tb craqueo catalitico de fluidos

CRAQUEO CATALÍTICO FLUIDO

(FCC)

INTEGRANTES:

CHAMOCHUMBE CASTILLO, MARCIA U201322474

PARDO VILLAVICENCIO, LUCIA U201111886

RAMOS GÓMEZ, JOCELYNE U201011217

ZARATE PAIVA, ROXANA U201020103

2014

TECNOLOGÍA Y

AUTOMATIZACIÓN

INDUSTRIAL

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

PROFESOR: NIKOLAI VINCES RAMOS

TECNOLOGÍA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

CRAQUEO CATALÍTICO FLUIDO (FCC)

2


ÍNDICE

1. Introducción ............................................................................................................................. 4

2. Descripción general del sector en el Perú (importancia, demanda, importaciones, productos

sustitutos, disponibilidad de materias primas) ............................................................................. 5

3. Diagramas de flujo de bloques y de proceso ........................................................................... 6

3.1 Diagrama de flujo del proceso ............................................................................................ 6

3.2 Diagrama de flujo de bloques ............................................................................................. 7

3.3 Diagrama de operaciones ............................................................................................... 10

4. Descripción detallada del proceso o sub-proceso a ser automatizado ................................. 11

4.1. Etapa de reacción ........................................................................................................... 12

4.1.1. Precalentamiento de la carga ................................................................................. 12

4.1.1.1. Características de la carga .............................................................................. 13

4.1.2. Sistema reactor ....................................................................................................... 14

4.2.1.1. Características del catalizador ........................................................................ 16

4.2. Etapa de regeneración ................................................................................................... 16

4.3. Etapa de fraccionamiento .............................................................................................. 19

4.3.1. Características de productos y subproductos ........................................................ 20

5. Análisis de lazos de control, variables medidas y manipuladas ............................................. 22

6. Bibliografía ............................................................................................................................. 25



3

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Diagrama de flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido I 6

Figura 2. Diagrama de flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido II 6

Figura3. Diagrama de bloques de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido 7

Figura 4. Diagrama del flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido 8

Figura 5. Diagrama del flujo de proceso del Refinamiento de Petróleo 9

Figura 6. Diagrama de flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido 10

Figura 7. Detalles del proceso de craqueo catalítico fluido. 12

Figura 8. Ejemplo de convertidor catalítico y accesorios de Orthoflow de Kellog Company (Austin, 1988) 13

Figura 9. Ejemplo de Reactor-Regenerador de Orthoflow (Exxon Mobil) 15

Figura 10. Ejemplo de regenerador de Orthoflow (Exxon Mobil) 19

Figura 11. Diagrama de lazos de control de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido 22

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Tabla de variables de Entrada 23



4

1. Introducción Desde inicios del siglo XIX el petróleo se ha vuelto la energía más importante

del mundo, de tal forma que la gran mayoría de las actividades principales,

económicas del mundo están orientadas a su producción, pues cubre

aproximadamente el 40% de las necesidades energéticas mundiales. Además

ha sido el responsable de conflictos bélicos en algunas partes del mundo

(Oriente Medio Es por ello que es importante el estudio de su proceso de

producción y su constante mejora continua durante su extracción, ya que este

es un recurso natural no renovable y su agotamiento ocasionaría una

verdadera catástrofe, pues no solo los aviones, automóviles, autobuses entre

otros medios de transportes dejarían de funcionar sino también los países

depende dientes de este entrarían en bancarrota y las economías y las

economías se vendrían abajo.

En esta oportunidad nosotros estudiaremos el método más eficiente para la

transformación de este mineral en gasolina, gas olefinicos entre otros

productos, usados en nuestra vida cotidiana.

