selección de refractarios fcc
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Contenido
Objetivos
Introducción. Una Refinería y la UFCC
Unidad de FCC
Equipos Asociados y Funcionamiento
Requerimientos Generales de Material Refractario
Requerimientos Específicos por Equipo
Criterio de Selección
Ejemplo de Materiales Comerciales Adecuados en Cada Caso
Bibliografía.
Anexos. Hoja Técnica de Refractarios utilizados como Ejemplo.
Objetivo
Con este trabajo se pretende conocer y aplicar los métodos de selección de refractarios como materiales industriales aplicados en la industria Petrolera y Petroquímica Nacional, específicamente en las Unidades de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico (FCCU).
Para ello:
• Se realiza una breve revisión de las definiciones, el proceso, los equipos y requerimientos de la FCCU.
• Se establecen los criterios de selección, en función de los requerimientos del equipo, criterios de instalación y finalmente los criterios de calidad y aceptación del material instalado.
Introducción
Una refinería de petróleo esta compuesta por varias unidades de procesos que tienen como objetivo convertir petróleo crudo en productos utilizables como gasolina, diesel, combustible de jet, etc.
La unidad de crudo es la primera unidad de proceso en una refinería, aquí el crudo es destilado en varios productos intermedios. La porción pesada del crudo que no se puede destilar en la torre atmosférica se calienta y se envía a la torre de vacío, cuyo fondo se envía a un procesamiento posterior de coquificación retardada, y otras unidades para procesar residuo.
Una Refinería
Introducción
Los gasóleos son la porción del crudo que ebullen entre 330-550°C y contienen una mezcla diversificadas de parafinas, naftenos, aromáticos y olefinas.
El gasóleo alimentado a una unidad de FCC proviene principalmente de:
La Columna Atmosférica que produce Gasoleo Atmosférico (AGO)
La Torre de Vacío que produce Gasoleo Liviano de Vacío y Gasoleo Pesado de Vacío (LVGO y HVGO)
La Unidad de Coquificación Retardada que produce gasóleos de coque (LCGO / HCGO)
Ubicación de FCCU en una Refinería
Introducción
El Craqueo Catalítico Fluidizado se considera el proceso de conversión principal de una refinería integrada, ya que, en muchos casos, el craqueo catalítico define la rentabilidad del negocio de refinación de crudo.
La economía del proceso se basa en que la carga de la unidad es un producto intermedio de bajo valor y puede ser comercializado como fuel oil o carga de FCC.
El craqueo catalítico fluidizado (FCC) es un proceso en el que los productos excedentes (gasóleos combinados) obtenidos por medio de los procesos primarios de destilación(atmosférica y vacío), son convertidos en productos de mayor valor; tales como: gasolinas, olefinas y residuales.
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico (FCCU)
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico (FCCU)
El proceso de FCC consiste en la desintegración de las moléculas de gasóleo en presencia de un catalizador sólido en forma de partículas esféricas, el cual se comporta como un fluido cuando se airea con vapor.
El principio de funcionamiento es la reacción química de craqueo en presencia de un catalizador con funciones ácidas. Estas son:
Introducción
Parafinas Parafinas + Oleofinas
Alquil Nafteno Naftyeno + Nafteno-Oleofinas(II)
Alquil aromatico Aromático + Oleofinas (III)
Secciones del Proceso FCC
Precalentamiento de la alimentación
Reactor
Regenerador
Fraccionadora principal
Recuperación de vapores o Planta de gas
Tratamiento de gases
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)
CONDICIONES Y VARIABLES DE OPERACIÓN UNIDAD DE FCC
Catalizadores: SiO2 – AlO3 Elevada área superficial: 200 - 600 m2/gr
Zeolitas Elevada porosidad
Variable FCC (Lecho Denso) FCC (Riser)
Veloc. Espacial (kg/h/kg) 1,2 - 10 60-120
Reciclo/Carga Fresca (Vol) 5-16 0-30
Catalizador (kg/BBL) 0,04-0,06 0,05-0,02
Temp. Reactor (ºF) 960-1000 1050-1120
Temp. Regenerador (ºF) 1100-1200 1200-1350
Temp. Carga Combinada (ºF) 350 - 450
Presión (Psig) 15-30 25-40
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)
Tomado de: REFINACIÓN. Curso CREA. PDVSA-INTEVEP .1990.
CRAQUEO CATALÍTICO. PROCESO COMERCIAL.
