Una unidad de alquilación (alquilo) es uno de los procesos de conversión utilizados en las refinerías de petróleo . Se utiliza para convertir isobutano y alquenos de bajo peso molecular (principalmente una mezcla de propeno y buteno ) en alquilato, un componente de la gasolina de alto octanaje. El proceso se produce en presencia de un ácido como el ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) o el ácido fluorhídrico (HF) como catalizador . Dependiendo del ácido utilizado, la unidad se denomina unidad de alquilación de ácido sulfúrico (SAAU) o unidad de alquilación de ácido fluorhídrico (HFAU). En resumen, el alquilo produce una mezcla de gasolina de alta calidad al combinar dos moléculas de hidrocarburos más cortas en una molécula de cadena más larga del rango de la gasolina al mezclar isobutano con una olefina ligera como propileno o butileno de la unidad de craqueo catalítico fluido (FCCU) de la refinería en la presencia de un catalizador ácido. [1]
Dado que el petróleo crudo generalmente contiene solo entre el 10% y el 40% de los componentes de hidrocarburos en el rango de la gasolina, las refinerías generalmente usan una FCCU para convertir los hidrocarburos de alto peso molecular en compuestos más pequeños y volátiles, que luego se convierten en hidrocarburos líquidos del tamaño de la gasolina. Los subproductos del proceso FCC también crean otros alquenos de bajo peso molecular y moléculas de isoparafina que no son deseables. La alquilación transforma estos subproductos en moléculas de isoparafinas más grandes con un alto índice de octanaje. Si bien las FCCU son una unidad muy común en las refinerías de petróleo modernas , no es común que una refinería tenga una unidad de alquilación. De hecho, desde 2010 hay algunos países en el mundo sin unidades de alquilación instaladas.
El producto de la unidad, el alquilato, está compuesto por una mezcla de hidrocarburos parafínicos de cadena ramificada de alto octanaje (principalmente isoheptano e isooctano ). El alquilato es un material de mezcla de gasolina de primera calidad porque tiene propiedades antidetonantes excepcionales y una combustión limpia. El índice de octano del alquilato depende principalmente del tipo de alquenos utilizados y de las condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, el isooctano resulta de la combinación de butileno con isobutano y tiene un octanaje de 100 por definición. Sin embargo, hay otros productos en el efluente del alquilato, por lo que el octanaje variará en consecuencia. [2]
Las primeras unidades de alquilación entraron en servicio en 1940. En 2009 se instalaron alrededor de 1.600.000 barriles por día de capacidad en todo el mundo [3] , con una proporción igual de 800.000 barriles por día para las tecnologías SAAU y HFAU. El 1 de enero de 2016, según el Oil & Gas Journal, la capacidad de alquilación instalada en todo el mundo era de 2.056.035 barriles por día. Desde 2009, más del 90% de la capacidad instalada adicional se basó en tecnología SAAU.
Según el Oil & Gas Journal del 1 de enero de 2016, había 121 refinerías en funcionamiento en EE. UU. con una capacidad total de 18.096.987 barriles por día. Estas refinerías tenían una capacidad de alquilación de 1.138.460 barriles por día.
El alquilato es un componente de elección en la gasolina porque no contiene aromáticos ni olefinas. Alrededor del 11% de la gasolina disponible en invierno en los EE. UU. está compuesta de alquilatos. En la piscina de verano de gasolina, el contenido de alquilato puede llegar hasta el 15% porque una presión de vapor Reid (RVP) más baja reduce la posibilidad de mezclar butano.
Por razones de seguridad, SAAU es la tecnología de elección actual predominante. De hecho, en 1996 alrededor del 60% de la capacidad instalada se basaba en HF, [4] pero desde entonces esta proporción se ha ido reduciendo porque durante la última década de 10 nuevas unidades de alquilación puestas en servicio, más de 8 de ellas eran SAAU.
Los dos principales licenciantes (que compartían una participación de mercado similar) del proceso HFAU fueron UOP y ConocoPhillips , que se combinaron como UOP bajo la propiedad de Honeywell . La principal tecnología utilizada para la SAAU es el proceso STRATCO con licencia de DuPont , recientemente vendido a la empresa privada Elessent Clean Technologies. A esta le sigue la tecnología EMRE propiedad de ExxonMobil . En los últimos diez años, más del 85% de la capacidad SAAU agregada en todo el mundo ha utilizado la tecnología STRATCO de Elessent.
