Una unidad de alquilación (alqui) 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 gasolina de alto octanaje. El proceso ocurre en presencia de un ácido como ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) o ácido fluorhídrico (HF) como catalizador . [1] 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 combinando dos moléculas de hidrocarburo más cortas en una molécula de rango de gasolina de cadena más larga mezclando isobutano con una olefina ligera como propileno o butileno de la unidad de craqueo catalítico fluido (FCCU) de la refinería en presencia de un catalizador ácido. [2] [3]
Dado que el petróleo crudo generalmente contiene solo entre un 10 y un 40 % de componentes de hidrocarburos en el rango de la gasolina, las refinerías suelen utilizar una FCCU para convertir 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 isoparafinas que no son deseables. La alquilación transforma estos subproductos en moléculas de isoparafinas más grandes con un alto índice de octano.
El producto de la unidad, el alquilato, está compuesto por una mezcla de hidrocarburos parafínicos de cadena ramificada y alto octanaje (principalmente isoheptano e isooctano ). El alquilato es un material de mezcla de gasolina premium porque tiene propiedades antidetonantes excepcionales y su combustión es limpia. El número de octano del alquilato depende principalmente del tipo de alquenos utilizados y de las condiciones de operación. Por ejemplo, el isooctano resulta de la combinación de butileno con isobutano y tiene un índice de octano de 100 por definición. Sin embargo, hay otros productos en el efluente del alquilato, por lo que el índice de octano variará en consecuencia. [4]
Las primeras unidades de alquilación entraron en servicio en 1940. En 2009, se instalaron en todo el mundo alrededor de 1.600.000 barriles por día de capacidad, [5] con una proporción equivalente 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, el 1 de enero de 2016 había 121 refinerías en funcionamiento en Estados Unidos 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 reserva de gasolina de invierno en los EE. UU. está compuesta por alquilato. En la reserva de gasolina de verano, el contenido de alquilato puede llegar al 15 % porque la menor presión de vapor Reid (RVP) reduce la posibilidad de mezclar butano.
Por razones de seguridad, la SAAU es la tecnología de elección predominante en la actualidad. De hecho, en 1996, alrededor del 60% de la capacidad instalada se basaba en HF, [6] pero desde entonces esta proporción se ha ido reduciendo porque durante la última década, de cada 10 nuevas unidades de alquilación puestas en servicio, más de 8 de ellas eran SAAU.
Los dos principales licenciantes (que comparten una cuota de mercado similar) del proceso HFAU fueron UOP y ConocoPhillips , que se han combinado como UOP bajo la propiedad de Honeywell . La principal tecnología utilizada para la SAAU es el proceso STRATCO licenciado por DuPont , recientemente cedido a la empresa privada Elessent Clean Technologies. A esto le sigue la tecnología EMRE propiedad de ExxonMobil . En los últimos diez años, más del 85% de la capacidad de SAAU añadida 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 construir una planta de alquilación.
En un alquilo de ácido sulfúrico ( H2SO4 ) , se utilizan volúmenes significativos del ácido. Se requiere acceso a una planta adecuada para el suministro de ácido fresco y la disposición del ácido gastado. La construcción de una planta de ácido sulfúrico específicamente para soportar 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 hay pérdida de ácido, ni material de desecho ácido, ni se pierde calor en el recalentamiento del gas de proceso. La condensación selectiva en el condensador WSA asegura que el ácido fresco regenerado tendrá un 98% en peso, incluso con el gas de proceso húmedo. Es posible combinar la regeneración del ácido gastado con la disposición de sulfuro de hidrógeno utilizando el sulfuro de hidrógeno como combustible. [7]
La unidad de alquilación de ácido fluorhídrico (HF) típica requiere mucho menos ácido que una unidad de ácido sulfúrico para lograr el mismo volumen de alquilato. El proceso de HF solo crea una pequeña cantidad de productos secundarios organofluorados que se eliminan continuamente del reactor y el HF consumido se repone. Las unidades de alquilación de HF también son capaces de procesar una gama más amplia de materias primas ligeras con propilenos y butilenos, y producen alquilato con un índice de octano más alto que las plantas sulfúricas. Sin embargo, se requiere extremar las precauciones cuando se trabaja con HF o cerca de él. Debido a su naturaleza peligrosa, el ácido se produce en muy pocos lugares y el transporte está estrictamente controlado y regulado.
