Craqueo Catalítico Fluidizado Sesión 4b Unidad II Julio 2020

Craqueo Catalítico Fluidizado

COMPETENCIA ESPECIFICA QUE APORTA LA ASIGNATURA Al finalizar la unidad el estudiante caracterizará los crudos y fracciones según tipos de pruebas normalizadas internacionalmente, con responsabilidad y honestidad.

Sinopsis El cracking catalítico fluido es un proceso que se basa en la ruptura de cadena de hidrocarburos a través de equilibrios físicos y químicos, que esta orientado a obtener productos de mayor cotización, partiendo de una carga constituida principalmente por gasóleos. La carga precalentada se une con el catalizador regenerado que tiene una temperatura aproximada de 1200°F y sube por el Riser hacia el reactor, donde se completan las reacciones de craqueo de moléculas de hidrocarburos, iniciadas en el tubo elevador. Del reactor, la mezcla de hidrocarburos craqueados pasa a la fraccionadora, donde se separa en gases y gasolina, aceite cíclico ligero, aceite cíclico pesado y aceite clarificado. Del reactor, la mezcla de hidrocarburos craqueados pasa a la fraccionadora, donde se separa en gases y gasolina, aceite cíclico ligero, aceite cíclico pesado y aceite clarificado. Esta unidad de Cracking Catalítico tiene como productos principales: el GLP (gas domestico), butano, gasolina de más de 90 octanos, aceite cíclico ligero, que va generalmente a incrementar los inventarios de Diesels; y el aceite cíclico pesado más el aceite clarificado que se emplean en las mezclas de combustibles industriales

Cuestionario 1. ¿Qué es el proceso de cracking catalítico fluidizado y cual es su aplicación? 2. ¿Qué productos se obtienen del cracking del petróleo? 3. ¿Qué objetivos comerciales tiene la técnica del cracking?

Una unidad de procesos muy importante en la Industria de la refinación de petróleos es la unidad de Cracking Catalítico Fluidizado. La importancia de este proceso estriba en la obtención de productos muy cotizados en el mercado de combustibles de hidrocarburos, como son: el gas licuado de petróleo (GLP) y gasolina de alto octanaje (más de 90 octanos). INTRODUCCION

FUNDAMENTOS TEORICOS El cracking catalítico es un proceso que utiliza una sustancia llamada catalizador, la cual modifica profundamente el mecanismo de ruptura de los enlaces entre átomos de carbono de los hidrocarburos que conforman la carga y aumentan la velocidad de transformación. Permite asimismo reducir la severidad de las reacciones secundarias, productoras de gas, coque y residuos pesados, con detrimento de la gasolina. El catalizador puede ser una arcilla natural o un producto sintético, como un sílice-aluminato, cuyas propiedades físicas y químicas pueden ser controladas y mejoradas.

FUNDAMENTOS TEORICOS A pesar de comportarse como un catalizador en las reacciones que propicia, no permanece inalterado, pues se recubre de coque, que lo hace perder actividad. El coque se elimina por combustión, con lo cual el catalizador recupera su actividad. La carga para una unidad de craqueo catalítico está compuesta básicamente por gasóleos. Estos gasóleos están compuestos de moléculas pesadas de hidrocarburos que pueden ser parafinas, olefinas, naftenicos y aromáticos, según sea la distribución de los átomos en la estructura molecular de los hidrocarburos. Las series parafínica y olefínica son las más deseables, por ser mas susceptibles a craquearse.

El proceso existente en la Refinería “La Pampilla” es un proceso de craqueo catalítico “fluido”, patentado y diseñado por la U.O.P (Universal Oil Products). El catalizador se comporta como fluido, circula entre el reactor y el regenerador, asegura una operación continua entre cracking y regeneración. Esta planta tiene una capacidad de diseño de 6700 B/D (año 1973). Consta de tres secciones básicas: Sección Reactor-Regenerador Sección fraccionadora Sección Recuperación de Gases

ALIMENTACION La carga a la planta está formada por la mezcla de tres productos de la Unidad de Destilación Primaria y Vacio: gasóleos liviano y pesado de Vacio y gasóleo atmosférico. Esta carga se le une la mezcla de los reciclos de HCO(aceite clarificado pesado) y fondos, conformándose así la llamada “carga combinada”

ALIMENTACION CORRIENTE COMBINADA Gasoleo atmosférico Gasoleo pesado Gasoleos livianos HCO DE RECICLO Y FONDOS

