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8/18/2019 Petro Crack http://slidepdf.com/reader/full/petro-crack 1/33 República Bolivariana de Venezuela Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química epartamento de Química Industrial ! Aplicada "#rida Estado "#rida $rupo de %raba&o' Angulo (scar )*I' +,-./0,. 1iso Ismaela )*I' +230+-04 Ramírez Liset5 )*I'+,42302- 6aredes airi )*I' +3,2---,

Petro Crack

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República Bolivariana de VenezuelaUniversidad de Los Andes

Facultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Química

epartamento de Química Industrial ! Aplicada"#rida Estado "#rida

$rupo de %raba&o'

Angulo (scar )*I'

+,-./0,.

1iso Ismaela )*I'+230+-04

Ramírez Liset5

)*I'+,42302-

6aredes airi )*I'

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"#rida7 marzo de ./+.

Índice

• Introducción 1

• Propuesta 2-3

• Antecedentes 4-6

• Marco Teórico 7-14

• Diseño de la Planta de Craqueo Cataltico !luidi"ado 4-1#

• Modi$icación de la Planta de Craqueo Cataltico !luidi"ado 1#-22

• %alance de Materia & 'ner(a de la Planta de Craqueo Cataltico !luidi"ado 22-2)

• Costos & *anancias de la Planta de Craqueo Cataltico !luidi"ado 2)-31

• +e$erencias %i,lio(r$ica & 'lectrónica 32

.

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Introducción

¿Sabía Ud. qué?

'l petróleo crudo no tiene uso. es por eso que se so/ete a un proceso de con0ersión de ener(apri/aria a secundaria lla/ado re$inera Dentro de la re$inera encontra/os di0ersos procesos $sicos &qu/icos a los que se so/ete el petróleo crudo para o,tener de l por destilación & trans$or/ación

qu/ica. los di0ersos idrocar,uros o las $a/ilias de idrocar,urosos productos petrol$eros se o,tienen a partir de una serie de procesos a destilación pri/aria es la$ase inicial en la re$inación del petróleo crudo as $racciones o,tenidas se diri(en a procesosadicionales co/o idrotratadoras. desinte(ración cataltica & tr/ica. Alquilación. recuperadores dea"u$re & reducción de 0iscosidad. etc que dan ori(en a los productos petrol$eros que se co/erciali"anen el /ercado

'n /ateria de re$inación de petróleo. el craqueo se re$iere al ro/pi/iento de /olculas deidrocar,uros de cadena lar(a en idrocar,uros li0ianos de cadena /s corta que son de /a&orinters & 0alor para la industria

'n los procesos de craqueo cataltico se e/plean catali"adores para acelerar el proceso & para

tra,a5ar en condiciones /enos se0eras que en al(unos otros procesos os catali"adores sonsustancias que pro/ue0en una reacción sin estar directa/ente in0olucrados en ellas a (ran 0enta5adel uso de catali"adores es que co/o estos no se consu/en en la reacción. pueden ser re(enerados &reutili"ados en el proceso. sin e/,ar(o esto conlle0a a una des0enta5a que es el costo econó/ico dela re(eneración del catali"ador

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Propuesta 

PetroCrack CA  es una e/presa que se dedica a la,orar en la con0ersión pro$unda del petróleo.

espec$ica/ente en la unidad de craqueo cataltico $luidi"ado. con0irtiendo cortes pesados de petróleo

en li0ianos & 0aliosos

o/os el cora"ón de la re$inación. &a que. a partir del craqueo cataltico se (enera /s de la /itad de

la (asolina que produce la re$inación del crudo tra,a5a/os en $unción de las necesidades de la planta

& las de/andas actuales del /ercado

'l craqueo cataltico !luidi"ado o !CC por sus si(las en In(les 8$luidi"ed catal&tic crac9in(: es unproceso que se lle0a a ca,o en la re$inera de petróleo con el $in de o,tener productos de /a&or 0alortales co/o; (asolinas. ole$inas & residuales. este proceso consiste en la desinte(ración de las/olculas de (asóleo en presencia de un catali"ador sólido en $or/a de partculas es$ricas. el cual seco/porta co/o un $luido cuando se airea con 0apor de all el no/,re de craqueo cataltico $luidi"ado

Durante este proceso. es decir. /ientras se lle0a a ca,o la reacción de craqueo se produce coque. el

cual se adiere a la super$icie del catali"ador conta/inndolo & aciendo que el /is/o dis/inu&a suacti0idad es por ello que en este proceso es necesario re(enerar el catali"ador & esto (eneral/entese lle0a a ca,o que/ando el coque $or/ado de /odo que pueda reutili"arse el catali"ador &recirculando el catali"ador que re(ula las reacciones de craqueo & el rendi/iento de los productos

'l principal su,producto que se o,tiene de este proceso consiste en /aterias pri/as para la industriapetroqu/ica a /ateria pri/a requerida para este proceso consiste principal/ente de (asóleo & deldestilado de coque

'l proceso de craqueo cataltico tiene cuatro partes $unda/entales;

• iste/a de precalenta/iento de la car(a

iste/a de +eacción. Despo5a/iento & +e(eneración• iste/a de !racciona/iento• iste/a de Concentración de *ases

Objetio !enera"#Proponer el /odelo de la planta de craqueo cataltico $luidi"ado que (arantice la re$inación de crudose<trapesados o,teniendo la /a&or cantidad de productos posi,le a$ectando /ni/a/ente al /edioa/,iente

Objetios $specí%icos#• Modelar la planta de craqueo cataltico utili"ando tecnolo(as pro,adas & a5ustndolas en

,ene$icio de la renta,ilidad del proceso• Procesar ali/entaciones con di$erentes caractersticas. de,ido a la escase" creciente de

petróleos li0ianos• =tili"ar el un catali"ador que opti/ice el proceso o,teniendo as /a&or cantidad de productos• Dis/inuir el costo econó/ico de la re(eneración del catali"ador• +educción de tie/pos de contacto 8crudo. catali"ador. calor: para e0itar el so,recraqueo &

au/entar la selecti0idad a (asolina

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• Dis/inuir el i/pacto a/,iental que este proceso i/pone en el /edio. sin dis/inuir ladistri,ución de productos o,tenida & la calidad en tr/inos de octana5e & renta,ilidad delproceso

&usti%icación>ene"uela es el ?uinto '<portador de Crudo del /undo 's el @nico /ie/,ro latinoa/ericano acti0oen la P'P Bace &a al(@n tie/po que se discute so,re la cantidad de petróleo que se e<trae del pas

& aunque el (o,ierno a$ir/a que se producen 3.1 /illones de ,arriles diarios. esa ci$ra a dis/inuido.se(@n la AI' 8 A(encia Internacional de la 'ner(ia: (enera actual/ente por enci/a de los 2.1 /illonesde ,arriles diarios. es por ello sin perder de 0ista la incertidu/,re presente en las predicciones so,re ladisponi,ilidad $utura del petróleo. PetroCrack CA  se su/a en el /ercado del desarrollo de pro&ectosde /odelado & opti/i"ación de Plantas de Craqueo Catalitico !luidi"ado que incorporarn nue0astendencias en la operación

'l uso de lecos $luidi"ados. trae co/o ra"ones;+ Ma&or calidad de los productos. Ma&or rendi/iento en (asolina4 Ma&or /ane5o de cantidad de car(a8 Menor producción de coque

'a"oresos 0alores or(ani"acionales son el con5unto de creencias que una or(ani"ación tiene so,re suqueacer diario os 0alores or(ani"acionales son el soporte de la cultura or(ani"acional. inspiran &dan /arco a la >isión. Misión & o,5eti0os de la e/presa os 0alores or(ani"acionales se de,eninternali"ar de tal /anera que se /ani$iesten & sean tan(i,les en la acti0idad diaria de cada uno de los/ie/,ros de la e/presa

Son nuestros a"ores#• +espeto• ealtad• Co/pro/iso• Bu/ildad• Bonestidad• +esponsa,ilidad• Disciplina• entido de Pertenencia• usticia ocial• I(ualdad

(isiónProducir & co/erciali"ar con e$iciencia & calidad productos petroleros en ar/ona con el a/,iente & suentorno. (aranti"ando la atención prioritaria a la de/anda nacional. e internacional atis$acer las

necesidades del /ercado de idrocar,uros con productos de calidad internacional & ser0iciosco/petiti0os. con adecuada renta,ilidad. propiciando el desarrollo de sus tra,a5adores. actuando conresponsa,ilidad social & a/,iental

'isióna 0isión de PetroCrac9 CA. co/partida entre todos sus inte(rantes. co/o senti/iento deidenti$icación & co/pro/iso que i/pulsa tra,a5ar de acuerdo con la /isión & los 0alores. es; er unae/presa de idrocar,uros & ener(a. inte(rada & co/petiti0a. lder en el /ercado nacional & conparticipación creciente en el /ercado internacionalE

