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HIDROTRATAMIENTO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICAPETROLEO II
BECERRA GENESISRIVAS MARILYS
SOLARTE SALUSTRA
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HIDROTRATAMIENTO
Forma parte de la Refinación del
Petróleo…!!!
Operación mas
significativa…!
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Contaminantes de un Hidrocarburo
Contaminantes Externos.
Contaminantes intrínsecos del crudo o fracción.
Contaminante Método de Remoción
Agua Deshidratación
Sales Desalación
H2S y Mercaptanos, CO, CO2
Tratamiento Químico
Sedimentos Sólidos
Decantación/Filtración
Algunos contaminantes
externos!!!
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Planta Piloto de Hidrotratamiento
La planta piloto de hidrogenación de gasolina de pirolisis existente en el Centro
de Tecnología Repsol
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Catalizador
Co-Mo soportados en Alúmina
Ni-Mo soportados en Alúmina
Co-Mo-P soportados en Alúmina
- S +N2
+ S- N2
AM-BOS
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Catalizador
Activación!!!
Se traslada como óxido de metales
Se convierten a sulfuros estos metales
Sulfurización
Desactivación!!!
Formación de Carbón
Deposición de Metales
+
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Algunas Reacciones son:
DESNITRIFICACION
REMOCION DE COMPUESTOS OXIGENADOS
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Variables de Operación
Efecto de la Temperatura
Efecto de la Presión
350 y 410 °C
8 y 15 MPa
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Relación Espacio-Velocidad
Relación Hidrógeno-Hidrocarburo
0,9 h-1
1,100 H2/HC
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Y en Venezuela ???
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Desulfuración
¿Por qué ?
Para cumplir normativas de aplicación.
Purificar la fracción de crudo.
Preservar la integridad de los catalizadores.
Contaminación ambiental
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Clasificación de las tecnologías de desulfuración
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Hidrodesulfuración HDS
Es el hidrotratamiento de una corriente de
hidrocarburo con hidrógeno molecular, en
presencia de un catalizador en reactores de
lecho fijo y bajo condiciones de operación
adecuadas, para remover los compuestos de
Azufre presentes en la carga de alimentación
al proceso.
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Tipos de Azufre en destilados
Azufre fácil: compuestos sulfurados generalmente ácidos disueltos en el destilado Ejemplo Mercaptanos y H2S. No requieren hidrotratamiento (HDT).
Azufre intermedio: moléculas sulfuradas que forman parte de los destilados. Se remueven por HDT a baja /media severidad. Ejemplo tiofenos y alquiltiofenos.
Azufre difícil: formado por los benzotiofenos y dibenzotiofenos; se remueven por HDT a muy alta severidad.
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Descripción del Proceso
Sección de los reactores o sección de reacción.
Sección de gas de reciclo.
Sección de recuperación del producto.
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Esquema del proceso de HDS convencional
340-380ºC
49,2-68,6 bar
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Reacciones durante el Proceso de Hidrodesulfuración
a. Mercaptanos: RSH + H2 → RH + H2S
b. Sulfuros: R2S + 2H2 → 2RH +H2S
c. Disulfuros: (RS)2 + 3H2 → 2RH +2H2S
d. Tiofenos: + 4H2 → C4H10 + H2S
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Reacciones típicas
C4H9- SH + H2 --- C4H10 + H2S
Butil Mercaptano n-Butano
Benzotiofeno + 3H2 --- Etilbenceno +2 H2S
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Variables de operación del proceso
Velocidad espacial: si ,la hidrogenación
0,5-5VL/VC.hr
Tipo de Catalizador
Cobalto-Molibdeno, Níquel-Molibdeno y Niquel-
Wolframio.
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Presión parcial del hidrógeno
• El aumento de la presión parcial del hidrogeno aumentará la desulfuración y la vida del catalizador será más larga.
¿Como aumento la presión parcial?
• Aumentando la presión del reactor• Aumentando la concentración de hidrogeno en el
gas de tratamiento
28-55 kg/cm2
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Temperatura del reactor
• La hidrogenación aumenta rápidamente con el aumento de la temperatura.