La investigación en el área de un catalizador sólido para la alquilación se ha llevado a cabo durante muchos años. 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: ya sea trifluoruro de boro (BF 3 ) o pentafluoruro de antimonio (SbF 5 ). Dado que cada proceso de alquilación produce polímeros pesados, los catalizadores sólidos tienen la tendencia a ensuciarse rápidamente. Por lo tanto, los procesos de catalizador sólido tienen dos obstáculos principales que superar: la vida útil del catalizador y la regeneración del catalizador.
La tecnología de catalizador de alquilación sólida se comercializó por primera vez el 18 de agosto de 2015, con la puesta en marcha exitosa de una unidad de alquilación 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 2700 barriles por día de flujo de producción de alquilato. El proceso AlkyClean, junto con el catalizador AlkyStar de Albemarle, produce un producto de alquilato de alta calidad sin el uso de catalizadores ácidos líquidos en el proceso de fabricación de alquilato. [8]
Una alternativa al uso de HF y H 2 SO 4 como catalizadores de alquilación es el uso de líquidos iónicos (IL). Los IL son sales líquidas que tienen puntos de fusión por debajo de los 100 °C. Presentan fuertes propiedades ácidas, por lo que se pueden utilizar como catálisis ácida sin utilizar ácidos líquidos convencionales. Los líquidos iónicos son sales en estado líquido, compuestas principalmente de iones que convierten las parafinas C4 y otras olefinas en excelentes productos de mezcla de rango de gasolina. [9]
Existen muchos parámetros disponibles para ajustar las propiedades de IL para aplicaciones específicas, y la elección del catión y el anión afecta las propiedades físicas de IL, como el punto de fusión, la viscosidad, la densidad, la solubilidad en agua y la reactividad. El IL de cloroaluminato se ha estudiado en la literatura por su capacidad para catalizar la reacción de alquilación. Sin embargo, el IL de cloroaluminato puro exhibe baja selectividad para sintetizar isómeros de alto octanaje. [10]
La Universidad de Petróleo de China ha desarrollado una tecnología de alquilación de líquido iónico compuesto (CIL) llamada ioniquilación que utiliza una base de IL de cloroaluminato y una mezcla patentada de aditivos de IL adicionales para superar los problemas de selectividad de isómeros de alto octanaje. Se informa que la tecnología de ioniquilación produce alquilato con un índice de octano que generalmente varía de 94 a 96, y hasta 98. El catalizador CIL utilizado en la ioniquilación no es peligroso ni corrosivo, lo que permite que todo el sistema operativo se construya con acero al carbono . [11] Tres unidades de alquilación de líquido iónico compuesto, 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, [12] la ciudad de Anqing y la ciudad de Wuhan. [11]
La alimentación de olefina a una unidad de alquilación generalmente se origina de una FCCU y contiene buteno , isobuteno y posiblemente propeno y/o amilenos . La alimentación de olefina también es probable que contenga diluyentes (como propano , n-butano y n-pentano ), no condensables (como etano e hidrógeno) y contaminantes. Los diluyentes en principio no tienen efecto sobre la reacción de alquilación pero ocupan una parte del reactor y pueden influir en el rendimiento de las reacciones secundarias de polimerización y de los 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 y/o diluyen el catalizador de ácido sulfúrico. 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 baja o alta pureza. La alimentación de isobutano de baja pureza (normalmente < 70 % vol. de isobutano) normalmente procede de la refinería (principalmente del reformador ) y debe procesarse en el desisobutanizador (DIB). La alimentación de alta pureza (> 95 % vol. de isobutano) normalmente procede de una torre externa del desisobutanizador (DIB) y se alimenta directamente a la zona de reacción de la unidad de alquilación. Dicha 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 el medio de enfriamiento debe enfriarse; para HFAU, el agua de enfriamiento normal de la refinería será suficiente. Es importante mantener una alta proporción de isobutano a alqueno en el punto de reacción para evitar reacciones secundarias que produzcan un producto de menor octanaje, por lo que las plantas tienen un alto reciclaje de isobutano de regreso a la alimentación. Las fases se separan espontáneamente, por lo que la fase ácida se mezcla vigorosamente con la fase de hidrocarburo para crear suficiente superficie de contacto. Desafortunadamente, se producen varias reacciones secundarias que reducen la calidad del efluente de 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 de 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 del 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 coalescedor para eliminar agua, azufre y otros contaminantes.