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico (FCCU)
DE ESTA UNIDAD SE OBTIENE:
Un primer corte que alimenta a la Planta de Gas y que a su vez produce Gas Combustible (C1’s, C2’s y C3’s) y (C3’s y C4’s) que alimenta a la Unidad de Alquilación que produce LPG ((C3’s) y Gasolina
Un segundo corte de Gasolina que va a la planta de Tratamiento de Azufre
Un tercer corte que va a la Planta de Hidrotratamiento que produce Heating Oil para Diesel y Fuel Oil
Un cuarto corte con slurry o fondo de FCC
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)
GAS CHIMENEA
850ºC
650ºC
CARGA
200ºC
VAPOR DE AGUA
AIRE
CATALIZADORUSADO
345-370ºC
VAPOR DE AGUA
480ºC
GAS YNAFTAS
GASOIL LIV
GASOIL PES
ACEITE PESADO
REGENERADOR REACTOR COLUMNA DE DESTILACIÓN
GASOLINA
580ºC
Esquema de la Disposición y Requerimiento de los Equipos
CiclonesGases de
Combustión
Riser
Salida a Fraccionamiento
Refractario
ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LOS EQUIPOS
Velocidad de salida del Catalizador:
15-23 m/segT= 670ºC
Espesor de pared10–12.7 cm= 0.6–1.8 mL= 23–37 m
Despojador2-5 lb Vapor/1000 lb catalizadorcirculante
REACTORT = 482–583ºC
Catalizador RegeneradoT = 482–538ºC
Catalizador
Gastado
REGENERADORT=600-850ºC
Caldera de recuperación Secundaria
:
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)
REQUERIMIENTOS GENERALES DEL MATERIAL REFRACTARIO:
Adaptarse a las geometrías intrincadas de los equipos
Temp. de Trabajo: Tmax= 850-900ºC, Tmin= 450ºC
Solicitudes Mecánicas:
Erosión-Abrasión severa en ciclones y líneas de transferencia: Slurries, Catalizador (Al2O3, SiO2)
Erosión Abrasión Media en Despojador (Stripper) y Regenerador
Compresión por Presión Interna de los equipos
Resistencia química: Vapores y Ácidos Caliente (H2S, HCl, Hidrocarburos), Penetración de Coque.
Variaciones de temperaturas en líneas de transferencia y salida de gases: Resistencia al choque térmico.
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)
.Variabl
e
REACTORRISER y
Lineas de Tranf.
REGENERADOR
(recipiente)
Ciclones Despojador (Stripper)
Recipiente
Temp (ºC)
482–583 450–583 450-590 450–540 600-850
Req. Mecánico
s
Erosión/Abrasión
Abrasión/Erosión
Erosión/Abrasión
Erosión/Abrasión
Erosión/Abrasión,
Req. Químico
s
Vapores Hidrocarburos y Ácidos, CO2, H2
Vapores Hidrocarburos y Ácidos, CO2, H2
Vapores Hidrocarburos y Ácidos, CO2, H2
Vapores Hidrocarburos y Ácidos,
CO2, H2
Vapores Hidrocarburos y Ácidos,
CO2, H2
Atmósfera
Reductora/Coque
Reductora/Coque
Reductora/Coque
Reductora/Coque
Req. Instala-
ción
Geometría Intrincada,
Geometría Intrincada
Geometría Intrincada
Geometría Intrincada
Geometría Intrincada
REQUERIMIENTOS ESPECÍFICOS:
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)
.Variabl
e
REACTOR
RISER y Líneas de
Transf.
REGENERADOR
(recipiente)
Ciclones Despojador
(Stripper)
Recipiente
Temp. (ºC)
482–583 450–583 450-590 450–540 600-850
Req. Mecánic
os
Res. a Erosión/Abrasión
Res. a Abrasión/Erosión
Res. a Erosión/Abrasión
Erosión/Abrasión
Erosión/Abrasión,
Req. Químico
s
Alúmina, Fe,
Baja Poros
Alúmina, Fe,
Baja Poros
Alúmina, Fe,
Baja Posos
Alúmina, Fe, Baja
Poros
Alúmina, Fe,
Baja Poros
Tipo de Enlace
Liga Fosfórica
Liga Fosfórica
Liga Fosfórica
Liga Hidráulica
LigaHidráulica
Req. Inst.
Moldeable o
Apisonable
Moldeable o
Apisonable
Moldeable o
Apisonable
Proyectable o
Moldeable
Proyectable o Moldeable
CRITERIOS DE SELECCIÓN:
.
Refractarios para Recipientes (Regenerador Y Reactor):
FABRICANTE ANH PLIBRICO CALDERYS RESCO
PRODUCTO Greenlite 45L G
HARCAST ES
PLICAST HyMOR 3000 KK
CALDE GUN 28HR
RESCOCAST 17EC
INSTALACIÓNCastable-
L. Hidráulica
Castable Castable Castable- Proyectable Castable
Tº MAX. (ºC) 1370 1538 1650 1600 1510
%Al2O3 45 53,8 54,5 52,1 51.1
%Fe 1,2 0,6 0,7 0,5 0,7
Perd. Abrasión 8 12
Densidad (Kg/m3) 1280 2162 2162 2205 2192
MOR (Mpa) 5 8 11,7 9 10
CCR (Mpa) 25 64 69 60 77
CLP (%-1370ºC) -0,05 -0,5 -0,3 `+0,2 0,1-0,3
Cond Term. (W/mK) 0,45 0,94 0,9 1,29 1,26
.
