Proceso Químico Cracking Catalítico FING Octubre 2013 Ing. Quím. Gonzalo Sanchez
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Objetivo de la Unidad Historia de Cracking Reacciones Químicas Carga a la Unidad Catalizador Unidad comercial de ANCAP
OBJETIVO DE LA UNIDAD
OBJETIVO DE LA UNIDAD El objetivo de la Unidad de Cracking Catalítico es crackear hidrocarburos pesados como Aceite Pesado de Vacío y Residuo Atmosférico de bajo valor económico en productos livianos de alto valor económico como gasolinas de alto octanaje y LPG. También se extraen destilados medios para el pool de gas oil.
HISTORIA DE CRACKING
HISTORIA DE CRACKING Cracking térmico
HISTORIA DE CRACKING Cracking Catalítico en lecho fijo
HISTORIA DE CRACKING Lecho móvil con elevación mecánica
HISTORIA DE CRACKING Lecho móvil con transporte neumático
HISTORIA DE CRACKING Cracking en lecho fluidizado
Ventajas catalítico vs térmico
Aumento tiempo corrida Condiciones menos severas de p y T Disminución gas seco y coque Aumento rend. LPG y gasolina Disminución contenido olefinas y diolefinas
Diagrama de bloques FCC catalítico
Diseño R2R TIC Vapores a Torre Fraccionadora
CO2 a Caldera
251-D 254D
LIC
PDIC
253-D LIC
256-D
255-D
PDIC
CO a Caldera PDIC
Alimentación de carga
PIC
252-D
251-SV
252SV Vapor atomización
Aire
Vapor de aceleración
253-PV
Soplador
Heater
REACCIONES QUIMICAS
Reacciones primarias 1-Craqueo de n-parafinas
2-Craqueo de olefinas
3-Craqueo de nafténicos
4-Desalquilación de aromáticos
Reacciones secundarias 1-Isomerización
2-Ciclización
3-Transferencia de hidrógeno
4-Condensación
Mecanismos de reacción Cracking térmico: Radicales libres
Cracking catalítico: Carbocatión
CARGA A LA UNIDAD
Carga de cracking Composición (orden decreciente veloc. reac.) Olefínicos(incremento coque) Nafténicos(>número C2rios y C3rio) transformación 80/100% Parafínicos(velocidad aumenta con PM) transformación total Aromáticos transformación 30% Impurezas Metales pesados(Cu,Ni,V,Fe) Metales alcalinos(Na) Asfaltenos y resinas Nitrógeno Azufre Cloruro
Caracterización de la carga Curva de destilación (ASTM) 280-570°C Densidad (g/ml) 0,89----0,92 Residuo de carbono (Conradson o Randsbottom) Livianas relación molar Si/Al 1.5-3.0 < actividad, >selectividad LPG y gasolina, >estabilidad térmica
Propiedades físicas Estabilidad Area superficial o específica (m2g) Díametro de los poros Indice de atricción Granulometría Densidad aparente Volumen de los poros
Envejecimiento de catalizadores FCC Deposición de coque irreversible Modificaciones estructurales y de textura por desactivación hidrotérmica (Regenerador) Alta temperatura (670-800°C) Presencia de vapor de agua (20-30%)
Envejecimiento o modificaciones causadas por impurezas presentes en la carga
agua)
Metales alcalinos(Na) Daño irreversible a los sitios ácidos Destrucción de la zeolita(temp >600°C y vapor de
CATALIZADOR
Metales (Ni,V) •Ni se deposita en la superficie externa del cat. No es móvil •V se deposita en la superficie externa y en el regenerador(>600°C) migra hacia todo el catalizador y destruye la zeolita. Na y vapor de agua aceleran el proceso.
UNIDAD COMERCIAL DE ANCAP
Diseño R2R TIC
530 ºC
Vapores a Torre Fraccionadora
CO2 a Caldera
1.1 Kg/cm2
251-D 1.4 Kg/cm2
254D
LIC
PDIC
253-D LIC
710 ºC
256-D
255-D
PDIC
CO a Caldera PDIC
220 ºC Alimentación de carga
PIC
1.5 Kg/cm2
251-SV
252SV Vapor atomización
252-D 660 ºC 285 ºC Aire
Vapor de aceleración
253-PV
135 ºC Soplador
Heater
Riser • Tiempo residencia riser:1.7-2.1 s • 6 toberas de carga con vapor dispersión en contracorriente con control independiente • Vapor de aceleración • Separador inercial • Ciclones con válvulas charnela • Anillo anticoking
Stripper • Vapor de stripping 2-3 kg de vapor por ton.cat.circulante • Aireación para tener densidad adecuada para altura estable de catalizador • Malla para prevenir obstrucción • Control de nivel sobre apertura válvula cat. agotado • Contenido carbón 0.9-1.4% • Presión flota en la fraccionadora principal
Regenerador • Primera etapa: 50-70% coque ajuste con la cantidad de aire • Aire de combustión • Aire de acarreo • Anillo válvula plug y receptor extracción • Temp. Máxima 1era etapa:730°C • Nivel 1er regenerador variable (extracción cat) • Control de presión válvulas deslizantes doble disco • 1er reg. controla presión • 2do reg. controla diferencial entre 1er y 2do reg
Resumen de condiciones operativas • Contenido C aprox.0.05% • Temperatura de reacción (salida del riser) controla posición válvula 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