CRAQUEO CATALITICO FLUIDIZADOProductos Reactor Gas de combustin Vapor Regenerador

Aire

Alimentacin

MATERIAL COMPLEMENTARIO VI PROF. HUGO LUJANO

Contenido Introduccin Objetivo Historia Materias primas y productos Ubicacin en la refinera Qumica del proceso Descripcin del proceso Variables principales

IntroduccinEs un proceso para convertir hidrocarburos que ebullen en el rango 280 - 570 (650F - 1050F), tpicamente g asleos C C obtenidos en la destilacin al vaco, en productos de alto valor agregado, como gasolina y GLP, utilizando un catalizador slido en estado fluidizado. Sus siglas en ingles son su nombre ms comn FCC Fluid Catalytic Cracking.

IntroduccinTCNICAS PARMETROS PROCESO CARACTERSTICASBaja selectividad: Alta produccin de gas y coque

Viscorreducin Coquificacin retardada Flexicoquizacin

Baja calidad de los productos, altas concentraciones de olefinas y diolefinas No requiere de catalizador.: Esto permite procesar cargas pesadas con alto contenido de metales, este proceso es especficamente apropiado para la conversin de residuos de vaco

CRAQUEO TRMICO

TemperaturaCraqueo mas selectivo: menos gas, menos coque y buen rendimiento a gasolina (50%)

FCC (VGO)

Calidad media de los productos, existe presencia de olefinas Debido al catalizador, las alimentaciones con alto contenido de metales no son procesadas en estas unidades Proceso apropiado para la conversin de VGO y residuos de vaco con bajo contenido de metales Muy alta selectividad al craqueo. Conversin completa de la alimentacin en productos de muy alta calidad: gasolina, kerosene, gasleo No hay produccin de hidrgeno gracias al hidrgeno Alto consumo de hidrgeno por lo cual requiere de una unidad para producirlo El catalizador requiere de una carga muy pura: Proceso apropiado para la conversin de destilados de vaco

CRAQUEO CATALTICO

Temperatura + Catalizador

FCC para destilados y residuos de vaco

HIDROCRAQUEO CATALTICO

Temperatura + Catalizador + Hidrgeno Hydrocraqueo de destilados de vaco Hidrotratamiento de residuos de vaco e Hidroconversin

Objetivo

DEFINICIN

El craqueo cataltico o desintegracin cataltica tiene como finalidad transformar destilados de alto peso molecular en componentes livianos de alta calidad. Este proceso se realiza en presencia de un catalizador a altas temperaturas y en un ambiente de baja presin. Los principales productos obtenidos en el proceso de desintegracin cataltica son: Olefinas (Propileno y butilenos) Gasolinas Aceites de Reciclo Liviano (ARL) Aceites Diluentes (ARP/Lodoso)

Reformado25%

MTBE Alquilato Butano

3% 8% 6% 4% 2%

52%

Nafta Liviana de Dest. Isomerado Nafta de Craqueo Cat.

Historia del proceso de Desintegracin Cataltica1942 1947 1948 1952 1955 1960 1961 1964 1972 1974 1975 1979 1981 1987 Primera Unidad de FCC (Exxon) Configuracin UOP Stacked Manufactura de Catalizadores con Secado Spray Catalizadores Amorfos Sintticos de Alto Contenido de Almina Craqueo en Reactores Tipo Riser (Shell) Regeneracin a Altas Temperaturas Heavy Oil Cracking (Kelloggs-Phillips) Catalizadores Zeolticos (Mvil) Combustin Total de CO (AMOCO) Promotores de Combustin (Mvil) Pasivacin de Metales (Phillips) Zeolita (ZSM-5) Selectiva a Geometras (Mvil) Regeneracin en dos Etapas (TOTAL) Separacin de alta eficiencia catalizador - productos (Mvil)

Capacidad de FCC en el mundo (BPD)USA JAPON REINO UNIDO CANADA FRANCIA BRASIL ITALIA VENEZUELA MEXICO ALEMANIA AUSTRALIA ARGENTINA ESPAA TOTAL 5.404.100 629.975 444.500 387.870 349.480 316.585 306.300 282.500 267.000 240.250 205.300 171.300 157.300 10.672.226

Materias Primas y ProductosHidrocarburo Pesado (280 - 570 C)

F.C.C.Gas + GLPGases (C2-/N2/CO/CO2/H2) Gas combustible para sistema de gas de refinera. Olefinas (Propilenos + Butilenos) Alimentacin a Alquilacin Bsicos Petroqumicos (Pureza 99.99% Mol) Gasolina (Liviana y Pesada) Componentes en mezcla de gasolina automotor (Azufre < 15 ppm, Punto final destilacin < 240 C) Gasoil Cclico (Liviano y Pesado) Hidrotratado es utilizado como combustible diesel Como diluente en mezclas Coque Quemado en el regenerador para devolver propiedades al catalizador

Gasleo Liviano y pesado de Vaco (LVGO - HVGO)ALIMENTACIONES A FCC

Residuo largo (Fondo de Dest. Atmosfrica) Aceite Desasfaltado (DAO)

Gasolinas

LCGO HCGO + Lechada Coque** se consume en el proceso

PRODUCTOS

Gasleo de Viscoreduccin (VGO)

Ubicacin en RefinerasGases / GLP DESTILACION ATMOS/VACIO Naftas REFORMAC. Gasol. Alto Octanaje Aromticos

