procesos Pemex refinación. A todos mis amigos de la facultad por compartir momentos divertidos y difíciles. Pág. III ÍNDICE RESUMEN ............................................................................................................ I DEDICATORIAS .................................................................................................. II AGRADECIMIENTOS ......................................................................................... III TABLA DE CONTENIDOS .................................................................................... IV INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1 Importancia del Proceso de Alquilación ...................................................................................... 1 Planteamiento del Problema ...................................................................................................... 3 Objetivo General ......................................................................................................................... 3 Objetivos Particulares ................................................................................................................. 4 CAPÍTULO 1 ........................................................................................................... 5 FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN ...................................................................... 5 1.1 Proceso de Alquilación con Catalizador Líquido ................................................................... 6 1.2 Comparación de Procesos de Alquilación con Catalizador Líquido .................................... 18 1.3 Mecanismo de Reacción de Alquilación con Ácido Fluorhídrico como Catalizador ........... 22 1.4 Proceso de alquilación con Catalizadores Sólidos .............................................................. 27 1.5 Comparación entre los Procesos de Alquilación con Catalizador Líquido y Sólido ............ 29 CAPÍTULO 2 ......................................................................................................... 30 PROCESO DE LA PLANTA DE ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA ..................................................................................................... 30 2.1 Descripción del Proceso de Alquilación .............................................................................. 31 2.2 Variables de Proceso a Controlar ........................................................................................ 50 2.3 Balance General del Proceso de Alquilación No 1 de Cadereyta...................................... 52 2.4 Descripción de Cargas y Productos de la Planta de Alquilación .......................................... 53 CAPÍTULO 3 ......................................................................................................... 57 SIMULACIÓN DE PROCESO ........................................................................... 57 3.1 Descripción del Proceso ...................................................................................................... 58 3.2 Consideraciones para la Simulación ................................................................................... 59 3.3 Selección de Paquete de Modelado y Componentes.......................................................... 60 3.4 Análisis de la Simulación ..................................................................................................... 61 3.5 Simulaciones de la Unidad de Proceso Alquilación No 1 de Cadereyta ............................. 66 Pág. IV CAPÍTULO 4 ......................................................................................................... 69 INGENIERÍA BÁSICA ........................................................................................ 69 4.1 Bases de Diseño ................................................................................................................... 70 4.2 Descripción de Proceso ...................................................................................................... 83 4.3 Criterios de Diseño ............................................................................................................. 84 4.4 Lista de Equipos .................................................................................................................. 85 4.5 Balance de Materia ............................................................................................................ 86 4.6 Información Complementaria para Diseño de Tuberías e Instrumentos ........................... 88 4.7 Requerimientos de Servicios Auxiliares, Agentes Químicos y Catalizadores ...................... 89 4.8 Diagrama de Flujo de Proceso ............................................................................................ 90 4.9 Diagrama de Balance de Servicios Auxiliares ..................................................................... 92 4.10 Hoja de Datos de Equipo de Proceso ................................................................................ 94 4.11 Diagrama de Tuberías e Instrumentación de Proceso ................................................... 110 4.12 Diagrama de Tuberías e Instrumentación de Servicios Auxiliares ................................. 112 4.13 Diagrama de Tubería e Instrumentación de Desfogue .................................................. 115 4.14 Plano de Localización General de Equipo (Plot Plan) ..................................................... 117 4.15 Plano de Notas Generales, Leyendas y Símbolos ........................................................... 119 4.16 Lista de Líneas ................................................................................................................ 121 4.17 Índice de Servicios (Especificación de Tuberías) .......................................................... 123 4.18 Especificación de Válvulas de Seguridad y Relevo ........................................................ 126 4.19 Filosofías Básicas de Operación ..................................................................................... 128 CONCLUSIONES ............................................................................................... 129 BIBLIOGRAFÍAS ............................................................................................. 130 ANEXOS ............................................................................................................. 133 SIMBOLOGÍA ............................................................................................................................ 133 FIGURAS................................................................................................................................... 135 TABLAS..................................................................................................................................... 137 Pág. V FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN Importancia del Proceso de Alquilación La tecnología de alquilación se desarrolló en la década de 1930 [Stratco. 2012] como un esfuerzo de varias empresas estadounidenses (Universal Oíl Petroleum (UOP), Stratco y P hillip’s Petroleum Company) dedicadas a la investigación de nuevas tecnologías. La alquilación es la reacción de isobutano con olefinas (propilenos, butilenos y amilenos) en presencia de ácido fluorhídrico (HF) o ácido sulfúrico (H2SO4) que actúan como catalizador, para producir gasolina llamado alquilado. La alquilación es único en comparación con los otros procesos, en los que la alquilación utiliza un c atalizador ácido líquido en l ugar de un c atalizador sólido, aunque existen investigaciones para desarrollar un catalizador ácido sólido para la alquilación [Akpabio, E. J. and Neeka, J.B. 2013]. Durante la Segunda Guerra Mundial l a alquilación experimentó un c recimiento, como resultado de l a demanda de combustible de avión de al to octano. A mediados de la década de 1950 el interés de las refinerías en la alquilación se desplazó de la producción de combustible de aviación a la utilización de alquilado como componente de mezcla en c ombustibles para motores de automóviles [Meyers, R. A. 2003]. Por su alto octanaje, baja PVR (Presión de Vapor Reíd), sin aromáticos ni azufre resulta un c omponente excelente para mezcla en el pool (Mezcla de di ferentes gasolinas) de gasolina. Su aplicación en México es la base para la producción de gasolina Premium. La estructura ramificada de alquilado es responsable de su clasificación de alto octanaje. El alquilado permite además usar relaciones altas de compresión en los motores de combustión interna, con lo cual se incrementa el rendimiento de kilometraje/litro de g asolina. Su producción se mantuvo estable durante los años de 1950 y 1960 debi do a la comparativa de costo de otros componentes de mezcla [Meyers, R. A. 2003]. Pág. 1 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM INTRODUCCIÓN A partir de los años 30’s, se inicia en el mundo el uso de compuestos antidetonantes a base de plomo (Pb) y manganeso (Mn) en las gasolinas, su objetivo era dar cumplimiento al requerimiento de la industria automotriz de un mayor octanaje en las gasolinas, derivado del incremento en la relación de compresión de motores a gasolina de esa época [Veloz, Agustín. 