Como ya mencioné en un escrito anterior, algunas de las fracciones del crudo no tienen la estructura de hidrocarburos adecuada. Por ello, hay que transformar la estructura para que la fracción sea de una calidad adecuada. Entre los diferentes procesos para llegar al objetivo mencionado destacan los siguientes:
- Isomerización
- Alquilación
- Obtención de éteres
- Reformado catalítico
En este artículo me voy a centrar en este último y en los próximos continuaré con el análisis y descripción de los tres restantes.
UNIDAD DE REFORMADO CATALITICO
Objetivo
El objetivo de esta unidad es aumentar el índice de octanos de la nafta obtenida en la destilación de atmosférica. Esto se consigue mediante un proceso catalítico que realiza la transformación de los hidrocarburos presentes en aromáticos e isoparafinas. El catalizador más utilizado para llevar a cabo dicho proceso es un catalizador de platino (por lo que este proceso también se conoce como platforming).
Reacciones
Como ya he mencionado en el anterior párrafo, las reacciones principales en el reformado son reacciones de arometización e isomerización. Para llevar a cabo estas reacciones se utiliza un catalizador de función dual; el platino favorece las reacciones de deshidrogenación y la acidez favorece la isomerización. Dicho esto, el catalizador consiste en un soporte de zeolita (ácida) sobre la que se deposita el platino.
A continuación se muestran dos reacciones ejemplo de este proceso donde además se puede ver la variación de octanaje de un compuesto a otro:
Hay que tener en consideración la posibilidad de que se den reacciones secundarias:
- Hidrocraqueo de parafinas
- Hidrodesalquilación
Formación de coque
El coque es un producto carbonoso sólido que presenta una baja proporción de hidrogeno. Se produce en los procesos de calentamiento de hidrocarburos y está favorecido por la presencia de aromáticos (de cuya condensación procede).
El inconveniente de la formación de coque es que desactiva los catalizadores en los distintos procesos catalíticos (obstruyendo los poros y/o centros activos). Para minimizar su formación, en el reformado se recircula una pequeña porción de hidrógeno.
Carga a la unidad
En la nafta obtenida en la destilación atmosférica se encuentran moléculas C5 que difícilmente dan lugar a reacciones de isomerización y en absoluto las de arometización. Por lo tanto, no interesa meter dichas moléculas en la unidad.
Las moléculas de 6 átomos de carbono, C6, se aromatizan produciendo benceno, que por ser cancerígeno es limitado en las gasolinas.
Por estas dos circunstancias se separan las fracciones C5-C6 antes de enviarla a la unidad de reformado catalítico. A esta fracción se le conoce como nafta ligera. La carga que entra está en un intervalo de punto de ebullición entre 80-200ºC. Esta nafta debe desulfurarse antes de entrar en la unidad para no perjudicar a los catalizadores.
El reactor
El conjunto de las reacciones del reformado es fuertemente endotérmico. Para este tipo de reacciones se utiliza un reactor compartimentado con calefacción intermedia para mantener el nivel de temperatura:
Como puede verse en la imagen, hay tres reactores de lecho fijo con calentamiento intermedio en un horno.
La nafta desulfurada se mezcla con una pequeña cantidad de hidrógeno, se calienta a temperatura de proceso y atraviesa los tres lechos. A la salida la nafta está transformada y se produce hidrogeno como subproducto. De la corriente de salida se separa el hidrógeno y el resto se envía a una columna de destilación llamada estabilizadora, que separa por cabeza los gases (C1-C4) y por el fondo la nafta reformada. Como ya he mencionado con antelación, parte del hidrógeno se recupera para evitar la formación de coque. En el siguiente gráfico se puede ver como varía la composición del crudo a medida que se avanza en el proceso:
Los gases que se producen son en pequeña cantidad (3-4%) y normalmente se envían a la unidad de ligeros. Además el proceso es un productor neto de hidrógeno (útil para otros procesos).
Después de las reacciones el índice de octano que se logra es cercano a 100.
Tecnologías del reformado catalítico
Las diferentes tecnologías de esta unidad se diferencian en la forma de regenerar el catalizador. Existen tres sistemas:
- Método semi-regenerativo: el catalizador se va desactivando poco a poco. Para mantener la actividad se incrementa la temperatura hasta que la pérdida de actividad es muy rápida por efecto del coque. Entonces se para la unidad y se regenera el catalizador.
- Procesos cíclicos: consiste en disponer de un cuarto lecho de tal forma que uno siempre está en regeneración y tres en servicio. El inconveniente de este sistema es que los tres lechos deben ser iguales
- Regeneración continua del catalizador: los lechos están puestos uno encima del otro y el catalizador va circulando entre lecho por gravedad (ver figura).
Condiciones de trabajo
El proceso se lleva a cabo entre 450-550ºC de temperatura y a presiones de 15-30 atm. Dependiendo del incremento de octanaje deseado varían las condiciones de trabajo:
- Si es pequeña: temperaturas bajas y largos tiempos de residencia
- Si es grande: temperaturas altas