La disponibilidad de un catalizador adecuado también es un factor importante a la hora de decidir si se debe construir una planta de alquilación.
En un alquilo de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), se utilizan volúmenes significativos del ácido. Se requiere acceso a una planta adecuada para el suministro de ácido fresco y la eliminación del ácido gastado. La construcción de una planta de ácido sulfúrico específicamente para respaldar una unidad de alquilación tiene un impacto significativo tanto en los requisitos iniciales de capital como en los costos continuos de operación. Es posible instalar una unidad de proceso WSA para regenerar el ácido gastado. No se produce secado del gas, lo que significa que no se pierde ácido ni material de desecho ácido, y no se pierde calor en el recalentamiento del gas de proceso. La condensación selectiva en el condensador WSA garantiza que el ácido fresco regenerado será del 98 % en peso, incluso con el gas de proceso húmedo. Es posible combinar la regeneración del ácido gastado con la eliminación del sulfuro de hidrógeno utilizando el sulfuro de hidrógeno como combustible. [5]
La unidad de alquilación típica de ácido fluorhídrico (HF) requiere mucho menos ácido que una unidad de ácido sulfúrico para lograr el mismo volumen de alquilato. El proceso de HF sólo crea una pequeña cantidad de productos secundarios organofluorados que se eliminan continuamente del reactor y se repone el HF consumido. Las unidades de alquilo HF también son capaces de procesar una gama más amplia de materias primas ligeras con propilenos y butilenos, y producir alquilato con un octanaje más alto que las plantas sulfúricas. Sin embargo, se requiere extrema precaución al trabajar con HF o cerca de él. Debido a su naturaleza peligrosa, el ácido se produce en muy pocos lugares y el transporte está estrictamente gestionado y regulado.
Desde hace muchos años se llevan a cabo investigaciones en el campo de un catalizador sólido para la alquilación. Existen numerosas patentes para diferentes catalizadores, soportes de catalizadores y procesos. Los ácidos de Lewis catalizarán la reacción de alquilación (la alquilación de isobutano con olefinas se descubrió utilizando cloruro de aluminio promovido con HCl). Varios de los catalizadores sólidos preferidos actualmente utilizan una sal de HF: trifluoruro de boro (BF 3 ) o pentafluoruro de antimonio (SbF 5 ). Dado que cada proceso de alquilación produce polímeros pesados, los catalizadores sólidos tienden a ensuciarse rápidamente. Por lo tanto, los procesos con catalizadores sólidos tienen dos obstáculos importantes que superar: la vida útil del catalizador y la regeneración del catalizador.
La tecnología de catalizadores de alquilación sólida se comercializó por primera vez el 18 de agosto de 2015, con la puesta en marcha exitosa de una unidad de álcalis en la refinería Wonfull en la provincia de Shandong, China. La unidad utiliza la tecnología de proceso AlkyClean® desarrollada conjuntamente por Albemarle Corporation, CB&I y Neste Oil, y tiene una capacidad de 2.700 barriles por día de producción de alquilato. El proceso AlkyClean, junto con el catalizador AlkyStar de Albemarle, produce un producto alquilado de alta calidad sin el uso de catalizadores ácidos líquidos en el proceso de fabricación del alquilato. [6]
Una alternativa al uso de HF y H 2 SO 4 como catalizadores de alquilación es el uso de líquido iónico (IL). Los IL son sales líquidas que tienen puntos de fusión inferiores a 100 °C. Presentan fuertes propiedades ácidas, por lo que pueden utilizarse como catálisis ácida sin utilizar ácidos líquidos convencionales. Los líquidos iónicos son sales en estado líquido, compuestas principalmente por iones que convierten las parafinas C4 y otras olefinas en excelentes productos de mezcla para el rango de las gasolinas. [7]
Hay muchos parámetros disponibles para ajustar las propiedades de IL para aplicaciones específicas, y la elección del catión y anión afecta las propiedades físicas de la IL, como el punto de fusión, la viscosidad, la densidad, la solubilidad en agua y la reactividad. El cloroaluminato IL se ha estudiado en la literatura por su capacidad para catalizar la reacción de alquilación. Sin embargo, el cloroaluminato IL puro muestra baja selectividad hacia la síntesis de isómeros de alto octanaje. [8]