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Para au/entar la producción de (asolina a partir del ,arril de crudo. durante la dcada de 1)3F. se

incorporan otros dos procesos. la alquilación & el craqueo cataltico 's considerado co/o uno de los

(randes in0entos del si(lo GG. dada la i/portancia del /is/o para el desarrollo tecnoló(ico

principal/ente de los /edios de transporte 'l (ran salto dado en la con0ersión de las $racciones

pesadas del crudo en otras /s li(eras. ele0ó en un altsi/o porcenta5e la producción de

co/,usti,les

a (asolina es un producto o,tenido de di0ersos procesos dentro de una re$inera /oderna. que

conte/pla la iso/eri"ación. idrodesul$uración. alquilación. & desinte(ración cataltica en reactores

!CC 8craqueo cataltico en leco $luido: 'ste @lti/o sur(e co/o una alternati0a para la o,tención de

(asolina durante el desarrollo de la II *uerra Mundial. pues se necesita,a /e5orar su calidad /edianteun incre/ento en su octana5e. esto contri,u&ó a ele0ar su rendi/iento de un 2FH a un 6FH

8desinte(ración tr/ica:. que no era lo su$iciente para reducir el alto contenido de ole$inas & diole$inas

que reacciona,an lenta/ente a la adición de co/puestos antidetonantes 8tetraetilo de plo/o: 'sto

tra5o consi(o la e0olución del proceso. que i/plicó una di0ersidad de con$i(uraciones /ecnicas.

donde el uso de catali"adores sólidos es $unda/ental para con0ertir idrocar,uros pesados a li(eros

/ediante la reacción con una porción cruda de (asóleo 8que ier0e a un ran(o de te/peratura de33F-JJFC: que contiene una di0ersidad de /e"cla de para$inas. na$tenos. aro/ticos & ole$inasa tandard il desarrolló. el inicio del proceso cataltico con5unta/ente con la MK Lello(( & la

tandard il de Indiana. sin e/,ar(o otras e/presas contri,u&eron nota,le/ente en in0esti(ación &

desarrollo co/o son las $ir/as; An(lo Iridian il. ell. Te<aco. & =ni0ersal il 8=CP: quienes

esta,lecieron los $unda/entos para que en /a&o de 1)42 se instalara la pri/era desinte(radora de

tipo $luido ' 8Modelo I o $lu5o ascendente: en la re$inera de %aton +ou(e. ousiana 8tandard il

Co de : donde se usaron partculas /u& pequeñas de catali"ador de ,a5a al@/ina 813H de al@/ina:$a,ricado por la Da0ison Ce/ical

as unidades que usan son del tipo rto$lo. cu&a con$i(uración consta de un reactor $or/ado por un

tu,o 0ertical e<terno 8que contiene un siste/a /ulti,oquillas: do,lado en la parte superior. un siste/a

de separación de los sólidos por inercia en la descar(a dentro del desen(ancador & dos etapas de

re(eneración3

$o"ución de" Proceso de ,CC -

1)1JMc A$ee o$ *ul$ +e$inera Co e/pleó un catali"ador de cloruro de alu/inio a presión

at/os$rica & te/peraturas de 26F a 2)FC

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1)36

'u(ene Boudr& in0entó un proceso que utili"a,a arcilla acti0ada 8/aterial acidi$icado de

silica Nal@/ina: en leco desinte(rador $i5o descu,rió que el depósito de car,ón poda

que/arse para re(enerar el catali"ador & restaurar su acti0idad

1)3#tandard o$ Oe erse&. Lello((. I* !ar,en & tandard de Indiana $or/aron una

asociación para desarrollar el crac9in( cataltico

1)42 Pri/era unidad !CC co/ercial 8Modelo I: inicia en la re$inera de Oe erse&s %aton+ou(e

1)47

=P $ue el pri/ero en construir una (ran cantidad de unidades !CC Lello(( introdu5o el

/odelo III de presión equili,rada /ontando lado a lado el reactor & re(enerador de la

unidad !CC

1)4#Di0isión de Da0ison K+ *race Q Co Desarrolló /icroes$eras de catali"ador para el!CC

1)JF'0olución del diseño de proceso de craqueo en el leco ur(en los /odelos rto$lo

A8$lu5o ascendente: tro$lo % 8interca/,io posición reactorRre(enerador:1)J6 e in0entó la estructura del riser para el craqueo

1)61Lello(( & Pillips desarrollaron & colocaron la pri/era unidad de craqueo en %or(er.

Te<as1)64

Mo,il il desarrolló catali"ador =S & +eS cu&a acti0idad es /a&or que los catali"adores

de silica-al@/ina a/or$os. utili"ando rto$lo C1)72 A/oco il in0entó la utili"ación de altas te/peraturas de re(eneración1)74 Mo,il il introdu5o co/o pro/otor C1)7J Petroleo Pilips desarrolló anti/onio para la pasi0acion del niquel

1)7)

'<<on desarrolló la unidad de !le<icrac9in(8con$i(uración lado a lado: as co/o la

=ltra-rto$lo co/,inando tecnolo(as de las co/pañas Lello(( & A/occo Corps

=ltracat +e(eneration

1)#1TTA in0entó las dos etapas de re(eneración para el procesa/iento de los residuos

9ello(( lo i"o en 1)73 diseñando el rto$lo !1)#3 Mo,il reportó el pri/er uso co/ercial de M-J octanoRole$inas aditi0o en !CC1)#J Mo,il co/en"ó la instalación del siste/a de ciclones cerrados en estas unidades !CC

1))4Corporación Coastal condu5o a una prue,a co/ercial de tie/po de residencia ultracorto.

para la selecti0idad de craqueo

,

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(arco eórico

Craqueo Cata"ítico

'l craqueo cataltico es un proceso de con0ersión que se puede aplicar a una 0ariedad de /aterias

pri/as que 0an desde el petróleo al (as de petróleo pesado as unidades de craqueo cataltico $luidoestn actual/ente en 0i(or en apro<i/ada/ente 4FF re$ineras en todo el /undo & las unidades se

consideran unos de los lo(ros /s i/portantes del si(lo GG'l craqueo cataltico es ,sica/ente el /is/o que el craqueo tr/ico. pero se di$erencia por el uso de

un catali"ador que no es 8en teora: que se consu/e en el proceso & es una de las 0arias prcticas

aplicaciones que se utili"an en una re$inera que e/plea un catali"ador para /e5orar la e$iciencia del

proceso 'l incenti0o ori(inal para desarrollar los procesos de craqueo sur(ió de la necesidad de

au/entar los su/inistros de (asolina & au/entar el octana5e de la (asolina. /ientras se /antiene el

rendi/iento de las po,laciones de alto punto de e,ullición el uso de catali"adores 12

Cinética / (ecanis0os

De acuerdo a la teora de los radicales li,res del craqueo tr/ico. los radicales li,res inter/ediarios

son $or/ados. por la escisión del enlace C-C o C-B de la car(a 'l radical li,re o el (rupo de

idrocar,uros con un electrón desapareado esta li,re para entrar en otras reacciones. tal co/o una

ruptura ,eta & una trans$erencia de idruro As se inicia una reacción en cadena. lo que causa una

reducción en los ta/años /oleculares del reactante ori(inal)

)eacciones de radica"es "ibres#

=n radical li,re puede reaccionar con un idrocar,uro a,stra&endo un to/o de idro(eno. para

producir un radical li,re del idrocar,uro & otro idrocar,uro 0inculado al radical li,re ori(inal;

Oote que un to/o de idro(eno se a perdido del tercer car,ono. $or/ando un radical li,re 8un enlace

no apareado co/o indica la ra&a 0ertical: 'l idro(eno reacciono con el radical li,re /etilo $or/ando

el /etano a $uer"a del enlace C-B para un idro(eno unido a un to/o de car,ono pri/ario.

secundario o terciario. decrece en el si(uiente orden; pri/arioUUsecundarioUUterciario)

Para%inas ra0i%icadas#

as para$inas ra/i$icadas de ,a5o peso /olecular. ori(inan con un to/o de car,ono /enos que su

pariente idrocar,uro os rendi/ientos de propileno son /uco /a&ores que los de etilenos para las

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para$inas ra/i$icadas. si se co/para con las correspondientes nor/al para$inas Ba& /as di$erencia

en el rendi/iento de para$inas ra/i$icadas que contienen dos (rupos /etilo)

Cic"opara%inas;

os resultados del craqueo de las ciclopara$inas an sido estudiadas /enos que los de las para$inasra/i$icadas as ciclopara$inas son /s di$ciles de craquear que al(unos de los productos iniciales)

