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I. Proceso FCC (30 puntos)
1. ¿Qué productos se obtienen en el proceso FCC? ACP: Heavy cycle Oil (HGO (heavy cycle oil)). Peb > 338ºC ACL: Light cycle Oil (LCO): Turbosina, Diesel, Aceite de calefacción. Peb: 221-338ºC Gasolina. Peb: 38 – 221 ºC Fracción C4- incluyendo H 2. ¿Cómo se regenera el catalizador de FCC? ¿A qué temperatura aproximadamente? El catalizador agotado se hace pasar a continuación a través de una tubería de transferencia del catalizador agotado para entrar en el regenerador en el que, en la presencia de aire y a una temperatura desde aproximadamente 620ºC a aproximadamente 760ºC, la capa de coque del catalizador agotado se quema para restaurar la actividad del catalizador. La regeneración se efectúa en un lecho fluidizado. A continuación el catalizador regenerado se retira del lecho fluidizado del regenerador a través del tubo vertical del regenerador y, en repetición del ciclo previamente mencionado, se pone en contacto con la alimentación en el tubo elevador del reactor 3. ¿Cuáles son algunas de las diferencias entre las desintegraciones térmica y catalítica? La diferencia entre estos dos procesos son las condiciones de operación y el equipo que se utiliza, ya que en la desintegración catalítica una presencia de un catalizador y la temperatura va de 480°C a 520°C , mientras que la desintegración térmica tiene un intervalo de temperaturas de 509°C - 550 °C. 4. ¿En qué fase ocurren las reacciones en FCC? En fase vapor La carga de alimentación es normalmente calentada mediante el intercambio de calor con aceite cíclico ligero o aceite de ciclo pesado. Normalmente, esto aumentara la temperatura de alimentación de 150ª 260°C. 5. ¿Por qué el tiempo de contacto debe ser muy corto en el riser? ¿Qué ocurriría si no fuera así? El tiempo de contacto es de uno a tres segundos, se ha demostrado que los sistemas modernos la mayor parte de la conversión se realiza a los primeros metros dl riser, mientras que el resto de este actúa como un me transporte reumático hasta
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el separador, si se aumenta el tiempo de contacto con el catalizador se aumentaría la formación de coque.
6. ¿Qué carácter térmico tiene la ruptura de cadenas (desintegración) por escisión ẞ y a que temperatura se favorece: alta o baja? son endotérmicas se favorecen a temperatura alta y no es limitada por el equilibrio. 7. ¿Cómo se forma el hidrógeno en el proceso FCC, si el catalizador no tiene función metálica como los catalizadores de isomerización y reformación catalítica? ¿Qué desventaja tiene su formación? Desventaja es que se puede generalizar que dado que las reacciones de transferencia de hidrógeno están siempre involucradas en la formación de coque, 8. Describa brevemente el diagrama de flujo de proceso de la tecnología de Kellog. Todas las unidades de FCC constan de una etapa de reacción, una de separación y una final de regeneración. La carga convencional del FCC se compone principalmente de gasóleo de vacío, a la que se le pueden añadir proporciones variables de residuo proveniente de la torre de destilación atmosférica o de la torre de vacío y gasóleo de la unidad de coquización o de la unidad de hidrocraqueo. El catalizador caliente ( K – 1023 K) proveniente del regenerador se mezcla con la carga precalentada (423 K – 643 K) por la base de la línea ascendente del reactor. El alimento se dispersa en forma de fina niebla (atomización) al entrar en el reactor a través de un conjunto de boquillas, lo que facilita su vaporización. El calor del catalizador es el que vaporiza el alimento y lo lleva a la temperatura deseada de reacción. La mezcla de catalizador y vapores de hidrocarburo reacciona mientras es transportada a lo largo del tubo de reacción o «riser». En este tipo de reactores los tiempos de contacto en el interior del reactor «riser», donde se producen las reacciones, son del orden de 1 a 3 segundos. Se ha demostrado que en los sistemas modernos, la