El proceso de craqueo catalítico de fluido de transformación es el más

importante dentro de todos los que se utilizan en las refinerías de petróleo, el

proceso tiene como finalidad romper las cadenas de los hidrocarburos del

orden de los 45 átomos de carbono, convirtiendo así los aceites crudos de

petróleo a la gasolina, gases olefínicos y otros productos. Otros métodos como

el craqueo térmico ha sido totalmente reemplazado por este ya que se obtiene

más gasolina con mayor octanaje entre gases con más olefínico, es decir

productos más valiosos. Otras características de este proceso es que son

reacciones mucho más rápidas y selectivas a comparación de los otros

métodos, se dan en forma continua mediante un contacto entre el catalizador y

la carga , regenerándose posteriormente mediante la combustión del carbón

que se ha producido, obteniéndose así la energía que requiere el sistema para

su funcionamiento.

Este proceso es comúnmente usado por las refinerías para lograr un equilibrio

entre la demanda actual del mercado hacia la gasolina y otros productos

pesados.

En la actualidad existen aproximadamente 400 refinerías de petróleo en todo

el mundo y al mendo un tercio de estas utilizan el método de FCC para obtener

gasolina de alto octanaje y aceites combustibles



5

2. Descripción general del sector en el Perú

(importancia, demanda, importaciones, productos

sustitutos, disponibilidad de materias primas)

El Perú tiene una larga tradición en operaciones petrolíferas, pues tuvo un lugar muy

importante en las actividades de extracción dentro de todo Iberoamérica, en la

actualidad se encuentran operando alrededor de siete compañías petroleras y existen

ocho que han firmado contratos con nuestro gobierno para la exploración y formación

de programas de hidrocarburos.

En el Perú durante el siglo XX se inauguró la primera refinería de crudo del país en el

departamento de Piura, en la ciudad de Talara, pues aquí yace una especie de brea

llamada “copé”, la cual es el centro de explotación más importante en el país.

Otras refinerías existentes pero con menor predominancia que la mencionada son las

de Conchan ubicada en el departamento de Lima, Iquitos en el departamento de

Loreto, y el Milagro en el Amazonas. Hoy en día se refina aproximadamente más de

85 mil barriles diarios usándose los procesos de craqueo catalítico para la producción

de las gasolinas, gas licuados, turbo combustible para la aviación, diésel querosene,

petróleos industriales y asfaltos, entre otros productos derivados.

Teniendo como principal función la de desarrollar actividades de refinación y

comercialización de hidrocarburos en los mercados nacionales e internacionales,

utilizándose procesos no solo eficientes durante la producción sino también procesos

modernos que proveerán combustibles más limpios para el país.

En el Perú el complejo de craqueo catalítico fue instalado en el 1974 bajo el diseño

mecánico y construcción de la firma Japan Gasolina Co. (JGC), utiliza la tecnología

Universal Oil Products (UOP).

Este complejo tiene las siguientes plantas:

Unidad de Destilación al Vacío

Unidad de Craqueo Catalítico

Unidad de Recuperación de Gases

Unidad Meros

Siendo los productos principales: GLP, nafta craqueada y material de corte.



6

3. Diagramas de flujo de bloques y de proceso

3.1 Diagrama de flujo del proceso

Figura 1. Diagrama de flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido I

Figura 2. Diagrama de flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido II

Regenerador

Reactor o

recipiente de

separación

Decantador

de lodo

Fraccionador

Elevador(Riser)

Gas (C4 + más ligero)

Gasolina

Gasóleo Ligero

Gasóleo pesado

Lodo clarificado

Aire

Cambio de petróleo crudo

Gas de chimenea

Hacia eliminación

de partículas y

recuperación de

energía



7

3.2 Diagrama de flujo de bloques

Figura3. Diagrama de bloques de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido



8

REFINAMIENTO DE PETROLEO

Eliminar contaminantes del petróleo crudo

(desalinización)

El petróleo crudo desalinizado se dirige ala

torre de Destilación atmosférica

Separación del hidrocarburo

Separación del hidrocarburo

Se dirige a la ruptura de viscosidad

Gasóleo (producto) se dirige a la

siguiente unidad

El residuo (producto) se dirige a la torre de vacío

CRAQUEO CATALITICO DE FLUIDOS

Los Gasóleos (producto) se dirige a la siguiente unidad

Se produce residuos

Se dirige al desasfaltado

Se dirige a la coquización

Eliminación de asfalto

Aceite lubricante pesado se dirige a la siguiente unidad

Se descompone reduciendo la

viscosidad

Se descompones convirtiendo

residuos de vacío

Gasóleo se dirige a la siguiente unida

Destilado ligero se dirige a la

siguiente unidad


Figura 4. Diagrama del flujo de proceso del Refinamiento de Petróleo



9


Calentar hidrocarburo

procediente de la anterior unidad

¿El catalizador es regenerado?