La temperatura se mantiene entre 60 y 100 °F (16 y 38 °C), lo que es conveniente ya que no requiere refrigeración, y se mantiene suficiente presión para que los componentes estén en estado líquido. [14]
En la sección de fraccionamiento, el alquilato se separa del exceso de isobuteno y del catalizador ácido mediante destilación. El isobutano que no reaccionó se recupera y se recicla de nuevo a la sección de reacción para mezclarlo con la alimentación de olefina. El propano es un producto principal 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 se han separado de la olefina tratada pasan a través de la unidad. Aunque no participan directamente en las reacciones y afectan negativamente a la calidad del producto, proporcionan una vía para que los fluoruros orgánicos salgan de la unidad. La corriente de propano se elimina (normalmente en una torre llamada separador de HF) y luego se procesa en la sección de desfluoración para eliminar los fluoruros combinados y cualquier ácido traza que pueda estar presente debido a un mal funcionamiento. Muchas unidades también eliminan el butano, que normalmente se trata en una sección de desfluoración 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 olefina con isobutano fresco y reciclado) se ponen en contacto con el catalizador de ácido sulfúrico en condiciones controladas y a una temperatura de 15,6 °C (60 °F). Las alimentaciones se tratan para eliminar las impurezas, especialmente el agua, con el fin de reducir la corrosión.
El calor de la 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 sulfatos de alquilo y los sulfatos de dialquilo se eliminan de la corriente neta de efluentes para evitar la corrosión y la contaminación aguas abajo mediante un decantador.
El ácido sulfúrico presente en la zona de reacción actúa como catalizador de la reacción de alquilación. En teoría, un catalizador promueve una reacción química sin sufrir modificaciones como resultado de dicha reacción. Sin embargo, en la realidad, el ácido se diluye como resultado de las reacciones secundarias y los contaminantes de alimentación. Para mantener la concentración deseada del ácido gastado, se carga continuamente una pequeña cantidad de ácido fresco en la línea de reciclado de ácido desde el decantador de ácido hasta el reactor y se retira una cantidad equivalente de ácido gastado del decantador de ácido. En la sección de fraccionamiento, el isobutano que no ha reaccionado se recupera para reciclarlo en 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 de las aguas residuales y las corrientes de ventilación de ácido se neutralizan con cáustico en un depurador antes de quemarse. El ácido gastado se almacena y se elimina periódicamente. [15]
Muchas variables impactan 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, lo 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.
Por lo general, la alquilación se lleva a cabo en torno a los 20 °C. Las temperaturas de reacción más altas favorecen drásticamente las reacciones de polimerización que diluirán el ácido. La corrosión del equipo también aumentará con temperaturas de reacción más altas. Las temperaturas de reacción bajas reducen la velocidad de sedimentación del ácido del alquilato. No se puede lograr una temperatura inferior a la ambiente, ya que la temperatura más fría posible es la de los fluidos de refrigeración (aire y agua). Los factores estacionales influyen en la producción de reacciones de polimerización, por lo tanto, en verano el consumo de ácido es mayor, especialmente en HFAU.
A medida que se reduce la concentración del catalizador ácido, aumenta la tasa de producción de polímeros solubles en ácido. Las alimentaciones que contienen altas cantidades de propileno tienen una tasa mucho mayor de aumento en el consumo de ácido sobre el 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 mejora hasta el punto de que es difícil mantener la fuerza del ácido. Esta condición se conoce como acidez descontrolada. En estudios recientes de SAAU se ha descubierto que tanto los butilenos como los amilenos pueden consumirse a una concentración de ácido más baja sin entrar en una condición de descontrol. Si bien la economía de la alquilación de butilenos y amilenos se beneficiará de la reducción de la fuerza del gasto de ácido, el consumo de ácido de los amilenos tiene una respuesta mayor que la de los butilenos. Además, la disminución esperada en octano de los alquilatos producidos a concentraciones de ácido más bajas es menor para los amilenos que para los butilenos.
