Unidad de alquilación - Alkylation unit
Una unidad de alquilación (alquilo) es uno de los procesos de conversión utilizados en las refinerías de petróleo . Se utiliza para convertir isobutano y alquenos de bajo peso molecular (principalmente una mezcla de propeno y buteno ) en alquilato , un componente de gasolina de alto octanaje. El proceso se produce en presencia de un ácido como el ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) o el ácido fluorhídrico (HF) como catalizador . Dependiendo del ácido utilizado, la unidad se denomina unidad de alquilación de ácido sulfúrico (SAAU) o unidad de alquilación de ácido fluorhídrico (HFAU). En resumen, el alquilo produce una mezcla de gasolina de alta calidad combinando dos moléculas de hidrocarburo más cortas en una molécula de cadena más larga de rango de gasolina mezclando isobutano con una olefina ligera como propileno o butileno de la unidad de craqueo catalítico fluido (FCCU) de la refinería en la presencia de un catalizador ácido.
Dado que el petróleo crudo generalmente contiene solo 10-40% de componentes de hidrocarburos en el rango de la gasolina, las refinerías generalmente usan una FCCU para convertir hidrocarburos de alto peso molecular en compuestos más pequeños y volátiles, que luego se convierten en hidrocarburos líquidos del tamaño de la gasolina. Los subproductos del proceso de FCC también crean otros alquenos de bajo peso molecular y moléculas de isoparafina que no son deseables. La alquilación transforma estos subproductos en moléculas de isoparafinas más grandes con un alto índice de octanaje. Si bien las FCCU son una unidad muy común en las refinerías de petróleo modernas, no es común que una refinería tenga una unidad de alquilación. De hecho, a partir de 2010 hay algunos países en el mundo sin unidades de alquilación instaladas.
El producto de la unidad, el alquilato, está compuesto por una mezcla de hidrocarburos parafínicos de cadena ramificada de alto octanaje (principalmente isoheptano e isooctano ). El alquilato es un material de mezcla de gasolina premium porque tiene propiedades antidetonantes excepcionales y es de combustión limpia. El índice de octano del alquilato depende principalmente del tipo de alquenos utilizados y de las condiciones operativas. Por ejemplo, el isooctano resulta de la combinación de butileno con isobutano y tiene un octanaje de 100 por definición. Sin embargo, hay otros productos en el efluente de alquilato, por lo que el índice de octano variará en consecuencia.
Capacidad instalada y tecnologías disponibles
Las primeras unidades de alquilación entraron en servicio en 1940. En 2009 se instalaron alrededor de 1.600.000 barriles por día de capacidad en todo el mundo, con una participación igual de 800.000 barriles por día para las tecnologías SAAU y HFAU. El 1 de enero de 2016, según el Oil & Gas Journal, la capacidad de alquilación instalada en todo el mundo era de 2.056.035 barriles por día. Desde 2009, más del 90% de la capacidad instalada adicional se basó en tecnología SAAU.
Según el Oil & Gas Journal del 1 de enero de 2016, había 121 refinerías operadas en EE. UU. Con una capacidad total de 18,096,987 barriles por día. Estas refinerías tenían 1,138,460 barriles por día de capacidad de alquilación.
El alquilato es un componente de elección en la gasolina, porque no contiene aromáticos ni olefinas. Aproximadamente el 11% de la reserva de gasolina de invierno en los EE. UU. Está compuesta de alquilato. En la piscina de verano de gasolina, el contenido de alquilato puede ser tan alto como el 15% porque una presión de vapor Reid (RVP) más baja reduce la posibilidad de mezclar butano.
Por razones de seguridad, SAAU es la tecnología de elección actual predominante. De hecho, en 1996 alrededor del 60% de la capacidad instalada se basaba en HF, pero desde entonces esta relación se ha ido reduciendo porque durante la última década de 10 nuevas unidades de alquilación puestas en servicio, más de 8 de ellas eran SAAU.
Los dos principales licenciantes (que comparten una participación similar del mercado) del proceso HFAU fueron UOP y ConocoPhillips , que se han combinado como UOP bajo la propiedad de Honeywell . La principal tecnología utilizada para SAAU es el proceso STRATCO con licencia de DuPont , seguido de la tecnología EMRE propiedad de ExxonMobil . En los últimos diez años, más del 85% de la capacidad de SAAU agregada en todo el mundo ha utilizado la tecnología STRATCO DuPont.