Circular hacia el regenerador

Mezclar con aire precalentado y

aceite

Añadir catalizador fresco

Extraer catalizador agotado y los gases

de chimenea

Mezclar catalizador regenerado con el

hidrocarburo

Combinar carga con aceite reciclado

Conducir hidrocarburo al

elevador

Dirigir hacia reactor o recipiente de

separación

Calentar mezcla hasta la evaporación (aprox. temperatura

del reactor)

¿Mezcla asciende por el reactor?

NO

Orientar los vapores del petróleo hacia el

fraccionador

Se dirige catalizador hacia eliminador de

catalizador

SI

SI

NO

Separar en fracciones el

producto obtenido

Residuo (Aceite pesado) se dirige al decantador de lodo

Gas, Gasolina, GOP, GOL se dirige a las

siguientes unidades

FIN

Figura 5. Diagrama del flujo de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido



10

3.3 Diagrama de operaciones

2

3

Mezclado(elevador)

MP: Hidrocarburo precalentado(GOP)

Catalizador

Calentado (Reactor)

Separado(Fraccionador)5

VAPORES DE PETROLEO

Catalizador agotado

PF: Gasóleo Ligero/Pesado, Gasolina, Gas, Residuo

Aire precalentado y coque

1Quemado

(Regenerador)

Catalizador frescoCatalizador agotado

CATALIZADOR REGENERADO

4 Vaporizado

Aceite

Figura 6. Diagrama de Operaciones de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido



11

4. Descripción detallada del proceso o sub-proceso a ser

automatizado

El proceso FCC es considerado relevante en la rentabilidad del proceso de refinación

del petróleo y determina la competitividad de las refinerías dentro del mercado actual.

Este se encarga de la conversión de fracciones pesadas de petróleo, cuyo propósito se

basa en descomponer los hidrocarburos complejos en moléculas más simples, para

convertir estas fracciones de productos de bajo valor comercial en productos de alta

calidad y reducir la cantidad de residuos.

Los hidrocarburos pesados se exponen a alta temperatura y baja presión, a partir del

uso de catalizadores que dependen de una combinación de la mayor reactividad

posible como la máxima resistencia al desgaste, estas favorecen las reacciones

químicas que normalmente son catalizadores sólidos (zeolita, hidrosilicato de aluminio,

arcilla bentónica tratada, tierra de batán, bauxita y alumina-sílice) en forma de polvos,

gránulos o materiales perfilados denominados pastillas extruidas. Este proceso

reorganiza la estructura molecular, convirtiendo las cargas de hidrocarburos pesados

en fracciones más ligeras, como queroseno, gasolina de alto octanaje, GLP, gasóleo

para calefacción y cargas petroquímicas; además, como subproductos se obtienen

aceites pesados y gases ligeros que son utilizados como combustible dentro y fuera de

la refinería.

En todo proceso de craqueo catalítico hay tres secciones básicas:

Reacción: la carga reacciona con el catalizador y se descompone en diferentes

hidrocarburos.

Regeneración: el catalizador se reactiva quemando el coque.

Fraccionamiento: la corriente de hidrocarburos craqueados se separa en

diversos productos.



12

Figura 7. Detalles del proceso de craqueo catalítico fluido.

