Un coquizador retardado es un tipo de coquizador cuyo proceso consiste en calentar una alimentación de aceite residual hasta su temperatura de craqueo térmico en un horno con múltiples pasos paralelos. Esto descompone las pesadas moléculas de hidrocarburos de cadena larga del petróleo residual en gasóleo de coquización y coque de petróleo . [1] [2] [3]
La coquización retardada es uno de los procesos unitarios utilizados en muchas refinerías de petróleo . La fotografía adjunta muestra una unidad de coquización retardada con 4 tambores. Sin embargo, las unidades más grandes tienen pares de tambores en tándem, algunos con hasta 8 tambores, cada uno de los cuales puede tener diámetros de hasta 10 metros y alturas totales de hasta 43 metros. [4]
El rendimiento de coque del proceso de coquización retardada varía de aproximadamente 18 a 30 por ciento en peso del aceite residual de la materia prima, dependiendo de la composición de la materia prima y las variables operativas. Muchas refinerías en todo el mundo producen entre 2.000 y 3.000 toneladas diarias de coque de petróleo y algunas producen incluso más. [5]
El diagrama de flujo y la descripción de esta sección se basan en una unidad de coquización retardada con un único par de tambores de coque y un horno de materia prima. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las unidades más grandes pueden tener hasta 4 pares de tambores (8 tambores en total), así como un horno para cada par de tambores de coque.
El aceite residual de la unidad de destilación al vacío (que a veces incluye aceites de alto punto de ebullición de otras fuentes dentro de la refinería) se bombea al fondo de la columna de destilación llamada fraccionador principal. Desde allí, se bombea, junto con algo de vapor inyectado, al horno alimentado con combustible y se calienta hasta su temperatura de craqueo térmico de aproximadamente 480 °C. El craqueo térmico comienza en la tubería entre el horno y los primeros tambores de coque, y finaliza en el tambor de coque que se encuentra en funcionamiento. El vapor inyectado ayuda a minimizar la deposición de coque dentro de los tubos del horno.
Bombear el aceite residual entrante al fondo del fraccionador principal, en lugar de directamente al horno, precalienta el aceite residual al hacer que entre en contacto con los vapores calientes en el fondo del fraccionador. Al mismo tiempo, algunos de los vapores calientes se condensan en un líquido de alto punto de ebullición que se recicla nuevamente al horno junto con el aceite residual caliente.
A medida que se produce el craqueo en el tambor, el gasóleo y los componentes más ligeros se generan en fase de vapor y se separan del líquido y los sólidos. El efluente del tambor es vapor, excepto por cualquier arrastre de líquido o sólido, y se dirige al fraccionador principal donde se separa en las fracciones de punto de ebullición deseadas.
El coque sólido se deposita y permanece en el tambor de coque en una estructura porosa que permite el flujo a través de los poros. Dependiendo del ciclo general del tambor de coque que se utilice, un tambor de coque puede llenarse en 16 a 24 horas.
Una vez que el primer tambor está lleno de coque solidificado, la mezcla caliente del horno se cambia al segundo tambor. Mientras se llena el segundo tambor, el primer tambor lleno se vaporiza para reducir el contenido de hidrocarburos del coque de petróleo y luego se enfría con agua para enfriarlo. Se retiran las cabezas superior e inferior del tambor de coque lleno y luego se corta el coque de petróleo sólido del tambor de coque con una boquilla de agua a alta presión, donde cae en un pozo, plataforma o canal de esclusa para su recuperación y almacenamiento.
La siguiente tabla ilustra la amplia gama de composiciones para el coque de petróleo crudo (denominado coque verde [6] ) producido en un coquizador retardado y las composiciones correspondientes después de que el coque verde haya sido calcinado a 2375 °F (1302 °C):
El coque de petróleo se fabricó por primera vez en la década de 1860 en las primeras refinerías de petróleo de Pensilvania, que hervían el aceite en pequeños alambiques de destilación de hierro para recuperar queroseno , un aceite para lámparas muy necesario. Los alambiques se calentaban mediante fuegos de leña o carbón construidos debajo de ellos, que sobrecalentaban y coquizaban el aceite cerca del fondo. Una vez completada la destilación, se dejó enfriar el alambique y los trabajadores pudieron extraer el coque y el alquitrán. [7]
El coque producto de una coquización retardada tiene muchos usos y aplicaciones comerciales. [7] [10] [11] El mayor uso es como combustible.
Los usos de la coque verde son:
Los usos del coque calcinado son:
Existen otros procesos de refinación de petróleo para producir coque de petróleo, a saber, los procesos de coquización fluida y flexicoquización [12] [13] , ambos desarrollados y autorizados por ExxonMobil Research and Engineering. La primera unidad comercial entró en funcionamiento en 1955. Cuarenta y tres años después, en 1998, había 18 de estas unidades operando en todo el mundo [14] de las cuales 6 estaban en los Estados Unidos.
Existen otros procesos de coquización similares, pero no producen coque de petróleo. Por ejemplo, el Flash Coker Lurgi-VZK, que produce coque mediante pirólisis de biomasa. [15]