Catalizadores
La disponibilidad de un catalizador adecuado también es un factor importante para decidir si se debe construir una planta de alquilación.
Ácido sulfúrico
En un alquilo de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), se utilizan volúmenes significativos del ácido. Se requiere acceso a una planta adecuada para el suministro de ácido fresco y la eliminación del ácido gastado. La construcción de una planta de ácido sulfúrico específicamente para soportar una unidad de alquilación tiene un impacto significativo tanto en los requisitos iniciales de capital como en los costos continuos de operación. Es posible instalar una unidad de proceso WSA para regenerar el ácido gastado. No se produce ningún secado del gas, lo que significa que no hay pérdida de ácido, no hay material de desecho ácido y no se pierde calor en el recalentamiento del gas de proceso. La condensación selectiva en el condensador WSA asegura que el ácido fresco regenerado será del 98% en peso, incluso con el gas de proceso húmedo. Es posible combinar la regeneración del ácido gastado con la eliminación de sulfuro de hidrógeno utilizando el sulfuro de hidrógeno como combustible.
Ácido fluorhídrico
La unidad de alquilación típica de ácido fluorhídrico (HF) requiere mucho menos ácido que una unidad de ácido sulfúrico para lograr el mismo volumen de alquilato. El proceso de HF solo crea una pequeña cantidad de productos secundarios organofluorados que se eliminan continuamente del reactor y se repone el HF consumido. Las unidades de alquilo de HF también son capaces de procesar una gama más amplia de materias primas ligeras con propilenos y butilenos, y producen alquilato con un índice de octanaje más alto que las plantas sulfúricas. Sin embargo, se requiere extrema precaución cuando se trabaja con o cerca de HF. Debido a su naturaleza peligrosa, el ácido se produce en muy pocos lugares y el transporte se gestiona y regula rigurosamente.
Ácidos sólidos
La investigación en el área de un catalizador sólido para la alquilación ha estado en curso durante muchos años. Existen numerosas patentes para diferentes catalizadores, soportes de catalizadores y procesos. Los ácidos de Lewis catalizarán la reacción de alquilación (se descubrió la alquilación de isobutano con olefinas utilizando cloruro de aluminio promovido con HCl). Varios de los catalizadores sólidos preferidos actualmente utilizan una sal de HF: trifluoruro de boro (BF 3 ) o pentafluoruro de antimonio (SbF 5 ). Dado que cada proceso de alquilación produce polímeros pesados, los catalizadores sólidos tienden a ensuciarse rápidamente. Por lo tanto, los procesos de catalizadores sólidos tienen dos obstáculos principales que superar: la vida útil del catalizador y la regeneración del catalizador.
La tecnología de catalizador de alquilación sólida se comercializó por primera vez el 18 de agosto de 2015, con la puesta en marcha exitosa de una unidad de alquilación en la refinería Wonfull en la provincia de Shandong, China. La unidad utiliza la tecnología de proceso AlkyClean® desarrollada conjuntamente por Albemarle Corporation, CB&I y Neste Oil, y tiene una capacidad de 2700 barriles por día corriente de producción de alquilatos. El proceso AlkyClean, junto con el catalizador AlkyStar de Albemarle, produce un producto alquilato de alta calidad sin el uso de catalizadores ácidos líquidos en el proceso de fabricación del alquilato.
Líquidos iónicos
Una alternativa al uso de HF y H 2 SO 4 como catalizadores de alquilación es el uso de líquido iónico (IL). Los IL son sales líquidas que tienen puntos de fusión por debajo de 100 ° C. Presentan fuertes propiedades ácidas, por lo que se pueden utilizar como catálisis ácida sin utilizar ácidos líquidos convencionales. Los líquidos iónicos son sales en estado líquido, compuestas principalmente por iones que convierten las parafinas C4 y otras olefinas en excelentes productos de mezcla de gasolina.
Hay muchos parámetros disponibles para ajustar las propiedades del IL para aplicaciones específicas, y la elección del catión y el anión afecta las propiedades físicas del IL, como el punto de fusión, la viscosidad, la densidad, la solubilidad en agua y la reactividad. El cloroaluminato IL se ha estudiado en la bibliografía por su capacidad para catalizar la reacción de alquilación. Sin embargo, el IL de cloroaluminato puro presenta una baja selectividad hacia la síntesis de isómeros de alto octanaje.
