cracking catalitico e hidrocracking

ABSTRACTEn un principio la refinacin, se conformaba con la separacin las fracciones del crudo, valindose de la diferencia de volatilidad, con el paso del tiempo se adicionaron procesos los cuales adems de separar en las fracciones preexistentes tambin aumentaban el rendimiento de la mezcla, a la vez que su calidad y cantidad de producto final. Entre estos procesos se menciona el cracking.El cracking bsicamente consiste en romper las fracciones ms pesadas de la mezcla y dejarlos en compuestos ms simples. En principio el proceso que empleaba la accin de calor este fue el primer cracking utilizado el cual se denomina cracking cataltico a una temperatura entre 800 a 850C. con el paso del tiempo se introdujo una nueva forma de cracking el cual utilizaba elementos que agilitan o retardan la reaccin qumica durante la refinacin o tambin llamados catalizadores este proceso se denomin cracking cataltico que a diferencia del cracking anterior se empleaba menos accin de la temperatura que esta alrededor de los 450 a 500 C, en la actualidad este es un proceso en vigencia, es decir las refineras actuales lo utilizan con mucha frecuencia. Para de este tipo de craqueo, el catalizador (como Al2O3 o SiO2) es una especie de arcilla que puede darse en forma de terrones, pldoras, granos pequeos o como un polvo superfino y cuya accin desintegradora sumada a la del calor y la presin, favorece el fraccionamiento en componentes ms livianos y produce ms y mejor compuesto como resultado. El proceso de hidrocracking las molculas de hidrocarburos se descomponen en querosn y en la gasolina por efecto de la adicin de molculas de hidrogeno con presencia de un catalizador. Este proceso se encuentra situado generalmente tras el proceso de destilacin atmosfrica, en la que se lleva a cabo una primera separacin del crudo. RECURSOS ProcesoEl petrleo, una vez en la refinera, es almacenado en depsitos de gran tamao, separando generalmente los crudos en funcin de su contenido en azufre, al igual que en los procesos de tratamiento. En funcin de la demanda del mercado en un momento dado se trata primero el crudo de bajo contenido en azufre, antes de pasar a tratar el crudo de alto contenido en azufre para evitar la contaminacin de los productos salidos de cada tipo de crudo. En el caso inverso, los productos provenientes del tratamiento del crudo de bajo contenido en azufre son dirigidos en caso necesario hacia depsitos de almacenamiento de productos de alto contenido en azufre durante algunas horas, para ser tratados de nuevo ms tarde.Cracking cataltico es un proceso de conversin que se puede aplicar a una variedad de materias primas que van desde el petrleo al gas de petrleo pesado. Las unidades de craqueo cataltico fluido estn actualmente en vigor en aproximadamente 400 refineras en todo el mundo y las unidades se consideran unos de los logros ms importantes del siglo XX.

El craqueo cataltico es bsicamente el mismo que el craqueo trmico, pero se diferencia por el uso de un catalizador que no es (en teora) que se consume en el proceso y es una de las varias prcticas aplicaciones que se utilizan en una refinera que emplea un catalizador para mejorar la eficiencia del proceso.

El incentivo original para desarrollar los procesos de craqueo surgi de la necesidad de aumentar los suministros de gasolina y aumentar el octanaje de la gasolina, mientras se mantiene el rendimiento de las poblaciones de alto punto de ebullicin el uso de catalizadores.

Hidrocracking

Es uno de los mltiples procesos que tienen lugar en una unidad de refino de petrleo. Dado que de los compuestos ms pesados de dicha columna an se pueden seguir obteniendo productos de alto valor, como gasolina o keroseno, es necesario incorporar unidades adicionales que los extraigan. Un ejemplo de estas unidades sera el proceso de craqueo cataltico, mediante el cual se obtiene la mayor parte de la produccin de gasolina.RESOLUCION

CRACKING CATALITICO

El craqueo cataltico es el proceso de la refinera mas importante y mas ampliamente utilizado para la conversin de aceites pesado en gasolina mas valiosa y productos mas ligeros. Originalmente el craqueo se realizaba trmicamente, pero los procesos catalticos han reemplazado casi completamente al craqueo trmico, debido a que se produce mas gasolina con un mayor octanaje y menos aceites pesados.El proceso de craqueo produce carbn (coque) que permanece sobre las partculas de catalizador rebajando su actividad. Para mantener la actividad del catalizador a un nivel til, es necesario regenerar el catalizador, eliminando por combustin con aire este coque.Como resultado el catalizador se traslada continuamente del reactor al regenerador y de nuevo al reactor. La reaccin de craqueo es endotrmica y la de regeneracin es exotrmica.

Procesos de craqueo cataltico :El craqueo cataltico descompone los hidrocarburos complejos en molculas ms simples para aumentar la calidad y cantidad de otros productos ms ligeros y valiosos para este fin y reducir la cantidad de residuos. Los hidrocarburos pesados se exponen, a alta temperatura y baja presin, a catalizadores que favorecen las reacciones qumicas.Este proceso reorganiza la estructura molecular, convirtiendo las cargas de hidrocarburos pesados en fracciones ms ligeras, como queroseno, gasolina, GPL, gasleo para calefaccin y cargas petroqumicas.

La seleccin de un catalizador depende de una combinacin de mayor reactividad posible con la mxima resistencia al desgaste.