La Universidad del Petróleo de China ha desarrollado una tecnología de alquilación de líquido iónico compuesto (CIL) llamada ionicilación que utiliza una base de IL de cloroaluminato y una mezcla patentada de aditivos de IL adicionales para superar los problemas de selectividad de los isómeros de alto octanaje. Se informa que la tecnología de ionicilación produce alquilato con un octanaje que generalmente oscila entre 94 y 96, y hasta 98. El catalizador CIL utilizado en la ionicilación no es peligroso ni corrosivo, lo que permite que todo el sistema operativo se construya utilizando acero al carbono. . [9] Tres unidades de alquilación de líquidos iónicos compuestos, cada una con una capacidad de 300.000 toneladas por año, entraron en funcionamiento en China en 2019 en las refinerías de Sinopec en la ciudad de Jiujiang, [10] la ciudad de Anqing y la ciudad de Wuhan. [9]
La alimentación de olefina a una unidad de alquilación generalmente se origina en una FCCU y contiene buteno , isobuteno y posiblemente propeno y/o amilenos . También es probable que la alimentación de olefinas contenga diluyentes (como propano , n-butano y n-pentano ), no condensables (como etano e hidrógeno) y contaminantes. En principio, los diluyentes no tienen ningún efecto sobre la reacción de alquilación, pero ocupan una parte del reactor y pueden influir en el rendimiento de reacciones secundarias de polimerización y de productos secundarios organofluorados no deseados. Los incondensables son desde una perspectiva química similares a los diluyentes, pero no se condensan a la presión y temperatura del proceso y, por lo tanto, se concentran hasta un punto que debe ser ventilado. Los contaminantes son compuestos que reaccionan con el catalizador de ácido sulfúrico y/o lo diluyen. Aumentan el consumo de ácido y contribuyen a producir productos de reacción indeseables y aumentan la formación de polímeros. Los contaminantes comunes son agua , metanol y etanol .
La alimentación de isobutano a una unidad de alquilación puede ser de alta o baja pureza. La materia prima de isobutano de baja pureza (típicamente <70% vol de isobutano) generalmente se origina en la refinería (principalmente en el reformador ) y debe procesarse en el deisobutanizador (DIB). La materia prima de alta pureza (> 95 % vol de isobutano) normalmente se origina en una torre de deisobutanizador externa (DIB) y se alimenta directamente a la zona de reacción de la unidad de alquilación. Esta alimentación de isobutano normalmente no contiene ningún nivel significativo de contaminantes.
El catalizador protona los alquenos (propeno, buteno) para producir carbocationes reactivos , que alquilan el isobutano. La reacción se lleva a cabo a temperaturas suaves (0-30 °C) en una reacción de dos fases. Debido a que la reacción es exotérmica, se necesita enfriamiento: las plantas SAAU requieren temperaturas más bajas, por lo que es necesario enfriar el medio de enfriamiento; para HFAU, el agua de enfriamiento normal de una refinería será suficiente. Es importante mantener una proporción alta de isobutano a alqueno en el punto de reacción para evitar reacciones secundarias que produzcan un producto de menor octanaje, de modo que las plantas tengan un alto reciclaje de isobutano para alimentarse. Las fases se separan espontáneamente, por lo que la fase ácida se mezcla vigorosamente con la fase hidrocarbonada para crear una superficie de contacto suficiente. Desafortunadamente, se producen una serie de reacciones secundarias que reducen la calidad del efluente del alquilato.
La polimerización resulta de la adición de una segunda olefina al carbocatión C8 formado en la reacción primaria. El carbocatión C12 resultante puede continuar reaccionando con una olefina para formar un carbocatión más grande. Al igual que con los mecanismos descritos anteriormente, los carbocationes pesados pueden en algún momento sufrir una transferencia de hidruro desde el isobutano para producir una isoparafina C12 – C16 y un catión t-butilo. Estas moléculas pesadas tienden a reducir el octanaje y aumentar el punto final de ebullición del efluente del alquilato.
La HFAU se puede dividir en tres secciones principales: reacción, fraccionamiento y desfluoración/tratamiento de alúmina.