1996]. La eliminación gradual del plomo en la gasolina se inició en 1974, cuando la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA) introdujo normas que exigen el uso de gasolina sin plomo en los vehículos. El objetivo principal de la EPA en la promulgación de estas normas es reducir al mínimo los efectos causados en el medio ambiente y en l a salud, al utilizar gasolinas con plomo [Schwartz, J.; Pitcher, H.; Levin, R.; Ostro, B., et al.1985]. El programa de eliminación gradual de plomo de la agencia de Protección ambiental de l os Estados Unidos de América, en l os años de 1970 y 1980 aumentó aún más la demanda de alquilado como componente de mezcla para combustible de motor [Meyers, R. A. 2003]. En México las autoridades ambientales iniciaron a partir de 1986 el proceso de reducción de plomo en la gasolina, acciones que después de aproximadamente 11 años concluyeron con la eliminación de la comercialización de la gasolina con plomo en diciembre de 1997 [Rosas, J.A. y Rodríguez, N. 1998]. Petróleos Mexicanos y actualmente Pemex Refinación, desde 1986 a la fechahan participado activa y de manera permanente con las Autoridades Ambientales Locales y Federales (CAM, SEMARNAP E INE), en las actividades relacionadas con el mejoramiento de la calidad de los combustibles [Rosas, J.A. y Rodríguez, N. 1997]. El sistema Pemex Refinación cuenta con 4 planta de proceso de Alquilación con ácido fluorhídrico (HF) como catalizador, las cuales están licenciadas por Phillip’s Petroleum Company y 4 plantas de proceso de Alquilación Licenciadas por UOP, en las refinerías de “Miguel Hidalgo”, “Ing. Antonio Dovalí Jaime”, “Ing. Antonio M. Pág. 2 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM INTRODUCCIÓN Amor”, "Francisco I. Madero", "Gral. Lázaro Cárdenas" e “Ing. Héctor R. Lara Sosa” en la República Mexicana. Las unidades de Alquilación se dividen en 7 secciones: Tratamiento de Carga, Secadoras de Carga, Reacción de Alquilación, Regeneración de HF, Fraccionamiento y Agotamiento de HF, Tratamiento de Subproductos y Neutralización de Desfogues Ácidos. Planteamiento del Problema La Refinería Ing. Héctor R. Lara Sosa, localizada en l a ciudad de C adereyta Jiménez, N.L., cuenta con un excedente de producción de propileno proveniente de FCC No 1 (Craqueo catalítico de fluido) que no puede ser vendido como producto terminado ya que no s e cuenta con infraestructura ni clientes para la producción total de la refinería, el propileno excedente se están evaporando y degradando a gas combustible. Por tal motivo se realizará la ingeniería básica para procesar el excedente de pr opileno en la unidad de alquilación No 1 y obtener mejores márgenes de operación. Objetivo General Elaborar un paquete de ingeniería básica para procesar propileno en l a Unidad Alquilación No 1 de Cadereyta. Para producir Alquilado como producto principal con un RON (Número de Octano de Investigación) mínimo de 95.0, una PVR de 6.0 psia máximo y Propano como producto secundario. Y con esto disminuir el propileno que se evapora a gas combustible e i ncrementar las producciones de gasolina Alquilado, Magna UBA (Ultra Bajo Azufre) y Premium. Pág. 3 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM INTRODUCCIÓN Objetivos Particulares 1. A partir de las bases de usuario generar las bases de diseño para procesar propileno excedente de FCC No 1 en la unidad de proceso Alquilación No 1 de Cadereyta. 2. Modelar el proceso de alquilación No 1, a condiciones de diseño con el simulador Petro-SIM en diferentes casos: -Caso 1 a capacidad normal, producir 6112 BSPD de alquilado y validar la simulación -Caso 2 a capacidad mínima, producir 3056 BSPD de alquilado y validar la simulación -Caso 3 Ajuste del año 2000, producir 5,935 BSPD de alquilado -Caso 4 a condiciones reales, procesando una alimentación total de carga de 51,386 BSPD 3. Modelar el proceso de alquilación No 1, con la corriente de propileno a condiciones de diseño, con el simulador Petro-SIM en diferentes casos: -Caso 1 a 300 BSPD de carga de propileno -Caso 2 a 600 BSPD de carga de propileno - Caso 3 a 900 BSPD de carga de propileno -Caso 4 a 1200 BSPD de carga de propileno -Caso 5 a 1500 BSPD de carga de propileno 4. Elaborar un paquete de ingeniería básica para procesar propileno excedente de FCC No 1 en la unidad de proceso Alquilación No 1 de Cadereyta. Pág. 4 CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN Pág. 5 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN 1.1 Proceso de Alquilación con Catalizador Líquido Ipatieff y Grosse reportaron en 1935 la primera alquilación con hexano y eteno, utilizando como catalizador cloruro de aluminio promovido por ácido clorhídrico. La primera planta sobre la base de este proceso fue puesto en producción en 1938 [McKetta, J. 1993]. Al mismo tiempo se descubrió la alquilación de isoparafinas con olefinas, a condiciones de temperatura ambiente, en presencia de H 2SO4 concentrado. Más tarde se construyeron plantas utilizando como catalizador HF, que son más flexibles en c uanto a l as olefinas de alimentación. Las primeras unidades de proceso con HF fueron construidas por Phillips como unidades de emergencia en tiempos de guerra. Posteriormente se llevaron a cabo numerosos experimentos, probando diferentes catalizadores (Los ácidos probados inicialmente eran AlCl3/ HCl y BF3/HF), aunque los factores económicos han llevado al H2SO4 y HF como los principales catalizadores de l a alquilación de isobutano y olefinas (propilenos, butilenos y amilenos), puesto que catalizan menos reacciones secundarias. La alquilación con H2SO4 y HF como catalizadores, en los años 40`s desarrollaron procesos comerciales en la industria de refinación del petróleo, debido a la gran demanda combustible de aviación durante la Segunda Guerra Mundial, lo cual motivo a la construcción de más unidades de alquilación. En la década de 1950, aproximadamente el 75 % del alquilado fue producido por el proceso de H2SO4. Alrededor de 1980 la importancia del proceso de HF fue creciendo hasta alrededor del 50 % de producción del alquilado. Los procesos de alquilación con H2SO4 fueron diseñados por Stratco (que fue comprada por la DuPont Co) [Stratco. 