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INDICE
Página
Introducción 3
1. Coque 4
1.2 Mecanismo de Formación de Coque 4
1.3 Tipos y Características del Coque 6
1.3.1 Coque Aguja 6
1.3.2 Coque Esponjosos 6
1.3.3 Coque Perdigón 6
2. Coquificación 7
2.1 Tipos de Coquificación 7
2.1.1 Flexicoquizacion 7
2.1.2 Coquificación Retardada 8
2.1.2.1 Descripción del Proceso de Coquificación Retardada 9
2.1.2.2 Variables de Operación 10
2.1.2.2.1 Temperatura 11
2.1.2.2.2 Presión 11
2.1.2.2.3 Tiempo de Residencia en el Tambor 11
2.1.2.2.4 Alimentación Fresca 12
2.1.2.2.5 Relación de Reciclo 12
2.1.2.3 Carga al Proceso de Coquificación Retardada 13
3. Unidades de Coquificación en Venezuela 14
4. Impacto Ambiental en la Producción del Coque y Recuperación de Subproductos 14
Conclusiones 16
Bibliografía 17
Anexos
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INTRODUCCIÓN
El proceso de coquificación está basado en la desintegración térmica severa de la fracción
más pesada del crudo, convirtiéndolo en productos de mayor valor comercial; es por esto
que representa un papel importante en el avance científico, económico y comercial de la
industria petroquímica de refinación (gases, olefinas, naftas, gasóleos, lechada y coque).
Nuestro país, uno de los grandes productores de crudo pesado, necesita maximizar los
procesos de producción y estar a la vanguardia tecnológica de los mismos. Es en este
momento que el proceso de coquificación adquiere gran importancia, pues la economía
mundial exige cada día más de los recursos energéticos y, el petróleo sigue siendo el
principal combustible del aparataje tecnológico.
Venezuela, por poseer una economía destinada a la exportación de los productos del crudo,
debe optimizar los procesos de producción y refinado La industria petrolera, desde hace
varios años, viene enfrentando el reto de aprovechar de manera óptima las reservas de
petróleo. En la actualidad, Venezuela es uno de los países que cuenta con las mayores
reservas de crudos pesados y extra pesados. Se estima que en el país los crudos pesados y
extra pesados representan el 49% de las reservas, lo cual pone de manifiesto el interés por
maximizar su aprovechamiento.; como consecuencia nuestra preparación como ingenieros
de procesos se verá muy favorecida al estar al corriente del funcionamiento de la
coquificación,
A continuación en el desarrollo del presente trabajo se mostrara todo lo referente al proceso
de coquificacion, tomando en cuenta las variables más importantes del mismo; así como
también los tipos de coquificación, la descripción del proceso, las unidades de
coquificación en Venezuela y el impacto ambiental.
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1-.COQUE
El coque del petróleo es definido como residuos sólidos negros provenientes de la
destilación de materiales del petróleo, los cuales poseen un contenido principalmente de
carbón (90 a 95 %),un porcentaje de ceniza bajo, y una mayor proporción de los metales,
azufres y cualquier otro material de residuo. Estos son residuos de componentes de cadenas
pesadas de petróleo crudo, los cuales son usados como alimentación en procesos de craqueo
térmico conocido como coquización, con la finalidad de producir productos más livianos.
El coque es calentado entre 475°C a 520°C en un horno, para luego ser descargado en un
tambor de coque.
El coque es producido por el calentamiento de carbón bituminoso, que expulsa los
componentes volátiles. El coque es empleado como agente de reducción, en los hornos
altos que producen hierro, para extraer el metal del mineral; durante este proceso, cierta
cantidad de carbón se disuelve en el hierro líquido
Sistema de Manejo de Coque dentro de la Unidad
El coque cortado sale por el fondo del tambor de coque, pasa a través de un ducto y cae aun
tobogán que lo lleva hasta la fosa. El coque es removido de la fosa por una grúa (tipo
cucharón).Esta grúa deposita el coque sobre una rejilla inclinada, la cual permite clasificar
el coque antes de caer a la tolva. Los pedazos de coque mayores a 10 pulgadas de diámetro
caerán de nuevo hacia la fosa, donde el cucharón de la grúa se usa para partir los pedazos
grandes de coque. Desde la tolva, el coque pasa al alimentador de coque localizado en el
triturador de coque, antes de ir a la banda transportadora que lleva el coque hacia el patio de
almacenamiento.
1.2- MECANISMO DE FORMACIÓN DE COQUE
Se presume que las moléculas de alto peso molecular (asfáltenos), contenidas en el
hidrocarburo son las responsables de los altos rendimientos de coque. Aunque se conoce
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que los asfáltenos producen alto rendimiento de coque poco se sabe actualmente de la
química involucrada en la formación del mismo. En un esquema sugerido, muy general, de
la química de los asfáltenos que reaccionan para formar coque, involucra la ruptura de
enlaces, por craqueo térmico, para formar radicales libres que reaccionan entre sí formando
compuestos de alto peso molecular, los cuales condensan para formar coque.
