6.1 Principios y objetivos de la Destilacin al Vaco.La destilacin al vaco se disea para separar residuo atmosfrico en varios cortes de destilados. El fraccionamiento real depende de la composicin de este residuo y del uso al que van destinados los diferentes cortes obtenidos.

Los tres usos principales son:

produccin de destilados para un posterior procesamiento por craqueo cataltico o hidrocraqueo.produccin de asfalto.

produccin de bsicos para lubricantes.

Los cortes para los dos primeros casos pueden obtenerse simultneamente en una sola unidad de destilacin al vaco. Sin embargo la exactitud del fraccionamiento para el tercer uso requiere de una unidad diseada y dimensionada especialmente para lubricantes. Cuando una porcin de los cortes de gas oil se quedan en el residuo atmosfrico, despus de la destilacin atmosfrica, se obtiene un gas oil de vaco como el corte ms ligero.A continuacin se muestran ejemplos de cortes correspondientes a dos diferentes tipos de destilacin al vaco de residuo atmosfrico.

Destilacin al vacoDestilacin al vaco

para destilados y bitmenespara aceites lubricantes

1 DESTILACIN AL VACO DE RESIDUO ATMOSFRICO

En ambos casos, el fraccionamiento se efecta en una sola columna de destilacin de mltiples extracciones laterales. Bajo estas condiciones, las temperaturas de destilacin pueden bajarse, evitando as la degradacin trmica de hidrocarburos de alto punto de ebullicin. Las temperaturas pueden mantenerse por debajo de 400/430 C, cuyo nivel es aproximadamente el lmite para la estabilidad de hidrocarburo, en esta unidad, dependiendo del tiempo que se mantenga dicha temperatura y el uso final de los destilados (destilados parcialmente craqueados son aceptables como inyecto al craqueo cataltico fluidizado (FCC)).

A travs de un dispositivo de succin de los gases residuales en el tope de la columna, se crea un vaco, el gas oil de vaco y los destilados de vaco se extraen como chorros laterales y el residuo de vaco se extrae por el fondo de la columna. El control de calidad de los productos obtenidos se basa generalmente en las siguientes pruebas standards.

Gas oil de vacoPunto de enturbiamiento

Destilados para conversinColor, contenido de metales, carbn Conradson

Destilados para lubricantesViscosidad, punto de flasheo

Residuo para asfaltoPenetracin por aguja

6.2 Ejemplo de condiciones de operacin.1. DESTILACIN AL VACO HMEDA

a DescripcinEl diagrama de flujo de una unidad de destilacin al vaco se muestra en la Tabla

1. La instalacin est integrada a la unidad de destilacin atmosfrica y est diseada para producir un VGO para conversin (VGO 1), y posiblemente un residuo bituminoso, si el crudo es adecuado. Cuando la instalacin se opera para producir asfalto, las especificaciones para VGO 1 (particularmente contenido de metal) y para el residuo de vaco (penetrabilidad), tienen que cumplirse simultneamente, lo que significa el obtener un corte intermedio (VGO 2 o corte de slop) el cual se usa generalmente como fuel. La extraccin de VGO 2 como una corriente lateral se justifica solamente cuando las especificaciones para ambos cortes, VGO 1 y residuo de vaco, son incompatibles.

Una columna de destilacin al vaco hmeda se caracteriza por la inyeccin de vapor en el horno (vapor de dilucin) y en el fondo de la columna (vapor de despojamiento), de forma tal que el equilibrio de destilacin de hidrocarburo no est gobernada por la presin total absoluta, sino por la presin parcial de hidrocarburo.b Entrada del residuo atmosfricoEl residuo atmosfrico se inyecta en la base de la columna de vaci en una zona llamada zona flash. Su vaporizacin parcial crea el reflujo de vapor necesario para la destilacin. Al igual que en la columna atmosfrica, el flujo de vapor corresponde mas o menos al flujo de todas las corrientes de extraccin lateral en la parte ms alta de la columna, por ej. Gas oil pesado, VGO 1y VGO 2. Este grado de vaporizacin se obtiene por:

Calor suministrado en el horno de vaco

La expansin del residuo atmosfrico debido a la muy baja presin en la zona flash de la torre de vaco

La temperatura de entrada del residuo est, generalmente, en el rango de 390 a

430 C y el rango de presin de 30 a 90 mbar absoluta.En la zona flash, es difcil separar el vapor y las gotas de lquido, debido al enorme flujo volumtrico de vapor. En muchos casos, se utiliza un dispositivo especial para aumentar los choques y despus recolectar las gotas de lquido.c - Zona de lavadoJustamente encima de la zona de entrada del inyecto, la zona de lavado tiene como funcin revertir hacia abajo tanto las gotas lquidas que entran como el componente ms pesado de la fase vapor. Esta zona est equipada, en la mayora de las torres, con una empaquetadura estructural denominada rejilla.d - Extracciones laterales VGO 1 y VGO 2

El chorro lateral de VGO 2 o corte de slop se extrae justamente por encima de la seccin de entrada de inyecto, a una temperatura de 371 C. El chorro lateral de VGO 1 se extrae de la misma manera, a una temperatura ardedor de 300 C. Los chorros de VGO 1 y VGO 2 se separan, en este caso, por la reinyeccin del reflujo interno por debajo del plato de extraccin lateral.