Aro01ticos#

os aro/ticos son /u& resistentes a la pirolisis in e/,ra(o. las cadenas laterales que son

re/o0idas de los aro/ticos. tienen caractersticas si/ilares a sus correspondientes no aro/ticos)

)eacciones de" ion carbenio#

Car,enio; estas reacciones son iniciadas por el catali"ador de craqueo os catali"adores de craqueocontienen sitios acti0os para proporcionar protones o re/o0er iones idruros os sitios cidos del tipo

%ronsted del catali"ador de craqueo proporcionan los protones & los sitios cidos del tipo eis.

re/ue0en o a,straen el ion idruro

+/

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'l ion car,enio pre0ia/ente $or/ado es trans$or/ado por una escisión % a una ole$ina & a un nue0o

ion car,enio 'l nue0o ion car,enio puede reaccionar con otra /olcula de para$ina & continuar lareacción 'l $inal de la reacción se produce cuando; a: el ion car,enio pierde un protón en el

catali"ador & se con0ierte en una ole$ina o ,: el ion car,enio to/a un idruro de un donador tal co/o el

coque & se con0ierte en para$ina)

Proceso de 2esarro""o

Durante el proceso de craqueo cataltico de los catali"adores son despus de un corto perodo de

tie/po cu,ierto por una capa de desacti0ación de coque 'ste coque se puede quitar & se re(enera

por la que/a. pero el tie/po de re(eneración es relati0a/ente lento en co/paración con al tie/po dereacción =na $or/a e$iciente de resol0er este pro,le/a es /o0er el catali"ador de un reactor 8para el

craqueo de idrocar,uros: a otro reactor 8por catali"ador de la re(eneración:'n (eneral las unidades de !CC operan en un /odo equili,rado /ediante el cual el calor (enerado

por la que/a de coque es i(ual al calor necesario para la 0apori"ación el ali/ento /s el calor de

$or/ación de (rietas Ta/,in el equili,rio de la presión de una unidad de !CC es /u& i/portante con

el $in de ase(urar la circulación del catali"ador adecuado & e0itar que el contacto entre los

idrocar,uros 8reactor: & aire 8re(enerador:6

Características Atractias de" Craqueo Cata"ítico.

+9 +educe el peso /olecular /edio & produce altos rendi/ientos de los co/,usti,les.9 Produce ole$inas49 'n la ali/entación a& pequeñas concentraciones de conta/inantes & pequeñas

concentraciones de aro/ticos pesados89 os productos pueden ser /e5orados /ediante; Bidrocraqueo & Alquilación para /e5orar la

propiedades antidetonantes de la (asolina09 'l craqueo cataltico es actual/ente el cora"ón de las re$ineras actuales-9 usual/ente la capacidad de destilación del crudo es del 3J a 4F H39 e (enera los /s (randes 0ol@/enes de (asolina 11

'ariab"es que contro"an un craqueo cata"ítico.

Cata"i3ador.• 2ensidad API# a /a&ores API se producen /a&ores rendi/ientos en iso,utano & (asolina &

/enores en coque• ,actor de caracteri3ación# a /enor Luop /a&or rendi/iento de la producción & /enor

producción de coque• I0pure3as# los /etales son catali"adores desidro(enantes. todos se depositan en el

catali"ador & dis/inu&en su acti0idad pro0ocando un au/ento en los rendi/ientos de B2 &

coque

++

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• Conersión# las reacciones de craqueo son endotr/icas & un au/ento de la te/peratura las

$a0orece au/entando la con0ersión• $%ecto sobre "a 4aso"ina# al au/entar la te/peratura se $or/an /as ole$inas.

incre/entndose el octana5e de la (asolina• Cata"i3ador5a"i0entación# un incre/ento en la cantidad del catali"ador $a0orece la acti0idad

cataltica• ie0po de reacción# tie/pos cortos 8se(undos:J

Co0paratia de Craqueo ér0ico / Craqueo Cata"ítico.6

Tipo de

idrocar,uro

Craqueo Tr/ico Craqueo cataltico

Para$inas V Producto /a&oritario es el C2

V %a5a producción de idrocar,uros

iso/eri"ados

V Productos /a&oritarios desde elC3 al C6

V Alta producción de isó/eros

le$inas V %a5a 0elocidad de

desdo,la/iento del do,le enlace

V %a5a iso/eri"ación

Vpoca $or/ación de aro/ticos

V Alta 0elocidad de

desdo,la/iento del do,le enlace

acia la iso/eri"ación esqueletal

V Alta producción de aro/ticos

Oa$tenos e craquean a 0elocidades

/enores que las para$inas

i los (rupos estructurales son

i(uales. se craquean a la /is/a

0elocidad que las para$inas

Alquil- Aro/ticos e craquea la cadena lateral. se

desalquilan

'l craqueo de la cadena lateral

es /a&or se(@n sea el lar(o de la

cadena

P* V A,undante (as seco

V Poco iso,utano

V !racción C3-C4 rica en ole$inas

lineales

V C3 & so,re todo C4

V Alto iso,utano

*asolina V %a5o rendi/iento

V +ica en ole$inas lineales

V Alto rendi/iento

V %a5o H de diole$inas

+.

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V %a5o H de aro/ticos

V +ica en diole$inas-(o/as

V +ica en para$inas iso/eri"adas

V +ica en %enceno

a si(uiente ta,la ilustra las di$erencias en la cintica de craqueo tr/ico & cataltico

Procesos Co0ercia"es

'l craqueo cataltico es otra inno0ación que real/ente pertenece al si(lo GG 's el

/todo /oderno para la con0ersión de $racciones de petróleo a ele0ados punto de e,ullición. co/o el

(asóleo. la (asolina & otras $racciones de ,a5o punto de e,ullición os di0ersos procesos e/pleadosactual/ente en la ruptura de los catali"adores se di$erencian principal/ente en el /todo de /ane5o

de catali"ador. aunque a& una superposición con respecto al tipo de catali"ador & la naturale"a de los

productos 'l catali"ador. que puede ser un acti0o natural o de /aterial sinttico. se e/plea en (rano.

puede ser utili"ado co/o leco $i5o. leco /ó0il. o con$i(uraciones de leco $luido

'l proceso de leco $i5o $ue el pri/ero en utili"ar co/ercial/ente & utili"a un leco esttico de

catali"ador en 0arios reactores. lo que per/ite un $lu5o continuo de /ateria pri/a que se /anten(aPor lo tanto. el ciclo de operaciones consiste en el $lu5o de /ateria pri/a a tra0s del leco del

catali"ador. la eli/inación de coque del catali"ador por la que/a. & la inserción del reactor en

$unciona/iento 'l proceso de leco /ó0il utili"a un recipiente de reacción en la que se lle0a a ca,o la

$or/ación de (rietas del petroleo & un orno en que el catali"ador a(otado se re(enera. el /o0i/ientode catali"ador entre los 0asos se proporciona por di0ersos /edios6

Cata"i3adores

'l pri/er catali"ador de !CC $ue producido por la acti0ación de las arcillas con el cido de estos

/ateriales & $ue utili"ado ori(inal/ente para el ,lanqueo de aceites co/esti,les & decoloración de los

idrocar,uros Catali"adores sintticos de ó<idos /i<tos. al(unos de los que eran de 2 a 3 0eces /sacti0os que los tipos de arcilla acti0ada a ,ase de la Al23 & de la i2 Al23

ri(inal/ente el catali"ador es la 0aria,le de /a&or i/portancia en el proceso =n catali"adoor decraqueo catalitico $luidi"ado. es un pol0o $ino con un dia/etro pro/edio entre 6J-#F /icrones 'l

catali"ador lo con$or/an cuatro co/ponentes; J

+* 7eo"ita# se de$ine co/o un poli/ero inor(anico. co/puesto por redes de tetraedros de Al 4 & io2

unidos por un <i(eno co/partido 'n si es el in(rediente principal del catali"ador. le3 con$iere la

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acti0idad & selecti0idad necesaria para el craqueo & la calidad de la (asolina esta inti/a/ente

li(ada a la naturale"a & tipo de "eolita e/pleada en su $a,ricaciónJ

.* 8a (atri3; esta co/puesta por un co/puesto de silice & alu/ina a/or$o que puede contener entre

un 1J-3F H de alu/ina e pro0ee sitios acti0os accesi,les a las /oleculas de (ran ta/año

$acilitando us craqueo & ta/,ien es esta,le ante el atacque de los /etales. per/ite el craqueo delas /oleculas (randes & deter/ina la e$iciencia en la etapa del despo5a/iento de idrocar,urosJ

4* A4"o0erante / Soporte; el a(lo/erante sir0e co/o un pe(a/ento que /antiene unidos la