• Las reacciones son altamente exotérmicas.
300-380°C
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Algunos Tips
Son las reacciones más fáciles del
hidrotratamiento. Requieren de catalizadores pre-sulfurados,
generalmente CoMo/Al2O3. Moderada sensibilidad a la Presión Parcial de
Hidrógeno. El H2S formado en exceso durante las reacciones
tiene un efecto inhibidor sobre el proceso. Los di-benzotiofenos alquilados son muy difíciles
de remover, debido a efectos estéricos.
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Biodesulfuración
Técnica innovadora que sirve de las bacterias como catalizador para eliminar el azufre de las corrientes
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HIDRODESNITROGENACIÓN (HDN)
Comp. Nitrogenados + H2 Comp. Desnitrogenados + NH3 Catalizador
Compuestos nitrogenados en el petróleo
1. Compuestos no heterocíclicos.
2. Compuestos heterocíclicos no básicos.
3. Compuestos heterocíclicos básicos
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Anilina Pentilamina
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Algunas reacciones de HDN
+ 5H2 C5H12 + NH3 n-Pentano
N (i-Pentano) Piridina
C3H7
+ 4H2 + NH3
N Propilbenceno Quinolina
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Termodinámica
Hidrogenar heterociclos y anillos aromáticos circundantes:
Disminución en la energía del enlace C-N.
Equilibrio desfavorable en la HID produce bajas velocidades de HDN
HDN es más sensible a la presión que la HDS: HDN mayor consumo de H2
Energía de C=N y C-N: 147 y 73 kcal/mol respectivamente.
HDN demanda mayor energía que HDS: Conversiones mas altas de HDS que de HDN
Reacciones exotérmicas e irreversibles.
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Condiciones
320-380 ° C 60 a 180 atmósferas
Catalizador Ni-Mo o de Ni-W/Al2O3
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Hidrodesaromatización (HDA)
Comp. aromático+ H2 Hidrocarburo saturado Catalizador
Características:
Reversible.
Conversiones menores al 100% bajo condiciones extremas.
Grado de avance de reacción en equilibrio con T
Temperaturas entre 300-340 ºC.
Presiones de 50 a 150 atmósferas.
Catalizador hidrogenante NiMo/Al2O3
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Reacción300 ºC
Log K a
350 ºC 400 ºC
∆HRX Kcal/mol de reactanteorgánico
Naftaleno + 2H2 Tetralina -1.13 -2.03 -2.80 -30
Fenantreno +H2 9,10-dihidro- fenantreno
-1.57 -1.94 -2.25 -12
Fluoreno + 3H2 Hexahidro-fluoreno
-2.88 -4.17 -5.27 -42
Constantes de equilibrio para la hidrogenación de aromáticos.
![Page 32: Hidrotratamiento.pptx](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022081519/55cf970d550346d0338f8255/html5/thumbnails/32.jpg)
Hidrodesoxigenación (HDO)
Ocurre simultáneamente con con la HDS y la HDN.
Catalizadores: Ni-Mo/Al2O3, Co-Mo/ Al2O3, Pt/SiO2-Al2O3, vanadio y rutenio.
T= 340 ºC aprox.
Presiones de 5.0 a 13.8 Mpa.
Tratamiento del bio-aceite.
Bio-aceite + H2 H2O + ligamentos C-C saturados
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Hidrodesmetalización (HDM)
HDM ReaccionesDe
Hidrogenación
Rompimiento de
enlaces
Deposición delos metales
sobre el la sup.del catalizador
Desactivacióndel
catalizador
![Page 34: Hidrotratamiento.pptx](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022081519/55cf970d550346d0338f8255/html5/thumbnails/34.jpg)
• La mezcla de los reactivos en el reactor.
• La descomposición térmica de los compuestos organometálicos.
• La difusión de los reactantes en los poros del catalizador.
• La quimisorción de los átomos de los metales en los centros activos del catalizador.
• La desactivación del catalizador, con la consiguiente deposición del metal en la superficie del catalizador y el desprendimiento de la parte orgánica.
División de la HDM: