Planta de Cracking Catalítico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA Alumno: Cristian Gonzlez N Legajo: 3149

Trabajo Prctico N 20Planta de Cracking Cataltico Fluido (FCC)INTRODUCCINLos procesos de cracking cataltico son el corazn de la refinera moderna. Estos procesos son los principales productores de naftas de alto nmero de octano (RON) a partir de corrientes de petrleo pesadas y de bajo valor econmico, como el gas oil pesado de vaco (GOPV). Adems de gasolina, el proceso genera Diesel Oil, y olefinas livianas que pueden ser convertidas en naftas de alto octano mediante alquilacin, y/o pueden emplearse como materias primas petroqumicas. En el cracking cataltico, las reacciones se llevan a cabo sobre la superficie de un catalizador del tipo adsorbente que libera los productos craqueados livianos y retiene los productos asflticos transformndolos en coque. El coque se elimina luego del catalizador en la etapa de regeneracin y el catalizador se retorna al proceso. Las primeras versiones de cracking cataltico utilizaban dispositivos mecnicos para hacer circular al catalizador entre el reactor y el regenerador. La segunda generacin de crackers catalticos empleaban aire para hacer circular el catalizador ms rpidamente, logrando conversiones ms altas de gas oil pesado en nafta y productos livianos que los sistemas mecnicos. El proceso FCC representa la tercera generacin del cracking cataltico, y ha sustituido casi completamente a las formas anteriores.

ROL DEL FCC EN LA REFINERAEl rol del FCC es tomar materias primas pesadas y desulfuradas, y craquearlas en materiales ms livianos, principalmente gasolina de alto nmero de octano. El FCC tambin produce olefinas y GLP. Las olefinas pueden ser utilizadas para alquilacin y produccin de MTBE (metil terbutil ter). De hecho, algunas unidades FCC pueden estar dedicadas a la produccin de petroqumicos, como el proceso petro-FCC de UOP.

INFORMACIN GENERALEn los procesos de cracking cataltico fluido, se emplea la tecnologa de fluidizacin slida para poner en contacto ntimo a la materia prima con el catalizador. El catalizador tiene tamao y consistencia que facilitan la fluidizacin en los recipientes reactor y regenerador, cuando se lo airea con un vapor. El catalizador fluidizado circula

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continuamente entre el reactor y el regenerador, y sirve tambin como medio para transferir calor desde el regenerador caliente hacia la alimentacin que entra al reactor. En muchos FCC, la mayor parte de la reaccin se lleva a cabo mientras el catalizador regenerado caliente y la alimentacin viajan por una tubera vertical (riser) hacia el reactor. En estas unidades, el reactor cumple el papel de separador de catalizador gastado y de productos. Tambin se utiliza vapor de agua para despojar los hidrocarburos remanentes en el catalizador gastado antes de enviarlo al regenerador para eliminar los depsitos de coque mediante combustin en aire. Los catalizadores utilizados en procesos FCC han atravesado muchas mejoras en los ltimos aos. Los resultados han sido niveles de conversin ms altos, con una distribucin ms favorable de los productos convertidos, esto es, rendimientos ms altos de nafta y olefinas livianas y menos de gas seco (etano y ms livianos) y coque. Los catalizadores de alta actividad han permitido tambin disminuir los tiempos de residencia de craqueo de manera que se reduzca la formacin de productos secundarios no deseados. Los procesos FCC han sido modificados para craquear residuos muy pesados y reducir la produccin de productos de bajo valor en la refinera. Cuando se craquea residuos muy pesados, es necesario utilizar ms de una etapa de regeneracin para eliminar el coque del catalizador gastado. Tambin se requieren temperaturas ms altas en el regenerador y eso requiere diferente metalurgia en el regenerador. Los catalizadores FCC tienen tendencia al envenenamiento con metales. Por lo que se han hecho modificaciones en el proceso y en catalizador para reducir los efectos de los metales en los productos craqueados. Debido a la importancia de este proceso, es probable que continen sus mejoras en el futuro.

DESCRIPCINDELPROCESOEn la Figura 11.1 se muestra un diagrama de bloques tpico del proceso FCC. El gas oil de alimentacin es precalentado mediante intercambio con productos calientes de la fraccionadora principal, luego mezclado con catalizador regenerado caliente, y finalmente cargado al reactor. Opcionalmente, algo de gas oil pesado (heavy cicle oil) puede recircularse al reactor para incrementar su conversin. La inyeccin de una pequea cantidad de gas lift al riser como mtodo para reducir el efecto de envenenamiento por metales pesados est ganando popularidad. En el reactor, los productos del cracking se separaran del catalizador gastado. El catalizador es despojado con vapor de agua para remover los hidrocarburos que puedan haber quedado. sta mezcla de hidrocarburos y vapor sale del reactor y viaja hacia la columna fraccionadora para la separacin inicial de los productos de reaccin. El catalizador coquificado se enva al regenerador donde se introduce aire para quemar el coque. Los nuevos diseos de FCC queman al coque para dar una mezcla de CO y CO2, o completamente CO2. La reaccin de combustin es exotrmica, y esa energa en gran parte se transfiere al catalizador regenerado. Ese calor vaporiza la alimentacin lquida del reactor y provee el calor de reaccin endotrmico total para las reacciones de craqueo. Materias Primas Petroqumicas 2010 2


El efluente del reactor se enfra en el fondo de la columna fraccionadora mediante mezcla directa (quench) con la corriente slurry. sta es altamente aromtica y presenta un punto de ebullicin final de aproximadamente 650 C. Generalmente se la enva a la unidad de coque o a otro proceso residual. Opcionalmente (lnea punteada), puede extraerse una corriente de gas oil pesado por encima de la zona quench de la fraccionadora y parte de este recircularse al reactor para mejorar su conversin. El gas oil liviano (light cycle oil) se extrae como producto lateral de la columna y se despoja con vapor para removerle los compuestos livianos y mejorar su punto de inflamacin. Este producto puede utilizarse como mezcla para Diesel Oil. Para el caso de Diesel Oil de bajo azufre, debe hidrotratarse previamente. La nafta desestabilizada y el gas hmedo son los productos de cabeza de la fraccionadora. La nafta se bombea a la planta de Gas FCC, donde se emplea como medio de absorcin antes de ser despojada (stripping) y estabilizada. El gas hmedo se comprime y se enva a la planta de gas FCC donde generalmente se lo enfra y procesa en dos etapas de absorcin para recuperar nafta adicional e hidrocarburos C3/C4. Existe un lazo de recirculacin entre la fraccionadora y la planta de gas FCC. Una corriente de aceite magro (lean oil) se extrae de la columna y se enva a la segunda etapa de absorcin de la planta de gas para recuperar nafta e hidrocarburos C3/C4 del producto gas liviano antes de ser usado como combustible en hornos de la refinera. El aceite rico (rich oil) proveniente de la absorbedora secundaria de la planta de gas se retorna a la fraccionadora. En algunos diseos, una porcin del gas oil liviano se utiliza como lean oil (tal es el caso de la Refinera Lujn de Cuyo); sin embargo, es posible tambin extraer una corriente de nafta pesada cerca del tope de la fraccionadora para este propsito. La estabilizadora de la planta de gas remueve los hidrocarburos C3/C4 de la nafta para producir nafta que pueda utilizarse en el blending de naftas. Algunas plantas de gas Materias Primas Petroqumicas 2010 3


FCC tambin tienen una columna splitter para separar los hidrocarburos C3 y C4. Las olefinas de C4 casi siempre se envan al proceso de alquilacin donde reaccionan con isobutano para producir nafta isoparafnica de alto octanaje. Las olefinas de C3 pueden someterse a alquilacin tambin, sin embargo, su rendimiento no es tan favorable como el de las olefinas C4 y se las emplea usualmente como materia prima petroqumica (por ej. para hacer polipropileno como sucede con Petroqumica Cuyo y Petroken).

CONDICIONESOPERATIVASTPICASYCONTROLLas alimentaciones principales del FCC son los gas oil de topping y vaco. El gas oil es la porcin original del crudo que hierve en un rango aproximado de 345 a 580 C. Dependiendo del crudo, el gas oil contiene impurezas que actan como venenos e inhibidores del catalizador de cracking cataltico. stas incluyen metales como nquel, hierro, y vanadio, y compuestos bsicos de nitrgeno. Algunos gas oil contienen tambin materiales que generan excesivos depsitos de carbn sobre el catalizador e inhiben su actividad. Histricamente, las refineras han controlado esas impurezas mediante el control del punto final (EP) del gas oil, ya que tienden a concentrarse en porciones de alto punto de ebullicin.

A medida que la demanda y el mercado de productos residuales se redujo, las refineras aumentaron la alimentacin de los procesos FCC para convertir mayor cantidad del crudo en productos de alto valor econmico. Hoy en da, los gas oils producidos en otras unidades, como cracking trmico a coque, se cargan en los procesos FCC para mejorar el rendimiento global de naftas en las refineras. Esto ha resultado en la prctica de hidrotratamiento de estos gas oils no vrgenes para mejorar su calidad como materias Materias Primas Petroqumicas 2010 4


primas del FCC. Debido a la creciente demanda de Diesel Oil (y Gas Oil) de bajo contenido de azufre, algunas refineras estn hidrotratando todas las materias primas de sus FCC para eliminar el azufre previo al proceso de cracking. La eliminacin de azufre, nitrgeno, y otras impurezas de las materias primas de FCC tiene como beneficio adicional una distribucin ms favorable de los productos craqueados. La alimentacin de gas oil se calienta entre 315 y 430C y se alimenta al fondo del riser, que es una tubera vertical. El catalizador regenerado caliente tambin ingresa al fondo del riser pero a temperaturas entre 650 y 760 C. El riser es el reactor principal donde se llevan a cabo las reacciones endotrmicas. El tiempo de residencia tpico est entre 2 y 10 s. El cracking cataltico es una operacin de baja presin, y la mayora de los reactores FCC operan en el rango de 20 a 35 psig (2,5 a 3,5 bar absolutos). El regenerador se mantiene a una presin ligeramente superior. La columna fraccionadora opera a una presin diferencial menor que la salida del reactor. Las temperaturas tpicas del reactor varan desde 480 a 550 C, mientras que las del regenerador estn por encima de los 690 C para las unidades convencionales y arriba de 820 C para las unidades que procesan residuos pesados. Mediante unos ciclones ubicados en la parte superior del reactor, los productos gaseosos se separan del catalizador y fluyen hacia la fraccionadora, mientras que el catalizador y algunos hidrocarburos lquidos pesados descienden hacia la zona de stripping. El vapor inyectado permite remover los hidrocarburos del catalizador con la ayuda de algunos baffles instalados all. El catalizador gastado se enva luego al regenerador a una temperatura de 480-540 C. El coque del catalizador, producido por las reacciones de cracking, se quema en el regenerador gracias al exceso de aire, que asegura condiciones eficientes de combustin. Los gases de escape producidos salen por la cima del regenerador. Estos gases que contienen dixido y monxido de carbono, agua y aire en exceso, se envan a una unidad de recuperacin de energa para producir vapor sobrecalentado. La operacin del FCC se mantiene en estado estacionario mientras se cumpla el balance de energa existente entre el calor producido en el regenerador y calor consumido en el reactor. Tanto en el reactor como en el regenerador, existen hidrociclones para retener partculas slidas de las corrientes sobrecalentadas. Los productos gaseosos del reactor se envan a la fraccionadora que produce gases livianos (incluyendo nafta), gas oil liviano (light cycle oil), gas oil pesado (heavy cycle oil) y fuel oil de cracking cataltico (decant oil), tambin llamado gas oil decantado. Los gases livianos son enviados a una unidad de concentracin de gas para producir gas combustible (fuel gas), propano, butano, GLP y nafta. Las condiciones operativas se ajustan por lo general para producir la mayor cantidad de naftas a partir de la alimentacin. Algunas de estas condiciones se muestran en la siguiente tabla (Parkash, 2003):



