HIDROTRATAMIENTO

DE LA NAFTA

TORIS MIRANDA ADRIANA MONTSERRAT

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Proceso general
HIDROTRATAMIENTO
 ¿Qué es hidrotratamiento?

- Proceso que se usa en la refinería para la eliminación de azufre,

nitrógeno e impurezas metálicas por la reacción con hidrógeno en
presencia de catalizador, en una fracción de crudo.
En el proceso tienen lugar las
reacciones de hidrogenación de
compuestos de azufre, nitrógeno,
oxígeno, y de compuestos olefínicos y
aromáticos.
 HDT Y OTROS PROCESOS…

Es importante diferenciar entre hidrotratamiento y otros procesos parecidos que

también se llevan a cabo en la refinería como:
Hidrocraqueo: se refiere al proceso de craqueo catalítico para la producción de
productos derivados del petróleo más ligeros por la reacción con hidrógeno.
Hidrogenación: proceso para transformar aromáticos en naftenos por la reacción
con hidrógeno.
Hidrotratamiento: proceso para la eliminación de azufre, nitrógeno e impurezas
metálicas por la reacción con hidrógeno en presencia de catalizador.

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 ¿Qué hace una HDT?
Una unidad de hidrotratamiento (HDT) puede ser diseñada para admitir
distintas cargas o alimentaciones mediante el uso de hidrógeno como
correctivo, y cumplir una o varias de las siguientes funciones:
⦁ Hidrodesulfurización (HDS).
⦁ Hidrodesnitrogenación (HDN). –
⦁ Incremento de cetanos.
⦁ Saturación de olefinas
La función principal es la de HDS, que se logra mediante la hidrogenación
de los compuestos de azufre.
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 Reacciones químicas del proceso de HDT
⦁ Las reacciones químicas de la unidad de HDT tienen lugar
en un único reactor, las cuales necesitan un mismo
catalizador de Co-Mo.
El primer proceso de HDT es el de hidrodesulfuración
mercaptanos

sulfuros

tiofenos

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Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrodesulfuración)
En un proceso así, se persigue romper los enlaces de carbono-azufre
presentes y saturar con hidrógeno las valencias libres resultantes. El
objetivo es convertir el compuesto de azufre en los hidrocarburos
correspondientes, formándose adicionalmente sulfuro de hidrógeno.
El nivel de hidrodesulfuración depende de varios factores, entre ellos la
naturaleza de la fracción de petróleo a tratar (composición y tipos de
compuestos de azufre presentes), de la selectividad y actividad del tipo
de catalizador utilizado (concentración de sitios activos, propiedades
del soporte, etc.), y de las condiciones de reacción y del diseño del
proceso.

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrodesulfuración)
CONDICIONES DE OPERACIÓN
⦁ Condiciones de funcionamiento para asegurar una
operación estable y una baja temperatura de operación.
(elección de una adecuada presión de hidrógeno para
alcanzar una determinada eficacia de hidrodesulfuración)
⦁ Condiciones de operación más favorables, desde los
puntos de vista de costes de la inversión y de costes de
operación

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrodesnitrificación)
La HDN es un proceso que se lleva a cabo en la refinación del
petróleo, destinado a reducir el porcentaje de nitrógeno que se
encuentra en las fracciones del petróleo.
La velocidad de la reacción en este proceso disminuye con el
incremento del peso molecular y el impedimento estérico del
compuesto. Al aumentar la presión parcial del H2, se mejora
considerablemente la velocidad de reacción de la HDN,
aunque la velocidad de HDN es menos a la de HDS, igual
conlleva una reacción exotérmica.