En todo cracking catalitico hay tres procesos:

1. Reaccin: la carga reacciona con el catalizador y se descompone en diferentes hidrocarburos.

2. Regeneracin: el catalizador se activa quemando el coque

3. Fraccionamiento: la corriente de hidrocarburo craqueados se separa en diversos productos.

El craqueo cataltico es el proceso de la refinera mas importante y mas ampliamente utilizado para la conversin de aceites pesado en gasolina mas valiosa y productos mas ligeros. Originalmente el craqueo se realizaba trmicamente, pero los procesos catalticos han reemplazado casi completamente al craqueo trmico, debido a que se produce mas gasolina con un mayor octanaje y menos aceites pesados.

El proceso de craqueo produce carbn (coque) que permanece sobre las partculas de catalizador rebajando su actividad. Para mantener la actividad del catalizador a un nivel til, es necesario regenerar el catalizador, eliminando por combustin con aire este coque.

Como resultado el catalizador se traslada continuamente del reactor al regenerador y de nuevo al reactor. La reaccin de craqueo es endotrmica y la de regeneracin es exotrmica.

Descripcin del proceso 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 ms baja que la necesaria para el craqueo trmico de la misma carga. Las reacciones producidas son mucho ms 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.

FIGURA N-1: Esquema cracking catalticoVariables 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: Balance de carbn Balance de calor Balance de presinLa gran complejidad de la operacin de estas unidades se debe fundamentalmente a la estrecha interdependencia que poseen 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.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:1. Mayor expansin volumtrica (110 m3 de productos/ 100 m3 de Carga).2. Mayor nivel de conversin a productos de alta demanda y valor comercial.3. La nafta producida aporta el mayor volumen de octanos del pool de naftas.4. Es el proceso de mayor produccin de LPG.5. Butano como materia prima para la produccin de MTBE y Alkilato.6. Propileno de alto precio y creciente demanda.HIDROCRACKING

El hidrocraqueo es un proceso en dos fases que combina el craqueo cataltico y la hidrogenacin, y por medio del cual las fracciones de destilado se descomponen en presencia de hidrgeno y catalizadores especiales dando lugar a productos de ms valor. En comparacin con el craqueo cataltico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de que se procesan cargas con alto contenido de azufre sin desulfuracin previa. En el proceso, la carga de productos aromticos pesados se convierte en productos ms ligeros, a presiones que varan entre 80 y 130 atm y temperaturas en un rango de 290 a 400C, dependiendo de las caractersticas particulares del proceso. Cuando la carga tiene un alto contenido parannfico, el hidrgeno impide la formacin de HAP, reduce la formacin de alquitrn y previene la acumulacin de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce cantidades relativamente grandes de isobutano para cargas de alquilacin, as como isomerizacin para control del punto de goteo, y del punto de humo, dos caractersticas importantes en el combustible de alta calidad para aviones a reaccin.En la primera fase, la carga se mezcla con hidrgeno reciclado, se calienta y enva al reactor primario, donde gran parte de ella se convierte en destilados intermedios. Los compuestos de azufre y nitrgeno se convierten en cido sulfhdrico y amonaco en el reactor de la fase primaria por medio de un catalizador. El residuo se calienta y se enva a un separador de alta presin, donde se extraen y reciclan los gases ricos en hidrgeno. Los restantes hidrocarburos se rectifican o purifican para extraer el cido sulfhdrico, el amonaco y los gases ligeros, que se recogen en un acumulador, donde la gasolina se separa del gas cido.Los hidrocarburos lquidos rectificados procedentes del reactor primario se mezclan con hidrgeno y se envan al reactor de la segunda fase, donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones de reaccin y materiales de destilacin para mezclas.

FIGURA N-2: proceso de hidrocrackingTermodinmica de las reacciones de Hidrocracking

Variables del Proceso Hidrocracking Catalizador Velocidad Espacial Presin parcial de Hidrgeno Relacin hidrgeno/ hidrocarburoNOMENCLATURAC: Grados CelsiusMTBE: Metil-Ter-Butil-EterDMOH: Aceite desmetalizado hidrogenadom3: Metros cbicosHC: HidrocarburoH: HidrogenoC: Carbono DMO: Aceite desmetalizadoLPG: Libras por galnAtm: AtmosferaCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES:

1. Todo proceso de cracking se basa en el rompimiento de cadenas largas de carbonos para dejarlas en cadenas mas cortas con el fin de aumentar el octanaje de la mezcla

2. El "cracking" cataltico es el ms utilizado en la actualidad. Se trabaja a temperaturas a temperaturas entre 450 a 500C, a baja presin y en presencia de un catalizador cido del grupo de los aluminosilicatos

3. Las unidades de craking cataltico producen alta calidad de propano y propileno, butilenos, isobutanos y butanos. Las cuales son indispensables en procesos petroqumicos.

4. En el hidrocracking mediante la adicin de molculas de hidrgeno ayuda al proceso del gasoil liviano de vaco y gasoil pesado de topping produciendo gas residual

RECOMENDACIONES

1. Al aplicar cualquiera de estos procedimientos siempre tener en cuenta las consecuencias que estas pueden conllevar.

2. En el Cracking las modificaciones de variables deben realizarse teniendo en cuenta que se mantengan en equilibrio los tres balances.BIBLIOGRAFIA

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