Variable Caudal de alimentacin del reactor, MBPD Temperatura de alimentacin, C Relacin catalizador/gas oil Caudal de circulacin de catalizador, ton/min Caudal de reposicin de catalizador, ton/da Temperatura de salida del riser, C Vapor de dispersin, % en peso de alimentacin Vapor de stripping, ton/ton catalizador Presin del reactor, psig Presin del regenerador, psig Temperatura del regenerador, C Temperatura de los gases de escape, C

Valor 40 230 5,4 21,7 2,5 533 0,9 0,0213 30 33 727 735

La corriente slurry del fondo de la fraccionadora es una mezcla de aromticos pesados y partculas finas de catalizador. Estas partculas aparecen debido a la circulacin del catalizador, llegando hasta la columna fraccionadora. Si se filtra esta corriente puede utilizarse como solvente aromtico o ser recirculada al riser junto con el gas oil pesado.

REACTORFCC

Existen muchos diseos de reactores diferentes en uso en la actualidad. Muchas compaas petroleras, incluyendo Shell, Exxon, y TOTAL, han desarrollado sus propios diseos. Tres compaas de ingeniera, UOP, Kellogg, y Stone and Webster, han diseado y reacondicionado muchas unidades. Algunos diseos utilizan un arreglo lado a lado (side-byMaterias Primas Petroqumicas 2010 6


side) para el reactor y el regenerador, mientras que otros diseos utilizan un flujo vertical desde el reactor al regenerador (orthoflow o stacked). Todos los reactores incluyen algn tipo de mecanismo de separacin de catalizador como ciclones. A continuacin se muestran algunos diseos representativos.



COLUMNAFRACCIONADORAEn la Figura 11.2 se muestra una columna fraccionadora FCC tpica. El efluente caliente del reactor que contiene una cantidad sustancial de vapor de agua se enfra primero en la zona quench de la columna. Se emplea un circuito de reflujo circulante (pumparound) de la corriente slurry (producto de fondo) para este propsito. El calor se transfiere desde el slurry hacia la alimentacin fresca del reactor, seguido luego por uno o ms generadores de vapor donde el slurry se enfra calentando el agua de la caldera para generar vapor. La zona quench de la columna no contiene platos fraccionadores, pero s una serie de discos y rosquitos para promover un buen contacto necesario para la transferencia de calor entre el quench fro y el efluente caliente del reactor.



El punto de control de la zona quench es la temperatura del slurry que sale de la columna. Para evitar el craqueo y la coquificacin en el fondo de la columna, la temperatura de salida del slurry debe ser controlada para estar en el rango de 360 a 370 C. Algunas columnas fraccionadoras tienen una inyeccin de quench fro directamente en el fondo como se muestra en la Fig. 11.2. En las columnas con esta configuracin, el producto slurry que sale de la columna est subenfriado.

La siguiente zona de la fraccionadora es la zona de gas oil pesado. Esta zona consiste de un plato de extraccin ubicado unos platos por encima de la zona quench, con un reflujo circulante para mayor remocin de calor. El gas oil pesado es una mezcla de una porcin liviana del decant oil y una porcin pesada de gas oil liviano y tiene un punto de ebullicin final de aproximadamente 470 a 500 C. Cuando el gas oil pesado no se extrae de la columna como reciclo hacia el reactor o se carga en otro proceso de la refinera, estos componentes se distribuyen entre el gas oil liviano y el decant oil o fuel oil del cracking cataltico. Las fraccionadoras operan con un balance de calor muy delicado, y es importante para una operacin estable, que se elimine una cantidad apropiada de calor del reflujo circulante de gas oil pesado. El reboiler de la columna estabilizadora (desbutanizadora) de la planta de gas FCC se emplea frecuentemente como servicio para el circuito de enfriamiento del gas oil pesado. Las temperaturas en este reboiler y el flujo de calor (duty) requerido se ajusta bien para el uso del gas oil pesado como medio calefactor. En muchas Materias Primas Petroqumicas 2010 9