Refractarios para los Ciclones :
FABRICANTE ANH PLIBRICO RESCO
PRODUCTO 85P GreenPak
Excelerate ABR Plus
Coral Plastic 28-
82
PLIBRICO 85S RESCO AA-22
INSTALACIÓN
Apisonable- L. Química
Castable- L. Hidráulica
Apisonable-L. Fosfórica
Apisonable-L.Fosfórica
Apisonable-L. Química
Tº MAX. (ºC) 1700 1300 1700 1815 1650
%Al2O3 85 78 82,9 83 80
%Fe 1,5 1,1 1,1 1,4 1,0
Perd. Abrasión 4,8 3,1 6 4
Densidad (Kg/m3) 2790 2750 2723 2720
MOR (Mpa) 12 10 10 9,7 16,8
CCR (Mpa) 25-35 55 45 55 84
CLP (%-1370ºC) 1-1,5 -0,3 -0,1 0,4 0-0,3
Cond Term. (W/mK) 2,12 2,02 1,7 2,02
.
Refractarios para el Stripper:
FABRICANTE ANH PLIBRICO RESCO
PRODUCTO Lo Abrade Greenlite 45L G
Kast-O-Lite 30
LIG
PLICAST HyMOR 3000
KK
RESCOCAST 17EC
INSTALACIÓNCastable-
L Hidráulica
Castable-L.
Hidráulica
Castable-L.
HidráulicaCastable Castable
Tº MAX. (ºC) 1425 1370 1650 1650 1510
%Al2O3 53 45 57 54,5 51.1
%Fe 1,3 1,2 0,7 0,7 0,7
Perd. Abrasión 12 8 12
Densidad (Kg/m3) 2150 1280 1730 2162 2192
MOR (Mpa) 12 5 4,48 11,7 10
CCR (Mpa) 55 25 20,7 69 77
CLP (%-1370ºC)
-0,05 -0,05 0,05 -0,3 0,1-0,3
Cond Term. (W/mK) 0,76 0,45 0,63 0,9 1,26
.
Refractarios para el Riser y Líneas de transferencia:
FABRICANTE ANH PLIBRICO RESCO
PRODUCTO Greenkleen 60
Vesaflow 60Plus
PLICAST HyMOR 3100 SPECIAL KK
QUICKTURN 60 PC
INSTALACIÓN Castable-Bajo Cemento
Castable-Bajo Cemento
Castable-Bajo Cemento
Castable-Ultra Bajo Cemento
Tº MAX. (ºC) 1650 1705 1705 1700
%Al2O3 60 64,6 61 61,3
%Fe 1,0 0,8 0,9 0,9
Perd. Abrasión 6 7-9
Densidad (Kg/m3) 2500 2400-2600 2482 2291
MOR (Mpa) 15 15 13,8 14,0
CCR (Mpa) 85 85 83 81
CLP (%-1370ºC) 0,3 -1,1 0,4 0,1-0,3
Cond Term. (W/mK) 1,44 2,02 1,8 1,44
.
Refractarios para Línea de Gas de Combustión
FABRICANTE ANH PLIBRICO CALDERYS RESCO
PRODUCTO Greenlite 45L G
HARCAST ES
PLICAST HyMOR 3000 KK
CALDE GUN 28HR
RESCOCAST 17EC
INSTALACIÓNCastable-
L. Hidráulica
Castable Castable Castable- Proyectable Castable
Tº MAX. (ºC) 1370 1538 1650 1600 1510
%Al2O3 45 53,8 54,5 52,1 51.1
%Fe 1,2 0,6 0,7 0,5 0,7
Perd. Abrasión 8 12
Densidad (Kg/m3) 1280 2162 2162 2205 2192
MOR (Mpa) 5 8 11,7 9 10
CCR (Mpa) 25 64 69 60 77
CLP (%-1370ºC) -0,05 -0,5 -0,3 `+0,2 0,1-0,3
Cond Term. (W/mK) 0,45 0,94 0,9 1,29 1,26
Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico
(FCCU)CONCLUSIÓN
RECIPIENTES: Castable, Bajo Cemento, Alta Alúmina
CICLONES: Alta Densidad, Liga Química, Antierosivo, Apizonado
STRIPER: Erosión Alta-Moderada, Alta Alúmina, Castable-L. Hidráulica
RISER Y LÍNEAS DE TRANSFERENCIA: Antierosivo, Alta densidad, Castable-Bajo Cemento
LÍNEA SALIDA DE GAS/CALDERA DE CO2: Erosión moderada, Variación de Temperatura, Castable-L. Hidráulica