Craque Catalitico

Craqueo Catalítico

Es un proceso químico por el cual se quiebran moléculas de un compuesto produciendo así compuestos más simples.

El craqueo catalítico es un proceso de conversión que se puede aplicar a una variedad de materias primas como es el petróleo al gas de petróleo pesado. Las unidades de craqueo catalítico fluido están actualmente en vigor en aproximadamente 400 refinerías en todo el mundo y las unidades se consideran unos de los logros más importantes al nivel mundial.

El craqueo catalítico es básicamente el mismo que el craqueo térmico, pero se diferencia por el uso de un catalizador que no se consume en el proceso y es una de las diversas prácticas aplicadas que se utilizan en una refinería donde emplea un catalizador para mejorar la eficiencia del proceso. El incentivo original para desarrollar los procesos de craqueo surgió de la necesidad de aumentar los suministros de gasolina y aumentar el octanaje de la gasolina, mientras se mantiene el rendimiento de las poblaciones de alto punto de ebullición y el uso de catalizadores.

 Objetivo de la planta del craqueo catalítico

El objetivo del proceso de craqueo catalítico es transformar corrientes pesadas de petróleo (típicamente gasóleo de vacío, y pequeñas cantidades de corrientes más pesadas como residuo atmosférico o gasóleos de conversión) mediante las rupturas de sus moléculas complejas en productos más ligeros, produciendo un rango amplio de productos: fuel gas, LPG, nafta, gasóleo y fuelóleo. Sabemos bien que fue diseñado como un producto para maximizar la producción de gasolina de alto octano, aunque en la actualidad, debido a los avances en desarrollo de nuevos catalizadores, modificación de condiciones de operación y de proceso, se puede operar la unidad en otras modalidades de producción (máximo LPG y máximos destilados medios).

En el proceso de craqueo catalítico FCC se realizan actividades tanto de investigación y desarrollo de proceso como de soporte al negocio de refino. Así como la planta piloto en donde se realizan pruebas a pequeña escala, que serían muy costosas de realizar a escala comercial. Esta planta piloto permite evaluar catalizadores comerciales y seleccionar el más adecuado para cada unidad industrial, realizar ensayos de optimización de condiciones de operación, evaluar el impacto de diferentes alimentaciones a la unidad de FCC y otros estudios de proceso similares.

 Alimentación

Comúnmente para el proceso de desintegración catalítica las refinerías utilizan gasóleo para producir gasolina, estos proviene de los fondos de la destilación atmosférica o de los destilados fondos de la torre de vacío, normalmente muchas refinerías mezclan las corrientes de ambas etapas de destilación, pero en ocasiones cuando no logran cubrir la demanda, elaboran una mezcla con otros residuos que han sido tratados en un tambor donde separan el agua y los vapores contenidos para darle así cierta estabilidad a la alimentación.

Se ha dicho que la alimentación del proceso FCC está constituida por una mezcla de hidrocarburos tales como las parafinas, olefinas, naftenos y aromáticos (PONA). La manera fácil y rápida que han encontrado las refinerías para determinar la composición (PONA) de la alimentación es a través de las correlaciones empíricas. La refinería, al aplicar las correlaciones empíricas, determina que la alimentación está constituida por una mezcla de hidrocarburos: parafinas, olefinas, naftenos y aromáticos. Es necesario mencionar que en la alimentación hay pequeñas concentraciones de contaminantes y pequeñas concentraciones de aromáticos pesados.

 Productos Obtenidos

En el proceso de craqueo catalítico se genera la formación de muchos hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse mediante alquilación, isomerización o reformación catalítica para fabricar productos químicos y combustibles de elevado octanaje para motores especializados. Dando paso a la fabricación de productos como los alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes, azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas, tintes, entre otros productos.

 Condiciones de Operación de la Planta de Craqueo Catalítico (Temperatura, carga, presión)

El proceso de craqueo catalítico es la operación central de las refinerías en donde se usa un catalizador para convertir fracciones pesadas de petróleo y de bajo valor comercial en productos de alta calidad, como la gasolina de alto octano y las olefinas. En este proceso, la alimentación, comúnmente conocida como gasóleo, proviene de la destilación atmosférica o de vacío, la cual se inyecta en el fondo del riser y se vaporiza al ponerse en contacto con el catalizador regenerado llevándose a cabo las reacciones de desintegración catalítica en flujo ascendente a temperatura de 520ºC a 540ºC y presión 1,72bar. En el regenerador es donde se quema el carbón depositado sobre el catalizador; cuenta con un compresor de aire que provee el aire necesario para la combustión, trabaja a condiciones de temperatura de 700ºC a 750ªC y presión de 2,41bar.

 Diagrama de flujo de la Planta de Craqueo Catalítico (Reactor y Regenerador)

 Descripción del proceso de Operación

Las unidades de FCC modernas son procesos continuos que operan las 24 horas del día durante un tiempo de 2 a 3 años entre las paradas programadas para mantenimiento de rutina. El reactor y el regenerador se consideran el corazón de la unidad de craqueo catalítico fluidizado. El material de alimentación comúnmente gasóleo que proviene de los fondos de la destilación atmosférica o de la torre de vacío se inyecta en la columna ascendente (riser) donde se vaporiza y se fragmenta en moléculas más pequeñas de vapor por contacto y mezcla con el catalizador en polvo a alta temperatura, proveniente del regenerador. Todas las reacciones de craqueo tienen lugar en el tubo ascendente dentro de un periodo de 2-4 segundos. Los vapores de hidrocarburos "fluidifican" el catalizador en polvo, haciendo que la mezcla de vapores de hidrocarburos y el catalizador fluyan hacia arriba para entrar en el reactor a una temperatura de aproximadamente 535 ºC y una presión de aproximadamente 1,72 bar.

Después de la reacción, la corriente que sale del riser se transfiere a uno o más ciclones para separar los productos del catalizador. Los productos son enviados a una torre de destilación y, el catalizador con aquellos hidrocarburos que aún se encuentran atrapados sobre la superficie catalítica son tratados con vapor en la unidad conocida como agotador.

Dado

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