"eolita. la /atri" & el soporte. puede tener o no acti0idad catalitica S el soporte es una arcilla

incorporada al catali"ador para controlar su acti0idad. en si a/,os se encar(an de pro0eer

resistencia $isica al catali"ador & $a0orecer la $luidi"acionJ

ab"a sobre "os aances de" cata"i3ador a" pasar "os a*os.9

(aterias Pri0as: Productos / (edio A0biente

as /aterias pri/as para el craqueo cataltico puede ser cualquiera /e"clas de la que $lu&e; 81:

directo sin (as oil. 82: (asóleo de 0aco. 83: residuo at/os$rico. & 84: residuo de 0aco e /e"clan las

/aterias pri/as e/pleadas por enci/a de la co/pati,ilidad de los co/ponentes de la /e"cla de,enser /edidas en el reactor a las condiciones o e<cesi0a de coque se esta,lecern en el catali"ador

'l o,5eti0o es reducir el contenido de a"u$re de la na$ta & a& un n@/ero

de opciones de proceso para reducir el ni0el de a"u$re en na$ta de craqueo cataltico $luido. las dos

opciones que estn (enerando el /a&or inters son;

 81: idrotratar la /ateria pri/a

82: idrotratar la na$ta del craqueador cataltico

'l idrotrata/iento de la ali/entación del $luido de craqueo cataltico /e5ora el rendi/iento de la na$ta& reduce el ó<ido de a"u$re 8<: de la unidad de craqueo cataltico. pero es por lo (eneral un proceso

de alta presión &. ade/s. la /anipulación de a"u$re co/o /ateria pri/a por s sola no puede ser

su$iciente para cu/plir las $uturas nor/as de rendi/iento de (asolina as re$ineras que deseen

proceso petróleo crudo pesado sólo puede tener la opción de desul$urar el consi(uiente au/ento del

contenido de a"u$re de na$ta

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Bidrodesul$uración de la na$ta del craqueo cataltico es un proceso de ,a5a presión ,0ia/ente. la

selección de una opción ópti/a para el proceso de idrotrata/iento & reducción de a"u$re en el

craqueador cataltico est deter/inada por $actores econó/icos espec$icos a una re$inera & de la

/ateria pri/a

as re(ulaciones a/,ientales son una 0e" /s una $uer"a i/pulsora cla0e para la !CC & se est

proporcionando nue0as oportunidades para el desarrollo de catali"adores aditi0o & la tecnolo(a & para

ca/,iar el proceso de reducción de la !CC de conta/inantes at/os$ricos de las e/isiones de

co/posición de los productos de co/,usti,le6

)etos ,uturos

Aunque la !CC es a 0eces considerado co/o un proceso en plena /adure". los nue0os

retos & oportunidades en su aplicación es un $lu5o continuo de inno0aciones en el proceso & el ca/pocatali"ador de,e ase(urarse de que se(uir siendo un proceso i/portante & din/ico en el $uturo de la

re$inación

2ise*o de "a P"anta de "a Craqueo Cata"ítico ,"uidi3ado

Sección de Preca"enta0iento

a ali/entación 8(asóleo li0iano & pesado pro0eniente de la planta de BD: se al/acena en tanques

para (aranti"ar el $lu5o de ali/entación esta,le. desde all es ,o/,eada acia un tren de

interca/,iadores de calor para incre/entar la te/peratura a un ran(o entre 16FW! & #1FW! as

$uentes de calenta/iento de la ali/entación son usual/ente el $ondo del $raccionador u ornos de

$ue(o directo4

 'ste precalenta/iento depende de la relación e/pleada de catali"adorRali/entación. lacual 0aria (eneral/ente entre 4;1 a );1 i esta relación au/enta la te/peratura de precalenta/iento.

ta/,in se incre/enta. requirindose una /a&or cantidad de co/,usti,le en el orno deprecalenta/ientoJ

Sección de )eactor;)e4enerador

'l siste/a reactor-re(enerador constitu&e el cora"ón del proceso de la unidad de !CC 'n la unidadtodas las reacciones ocurren en el tu,o ele0ador 8riser: en un perodo de dos a seis se(undos antes deque el catali"ador & los productos se separen en el reactor in e/,ar(o. reacciones de craqueotr/ico & no selecti0as se lle0an a ca,o en cierta e<tensión en la $ase diluida del reactor. estasreacciones pueden ser reducidas /odi$icando el ter/inal del riser

a car(a pro0eniente de la sección de precalenta/iento. entra al riser cerca de la ,ase. a tra0s de0arias ,oquillas de in&ección. ponindose en contacto con el catali"ador re(enerado

'l calor adsor,ido por el catali"ador en el re(enerador pro0ee la ener(a su$iciente para 0apori"ar lacar(a. calentarla a la te/peratura de reacción que 0a desde )6F! a 1FFF!. para que se lle0en aca,o las reacciones de craqueo. las cuales son endotr/icas as reacciones ocurren en $ase 0apor e

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instantnea/ente. cuando la car(a & el catali"ador se ponen en contacto el 0olu/en e<pandido de los0apores (enerados ele0an el catali"ador & lo lle0an a tra0s del riser

'l riser o tu,o ele0ador es esencial/ente una tu,era 0ertical recu,ierta por una capa de re$ractario de4E a JE de espesor que le con$iere aisla/iento & resistencia a la a,rasión Tpica/ente tienen unasdi/ensiones de 2Ea JEde di/etro & de altura entre 7J & 12F 'l riser ideal si/ula un reactor de $lu5o

pistón. donde el catali"ador & el 0apor 0ia5an a lo lar(o de la lon(itud de ste a la /is/a 0elocidad &con un /ni/o de retro/e"clado6

=n contacto e$iciente entre la car(a & el catali"ador es crtico para alcan"ar las reacciones de craqueodeseadas 'sto es lo(rado /ediante la ato/i"ación de la car(a con 0apor o i$t *asE +educindoseel retro/e"clado. & en$riando el catali"ador. con lo que se reducen las reacciones de craqueo tr/ico.lo cual per/ite incre/entar la disponi,ilidad de ali/entación a los sitios cidos reacti0os delcatali"ador7

Despus de a,andonar el riser. los 0apores de idrocar,uros & el catali"ador entran al reactor. endonde son separados /ediante unos ciclones u,icados en la parte superior del reactor. los productos(aseosos se separan del catali"ador & $lu&en acia la $raccionadora. /ientras que el catali"ador &

al(unos idrocar,uros lquidos pesados descienden acia la "ona de strippin( 'l 0apor in&ectadoper/ite re/o0er los idrocar,uros del catali"ador con la a&uda de al(unos de$lectores 8,a$$les:instalados all 'l catali"ador (astado se en0a lue(o al re(enerador a una te/peratura de #)FW! -1FFF W! a con0ersión en el reactor 8>ol: 0ara entre 72H a 7#H6

Tanto en el reactor co/o en el re(enerador. e<isten ciclones para retener las partculas sólidas de lascorrientes so,recalentadas 'l coque del catali"ador. producido por las reacciones de craqueo. seque/a en el re(enerador (racias al e<ceso de aire. que ase(ura condiciones e$icientes de co/,ustión./ientras que los 0apores de idrocar,uros son en0iados por el tope del reactor acia la $raccionadoraprincipal os (ases de escape producidos en el re(enerador salen por la ci/a del /is/o 'stos (asesque contienen dió<ido & /onó<ido de car,ono. a(ua & aire en e<ceso. se en0an a una unidad derecuperación de ener(a para producir 0apor so,recalentado a operación del !CC se /antiene enestado estacionario /ientras se cu/pla el ,alance de ener(a e<istente entre el calor producido en el

re(enerador & calor consu/ido en el reactor

'l craqueo cataltico es una operación de ,a5a presión. & la /a&ora de los reactores !CC operan en elran(o de 3#psia a JFpsia 'l re(enerador se /antiene a una presión li(era/ente superior a colu/na$raccionadora opera a una presión di$erencial /enor que la salida del reactor as te/peraturas tpicasdel reactor 0aran desde #FF! a 12FFW!. /ientras que las del re(enerador estn por enci/a de los13FFW! para las unidades con0encionales7

'l despo5ador est inte(rado al reactor. en ste el catali"ador (astado es despo5ado de losidrocar,uros adsor,idos en sus poros /ediante un $lu5o de 0apor en contracorriente con el $lu5o decatali"ador. en una proporción de 2 a J li,ras de 0apor por cada 1FFF li,ras de catali"ador circulante a relación ópti/a de 0apor de despo5a/iento puede encontrase por ensa&o & error. au/entando la

0elocidad del 0apor &Ro el ni0el del despo5ador. asta que no se o,ser0e reducción en la te/peraturadel re(enerador. 0i(ilando que la prdida de catali"ador del lado reactor no au/ente