2012], Exxon -Mobil, y MW Kellogg Co. Los procesos de alquilación con HF fueron diseñados por Phillips Petroleum (ahora Conoco - Phillips) y UOP [Simpson. M, B. and Kester. M. 2010]. Pág. 6 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN En la Figura 1 se muestra la tendencia de producción de alquilado a nivel mundial utilizando como catalizador H2SO4 y HF, en los primeros años de producción de alquilado fue mayor con H2SO4, debido a que fue el primero en ser desarrollado, actualmente los procesos con H2SO4 y HF mantienen un 50 % de la producción de alquilado a nivel mundial. Figura 1 Capacidad de Alquilación en el Mundo [Xu Chunming] Las propiedades que se tomaron en cuenta , para la elección del H2SO4 y HF como catalizador en los procesos de alquilación, es la fuerza del ácido por la facilidad de producir iones carbonio de moléculas a través de la transferencia de protones olefínicos y la solubilidad de isobutano en el ácido. La tabla 1 muestra algunas de las propiedades del H2SO4 y del HF como catalizadores en el proceso de alquilación. El H2SO4 tiene una mayor acidez que el HF indicado por la función de acidez Hammett y ambos reducen su acidez por el agua, esto se puede observar en la Figura 1. La solubilidad del isobutano en ácido, es más alta en el HF que en el H2SO4 [McKetta, J. 1993]. Pág. 7 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN Tabla 1 Propiedades del HF y H2SO4 como Catalizador [McKetta, J. 1993]. El HF tiene un punto de ebullición bajo, lo que permite que el ácido gastado pueda ser regenerado por destilación simple. El punto de fusión más alto del H2SO4 establece un límite más bajo de la temperatura de reacción. La alta viscosidad, tensión superficial, y densidad a lo largo, con baja solubilidad del isobutano requiere mucho más mezclado intensivo de la mezcla de hidrocarburos / ácido con H2SO4 que con HF [McKetta, J. 1993]. Propiedades HF H2SO4 Peso molecular 20.01 98.08 Punto de ebullición (°C) 19.4 290 Punto de fusión (°C) -82.8 10 Ácido al 98% - 3 Gravedad especifica 0.99 1.84 Viscosidad(cP) 0.256 (0°C) 33 (15°C) Tensión superficial (dinas/cm) 8.1 (27°C) 55 (20°C) Calor especifico(Btu/lb°F)0.83 (-1°C) 0.33 (20°C) Acidez Hammett(-H°) a 25°C 10 11.1 Ácido al 98% a 25°C 8.9 9.4 Constante dieléctrica 84 (0°C) 114 (20°C) Solubilidad del líquido (%peso) iC4H10 en ácido al 100% a 27°C 2,7 - iC4H10 en ácido al 99.5% a 13°C - 0,1 HF en iC4H10 a 27°C 0.44 - HF en iC4H8 a 27°C 0.9 - Pág. 8 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN Figura 2 Función de Acidez Hammett, H°, del HF y H2SO4 en Agua a 25 ˚C [McKetta, J. 1993]. Proceso de Alquilación con Ácido Sulfúrico La alquilación con H2SO4 fue el primero en ser desarrollado, durante la década de 1930 a i nicios de la Segunda Guerra Mundial. Esencialmente, los procesos con H2SO4 consisten en una sección de reacción en donde se forma una emulsión de hidrocarburos / ácido, una sección de sedimentación que separa y recicla el ácido y una sección de fraccionamiento de productos, donde el exceso de isobutano se recicla al reactor. Actualmente hay dos grandes procesos de alquilación utilizando H2SO4 como catalizador: Stratco efluentes de refrigeración de alquilación y el proceso de auto refrigeración en cascada ExxonMobil; cada uno utiliza diferentes enfoques para el diseño de la reacción y las secciones de refrigeración. El Reactor Contactor Stratco como se muestra en la Figura 3, es un recipiente a presión horizontal que contiene un tubo de circulación interior, un haz de t ubos para eliminar el calor de reacción y un i mpulsor de mezcla. La alimentación de hidrocarburos y ácido entran por el lado de succión del impulsor en el interior del Pág. 9 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN tubo de circulación. Como las alimentaciones pasan a t ravés del impulsor, se forma una emulsión de hidrocarburos/ácido. La mezcla intensa en el reactor también proporciona una distribución uniforme de los hidrocarburos en la emulsión de ácido. Figura 3 Reactor Contactor Stratco [Meyers, R. A. 2003 y Giavarini. C. 2006] En la figura 4 se muestra el proceso simplificado de H2SO4 Stratco, la alimentación de olefina se mezcla con el isobutano de reciclo y se enfría en los intercambiadores de alimentación / efluente; se elimina el agua en el recipiente coalescedor antes de entrar al reactor. Una porción de la emulsión en el reactor Contactor se retira del lado de la descarga del impulsor y se envía al tanque de ácido que separa la fase de hidrocarburo reaccionado de la emulsión de ácido. El ácido asentado se devuelve al lado de la succión del impulsor. El ácido se purga de la unidad, y ácido fresco se introduce de modo que la fuerza del ácido no disminuya. La fase de hidrocarburo, que contiene el producto alquilado y el isobutano, se envía al haz de tubos del reactor mediante la reducción de la presión a través de una válvula de control de presión de retorno. A esta presión, los componentes más ligeros de la corriente de efluente se vaporizan. La corriente del haz de tubos se envía a la trampa de succión para separar el vapor y fase líquida. El isobutano líquido separado en la trampa se recicla directamente al reactor, Pág. 10 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN mientras que el líquido que contiene al alquilado es enviado a un lavado cáustico para la eliminación de sulfatos, que posteriormente se transfiere a la sección de fraccionamiento donde el n-butano se separa por la parte del domo y por la parte del fondo el alquilado. La fase vapor que sale de la trampa s e comprime, se enfría y se condensa para enviarse a la columna Depropanizadora. El propano se separa en la columna Depropanizadora, cuyos fondos se reciclan a la trampa de succión. Figura 4 Esquema Simplificado del Proceso de H2SO4 Stratco [Giavarini. C. 2006]. El proceso en cascada de ExxonMobil utiliza la auto refrigeración, es un sistema para eliminar el calor de reacción y para mantener la temperatura de reacción baja (4-5°C) necesaria para la alquilación. Pág. 11 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN El reactor como se muestra en la Figura 5, es un recipiente horizontal que contiene un número de compartimientos con mezcladores en cada etapa para emulsionar la mezcla de hidrocarburo / ácido. La reacción se lleva a cabo a baja presión y el calor de reacción se elimina por una corriente de isobutano alimentada directamente en un extremo del reactor. El ácido se alimenta en el mismo extremo y se mueve junto con el isobutano por desbordamiento de un compartimento a otro. La alimentación de olefina se divide agregándose en cada compartimiento del reactor. Figura 5 Reactor del Proceso de Auto Refrigeración en Cascada ExxonMobil [Chitnis. G.K.; McGihon .R.D.; Prasad. A.; Dean .C. M. 2009] Para el caso del proceso ExxonMobil, la alimentación de olefina se mezcla con reciclo de i sobutano de l a Desisobutanizadora como se muestra en l a figura 6, posteriormente se enfría y se alimenta al reactor. El agua que trae la mezcla (olefina/isobutano) se condensada en el tanque coalescedor antes de e ntrar al reactor ya que el agua disminuye la acidez del ácido. Los vapores que salen del reactor se dirigen a la sección de refrigeración donde se comprimen, condensan y se envían al economizador. Una parte del refrigerante (isobutano) de la sección de refrigeración s e despropaniza, per o antes pasa por un tratador cáustico. El Pág. 12 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN propano se separa por la parte del domo, mientras que por el fondo se obtiene el isobutano que se devuelve al proceso. El producto líquido del reactor se envía a un decantador, desde donde el ácido se recicla al reactor. La porción de hidrocarburos (que contiene alquilado, el exceso de isobutano y n -butano) antes de entrar a la columna Desisobutanizadora pasa por un tratador cáustico para eliminar cualquier componente de ácido. Por la parte del domo sale una corriente rica en isobutano, que se recicla al reactor, mientras que la corriente que sale por el fondo se envía a la columna Debutanizadora para la separación del producto alquilado del butano. Figura 6 Esquema simplificado del proceso de ExxonMobil [Giavarini. C. 2006]. Pág. 13 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN Proceso de Alquilación con Ácido Fluorhídrico Las unidades de alquilación con HF no tienen dispositivos mecánicos de agitación. Debido a la baja viscosidad del HF y mejor solubilidad de isobutano en el ácido permiten utilizar reactores simples. Los dos principales licenciadores de tecnologías de alquilación con HF son Phillips Petroleum y UOP. El diseño Phillips utiliza la gravedad para hacer circular el HF mientras que el diseño de UOP utiliza una bomba para la circulación. El proceso que utiliza la gravedad para hacer circular el HF, se caracteriza por un simple reactor, como se puede observar en l a Figura 7. Esencialmente, se componede un enfriador de ácido, un reactor Riser y un asentador. La circulación de ácido es por diferencial de gravedad. El tiempo de residencia en el reactor Riser es en el orden de la mitad de un minuto. Figura 7 Reactor Riser Phillips [Gary, J.H; Handwerk, G.E. 1980] Pág. 14 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN El isobutano y las olefinas se mezclan y se secan como se muestra en la figura 8. Esta mezcla (isobutano/olefinas) entra al reactor para mezclarse con el HF a una presión suficiente para mantener todos los componentes en la fase