e - Sistema de vaco y extraccin del gas oil pesado.El gas oil se condensa en el tope de la columna por la circulacin de reflujo que se inyecta fro en el tope y acta como un genuino condensador integrado a la columna. Est realmente adaptado a la destilacin al vaco debido a su baja cada de presin. La pequea cantidad de vapores que salen de esta seccin son succionados por un sistema de vaco, que consiste de un sistema de eyectores de vapor, de una bomba de vaco o ambos. Cualquier material no condensable se eyecta a una presin ligeramente superior a la presin atmosfrica y puede, por lo tanto, enviarse al horno para su incineracin. La presin obtenida es alrededor de40 mm Hg en el tope de la columna, y considerando las cadas de presin, da

una presin en la seccin de entrada del inyecto alrededor de 62 mm Hg. Hoy en da, algunas unidades operan an a una presin de 8 mm Hg en el tope de la columna.Por debajo de esta seccin se sita un plato de extraccin total, a una temperatura de 185 C, para extraer el reflujo circulante de gas oil, la corriente lateral de gas oil pesado y el reflujo interno. Este ltimo se inyecta justamente por debajo del plato para separar el gas oil pesado y el VGO 1.f - Despojamiento del fondo de la columnaEl propsito de esta seccin del fondo es despojar con vapor la parte lquida del inyecto para obtener residuo de vaco. Esta seccin incluye 4 5 platos, generalmente del tipo vlvula o cazoleta. Ocasionalmente, se puede bajar la temperatura en el fondo de la columna recirculando el residuo de vaco enfriado, de esta forma se evita la degradacin trmica de los hidrocarburos en esa zona.g - Contacto lquido-vapor.El contacto lquido vapor se logra por los platos, rejillas o camas empacadas. El uso de los dos ltimos se est incrementando, en este tipo de columna, debido a que se obtienen contactos efectivos con una menor cada de presin, mantenindose, de esta forma, bajas presiones a travs de la columna. Se puede usar un filtro de alambre metlico para prevenir el arrastre de gotas de lquido en el flujo de vapor ascendente.2. DESTILACION AL VACO SECA

Algunas columnas de destilacin operan con una vaco muy alto, sin ninguna inyeccin de vapor, ni al horno ni en el despojador de residuo de fondo de la torre. Un perfil de presin tpico se muestra en la tabla siguiente:

Admisin del sistema de vaco

Tope de la columna

Zona flash

Presin, mbar101130En este tipo de columna las cadas de presin son de importancia vital y virtualmente se usa solo empaquetadura. Como se puede observar en la tabla anterior, la presin en la zona flash es casi tres veces superior que la del tope.

6.3 Eyectores de vapor.1. OBTENCION DEL VACOEl vaco se obtiene por medio de un sistema que incluye:eyectores de vaporbombas de vaco

condensadoresun tambor recolector de condensado

El sistema succiona los vapores que no se condensan en el tope de la columna. Estos vapores contienen:hidrocarburos ligeros, generados por craqueo ligero debido a altas temperaturas en los tubos del hornoaire que entra a la columna a travs de entraderos, ya que existen condiciones de vaco

vapor en las columnas de vaco hmedas2.OPERACIN DE UN EYECTOR DE VAPOR

Un eyector es un dispositivo en el cual la energa de la velocidad (energa cintica)de un fluido (fluido motor) se utiliza para bombear otro fluido.El fluido motor de alta velocidad (en este caso vapor) entra a la zona que contiene los vapores de baja velocidad (hidrocarburos, aire, agua). Se mezcla con estos vapores y los impulsa hacia un difusor de forma de venturi, en el cual la energa cintica se convierte en energa de presin (potencial), de forma que los evacua hacia una zona de mayor presin.a - Generacin de vapor de alta velocidadEl vapor de alta velocidad se genera por expansin del vapor presurizado a travs de una tobera. Una tobera es una tubera con forma de embudo que dirige el flujo de un fluido a la presin P1 hacia el interior de un recipiente con presin P2, de forma tal que la variacin en energa potencial se transforma en una variacin de energa cintica.Para evitar cualquier prdida de energa una tobera debe:canalizar perfectamente el flujo del fluido.estar libre de rugosidadesno causar turbulencia, choques o remolinosb - Operacin del mezclador-difusorEl chorro de alta velocidad que sale de la tobera entra al gas que debe evacuarse del equipo. La parte convergente acta como un mezclador y reduce tambin la velocidad, por lo tanto se incrementa la presin (nivel supersnico). Al nivel subsnico la velocidad se reduce debido a la parte divergente, a la que se le llama difusor.

El diseo del mezclador-difusor debe tener en cuenta el flujo de gas a evacuar, determinado por un flujo de aire equivalente.

La operacin de esta parte se puede caracterizar por una razn de compresin. = presin absoluta de descarga / presin absoluta de succin

Ejemplo de perfiles de presin y velocidad3. EFICACIA DE UN EYECTOR DE VAPOR

a - Relacin de compresinLa relacin de compresin que un solo eyector puede alcanzar es alrededor de 7

8. Dependiendo del grado de vaco requerido puede ser necesario instalar varias etapas de eyectores en serie. Los consumos de vapor se incrementan con la relacin de compresin. En las refineras de crudo es comn instalar tres etapas en serie. La eficacia que se alcanza, si la descarga final es a la presin atmosfrica, se muestra en la siguiente tabla:1 etapa de eyectores80 mm Hg < Psuc < Patm

2 etapas en serie10 mm Hg < Psuc