=na /edida de la e$iciencia del despo5a/iento lo constitu&e el porcenta5e de idró(eno en coque. elcual es una $or/a indirecta de deter/inar el porcenta5e de idrocar,uro re/anente en el catali"ador'l ni0el de catali"ador en el despo5ador pro0ee el ca,e"al de presión necesario para el $lu5o decatali"ador (astado al re(enerador. el cual se controla /ediante el uso de una 0l0ula desli"ante

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Producto H>ol*as Co/,usti,le C1-C2 .*/ 0*/le$inas C3-CJ 3J - 42*asolina i0iana 17 - 2J*asolina Pesada 2F N 27*asolina Total 37 N J2Aceite de ciclo li0iano 8C: #F N 1FAceite de ciclo pesado 8BC: #F N 1FAceite lodoso 8alquitrn: JF N #F

Sección de concentración de 4ases

'ste siste/a constitu&e una unidad aparte & su principal $unción es separar la (asolina no esta,ili"ada& los (ases li0ianos de tope de la $raccionadora en (as co/,usti,le 8C1. C2:. *P 8C3. C3X. C4. iC4.C4X: & (asolina li0iana *eneral/ente esta unidad est constituida por un co/presor de (as @/edo.un a,sor,edor pri/ario. un a,sor,edor secundario. una depentani"adora. una depropani"adora & unatorre ecadora

a corriente pro0eniente de los condensadores de tope de la colu/na principal. la cual contiene0apores. idrocar,uros lquidos & a(ua. $lu&en al acu/ulador de tope en donde son separados os0apores de idrocar,uros $lu&en al co/presor de (as @/edo 'l tr/ino (as @/edo se re$iere a losco/ponentes condensa,les que contiene el (as. &a que a las condiciones de operación delacu/ulador de tope. la corriente de (as al co/presor contiene no sólo etano & li0ianos sino ta/,inalrededor de )FH de los C3s & C4s & el 1FH de la (asolina producida

Para ele0ar la presión de esta corriente. se e/plea un co/presor centr$u(o e<terno de dos etapas.que incorpora una tur,ina /o0ida por 0apor a alta presión os 0apores de la descar(a de la pri/eraetapa de co/presión se condensan parcial/ente & se separan s@,ita/ente en un ta/,or 'l lquido deeste ta/,or es ,o/,eado al acu/ulador de tope de la $raccionadora. /ientras que los 0apores se

en0an a la se(unda etapa de co/presión. cu&a descar(a 80apores co/pri/idos: a /enudo /e"cladacon (ases & *P de otras unidades. se en0a al separador de alta presión con pre0ia condensación

'l 0apor del separador de alta presión $lu&e al a,sor,edor pri/ario donde se recuperan losco/puestos C3s & /s pesados con una corriente de (asolina no esta,ili"ada & una de (asolinaesta,ili"ada 'l 0apor del a,sor,edor pri/ario se en0an al a,sor,edor secundario en donde la(asolina re/anente CJs & /s pesada es separada e e/plea aceite de ciclo li0iano co/oa,sor,ente. retornndose a la colu/na principal. /ientras que el (as co/,usti,le se en0a a unaunidad de a/inas para su endul"a/iento antes de en0iarlo al siste/a de (as co/,usti,le de lare$inera

'n la depentani"adora se separan las ole$inas 8C3. C4 & CJ: de la (asolina. o,tenindose el pri/eroco/o producto de tope. & la se(unda. deno/inada (asolina esta,ili"ada co/o producto de $ondo as

ole$inas se en0an a la unidad de a/inas para la re/oción de B2 & posterior/ente se en0an a la torredepropani"adora. donde se separa el propanoRpropileno por el tope. & ole$inas C4RCJ por el $ondo 'lpropanoRpropileno se en0a a la torre secadora para eli/inar u/edad. antes de en0iarse a la unidadde Alquilación

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(odi%icaciones de "a P"anta de Craqueo Cata"ítico ,"uidi3ado

+* (odi%icación#

's crtico para alcan"ar las reacciones de craqueo deseadas /antener un contacto e$iciente entre lacar(a & el catali"ador 'sto es lo(rado /ediante la ato/i"ación de la car(a con 0apor o i$t *asE+educindose el retro/e"clado. & en$riando el catali"ador. con lo que se reducen las reacciones decraqueo tr/ico. lo cual per/ite incre/entar la disponi,ilidad de ali/entación a los sitios cidosreacti0os del catali"ador7

8i%t 4as

'l siste/a de le0anta/iento arti$icial por ,o/,eo neu/tico 8li$t (as: est considerado uno de lossiste/as /s $le<i,les & de /a&or capacidad e<tracti0a en la industria de la e<plotación deidrocar,uros. pero en este caso el siste/a es adaptado utili"ando el $uel (as para e5ercer una presiónrelati0a/ente alta 82JF psi co/o /ni/a: para poder ali(erar la colu/na de $luido & de este /odo

per/itir $luir acia el reactor ali(erando el proceso

 'l (as in&ectado ori(ina que la presión que e5erce la car(a del $luido so,re la $or/ación dis/inu&ade,ido a la reducción de la densidad de dico $luido & por otro lado la e<pansión del (as in&ectado conel consecuente despla"a/iento del $luido

a 0l0ula de li$t (as $unciona ele0ando la presión para que el petróleo se ele0e de $or/a o/olo(a alproceso de recuperación secundaria que se lle0a a ca,o en ,oca de po"o e in&ecta (as a presión a

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tra0s de 0l0ulas instaladas en la entrada del reactor. pasa por las 0l0ulas & lue(o su,e por latu,era de producción 5unto con los idrocar,uros de ali/entación. au/entando la presión & creandoun e/pu5e por di$erencia de presión entre la "ona de in&ección & la entrada al reactor

.* (odi%icación#

ue(o de 0eri$icar que e<isten pro,le/as serios de prdidas de catali"ador en la planta de !CC

decidi/os tra,a5ar en la reposición del /is/o por 0arias ra"ones. inicial/ente porque las partculas del

catali"ador se pierden & tiene i/pacto econó/ico $uerte su ali/entación diaria. en pro/edio una planta

de !CC de,e ali/entarse diaria/ente con un pro/edio de entre 2.J & 6 tonRdiaria de catali"ador. peroes toda0a /s i/portante el i/pacto a/,iental que estas partculas tienen 'studiando con detalle los

pro,le/as que dicas partculas pueden tener en el /edio a/,iente & en la salud del personal que

la,ora en la planta nos topa/os con;

• Al(unos /inerales de "eolita tienen $or/as $i,rosas & pueden co/portarse co/o /ateriales de

as,esto & cancer(enos aunque en (eneral suelen ser inertes• os productos $inos que se e<pulsan por la corriente de los u/os puede ser respirados

8F1H:• Tienden a (enerar pol0os. ocasionando pro,le/as en la calidad del aire de las reas

circundantes. tendencia a posi,les e<plosiones de pol0o & se considera co/o conta/inantea/,iental. ade/s de conta/inación de a(uas por li<i0iación

Por los /oti0os anterior/ente /encionados nos dedica/os a la tarea de ,uscar un separador departculas e$iciente para que al /enos las partculas de catali"ador que 0an por la corriente de losu/os puedan rescatarse. e in(resar al siste/a de re(eneración pur(ando sola/ente cuando seaestricta/ente necesario de,ido a la desacti0ación del /is/o a /anera /s e$iciente de controlar laconta/inación del aire es usando colectores de pol0o que en nuestro caso representan un pro,le/apara su /anteni/iento & los precipitadores electrostticos que /ini/i"an la e<posición de los

tra,a5adores aunque &a que no requieren de la /ano de o,ra en contacto directo para su/anteni/iento aunque inicial/ente representa un (asto /s (rande para la e/presa 's elPrecipitador 'lectrosttico de Placa-Ala/,re el /s apropiado para este caso. a continuación todoslos detalles

Precipitadores $"ectrost1ticos <P$S=>-

=n precipitador electrosttico 8P': es un dispositi0o de control de partculas que utili"a $uer"aselctricas para /o0er las partculas $uera de la corriente (as & so,re las placas del colector A laspartculas se les da una car(a elctrica $or"ndolas a que pasen a tra0s de una corona. una re(ión enla cual $lu&en iones (aseosos 'l ca/po elctrico que $or"a a las partculas car(adas acia lasparedes. pro0iene de electrodos que se /antienen a un alto 0olta5e en el centro de la lnea de $lu5o

=na 0e" que las partculas son recolectadas so,re las placas. de,en ser re/o0idas de las placas sinque se re-encaucen en la corriente de (as 'sto se lo(ra usual/ente desprendindolas de las placas.per/itiendo que la capa de partculas recolectada se deslice acia una tol0a desde la cual sone0acuadas Al(unos precipitadores re/ue0en las partculas con la0ados con a(ua inter/itentes ocontinuos