plantas de gas FCC, el gas oil pesado se emplea tambin en el reboiler de la columna stripper. La temperatura de extraccin del gas oil pesado est en el orden de 300 a 330 C lo que lo hace ideal para generadores de vapor. El circuito de enfriamiento de gas oil pesado debe ser siempre considerado cuidadosamente cuando se expande un proceso FCC. Si el duty no es expandido acordemente, la columna tendr una desbalance trmico que provocar una operacin inestable. El plato de extraccin de gas oil liviano se localiza unos platos por encima del plato de retorno del reflujo circulante de gas oil pesado. El gas oil liviano tiene un rango tpico ASTM D86 de 200 a 370 C y es adecuado para el blending de Diesel Oil. Este producto es despojado con vapor para controlar su punto de inflamacin. En algunas fraccionadoras, una pequea corriente de gas oil liviano sin despojar se extrae y bombea hacia la planta de gas FCC para uso como lean oil en la absorbedora secundaria. El rich oil proveniente de la absorbedora secundaria se introduce en la fraccionadora donde sus productos livianos se despojan hacia los productos de cabeza. La temperatura de extraccin del gas oil liviano est entre 245 y 260 C y en algunos casos, esta corriente de gas oil liviano se utiliza en el reboiler de la columna stripper de la planta de gas FCC. Muchas columnas fraccionadoras tienen un reflujo circulante superior de nafta pesada que se utiliza en el reboiler del stripper de la planta de gas y tambin provee un reflujo de cabeza para la columna principal. Algunos diseos utilizan tambin una pequea corriente de nafta pesada como lean oil en la absorbedora secundaria de la planta de gas. Este material tiene un peso molecular menor que el gas oil pesado y es mejor medio absorbente que ste ltimo. La temperatura de extraccin de nafta pesada est entre 170 y 200 C, y cuando no se extrae de la columna como producto neto, se distribuye entre la nafta no estabilizada y el gas oil liviano. La fraccionadora mostrada en la figura 11.2 tiene un reflujo circulante superior y un reflujo externo desde el condensador de cabeza. Algunos diseos no tienen reflujo externo desde el condensador de cabeza hacia la columna fraccionadora, pero dependen casi totalmente del reflujo circulante superior para generar todo el reflujo de cabeza. Sin embargo, la mayora de las fraccionadoras tienen enfriadores superiores y reflujo externo desde el condensador. El efluente del reactor contiene una gran cantidad de agua y es necesario que la temperatura de cabeza de la columna se mantenga suficientemente alta para que toda el agua salga como vapor. Las temperaturas tpicas de cabeza estn en el rango de 145 y 165 C. Generalmente existen dos etapas de enfriamiento de los productos de cabeza de la columna. La primera est constituida por un conjunto de aeroenfriadores y la segunda por enfriadores de agua para ajustar la temperatura de salida deseada. El producto lquido de cabeza es nafta no estabilizada y contiene grandes cantidades de gases livianos que deben ser despojados en la planta de gas FCC. El producto gaseoso es gas hmedo que contiene cantidades significantes de hidrocarburos livianos lquidos y nafta que debe absorberse en la planta de gas FCC. El gas hmedo se comprime usualmente en un compresor de dos etapas hasta aproximadamente 200 psig (15 bar) para su procesamiento en la planta de gas. La nafta no estabilizada se bombea hacia la planta de gas FCC para su uso como lean oil en la absorbedora primaria. La operacin de la columna fraccionadora requiere el mantenimiento de un balance aceptable entre los flujos de calor del quench del slurry y los condensadores de cabeza. Los Materias Primas Petroqumicas 2010 10