Se ha asumido que el coque se produce por la condensación de productos de alto peso
molecular, los cuales serían las especies aromáticas. La principal reacción, en la
coquificación de hidrocarburo pesado, involucra el craqueo térmico de sistemas alquil-
aromáticos para producir especies volátiles (parafinas y olefinas) y no volátiles
(aromáticos). También se piensa que las especies nitrogenadas contribuyen a la ruptura de
enlaces, debido a los electrones desapareados que poseen; es decir, la presencia de
nitrógeno en los anillos activa el craqueo térmico de enlaces C-C y C-H. Sucesivamente,
ocurre una serie de reacciones secundarias, tales como aromatización de especies nafténicas
y condensación de los sistemas de anillos aromáticos, y se produce la coquificación. Así, el
paso inicial en la formación de coque a partir de asfáltenos es la formación vía rompimiento
homolítico de fragmentos parafínicos en sistemas aromáticos. Es importante señalar que
aunque la aromaticidad de los asfáltenos es aproximadamente equivalente al rendimiento
térmico de coque, no todos los carbonos aromáticos de la alimentación forman coque. Las
especies aromáticas volátiles son eliminadas durante la descomposición térmica, y puede
suponerse que algunos de los carbonos alifáticos juegan un papel importante en la
formación de coque. Esto se basa en que los aromáticos que poseen pocos carbonos de
condensación pueden craquear y formar compuestos volátiles, mientras que en los sistemas
alquil-aromáticos con alto contenido de carbonos de condensación se puede producir el
craqueo térmico en las ramificaciones y rearreglarse los carbonos alifáticos para formar
compuestos cíclicos y condensar junto con los poliaromáticos, para formar finalmente
coque.
Las resinas pueden tener su aporte en la formación de coque, ya que éstas, se supone, son
especies polares de bajo peso molecular análogas a los asfáltenos. Siendo este el caso,
deben desencadenar reacciones similares. También se considera muy probable que las
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fracciones de asfáltenos, que contienen nitrógeno y otros heteroátomos, son los principales
precursores de coque. Estos están constituidos por sistemas poliarómaticos que contienen
nitrógeno, azufre y oxigeno que durante el craqueo térmico, se separan de la malla
aromática y son completamente insolubles en el medio hidrocarburo, precipitando
finalmente para formar coque.
1.3-TIPOS Y CARACTERISTICAS DEL COQUE
1.3.1-COQUE AGUJA
Su nombre deriva de su estructura cristalina alongada. Se produce a partir de las
alimentaciones altamente aromáticas y recalcitrantes, cuando las unidades de coquización
operan a altas presiones (100 psig) y relaciones de reciclo elevadas (1:1). Este tipo de coque
se esta produciendo recientemente en mayores cantidades. Es uno de los más empleados
debido a su menor resistividad y a su menor coeficiente de dilatación. Es usado
preferiblemente para la fabricación de electrodos.
1.3.2-COQUE ESPONJOSOS
Se denomina así debido a su apariencia. Se produce como pedazos sólidos, porosos,
irregulares, cuyo tamaño abarca desde las 20 pulgadas hasta polvo fino, con estructura
amorfa debido a que contiene gran cantidad de enlaces cruzados. Proviene de
alimentaciones asfalténicas y resinas. Representa el coque promedio.
1.3.3-COQUE PERDIGON
Se conoce por ese nombre debido a las agrupaciones de bolitas del tamaño de un perdigón
que lo caracterizan. Es un coque no deseable que se produce involuntariamente,
generalmente durante desajustes operacionales, probablemente como resultado de
temperaturas bajas en el tambor de coque o de bajas presiones.
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2.-COQUIFICACION
Un proceso de desintegración térmica para romper las moléculas grandes en otras más
pequeñas con la generación de coque de petróleo.
La coquización es un proceso de conversión que se fundamenta en diferentes reacciones de
desintegración o craqueo térmico de los compuestos hidrocarburos que constituyen la
carga, en condiciones de alta temperatura. El rendimiento de este proceso va a depender del
tipo de alimentación; es decir, las características de los productos obtenidos van a depender
de las propiedades que tenga la corriente de fondo de la torre de vacío.
La coquización es un proceso el cual a pesar de tener como desventaja principal la
formación de coque del petróleo, que es considerado como un subproducto indeseado, tiene
como gran ventaja brindar la posibilidad de obtener los máximo rendimientos posibles de
una corriente de pesados que antes era considerada como desecho, y debido al gran
progreso que introdujo en la industria de la refinación es que se desarrollaron dos procesos
de coquización considerados como principales como lo son la coquización retardada y la
flexicoquización.
2.1- TIPOS DE COQUIFICACION
2.1.1-FLEXICOQUIZACION
El proceso de Flexicoquizacion es una extensión del proceso de Coquificación en Lecho
Fluidizado (Fluid Coking) al que se le ha adicionado un gasificador de coque. Se aplica a
cualquier tipo de residuos pesados, con el objeto de aumentar la generación de productos
livianos y a la vez eliminar el problema de disposición de coque con alto contenido de
azufre. Es particularmente atractivo para residuos con alto contenido de metales, azufre y
Carbón Conradson. Esta tecnología ha tenido una buena aceptación comercial, sin embargo
es de alta complejidad operacional y disposición de los grandes volúmenes de gas (coque
gasificado) producido. Representa un reto dentro de las refinerías.
3- LINARES, A.C. (2003). Estudio de la naturaleza química de la carga al coquificador retardado y su relación con el lecho de coque formado en el tambor. Tesis de maestría, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Distrito Capital, Venezuela.