Precipitador $"ectrost1tico de P"aca / A"a0bre>-

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os P's de placa-ala/,re son utili"ados en una a/plia 0ariedad de aplicaciones industriales.inclu&endo calderas que que/an car,ón. ornos de ce/ento. incineradores de residuos no-peli(rosos.calderas de recuperación en plantas de papel. unidades de re$inación de petróleo por desinte(racióncataltica. plantas de sinteti"ación. ornos ,sicos de o<(eno. ornos de ci/enea a,ierta. ornos dearco elctrico. ,ateras de ornos de coque & ornos de 0idrio

'n un P's de placa-ala/,re. el (as $lu&e entre placas paralelas de /etal & electrodos a alto 0olta5e'stos electrodos son ala/,res lar(os con pesas. col(ando entre las placas o soportados a porestructuras tipo 0i(uetas 8ar/a"ones r(idas: 'n cada dirección de $lu5o. el $lu5o del (as de,e pasarpor cada ala/,re en secuencia a /edida que $lu&e a tra0s de la unidad

'l P' de placa-ala/,re per/ite que /ucas lneas de $lu5o operen en paralelo & cada lnea puedeser /u& alta Co/o resultado. este tipo de precipitador es adecuado para /ane5ar (randes 0ol@/enesde (as a necesidad de (olpetear las placas para desprender el /aterial recolectado. a ocasionadoque la placa sea di0idida en secciones. en ocasiones tres o cuatro en serie una con otra. las cualespueden ser (olpeteadas independiente/ente Con $recuencia. las $uentes de ener(a sonseccionadas de la /is/a /anera para o,tener /a&ores 0olta5es de operación & puede e/plearse unsecciona/iento elctrico adicional para incre/entar la se(uridad de $unciona/iento 'l pol0o ta/,in

se deposita en el ala/,re electrodo de descar(a & de,e ser re/o0ido periódica/ente en $or/a si/ilara la placa de recolección

as $uentes de ener(a son P' con0ierten el 0olta5e industrial de corriente alterna 8CA: 822F a 4#F>:. a 0olta5e pulsante de corriente directa 8CD: en el ran(o de 2F.FFF a 1FF.FFF > se(@n se necesite'l su/inistro consiste de un trans$or/ador (rande. recti$icadores de alto 0olta5e &. a 0eces. $iltroscapacitores a unidad puede su/inistrar 0olta5e recti$icado de CD &a sea de /edia onda o de ondaco/pleta Ba& co/ponentes au<iliares & controles para per/itir a5ustar el 0olta5e al 0alor /s altoposi,le sin e<cesi0o cisporroteo & para prote(er la $uente & los electrodos en caso de que ocurra unarco $uerte o un corto circuito

'l 0olta5e aplicado a los electrodos causa que el aire entre los electrodos se ro/pa elctrica/ente. una

acción conocida co/o una coronaE =sual/ente. a los electrodos se les da una polaridad ne(ati0aporque una corona ne(ati0a soporta un 0olta5e /a&or que una corona positi0a antes de que ocurrancispas os iones (enerados en la corona si(uen las lneas del ca/po elctrico desde los ala/,resasta las placas recolectoras Por lo tanto. cada ala/,re esta,lece una "ona de car(a a tra0s de lacual las partculas de,en pasar

as partculas que pasan a tra0s de la "ona de car(a interceptan a al(unos de los iones. los cualesse les adieren as partculas pequeñas de aerosol 8Y1 Z/ di/etro:. pueden a,sor,er decenas deiones antes de que su car(a total lle(ue a ser lo su$iciente/ente (rande para repeler nue0os iones. &las partculas /s (randes 8U1F Z/ di/etro:. pueden a,sor,er decenas de /iles as $uer"aselctricas son por lo tanto /s $uertes en las partculas /s (randes

A /edida que las partculas pasan cada ala/,re sucesi0o. son lle0adas cada 0e" /s cerca de lasparedes de recolección in e/,ra(o. la tur,ulencia en el (as tiende a /antenerlas uni$or/e/ente/e"cladas en el (as 'l proceso de recolección es por lo tanto. una co/petencia entre las $uer"aselctricas & las dispersoras '0entual/ente. las partculas se acercan tanto a las paredes que latur,ulencia decae a ni0eles ,a5os & las partculas son recolectadas

i las partculas recolectadas pudieran ser desprendidas acia la tol0a. el P' sera e<tre/ada/entee$iciente 'l (olpeteo que desprende la capa acu/ulada. ta/,in pro&ecta al(unas de las partculas8tpica/ente el 12 por ciento para ceni"as 0oltiles de car,ón:. de nue0o a la ala/,re o de los

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tu,ulares. este diseño opera i(ual/ente ,ien con polaridad &a sea ne(ati0a o positi0a os $a,ricantesan esco(ido utili"ar polaridad positi0a para reducir la (eneración de o"ono=n P' de placa plana opera con poca o nin(una corriente de corona $lu&endo a tra0s del pol0orecolectado. e<cepto directa/ente ,a5o las a(u5as o ala/,res de la corona 'sto tiene dosconsecuencias a pri/era es que la unidad es al(o /enos suscepti,le a la corona in0ertida que loque son las unidades con0encionales. porque no se (enera corona in0ertida en el pol0o recolectado &

las partculas car(adas con a/,as polaridades de iones tienen (ran super$icie de recoleccióndisponi,le a se(unda consecuencia es que la $alta de corriente en la capa recolectada causa una$uer"a elctrica que tiende a re/o0er la capa de la super$icie de recolección esto puede conducir a(randes prdidas por (olpeteoos P's de placa plana parecen tener a/plia aplicación para partculas de alta resisti0idad condi/etros /sicos /edio 8DMMs: pequeños 8de 1 a 2 Z/: 'stas aplicaciones en$ati"anespecial/ente las $ortale"as del diseño porque las $uer"as elctricas desprendedoras son /s d,ilespara las partculas pequeñas que para las (randes as ceni"as de car,ón an sido recolectadassatis$actoria/ente con este tipo de P'. pero una ,a5a 0elocidad de $lu5o parece ser crtica para e0itarprdidas altas por (olpeteo

$quipo Aui"iar>-

'l P'. usual/ente inclu&e un equipo au<iliar; un dispositi0o de captura 80( ca/pana o cone<ióndirecta a la e<tracción: conductos. equipo de re/oción de pol0o 8transportadores de (usano. etc:.0entiladores. /otores & arrancadores & ci/enea Adicional/ente. pueden necesitarse en$riadorespor aspersión & colectores /ecnicos para pre-acondicionar al (as antes de que lle(ue al P'=sual/ente. los dispositi0os de captura son ca/panas que e<traen a los conta/inantes acia losconductos o son e<tracciones directas acopladas a un equipo de co/,ustión o de proceso 'stosdispositi0os usual/ente estn recu,iertos de re$ractario. en$riados por a(ua o si/ple/ente $a,ricadosde acero al car,ón. dependiendo de las te/peraturas de la corriente de (as os dispositi0os decaptura re$ractarios o en$riados por a(ua son utili"ados donde las te/peraturas de pared e<ceden los#FF! el acero al car,ón es utili"ado para te/peraturas /enores os conductos. al i(ual que eldispositi0o de control. de,en ser en$riados por a(ua. re$ractarios o de acero ino<ida,le para procesos

calientes o de acero al car,ón para te/peraturas del (as por de,a5o de 11JF!8te/peraturas de lapared del conducto Y#FF!: os conductos de,en di/ensionarse para 0elocidades del (as deapro<i/ada/ente 4.FFF piesR/in para el caso pro/edio. para pre0enir la deposición de las partculasen los conductos as partculas (randes o densas pueden requerir 0elocidades /a&ores. perorara/ente se usarn 0elocidades /s ,a5as as c/aras de aspersión pueden requerirse paraprocesos en los que la adición de u/edad o la dis/inución de la te/peratura o del 0olu/en de (as.pueden /e5orar la precipitación o prote(er al P' contra torceduras Para procesos de co/,ustióncon te/peraturas de los (ases de,a5o de apro<i/ada/ente 7FF!. no se requerir de en$ria/iento &los (ases de e<tracción pueden entre(arse directa/ente al precipitador transportador

8i0pie3a >-

a li/pie"a de los /ateriales recolectados de las placas $recuente/ente es aco/pañada. inter/itenteo continua/ente. de (olpeteo se0ero de las placas con /artillos auto/ticos o pistones. usual/ente alo lar(o de los ,ordes superiores. e<cepto en el caso del P' @/edo que utili"a a(ua 'l (olpeteodesprende al /aterial. el cual cae a lo lar(o de la placa asta que se asienta en una tol0a para pol0oas caractersticas del pol0o. la intensidad del (olpeteo & la $recuencia del (olpeteo. deter/inan quetanto /aterial es reencau"ado & que tanto lle(a a la tol0a per/anente/ente

a tol0a de,e diseñarse de /odo que todo el /aterial en ella se deslice asta el /ero $ondo. dondepuede ser e0acuado periódica/ente. a /edida que la tol0a se llena 'l pol0o es re/o0ido a tra0s de

..