líquida. La mezcla de reacción se deja sedimentar en dos fases líquidas. El ácido se retira de la parte inferior del asentador por g ravedad y pasa a través de un enfriador para eliminar el calor de r eacción, se recicla y se mezcla con una nueva alimentación de i sobutano/olefina. Una parte del ác ido se retira del as entador para regeneración. La fase de hidrocarburo retirado de la parte superior del asentador es una mezcla de propano, isobutano, n- butano, alquilado y pequeñas cantidades de HF. Estos componentes se separan por fraccionamiento donde el isobutano es reciclado al reactor. El propano y n-butano son enviados a tratadores cáusticos para eliminar trazas de HF. Figura 8 Esquema Simplificado del Proceso de Ácido Fluorhídrico Phillips [Giavarini. C. 2006] Pág. 15 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN El proceso de alquilación de HF que utiliza un s istema de bombeo para proporciona la presión de entrada en las boquillas del reactor, permitiendo que la fase de hidrocarburo se disperse en la fase continua de ácido se muestra en la figura 9. Figura 9 Esquema Simplificado del Proceso de Ácido Fluorhídrico UOP [Meyers, R. A. 2003] Las olefinas y el isobutano se alimentan a diferentes alturas en el reactor para conseguir una buena dispersión y mezcla, mientras que el ácido se introduce en la parte inferior del reactor. Dado que las reacciones de alquilación son exotérmicas, un intercambiador de calor refrigerado por agua en el reactor se usa para mantener la mezcla de reacción a la temperatura deseada. El efluente del reactor fluye hacia el decantador donde se separan las fases de HF y de hidrocarburos, el ácido separado se recicla al reactor. La fase de hidrocarburos se envía a l a columna fraccionadora principal. Pág. 16 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN El alquilado y n –butano, se recupera una parte por el fondo de la columna fraccionadora y otra parte como una corriente lateral. El isobutano también se obtiene como un corte lateral y se recicla al reactor. La carga que sale por el domo de la columna, que consiste principalmente de isobutano, propano y ácido, se envían a un separador de ácido HF. El ácido acumulado en la bota del separado se recicla al reactor. La corriente que sale del separador una parte se envía como reciclo a la columna fraccionadora y la otra parte se envía a un agotador de HF, por la parte del domo se obtiene HF de alta pureza, y por la parte del fondo se obtiene propano. Todas las corrientes de salida y fondos de regeneración de ácida son tratados con KOH o alúmina. Algunas de las propiedades del producto alquilado del proceso de alquilación con HF se muestran en la tabla 2. Tabla 2 Propiedades del Alquilado con HF [Gary, J.H; Handwerk, G.E. 1980]. Propiedad Alimentación Propileno-Butileno Alimentación Butileno Densidad especifica 0.693 0.697 Destilación Temperatura , °C (°F): IBP 41 (105) 41 (105) 10% 71 (160) 76 (169) 30% 93 (200) 100 (212) 50% 99 (210) 104 (220) 70% 104 (219) 107 (225) 90% 122 (250) 125 (255) EP 192 (378) 196 (385) Octano RON 93.3 95.5 MON 91.7 93.5 Pág. 17 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN 1.2 Comparación de Procesos de Alquilación con Catalizador Líquido La comparación directa de los dos catalizadores ácidos líquidos no es sencilla, ya que cada ácido tiene ventajas y desventajas. Por ejemplo, una de las diferencias se aprecia en el octanaje del alquilado como se puede observar en la tabla 3. Tabla 3 Octanaje del Producto Alquilado [Peterson .J. R. 1996] La alquilación de propileno en una unidad de H F es ventajoso debido a una reacción de transferencia de hidrogeno. La calidad del alquilado obtenido a par tir de propileno es relativamente buena, pero aumenta el consumo de isobutano y se obtiene propano como producto secundario. Alquilado de menor calidad se produce con H2SO4 como catalizador, sin embargo no se produce propano y el consumo de isobutano es menor. La composición y calidad de alquilado producidos a partir de 1-buteno y 2-buteno son muy similares para el H2SO4 pero no para el alquilado con HF. Cuando se H2SO4 HF RON MON RON MON Propileno 89-92 88-90 91-93 89-91 1-Buteno 97-98 93-94 90-91 88-89 2-Buteno 97-98 93-94 96-97 92-93 Isobuteno 90-91 88-89 94-95 91-92 Amilenos 90-92 88-90 90-92 88-89 Pág. 18 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN alquila 1-buteno, el alquilado con HF contiene una menor cantidad de TMP (Tri- Metil Pentano) y una mayor cantidad de DMH (Di-Metil Hexano). Por lo contrario, alquilado producido a partir de 2-buteno es similar, tanto para el proceso de H2SO4 como para HF. Alquilado con HF tiene una mayor concentración de 2, 2,4 - TMP (100,0 RON) pero una menor concentración de otros isómeros del TMP. El 2, 3,3 - y 2, 3,4 -TMP ' s (109,6 y 106,1 RON, respectivamente) son más predominantes en el alquilado con H2SO4, lo que representa la ventaja de octanaje. La alquilación de HF con isobuteno, se obtiene un producto que tiene una mayor concentración de TMP una ventaja sobre el alquilado con H2SO4 [Peterson .J. R. 1996]. Las condiciones de reacción óptimas para amilenos son similares a los butilenos, pero debido a que el consumo de ácido es mayor, aumentan la producción de de ASAS y esto afectan al octano del alquilado [Ken Kranz. 2008]. Tabla 4 Condiciones de Operación de Alquilación con H2SO4 y HF [Akpabio, E. J. and Neeka, J.B. 2013] La alquilación con H2SO4 y HF son procesos de baja temperatura. La tabla 4 muestra las condiciones de alquilación para estos procesos. En ambos procesos, el volumen de ácido utilizado es aproximadamente igual a la de la carga de H2SO4 HF Temperatura °C 2-16 16-52 Relación Isobutano/olefina de alimentación 3-12 3-12 Tiempo de contacto de olefinas, v/hr/v 0.1-0.6 Tiempo de contacto de olefinas 20-30 8-20 Acidez del catalizador, wt % 88-95 80-95 Acido en la emulsión, wt % 25-80 40-60 Pág. 19 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN olefinas, las variables más importantes en ambos procesos son la temperatura de reacción, la fuerza del ácido, la concentración de isobutano, y la velocidad espacial de la olefina. La temperatura de reacción tiene mayor efecto en los procesos con H2SO4que en los procesos con HF. Las bajas temperaturas proporcionan alta calidad con H2SO4. A temperaturas por encima de 21ºC, empieza a s er significativa la polimerización de olefinas, y el rendimiento disminuye. Por estas razones la temperatura normal del reactor de H2SO4 es de 4.5 a 10ºC, con un m áximo de 21ºC y un mínimo de -1ºC.En la alquilación con HF, aumentando la temperatura del reactor de 15 a 51ºC se degrada la calidad del alquilado. Para la alquilación con HF, la temperatura tiene menos importancia y las temperaturas del reactor están normalmente en el intervalo de 21 a 38°C. La fuerza del ácido tiene efectos variables sobre la calidad del alquilado, dependiendo de la eficacia del mezclado del reactor, y del contenido en agua del ácido. En la alquilación con H2SO4 se obtiene mejores calidades y los más altos rendimientos con concentraciones de ácido del 93 al 95% en peso de ácido, 1 a 2 % de agua y el resto hidrocarburos diluyentes. En la alquilación con HF se consiguen los mayores números de octano en una gama de concentraciones del ácido del 86 al 90% en peso. La concentración de isobutano se expresa generalmente por la razón isobutano/olefina. Altas razones isobutano/olefina aumentan el número de octano, el rendimiento, reducen las reacciones laterales y el consumo de ácido. La velocidad espacial de la olefina se define como el volumen de olefina introducido por hora dividido por el volumen de ácido del reactor. Disminuyendo la velocidad espacial de olefina se reduce la producción de Hidrocarburos de elevado punto de ebullición, se aumenta el número de octano y se disminuye el consumo de ácido. Pág. 20 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN La CUP (China University of Petroleum) desarrollo un catalizar líquido iónico para el proceso de alquilación, algunas de sus características son las siguientes: La densidad de líquidos iónicos está entre el H2SO4 concentrado y HF, su viscosidad es similar al H2SO4 concentrado. La solubilidad de isobutano en líquido iónico es mayor que en ácido H2SO4 y HF. Es posible realizar la difusión óptima de isobutano en líquido iónico utilizando reactor