Operacin de Procesos Petroqumicos

Craqueo Cataltico

Objetivo de la Unidad Historia de Craqueo Reacciones Qumicas Carga a la Unidad Catalizador Descripcin de una unidad de Craqueo Cataltico

ndice:

OBJETIVO DE LA UNIDAD

OBJETIVO DE LA UNIDAD

El objetivo de la Unidad de Cracking Cataltico es craquear hidrocarburos pesados como Aceite Pesado de Vaco y Residuo Atmosfrico de bajo valor econmico en productos livianos de alto valor econmico como gasolinas de alto octanaje y GLP.

Tambin se extraen destilados medios para el pool de Gasleo.

HISTORIA DEL CRAQUEO

HISTORIA DEL CRAQUEO Craqueo trmico

HISTORIA DEL CRAQUEO Craqueo Cataltico en lecho fijo

HISTORIA DEL CRAQUEO Lecho mvil con elevacin mecnica

HISTORIA DEL CRAQUEO Lecho mvil con transporte neumtico

HISTORIA DEL CRAQUEO Craqueo en lecho fluidizado (FCC)

Ventajas cataltico vs trmico

Aumento tiempo corrida Condiciones menos severas de p y T Disminucin gas seco y coque Aumento rend. LPG y gasolina Disminucin contenido olefinas y diolefinas

Diagrama de bloques FCC cataltico

Diseo R2R

253-D

251-D

254-D

255-D256-D

252-D

HeaterSoplador

CO a Caldera

CO2 a CalderaVapores a Torre Fraccionadora

Alimentacin de carga

Vapor atomizacin

Vapor de aceleracin

LIC

PDIC

PIC

Aire

PDIC

PDIC

TIC

LIC

251-SV

252-SV

253-PV

REACCIONES QUMICAS

Reacciones primarias

1-Craqueo de n-parafinas

2-Craqueo de olefinas

3-Craqueo de naftnicos

4-Desalquilacin de aromticos

Reacciones secundarias

1-Isomerizacin

2-Ciclizacin

3-Transferencia de hidrgeno

4-Condensacin

Mecanismos de reaccin

Craqueo trmico: Radicales libres

Craqueo cataltico: Carbocatin

CARGA A LA UNIDAD

Carga de craqueo

Composicin (orden decreciente veloc. reac.)

Olefnicos(incremento coque)Naftnicos(>nmero C2rios y C3rio) transformacin 80/100%Parafnicos(velocidad aumenta con PM) transformacin totalAromticos transformacin 30%

Impurezas

Metales pesados(Cu,Ni,V,Fe)Metales alcalinos(Na)Asfaltenos y resinasNitrgenoAzufreCloruro

Caracterizacin de la carga

Curva de destilacin (ASTM) 280-570CDensidad (g/ml) 0,89----0,92Residuo de carbono (Conradson o Randsbottom)Livianas

ANL IS IS D E L A C A R G A A C R A C K I N G

D e te rm in a c io n e s M e to d o sD e n s id a d a 1 5 C , g / m l A S T M D 1 2 9 8 0 .9 1 9 4R e s . C a rb . C o n ra d s o n , % e n p e s o A S T M D 1 8 9A z u fre , % e n p e s o A S T M D 1 5 5 2 0 .9 5V a n a d io ( V ) , p p m A S T M E 8 8 5 3 .0N iq u e l ( N i ) , p p m A S T M E 8 8 5 3 .3S o d io ( N a ) , p p m I .P . 2 8 8 < 1

A P IK U O P U .O .P . 3 7 5 1 1 .8 6P e s o M o le c u la r A S T M D 2 5 0 2V is c o s id a d a 2 1 2 F , A S T M D 4 4 5D e s tila c i n s im u la d a , C A S T M D 2 8 8 7

0 ,5 % v o l 2 8 6 1 % v o l 2 9 8 5 % v o l 3 4 2 1 0 % v o l 3 6 3 2 0 % v o l 3 9 4 3 0 % v o l 4 1 5 4 0 % v o l 4 3 1 5 0 % v o l 4 4 4 6 0 % v o l 4 6 0 7 0 % v o l 4 7 9 8 0 % v o l 5 0 2 9 0 % v o l 5 3 4 1 0 0 % v o l 5 7 9

CATALIZADOR

CATALIZADOR

Altera la velocidad de las reacciones en formaselectiva aumentando los rendimientos de ciertosproductos(LPG, gasolina, LCO)

Material slido particulado con caractersticascidas (sitios activos)

Slido poroso con macro y microporos Reaccin cataltica: 3 etapas 1-adsorcin reactivo en los sitios activos 2-reaccin qumica en la superficie 3-desorcin de los productos

Desarrollo de catalizadores

Sintticos amorfos(antes 1962)Slica (SiO2)-Almina(Al2O3) AmorfaBaja almina:15% peso Al2O3Alta almina: 25% peso Al2O3Unidad elemental: tetraedro (MeO4, Me=Al,Si) AlO4 tiene una carga (-) que se compensa con un catin(Na+)

Disposicin aleatoria de las unidades elementales (amorfa)

Almino silicato

Forma sdica de baja actividad y selectividad. Intercambio inico con NH4+ o Re+3 sitios cidos