El propósito de la unidad es hacer reaccionar una alimentación de olefina con isobutano en la sección de reacción en presencia de HF que actúa como catalizador para producir alquilato. Antes de ingresar a la sección de reacción, la alimentación de olefina e isobutano se trata en un coalescente para eliminar agua, azufre y otros contaminantes.
La temperatura se mantiene entre 60 y 100 °F (16 y 38 °C), lo cual es conveniente ya que no requiere refrigeración, y se mantiene una presión suficiente para que los componentes estén en estado líquido. [12]
En la sección de fraccionamiento, el alquilato se separa del exceso de isobuteno y del catalizador ácido mediante destilación. El isobutano que no ha reaccionado se recupera y se recicla de nuevo a la sección de reacción para mezclarlo con la alimentación de olefina. El propano es un producto importante del proceso de destilación. Una cierta cantidad de n-butano que ha entrado con la alimentación también se retira como producto secundario.
El propano y el butano que no han sido separados de la olefina tratada pasan a través de la unidad. Aunque no participan directamente en las reacciones y afectan negativamente la calidad del producto, proporcionan una vía para que los fluoruros orgánicos abandonen la unidad. La corriente de propano se elimina (normalmente en una torre llamada separador de HF) y luego se procesa en la sección de defluoración para eliminar los fluoruros combinados y cualquier traza de ácido que pueda estar presente debido a una mala operación. Muchas unidades también eliminan el butano, que normalmente se trata en una sección de defluoración separada.
Una SAAU se puede dividir en cinco secciones principales: reacción, refrigeración, tratamiento de efluentes, fraccionamiento y purga.
En la sección de reacción, los hidrocarburos reaccionantes (alimentación de olefinas con isobutano fresco y reciclado) se ponen en contacto con un catalizador de ácido sulfúrico en condiciones controladas y a una temperatura de 15,6 °C (60 °F). Los alimentos se tratan para eliminar impurezas, especialmente agua, con el fin de reducir la corrosión.
El calor de reacción se elimina en la sección de refrigeración y los hidrocarburos ligeros se purgan de la unidad. En la sección de tratamiento de efluentes, el ácido libre, los alquilsulfatos y los dialquilsulfatos se eliminan de la corriente neta del efluente para evitar la corrosión y la contaminación aguas abajo mediante un sedimentador.
El ácido sulfúrico presente en la zona de reacción sirve como catalizador para la reacción de alquilación. En teoría, un catalizador promueve una reacción química sin sufrir cambios como resultado de esa reacción. En realidad, sin embargo, el ácido se diluye debido a reacciones secundarias y contaminantes del alimento. Para mantener la concentración deseada del ácido gastado, se carga continuamente una pequeña cantidad de ácido nuevo en la línea de reciclaje de ácido desde el sedimentador de ácido al reactor y se retira una cantidad equivalente de ácido gastado del sedimentador de ácido. En la sección de fraccionamiento, el isobutano sin reaccionar se recupera para reciclarlo a la sección de reacción y los hidrocarburos restantes se separan en los productos deseados.
El ácido gastado se desgasifica en un tambor de purga de ácido, se ajusta el pH del agua residual y las corrientes de ventilación ácidas se neutralizan con cáustico en un depurador antes de quemarse. El ácido gastado se almacena y se elimina periódicamente.
Muchas variables afectan la calidad del producto y los costos operativos de una unidad de alquilación.
Para promover las reacciones de alquilación deseadas, que son aquellas que involucran isobutano y olefinas, es necesario mantener una alta concentración de isobutano en la zona de reacción. Las bajas proporciones de isobutano-olefina aumentan la probabilidad de polimerización de olefina-olefina que dará como resultado un octanaje más bajo. Las reacciones de polimerización también tienen una mayor tasa de producción de aceites solubles en ácido, lo que resulta en un mayor consumo de ácido.
Normalmente, la alquilación se lleva a cabo en las proximidades de 20 °C. Las temperaturas de reacción más altas favorecen dramáticamente las reacciones de polimerización que diluirán el ácido. La corrosión del equipo también aumentará con temperaturas de reacción más altas. Las bajas temperaturas de reacción reducen la velocidad de sedimentación del ácido del alquilato. No se puede alcanzar una temperatura inferior a la ambiente ya que la temperatura más fría posible es la de los fluidos refrigerantes (aire y agua). Los factores estacionales influyen en la producción de reacciones de polimerización, por lo que en verano el consumo de ácido es mayor, especialmente en HFAU.
