Modelado del proceso de hidrotratamiento de diésel

Diesel hydrotreating process modelling

El hidrotratamiento es hoy en día una de las tecnologías más importantes en la industria de refinación de petróleo ya que permite lograr las exigentes especificaciones en lo que concierne a los contenidos de azufre y aromáticos de productos como diésel y gasolina. En este proceso se presentan al mismo tiempo reacciones de hidrodesulfurización, hidrodesnitrogenación e hidrodesaromatización. 

El proceso se estudió a escala piloto, empleando como carga diésel y mezclas de éste con Aceite liviano de ciclo y Jet, en un reactor de lecho empacado, a temperaturas entre 300 y 450˚C, relación hidrógeno/carga en el rango de 200 a 700Nm3 /m3  y velocidades espaciales entre 0,3 a 1,5h-1; a presión constante de 5,5MPa. Todas las pruebas se realizaron con un catalizador comercial.

El estudio permitió el desarrollo de relaciones pseudo-cinéticas en función de las condiciones de operación y la composición de la carga. Estas relaciones describen cada una de las reacciones presentes en el hidrotratamiento de diesel. Los parámetros cinéticos y los órdenes de reacción fueron calculados mediante un algoritmo de optimización no lineal (Solver - Excel). Los resultados de paridad obtenidos entre las concentraciones experimentales y calculadas, presentan correlaciones superiores a 0,9 en la mayoría de los casos y con un alto porcentaje de repetitividad del método. 

Introducción

Las especificaciones de los combustibles cada vez más exigentes han despertado fuertemente el interés de la industria petrolera por la tecnología de hidrotratamiento (Stanislaus et al.). Este proceso consiste en hacer reaccionar una fracción de petróleo (desde nafta ligera hasta residuo de vacío) con hidrógeno en presencia de un catalizador de tipo sulfuro a condiciones severas de presión y temperatura. Durante el proceso se desarrollan las reacciones de hidrodesulfurización (HDS), hidrodenitrogenación (HDN) e hidrodesaromatización (HDA), que permiten la remoción de compuestos de azufre y nitrógeno y la hidrogenación de aromáticos (Cotta et al.), relacionados con las emisiones de SO_x, NO_x y material particulado en los motores de combustión.

Desde el punto de vista del operador de una planta de hidrotratamiento (HDT), es necesario contar con herramientas para efectuar su seguimiento y control. En esta herramienta se debe comparar el desempeño de la planta contra un referente y así determinar qué clase de ajustes son necesarios para mantener la unidad en un punto de óptimo de desempeño.