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CRAQUEO CATALITICO
A principios del siglo XX se observó que cuando pasaban las fracciones de crudo por arcillas (a fin de retirar las olefinas) a temperaturas superiores a los 400°C, aumentaban las fracciones ligeras y ennegrecían las arcillas. Esto era debido a que las arcillas actuaban como catalizadores.
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- Jose Luis
Hace ya unos cuantos años, cuando llegó la hora de elegir un “futuro”, una “carrera”, no tenía mucha idea de qué hacer. Sabía muchas cosas que NO quería hacer, pero, al igual que muchos de mis compañeros, no tenía una vocación clara.
Casi por casualidad escuché eso de “ingeniería química”. No es una carrera muy conocida, asumámoslo. Incluso en el extranjero, os lo digo por propia experiencia, no es una de esas carreras “famosas” que pueden llegar a ser vocacionales.
Escribo este artículo ahora que he terminado (extraoficialmente) mis estudios de Ingeniería Química para despejar algunas dudas de qué es y qué no es esta combinación de ciencia y tecnología. Espero que ayude, sobre todo, a quien se esté planteando estudiarla.
Hecho número 1: Ingeniería Química NO es Química.
Evidentemente algo tendrá que ver, pero no os engañéis. Si queréis saber cómo funciona una reacción, conocer compuestos complejos o identificar y analizar sustancias desconocidas, tomad Química. Escoged Química si lo vuestro es la pequeña escala, si os gustan los detalles y la meticulosidad, si sois precisos.
Repito, no os confundáis. Evidentemente un Ingeniero Químico tiene una base de ciencias químicas importante (inorgánica, analítica, orgánica, física…) que debe aplicar a otros campos, pero no tiene la necesidad de conocer los pormenores de una reacción o su mecanismo ni saberse la tabla periódica de memoria. Si de verdad os gusta la química, estudiad Química.
Hecho número 2: Ingeniería Química NO es ingeniería.
Vale, aquí me he colado. Claro que es una Ingeniería con todas las de la ley. Pero si lo que ansiáis es ver edificios grandes, puentes, estructuras y decid a vuestros hijos “eso lo diseñé yo”, pues no. Sí que diseñaréis cosas, montones de cosas, y algunas de ellas pueden ser fácilmente más altas que muchos edificios. Pero diseñaréis equipos, cosas a los que pocon le ven interés, belleza o admiración.
Hecho número 3: Ingeniería Química SÍ es ciencia y tecnología.
Este punto es de mis favoritos.
Ya que la Ingeniería Química no es ni Química ni Ingeniería, en realidad es un poco de ambas cosas a la vez.
Pocas disciplinas no científicas te proporcionan tal conocimiento científico (muchos Ingenieros Químicos acaban trabajando en un laboratorio) y tantas aptitudes para la innovación y el desarrollo. Muchas de las asignaturas que tendréis son típicamente ciencias y los profesores que os las impartan habrán tenido carreras de bata y laboratorio.
Sin embargo, a la vez puedes sentir que estás trabajando en algo que puede tener una repercusión palpable en el futuro, que de verdad puedes diseñar cosas que se construirán y ayudar a mejorarlas para hacerlas más eficientes y, quizá, construir un mundo un poquito mejor.
Hecho número 4: Ingeniería Química SÍ es “equipos” y “procesos”.
Básicamente son las palabras clave de la Ingeniería Química: “equipo” y “proceso”. Ahora sí os vais a enterar de lo que es Ingeniería Química.
Digamos que alguien os pregunta cómo producir ácido sulfúrico. Quizá solo sea un amigo curioso o, si tenéis suerte, un posible inversor que pretenda contrataros como ingeniero de diseño. Lo que os está pidiendo es un PROCESO, un camino para llegar de A a B. Y como todos los caminos, lo importante es el que sea el más “corto” posible (“corto” en este contexto significa económico, aunque también seguro, eficiente y sostenible).
Cualquier proceso químico es, por lo general, tremendamente complicado. Así que, para simplificarlo, este proceso completo (producción de ácido sulfúrico, por ejemplo) se suele dividir en pasos, en procesos más pequeños e individuales que pueden separarse de manera (casi) independiente. A estos miniprocesos los llamamos OPERACIONES UNITARIAS. Es como una receta: el proceso puede ser preparar un pastel y las operaciones unitarias incluirían agitar, mezclar, hornear…
Las operaciones unitarias en ingeniería química se llevan a cabo por EQUIPOS. Una operación es una idea abstracta, una palabra, que define de forma rápida el objetivo de una sección del proceso, por ejemplo, “secado”. El equipo no es más que la concreción física y real que permitirá cumplir esa operación, o sea, el “secador”. Es el hardware.