A medida que se reduce la concentración del catalizador ácido, aumenta la velocidad de producción de polímeros solubles en ácido. Los alimentos que contienen altas cantidades de propileno tienen una tasa mucho mayor de aumento en el consumo de ácido por encima del rango de gasto normal. Se debe mantener una alta concentración de ácido para minimizar la polimerización y la producción de aceite rojo. Cuando las concentraciones son demasiado bajas, la actividad del catalizador disminuye sustancialmente y la polimerización aumenta hasta el punto de que es difícil mantener la fuerza del ácido. Esta condición se conoce como fuga de ácido. En SAAU, estudios recientes han encontrado que tanto los butilenos como los amilenos se pueden gastar a una concentración de ácido más baja sin entrar en una condición descontrolada. Si bien la economía de alquilar tanto butilenos como amilenos se beneficiará al reducir la fuerza de gasto de ácido, el consumo de ácido de los amilenos tiene una respuesta mayor que el de los butilenos. Además, la disminución esperada en el octanaje de los alquilatos producidos a concentraciones de ácido más bajas es menor para los amilenos que para los butilenos.
La velocidad espacial de las olefinas se define como el volumen de olefina cargada por hora dividido por el volumen promedio de ácido sulfúrico en el reactor contactor. En general, velocidades espaciales de olefinas más altas tienden a aumentar las tasas de consumo de ácido sulfúrico y disminuir el octanaje del alquilato.
La mezcla es un parámetro importante, especialmente en SAAU porque la reacción de alquilación depende de la emulsión del hidrocarburo en el ácido sulfúrico. Esta es una emulsión ácida continua y se supone que la reacción ocurre en la interfaz del ácido y el hidrocarburo. Cuanto mejor sea la emulsión, más finas serán las gotas y mejor será la reacción.
Las refinerías examinan si tiene sentido desde el punto de vista económico instalar unidades de alquilación. Las unidades de alquilación son complejas, con importantes economías de escala . SAAU y HFAU tienen costos de inversión de capital comparables. [13] No es sorprendente que los dos procesos sean competitivos en términos de costo de capital, si se consideran las diferencias básicas del proceso. La SAAU tiene una sección de reactor más cara y requiere refrigeración. Sin embargo, en la unidad HF se obtienen costos iguales debido a la necesidad de secadores de alimentación, tratamiento de productos, equipos de regeneración y metalurgia más exótica. Además, la mayoría de las refinerías necesitarán un sistema de refrigeración exclusivo para una unidad de HF, para eliminar el riesgo de corrosión en todo el sitio en caso de una fuga de HF. Estas estimaciones de costos de capital no tienen en cuenta el equipo adicional de seguridad y mitigación que ahora se requiere en las unidades de HF. Debido a la posible formación peligrosa de aerosoles cuando el catalizador de HF se libera como un líquido sobrecalentado, ahora se requieren costosos sistemas de mitigación en muchos lugares del mundo donde se utiliza HF como catalizador de alquilación.
Además de una cantidad adecuada de materia prima, el diferencial de precios entre el valor del producto alquilato y el valor de disposición de la materia prima alternativa debe ser lo suficientemente grande como para justificar la instalación. Las salidas alternativas para las materias primas de alquilación de refinerías incluyen las ventas como GLP , la mezcla de corrientes de C 4 directamente en gasolina y materias primas para plantas químicas. Las condiciones del mercado local varían ampliamente entre plantas. La variación en la especificación RVP para la gasolina entre países y entre estaciones afecta dramáticamente la cantidad de corrientes de butano que se pueden mezclar directamente con la gasolina. El transporte de tipos específicos de flujos de GLP puede ser costoso, por lo que las disparidades locales en las condiciones económicas a menudo no se mitigan por completo mediante movimientos entre mercados de materias primas de alquilación.
La fuente común de alquenos C3 para la alquilación está disponible en la unidad de recuperación de gas que procesa los efluentes de la unidad de craqueo catalítico fluido. El isobutano se obtiene en parte mediante el reformado catalítico y la destilación atmosférica , aunque la proporción de isobutano producido en una refinería rara vez es suficiente para hacer funcionar la unidad a plena capacidad y, por lo tanto, es necesario llevar isobutano adicional a la refinería. La economía del mercado internacional y local de gasolinas dicta el diferencial que un comprador debe pagar por el isobutano en comparación con el butano comercial estándar.