La reacción de HDN de los compuestos nitrogenados aromáticos es mas difícil

que la de los compuestos alifáticos (el enlace N-Aromático es más fuerte que el
enlace N-Alifático)
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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrodesnitrificación)

Compuestos de nitrógeno mas

comunes presentes en el crudo

Principales reacciones de hidrodesnitrificación

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrodesoxigenación)
Se ocupa para reducir el porcentaje de oxígeno que se encuentra
en las fracciones del petróleo. Este proceso es más difícil de lograr
que el proceso de hidrodesulfuración. En comparación con el
nitrógeno y el azufre, el contenido de oxígeno presente en el crudo
es mínimo.
En este proceso, la alimentación que llega a la unidad de HDT, se
mezcla con hidrógeno y se pasa por un catalizador de Co-Mo bajo
adecuadas condiciones de presión y temperatura

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Principales reacciones de hidrodesoxigenación

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrogenación de olefinas)
La hidrogenación de olefinas es un proceso que no necesita de temperaturas
muy altas para que se pueda llevar a cabo la reacción. Las diolefinas solo
necesitarían unos 150°C para hidrogenarse.
El objetivo del proceso es saturar los dobles enlaces para convertir las
olefinas en parafinas. Esta reacción es altamente exotérmica. Cuando la
presión de operación se incrementa, la velocidad de hidrogenación de las
olefinas y diolefinas se incrementa más rápidamente que la velocidad de
hidrodesulfuración.

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrogenación de compuestos aromáticos)
⦁ La reacción de saturación de los compuestos aromáticos es importante ya
que:
⦁ Tiene una influencia significativa en el consumo de hidrógeno.
⦁ Es una reacción significativamente exotérmica.
⦁ Está relacionada con la HDS y HDN.
⦁ Asegura la calidad de los productos.
⦁ Asegura que los productos resultantes puedan ser tratados en la unidad de
FCC, al conseguir que la alimentación a esta unidad sea más fácil de
craquear.

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(hidrogenación de compuestos aromáticos)
En función de la estrategia fijada para la obtención de productos ligeros y medios, se eligen
catalizadores específicos para obtener más o menos conversión a estos productos que
resultan del craqueo, pudiendo ser una reacción deseada, en el caso de que sea viable desde
el punto de vista económico. Normalmente la conversión oscila en torno a un 30%. El
craqueo en la reacción se incrementa con el aumento de la temperatura de operación. El
inconveniente de esta acción, es el incremento de la formación de coque.

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 Reacciones químicas del proceso de HDT
(coquización)

El proceso de coquización se favorece al presentarse altas temperaturas y

una presión parcial de hidrógeno insuficiente.
El depósito de coque es la principal causa de la reducción de la actividad
catalítica y del ciclo de vida del catalizador. Por tanto, se produce un
envenenamiento permanente del catalizador. La coquización se limita
operando a la más baja temperatura posible, con una presión parcial de
hidrógeno y una velocidad espacial altas.

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Influencia de las variables en el proceso…
Las variables del proceso que se han comentado anteriormente, influyen
directamente en las reacciones químicas que tienen lugar en la unidad de
HDT, pudiendo favorecer o perjudicar a estas reacciones determinadas

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Catalizadores para hidrotratamiento
El catalizador para hidrotratamiento es una matriz de
alúmina impregnada con combinaciones de cobalto (Co),
niquel (Ni), molibdeno (Mo), y tugsteno (W).

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2

Proceso en la nafta
HIDROTRATAMIENTO
Hidrotratamiento de nafta catalítica
El objetivo del hidrotratamiento es reducir el
contenido de azufre presente en la nafta y
minimizar la pérdida de octanos que se
produce por la saturación de olefinas de alto
octano hacia parafinas de bajo octano.

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 Hidrotratamiento de nafta
FASE 1

En la primera etapa de hidrogenación selectiva (SHU), la nafta se

pone en contacto con el hidrógeno; en el reactor se saturan las
diolefinas, se isomerizan las olefinas y se convierten los mercaptanos
y sulfuros livianos en compuestos azufrados más pesados. La
eliminación de diolefinas previene de reacciones de polimerización
en otras partes del proceso que provocarían un aumento de la caída
de presión y posterior de la unidad.