La velocidad espacial de olefina se define como el volumen de olefina cargado por hora dividido por el volumen promedio de ácido sulfúrico en el reactor de contacto. En general, las velocidades espaciales de olefina más altas tienden a aumentar las tasas de consumo de ácido sulfúrico y a 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. Se trata de una emulsión ácida continua y se supone que la reacción se produce en la interfase 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 económico instalar unidades de alquilación. Las unidades de alquilación son complejas, con una importante economía de escala . Las SAAU y las HFAU tienen costos de inversión de capital comparables. [16] No es sorprendente que los dos procesos sean competitivos en términos de costo de capital, cuando se consideran las diferencias básicas de proceso. La SAAU tiene una sección de reactor más costosa y requiere refrigeración. Sin embargo, los costos son iguales en la unidad HF debido a la necesidad de secadores de alimentación, tratamiento de producto, equipo de regeneración y metalurgia más exótica. Además, la mayoría de las refinerías requerirán un sistema de enfriamiento dedicado para una unidad 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 HF. Debido a la posible formación de aerosoles peligrosos cuando el catalizador HF se libera como un líquido sobrecalentado, ahora se requieren sistemas de mitigación costosos en muchos lugares en todo el mundo donde se utiliza HF como catalizador de alquilación.
Además de una cantidad adecuada de materia prima, la diferencia de precios entre el valor del producto alquilado 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 refinería incluyen las ventas como GLP , la mezcla de corrientes de C4 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 gasolina entre países y entre temporadas afecta drásticamente la cantidad de corrientes de butano que se pueden mezclar directamente en gasolina. El transporte de tipos específicos de corrientes de GLP puede ser costoso, por lo que las disparidades locales en las condiciones económicas a menudo no se mitigan por completo con los movimientos entre mercados de las materias primas de alquilación.
La fuente común de los alquenos C3 para la alquilación se obtiene de la unidad de recuperación de gas que procesa los efluentes de la unidad de craqueo catalítico de fluidos. El isobutano se obtiene en parte del reformado catalítico y de la destilación atmosférica , aunque la proporción del 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 las 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 seguido una tendencia creciente. En 2013, el margen bruto de alquilación alcanzó los 70 USD por barril de alquilato producido (valor calculado de acuerdo con 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 variables y fijos y la depreciación. Cabe destacar que los costos variables dependen en gran medida de la tecnología utilizada, siendo el factor que marca la diferencia el consumo de ácido. Entre 50 y 80 kg de H 2 SO 4 se requieren con frecuencia para producir 1 tonelada de alquilato. En condiciones preferidas, el consumo de ácido puede ser mucho menor, como 10-30 kg de ácido por tonelada de alquilato. En una SAAU, los costos del ácido con frecuencia representan alrededor de un tercio de los costos operativos totales de alquilación, por lo tanto, existe un incentivo considerable para reducir el consumo de H 2 SO 4. La cantidad requerida de HF está en el rango de 10-35 kg por tonelada de alquilato, pero la mayor parte del ácido se recupera y recicla, por lo que solo es necesario un reemplazo 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 los servicios públicos tienden a favorecer a las SAAU. Muchas unidades HFAU requieren proporciones de isobuteno a olefina del orden de 13 a 15/1 para producir un producto de octano aceptable. Otras HFAU y la mayoría de las SAAU desarrollan condiciones de mezcla y optimización del reciclado de modo que produzcan productos de octano similares con proporciones de isobutano a olefina del orden de 7 a 9/1. Claramente, estas últimas unidades, mejor diseñadas, operan con costos de fraccionamiento significativamente más bajos.