Por todas estas razones el margen de alquilación es muy volátil pero a pesar de su volatilidad durante los últimos 10 años ha tenido una tendencia creciente. En 2013, el margen bruto de alquilación alcanzó los 70 dólares EE.UU./barril de alquilato producido (valor calculado según los precios de las materias primas y efluentes de alquilación en el mercado de la Costa del Golfo de Estados Unidos).
Sin embargo, el margen bruto excluye los costos operativos fijos y variables y la depreciación. Cabe destacar que los costes variables dependen en gran medida de la tecnología utilizada, siendo el factor que marca la diferencia el consumo de ácido. Con frecuencia se necesitan entre 50 y 80 kg de H 2 SO 4 para producir 1 tonelada de alquilato. En las condiciones preferidas, el consumo de ácido puede ser mucho menor, como de 10 a 30 kg de ácido por tonelada de alquilato. En una SAAU, los costos del ácido frecuentemente representan alrededor de un tercio de los costos operativos totales de la alquilación, por lo que existe un incentivo considerable para reducir el consumo de H 2 SO 4 . La cantidad requerida de HF está en el rango de 10 a 35 kg por tonelada de alquilato, pero la mayor parte del ácido se recupera y recicla, por lo que sólo es necesario un aporte para reemplazar el HF consumido. En la práctica, el consumo de ácido en una SAAU es más de 100 veces mayor que en una HFAU.
Los costos de servicios públicos tienden a favorecer a la SAAU. Muchas unidades HFAU requieren proporciones de isobuteno a olefina del orden de 13 - 15/1 para producir un producto de octanaje aceptable. Otras HFAU y la mayoría de SAAU desarrollan condiciones de optimización de mezcla y reciclaje de modo que producen productos de octanaje similares con proporciones de isobutano a olefina del orden de 7 - 9/1. Es evidente que estas últimas unidades, mejor diseñadas, operan con costos de fraccionamiento significativamente más bajos.
Actualmente, muchas unidades HF están funcionando por debajo de la proporción de isobuteno a olefina de diseño, pero para obtener el octanaje requerido, debido a las especificaciones de gasolina cada vez más estrictas, estas proporciones deberán aumentarse hasta las proporciones de diseño. El proceso SAAU emplea accionamientos eléctricos o de turbina para los reactores y el compresor para optimizar los servicios de la refinería. La entrada de caballos de fuerza a la zona de reacción de HF es menor que a la zona de reacción de H2SO4 . Además, el proceso HF no requiere refrigeración. Por lo tanto, los costos de energía son menores para las unidades de HF. Normalmente, la diferencia en los costos de fraccionamiento supera esta ventaja al comparar los costos generales de los servicios públicos. Sin embargo, las unidades HF pueden mostrar una ventaja de utilidad si el costo del combustible es bajo en relación con el costo de la energía.
El alquilato es un componente de mezcla, por lo que, a diferencia de una gasolina terminada lista para el consumo, no tiene especificaciones para ser comercializable. Sin embargo, un proveedor independiente de información sobre energía y petroquímica como Platts informa sobre intercambios de alquilatos listos para mezclar en la piscina de gasolina, con RVP < 5,5 psi, (RON + MON)/2 > 92 y, por supuesto, libres de aromáticos, olefinas y azufre.
Los costos de mantenimiento y los datos son difíciles de obtener de forma comparable. HFAU tiene muchos más equipos periféricos (secadores de alimento, tratadores de productos, columna de regeneración ácida y un neutralizador de aceite soluble en ácido), por lo tanto, más equipos para operar y mantener. Las SAAU tienen equipos más grandes, como el compresor y el reactor, pero los costos de mantenimiento son generalmente más bajos. El tiempo de inactividad de la unidad para prepararse para una reparación completa de la unidad puede llevar más tiempo para las unidades HF, ya que el sistema reactor-sedimentador y todos los fraccionadores deben neutralizarse antes de que puedan continuar los trabajos de mantenimiento. En las unidades de H 2 SO 4 , sólo el sistema reactor-sedimentador requiere neutralización. Además, se requiere un amplio equipo de seguridad (aparatos respiratorios, etc.) siempre que se realice mantenimiento con potencial de liberación de HF. Una vez finalizado el trabajo, el trabajador de mantenimiento deberá pasar por una cámara de neutralización para limpiar el equipo de seguridad. Una careta y guantes son los únicos requisitos típicos al realizar el mantenimiento de una SAAU.