La Universidad del Petróleo de China ha desarrollado una tecnología de alquilación de líquido iónico compuesto (CIL) llamada ioniquilación que utiliza una base de IL de cloroaluminato y una mezcla patentada de aditivos de IL adicionales para superar los problemas de selectividad de los isómeros de alto octanaje. Se informa que la tecnología de ioniquilación produce alquilato con un índice de octano que generalmente varía de 94 a 96 y tan alto como 98. El catalizador CIL utilizado en la ionicilación no es peligroso ni corrosivo, lo que permite que todo el sistema operativo se construya con acero al carbono. . Tres unidades de alquilación líquida iónica compuesta, cada una con una capacidad de 300.000 toneladas por año, entraron en funcionamiento en China en 2019 en las refinerías de Sinopec en las ciudades de Jiujiang, Anqing y Wuhan.
Feeds
La alimentación de olefinas a una unidad de alquilación generalmente se origina en una FCCU y contiene buteno , isobuteno y posiblemente propeno y / o amilenos . También es probable que la alimentación de olefinas contenga diluyentes (como propano , n-butano y n-pentano ), no condensables (como etano e hidrógeno) y contaminantes. En principio, los diluyentes no tienen ningún efecto sobre la reacción de alquilación, pero ocupan una parte del reactor y pueden influir en el rendimiento de reacciones secundarias de polimerización y de productos secundarios organofluorados no deseados. Los incondensables son desde una perspectiva química similares a los diluyentes pero no se condensan a la presión y temperatura del proceso y, por lo tanto, se concentran hasta un punto que debe ser ventilado. Los contaminantes son compuestos que reaccionan con y / o diluyen el catalizador de ácido sulfúrico. Aumentan el consumo de ácido y contribuyen a producir productos de reacción indeseables y aumentan la formación de polímeros. Los contaminantes comunes son el agua , el metanol y el etanol .
La alimentación de isobutano a una unidad de alquilación puede ser de baja o alta pureza. La materia prima de composición de isobutano de baja pureza (típicamente <70% vol de isobutano) generalmente se origina en la refinería (principalmente del reformador ) y debe procesarse en el desisobutanizador (DIB). La materia prima de alta pureza (> 95% vol de isobutano) normalmente se origina en una torre externa de Desisobutanizador (DIB) y se alimenta directamente a la zona de reacción de la unidad de alquilación. Tal alimento de isobutano normalmente no contiene ningún nivel significativo de contaminantes.
Mecanismo
El catalizador protona los alquenos (propeno, buteno) para producir carbocationes reactivos , que alquilan isobutano. La reacción se lleva a cabo a temperaturas suaves (0-30 ° C) en una reacción de dos fases. Debido a que la reacción es exotérmica, se necesita enfriamiento: las plantas SAAU requieren temperaturas más bajas, por lo que el medio de enfriamiento debe enfriarse; para HFAU, el agua de enfriamiento normal de la refinería será suficiente. Es importante mantener una alta proporción de isobutano a alqueno en el punto de reacción para evitar reacciones secundarias que producen un producto de menor octanaje, por lo que las plantas tienen un alto reciclaje de isobutano de vuelta a la alimentación. Las fases se separan espontáneamente, por lo que la fase ácida se mezcla vigorosamente con la fase de hidrocarburo para crear suficiente superficie de contacto. Desafortunadamente, tienen lugar una serie de reacciones secundarias que reducen la calidad del efluente de alquilato.
La polimerización resulta de la adición de una segunda olefina al carbocatión C8 formado en la reacción primaria. El carbocatión C12 resultante puede continuar reaccionando con una olefina para formar un carbocatión más grande. Al igual que con los mecanismos descritos anteriormente, los carbocationes pesados pueden sufrir en algún momento una transferencia de hidruro del isobutano para producir una isoparafina C12-C16 y un catión t-butilo. Estas moléculas pesadas tienden a reducir el octano y elevar el punto final de ebullición del efluente de alquilato.
Descripción del proceso
Descripción del proceso HFAU
El HFAU se puede dividir en tres secciones principales: reacción, fraccionamiento y desfluoración / tratamiento de alúmina.
El propósito de la unidad es hacer reaccionar una alimentación de olefina con isobutano en la sección de reacción en presencia del HF que actúa como catalizador para producir alquilato. Antes de entrar en la sección de reacción, la alimentación de olefina e isobutano se trata en un coalescente para eliminar el agua, el azufre y otros contaminantes.