En la actualidad, muchas unidades de HF funcionan por debajo de la relación de isobuteno a olefina de diseño, pero para obtener el octanaje requerido, debido a las especificaciones de gasolina cada vez más estrictas, será necesario aumentar estas relaciones hasta alcanzar las relaciones de diseño. El proceso SAAU emplea accionamientos eléctricos o de turbina para los reactores y el compresor a fin de 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 H 2 SO 4 . Además, el proceso de 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 cuando se comparan los costos generales de los servicios. Sin embargo, las unidades de HF pueden mostrar una ventaja en los servicios 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 de transacciones de alquilato listo para mezclar en el pool de gasolina, con RVP < 5,5 psi, (RON + MON)/2 > 92 y, por supuesto, libre de aromáticos, olefinas y azufre.
Los costos y datos de mantenimiento son difíciles de obtener de manera comparable. Las HFAU tienen mucho más equipo periférico (secadores de alimentación, tratadores de producto, columna de regeneración ácida y un neutralizador de aceite soluble en ácido), por lo que hay 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 preparar una parada 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 se pueda continuar con el trabajo de mantenimiento. En las unidades de H 2 SO 4 , solo el sistema reactor-sedimentador requiere neutralización. Además, se requiere un amplio equipo de seguridad (aparato de respiración, etc.) siempre que se realice un mantenimiento con un potencial de liberación de HF. Una vez que se completa el trabajo, el trabajador de mantenimiento debe pasar por una cámara de neutralización para limpiar el equipo de seguridad. Una pantalla facial y guantes son los únicos requisitos típicos cuando se realiza el mantenimiento en una SAAU.
Las unidades de alquilación tienen dos peligros principales en el proceso: 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 la SAAU como la 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). En vista de este alto riesgo, el Instituto Americano del Petróleo ha emitido una Práctica Recomendada específicamente para las unidades de alquilación de HF (API RP 751). [17] Esta publicación recomienda en la Sección 2.6 que el acceso a una unidad de alquilación de HF se limite estrictamente debido a los peligros potenciales del HF. No se requiere un 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 se debe llevar HF nuevo a la refinería para reemplazar el HF consumido. La descarga y manipulación de HF nuevo se debe realizar con mucho cuidado, ya que esta operación conlleva el mismo riesgo para los trabajadores de la refinería y la comunidad circundante de una liberación de HF como se mencionó anteriormente. Quizás el mayor riesgo de transporte relacionado con el HF es la posible liberación durante un accidente durante el transporte de ácido nuevo desde el fabricante hasta la refinería. Dado que no habría equipo de mitigación disponible en el lugar de un accidente, las consecuencias podrían ser catastróficas.
El ácido sulfúrico gastado se regenera por 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 de regeneración de ácido sulfúrico comercial que presta servicio 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 ácido sulfúrico en sí mismo implica un riesgo bajo, la elección de regenerar el ácido en el sitio o en otro lugar se basa en consideraciones de naturaleza económica. Por supuesto, incluso este riesgo relativamente menor se elimina con el equipo de regeneración de ácido sulfúrico en el sitio. [18]
A pesar de los avances significativos en la tecnología de procesos, siguen existiendo problemas recurrentes de corrosión que afectan la seguridad y la confiabilidad de las HFAU. Cualquier sección de la unidad que esté en contacto con HF debe construirse teniendo en cuenta los materiales adecuados. El acero al carbono es, con diferencia, el material más utilizado, aunque requiere controles estrictos de composición y dureza. A veces se utilizan materiales alternativos más resistentes a la corrosión, como el Monel , pero estos materiales son significativamente más caros y conllevan sus propios riesgos, como el agrietamiento por corrosión bajo tensión. Una inspección adecuada es fundamental en las HFAU y, por lo general, se realiza con mucha más frecuencia que en la mayoría de las demás unidades de una refinería.
Los tanques que contienen el alquilato producido a través de una HFAU deben ser monitoreados continuamente. De hecho, el alquilato producido en dichas unidades contiene pequeñas impurezas de productos de corrosión de 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 la corrosión del acero. Por esta razón, muchas refinerías utilizan un "talón" de agua cáustica débil 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 entra en el proceso. [19]
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