La corrosión en la unidad de reformación catalítica de nafta de una refinería de petróleo (II Parte)

ARTICULO ORIGINAL La corrosión en la unidad de reformación catalítica de nafta de una refinería de petróleo (II Parte) Corrosion in the catalytic naphtha reforming unit of a petroleum refinery (Part II) MSc. Katiuska Santos-Cedeño 1 , Dr. Jorge Alberto Domínguez-Domínguez 2 , Dr. Rigoberto Marrero-Águila 2 , Ing. Yuselkys Cordero-Zamora 3 1 Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba. 2 Universidad Tecnológica de la Habana, La Habana, Cuba. 3 Central Termoeléctrica ¨Máximo Gómez Báez¨, Mariel, Artemisa, Cuba. e-mail: Resumen L a acción de los gases ácidos, que se generan durante la etapa de cloración del proceso de regeneración del catalizador Pt/Re en base alúmina, es la causa que provoca el intenso deterioro corrosivo de intercambiadores de calor en el sistema de enfriamiento de la unidad de reformación catalítica de nafta de una refinería del occidente del país. En este trabajo se realizó un estudio para determinar, si la presencia en el sistema de los gases ácidos se debe a una insuficiente cantidad de sosa añadida para su neutralización o a una baja velocidad de transferencia de masa entre las fases gaseosa ácida y la líquida básica. Se calculó la cantidad de sosa necesaria para lograr la neutralización y se concluyó que el flujo de sosa inyectada es suficiente para lograr la neutralización de los gases ácidos. Se determinó la velocidad aproximada de los gases en el sistema y el tiempo de contacto entre las fases resultando un valor muy pequeño, que unido a un área interfacial muy reducida impide que no se pueda producir correctamente la neutralización de los gases ácidos. Como resultado s e concluyó que la causa de la presencia de los gases ácidos en el sistema es la baja velocidad de transferencia de masa entre las fases lo cual provoca que el proceso de neutralización sea muy lento. Se proponen soluciones en el sistema que permitan desde un punto de vista técnico minimizar los efectos de la corrosión. Palabras Claves: corrosión, reformación catalítica, refinería de petróleo. Abstract The action of the acid gases, which are generated during the chlorination stage of the Pt/Re catalyst regeneration process on alumina base, is the cause that causes the intense corrosive deterioration of heat exchangers in the cooling system of the cooling unit. catalytic reforming of 542 naphtha from a refinery in the west of the country. In this work, a study was carried out to determine whether the presence of acid gases in the system is due to an insufficient amount of added soda for neutralization or to a low mass transfer rate between the acid gas and the basic liquid phases. The amount of soda needed to achieve neutralization was calculated and it was concluded that the flow of injected soda is sufficient to achieve the neutralization of acid gases. The approximate velocity of the gases in the system and the contact time between the phases were determined, resulting in a very small value, which, together with a very small interfasial area, prevents the neutralization of the acid gases from being correctly produced. As a result, it was concluded that the cause of the presence of acid gases in the system is the low mass transfer speed between the phases, which causes the neutralization process to be very slow. Solutions are proposed in the system that allow from a technical point of view to minimize the effects of corrosion. Keywords : corrosion, catalytic reforming, petroleum refinery . INTRODUCCION Como es conocido, el proceso de reformación de la nafta pesada se realiza con el objetivo de aumentar el octanaje de la gasolina y producir hidrógeno, obteniéndose la denominada nafta reformada que es el componente principal de la gasolina [ 1,2 ] . En un artículo anterior se determinó la causa que provoca el deterioro corrosivo del equipamiento del sistema de enfriamiento de la unidad de reformación catalítica de la nafta de la refinería objeto de estudio, al cargarse en el reformador de lecho fijo, un catalizador de última generación serie RG 682A de Pt/Re, en base alúmina. El severo deterioro por corrosión de los materiales metálicos (acero al carbono, aluminio y latón) de construcción de los equipos del sistema de enfriamiento perteneciente al circuito de reacción del reformador, se debe a la acción corrosiva de los gases ácidos, que se generan durante la etapa de cloración del proceso de regeneración del catalizador, los cuales no son neutralizados [ 3 ] . La figura 1 muestra un esquema simplificado de la planta de reformación catalítica. Mediante los resultados experimentales obtenidos se puedo constatar que logrando una neutralización parcial de los gases ácidos se evitaría el intenso deterioro por corrosión. Sólo hay dos causas probables de que la neutralización no sea efectiva: 1. que la cantidad de sosa añadida sea insuficiente y en tal caso se necesita conocer la cantidad requerida para reducir el ataque a valores admisibles, 2. que la velocidad de transferencia de masa entre la fase gaseosa ácida y la líquida básica sea muy pequeña y por tanto el proceso de neutralización sea muy lento. Este trabajo tiene como objetivo realizar el análisis y discusión de ambas variantes y proponer alternativas para una solución al problema, considerando las vías posibles de aplicación de los diferentes métodos de protección anticorrosiva conocidos. 543 Figura 1. Esquema simplificado de la planta de reformación catalítica. MATERIALES Y MÉTODOS Para un mejor análisis de la problemática se procederá al cálculo y discusión de de las variantes antes mencionadas. Estimación de la cantidad de sosa inyectada y de la cantidad necesaria para lograr la neutralización Los cálculos se realizaron a partir de las concentraciones reportadas en la tabla 1 [ 4 ] . La información disponible abarca intervalos, en ocasiones, bastante amplios por lo que se emplearon los valores promedios y máximos, lo que permitió comparar los resultados para situaciones normales y críticas. Tabla 1. Intervalo de concentraciones de los componentes de la corriente de salida del reformador Componente de la N 2 O2 corriente Intervalo de % en volumen concentraciones 0-100 0-20,9 0-20 CO CO 2 SO 2 HCl H2S H2O (mL/m 3 ) 0-25 0-200 0-200 0-200 0-5000 544 Las reacciones ácido-base ajustadas estequiométricamente, presentes en el sistema son: HCl + NaOH NaCl + H O 2 (1) SO + 2NaOH 2 Na SO + H O 2 3 2 (2) CO + 2NaOH 2 H S + 2NaOH 2 Na CO + H O 2 3 2 Na S + 2H O 2 2 (3) (4) Se puede ver que la cantidad de moles de sosa necesaria para la neutralización total de los gases ácidos es: n =n + 2n + 2n + 2n NaOH HCl SO CO H S 2 2 2 (5) Siendo n la cantidad de moles de cada componente. El caudal de gas del proceso es variable pero su promedio es de 19102,05 m 3 /h normalizado, o sea, a 273 °C y 101,3 kPa, y el de la solución de sosa cáustica al 4 % en peso debe ser de 22 m 3 /h. Por dificultades en el bombeo, el flujo real de sosa promedio oscila entre 14 y 16,76 m 3 /h. Como estas magnitudes son mu (...truncated)