4.1. Etapa de reacción

4.1.1. Precalentamiento de la carga

La carga o alimentación FCC es generalmente una porción de crudo que consiste en la

mezcla de parafinas, aromáticos, naftenos y, en ciertos casos, olefinas. Las

propiedades de la carga FCC dependen tanto del origen del crudo del cual provienen

como del proceso de refinación previo. Esta carga puede ser gasóleo proveniente de la

destilación atmosférica, torre de vacío o coquizadora, o también una mezcla de estas

corrientes con residuos atmosféricos o de vacío. La carga se calienta entre 400 y 630 K

(127 – 357 °C) usando como fuentes de calor un sistema de intercambiadores de calor

Aire procesado

Gas de combustión

Vapor

Agua de alimentación

hervida

Recuperación

de energía

Aire procesado

Reacción de

catalizador

Regeneración

de catalizador

Regenerador

catalítico

Vapor de reactor

Vapor Aceite

crudo

Reactor

FCC

Columna de

destilación o

Fraccionadora

Gases de combustión

Aceite

combustible

Aceite ligero

Nafta

pesada

Gas tratado

LPG

Gasolina

Concentración

de gases



13

con los fondos de la columna de destilación fraccionada o con hornos directos, figura 2.

Esta temperatura puede usarse como perturbación del sistema regulando el flujo de

combustible al horno o el flujo de los fondos en el intercambiador según sea el caso, el

cual provee una herramienta para modificar fácilmente la relación catalizador/aceite.

Figura 8. Ejemplo de convertidor catalítico y accesorios de Orthoflow de Kellog Company

(Austin, 1988)

4.1.1.1. Características de la carga

Entre las principales propiedades que debe poseer la carga es importante conocer el

tipo de familias químicas que la constituyen, así como las impurezas que afectan la

calidad de la misma. La clasificación de los hidrocarburos se divide en parafinas,

olefinas, naftenos y aromáticos.

Las parafinas o alcanos son hidrocarburos de cadena lineal o ramificada con

fórmula CnH2n+2. La carga FCC es mayormente parafínica (del 50 al 65% en peso

de la alimentación), ya que son fáciles de desintegrar produciendo mayores

rendimientos cuya mayor proporción es gasolina.



14

Las olefinas o alquenos son hidrocarburos insaturados con fórmula CnH2n, son

inestables y pueden reaccionar entre ellos o con otros componentes como el

oxígeno y el bromo en solución, no existen naturalmente sino que aparecen

como resultado del reprocesamiento de la carga; los cuales incluyen la

desintegración térmica y otras operaciones de desintegración catalítica. Las

olefinas producen compuestos indeseables como el coque. Se encuentra en

baja proporción (5% en peso de la carga).

Los naftenos o cicloalcanos son compuesto saturado y cíclico formulado igual

que la olefina pero con características diferentes y son más importantes porque

producen gasolina de alto octano. La gasolina proveniente de naftenos es más

pesada y con más aromáticos que aquélla proveniente de parafinas.

Los aromáticos con fórmula CnH2n-6, son parecidos a los naftenos pero con un

anillo insaturado estable. Los aromáticos contienen al menos un anillo

bencénico y son indeseables porque la mayoría no se pueden desintegrar. En

comparación con las parafinas, los aromáticos producen poca gasolina con

menos ganancia del volumen de los productos y gasolina de alto octano.

4.1.2. Sistema reactor

Las reacciones se llevan a cabo totalmente en el riser, con un tiempo de contacto corto

antes de que el catalizador y los productos sean separados aunque pudieran ocurrir

posteriormente algunas reacciones térmicas indeseables. El riser tiene dos funciones:

proporciona espacio para la separación del catalizador y los productos FCC a través de

separadores tipo ciclón y sirve durante la etapa de agotamiento.

Cuando el ciclo comienza se alimenta el combustible precalentado de bajo valor y se

mezcla con vapor para después ser inyectado en el riser del reactor, inmediatamente

la carga entra en la base del riser poniéndose en contacto con el catalizador caliente

regenerado. La relación en peso catalizador/aceite varía de 4 a 9. Este catalizador

caliente proveerá calor sensible, calor de vaporización y calor de reacción los cuales

son necesarios para la separación endotérmica siendo la principal fuente de energía

necesaria para la reacción.



15

Como resultado de la reacción de separación un material de carbono (coque) se

depositan sobre las superficies del catalizador, este coque genera que el catalizador se

desactive con lo cual será necesario regenerar continuamente dicho catalizador. El

catalizador utilizado pasa a través de una zona de recuperación que ocurre durante

una fase de vapor por lo que es necesaria la atomización de la carga a la entrada del

riser. Esta atomización se obtiene con ayuda de vapor de agua con el objetivo de

remover y evitar con ello que el hidrocarburo llegue a los sitios ácidos del catalizador y

se depositen. La expansión de los vapores del hidrocarburo provoca la elevación del

catalizador a través del riser.

