Disseny d’un procés petroquímic d’alquilació

Abstract

En aquest treball es desenvolupa el disseny conceptual d’una unitat petroquímica d’alquilació destinada a la producció d’alquilat d’un alt nombre d’octans, component essencial en la formulació de benzines modernes degut a la seva elevada qualitat i baix contingut de compostos contaminants. El projecte es duu a terme en el context actual industrial de refinament, on es necessari produir combustibles cada cop més eficient i respectuosos amb el medi ambient, complint normatives cada cop mes restrictives. Per començar, es fa un estudi del fonament teòric del procés d’alquilació, analitzant els mecanismes de reacció entre l’isobutà i olefines lleugeres, la influència de les variables que afecten a la selectivitat de la reacció i formació de subproductes no desitjats. Es comparen dos tipus de ruta segons el catalitzador (àcid fluorhídric o àcid sulfúric) per trobar quin mostra mes avantatges, major seguretat i sostenibilitat per ser implementat posteriorment al disseny. S’utilitzarà el programa DWSIM per dissenyar el procés. Posteriorment es realitzen els balanços de matèria i energia de les diferents etapes del procés, així com el disseny preliminar dels principals equips i els diagrames de canonades i instrumentació. El projecte també inclou estudis de seguretat (Hazop) i un anàlisis econòmic per tenir una idea dels possibles costos principals de la creació d’una planta d’aquestes característiques. Finalment, s'analitzen els resultats obtinguts i s'avalua la viabilitat tècnica del procés, per veure si el disseny proposat permet aconseguir els objectius de producció i qualitat establerts, establint les bases per a futurs estudis econòmics, ambientals i de seguretat.

In this work the conceptual design of an alkylation petrochemical unit is developed for the production of alkylate of a high number of octanes, an essential component in the formulation of modern gasoline due to its high quality and low content of polluting compounds. The project is carried out in the current industrial context of refinement, where it is necessary to produce increasingly efficient and environmentally friendly fuels, complying with increasingly restrictive regulations. To begin with, a study of the theoretical basis of the alkylation process is carried out, analyzing the reaction mechanisms between isobutane and light olefins, the influence of the variables that affect the selectivity of the reaction and the formation of unwanted byproducts. Two types of pathway are compared according to the catalyst (hydric fluoride acid or sulfuric acid) to find which shows the most advantages, greater safety and sustainability to be implemented later in the design. The DWSIM program will be used to design the process. Subsequently, the material and energy balances of the different stages of the process are carried out, as well as the preliminary design of the main equipment and the pipe and instrumentation diagrams. The project also includes safety studies (Hazop) and an economic analysis to get an idea of the possible main costs of creating a plant of these characteristics. Finally, the results obtained are analyzed and the technical feasibility of the process is evaluated, to see if the proposed design allows to achieve the established production and quality objectives, establishing the bases for future economic, environmental and safety studies.