Las unidades de alquilación tienen dos riesgos de proceso principales: 1) La unidad procesa grandes volúmenes de hidrocarburos ligeros que son altamente inflamables y potencialmente explosivos. 2) El catalizador ácido es corrosivo y tóxico. Tanto SAAU como HFAU contienen volúmenes similares de hidrocarburos con riesgos similares, pero los riesgos asociados con cada ácido son bastante diferentes. El HF requiere precauciones mucho más estrictas debido a su mayor potencial de daño (esto se debe a su punto de ebullición más bajo y su mayor potencial dañino). A la luz de este alto riesgo, el Instituto Americano del Petróleo ha emitido una práctica recomendada específicamente para unidades de alquilación de HF (API RP 751). [14] Esta publicación recomienda en la Sección 2.6 que el acceso a una unidad de alquilación de HF esté estrictamente limitado debido a los peligros potenciales del HF. No se requiere ningún documento de seguridad específico similar para la alquilación con ácido sulfúrico.
Debido a su bajo punto de ebullición, el HF gastado se regenera mediante fraccionamiento dentro de la unidad de alquilación de HF. Sin embargo, todavía es necesario llevar HF fresco a la refinería para reemplazar el HF consumido. La descarga y manipulación de HF fresco debe realizarse con mucho cuidado, ya que esta operación conlleva el mismo riesgo para los trabajadores de la refinería y la comunidad circundante por una liberación de HF como se analizó anteriormente. Quizás el mayor riesgo de transporte relacionado con el HF es la posible liberación durante un accidente mientras se transporta ácido nuevo desde el fabricante a la refinería. Dado que no habría equipo de mitigación disponible en el lugar del accidente, las consecuencias podrían ser catastróficas.
El ácido sulfúrico gastado se regenera mediante descomposición térmica fuera de los límites de la batería de la unidad de alquilación de ácido sulfúrico. Esto se puede lograr en el sitio de la refinería en un equipo de regeneración de ácido sulfúrico operado por la refinería o en una planta comercial de regeneración de ácido sulfúrico que sirve a varias refinerías. La elección entre estas dos opciones es específica del sitio y generalmente depende de consideraciones de capital versus costos operativos y de la proximidad de la refinería a una planta de regeneración comercial existente. Como el riesgo del propio ácido sulfúrico es bajo, la elección de regenerar el ácido in situ o en otro lugar se basa en consideraciones de naturaleza económica. Por supuesto, incluso este riesgo relativamente menor se elimina con equipos de regeneración de ácido sulfúrico in situ.
A pesar de los importantes avances en la tecnología de procesos, siguen existiendo problemas de corrosión recurrentes que afectan la seguridad y confiabilidad de HFAU. Cualquier sección de la unidad en contacto con HF debe construirse con materiales adecuados en mente. El acero al carbono es, con diferencia, el material más utilizado, aunque requiere controles estrictos en cuanto a composición y dureza. A veces se utilizan materiales alternativos más resistentes a la corrosión, como Monel , pero estos materiales son significativamente más caros y conllevan sus propios riesgos únicos, como el agrietamiento por corrosión bajo tensión. La inspección adecuada es fundamental en las HFAU y normalmente ocurre con mucha más frecuencia que en la mayoría de las otras unidades de una refinería.
Los tanques que contienen el alquilato producido a través de una HFAU deben monitorearse continuamente. De hecho, el alquilato producido en tales unidades contiene pequeñas impurezas de productos de corrosión del HF. Si el alquilato entra en contacto con agua (por ejemplo, en el fondo del tanque), el HF puede volver a formarse en el agua y provocar corrosión del acero. Por esta razón, muchas refinerías utilizan un "talón" cáustico débil de agua en el fondo de sus tanques de alquilato para neutralizar cualquier ácido que pueda formarse. Sin embargo, es necesario monitorear el pH del agua del tanque para evaluar si se forma HF aguas abajo.
Por el contrario, en SAAU la corrosión es un problema menos dominante y se puede controlar minimizando la cantidad de agua que ingresa al proceso.