La temperatura se mantiene entre 60 y 100 ° F (16 a 38 ° C), lo cual es conveniente ya que no requiere refrigeración y se mantiene la presión suficiente para que los componentes estén en estado líquido.
En la sección de fraccionamiento, el alquilato se separa del exceso de isobuteno y catalizador ácido mediante destilación. El isobutano que no ha reaccionado se recupera y se recicla de nuevo a la sección de reacción para mezclarlo con la alimentación de olefina. El propano es un producto importante del proceso de destilación. Cierta cantidad de n-butano que ha entrado con la alimentación también se extrae como producto secundario.
El propano y el butano que no se han separado de la olefina tratada pasan a través de la unidad. Aunque no participan directamente en las reacciones y tienen un impacto adverso en la calidad del producto, proporcionan una vía para que los fluoruros orgánicos abandonen la unidad. La corriente de propano se elimina (generalmente en una torre llamada separador de HF) y luego se procesa en la sección de defluoración para eliminar los fluoruros combinados y cualquier rastro de ácido que pueda estar presente debido a un mal funcionamiento. Muchas unidades también eliminan el butano, que normalmente se trata en una sección de defluoración separada.
Descripción del proceso SAAU
Una SAAU se puede dividir en cinco secciones principales: reacción, refrigeración, tratamiento de efluentes, fraccionamiento y purga.
En la sección de reacción, los hidrocarburos que reaccionan (alimentación de olefinas con isobutano tanto fresco como reciclado) se ponen en contacto con el catalizador de ácido sulfúrico en condiciones controladas y a una temperatura de 15,6 ° C (60 ° F). Los alimentos se tratan para eliminar las impurezas, especialmente el agua, con el fin de reducir la corrosión.
El calor de reacción se elimina en la sección de refrigeración y los hidrocarburos ligeros se purgan de la unidad. En la sección de tratamiento de efluentes, el ácido libre, los sulfatos de alquilo y los sulfatos de di-alquilo se eliminan de la corriente de efluente neta para evitar la corrosión y el ensuciamiento aguas abajo utilizando un decantador.
El ácido sulfúrico presente en la zona de reacción sirve como catalizador para la reacción de alquilación. En teoría, un catalizador promueve una reacción química sin cambiar como resultado de esa reacción. En realidad, sin embargo, el ácido se diluye como resultado de las reacciones secundarias y los contaminantes de la alimentación. Para mantener la fuerza del ácido agotado deseada, se carga continuamente una pequeña cantidad de ácido nuevo en la línea de reciclado de ácido desde el sedimentador de ácido al reactor y se extrae una cantidad equivalente de ácido agotado del sedimentador de ácido. En la sección de fraccionamiento, el isobutano sin reaccionar se recupera para reciclarlo a la sección de reacción y los hidrocarburos restantes se separan en los productos deseados.
El ácido gastado se desgasifica en un tambor de purga de ácido, se ajusta el pH del agua residual y las corrientes de ventilación de ácido se neutralizan con sosa cáustica en un lavador antes de quemarlas. El ácido gastado se almacena y se elimina periódicamente.
Variables operativas
Muchas variables afectan la calidad del producto y los costos operativos de una unidad de alquilación.
- Concentración de isobutano
Para promover las reacciones de alquilación deseadas, que son las que involucran isobutano y olefinas, es necesario mantener una alta concentración de isobutano en la zona de reacción. Las relaciones bajas de isobutano-olefina aumentan la probabilidad de polimerización de olefina-olefina que dará como resultado un octanaje más bajo. Las reacciones de polimerización también tienen una mayor tasa de producción de aceites solubles en ácido, lo que resulta en un mayor consumo de ácido.
- Temperatura
Normalmente, la alquilación se lleva a cabo en la vecindad de 20 ° C. Las temperaturas de reacción más altas favorecen dramáticamente las reacciones de polimerización que diluirán el ácido. La corrosión del equipo también aumentará con temperaturas de reacción más altas. Las bajas temperaturas de reacción reducen la velocidad de sedimentación del ácido del alquilato. No se puede alcanzar una temperatura más baja que la ambiente ya que la temperatura más fría posible es la de los fluidos refrigerantes (aire y agua). Los factores estacionales influyen en la producción de reacciones de polimerización, por lo que en verano el consumo de ácido es mayor, especialmente en HFAU.