Zeolticos

Componentes:-Activo Zeolita Tipo Y 10-50%

zeolita ReY, zeolita USY

-Matriz estructura amorfa. Puede ser:Activa (almina) precraqueo molculas mayoresInerte (kaolin) resistencia mecnica y durezaSinttica (ligante) elemento aglutinador

-AditivosPromotor de combustinPasivador de metalesMejorador de nmero de octano y rendimiento LPGAditivos para SOx (ambientales)

Secuencia de tetraedros en arreglos tridimensionales cristalinosMayor porosidad, mayor rea superficial, mejor accesibilidad sitios cidos

Zeolita sodalita: unin por las caras cuadradasZeolita Tipo A: unin por puente de oxgeno

Zeolita Tipo X e Y: unin por las caras hexagonales

Zeolita Tipo Y: > relacin molar Si/Al 1.5-3.0< actividad, >selectividad LPG y gasolina, >estabilidad trmica

Propiedades catalticasActividadSelectividadPropiedades fsicasEstabilidadArea superficial o especfica (m2g)Dametro de los porosIndice de atriccinGranulometra Densidad aparenteVolumen de los poros

CATALIZADOR

Envejecimiento de catalizadores FCC

Deposicin de coque irreversibleModificaciones estructurales y de textura por desactivacin hidrotrmica (Regenerador)

Alta temperatura (670-800C)

Presencia de vapor de agua (20-30%)

Envejecimiento o modificaciones causadas por impurezas presentes en la carga

Metales alcalinos(Na)Dao irreversible a los sitios cidosDestruccin de la zeolita(temp >600C y vapor de agua)

Metales (Ni,V) El nquel (Ni) se deposita en la superficie externa del

cat. No es mvil.

El Vanadio (V) se deposita en la superficie externa y en el regenerador(>600C) migra hacia todo el catalizador y destruye la zeolita. Sodio (Na) y vapor de agua aceleran el proceso.

CATALIZADOR

DESCRIPCIN DE UNA UNIDAD DE CRAQUEO CATALTICO

253-D

251-D

254-D

255-D256-D

252-D

HeaterSoplador

CO a Caldera

CO2 a CalderaVapores a Torre Fraccionadora

Alimentacin de carga

Vapor atomizacin

Vapor de aceleracin

LIC

PDIC

PIC

Aire

PDIC

PDIC

TIC

LIC

251-SV

252-SV

253-PV

Diseo R2R

1.4 Kg/cm21.1 Kg/cm2

1.5 Kg/cm2

530 C

710 C

660 C

220 C

285 C

135 C

Riser

Tiempo residencia riser:1.7-2.1 s 6 toberas de carga con vapor dispersin en

contracorriente con control independiente Vapor de aceleracin Separador inercial Ciclones con vlvulas charnela Anillo anticoking

Stripper

Vapor de stripping 2-3 kg de vapor porton.cat.circulante

Aireacin para tener densidad adecuadapara altura estable de catalizador

Malla para prevenir obstruccin Control de nivel sobre apertura vlvula cat.

agotado Contenido carbn 0.9-1.4% Presin flota en la fraccionadora principal

Regenerador

Primera etapa: 50-70% coque ajuste con la cantidad deaire

Aire de combustin Aire de acarreo Anillo vlvula plug y receptor extraccin Temp. Mxima 1era etapa:730C Nivel 1er regenerador variable (extraccin cat) Control de presin vlvulas deslizantes doble disco 1er reg. controla presin 2do reg. controla diferencial entre 1er y 2do reg

Contenido C aprox.0.05% Temperatura de reaccin (salida del riser)

controla posicin vlvula cat.regenerado Presiones Reactor-Stripper: 1.0 kg/cm2 1er regen: 1.5 kg/cm2 2do regen: 1.1 kgcm2 Diferencial deslizantes: 0.3- 07 kg/cm2

Resumen de condiciones operativas

Ciclones

ANTI

SURGE

PDI

PI

FI

TIFI

HIC FIC

FIC

HIC

FI FIC

TIC

PI

FI

ASKANIA

F

F

SP

ZPOTENCIA

B

P

P PVapor

3.5 Kg/cm2

Vapor

12 Kg/cm2

Vapor

40 Kg/cm2

Aire

Succin

Venteo

Aire a la

Atmsfera

Aire

Transporte

Aire

Combustin

RPM S

ES4 251-B

TI

SOPLADOR DE CRACKING

255-J255-JA255-JB

VAPOR AGUA

ALIMENTACION

VAPOR40 Kg/cm2

A t m

M

255-F

255-FM

256-J

FI255-C

FI

FI

FIC

TIC

FI

FITI

TI

TI

TI

TI

PI

TI CI

FI

PIC

CI

AI

CI

AI

FYPor balance

Economizador

Evaporador

Sobrecalentador

Vapor de 40Kg/cm2 de C. T

LALA

CALDERA DE CO

Economizador

Evaporador

Sobrecalentador 252-J

252-JA

FIC

FIC

FIC

Flue Gas252-D (CO)

Flue Gas253-D (CO2)

Vapor

Fuel Oil

RetornoFuel Oil

Fuel Gas

Gas a pilotos

A t m

PDICFI

FIC

FIA t m

P

PI

FIC

PI

PI

TI

AI (O2)AI (CO)AI(CO2)

PI

TIC

CALDERA DE CO

PREGUNTAS