entendimiento del potencial de una carga a fcc …entendimiento del potencial de una carga a fcc...

Entendimiento del potencial de una carga a FCC para generar

productos valiosos y como este conocimiento beneficia al refinador

Foro del IMP

Ciudad de México, Julio 11-12 del 2012

July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 2

1. ¿De que depende el comportamiento de las cargas?

2. ¿Cuales son los tipos de HC que componen las cargas a FCC?.

3. ¿Se pueden predecir los rendimientos potenciales de

una carga a FCC?

4. ¿Como beneficia esta información al refinador?

Preguntas claves para hoy


La calidad de la carga es la variable

con el mayor impacto en:

• Los rendimientos de productos

• Las condiciones de operación

• La calidad de los productos

Riser

Coked

(“spent”)

Catalyst

Feed

Regenerator

Flue Gas Products

Regenerated

Catalyst

July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. •4

Familia de Hidrocarburos en Crudos y en Cargas a FCC

Familia 1

Familia 2

Familia 2

Familia 3

Familia 3

N

N

N

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

N

N

N

N

N

N

N

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

S

C H

C H 3 C H 3

C H C H 3 C H 3

Familia 4

¿Craqueabilidad?

SATURADOS SATURADOS

+

¿Craqueabilidad?

S H O

H O

H O

RESINAS

N

S

S

N

S

ASFALTENOS

Parafinas Cicloparafinas

Olefinas

Aromáticos

¡Contenido de Hidrógeno!


Calidad de Gasóleos de Vacío por Tipo de Crudo

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

325 350 375 400 425 450 475 500 525

MeABP, °C

°AP

I

Parafinicio 1 Naftenico Intermedio 1 Aromatico Intermedio 2 Parafinico 2

¿Rendimientos?

¿Craqueabilidad?

¿E

fecto

de la f

racció

n d

e D

iesel?

C20-C

25

¿Tipo y Contenido de Hidrógeno?


Saturados por tipo de gasóleos

25

35

45

55

65

75

85

375 400 425 450 475 500 525

MeABP, °C

Sa

tura

do

s, %

m

Parafinico 1

Nafténico

Intermedio

Mezcla

Aromático

Rendimientos??

Saturados = Gasolina + LGP


DEFINICIÓN DE CRAQUEABILIDAD

Feed: F02-1776

0.69

0.7

0.71

0.72

0.73

0.74

0.75

0.76

0.77

0.78

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3

Conversión Cinética

Se

lec

tiv

ida

d G

as

olin

a

IMPACT MIDAS

Feed: F02-1776

24

28

32

36

40

44

48

52

56

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

CONVERSION, %wt

GA

SO

LIN

E Y

IEL

D, %

wt

IMPACT MIDAS

Conversión Máxima a Gasolina

¡Concepto de Craqueabilidad !

Curva Calculada

Maximun Gasoline Yield

Valores Experimentales

Craqueabilidad: Conversión en el punto

de máximo rendimiento de gasolina.

Conversión Máxima: Esta relacionada con la

Composición química de la carga.

Máximo Rendimiento de Gasolina: Esta

Relacionado con el tipo de hidrocarburo.

• Correlaciones para predecir:

LPG, C3, C4, C4=,Nafta, LCO, fondos.

• Correlaciones entre propiedades

Químicas y rendimientos

Uriel Navarro Uribe, Ph. D.

¿Cómo definir la Craqueabilidad de una Carga?

Precursores a LPG y Gasolina: Saturados + Monoaromáticos

Conversión: Eficiencia de 90%

S

Saturados: Parafinas + Cicloparafinas

¿Octano?

Parafinas

Cicloparafinas

Monoaromáticos

Monoaromáticos

Parafinas con azufre


Precursores a LCO: Diaromáticos

SS

¿Qué define los rendimientos potenciales?


Precursores a HCO, Slurry and Coke: Triaromáticos y más pesados

S H O

H O

H O

RESINAS

N

S

S

N

S

ASFALTENOS

¿Que define los rendimientos potenciales?

