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
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