flujos de enfriamiento intermedios en los reflujos circulantes de gas oil pesado y nafta pesada son muchos menos en magnitud y se mantienen relativamente fijos debido a sus servicios en los reboilers aguas abajo. Las refineras en climas fros pueden variar estacionalmente la separacin de nafta y gas oil liviano. En verano, el punto final de la nafta se aumenta para maximizar la produccin de naftas. En verano, la porcin ms pesada de la gasolina se recorta en gas oil liviano para maximizar la produccin de Diesel Oil.

STRIPPERSDESLURRYLa terminologa del producto de fondo de la columna fraccionadora puede ser confusa sin algo de conocimiento histrico. Esta corriente tiene algo de catalizador suspendido y por eso se la describe correctamente como lodo (slurry). La porcin del slurry que sale del proceso ha sido histricamente procesada en un Sedimentador (o clarificador) donde las partculas finas de catalizador se remueven parcialmente. Estas partculas se combinan con un pequeo corte de alimentacin fresca y se reciclan hacia el reactor. El lquido sedimentado generalmente se llama decant oil. Los diseos primitivos utilizaban un pequeo stripper de vapor para despojar gas oil liviano y trazas de nafta del slurry. Los productos de cabeza del stripper se enviaban de regreso al fondo de la fraccionadora para recuperar el gas oil liviano y la nafta. Sin embargo, estas columnas stripper eran muy dificultosas para mantener en operacin debido al taponamiento de los platos con catalizador y prcticamente todas han sido sacadas de servicio. De acuerdo a Sadeghbeigi, las mejoras en las propiedades fsicas de los catalizadores FCC y en los ciclones han disminuido el arrastre de catalizador hasta un punto que algunas unidades FCC operan hoy sin sedimentadores de catalizador. En cambio, el producto neto de fondo del fraccionador se enva directamente a almacenamiento. En las refineras que operan sin sedimentadores, es necesario remover el catalizador desde los tanques de almacenaje cada tanto. Es comn tambin en ellas, emplear el trmino decant oil para el producto slurry no sedimentado.

SPLITTERS DENAFTAFCCEn los aos de motores de automviles de gran potencia y naftas Premium de alto octanaje, era comn en las refineras la separacin de la nafta de FCC en dos fracciones: liviana y pesada. Esto se lograba fcilmente en una torre splitter con 20-25 platos operando a baja presin y reflujo mnimo. La nafta pesada de FCC se utilizaba en nafta normal de bajo octanaje y la nafta liviana de FCC en nafta Premium de alto octanaje. La nafta liviana de FCC era rica en olefinas de C5 y C6 y cuando se mezclaba con nafta reformada catalticamente (con alto contenido de aromticos), la nafta resultante tena un nmero de octano resultante mayor al esperado. Este efecto sinrgico reduca la necesidad de utilizar mejoradores de octanaje como el tetraetil plomo y mejoraba la rentabilidad de la refinera. Materias Primas Petroqumicas 2010 11


La prctica de la separacin de nafta FCC fue abandonada cuando la carrera de autos de gran potencia termin y la demanda de gasolinas Premium de alto octanaje disminuy. Los tiempos cambian, y el inters actual en reducir el contenido de olefinas en las naftas por consideraciones ambientales ha revivido la prctica del splitting de nafta FCC. La nafta liviana de FCC se hace reaccionar con metanol sobre un catalizador de intercambio inico para producir TAME (ter metil ter-amlico). Cerca del 90% del 2-metil-1-buteno y del 2-metil-2-buteno se convierten en TAME en dos reactores. El ismero 3-metil-1-buteno no reacciona.