simple. Es fácil separar el líquido iónico del alquilado en el sedimentador. La velocidad de corrosión del líquido iónico al acero al carbono es muy bajo. Los equipos pueden estar hechos de acero al carbono. En la figura 10 se muestra un esquema en planta piloto del proceso de alquilación con catalizador líquido iónico. Figura 10 Esquema del Proceso del Alquilación con Líquidos Iónicos [Xu Chunming] Pág. 21 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN 1.3 Mecanismo de Reacción de Alquilación con Ácido Fluorhídrico como Catalizador [Akpabio, E. J. and Neeka, J.B. 2013 y Meyers, R. A. 2003] La alquilación de isobutano con olefinas (propilenos, butilenos y amilenos) en presencia de HF implica una s erie de varias r eacciones que proceden por un mecanismo vía ion carbonio. Un número de otras reacciones secundarias puede estar involucrado en el proceso, las más comunes son la polimerización y el agrietamiento. La polimerización de olefinas da lugar a la producción de bajo octanaje y componentes de alto punto de ebullición que son indeseables. Esta reacción se reduce al mínimo mediante el uso de altas proporciones de isobutano / olefina y la elección de condiciones de reacción adecuadas. Los productos de polimerización más pesados se conocen como aceites solubles en ácido (ASAS). Los diferentes pasos y las reacciones que se llevan a cabo en el mecanismo de reacción de alquilación con HF son los siguientes: Iniciación Propagación Isomerización Oligomerización Rompimiento –Desintegración Transferencia de hidrógeno Iniciación Los pasos de la Iniciación, generan cationes butil terciarios, que subsecuentemente se propagan en la reacción de alquilación. (1) Pág. 22 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN (2) (3) (4) Propagación La propagación involucra a las reacciones de los cationes butil terciarios con las olefinas, para crear un ion carbonio largo, el cual reacciona con el iC4 y forma DMH y TMP. Los hidruros por abstracción, generan isoparafinas plus y nuevos cationes butil terciarios, los cuales se arrastran en una reacción en cadena. (5) (6) Pág. 23 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN (7) Isomerización La reacción (8) es muy importante para la producción de un alquilado con buena calidad en el número de octano, ya que la isomerización del 1-buteno a 2-buteno se favorece por el equilibrio termodinámico, se reduce la producción de los DMH (RON de 55 a 76), y se incrementa la producción de TMP (RON 95 mín.). (8) (9) (10) Pág. 24 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN La reacción (9 y 10), son ejemplo de los múltiples pasos posibles, involucrados en la isomerización de iones carbonio largos. Oligomerización El resultado de la reacción de oligomerización son parafinas pesadas, las cuales son indeseables en el sistema de reacción ya que disminuyen la pureza del HF de reciclo, incrementan la temperatura final de ebullición y reducen el octano en el alquilado producto. (11) Rompimiento –Desintegración Los cationes de polímeros largos, son susceptibles a r eacciones de desintegración, formando fragmentos de varias moléculas con diferentes pesos moleculares, entonces estos rompimientos pueden sufrir extensiones en la alquilación. (12) Pág. 25 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN Transferencia de hidrógeno La reacción de transferencia de hidrógeno es más pronunciada con alimentación de propileno. La reacción procede también a través del mecanismo vía ion carbonio. En la primera reacción [reacción 13] el propileno reacciona con isobutano para producir butileno y propano. El butileno [reacción 14] se alquila luego con isobutano para formar trimetilpentano. Desde el punto de vista del número de octano del alquilado esta reacción de transferencia puede ser deseable, ya que el TMP tiene un número de octano sustancialmente mayor que el del DMH. (13) (14) Sin embargo, el consumo de isobutano es mayor que en la reacción de alquilación de butilenos, debido a que se requieren 2 moléculas de iC4 para la alquilación del propileno y formar 1 molécula de alquilado. La transferencia de hidrógeno en una reacción global es la siguiente: (15) Pág. 26 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN 1.4 Proceso de alquilación con Catalizadores Sólidos La búsqueda de un catalizador sólido para sustituir HF y H2SO4en la alquilación ha sido un desafío. Muchos materiales son activos para la alquilación, pero muestran una rápida desactivación, debido a la oligomerización. La rápida desactivación de los catalizadores ácidos sólidos se debe a una adsorción preferida de las olefinas en la superficie. Esto favorece a reacciones de alquilación secundarias, la formación de los oligómeros, que no se desorber desde la superficie del catalizador. Varios de los actuales catalizadores sólidos prefieren el uso de una sal de HF, ya sea de t rifluoruro de Boro (BF3) o pentafluoruro de antimonio (SbF5). Puesto que cada proceso de alquilación produce polímeros pesados , los catalizadores sólidos tienen la tendencia a ensuciar rápidamente [Peterson .J. R. (1996)]. Las zeolitas se encuentran entre los mejores catalizadores sólidos probados en la alquilación. Una de las principales características de las zeolitas es su capacidad para catalizar la transferencia de hidruro. Aunque todavía muestran una rápida desactivación durante la alquilación. Se ha demostrado recientemente que las zeolitas intercambiadas con metales pueden dar lugar a reacciones carbocatión a través de la interacción con un haluro de alquilo [Rosenbach. N. Jr. and Mota .C.J. A. 2005]. En la figura 11 se muestra el mecanismo de reacción de isobutano/2-buteno en presencia de zeolita que actúa como catalizador sólido. Pág. 27 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN Figura 11 Mecanismo de Reacción con Zeolita [Rosenbach. N. Jr. and Mota .C.J. A. 2005] Varias empresas se dedican a la investigación activa en este ámbito como se muestra en la tabla 5, pero todavía nadie ha comercializado una nueva tecnología de alquilación. Algunas de las empresas han abandonado los proyectos por falta de financiamiento. Tabla 5 Situación de investigación de los catalizadores sólidos [Akpabio, E. J. and Neeka, J.B. 2013] Tipo de Catalizador Situación del Proyecto Catalytica BF3/ Alúmina Abandonado CR&L SbF5/Silica Abandonado Haldor Topsoe Tríflico Continuación de la Investigación IFP H2SO4/Silica Abandonado Kerr/McGee/Chevron AlCl3 Abandonado Mobil BF3/Zeolitas Continuación de la Investigación UOP Carbón soportado por HF Buscando socio comercial Pág. 28 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE ALQUILACIÓN 1.5 Comparación entre los Procesos de Alquilación con Catalizador Líquido y Sólido La tabla 6 muestra la diferencian en condiciones de operación entre los catalizadores ácidos líquidos y sólidos, los valores para los catalizadores líquidos (HF y H2SO4) son de referencia a nivel industrial y los valores de los catalizadores sólidos como no se utilizan industrialmente son valores a escala de laboratorio y planta piloto. Tabla 6 Condiciones de Operación de Alquilación con Catalizador Líquido y Sólido [Andreas Feller. 