Cracking Catalítico Fluido

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    13-Jul-2015

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<p>Cracking Cataltico FluidoEl proceso de craqueocataltico fluido se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos</p> <p>Conceptos del craqueo cataltico (FCC)El proceso de craqueo cataltico fluido se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos del orden de los 45 tomos de carbono, mediante la accin de un catalizador que favorece que las reacciones se produzcan a una temperatura mas baja que la necesaria para el craqueo trmico de la misma carga. Las reacciones producidas son mucho mas rpidas y selectivas que las de craqueo trmico. Las reacciones generan una cantidad de carbn que se deposita sobre la superficie del catalizador. Los procesos se desarrollan en forma continua , mediante una circulacin de catalizador que se contacta ntimamente con la carga. Posteriormente el catalizador se regenera por medio de la combustin del carbn producido, lo que produce la energa que requiere el sistema para funcionar.</p> <p>Economa del procesoLa carga de la unidad es un producto intermedio de bajo valor. Puede ser comercializado como fuel oil o carga de FCC. Mediante este proceso se obtiene :</p> <p>Mayor expansin volumtrica (110 m3 de productos/ 100 m3 de Carga).</p> <p>Mayor nivel de conversin a productos de alta demanda y valor comercial. La nafta producida aporta el mayor volumen de octanos del pool de naftas. Es el proceso de mayor produccin de LPG. Butano como materia prima para la produccin de MTBE y Alkilato . Propileno de alto precio y creciente demanda.</p> <p>Principales Reacciones</p> <p>Cargas y producciones. Tipos y calidadesLa carga de la unidad de FCC esta fundamentalmente compuesta por : GO pesado de Vaco GO pesado de Coque</p> <p>GO pesado de Topping Los aspectos ms importantes de calidad de la carga son los siguientes : Contenido de carbn conradson: mide el potencial de generacin de carbn de la carga. Nivel de contaminantes: en especial nquel y vanadio que son venenos permanentes del catalizador. Composicin qumica de la carga: las especies qumicas predominantes definen la calidad de los productos resultantes y la cantidad de carbn producido. Si bien las unidades de FCC son muy flexibles y pueden procesar cargas muy diversas, es importante conocer sus caractersticas para adecuar la operacin.</p> <p>Producciones</p> <p>Las Unidades de FCC: </p> <p>Son las productoras de naftas por excelencia, en calidad y cantidad. Producen menor cantidad de gas residual que el Cracking Trmico. Producen alta calidad de propano y propileno, butilenos, isobutanos y butanos. Estas corrientes son la materia prima para los procesos Petroqumicos.</p> <p>Seccin de ReaccinLos equipos de reaccin de las unidades de cracking tienen tres partes fundamentales </p> <p>Reactor ( RX ) Regenerador ( RG ) Stripper ( ST )</p> <p>ReactorEs el lugar donde se producen las reacciones de craqueo .</p> <p>Hay distintos tipos de tecnologas. Actualmente operan con tiempo de contacto (carga: catalizador) muy bajo donde la parte principal del RX es el riser. Este es el lugar fsico donde se producen las reacciones, en tanto que el resto del equipo es para separar catalizador de los productos. Las unidades de tecnologas anteriores operan en lecho fluido con tiempos de contacto mayores y menores rendimientos en LPG y naftas. La temperatura de operacin es de 500 C - 540 C. En el RX existen ciclones que permiten separar catalizador arrastrado de los productos de la reaccin. Estn revestidos con material refractario que impiden la erosin y las altas temperaturas sobre las paredes metlicas.</p> <p>RegeneradorEs la parte de la unidad donde se quema el carbn depositado sobre el catalizador , posee un sistemas de distribucin del aire necesario para la combustin provisto por un compresor de aire. Dicho compresor es la mquina ms importante de la unidad ya que si no hay aire para regeneracin debe detenerse la unidad. Posee ciclones que separan los gases de la combustin del catalizador arrastrado. Estn revestidos por material refractario que impiden la erosin y protege a las paredes metlicas de la alta temperatura. La temperatura de operacin de 705 C - 740 C. Estas unidades operan a combustin total ( formacin de CO2 ), para lo cual se adiciona un promotor de combustin.