Después de la separación inercial, el catalizador contiene aún hidrocarburos atrapados

en su superficie. Estos hidrocarburos se separan en el agotador usando vapor de agua

cuyo contacto con el catalizador es en contracorriente con una velocidad del vapor de

0.25 m/s y un flujo de catalizador de 40 a 60 kg/s m2.

Figura 9. Ejemplo de Reactor-Regenerador de Orthoflow (Exxon Mobil)



16

4.2.1.1. Características del catalizador

Un catalizador es una sustancia que acelera o reduce la velocidad de una reacción. De

las propiedades del catalizador depende la selectividad y el rendimiento de productos

involucrando directamente en la rentabilidad económica de las plantas de proceso.

Para el proceso FCC el catalizador se formula con materiales como: componente

activo, matriz y aditivos. La proporción de estos componentes depende de los

objetivos de operación tales como maximizar el índice de octano de las gasolinas o

minimizar la producción de coque.

Los aditivos del catalizador son materiales agregados con el propósito de mejorar el

comportamiento de la unidad y tienen diferentes funciones como promover la

combustión de coque en el regenerador, mejorar el octano de la gasolina, maximizar el

rendimiento de olefinas, reducir los gases sulfurados en los gases de combustión y así

evitar que se disminuya irreparablemente la actividad del catalizador.

4.2. Etapa de regeneración

Una parte de los hidrocarburos se deposita en los poros del catalizador y es

irremediablemente quemado en el regenerador trayendo como consecuencia una

pérdida de productos, un incremento en la temperatura del regenerador debido a la

combustión de hidrógeno, y una pérdida de actividad ya que la combinación de

temperaturas altas con la formación de vapor destruye la estructura cristalina del

catalizador.

El regenerador tiene dos funciones:

Restaurar la actividad del catalizador

Suministrar el calor para la desintegración



17

El catalizador pierde su actividad debido a que, como consecuencia de la

desintegración catalítica, el coque se deposita sobre su superficie. El catalizador entra

al regenerador con 0.8 a 2.5% de coque dependiendo del tipo de carga. El compresor

de aire, siendo la fuente de oxígeno para la combustión del coque, posee una

velocidad y presión tal que mantiene un estado fluidizado al lecho catalítico para

recuperar su actividad. El aire entra al regenerador por un distribuidor localizado

ubicado al fondo y cuyo diseño es tal que permite un suministro uniforme.

Desde el punto de vista de la densidad de partículas catalíticas existen dos regiones en

el regenerador, además se usa un conjunto de ciclones en serie (de 6 a 16, primarios y

secundarios) diseñados para retener partículas menores de 20µ.

El lecho denso está situado encima del distribuidor donde el gas de

combustión acarrea pequeñas porciones de catalizador, partículas entre 50 a

90µ hasta que lo abandona.

El lecho diluido que está situado en la entrada de los ciclones y que contiene

menos cantidad de catalizador. Esta cantidad depende de la velocidad de

salida de los gases estas son pequeñas (0 a 50µ) y son suspendidas

constituyendo este lecho.

La distancia encima del lecho, donde la velocidad de este gas es constante, se llama

altura de separación de transporte (TDH). A esta distancia el catalizador ya no cae

hacia el lecho por la acción gravitatoria, por lo que la entrada a la primera etapa de los

ciclones debe estar a un TDH mayor. En caso contrario podrían perderse grandes

cantidades de catalizador. De esta manera el catalizador recuperado retorna al

regenerador y el gas de combustión sale de los ciclones dirigiéndose a un precipitador

electrostático para la remoción de partículas contaminantes y finalmente enviado a un

sistema de recuperación de energía.