- Fuerza ácida
A medida que se reduce la concentración del catalizador ácido, aumenta la tasa de producción de polímeros solubles en ácido. Los alimentos que contienen altas cantidades de propileno tienen una tasa de aumento en el consumo de ácido mucho mayor que el rango de gasto normal. Se debe mantener una alta concentración de ácido para minimizar la polimerización y la producción de aceite rojo. Cuando las concentraciones son demasiado bajas, la actividad del catalizador disminuye sustancialmente y la polimerización aumenta hasta el punto de que es difícil mantener la fuerza del ácido. Esta condición se conoce como fuga de ácido . En SAAU, estudios recientes han encontrado que tanto los butilenos como los amilenos se pueden consumir a una concentración de ácido más baja sin entrar en una condición de fugas. Si bien la economía de la alquilación tanto de butilenos como de amilenos se beneficiará al reducir la fuerza de gasto de ácido, el consumo de ácido de los amilenos tiene una respuesta mayor que el de los butilenos. Además, la disminución esperada en el octano de los alquilatos producidos a concentraciones de ácido más bajas es menor para los amilenos que para los butilenos.
- Velocidad espacial de olefinas
La velocidad espacial de la olefina se define como el volumen de olefina cargada por hora dividido por el volumen medio de ácido sulfúrico en el reactor contactor. En general, las velocidades espaciales de olefinas más altas tienden a aumentar las tasas de consumo de ácido sulfúrico y disminuir el octano de alquilato.
- Mezclar
La mezcla es un parámetro importante, especialmente en SAAU porque la reacción de alquilación depende de la emulsión del hidrocarburo en el ácido sulfúrico. Esta es una emulsión continua ácida y se presume que la reacción ocurre en la interfase de ácido e hidrocarburo. Cuanto mejor sea la emulsión, más finas serán las gotas y mejor será la reacción.
Ciencias económicas
Las refinerías examinan si tiene sentido económicamente instalar unidades de alquilación. Las unidades de alquilación son complejas, con una economía de escala sustancial . SAAU y HFAU tienen costos de inversión de capital comparables. No es sorprendente que los dos procesos sean competitivos sobre la base del costo de capital, cuando se consideran las diferencias básicas del proceso. El SAAU tiene una sección de reactor más cara y requiere refrigeración. Sin embargo, los costos iguales se obtienen en la unidad de HF por la necesidad de secadores de alimentos, tratamiento de productos, equipos de regeneración y metalurgia más exótica. Además, la mayoría de las refinerías requerirán un sistema de enfriamiento dedicado para una unidad de HF, para eliminar el riesgo de corrosión en todo el sitio en el caso de una fuga de HF. Estas estimaciones de costos de capital no tienen en cuenta el equipo adicional de seguridad y mitigación que ahora se requiere en las unidades de HF. Debido a la posible formación de aerosoles peligrosos cuando el catalizador de HF se libera como un líquido sobrecalentado, ahora se requieren costosos sistemas de mitigación en muchos lugares del mundo donde se utiliza HF como catalizador de alquilación.
Además de una cantidad adecuada de materia prima, el margen de precios entre el valor del producto alquilato y el valor de disposición de la materia prima alternativa debe ser lo suficientemente grande para justificar la instalación. Las salidas alternativas para las materias primas de alquilación de las refinerías incluyen ventas como GLP , mezcla de corrientes de C 4 directamente en gasolina y materias primas para plantas químicas. Las condiciones del mercado local varían ampliamente entre plantas. La variación en la especificación RVP para la gasolina entre países y entre estaciones impacta dramáticamente la cantidad de corrientes de butano que se pueden mezclar directamente con la gasolina. El transporte de tipos específicos de flujos de GLP puede ser costoso, por lo que las disparidades locales en las condiciones económicas a menudo no se mitigan por completo mediante los movimientos cruzados del mercado de materias primas de alquilación.
La fuente común de alquenos C 3 para la alquilación se pone a disposición de la unidad de recuperación de gas que procesa los efluentes de la Unidad de craqueo catalítico fluido. El isobutano se obtiene en parte del reformado catalítico y de la destilación atmosférica , aunque la proporción de isobutano producido en una refinería rara vez es suficiente para hacer funcionar la unidad a plena capacidad y, por lo tanto, es necesario llevar isobutano adicional a la refinería. La economía del mercado internacional y local de gasolinas dicta el margen que un comprador debe pagar por el isobutano en comparación con el butano comercial estándar.