REACTOR-REGENERADOR Carga combinada 380°F ingresa Riser donde se encuentra el catalizador (1200°F) Reactor (donde se completa el cracking) y se vaporiza toda la carga Separación del catalizador en la corriente de vapor El catalizador separado va a formar la cama densa del reactor y los vapores son tomados por un ciclón que asegura la separación del catalizador que pueda haber sido arrastrados por los vapores, regresándolo a la cama densa Los vapores de hidrocarburos son llevados a la corriente de fraccionamiento El catalizador que baja del reactor pasa por un agotador, donde se le despoja los vapores de hidrocarburos que trae consigo regresándolos al reactor La circulación de catalizador se realiza debido a la diferencia de presión entre el reactor y el regenerador

FRACCIONAMIENTO La mezcla de hidrocarburos que salen del reactor, entran a la columna fraccionadora a 900°F aprox. Productos intermedios, aceite clarificado ligero(LCO) y aceite clarificado pesado (HCO). Por el domo de la torre salen la gasolina y los gases, la gasolina es enfriada y condensada, separada de los gases en el acumulador. La gasolina es bombeada al absorbedor primario de recuperación de gases, mientras una parte es regresada como reflujo al domo de la fraccionadora.

VARIABLES OPERACIONALES Entre las variables independientes podemos enumerar: 1.- Temperatura del reactor. 2.- Régimen de recirculación o reciclo. 3.- Temperatura de precalentamiento de la carga. 4.- Velocidad espacial. 5.- Actividad del catalizador.

Como variables dependientes, tenemos: 1.- Relación catalizador/aceite. 2.- Temperatura del regenerador. 3.- Régimen de aire de combustión. 4.- Conversión.

Efectos de las variables operacionales 1.- Aumento de la temperatura del reactor Aumentará la conversión (gasolina y gases). Aumentará el N° de octano de la gasolina. Aumentará la producción de gas seco. Aumentará el rendimiento de coque. Aumentará la relación catalizador/aceite. Disminuye el LCO.

II.- Incremento de recirculación o reciclo(carga combinada) Disminución de C2 y más ligeros Disminución de C3 Disminución de C4 Aumento de gasolina.

III.- Aumento de temperatura de precalentamiento de la carga Aumenta la temperatura del regenerador Se reduce la producción de coque Disminuye la relación catalizador/aceite.

Principales Reacciones

HDS: hidrodesulfuración

Descripción del funcionamiento El catalizador que circula por el riser se contacta con la carga que es inyectada, parcialmente vaporizada por picos de alta eficiencia, en ese instante se inician las reacciones de craqueo. El catalizador con los productos de la reacción continúan por el riser (tubo de subida) y descargan en el recinto del reactor RX, donde caen las partículas de catalizador por pérdida de velocidad y diferencia de densidad. Los gases ingresan a los ciclones, que retienen las partículas de catalizador arrastradas y luego son devueltas al lecho del RX. Los gases ingresan en la zona flash de la fraccionadora. El catalizador desciende por el stripping ST (despojador) y recibe una inyección de vapor que ingresa por la parte inferior para despojar los hidrocarburos absorbidos sobre la gran superficie especifica del catalizador. A la salida del ST hay una válvula que regula la transferencia de catalizador al regenerador RG.

1.Petroquímicos.

CONCLUSIONES El catalizador además de promover la acción catalítica es vehículo de transmisión de calor entre el reactor y el regenerador. El proceso es un sistema de equilibrio, de presiones, de temperatura y químico, por lo tanto es preciso mantener una estrecha interrelación entre las variables de operación. Las variables que afectan e influyen en la formación de coque son: la calidad de la carga, la calidad del catalizador y la conversión. La conversión a su vez depende de las condiciones de operación: temperatura, presión, circulación de catalizador, etc. El cracking catalítico fluido es uno de los procesos de refinación más rentables, ya que permite obtener productos de gran valor como el GLP y gasolina de alto octanaje, partiendo de un subproducto como son, los gasóleos. Además de no consumir combustible para mantener la temperatura de operación.

Cuestionario 1. ¿Qué es el proceso de cracking catalítico fluidizado y cual es su aplicación? 2. ¿Qué productos se obtienen del cracking del petróleo? 3. ¿Qué objetivos comerciales tiene la técnica del cracking? Control e lectura del Capitulo 10 del texto: J. P. Wauquier. El refino del petróleo. Trabajos: En grupos de max. 6 alumnos, realizar investigación bibliográfica de las refinerías, La Pampilla, Talara, Conchán e Iquitos (incluido el Oleoducto Norperuano).