</p> <p>StripperEn esta parte del equipo se inyecta vapor para despojar de hidrocarburos del catalizador agotado . La inyeccin se realiza a travs de un distribuidor. La funcin ms importante es reducir el contenido de hidrocarburos depositados sobre el catalizador, disminuyendo la demanda de aire en el regenerador, aumentando el rendimiento en productos lquidos. El equipo cuenta con bafles que mejoran el contacto vapor - catalizador.</p> <p>Funcionamiento del sistema de reaccin</p> <p>Se describe la operacin de una unidad flexicracking operadas con vlvulas.</p> <p>CatalizadorLa circulacin del catalizador es un factor preponderante en el funcionamiento de la unidad. El pasaje de catalizador del RG al RX se consigue manteniendo un diferencial de presin positivo en el RG de 200 gr/cm2 controlado automticamente. La circulacin del RX al RG se establece por el peso de columna de catalizador ms la presin propia del RX. La circulacin incide sobre las siguientes variables: </p> <p>Relacin catalizador / carga Tiempo de residencia del catalizador en el RG Velocidad espacial Selectividad de las reacciones</p> <p>Descripcin del funcionamientoEl 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 reaccin continan por el riser y descargan en el recinto del RX, donde caen las partculas de catalizador por prdida de velocidad y diferencia de densidad. Los gases ingresan a los ciclones, que retienen las partculas 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 ST y recibe una inyeccin 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 vlvula que regula la transferencia de catalizador al RG.</p> <p>Variables del procesoEl proceso de craqueo cataltico es un sistema de equilibrios. Para que la unidad pueda ser operada en forma continua, deben mantenerse tres balances :</p> <p>Balance de carbn Balance de calor Balance de presin La gran complejidad de la operacin de estas unidades se debe fundamentalmente a la estrecha interdependencia que posen las variables del proceso, esta interdependencia hace casi imposible en trminos prcticos modificar una variable sin tener una inmediata respuesta en el resto del sistema, estos efectos deben ser manejados en forma continua. Las modificaciones de variables deben realizarse teniendo en cuenta que se mantengan en equilibrio los tres balances. Las variables de operacin se dividen en independientes y dependientes</p> <p>Variables operativas independientesT RX T precalentamiento de carga Relacin de reciclo Actividad de catalizador Modo de combustin Calidad de la carga Velocidad espacial</p> <p>Variables dependientesT RG Velocidad de circulacin Conversin Requerimiento de aire C /O</p> <p>Descripcin de la variables : </p> <p>Temperatura de reaccin: temperatura de la mezcla catalizador y carga en el punto donde se considera han finalizado las reacciones T precalentamiento de carga: es la temperatura a que se levanta la carga previamente al ingreso al RX. Relacin de reciclo: es la cantidad de producto ya craqueado (reciclo) que se incorpora a la carga fresca. Actividad de catalizador: es la capacidad que tiene el catalizador para convertir una carga determinada en productos de menor peso molecular. Modo de combustin: mide el grado de conversin de monxido de carbono a dixido de carbono, y por ende modifica la cantidad calor que se libera en el regenerador. Calidad de la carga: de acuerdo a la naturaleza de la carga, sern los productos a obtener. Velocidad Espacial: se define como el cociente entre el caudal de carga total y la cantidad de catalizador existente en el RX. Temperatura de RG: es la temperatura existente en el lecho denso del regenerador. Velocidad de circulacin: se define como el caudal de catalizador que circula vs. el rea media del reactor. Conversin : es el porcentaje de volumen de carga fresca que se convierte en nafta (de punto seco predeterminado) y productos mas livianos. Requerimiento de aire: es la cantidad de aire requerida para realizar la combustin del carbn depositado sobre el catalizador . Relacin catalizador /carga : es la relacin entre el rgimen de circulacin del catalizador (ton/h ) y el de la carga combinada ( fresca + reciclo ) expresada tambin en ton/ h.