18

Existen dos formas de operar al regenerador:

La combustión parcial implica que el coque no es convertido totalmente a CO2

y la temperatura en el regenerador se mantiene en intervalos moderados

permitiendo manejar cargas más pesadas que produzcan más coque. La

oxidación de CO a CO2 produce 2.5 veces más calor que de C a CO por lo que, al

no existir una conversión total a CO2, la temperatura del regenerador se

mantiene a niveles bajos.

La combustión total usa un exceso de O2 para quemar todo el CO

disminuyendo el contenido de coque en el catalizador a menos de 0.1% en

peso, aumentando la actividad y la selectividad. Esta puede conseguirse

térmicamente con un diseño apropiado del regenerador o, si las condiciones

ideales no son alcanzadas, a través de un generador de combustión que

contenga trazas de platino, paladio u osmio. Finalmente, dada la conversión

total del coque en CO2, la temperatura del regenerador aumenta

considerablemente por lo que el flujo de aire es usado para mantener a ésta en

límites aceptables. .

Los flujos del catalizador agotado y regenerado se regulan automáticamente a través

de válvulas de deslizamiento semejantes a placas de orificio variable cuyo objetivo

depende de su ubicación. La válvula de deslizamiento para catalizador agotado regula

la cantidad de catalizador que ingresa al regenerador. Por su parte, la válvula de

deslizamiento del catalizador regenerado se encarga de suministrar suficiente

catalizador para calentar la carga y alcanzar la temperatura deseada en el riser.

Además de estas válvulas, existen diversas válvulas que regulan otros flujos que entran

y salen de la unidad tales como gasóleo, aire, gases de combustión y productos FCC.



19

Figura 10. Ejemplo de regenerador de Orthoflow (Exxon Mobil)

4.3. Etapa de fraccionamiento

La fraccionadora tiene como principal función condensar y separar los productos de

reacción por destilación de cadenas largas de hidrocarburos en unos con cadenas más

cortas generando así, nuevos productos. El fraccionamiento implica la condensación y

revaporización de los compuestos de hidrocarburos mientras el vapor fluye

ascendentemente a través de los platos y empaque de la torre de absorción y una

columna de destilación fraccionada. La columna de destilación fraccionada es conocida

como fraccionador principal cuya función es separar físicamente a los productos FCC

de acuerdo a sus puntos de ebullición para que, posteriormente, sean trasladados a

otras partes de la refinería para su uso interno o hacia otra etapa para que los

productos alcancen las características necesarias para su comercialización.



20

4.3.1. Características de productos y subproductos

Los productos más importantes en el proceso FCC son las olefinas y la gasolina debido

a su alto valor comercial a nivel mundial. Actualmente, las olefinas son la materia

prima en petroquímica para la generación de polímeros y otros derivados, mientras

que la gasolina constituye el combustible de transporte más usado en el mundo.

Además de estos productos, se obtienen subproductos con menor valor comercial,

entre estos:

La gasolina es el producto más importante de la desintegración catalítica y su

calidad, medida en números de octano que indica la calidad y capacidad

antidetonante de las gasolinas para evitar las detonaciones y explosiones en las

máquinas de combustión interna, de tal manera que se canalice esta energía en

la generación de energía útil para el motor; también depende de las

condiciones de operación y del tipo de catalizador usado. Las gasolinas pueden

clasificarse de acuerdo a su origen y procesamiento en:

a) Gasolina de destilación primaria, la cual es originalmente de un bajo

octanaje por lo que es enviada a hidrotratamiento y reformación.

b) Gasolina hidrodesulfurada, es sometida a algún proceso de hidrotratamiento

para la eliminación de azufre y nitrógeno.

c) Gasolina reformada, se encarga de elevar sustancialmente el octanaje de las

gasolinas primarias desde 60 hasta 100 octanos.

d) Gasolina catalítica, resultado del proceso de desintegración catalítica en el

proceso FCC.

El gas (C2 y más ligeros) que quedan en la torre de absorción es gas seco y

contiene hidrógeno, metano, etano, etileno y trazas de H2S. Este es tratado con

aminas para remover el H2S y otros gases ácidos y posteriormente es enviado al

sistema de gas combustible de la refinería. Se usa normalmente en el

hidrotratamiento.