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 Hidrotratamiento de nafta
FASE 2
En la etapa intermedia o de fraccionamiento, se separa una corriente
liviana (LCN) -de alto octanaje y bajo azufre- de una fracción pesada
(HCN) - los compuestos de azufre más refractarios-. Esta última
corriente afluente es enviada directamente a la sección HDS, donde
se trata en uno o dos reactores, uno primario y otro de terminación
con catalizadores duales. A continuación se lava y separa el efluente
del reactor, lo que genera una nafta hidrotratada, una corriente de
agua de lavado agotada y otra gaseosa de hidrógeno que se recicla
al proceso.

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 Hidrotratamiento de nafta
FASE 3
Finalmente, la nafta
hidrotratada ingresa en
la sección de
estabilización donde se
separan los gases agrios
generados en la unidad,
que se envían a
tratamiento con aminas
para su recuperación

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 Hidrotratamiento de nafta
Condiciones de operación
Las condiciones de operación de los procesos de hidrotratamiento incluyen: presión,
temperatura, carga de catalizador, flujo de alimentación y presión parcial de hidrógeno.
⦁ La presión parcial de hidrógeno debe ser mayor que la presión parcial de
hidrocarburos. Alta presión y elevado flujo de hidrógeno deben asegurarlo.
⦁ Aumentar la presión parcial de hidrógeno supone mejorar la eliminación de
compuestos de azufre y de nitrógeno, y reduce la formación de coque.
⦁ Operar a temperaturas altas favorece la cinética del proceso, pero temperaturas
elevadas pueden conducir a craqueo térmico y formación de coque.
⦁ Altas velocidades espaciales en el reactor resultan bajas conversiones, bajo consumo
de hidrógeno y poca formación de coque.

24
 Hidrotratamiento de nafta
Condiciones de operación

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Algunas correlaciones útiles para nafta y gasóleo

⦁ 𝑆𝐶𝐹𝐵 𝐻2 = Consumo de hidrógeno por barril de alimentación

⦁ 𝑆𝑓 = el contenido de azufre wt% en la alimentación

𝑆𝐶𝐹𝐵 𝐻2 = 191 𝑆𝑓 − 30.7

⦁ Aumento de densidad API del producto

⦁ f =alimentación
⦁ p=producto

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Conclusiones y observaciones
HIDROTRATAMIENTO

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⦁ En este procesos se llevan acabo distintas reacciones, que
necesitan de una corriente de H2 de alta pureza y un
catalizador para aumentar la velocidad de las reacciones

⦁ La unidad de HDT tiene una gran importancia, ya que se

encarga de hidrotratar la alimentación (mezcla de destilados
pesados), reduciendo los contaminantes, para que
posteriormente sea procesada en la unidad de FCC y se
puedan obtener gasóleos, gasolinas y fuelóleos con las
especificaciones requeridas.

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⦁ El catalizador que se utiliza en el proceso de la unidad de HDT es
de Co-Mo, que presenta un ciclo de vida de un año. Una vez que
finaliza el ciclo, es necesario proceder a su descarga.

⦁ La temperatura de operación de la nafta para este proceso es

menor a la del Keroseno, gasóleo y residuos, al igual que la
presión del hidrogeno con el que se realiza el hidrotratamiento,
esto es por las temperaturas de ebullición de esta fracción del
petróleo.

29
¡Gracias!
Presentación realizada por:
Toris Miranda Adriana Montserrat
➢ montse.tomi0@gmail.com

30
http://www.petrotecnia.com.ar/abril10/Sin/
Hidrotratamiento.pdf

https://ruc.udc.es/dspace/bitstream/handle/218
3/21515/Ri%C3%B1onesPascual_Fernando_T
FM.pdf?sequence=2&isAllowed=y

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/681/cour
se/section/681/bloque_III_parte_3.pdf

http://search.proquest.com.conricyt.remote
xs.co/docview/1677631552?https://search.
proquest.com/technologycollection&pq-
origsite=summon

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