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12. ¿En qué se diferencian operativamente los de Hidrodesulfuración de residuos y de Hidrodesulfuración de gasóleos? Hidrodesulfuracion de residuos T= 360 a 380°C Phidrogeno= 120-160 bar LHSV= 0.15-0.3 hr- H2/Hc= 12- Hidrodesulfuracion de gasóleos T= 320 a 350°C Phidrogeno= 15-40 bar LHSV= 1-3 hr- H2/Hc= 36- Otra diferencia también es la carga ya que en una se alimenta gasóleo y en otra residuos
III. Proceso HDS de naftas y destilados intermedios (
puntos)
13. ¿Por qué es importante eliminar los compuestos de azufre en las naftas, destilados intermedios y residuos? Menciona 4 razones -El Azufre puede envenenar al catalizador que se usa en diferentes procesos -Tiende a ser corrosivo para los diferentes equipos, principalmente en las tuberías
- al obtener productos finales de la nafta, estos son contaminantes para el medio ambiente liberando gases al realizar una combustión en los motores -el obtener productos con azufre. Estos pierden valor en el mercado por lo cual usualmente no se puede comercializar lo cual provoca pérdidas de dinero para la industria 14. ¿De qué manera afecta la temperatura al desarrollo de las reacciones del proceso? En especial a la desulfuración y denitrificación. ¿Cómo afecta la temperatura al catalizador? De forma general, el aumento de la Temperatura y/o la presión parcial de hidrógeno promueve la remoción de azufre y nitrógeno, así como el consumo de hidrógeno. El incremento de la presión se refleja en un aumento en reacciones de saturación y reduce la formación de coque; sin embargo operar a temperaturas excesivas causa un aumento la velocidad de desactivación del catalizador por formación de depósitos de coque debido a las reacciones de desintegración térmica.
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15. ¿Cómo se aplica el principio de Le Chatellier a las reacciones de hidrogenación con el aumento de la temperatura? El Principio de Le Chatelier establece que si una reacción en equilibrio es perturbada desde el exterior, el sistema evoluciona en el sentido de contrarrestar los efectos de dicha perturbación este principio se aplica ya que al aumentar la temperatura nuestro sistema en equilibro se ve perturbado y su forma de restaurar el balance es con la formación de reacciones secundarias de desintegración térmica ya que su energía de activación es mayor. 16. Describe dos reacciones principales de hidrodesulfuración ya sea para tiofenos, benzotiofenos y/o mercaptanos (tioles) benzotiofenos y/o mercaptanos (tioles) Reacción Bisulfuros (RS)2 + 3H2 → 2RH + 2H2S Reacción Mercaptanos RSH + H2 → RH + H2S
IV. Proceso Viscorreducción (15 puntos)
17. ¿Cuál es el objetivo del proceso? Reducir la viscosidad de los residuos de vacío, mediante un proceso de rompimiento de moléculas, para obtener productos de mayor calidad y principalmente gasóleo ligero y residuo Visbreaking 18. ¿Qué ocasiona que la carga al proceso contenga altos punto de escurrimiento y viscosidad? La composición de esa carga, es mayormente de asfáltenos por lo cual esta tiende a tener una viscosidad grande, ya que son los compuestos más pesados del petróleo, a su vez el punto de escurrimiento es alto debido a la alta viscosidad. Estas características son las que se buscan mejorar con el proceso de viscorreducción 19. Mencione y proporcione un ejemplo de las tres principales reacciones que ocurren en el proceso.