PLANTASDEGASFCCLa Fig. 11.3 representa una planta de gas FCC tpica. El gas hmedo del acumulador de cabeza de la fraccionadora primaria se comprime en dos etapas, se enfra, y se carga al



separador de alta presin. El vapor del separador de alta presin se alimenta a la absorbedora primaria donde se pone en contacto con nafta no estabilizada lean oil proveniente del acumulador de cabeza de la fraccionadora. El producto gaseoso de la absorbedora primaria se carga a la absorbedora secundaria donde es lavado an ms por contacto con la corriente de lean oil extrada de la fraccionadora. Esta corriente de lean oil es por lo general gas oil liviano o nafta pesada. El aceite rico (rich oil) de la absorbedora secundaria se recicla a la fraccionadora para recuperar la nafta absorbida y los hidrocarburos lquidos livianos. El gas (tail gas) de la absorbedora secundaria usualmente va al sistema de combustible de la refinera. Los fondos de la absorbedora primaria se reciclan a los enfriadores del separador de alta presin. El lquido de ste es bombeado y cargado al stripper (desetanizadora) donde los C2 y el H2S se despojan por la cabeza. Los productos de cabeza del stripper se recirculan tambin a los enfriadores del separador de alta presin. Los fondos del stripper se cargan a la columna estabilizadora (desbutanizadora) donde los hidrocarburos C3 y C4 se remueven saliendo por cabeza. El producto de fondo de la estabilizadora es nafta de FCC. Como me mencion antes, algunas refineras cargan esta nafta a un splitter para producir nafta liviana de FCC para el blending de nafta Premium, o para cargar a la unidad de TAME donde varias de las olefinas C5 se convierten en TAME. La planta de gas de la Figura 11.3 tiene una torre splitter (despropanizadora) para separar los hidrocarburos C3 y C4. Esta torre es necesaria solamente cuando las olefinas C3 y C4 son procesadas separadamente. Ntese que es necesario tratar las corrientes de nafta e hidrocarburos C3/C4 para removerles compuestos cidos antes de ser utilizadas para blending o carga de otras unidades. Las refineras utilizan una gran variedad de soluciones causticas y de aminas para remover las impurezas cidas. Es necesario inyectar agua de lavado a la descarga del compresor de gas hmedo para reducir la corrosin y mantener las sales en solucin. La materia prima del FCC contiene pequeas concentraciones de compuestos de azufre y nitrgenos que producen H2S, SO2, HCN, y NH3 en el proceso de craqueo. Las corrientes del reactor y de stripping crean un ambiente hmedo en el cual los componentes de azufre y nitrgeno se vuelven corrosivos. Por lo tanto, la mayora de las refineras utilizan agua de lavado para retardar la corrosin. Existen muchas variaciones en los flujos de proceso de las plantas de gas FCC. Sin embargo, en las plantas sin lean oils refrigerados, las condiciones operativas son muy similares. En estas plantas, la presin de salida de la segunda etapa de compresin est entre 190 y 225 psig (14 a 16,5 bar) y las salidas de los enfriadores de agua entre 33 y 41 C. La absorbedora primaria le sigue al separador de alta presin y la absorbedora secundaria a la absorbedora primaria. El lquido del separador de alta presin se bombea al stripper que generalmente opera en el rango de 200 a 225 psig (15 a 16, 5 bar). El producto de fondo del stripper presuriza la desbutanizadora la cual opera usualmente en el rango de 100 a 150 psig (8 a 11,5 bar). El producto de cabeza de la desbutanizadora se bombea al splitter de C3/C4, el cual opera a alrededor de 250 psig (18 bar). La absorbedora primaria frecuentemente tiene un enfriador intermedio en el medio de la columna para remover algo del calor de absorcin. El producto de cabeza de la absorbedora primaria se encuentra tpicamente entre 41 y 44 C y el de fondo entre 46 y 52 C. Materias Primas Petroqumicas 2010 13