2003] HF H2SO4 Zeolitas Temperatura de reacción °C 16-40 4-18 50-100 Relación de alimentación de isobutano / olefina (mol / mol) 11-14 7-10 6-15 La velocidad espacial de la olefina (kg de olefina / kg de ácido hr) 0.1-0.6 0.03-0.2 0.2-1.0 Fuerza del ácido (wt %) 83-92 89-93 Ácido por volumen de reacción (vol %) 25-80 40-60 20-30 Pág. 29 CAPÍTULO 2 PROCESO DE LA PLANTA DE ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Pág. 30 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA 2.1 Descripción del Proceso de Alquilación [Phillips Petroleum Co 2002] La función de la planta es obtener una gasolina de alto número de octano, con una presión de vapor Reíd máxima de 6.0, denominado generalmente alquilado a partir de la reacción del isobutano con las olefinas, principalmente butilenos, en presencia de HF, que actúa como catalizador. La corriente de butilenos proviene principalmente de la planta FCC, de la planta de Alquilación No 2 y de l a planta MTBE, ambas localizadas en la refinería de Cadereyta N.L , en tanto que el isobutano proviene de las plantas de isomerización de butano de las refinerías Francisco I. Madero (Madero, Tamaulipas), Gral. Lázaro Cárdenas (Minatitlán, Veracruz) o se importa de Houston, Texas. La descripción de proceso se divide en las siguientes secciones: Tratamiento de Carga “Hydrisom” Secadoras de Carga Reacción de Alquilación Regeneración de HF Fraccionamiento y Agotamiento de HF Tratamiento de Subproductos Neutralización de Desfogues Ácidos Pág. 31 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Tratamiento de Carga “Hydrisom” La finalidad de esta sección es preparar la carga (el rafinado) proveniente de la Unidad de MTBE, pasando la corriente por un r eactor empacado con alúmina impregnada con paladio. Es allí donde se llevan a cabo varias reacciones de las cuales las dos más importantes son: la conversión del butadieno a 1-buteno y la isomerización del 1-buteno a 2 -buteno. Otra función de esta sección es eliminar los hidrocarburos ligeros y el dimetil-éter en una t orre agotadora para enviarla finalmente a la sección de reacción en donde se lleva a cabo la reacción de alquilación y se obtienen los productos deseados. Figura 12 Esquema de Tratamiento de Carga “Hydrisom” La corriente de rafinado proveniente de la Unidad de MTBE entra de L.B. a 6.0 kg/cm2g y 38°C, se recibe en el Tanque de Balance de Hydrisom FA-101 a 3.9 kg/cm2g y 38°C, al cual se le ha instalado internamente una malla coalescedora para separar el agua de la corriente de rafinado. Del tanque FA-101 el rafinado es succionado por la Bomba de Alimentación a Hydrisom GA-101 A/B con una presión de descarga de 35.2 kg/cm2g y enviado a la sección de reacción. La función de la bomba es elevar la presión lo suficiente para mantener la alimentación al reactor en fase liquida. Antes de entrar al reactor, el rafinado se Pág. 32 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA precalienta, primero en el Intercambiador de C arga a H ydrisom/Fondos del Agotador de DME EA-101A/F, saliendo a una temperatura de 56°C, y después en el Precalentador de Carga a Hydrisom EA-102 A/H a 57°C. La temperatura óptima de entrada al reactor variará de acuerdo a la composición, la edad del catalizador y a la conversión de reacción deseada. Con catalizador fresco, la alimentación al reactor puede incluso, requerir enfriarse, debido a la alta actividad de éste. A la salida del EA-101 A/F se inyecta una corriente de hidrógeno. El hidrógeno es requerido en l a reacción para convertir las trazas de but adieno (que trae el rafinado), a buteno, como la reacción de isomerización de 1-buteno a 2-buteno, aunque en este último caso no se consume el hidrógeno. La corriente de hidrógeno se recibe en L.B a 10.0 kg/cm2g y 37°C. En el Tanque Separador de Hidrógeno FA-214, se eleva su presión mediante el Compresor de Hidrógeno GB- 101 A/B a 34.1 kg/cm2g. La cantidad de hidrógeno adicionada es muy pequeña. De acuerdo con la composición de diseño se requieren aproximadamente 2.5 moles de hidrógeno por cada mol de butadieno. Esta cifra puede variar un poc o, dependiendo de la composición. Aunque no exista butadieno en la alimentaciónes necesario continuar agregando hidrógeno para la reacción de isomerización. La corriente hidrógeno/rafinado precalentada pasa al Mezclador de H idrógeno- Carga ME-101 y después al Reactor de Hydrisom DC-101. La mezcla rafinado e hidrógeno en fase líquida, descienden sobre la cama del catalizador (alúmina impregnada con paladio). En el reactor se llevan a cabo varias reacciones; como ya se mencionó las dos más importantes son: la conversión de butadieno a buteno y la isomerización de 1- buteno a 2-buteno. Las reacciones son exotérmicas y la ΔT del reactor es de aproximadamente 10°C. No todo el hidrógeno que entra al reactor se consume. Los componentes ligeros que entran con el hidrógeno (tales como el nitrógeno y metano) salen del reactor Pág. 33 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA sin reaccionar y deben de removerse de las olefinas antes de enviarse a l a sección de Secado, por lo que se envían al Agotador de DME (Dimetil-Éter) DA- 101, previo precalentamiento en el Calentador de Carga al Agotador de DME EA- 103 a 125°C. Así mismo, también se eliminan las trazas de DME que puedan haberse arrastrado. Estos componentes ligeros se separan por el domo del agotador mientras que por el fondo se obtienen las olefinas. Con el fin de remover las trazas de metanol que trae esta corriente, a los vapores que salen por el domo de la torre, se les adiciona una corriente de agua tratada para lavarlos y eliminarlos. Esta agua se recibe de L.B. a 35.0 kg/cm2g y 100°C y se acondiciona con el Enfriador de Agua de Proceso EA-229 A/B para su inyección a control de flujo a la corriente de vapores de la DA-101. La mezcla se enfría en el Condensador del Agotador de DME EA-105 a 61°C, para su posterior separación en el Acumulador del Agotador de DME FA-102 a 15.5 kg/cm2g y 61°C. Tanto el agua como el metanol se colectan en la bota separadora del acumulador del agotador FA-102 de donde se envían al drenaje. Los productos ligeros así como el DME y el hidrógeno, dejan el acumulador del agotador a control de presión y se envían al cabezal de gas combustible a 4.0 kg/cm2g y 44°C. Los hidrocarburos recibidos en el acumulador de reflujo se retornan en su totalidad a la columna como reflujo, por medio de la Bomba de Reflujo del Agotador de DME GA-102 A/B a 19. 0 kg/cm2g, a flujo regulado por medio de un c ontrol en cascada nivel-flujo. El calor necesario para efectuar la separación en la torre es proporcionado por el Rehervidor del Agotador de DME EA-104, localizado internamente en la torre agotadora. Por el fondo de la torre agotadora se obtienen las olefinas producto, las cuales se enfrían en el intercambiador de carga a hydrisom/fondos del agotador de DME EA-101 A/F y en el Enfriador de Olefinas EA-106 A/B a 38°C, enviándose a control de flujo en cascada con nivel a la torre DA-101 a la sección de secado, a una presión de 13.6 kg/cm2g. Pág. 34 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Secado de Carga En esta sección se mezclan diferentes corrientes para enviarse al reactor de alquilación. En L.B. se reciben dos corrientes de olefinas: una proviene de l a Unidad FCC a 13.4 kg/cm2g y 38°C, y la otra es rafinado tratado de la Planta de Alquilación No 2, que entra a 6 .0 kg/cm2g y 38°C. Esta es la corriente que normalmente se procesa, la cual se recibe en el Tanque de Balance de Butilenos FA-201, al cual se le ha i nstalado internamente una malla coalescedora para separar el agua de la corriente de butileno. El tanque opera a 3.8 kg/cm2g y 38°C. De este tanque, los butilenos son succionados por la Bomba de Alimentación de Butilenos GA-201 A/B y enviados a los Secadores de Carga Olefínica FF-201 A/B, a una presión de descarga de 17.0 kg/cm2g. Antes de entrar a los secadores se mezclan con una corriente de isobutano fresco proveniente del Tanque de Balance de Isobutano FA-203, por medio de la Bomba de Alimentación de Isobutano GA- 203 A/B, a 1 7.0 kg/cm2g. El tanque recibe el isobutano de L.B. a 8.0 kg/cm2g y 38°C, controlando su flujo por medio de un control cascada nivel-flujo. Figura 13 Esquema de la Sección de Secado de Carga En los secadores se absorbe el agua contenida en la mezcla olefinas-isobutano. De los dos secadores, uno opera normalmente mientras el otro se regenera. La regeneración se efectúa cada 24 horas. Los secadores operan a 13.6 kg/cm2g y Pág. 35 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA 39°C. Estos secadores es tán empacados de alúmina desecante para su operación. A la mezcla seca de olefinas-isobutano efluente de los secadores, se le une l a corriente de butilenos proveniente de la sección de Hydrisom, para entrar al mezclador tipo "T" ME-201, en donde se mezcla también la corriente de isobutano de recirculación proveniente de la sección de f raccionamiento, para finalmente enviarse a la sección de alquilación. Sección de Reacción En esta sección se lleva a cabo la reacción de alquilación de la mezcla isobutano- olefinas en presencia de HF. La mezcla de hidrocarburos que sale del mezclador se envía a los Enfriadores de Ácido EA-203 A/B, a 12.8 kg/cm2g y 38°C, en donde se combina con el ácido fluorhídrico recuperado proveniente del fondo del asentador de ácido a 41°C para dirigirse como alimentación al Asentador de Ácido DA-201, en donde se separa el ácido de los hidrocarburos. Figura 14 Esquema de la Sección de Reacción