División del enlace C-C en cadenas alifáticas de parafinas
formación de olefinas) y en alquilaromáticos
(desalquilación)
Oligomerización de olefinas
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**26. Describa dos ejemplos de reacciones de oligomerización
- ¿Por qué con H2SO4 se usan temperaturas más bajas que con HF?**
VII. Proceso Reformación catalítica (25 puntos)
28. ¿A qué se le llama CCR? La reformación catalítica continua (CCR) es un proceso químico que convierte las naftas de refinería de petróleo destiladas de petróleo de bajo octanaje en productos líquidos de alto octanaje denominados reformados, excelentes agentes de mezcla para la gasolina de alto octanaje. 29. ¿Cómo se justifica la aplicación del principio de Le Chatellier a las condiciones de operación del proceso? -Temperaturas altas (aumenta la velocidad de reacción pero afecta adversamente al equilibrio). -Presiones bajas (desplaza al equilibrio químico "a la derecha"). -Velocidades espaciales bajas (promueve el acercamiento al equilibrio). -Razones molares de hidrógeno a hidrocarburo bajas (desplaza al equilibrio químico "a la derecha", sin embargo debe mantenerse una presión parcial de hidrógeno suficiente para evitar la formación excesiva de coque) 30. ¿Qué tipo de reacción en el proceso es la que provee el mayor aumento del número de octano? ISOMERIZACION 31. ¿Por qué se dice que el mecanismo de reacción del proceso es bifuncional? ¿Qué tipo de reacciones se favorecen en cada función? Porque en este se lleva a cabo más de una reacción, además estabiliza ciertas reacciones, El platino interviene en las reacciones de hidrogenación y deshidrogenación y la alúmina proporciona una zona acida para las reacciones de isomerización, ciclización y craqueo con hidrógeno
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32. ¿Qué tipo de reacción es exotérmica y llevarla a cabo provee una gasolina ligera de alto octano? Hidrocraqueo 33. ¿Por qué el proceso se lleva a cabo en tres o cuatro reactores apilados? O bien ¿Por qué no se usa solamente un solo reactor? Porque es un proceso continuo, donde el catalizador utilizado esta en constante regeneración, por lo cual se mantiene en movimiento de un reactor a otro para que de esta manera el proceso se lleve a cabo de la manera más eficiente en la obtención de productos combustibles de mayor calidad. 34. A las condiciones de reacción, ¿La mezcla reaccionante se puede considerar como gas ideal o como gas real? Gas ideal
VIII. Proceso de Isomerización (25 puntos)
35. ¿Cuál es la ventaja del isomerado sobre el reformado? Que sólo convierte parafinas normales en isoparafinas
- Método de procesamiento avanzado
- Tiempo de entrega corto y precio económico 36. ¿Cuál es la desventaja del isomerado con respecto a la gasolina “catalítica”? Que en la reforma catalítica se puede obtener más productos, aparte de la nafta de alto octanaje como son los aromáticos,y su catalizador se puede regenerar. 37. ¿Qué isómero de C6 se debería producir en mayor concentración para obtener un isomerado de mayor número de octano? 2,3-dimetil butano ron:101. 38. ¿A qué condiciones de P y T se promueve la producción del isómero de la pregunta anterior? El equilibrio favorece la conversión de n-hexano a 2-metil pentano y a 2,2, dimetil butano, con mucho menores cantidades producidas de 3-metil pentano y 2, 3 dimetil butano. Una temperatura baja favorece la conversión de isomeros en el equilibrio.
- A una baja temperatura se necesita un catalizador muy activo para proveer una velocidad de reacción apropiada
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2 H 2 S + SO 2 → 3 S + 2 H 2 O (Δ H = -1165.6 kJ mol −1 ) Un mecanismo sugerido es que S 6 y S 8 se desorben de los sitios activos del catalizador con formación simultánea de azufre elemental cíclico estable. La recuperación catalítica de azufre consta de tres subpasos: calentamiento, reacción catalítica y enfriamiento más condensación. Estos tres pasos se repiten normalmente un máximo de tres veces. Cuando se agrega una unidad de incineración o tratamiento de gas de cola (TGTU) aguas abajo de la planta Claus, generalmente solo se instalan dos etapas catalíticas
44. ¿Cuál es la diferencia entre el proceso tradicional Claus versus el proceso Super Claus? El proceso Claus permite recuperar hasta 96 por ciento del azufre contenido en los gases ácidos de las corrientes de desecho, que en caso de no ser recuperados, se incineran y emiten a la atmósfera. En tanto, en el proceso Súper Claus se introduce un tercer convertidor catalítico para la oxidación selectiva del ácido sulfhídrico (H2S) remanente en el gas de cola del proceso Claus, en presencia de un catalizador diseñado especialmente para permitir una conversión superior al 99% y altamente selectiva de H2S a azufre elemental 45. ¿Qué aplicaciones tiene el azufre elemental que se obtiene en este proceso? El principal destino del azufre es la producción de ácido sulfúrico, el compuesto de mayor importancia industrial y el que más se sintetiza, destinado entre otros fines a la obtención de fertilizantes.