Triaromáticos Tetraaromáticos


Clasificación de las Cargas - IC

CI = 473.7xd - 456.8 + (48640/ K)

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525

MeABP, °C

Ind

. d

e C

orr

ela

ció

n

Parafinico Naftenico Intermedio Aromático

Destilados Medios VGO

C16-C25

Parafínicos

Nafténicos

Aromáticos Pesados

Rendimientos

Craqueabilidad


Predicción de Propiedades

Riser

Coked (“spent”)

Catalyst

Feed

Regenerator

Flue Gas Products

Regenerated Catalyst


Saturates = 1.116 + 2.453 x °API

S = 4.64167981

r = 0.97163627

°API

Sa

tura

do

s, %

m

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 5.0

10.0 15.0 20.0

25.0 30.0 35.0

40.0 45.0

50.0 55.0 60.0

65.0 70.0 75.0

80.0 85.0

Cargas a FCC VGO Gas ó leos

Gas ó leos >

Gas ó

Gas ó leos > Arom á ticos

FV

S = 4.64167981

r = 0.97163627

°API

Sa

tura

do

s, %

m

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 5.0

10.0 15.0 20.0

25.0 30.0 35.0

40.0 45.0

50.0 55.0 60.0

65.0 70.0 75.0

80.0 85.0

Cargas a FCC VGO Parafinic

VGO Cicloparafinico

VGO Intermedio

VGO Aromático

FV

PREDICCIÓN DE PROPIEDADES

Relación entre °API y Conversión


Si la °API la conversión máxima

Feed: F02-1776

24

28

32

36

40

44

48

52

56

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

CONVERSION, %wtG

AS

OL

INE

YIE

LD

, %

wt

IMPACT MIDAS

Conversión Máxima a Gasolina

¡Concepto de Craqueabilidad !

Curva Calculada

Maximun Gasoline Yield

Valores Experimentales

Relación entre °API y S de gasóleos


Efecto del punto de ebullición en los metales


VGO – Crudo pesado


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

350 375 400 425 450 475 500 525

MeABP, °C

RC

M,

%m

Aromatico Intermedio Naftenico P-Intermedio

427-482°C RCM <0.2

510-550°C

Coque

Instantáneo

Calidad de Gasóleos a FCC – Contenido de RCC

Mezcla de VGO

Coque Instantáneo = 0.6 x RCM

Relación entre contenido de H2 y Gasolina


Cargas con contenido de H2, rendimiento de gasolina

Efecto del contenido de H2 en el Octano RON


Cargas

parafínicas/

Hidrotratadas

Cargas Aromáticas

Cargas con contenido de H2, RON de la gasolina


RESUMEN


N

S

S

N

S

ASFALTENOS

N

S

S

N

S

ASFALTENOS

S H O

H O

H O

RESINAS

S H O

H O

H O

RESINAS

Composición Química de las Cargas de FCC

Calidad: >API,<S,<RCM,<N,<Ni+V,< IR,<IC,>H2

Craqueabilidad:

Rendimientos y conversión:

Octano:

Balance de calor

Actividad del catalizador:

RESIDUOS

Calidad: < API, >S,>RCM,>N,>Ni+V,> IR,>IC<H2

Craqueabilidad:

Rendimientos y conversión:

Octano:

Coque Instantáneo y contaminante:

Selectividad del catalizador:

Diseño de matrices

SATURADOS Monoaromáticos

Diaromáticos

Triaromáticos+

Tetraaromáticos+

Parafinas

Cicloparafinas

VGO

HVGO

Cargas con Residuos

VGO Cargas Hidrotratadas


• En los rendimientos

• En las condiciones de Operación

• En la calidad de los productos

Riser

Coked

(“spent”)

Catalyst

Feed

Regenerator

Flue Gas Products

Regenerated

Catalyst

Comportamiento de las cargas a FCC

Impacto de la Carga en los rendimientos a Gasolina


DMO Demex VGO Fondo HYCRK

°API 15,0 24,0 32,4

IC 55,0 44,4 24,6

Sarurados; %p 40,0 55,1 80,0

H2; %p 12,0 12,8 14,2

RCC; %p 9,7 0,3 0,0

Max. Conver: 70,0

Max. Conver: 75,5

Max. Conver: 82,9


Impacto de la Carga en los rendimientos de LPG

El tipo de hidrocarburo de la carga afecta el rendimiento de LPG


Impacto de la Carga en las condiciones de Operación

A condiciones de operación constantes ni la carga, ni el catalizador

tienen un efecto sobre el rendimiento de coque, %FF

Impacto en el balance de calor – T. del Regenerador

¡Diseño del catalizador!