El producto de cabeza del stripper vara entre 50 y 55 C, mientras que los fondos estn tpicamente entre 160 y 177 C. El stripper puede tener tambin una extraccin de agua cerca de la cima de la columna para remover el agua libre que condensa en la torre. La temperatura del separador de alta presin es un punto de control natural en una planta de gas FCC. Si esta temperatura es muy alta, el absorbedor estar sobrecargado. En cambio, si es muy baja, el stripper estar sobrecargado. En muchas plantas no refrigeradas, el rango de temperatura ideal se encuentra entre 33 y 38 C. La temperatura de fondo del stripper es un punto de control importante para maximizar la recuperacin de propileno en la planta de gas. Idealmente, el stripper debera remover la mayor cantidad de etano y H2S, mientras minimiza las prdidas de propileno en los vapores despojados. Muchos operadores tienen a despojar todo el etano del producto de fondo (nafta no estabilizada). Dejando una pequea cantidad residual de etano en los fondos, la recuperacin global de propileno en la planta de gas FCC puede aumentar significativamente. Se conoce muy bien el hecho de que el proceso de absorcin no es una manera muy eficiente de recuperar hidrocarburos lquidos livianos. Este proceso se utiliz por muchos aos en la recuperacin de hidrocarburos lquidos del gas natural, y por lo tanto se adopt para las plantas de gas de FCC. Los procesadores de gas natural han hecho muchas mejoras en esta tecnologa para incrementar la recuperacin de lquidos, y algunas de ellas han sido incorporadas a las plantas de gas FCC. Una manera obvia de mejorar la absorcin es enfriar el absorbente. La absorcin es exotrmica y a medida que los hidrocarburos son absorbidos del gas, la temperatura del lean oil aumenta. Cuando sucede esto, la fuerza impulsora de la absorcin disminuye. Por lo tanto, la ubicacin de uno o dos enfriadores intermedios para remover calor del lean oil en puntos intermedios de la columna, mejoran el rendimiento de la misma. Los calores de absorcin son ms altos para los hidrocarburos ms livianos lo que da lugar a la prctica de presaturar al lean oil con hidrocarburos livianos antes de su introduccin a la absorbedora. Este esquema ha sido incorporado en unidades absorbedoras primarias de muchas plantas de gas de FCC y se muestra en la Fig. 11.5.



En esta configuracin, el lean oil se pone en contacto con los productos de cabeza de la absorbedora y por lo tanto se absorben hidrocarburos gaseosos livianos. La mezcla lquido/vapor resultante se enfra y se separa en la cmara de presaturacin donde el vapor va hacia la absorbedora secundaria y el lean oil se alimenta al plato superior de la absorbedora. Ntese que esto es equivalente a operar a la absorbedora con una alimentacin lquida en el sistema condensador de cabeza. Se sabe tambin que un lean oil de menor peso molecular absorber ms hidrocarburos livianos (particularmente C3) que uno de mayor peso molecular. Los procesadores de gas utilizan lean oils de alto peso molecular cuando los precios del propano son bajos porque son ms econmicos y sus prdidas son menores. Cuando el precio del propano es alto, ellos emplean lean oil de menor peso molecular para maximizar la recuperacin de propano. Por lo tanto, al usar una corriente de nafta pesada de la fraccionadora principal como absorbente de la absorbedora secundaria, se obtiene mayor recuperacin de hidrocarburos C3 (notablemente propileno) que la que se obtendra al emplear gas oil liviano. Algunas plantas de gas FCC utilizan refrigeracin para enfriar el lean oil de las absorbedoras primarias y secundarias. Esto aumenta los costos operativos de las plantas de gas, pero puede justificarse en algunos casos por el aumento de capacidad. El compresor de dos etapas de gas hmedo es, por lo general, el cuello de botella cuando se desea expandir la operacin de una planta FCC. Cuando el lean oil de las absorbedoras se refrigera, es posible reducir substancialmente la presin del separador de alta presin y an lograr buenas recuperaciones de hidrocarburos C3. Eso reduce los requerimientos de compresin del gas hmedo y permite mejorar el flujo de los sistemas que estn limitados por la compresin.

PLANTADEFCCENLAREFINERALUJNDECUYO(YPF)Ver pgina siguiente.

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