Los equipos son lo más específico a lo que aplicaréis los conocimientos adquiridos. Conocimientos que incluyen química, pero también física pura y dura, ciencia de materiales, diseño de estructuras, hidrodinámica, economía y, sobre todo, ingenio (para eso es una ingeniería). A lo largo de la carrera estudiaréis muchas asignaturas de base (química, física, matemáticas…) y luego otras que aplicarán toda esta base al diseño de equipos, a calcular el tamaño y la forma de los mismos.
En el desempeño profesional de un Ingeniero Químico, el diseño (inventar un proceso o equipo de la “nada”) es solo la mitad del trabajo. Lo más probable es que trabajéis en la “operación” de equipos que ya fueron diseñados y construidos por otras personas. Las labores de operación incluyen todo lo que hay después de que el equipo se diseñe y construya: cómo ponerlo en marcha, cómo sacarle el máximo provecho, cómo mantenerlo y limpiarlo o cómo evitar que reviente.
En fin, espero que os haya parecido útil o interesante y que os haya quedado un poco más claro de qué va esto de la Ingeniería Química.
No dudéis en compartir vuestras propias ideas e inquietudes en los comentarios.
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- Imanol
Si en el anterior artículo se analizaba el proceso de visbreaking como una de las opciones dentro del craqueo térmico, en este caso es objeto de estudio el proceso de coquización o coking.
COKING
Objetivo
El fin de este proceso es transformar el residuo de vacío y otros residuos similares en fracciones destiladas y coque. Las fracciones ligeras se utilizaran para formular carburantes.
El coque es un producto carbonoso que se forma a partir de la condensación de hidrocarburos aromáticos y que presenta una pequeña proporción de hidrógeno en su composición. El coque si es de calidad se utiliza para hacer electrodos (principalmente en la industria del aluminio). Si por el contrario no tiene una calidad afín a los requerimientos del sector industrial, se utiliza como combustible
Carga al proceso
Se introduce en general el residuo de vacío si bien es cierto que cualquier otro residuo de la refinería puede ser incluido en la alimentación.
Proceso
El coking consiste en un craqueo térmico de alta severidad alargando el tiempo de residencia de los hidrocarburos. La tecnología más utilizada se conoce como coquización retardada (delayed coking), porque en este caso las reacciones de craqueo tienen lugar en las cámaras y no en los tubos como en el caso del visbreaking, como se puede apreciar en el siguiente esquema de la unidad:
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- Imanol
El efecto de la temperatura sobre la mezcla de hidrocarburos fue observado en las primeras destilaciones cuando se subía la temperatura hasta más de 400ºC. El efecto observado fue un aumento de gases, más productos ligeros, presencia de coque y una proporción importante de olefinas.
En un inicio se utilizó el craqueo térmico para conseguir gasolinas (comienzos del siglo XX). A partir de los años 50 la aparición del craqueo catalítico para la obtención de gasolinas hizo que se abandonara el craqueo térmico. Actualmente, se utilizan dos procesos de conversión térmicos para el tratamiento del residuo de vacío:
- Visbreaking
- Coquización
REACCIONES DE CRAQUEO TERMICO
En el año 1934, Rice propuso que las reacciones de craqueo térmico tienen lugar a través de un mecanismo de reacciones en cadena, en las que tienen un papel importante los radicales libres (grupos de átomos que tienen electrones desapareados).
En 1960, Benson amplió esta teoría y propuso la simultaneidad de 3 tipos de reacciones:
- Reacciones de iniciación de cadena
- Reacciones de propagación de cadena
- Reacciones de terminación de cadena
Reacciones de iniciación de cadena
Consisten en la formación de radicales libres que tiene lugar por una ruptura homolítica de enlaces C-C o C-H. La energía de enlace está relacionada con la probabilidad en la que ocurrirá la ruptura.
C-C : 79 cal/mol (Un carbono primario)
C-C : 75 cal/mol (Ambos carbonos secundarios)
C-C : 74 cal/mol (Un carbono terciario)
Los enlaces C-H presentan mayor energía de enlace, (95, 89 y 85 cal/mol) según como sea el átomo de carbono.