21

El vapor de salida del desbutanizador o estabilizador, usualmente referido

como GLP, es rico en propileno y butileno los cuales son útiles en la producción

de gasolina reformulada. Además, los butilenos y pentenos son utilizados en la

fabricación de aditivos para la gasolina.

Los aceites cíclicos:

a) El aceite cíclico ligero (ACL) se usa como especie de licuefacción en aceite

caliente y diesel.

b) El aceite cíclico pesado (ACP) ebulle entre el ACL y el aceite decantado, se

usa para transferir calor a la alimentación o al desbutanizador, y es

procesado en el hidrotratador o mezclado con el aceite decantado.

El aceite decantado, es el más pesado y barato de los productos FCC, se vende

como carbón negro o se recicla para su desintegración.

El coque es un conjunto de componentes de C, H y trazas de N y S que es en

realidad necesario en la operación del proceso FCC pues su combustión

compensa la pérdida de calor en el riser.

a) Coque catalítico, producido de la desintegración de la carga FCC a productos

más ligeros.

b) Coque contaminante, producido por la presencia de metales como el níquel

y vanadio, depositados en el catalizador.

c) Coque en la carga, proviene de la carga.

d) Coque de circulación. Es un coque rico en hidrógeno y proviene de la etapa

de agotamiento.



22

5. Análisis de lazos de control, variables medidas y

manipuladas Para el debido de análisis de los lazos de control del proceso de Craqueo Catalítico de Fluidos se utilizó el Esquema de la FCC del modelo F Kellog Orthoflow ya que ha llegado a ser un estándar para la validación de las estructuras de control de las FCC en las refinerías de Petroleo.

Figura11. Diagrama de lazos de control de proceso del Craqueo Catalítico de Fluido

PC

PdC

PC

LC

FC

GAS

COMBUSTIBLE

PC

TC

FC F

C

PRODUCTO (GAS CRAQUEADO)

REACTOR

REGENERADOR

VERTICAL

SOPLADOR DE

AIRE DE

COMBUSTIÓN HORNO

AIRE

TURBINA

ALTA PRESIÓN DE

GAS

COMPRESOR

DE GAS

HUMEDO TURBINA

ALTA PRESIÓN DE

GAS

VAPOR

FRACCIONADOR

PRINCIPAL VAPOR

GAS DE

COMBUSTIÓN

u2

u4 u3

u1

u7

u6

u5

y7

y2 y1

y6

y9

y8

y4 y5



23

Como podemos ver en el esquema, se estan definiendo los lazos de control pero para

poder desarrolarlos tenemos que tener en cuenta las entradas o variables manipuladas

del proceso serán: u0, u2, u3 y u8. Las salidas o variables controladas del sistema serán

y0, y1, y2 y y3.

Tabla 1. Tabla de variables de Entrada

Variables Manipuladas:

Tasa de flujo total de aire de combustión (u0). El aire es usado para la

combustión del coque formado en las reacciones de craqueo, el cual se

deposita sobre la superficie del catalítico gastado desactivándolo. El coque será

removido con el fin de reactivar el catalítico. La energía de combustión ayuda a

mantener la alta temperatura del regenerador, supliendo así el calor requerido

para la reacción de craqueo en el riser. En el modo de combustión parcial, una

gran cantidad de flujo de aire dentro del regenerador genera más energía,

incremente la temperatura de sí mismo, lo cual permite que se incremente la

temperatura del riser [3].

