Diseño del proceso de una torre de vacío. Ventajas de la simulación

Process design of a vacuum tower. Advantages of the simulation

Los hidrocarburos pesados son el mayor recurso del petróleo en el mundo, sin embargo en el pasado se habían dejado de lado como recurso energético debido a las dificultades y costos asociados de su producción [1]. La industria financia estas investigaciones por la importancia del tema en producción y caracterización. Al trabajar con una torre de vacio los datos necesarios para los cálculos son las temperaturas ASTM (10mmHg) y la densidad del crudo con la cual se obtiene la curva TBP760 (True Boiling Point), también se necesita las especificaciones de los productos y los rendimientos respecto de la alimentación.

Para poder correlacionar los distintos puntos de ebullición con los porcentajes de vaporizado para cada cambio de presión de los distintos productos, se construye un diagrama de fases con las temperaturas EFV760 (Equilibrium Flash Vaporization) y EFV10. El simulador a través de cálculos internos resuelve automáticamente el diagrama de fases, en comparación con la dificultad que representan los cálculos manuales del mismo, tal como son explicitados precedentemente. En este trabajo se desarrolla la simulación de una torre de vacío mediante el simulador Aspen HYSYS V8.3, empleando como alimentación un crudo pesado. Lo antes expuesto constituye una importante ventaja el uso del simulador frente al cálculo convencional, considerando los tiempos de resolución de los diseños de procesos.

1. Introducción 

En los últimos años el consumo desmedido y los altos precios de la energía, están provocando que las compañías petroleras inviertan en yacimientos de petróleo pesado y realicen un mejor aprovechamiento de los residuos de la destilación atmosférica (Topping) en las refinerías. Los petróleos pesados presentan desafíos y obstáculos para la recuperación, que están siendo superados con las nuevas tecnologías y las modificaciones a los métodos desarrollados para los petróleos convencionales [2]. 

Un grupo de estudio formado durante el 11th World Petroleum Congress en 1983, definieron al petróleo pesado como un aceite que tiene una viscosidad de petróleo muerto (dead oil viscosity), a la temperatura original del yacimiento, mayor a 100 centipoise (cP), o (a falta de datos de viscosidad) una gravedad API entre los 10 – 22,3°. 

Las características del producto de fondo de una torre de topping son similares a las caracteríaticas de un curdo pesado, y como tales no se lo pueden destilar a presión atmosférica por problemas de craqueo. 

Tanto el petróleo pesado como el producto de fondo de una torre de Topping deben ser sometidos a una destilación al vacío para poder fraccionarlo y comercializar sus productos en el mercado. 

En las grandes destiladoras, es común encontrar dos tipos de torres de vacio, la torre de vacío combustible y la torre de vacío lubricante.

Los principios de operación de ambas es similar, pero su gran diferencia se encuentra en los detalles de construcción y funciones que estarán relacionadas al uso que se va a dar a los productos que se obtienen por destilación. La torre de vacío lubricante es para obtener lubricantes de diferentes características a su vez, en este caso se debe disponer de una cantidad de platos superior a la torre de vacío combustibles, pues las especificaciones son más severas para los lubricantes. Para la torre de vacío combustible la cantidad de platos no es tan grande, dado que las especificaciones de los productos no son tan severas debido a que son usados como carga para otras plantas, por ejemplo el gasoil liviano de vacío-GOLV- que va a hidrotratamiento, o mezclado con el gasoil pesado de vacío –GOPV que va a craqueo catalítico [3].