A las líneas de salida del domo de los enfriadores de ácido por las que circula la mezcla hidrocarburos-HF que van al asentador de ácido se les conoce como "tubos verticales ascendentes" o "reactores elevadores", y es en donde se llevan a Pág. 36 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA cabo las reacciones de alquilación. En las líneas de salida de agua de enfriamiento del EA-203 A/B se adiciona un analizador de Ion fluoruro el cual es un instrumento nuevo utilizado para monitorear fugas de HF. El asentador de ácido es un recipiente vertical, el cual se localiza a 15 m de altura sobre los enfriadores EA-203 A/B. El asentador de ácido DA-201 recibe la mezcla de los reactores elevadores entrando a éste abajo del plato del fondo. En este equipo se separan del HF los hidrocarburos, productos de la reacción. Los hidrocarburos se separan dentro del asentador por diferencia de densidades, quedando éstos en la parte superior, mientras el HF, por su mayor densidad se acumula en el fondo. Los hidrocarburos se extraen por la parte lateral del mismo, enviándose a la sección de fraccionamiento, a 9.6 kg/cm2g y 41°C. Al asentador retornan, para reutilizarse, tanto la corriente de ácido de alta pureza proveniente de agotador de ácido DA-205, como la corriente de ácido recuperado de las piernas de los tanques acumuladores de reflujo de las columnas Desisobutanizadora y depropanizadora. Del asentador de ác ido, el ácido acumulado en el fondo fluye a los enfriadores de ácido EA-203 A/B de donde parte se mezcla con los hidrocarburos para dirigirse a los reactores elevadores y parte se envía para regenerarse (eliminando las impurezas formadas), en la Columna Regeneradora de Ácido DA-202, por medio de la Bomba de Alimentación a Regeneradora de Ácido GA-204. Posteriormente se envía a c ontrol de flujo, al Vaporizador Ácido EA-204, y de ahí a la columna DA-202. Regeneración de HF La regeneración del ácido tiene el propósito de mantener el HF a la mayor pureza posible (95% peso). El ácido se va degradandocon el uso formando fluoruros orgánicos y aceites solubles en ácido (ASAS), por lo que es necesario regenerarlo para eliminar estas impurezas. Esto se lleva a c abo en una Columna Regeneradora de Ácido DA-202, la cual opera en los domos a 9.5 kg/cm2g y 148°C y en los fondos a 9.5 kg/cm2g y 149°C. Pág. 37 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Figura 15 Esquema de la Sección de Regeneración del HF La regeneración del ácido se efectúa introduciendo dos corrientes de iC4 provenientes del fondo de l a columna depropanizadora. Una de las corrientes entra por el domo en el plato No. 3 como reflujo y la otra, previo calentamiento, entra por el fondo de la columna como corriente de agotamiento. Por el domo de la columna DA-202 sale el ácido concentrado junto con los hidrocarburos para reutilizarse en el asentador de ácido. Por el fondo de l a regeneradora salen las impurezas, el agua y los aceites solubles en ácido (ASAS) para lavarse y neutralizarse con una solución de sosa cáustica al 5% peso, eliminándole el HF libre que pueda arrastrar. Esto se efectúa en el Tanque de Lavado Cáustico de Asas FA-204 al cual se le ha instalado un Calentador del Tanque Lavador de Asas. EA-206 A/C, previa mezcla con la corriente de fondos de la DA-202 en el Mezclador de solución Cáustica- ASAS ME-202. La corriente de solución de sosa cáustica se precalienta antes de mezclarse, en el Calentador/Enfriador de Asas Cáusticas EA-206 A/C. Una vez neutralizadas las ASAS se envían al tanque de Almacenamiento de Combustóleo FB- 301, para quemarse junto con el combustóleo en el calentador de fuego directo de la columna Desisobutanizadora BA-201 A/B. La solución de Pág. 38 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA sosa cáustica se recircula mediante la Bomba de Circulación de ASAS Cáusticas GA-205 A/B. Fraccionamiento y Agotamiento de HF La finalidad de es ta sección es separar el propano, el butano e isobutano del alquilado producto. Las corrientes de propano y butano se tratan antes de enviarse como producto. Figura 16 Esquema de la Columna Desisobutanizadora de la Sección de Fraccionamiento y Agotamiento del HF Los hidrocarburos procedentes del asentador de ácido se envían con la bomba GA-207 A/B a control de flujo, al intercambiador-fondos de la Desisobutanizadora EA-208 a 56°C, y posteriormente al calentador de carga a la Desisobutanizadora EA-209 para precalentarse hasta 70°C, para dirigirse a l a columna Desisobutanizadora DA-203, entrando por el plato No. 39. En esta columna se separa el propano y el isobutano por el domo, el butano y el alquilado producto se separan por el fondo. Para efectuar la separación de componentes se suministra calor en el fondo por medio del calentador de fuego directo de la columna Pág. 39 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Desisobutanizadora BA-201 A/B y por el plato 39, por medio del calentador con vapor de la Desisobutanizadora EA-211, saliendo a 76°C. Por el domo de la columna que opera a 11.3 kg/cm2g y 74°C, se obtienen los vapores de HF, propano e isobutano, los cuales pasan por el condensador de la Desisobutanizadora EA-210 A/F, saliendo a 43°C, y la fase líquida se recibe en el Acumulador de la Desisobutanizadora FA-206 que opera a 10.2 kg/cm2g. El acumulador FA-206 cuenta con una pierna en donde se separa el ácido fluorhídrico y se envía a c ontrol de nivel al asentador de ácido para su reutilización. De los hidrocarburos líquidos separados en el acumulador FA-206, una parte se retorna al plato No. 49 de la columna como reflujo, por medio de la bomba de reflujo de la Desisobutanizadora GA-208 A/B, a una presión de descarga de 15.3 10.2 kg/cm2g; otra parte se envía como alimentación a c ontrol de flujo, a la columna depropanizadora, por medio de la bomba de alimentación a la depropanizadora GA-210 A/B; una última parte, se envía a en friarse en el enfriador isobutano recirculado de la Desisobutanizadora EA- 217A/C a 38°C para utilizarse como iC4 de recirculación, uniéndose con una parte de los hidrocarburos del fondo de la columna depropanizadora. Del producto del fondo de l a DA-203, una parte se enfría en el Enfriador de l a Corriente de Lavado de la bomba de alimentación a la Desisobutanizadora EA- 212A/C, y se envía como sello líquido a l a bomba de alimentación a la Desisobutanizadora GA-207 A/B y otra parte se envía como alimentación a l a columna Debutanizadora DA-206 por medio de un control en cascada nivel-flujo. Columna Depropanizadora Una de l as corrientes de hi drocarburo del acumulador de r eflujo de l a columna Desisobutanizadora es succionada por la bomba de alimentación a la depropanizadora GA-210 A/B. Se precalienta en el intercambiador Carga/Fondos de la Depropanizadora EA-213A/F y se alimenta al plato No. 11 de la Columna Pág. 40 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Depropanizadora DA-204. Por el domo de la DA-204, que opera a 20.1 kg/cm2g y 56°C, se separan el propano y el HF, el cual se condensa en el Condensador de la Depropanizadora/Agotador HF EA-214 y se colecta en el Acumulador de Depropanizadora/Agotador HF FA-207 a 1 9.7 kg/cm2g. El HF colectado en el acumulador se separa en una pierna localizada en el fondo del mismo y se envía a control de nivel al asentador de ácido para reciclarse. Figura 17 Esquema de la Columna Depropanizadora de la Sección de Fraccionamiento y Agotamiento del HF Los hidrocarburos colectados en el acumulador FA-207 se envían con la Bomba de Reflujo de la Depropanizadora GA-211 A/B a 22.9 kg/cm2g, una parte como reflujo a la columna a control cascada temperatura/flujo, y la otra parte al Agotador Ácido DA-205. Los vapores no condensados recibidos en el FA-207 pasan al Absorbedor de Gas de Venteo FA-208, en donde se enfrían y condensan para Pág. 41 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA recuperar el propano y el HF. Los gases no-condensables son venteados periódicamente hacia el Neutralizador de Relevo Ácido DA-207. Los hidrocarburos pasan al rehervidor de vapor tipo kettle EA-215 de la Depropanizadora, por el fondo de la columna, una parte de los hidrocarburos se evapora para retornar al fondo de la columna, y la otra, los hidrocarburos pesados, se enfría primero en el intercambiador EA-213 A/F y después en el Enfriador de Fondos de la Depropanizadora EA-216A/B para dividirse en 6 corrientes: Una de las corrientes se envía como sello a la Bomba de Reflujo de la Desisobutanizadora GA-208 A/B; otro como sello a la Bomba de Alimentación a la Depropanizadora GA-210 A/B; otra más como iC4 de recirculación, uniéndose primero con la corriente de domos de la columna Desisobutanizadora; la cuarta corriente se envía como iC4 de reflujo a la Columna Regeneradora de Ácido DA-202; una más como iC4 agotado a la torre agotadora de ácido; y la última como sellos a la Bomba de Alimentación de torre Regeneradora de Ácido GA-204. Neutralizador de Relevo Ácido La función de este equipo es neutralizar todos los gases de relevo ácidos así como los no-condensables ácidos del domo del tanque acumulador de propano FA-207, haciéndolos reaccionar en contracorriente con una solución cáustica. Los gases no condensados en el Absorbedor de gas de venteo FA-208 son venteados periódicamente hacia el neutralizadorDA-207 en donde entran por un t ubo sumergido en una solución cáustica (aprox. 