</p> <p>Descripcin de los balances Balance de calorEl balance de calor liga las variables independientes con las dependientes. El balance de carbn est ntimamente vinculado con el de calor ya que es el que aporta el combustible que mantiene el balance de calor. La nica fuente de calor de la unidad es la combustin del coque absorbido sobre el catalizador agotado. Conceptualmente el calor generado por el quemado de coque deber proveer el calor necesario para los siguientes requerimientos : </p> <p>Elevar la temperatura de la carga y productos hasta la temperatura del RX. Satisfacer la endotermicidad de las reacciones de craqueo. Compensar las perdidas del convertidor.</p> <p>Elevar la temperatura del aire de combustin y transporte hasta la temperatura de los efluentes del regenerador. Producir la desorcin de coque del catalizador agotado. El calor perdido por radiacin de las paredes del equipo.</p> <p>Balance de carbnEl balance de carbn relaciona todas las fuentes de generacin de carbn de la unidad y esta ntimamente vinculado con el balance de calor. El carbn formado en el proceso responde a la siguiente ecuacin :</p> <p>C t = coque total formado Ccat = coque producido por las reacciones de cracking. Ccarga = coque residual debido a la naturaleza de la carga. C circulacin = coque de circulacin funcin del rgimen de circulacin C contaminante = coque producido por la presencia de contaminantes en la carga.</p> <p>Balance de presinEl balance de presiones gobierna la circulacin del catalizador, Y permite la operacin de la unidad. Adems se debe controlar estrictamente por la seguridad de la operacin, ya que si se produce una inversin de flujo el equipo puede explotar por ingreso de aire y catalizador Calientes al reactor.. El equilibrio significa mantener un diferencial de presin positivo en el RG que permita transportar el catalizador hasta el RX.. Venciendo la presin de RX. La presin en el RG generada por la descarga de los gases producidos en la combustin, se controla a travs de un controlador diferencial de presin. La presin en el RX se controla en el acumulador de cabeza de la torre fraccionadora.</p> <p>CatalizadoresLos catalizadores utilizados son productos sintticos cristalinos , llamados zeolitas tamices moleculares , fabricados a base de alumina y silice. La actividad cataltica se produce porque los centros activos de las zeolitas son promotores de iones carbonios, responsables del inicio de las reacciones de craqueo. Las caractersticas ms importantes del catalizador son: </p> <p>Actividad Composicin qumica Tamao de las celdas de la zeolitas Area superficial de zeolitas y matriz. Propiedades texturales: como volumen poral ,densidad, etc. Granulometra</p> <p>AditivosSe utilizan algunos tipos de catalizadores con caractersticas especiales , que favorecen determinadas reacciones , lo que preferencia caractersticas determinadas en la produccin. Los de mayor uso son los promotores de olefinas (comercialmente ZM5), que producen mayor cantidad de olefinas en el LPG. Otros aditivos son los promotores de combustin que permiten obtener una combustin completa en el regenerador.</p> <p>Craqueo Cataltico Fluido (FCC)</p> <p>Esquema </p> <p>Qu es la FCC? Por qu utilizar reactor de lecho fluidizado circulante en FCC? Caractersticas de funcionamiento Descripcin del Proceso Balance trmico Balance de la presin</p> <p>Conclusiones</p> <p>Qu es la FCC? </p> <p>Proceso de conversin de primaria en una refinera de petrleo. La unidad que se utiliza un catalizador de micro-spherodial (catalizador zeoltico), que fluidifica cuando est debidamente ventilado. El propsito es convertir alto punto de ebullicin fracciones de petrleo (gas oil) de alto valor, gasolina de alto octanaje y el combustible para calefaccin.</p> <p>Por qu utilizar Lecho Fluido Circulante en FCC? </p> <p>En comparacin con lecho fijo, lecho fluidizado CFB - rgimen de fluidizacin rpida Buena para el tamao de catalizador CFB </p>