Por todas estas razones, el margen de alquilación es muy volátil pero a pesar de su volatilidad durante los últimos 10 años ha tenido una tendencia creciente. En 2013, el margen bruto de la alquilación alcanzó los US $ 70 / barril de alquilato producido (valor calculado de acuerdo con los precios de las materias primas de alquilación y los efluentes en el mercado de la Costa del Golfo de EE. UU.).
Sin embargo, el margen bruto excluye los costos operativos variables y fijos y la depreciación. Cabe destacar que los costos variables dependen en gran medida de la tecnología utilizada, siendo el factor que marca la diferencia el consumo de ácido. Se requieren frecuentemente entre 50 y 80 kg de H 2 SO 4 para producir 1 tonelada de alquilato. En condiciones preferidas, el consumo de ácido puede ser mucho menor, como 10-30 kg de ácido por tonelada de alquilato. En una SAAU, los costos de ácido representan con frecuencia alrededor de un tercio de los costos operativos totales de la alquilación, por lo que existe un incentivo considerable para reducir el consumo de H 2 SO 4 . La cantidad requerida de HF está en el rango de 10 a 35 kg por tonelada de alquilato, pero la mayor parte del ácido se recupera y recicla, por lo que solo se necesita una reposición para reemplazar el HF consumido. En la práctica, el consumo de ácido en una SAAU es más de 100 veces mayor que en una HFAU.
Los costos de los servicios públicos tienden a favorecer a la SAAU. Muchas unidades de HFAU requieren proporciones de isobuteno a olefina del orden de 13 - 15/1 para producir un producto de octanaje aceptable. Otras HFAU y la mayoría de las SAAU desarrollan condiciones de optimización de la mezcla y el reciclado, de modo que producen productos de octanaje similares con proporciones de isobutano a olefina del orden de 7 - 9/1. Claramente, las últimas unidades mejor diseñadas operan con costos de fraccionamiento significativamente más bajos.
Actualmente, muchas unidades de HF están operando por debajo de la relación de diseño de isobuteno a olefina, pero para obtener el octanaje requerido, debido a las especificaciones de gasolina cada vez más estrictas, estas relaciones deberán incrementarse de nuevo a las relaciones de diseño. El proceso SAAU emplea accionamientos eléctricos o de turbina para los reactores y el compresor para optimizar las utilidades de la refinería. La entrada de caballos de fuerza a la zona de reacción de HF es menor que a la zona de reacción de H2SO4. Además, el proceso de HF no requiere refrigeración. Por lo tanto, los costos de energía son menores para las unidades de HF. Normalmente, la diferencia en los costos de fraccionamiento supera esta ventaja cuando se comparan los costos generales de los servicios públicos. Sin embargo, las unidades de HF pueden mostrar una ventaja de utilidad si el costo del combustible es bajo en relación con el costo de la energía.
Especificaciones de mercado del alquilato
El alquilato es un componente de mezcla tan opuesto a una gasolina terminada lista para el consumo que no tiene especificaciones para ser comercializable. Sin embargo, un proveedor independiente de información sobre energía y petroquímicos como Platts informa intercambios de alquilatos listos para mezclar en el pool de gasolina, con RVP <5,5 psi, (RON + MON) / 2> 92 y, por supuesto, libre de aromáticos, olefinas y azufre.
Mantenimiento
Los costos de mantenimiento y los datos son difíciles de obtener sobre una base comparable. HFAU tiene mucho más equipo periférico (secadores de alimentos, tratadores de productos, columna de regeneración de ácido y un neutralizador de aceite soluble en ácido), por lo tanto, más equipos para operar y mantener. Las SAAU tienen equipos más grandes, como el compresor y el reactor, pero los costos de mantenimiento son generalmente más bajos. El tiempo de inactividad de la unidad para prepararse para un cambio completo de la unidad puede llevar más tiempo para las unidades de HF, ya que el sistema reactor-decantador y todos los fraccionadores deben neutralizarse antes de que se pueda continuar con el trabajo de mantenimiento. En las unidades de H2SO4, solo el sistema reactor-sedimentador requiere neutralización. Además, se requiere un equipo de seguridad extenso (aparatos de respiración, etc.) siempre que se realice mantenimiento con un potencial de liberación de HF. Una vez finalizado el trabajo, el trabajador de mantenimiento debe pasar por una cámara de neutralización para limpiar el equipo de seguridad. Un protector facial y guantes son los únicos requisitos típicos cuando se realiza el mantenimiento de una SAAU.