1. Coque de la carga

2. Coque contaminante

3. Coque de circulación

1. Coque Catalítico


Delta Coque Calculado, %wt

Delt

a C

oq

ue E

xp

., %

wt

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Delta Coke = cte – cte x Conv. Max + Cte x RCC

Impacto de la Carga en las condiciones de Operación



Impacto de la Carga en la Calidad de Producto



Aplicación del Conocimiento

En el mundo real


Impacto de la Carga en FCC Propiedades Medidas VGO-Ref. Oferta 1 Oferta 2 Oferta 3

API °API 23.57 21.0 25.0 22.7

Azufre %m 1.2 -1.3 2.3 0.204 1.7

Nitrógeno ppm 1100 1400 1100 1200

Concarbon %m 0.12 0.7 <0.10 0.5

Níquel ppm 0.2 1.1 0.3 0.7

Vanadio ppm 0.6 1 0.5 0.8

Sodio ppm 0.6 0.6 0.6 0.5

Hierro ppm 1 0.6 0.7

Punto de Anilina °F 162 173.5 175

Destilación °C

IBP °C 230 276 249 282

10% °C 328 357 319 366

30% °C 384 398 367 403

50% °C 417 439 397 441

70% °C 447 488 433 486

90% °C 491 537 484 532

FBP °C 587 574 544 577

¿Cual hubiera comprado usted?


Impacto de la Carga en FCC Propiedades Calculadas VGO-Ref. Oferta 1 Oferta 2 Oferta 3

Gravedad Especifica 0.9125 0.9279 0.9042 0.9176

MeABP °F 776 830.7 752.2 834

MeABP °C 413.3 443.7 400.1 445.6

Indice de Correlación 46.3 50.6 43.8 45.6

Contenido de Hidrógeno %m 12.8 12.5 12.9 12.8

Contenido de Saturados %m 52.8 49.0 55.3 53.5

Contenido de Aromáticos %m 41.8 45.4 39.4 41.1

Contenido de Diaromáticos %m 13.0 15.6 11.6 12.6

Indice de refracción 1.5086 1.5153 1.5082 1.5101

Conversión Máxima %m 75.8 74.0 76.4 76.0

Rendimiento gasolina (Max. Conv.) %m 51.9 50.5 52.3 52.0

Rendimento de LPG (Max. Conv) %m 18.7 17.7 18.9 18.8

Gasolina+LPG, %m 70.6 68.2 71.3 70.8

Rendimiento de LCO (Max. Conv.) %m 19.6 20.5 19.1 19.5

Factor de Craqueabilidad 73.5 69.5 75.5 74.1

Más fácil la decisión ?

¡Cual cree que compraron!


Impacto de la Carga en FCC

22.5

23.0

23.5

24.0

24.5

25.0

1-Oct 18-Oct 5-Nov 28-Nov 22-Dec 12-Jan 31-Jan 18-Feb 10-Mar

LP

G, %

wt

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

Ga

so

lin

a, %

wt

Total LPG C5 + Gasoline ( @193C )

Cargas de unidades de FCC de PEMEX-Típica y Severa


Efecto de las fracciones livianas

• Afectan la craqueabilidad ?

• Tipo de HC en esta fracción

Cargas de unidades de FCC - PEMEX


• La carga de Tula la de mayor calidad

• El contenido de H2 de las cargas de PEMEX entre 12.3-13.9%p

• La conversión máxima entre 74.5-81.5 %p

H2

, %

p



Tula I y Tula 2

Cadereyta 2 –Max. Severidad

• En general las cargas de PEMEX de buena conversión máxima

• Buen contenido de saturados + monoaromáticos



Tula I y Tula 2

Cadereyta 2 –Carga Tipica

• Cargas de PEMEX rendimiento máximo potencial de Gasolina + LPG

entre 68-78%p.

• Las cargas de Tula al ser hidrotatadas establecen el máximo potencial

• Las otras unidades el máximo potencial esta entre 68-73%p



Tula

I y

II

• El rendimiento máximo potencial de gasolina entre 57% y 49%p

• Sin Tula el máximo potencial de gasolina es de 53.8%p

• Información importante para licitaciones y evaluación de catalizadores en la

unidad ACE

• Contenido de zeolita y actividad de matriz parámetros críticos del catalizador



• Tula I y II, con el rendimiento más bajo de coque y de Slurry

• En general las cargas de PEMEX de bajo ∆coque

• La actividad, estabilidad y la conversión de fondos propiedades

importantes del catalizador


Conclusiones y Recomendaciones

La carga la variable con el mayor impacto en los rendimientos

La calidad de la carga afecta el DELTA COQUE

La carga ni el catalizador tienen un mayor impacto en el rendimiento de

coque (%wt FF)

Es necesario definir la mejor interacción calidad de carga – tecnología del

catalizador

Las cargas de PEMEX con buen potencial de productos valiosos

Se recomienda tener en cuenta los rendimientos potenciales de la carga

para optimizar la unidad y para los procesos de licitación y evaluación de

los catalizadores en la ACE

La selección de los catalizadores deben garantizar alcanzar el máximo

potencial


Muchas Gracias

Por su atención

entendimiento del potencial de una carga a fcc …entendimiento del potencial de una carga a fcc...

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