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una 0l0ula acia un siste/a de /ane5o de pol0o. tal co/o un transportador neu/tico as tol0asson con $recuencia su/inistradas con calor au<iliar para pre0enir la $or/ación de (ru/os o plasta & lao,strucción su,secuente del siste/a de /ane5o de pol0o

@a"ance de (ateria / $ner4ía de "a  P"anta de "a Craqueo Cata"ítico,"uidi3ado

@a"ance de (ateria#

i(uiendo las correlaciones de Mapples 81))3: del li,ro !unda/entals o$ Petroleu/ +e$inin(E. que/odela el reactor !CC;

ab"a >. Correlaciones Modelo Mapples

Producto CorrelaciónCoque <01sico= F.FJ3J6VCO>-F.1#J)#VAPI[J.)66)7J8CO <o"u0étrico= F.FF47V CO>2-F.#J64V CO>[J3.J76!ases <01sico= F.FJJ2V CO>[F.J)7!aso"ina <o"u0étrico= F.77J4V CO>-F.777#iCB <o"u0étrico= F.FFF7V CO>2[F.FF47V CO>[1.4FJ24nCB <o"u0étrico= F.FFF2V CO>2[F.F1)V CO>[F.F476CB

<o"u0étrico= F.F))3V CO>-F.1JJ6C- <o"u0étrico= F.F436V CO>-F.#714C-

<o"u0étrico= F.FFF3VCO>2[F.F633V CO>[F.F143+CO <o"u0étrico= 1FF- CO>- C 8H0olu/trico:

Asu/iendo la con0ersión X7JH

ab"a D Ali/entación 8Car(a Co/,inada: del +eactor !CC

Ali/entación %PD itroR API *' L(R ,R

!asó"eo 8iiano 223FJ.F36F 147762 31.31F F.#6)1 12#421.32 2#2#66.34

!asó"eo Pesado 461JF.1#6J 3FJ726 26.6## F.#)4J 273473.3F 6F2364.1F

ota" 6#4JJ.222J 4J34#7 2#.16J F.##62 4F1#)4.62 ##J23F.44

ab"a -. +elación MsicaR>olu/trica

Productos <"b5E=5@P2!asesiCB #.22

nCB #.J1

.4

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CB #.76

C- 7.42

C- 7.61

!aso"ina  11.2)

8CO 14.71

ab"a B. Productos del +eactor !CC

ProductosPorcentaje 8b5ECoque<(asa=4.7  42F11.#)Act.Cic"ico 8i<8CO=<'o"=1J.#

  1J#)36.11!ases<(asa=4.7  41)33.37!aso"ina<'o"=J7.4  44344J.12Act. Cic"ico Pes<+CO=<'o"=).2  62216.4)iCB<'o"=J.7

  32F47.23nCB<'o"=2.6  1J132.42CB<'o"=7.3  43727.17C-<'o"=2.4  121#3.3)C-<'o"=6.4

  33J)7.26ota"

 

Todos los clculos $ueron reali"ados en '<cel

@a"ance de $ner4ía#

.8

##J23F.44

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Corriente A; Aire

Corriente B; Bu/os 8C2. C. 2. O2. B2:

Corriente C; Catali"ador (astado

Corriente +; Catali"ador re(enerado

Corriente !; Ali/entación co/,inada

Corriente %; *ases 8C1. C2:Corriente ; *P 8C3. C3X. C4. iC4. C4X:

Corriente *; *asolina

Corriente D; Aceite cclico li0iano 8C:

Corriente '; Aceite cclico pesado 8BC:

2ia4ra0a de @"oque

2atos Adiciona"es# HC X F.)3 & HB X F.F7 en el coque Cp catali"ador X Cp coque X F.3 LcalRL(L \B craqueo a 2FF WCX 2FFFFF LcalRton ali/

PC a 6FW! X 41FF [ 1F1FFVC2R8C2[C: [ 337FVBRC PC 8X: %T=Rl, Te/peratura de entrada del aire X 2JWC Porcenta5e de coque en corriente C X1.JH +elación C2RC X 1F Porcenta5e de O2 en la corriente B X 76H Luop de la ali/entación X 12 *ra0edad especi$ica de la ali/entación; F.) Calor perdido en el reactor X calor perdido en el re(enerador X 2H

.0

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+elacion 2RO2 en el aire XF.21RF.7) Coque entra X Coque que/ado Calor latente de 0apori"ación del B2X J#2.# LcalRL( Cp (asesX F.J Cp *P XF6 Cp *asolina XF.# Cp C X F.7J Cp8X: LcalRL(L

• Clculo de la corriente C;

coque enC =C ∗ coqueenC 

42011,89 lb

h =C ∗0,015❑

C =2800792,67 lb

h

• Clculo del catali"ador (astado

catalizador gastado=catalizador regenerado=C ∗ catalizador enC 

catalizador gastado=2800792,67 lb

h∗0,985=2758780,78

 lb

h

• Clculo de C2. C & B2

=sando el ,alance ató/ico en el re(enerador;

 H :

coqueenC ∗%H 

 PM H   ∗1at H 

1molcoque  =moles H 

2

O∗2at H 

1mol H 2

O

42011,89lb

h∗0,07

1= H 

2

O∗21

 H 2

O=1470,42lbmol

h

C :

coque enC ∗%C 

 PM C   ∗1at C 

1mol coque   =moles

 CO2∗1atC 

1molCO2 +moles

 CO∗1at C 

1molCO

CO2

CO =10❑

CO2=2959,93

lbmol

h  ; CO=295,99

 lbmol

h

• Clculo del 2 reaccionante

as reacciones son;

a C [ 2 ] C2

, C [ ^ 2 ] C

c B2 [ [ ^ 2 ] B2

O2

reacciona=O2

reaccionaena+O2

reaccionaenb+O2

reaccionaenc

O2

reacciona=  1O

2

1CO2

∗2959,93lbmol

h  +

1

2O

2

1CO∗295,99

 lbmol

h  +

1

2O

2

1 H 2

O∗1470,42

lbmol

h

O2reaccionante=3843,14 lbmol

h

.-

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• Clculo de la corriente B & del 2. O2 8entrada & salida:

 N 2

entra= N 2

sale

 N 2

sale=0,76∗ H = N 2

entra

O2

entra= N 2

entra∗0,21

0,79=0,76∗ H ∗0,21

0,79

O2

sale=O2

entra−O2

reacciona=0,76∗ H ∗0,21

0,79−3843,14

lbmol

h

 H =moles CO2+molesCO+moles H 

2O+molesO

2+moles N 

2

 H =2959,93+295,99+1470,42+0,76∗ H ∗0,21

0,79−3843,14

 lbmol

h  +0,76∗ H 

 H =23257,60 lbmolh

 N 2

sale=17675,78 lbmol

h  = N 

2entra

O2

entra=4698,62lbmol

h  ; O

2sale=855,48

lbmol

h

• Clculo de la corriente A

 A=O2

entra+ N 2

entra❑⇒

 A=22374,40lbmol

h

• Co/posición en los u/os 8B:

Co0puesto 0o"arC2 12.73

C 1.27

B2 6.32

2 3.6#

O2 76.FF

@a"ance de $ner4ía en e" )e4eneradoro %aseX 1 orao Tre$X 6FW!X1J.6WC N A(ua lquida

o Calor perdido X Calor entrada N Calor salidao HCalor perdidoX?pR?e V1FF

$ntradas de ca"or#

+*   ∆ H aire=∆ H O2+∆ H N 

2

.3

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(29,1+1,158E-2∗T −0,6076E-5∗T 2 )∗¿ 4698,62lbmol∗0,454

 Kgmol

lbmol

∆ H aire= ∫15,6℃C 

25 ℃C 

¿

+ ∫15,6℃C 

25℃C 

(29,0+0,2199E-2∗T +0,57236E-5∗T 2

)∗17675,78∗0,454=2779267,05  

∆ H aire=663,86 Kcal

.*   ∆ H cat gastado=m∗C!∗∆ T 

∆ H cat gastado=2758780,78 lb∗O ,3  Kcal

 Kg"K ∗0,454

 Kg

lb ∗(430−15,6 ) ℃C 

∆ H cat gastado=155709118,46 Kcal

4*   Calor de combustion(#c)=masa de coque quemado∗ PC$

#c=42011,89lb∗4100+10100∗10

10+1

+3370∗7

93

=568650848,81%T& 

#c=143300013,9 Kcal

8*   Calor de entrada (#e )=∆ H aire+∆ H catgastado+Calor de combusti'n#e=299009796,22 Kcal