Seguridad
Las unidades de alquilación tienen dos peligros de proceso principales: 1) La unidad procesa grandes volúmenes de hidrocarburos ligeros que son altamente inflamables y potencialmente explosivos. 2) El catalizador ácido es corrosivo y tóxico. Tanto SAAU como HFAU contienen volúmenes similares de hidrocarburos con riesgos similares, pero los riesgos asociados con cada ácido son bastante diferentes. El HF requiere precauciones mucho más estrictas debido a su mayor potencial de daño (esto se debe a su menor punto de ebullición y mayor potencial dañino). A la luz de este alto riesgo, el American Petroleum Institute ha publicado una práctica recomendada específicamente para las unidades de alquilación de HF (API RP 751). Esta publicación recomienda en la Sección 2.6 que el acceso a una unidad de alquilación de HF esté estrictamente limitado debido a los peligros potenciales del HF. No se requiere un documento de seguridad específico similar para la alquilación del ácido sulfúrico.
Debido a su bajo punto de ebullición, el HF gastado se regenera mediante fraccionamiento dentro de la unidad de alquilación de HF. Sin embargo, todavía se debe llevar HF fresco a la refinería para reemplazar el HF consumido. La descarga y manipulación de HF fresco debe realizarse con mucho cuidado ya que esta operación conlleva el mismo riesgo para los trabajadores de la refinería y la comunidad circundante de una liberación de HF como se discutió anteriormente. Quizás el mayor riesgo de transporte relacionado con el HF es la posible liberación durante un accidente durante el transporte de ácido fresco del fabricante a la refinería. Dado que no habría equipo de mitigación disponible en el lugar del accidente, las consecuencias podrían ser catastróficas.
El ácido sulfúrico gastado se regenera por descomposición térmica fuera de los límites de la batería de la unidad de alquilación de ácido sulfúrico. Esto se puede lograr en el sitio de la refinería en un equipo de regeneración de ácido sulfúrico operado por la refinería o en una planta comercial de regeneración de ácido sulfúrico que sirve a varias refinerías. La elección entre estas dos opciones es específica del sitio y generalmente depende de consideraciones de costos de capital versus costos operativos y la proximidad de la refinería a una planta de regeneración comercial existente. Dado que el ácido sulfúrico en sí presenta un riesgo bajo, la elección de regenerar el ácido en el sitio o en otro lugar se basa en consideraciones de naturaleza económica. Por supuesto, incluso este riesgo relativamente menor se elimina con equipos de regeneración de ácido sulfúrico in situ.
Problemas de corrosión
A pesar de los importantes avances en la tecnología de procesos, continúan existiendo problemas de corrosión recurrentes que afectan la seguridad y confiabilidad de HFAU. Cualquier sección de la unidad que esté en contacto con HF debe construirse teniendo en cuenta los materiales adecuados. El acero al carbono es, con mucho, el material más utilizado, aunque requiere controles estrictos de composición y dureza. A veces se utilizan materiales alternativos más resistentes a la corrosión como Monel , pero estos materiales son significativamente más caros y conllevan sus propios riesgos únicos, como el agrietamiento por corrosión bajo tensión. La inspección adecuada es fundamental en las HFAU y, por lo general, se produce con mucha más frecuencia que la mayoría de las demás unidades de una refinería.
Los tanques que contienen el alquilato producido a través de un HFAU deben monitorearse continuamente. De hecho, el alquilato producido en tales unidades contiene pequeñas impurezas de productos de corrosión HF. Si el alquilato entra en contacto con el agua (por ejemplo, en el fondo del tanque), el HF puede volver a formarse en el agua y provocar la corrosión del acero. Por esta razón, muchos refinadores utilizan un "talón" cáustico débil de agua en el fondo de sus tanques de alquilato, para neutralizar cualquier ácido que pueda formarse. Sin embargo, es necesario monitorear el pH del agua del tanque para evaluar si se forma HF aguas abajo.
Por el contrario, en SAAU, la corrosión es un problema menos dominante y se puede dominar minimizando la cantidad de agua que ingresa al proceso.