Variables de entrada

Tasa de flujo total de aire de combustión u0

Posición de la válvula de catalítico regenerado u1

Tasa de flujo total de petróleo alimentado (Diesel + Petroleo pesado) u2

Temperatura de la tasa de flujo total de petróleo u3

Posición de la válvula del flujo de gas combustible u4

Posición de la válvula de catalítico gastado u5

Flujo de vapor a la posición de la válvula de la turbina de compresión de gas u6

Temperatura del aire de combustión u7

Primer etapa/razón de alimentación de flujo de aire u8

Variables de salida

Temperatura del regenerador 1ª etapa de la fase densa y0

Temperatura del regenerador 2ª etapa de la fase densa y1

Severidad estimada de la reacción de craqueo y2

Temperatura del Riser (reactor) y3

Diferencial de presión entre el reactor y el regenerador y4

Catalítico inventado en el reactor y5

Presión de succión del compresor de gas húmedo y6

Temperatura del regenerador 1ª etapa de la fase diluida y7

Temperatura del regenerador general de la fase diluida y8



24

Tasa de flujo total de petróleo alimentado dentro del riser (u2), está definida

por la demanda del mercado y la planificación de la producción sin embargo,

esta variable puede ser usada para atenuar perturbaciones transitorias. Una

larga cantidad de flujo introducido decrementa la proporción del catalítico del

flujo de petróleo alimentado, decrementa la temperatura del riser, decrementa

el ritmo de conversión de los productos alimentados y así, reduce la formación

de coque [3].

Temperatura de la tasa de flujo total de petróleo (u3). Esta entrada es usada

para cerrar el balance de control en el proceso. Las más altas temperaturas de

la alimentación introducen más energía en el sistema global de la FCC,

incrementando así todas las temperaturas del mismo [3].

Primer etapa/razón de alimentación de flujo de aire (u8). Esta es la ultima

variable que manipularemos en el proceso con el fin de completar así las

estructura de control en el sistema de FCC que intentamos controlar.

Salidas o variables controladas del proceso:

Las temperaturas de la fase densa del regenerador del primero y segundo

estado (y0 y y1) son usados para estabilizar la operación del FCC. En esta es

importante controlar esas variables para proveer suficiente calor para la

alimentación de la vaporización y el craqueo, evitar la desactivación irreversible

del catalítico y administrar los ciclones en el regenerador además, minimiza la

concentración del coque sobre el catalítico regenerado [3].

Severidad estimada de la reacción de craqueo (y2). Esta es una variable

estimada y es bastante relacionada a la tasa de conversión de los productos

realimentados [3]

Temperatura del riser (y3), deberá ser controlada para estabilizar las reacciones

de craqueo y es muy relacionada a las ganancias económicas de la FCC.

Típicamente, esta variable es usada para maximizar la tasa de conversión de los

productos realimentados [3].



25

6. Bibliografía

Organización Internacional del Trabajo. ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD

EN EL TRABAJO. Volumen III. Capítulo 78: Petroleo y gas natural.

Sección 4: Industria de refinamiento del petróleo. Flujo del proceso. (Consulta:

07 de Octubre del 2014)

(https://attachment.fbsbx.com/file_download.php?id=936944142986808&eid=

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BGROxGOMt74aGCha9zhgVrpfRo&inline=1&ext=1412661449&hash=AStObmb

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Occupational Safety and Health Administration, OSHA. Sección 4. Capítulo 2:

Proceso de refinación del petróleo. (Consulta: 06 de Octubre del 2014)

(https://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_2.html)

FCC Conversion Technology. Exxon Mobil Reasearch and Engineering (Consulta:

4 de Octubre del

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Catalytic Cracking: Fluid Catalytic Cracking And Hydrocracking. Course:

Chemical Technology. (Consulta: 4 de Octubre del 2014)

Petroperu

(http://nptel.ac.in/courses/103107082/module6/lecture5/lecture5.pdf)

Control Predictivo De Una Unidad Catalitica De Crudo (Fccu) Usando Inca. (Consulta: 29 de Setiembre del 2014) http://www.bdigital.unal.edu.co/839/1/76143147_2009.pdf

Automatización Industrial Asignación I. Miller Rene Rodríguez Pablos (2010) (Consulta: 30 de Setiembre del 2014) http://dc159.4shared.com/img/_d2UDVRZ/preview.html

https://attachment.fbsbx.com/file_download.php?id=936944142986808&eid=ASt7pZ6NgxXF9y6srTzIYo3M70H9Y_0bwu-_ureO-BGROxGOMt74aGCha9zhgVrpfRo&inline=1&ext=1412661449&hash=AStObmbbOVwWWgHi




https://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iv/otm_iv_2.html

http://www.exxonmobil.com/Apps/RefiningTechnologies/Files/sellsheet_07a_fcc.pdf

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