Proceso Químico Cracking Catalítico

Proceso Químico Cracking Catalítico FING Octubre 2013 Ing. Quím. Gonzalo Sanchez Índice: • • • • • • Objetivo de la Unidad Historia de Cracking Rea

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Proceso Químico Cracking Catalítico FING Octubre 2013 Ing. Quím. Gonzalo Sanchez

Índice: • • • • • •

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 ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

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 ƒCurva de destilación (ASTM) 280-570°C ƒDensidad (g/ml) 0,89----0,92 ƒResiduo de carbono (Conradson o Randsbottom) Livianas relación molar Si/Al 1.5-3.0 < actividad, >selectividad LPG y gasolina, >estabilidad térmica

CATALIZADOR Propiedades catalíticas Actividad Selectividad

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

Ciclones

SOPLANTE CRACKING Venteo Aire a la Atmósfera

SP

HIC

FIC

Aire ANTI

Succión

Aire

SURGE

Transport e

PI PDI

F

FI TI

FI

POTENCIA

Z

TI

FIC

ASKANIA

F HIC

S

RPM

251-B

ES4

B

Vapor

P

3.5

FI Vapor 40 Kg/cm2

Kg /c m2

TIC

FIC FI Vapor 12 Kg/cm2

Aire Combustión

PI

P

P

Vapor de 40Kg/cm2 de C. T

CALDERA DE CO

255-C

FI

PI

LA

FI

VAPOR 40 Kg/cm2 FI

FI

PIC

LA

CI AI

M

255-FM

TI Economizador

255-F 256-J

TI

FI Evaporador

TI

CI

AI

TI

FI

Sobrecalentado r

FIC

At m 255-JB

VAPO R

255-JA

255-J

FY Por balance TI

TIC

TI

CI AGUA ALIMENTACION

CALDERA DE CO AI (O2) AI (CO) AI(CO2)

At m

FI Fuel Gas

At m

PI

Gas a pilotos

TI FIC PI

Retorn o Fuel Oil Fuel Oil

FI PDIC P

Vapor

Economizador

Evaporador

FIC FIC

Sobrecalentado r

252-J FIC

TIC

252-JA

FIC PI Flue Gas 253-D (CO2)

Flue Gas 252-D (CO)

PI

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MUCHAS GRACIAS

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