Sa"idas de ca"or#+*   ∆ H cat regenerado=m∗C!∗∆ T 

∆ H cat regenerado=2758780,78 lb∗O ,3  Kcal

 Kg"K ∗0,454

 Kg

lb ∗(T −15,6 )℃C 

.*   ∆ H humos=∆H CO2+∆ H CO+ ( ) H 

2O+∆ H H 

2O ( g )+∆ H O

2+∆ H N 

2

∆ H humos=2959,93 lbmol∗0,454∗ ∫15,6℃C 

T  (36,11+4,233E-2∗T −2,887E-5∗T 2 ) dT 

+295,99 lbmol∗0,454∗ ∫15,6℃C 

(28,95+0,411E-2∗T +0,3548E-5∗T 2 ) dT 

+1470,42lbmol∗18  lb

lbmol∗0,454∗582,8

+1470,42lbmol∗0,454∗ ∫15,6℃C 

(33,46+0,688E-2∗T +0,7604E-5∗T 2) dT 

+855,48 lbmol∗0,454∗ ∫15,6℃C 

(29,10+1,158E-2∗T −0,60767E-5∗T 2)dT 

+17675,78 lbmol∗0,454∗ ∫15,6℃C 

(29,00+0,2199E-2∗T +0,5723E-5∗T 2 ) dT 

Pérdidas de ca"or##!=0,02∗#e=0,02∗299009796,22 Kcal#!=5980195,92 Kcal

#!=#e−#s=5980195,92 Kcal=299009796,22 Kcal−#s(T ).,

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+esol0iendo;T regenerador=486,54 ℃C 

@a"ance de $ner4ía en e" )eactoro Tre$X 2FFWC

o Calor perdido X Calor entrada N Calor salida

$ntradas de ca"or#+*   ∆ H alimentacion=m∗∆ h

∆ H alimentacion=885230,44 lb∗0,454∗( H *Talim−107 ) Kcal

 Kg

.*   ∆ H cat regenerado=m∗C!∗∆ T 

∆ H cat regenerado=2758780,78 lb∗O ,3  Kcal

 Kg"K ∗0,454

 Kg

lb ∗(486,54−200) ℃C 

∆ H c at regenerado=107666242,29 Kcal

Sa"idas de ca"or#+*   Calor de reaccion=m alimentacion∗∆ Hr

Calor de reaccion=885230,44 lb∗0,0005 ton

lb ∗200000

 Kcal

tonCalor de reaccion=88523044,00 Kcal

.*   ∆ H cat gastado=2758780,78 lb∗O ,3  Kcal

 Kg"K ∗0,454

 Kg

lb ∗(430−200 ) ℃C 

∆ H cat gastado=86421566,71 Kcal

4*   ∆ H !roductos=∆ H gases++∆ H +,P+∆ H gasolina+∆ H aceite ( ,CO )∆ H !roductos=41933,37 lb∗0,454∗0,5∗(430−200) ℃C 

+136637,47 lb∗0,454∗0,6∗(430−200) ℃C 

+443445,12 lb∗0,454∗0,8∗(430−200) ℃C 

+158936,11 lb∗0,454∗0,75∗(430−200 ) ℃C 

∆ H !roductos=60243787,59 Kca "

8*   Calor de salida (#s )=Calor de reacci'n+∆ H catgastado+∆ H !roductos

#s=235188398,30 Kcal

Pérdidas de ca"or##!=#e−#s

0,02∗#e=#e−#s❑⇒

0,98∗#e=#s

ustitu&endo;

.2

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0,98∗(885230,44 lb∗0,454∗( H *Talim−107) Kcal

 Kg  +107666242,29 Kcal)

¿235188398,30 Kcal

❑⇒

 H *Talim=434,25 Kcal

 Kg

Con B 80apor: & (e X F.) en el ,aco (eneral de entalpia de las $racciones petrol$eras. sealla que T de la ali/entación X J#FWC 

Costos / !anacias de "a P"anta de Craqueo Cata"ítico ,"uidi3ado

$ntrada#

A"i0entación Precio <US2 F=

!asó"eo "iiano por barri" diario >GH:G>!asó"eo pesado por barri" diario >GD:GCata"i3ador <3eo"ita= por "b diaria >GG

Sa"ida#

Productos Precio <US2 F=

!ases por "b diaria >!8P por tone"ada diaria 6--!aso"ina por barri" diario >DJ:D+CO por 4a"ón diario D:HD8CO por 4a"ón diario -:>6

'n la ali/entacion del proceso se (enera un (asto de la si(uiente /anera;

*asóleo pesado; 223FJ.F36F %PD V 1F6.F1 =DX 2364JJ6.#6 =D

*asóleo li0iano; 461JF.1# %PDV 1F2.#F =DX 474423#.JF =D

Catali"ador de reposición 8"eolita:; 2.Jtoneladas diariasV2FFFl,R1ton V 1FF =DX JFFFFF =D

Para un total de# JHGJ96:-H US2 por da

Aora para los productos tene/os que;

4/

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*ases ; 1FF64FF.FF l,PD V 1 =DX 1FF64FF.FF =D

*P; 164F.2J ton diarias V J33 =DX #742J3.F6 =D

*asolina; 3)277.6) %PDV 127.2# =DX 4)))264.3# =D

C; 1F#)4.63%PDV42 (alonesR,arril V 3.1J =D X 142)4J2.JJ =D

BC; 62)7.##%PDV42(alonesR,arril V 2.62 =DX 6)3F1#.77 =D

Para un total de; 9GGD-:JH =D por da

a (anancia ser X costos productos N costos reacti0os

!anacia >-9-69-:BG US2 diarios

4+

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)e%erencias @ib"io4r1%icas / $"ectrónicas

1 !acultad de Ciencias Aplicadas a la Industria +e$inación del Petróleo To/o I Disponi,le en

=+; $caiuncueduarRuploadRI%+H2FTMH2F1pd$2 'scudero *arca. M A Diseño de un 'quipo de Microacti0idad en leco $luidi"ado & de una

=nidad de Desacti0ación de Catali"adores Disponi,le en =+;

 ttp;RRe-arci0ouc3/esR,itstrea/R1FF16R#2F7R1RP!CH2FMA'scuderopd$

3 *allardo +i0era. C T %alances De Po,lación De C@/ulos 'n =n +eactor De eco !luidi"ado

Para !CC Con Tcnicas Multiescala 'n Pro/edios >olu/tricos Disponi,le en =+;

ttp;RR14#2F6J3231R=AMI13)1Fpd$4 rope"a. Craqueo Cataltico !lidi"ado 8!CC: >ene"uela; =ni0ersidad Cental de >ene"uela

P( 4

J Da" Oiño. M A Introducción a la re$inación del petróleo >ene"uela; =ni0ersidad de os

Andes P( 6F-61

6 in Autor Descripción *eneral del Proceso. peración & Control de la =nidad de CraqueoCataltico !luidi"ado de una +e$inera P( J-77 *on"ale". C 82F1F: Planta de Crac9in( Catalitico !luido Ar(entina; =ni0ersidad Oacional de

Cu&o P( J# Oespaper Te Oation

ttp;RRnation/ulti/ediaco/R,usinessRPrice-o$-P*-to-,e-ad5usted-$ro/-Monda&-3F173712t/l

) *race Da0ison *ua para craqueo cataltico !luidi"ado Parte =no 1))3 Pa( 1J-161F ttp;RRopecor(Ropec_e,Rstatic_$iles_pro5ectR/ediaRdonloadsRpu,licationsRMM+_!e,ruar&_2F12pd$

11 MIO' Petroleu/ +e$inin( 0er0ie Cap Catal&tic Crac9in(

12 pei(t * a/es. `"/ %a9i Petroleu/ +e$inin( Processes 'dit MA+C' D'LL'+. IOC

2FF2 Pa( 3##-424

13 'PA =nited tates 'n0iron/ental Proteccion A(enc& Capitulo 3 Precipitadores 'lectrostaticos

Disponi,le en =+; ttp;RRepa(o0RttnRcatcRdir2Rcs6c3-spd$ 14 il0a. MI as eolitas & sus Aplicaciones Disponi,le en =+;

ttp;RResscri,dco/RdocR1#F34J)JRAplicaciones-de-las-eolitas

cnelle. L % 82FF2: Air Pollution Control Tecnolo(& Band,oo9 24 Capter 'lectrostatic

PrecipitatorPa( 36J-3#F

Ta&lor Q !rancis *roup. C 82FF6: Catal&tic Crac9in( Cspitulo 1#

'llis. + C. i. G & +i((s % Dept o$ Ce/ical 'n(ineerin(. Te<as Tec =ni0ersit&. u,,oc9. TG7)4F) Modelin( and pti/i"ation o$ a Model Catal&tic Crac9in( =nit

4.

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Da0ison. * 81))3: *ua para Craqueo Cataltico !luidi"ado