G G GGASOLINAS

Crudo

DESTILACION CONVERSION MEDIA

CONVERSION PROFUNDA

E HDS D Residuo Largo R Bases Lub. E Parafinas E Alquilato ALQ G HDS Gasolinas G Dest./Diluente D Res. Bajo Azufre R Residuo Corto R Asfalto R Gasolinas G Destilados D CONVERSION Residual RESIDUALES R Coque EDestilados

DESTILACION AL VACIO

FCC

D

DESTILADOS

R

RESIDUALES

E

ESPECIALIDADES

Qumica del ProcesoPrincipales reacciones en craqueo catalticoParafinas Craqueo Parafinas + olefinas

Olefinas

Craqueo Ciclizacin Isomerizacin Transferencia H Ciclizacin

Olefinas + GLP NaftenosTransferencia H2 Aromticos Olefinas isomerizadas

Parafinas Coque

Condenzacin Deshidrogenizacin

Qumica del ProcesoPrincipales reacciones en craqueo catalticoCraqueo Olefinas Cicloolefinas Deshidrogenacin Aromtico

Naftenos

Deshidrogenacin Isomerizacin

Naftenos con anillos diferentes

Cadena lateral

Aromticos

Aromticos no sustituidos + olefinas Diferentes alquilaromticos Diferentes alquilaromticos Poliaromticos Alquilacin Coque

Craqueo Transalquilacin Transalquilacin Deshidrogenacin Condensacin

Deshidrogenacin condensacin

Qumica del ProcesoPrincipales reacciones en craqueo catalticoCadenas largas de alcanos

Cadenas cortas de alcanos y ciclo alcanos

Cadenas ramificadas de alcanos y alquenos

Aromticos

Cadenas cortas de alquenos y alquenos ramificados

Qumica del ProcesoCatalizadoresEl catalizador de FCC es un polvo fino y poroso compuesto de xidos de silicio y aluminio. Otros elementos pueden estar presentes en pequeas cantidades. Este catalizador posee propiedades cidas requeridas para las reacciones de craqueo cataltico. Pueden dividirse en tres clases: Aluminosilicatos naturales tratados con cido

Combinaciones de almina-silicio sintticas y amorfas Almina - silicio sintticos cristalinos o zeolitas

Qumica del ProcesoComponentes del catalizador de FCCZeolita Componente cataltico primario para el craqueo selectivo. Las modificaciones de la zeolita afectan su actividad, selectividad y tienen un efecto en la calidad del producto Sirve principalmente para reducir los fondos de los productos, de las FCCU, debido al aumento del LCO y productos livianos Proporciona al catalizador una resistencia al sodio, un medio para ajustar el volumen de poros y de actuar como un medio trasmisor de calor. El aglutinante mantiene firmemente unidos todos los componentes, proporcionando una buena retencin y fuerza mecnica0 Si Caja sodalita 0

Matrz-Activa

Arcilla y Aglutinante

0

0 0

Hexaedro

A1

Supercaja 0

0

0

Descripcin del ProcesoTipos de procesosEl proceso evoluciono con los desarrollos alcanzados en los catalizadores as como el proceso de regeneracin de catalizador. Lecho Fijo (Houdry): Primeros pasos del proceso, poca utilizacin por desactivacin del catalizador. Lecho Movil (CCT): Utiliza un lecho slido continuo y mvil de catalizador que gravita a travs de la unidad en una masa compacta. El regenerador de catalizador es un horno ubicado debajo del reactor. Lecho Fluidizado (CCF): El catalizador fluidizado circula continuamente entre la zona de reaccin y la zona de regeneracin y acta como vehculo para transferir calor desde el regenerador hasta el reactor.

Descripcin del ProcesoCATALIZADOR GASTADOGases de combustin Productos craqueados a fraccionamiento

Combustin de coque

REGENERADOR 700C A 750C

Circulacin de catalizador

REACTOR 520C A 540C

Reacciones de craqueo

Aire

Alimentacin

CATALIZADOR REGENERADO

FCC. Diagrama simplificadoVAPOR AGUA

GASES DE COMBUSTIN

COMPRESOR DE GAS

GAS COMBUSTIBLE + H2S

FILTRO DE FINOS DE CATALIZADOR

REACTORAGUA

PLANTA DE GAS

CALDERA

PROPANO / PROPILENOS

BUTANO / BUTILENOS NAFTAS CRAQUEADAS

DESPOJADOR

VAPOR

REGENERADOR

CORTE DE GASOLEOS (LCO)

VAPOR

RISERAIRECORTES PESADOS (HCO + LECHADA LECHADA

SOPLADOR ALIMENTACIN VGO Otras alimentaciones

FRACCIONADOR PRINCIPAL

Flujo (t/h)

Presin (bas abs)

CRAQUEO CATALTICO

REACTOR FRACCIONADORA

REGENERADOR CATALTICO

TREN DE PRECALENTAMIENTO

Esquema simplificado de una unidad de FCC (Seccin Reaccin)

Variables Principales

Temperatura del Reactor

Tiempo de Contacto

Actividad del Catalizador

Tasa de Circulacin del Catalizador

Calidad de la carga

Variables PrincipalesVariables Carga % DVGO T horno T reaccin Circulacin Cat % Conv V cicln RX Presin RX Inventario cat RX-RG P RX-RG T fase diluida RG T fase densa RG % O2 gas del RG V cicln RG Retiro cat Adicin cat Coque cat Tpico operacional 103 100 730-740 965-970 40-45 65-70 50-55 35 270 0,5 1350 1320 1,5 70-75 2,9 7,5 475-490 unidad KBD % F F ton/d % ft/s psig ton psi F F % ft/s ton/d ton/d ton/d