5% de NaOH). Los productos provenientes del cabezal de relevo ácido así como del domo del tanque de balance de ASAS FA-205 llegan también al neutralizador, solo que estas corrientes se introducen en una parte más alta que los gases del Absorbedor de Gas FA-208. Por el fondo del neutralizador se tiene la Bomba de Circulación de Corriente Cáustica GA-216 A/B a una presión de 6.2 kg/cm2g, la cual recircula la solución cáustica del fondo al domo, lavando los gases que ascienden a través de éste, al ponerse los flujos en contracorrientes. Pág. 42 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Los gases salen por el domo del neutralizador hacia el Tanque Separador de Hidrocarburos FA-301 para finalmente irse al quemador. Agotador de Ácido El propano con pequeñas cantidades de HF (2%), se envía a control de flujo al Agotador de Ácido, DA-205, que opera en domos a 21.1 kg/cm2g y 56°C y por los fondos a 21.1 kg/cm2g y 61°C. La función del agotador es separar y recuperar la mayor cantidad posible de HF por el domo de la columna para reutilizarse. Esta columna está empacada con anillos Rasching de carbón de 3/4". Para eficientar la operación se le adiciona un sistema redistribuidor. Para efectuar la separación en el agotador se tiene el Rehervidor del Agotador de Ácido EA-218, el cual proporciona el calor necesario al fondo de la columna para evaporar el HF. El ácido separado por el domo se envía de regreso, a control de presión al tanque acumulador de reflujo de la depropanizadora FA-207 previo paso por el Condensador de Depropanizadora/Agotador de HF EA-214. Tratamiento de Subproductos El propano, aún con trazas de HF y fluoruros orgánicos, sale por el fondo de la agotadora, dividiéndose en dos corrientes: una que se enfría en el Enfriador de Propano EA-219 A/E y se bifurca enviando una parte como sello a la bomba de reflujo de la depropanizadora GA-211 A/B y otra normalmente sin flujo, que se envía a mezclarse con la corriente de recirculación de isobutano proveniente del domo de la Desisobutanizadora y del fondo de la depropanizadora. Pág. 43 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA Figura 18 Esquema de la Sección de Tratamiento de Propano como Subproducto Terminado La otra corriente que sale del fondo del agotador, se sobrecalienta al pasar primero por el Intercambiador Carga/Efluente de Defluorinador de Propano EA-220 a una temperatura de 59°C. Luego pasa al Calentador de Carga al Defluorinador de Propano EA-221, donde se calienta a una temperatura de 177°C. De ahí pasa al Tanque Defluorinador de Propano FA-209 A/B en flujo descendente, en donde se disminuye el contenido de fluoruros orgánicos del propano a valores entre 0-10 ppm en peso. Los defluorinadores están empacados con alúmina activada, la cual reacciona con los fluoruros orgánicos descomponiéndolos en olefinas y HF. A su vez, la mayor parte del HF reacciona con la alúmina activada para formar fluoruro de aluminio y agua, enviándose éstos por la purga a l a fosa FE-203. El efluente de los defluorinadores se enfría al pasar a través del intercambiador EA-220 y del Condensador de Propano EA-222 equipo tipo placas selladas, saliendo a u na temperatura de 38°C, para dirigirse al Tratador de Propano con KOH FA-210. El tratador de propano es un recipiente vertical empacado con hojuelas de KOH, en donde la corriente de propano fluye ascendentemente y reaccionando las trazas de HF con el KOH para formar fluoruro de potasio y agua. Estos productos forman un lodo que debe purgarse periódicamente hacia la fosa FE-203. El Pág. 44 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA propano libre de fluoruros orgánicos sale por el domo del tratador de KOH, hacia la Bomba de Propano Producto GA-212 A/B a una presión de 22.7 kg/cm2g para ser enviado como producto a L.B. a control de presión. Columna Debutanizadora y Tratamiento de n-Butano La corriente principal del fondo de la columna Desisobutanizadora DA-203, se envía a c ontrol de cascada nivel-flujo como alimentación a la Columna Debutanizadora DA-206, por el plato 25 ó 29. La finalidad de esta columna es la de separar por el domo los n-butanos y por el fondo obtener el alquilado producto. Figura 21 Esquema de la Columna Debutanizadora de la Sección de Tratamiento de Subproductos Los vapores que salen por el domo que opera a 5.3 kg/cm2g y 59°C se condensan en el Condensador de la Debutanizadora EA-223A/B a 43°C, recibiéndose en el Acumulador de la Debutanizadora FA-211. El líquido colectado es enviado por la Bomba de Reflujo de Debutanizadora GA-213 A/B a una presión de descarga de 8.8 kg/cm2g, una parte como reflujo a la columna, y la otra como producto a tratamiento hacia los defluorinadores. Pág. 45 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA La corriente de hidrocarburos fluye por el fondo de la columna, hacia el Rehervidor de la Debutanizadora tipo Kettle EA-224, el cual proporciona por medio de vapor, el calor necesario para efectuar la separación del n-butano del alquilado. Por el domo de éste salen los hidrocarburos vaporizados, retornando a la columna, y por el fondo del rehervidor sale el alquilado, para enfriarse al pasar primero por el intercambiador EA-208, enfriándose a 66°C, y después en el Enfriador de Alquilado Producto EA-228A/B. El alquilado frío se envía a control de presión por medio de la Bomba de Alquilado Producto GA-215 A/B a 8.9 kg/cm2g. El alquilado se envía a límite de batería a 6.5 kg/cm2g y 38°C. El n-butano producto procedente del acumulador de reflujo FA-211 es tratado antes de salir de la Unidad. Figura 20 Esquema de la Sección de Tratamiento de n-Butano como Subproducto Terminado El n-butano se calienta pasando primero por el Intercambiador Carga-Efluente a Defluorinador de Butano EA-225 y después por el Calentador de Carga/Efluente a Defluorinador de Butano EA-226, saliendo a una temperatura de 204°C. De ahí Pág. 46 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA, UNAM CAPÍTULO 2. PROCESO ALQUILACIÓN No 1 DE LA REFINERÍA DE CADEREYTA pasa por el Tanque de Defluorinador de Butano FA-212 A/B, en flujo descendente, en donde se reduce el contenido de fluoruros orgánicos a valores entre 0-10 ppm en peso. Los defluorinadores están empacados con alúmina activada, la cual reacciona con los fluoruros orgánicos, descomponiéndolos en olefinas y HF. A su vez, la mayor parte de HF reacciona con la alúmina activada para formar fluoruro de aluminio y agua que debe purgarse periódicamente hacia la fosa de neutralización FE-203. La corriente efluente de l os defluorinadores se enfría al pasar a t ravés del intercambiador EA-225, saliendo a 79°C, y posteriormente en el Condensador de Butano EA-227A/B para dirigirse al tratador de butano FA-213. El tratador de n-butano es un recipiente vertical empacado con hojuelas de hidróxido de P otasio (KOH) por donde la corriente de n-butano fluye ascendentemente, reaccionando las trazas de HF que trae este con el KOH para formar fluoruro de potasio y agua. Estos últimos productos se asientan en el fondo del tratador, teniendo que ser purgados periódicamente hacia la fosa de neutralización FE-203. El n-butano producto libre de fluoruros orgánicos sale por el domo del tratador hacia la Bomba de Butano Producto GA-214 A/B
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