X. Proceso Coquización (Flexicoking) (15 puntos)
46. ¿Cuáles son la carga y los productos a este proceso? Carga: residuo de vacio Productos:
Estimado en rendimientos
% en peso:
Gas de coque: 5+0.15*CCR%
Coque: 3-
Líquido: 95-1.3*CCR%
Flexigas: 21-22.
47. ¿Cuál es el objetivo del proceso? Aumentar la relación H/C por medio del rechazo del carbono.
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Procesar residuos pesados para producir destilados como la nafta y el gasoil que pueden ser procesados catalíticamente. Produce gas combustible.
**48. Describa y ejemplifique los dos tipos de reacciones que ocurren en el proceso
- ¿Cuál es la diferencia entre los tres tipos de proceso de coquizado: flexi, retarda y fluid?**
Coquización retardada: SU proposito es aumentar la
produccion de destilados, y la corrida de crudos pesados,
disminuyendo la produccion residual de azufre
Flexicoking: El objetivo es minimizar la formacion de
coque, el proceso se da sobre un echo fluidizado con vapor.
Sobre el lecho se introduce la alimentacion que ha sido
calentada
Fluidcoking:Proceso de craqueo térmico utilizando la
técnica de fluidización de sólidos para remover carbón
(coque) para una conversión continua de petróleos pesados,
de bajo grado, a productos más ligeros.
XI. Proceso Coquización Retardada (15 puntos)
50. ¿Cuáles son la carga y los productos a este proceso? Carga: Residuo Aceite pesado Alquitrán Productos: Nafta Gasóleo Coque Gas seco **51. Describa y ejemplifique los dos tipos de reacciones que ocurren en el proceso de coquización retardada.
- ¿Por qué se le llama “retardada”?**
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XIII. Proceso MEROX (15puntos)
59. ¿A qué se le llama endulzamiento? Y ¿Cómo se lleva a cabo? El proceso Merox requiere un entorno alcalino proporcionado por la solución cáustica o, en algunos casos, amoníaco. Los procesos que eliminan los mercaptanos y/o el ácido sulfhídrico (H2S) se denominan procesos de endulzamiento porque eliminan el olor agrio de los mercaptanos y el ácido sulfhídrico.
Es la remoción de los gases ácidos de la corriente del gas.
Se lleva a cabo con la absorción de los gases ácidos con
solventes químicos, se tiene que aplicar calor para poder
resorber el solvente y eliminar los gases de la corriente.
Se utilizan secuestrantes químicos - Triazina → eliminación
de sulf. de Hidrógeno.
60. En México se usa también el proceso OXIMER para el endulzamiento de turbosina ¿Cuál es la diferencia tecnológica entre este proceso y el MEROX? MEROX: La ventaja de usar el proceso es que se utilizan concentraciones de sosa mas bajas, lo cual disminuye los costos de operación, esto implica que deberán de cumplirse los niveles de reducción de mercaptanos OXIMER: Tiene como ventaja un mayor contacto entre la sosa, el catalizador, el aire y la corriente de hidrocarburo, aumentando la eficiencia de mercaptanos a disulfuros**.
- ¿Qué ventajas tiene el transformar los mercaptanos a disulfuros?
- ¿Cuál es la función de la sosa caustica en el proceso?** Alcanzar la alcalinidad deseada, ya que este proceso requiere un ambiente alcalino.
