Hidrocraqueo Catalitico

 Parámetros Operacionales

Fue creado para producir productos más livianos a partir de productos más pesados, para incrementar así su valor comercial. Cabe destacar, que las cargas típicas al proceso de hidrocraqueo son los gasóleos pesados, los cuales pueden ser gasóleos de vacío o gasóleos craqueados, provenientes de unidades de craqueo térmico, o bien de craqueo catalítico. El proceso persigue maximizar la producción de nafta o destilados, ya que son productos de gran valor en el mercado.

El hidrocraqueo se logra al pasar una mezcla de gas rico en hidrógeno sobre una corriente de gasóleo a través de un catalizador, a las condiciones requeridas de presión y temperatura. Aunque hay numerosas reacciones químicas simultáneas, en general, el proceso consta de craqueo catalítico e hidrogenación del gasóleo.

El grado de hidrocraqueo depende básicamente del procesamiento del gasóleo sobre el lecho de hidrocraqueo, a elevada presión parcial de hidrógeno y a alta temperatura. Mientras mayor sea la producción requerida de componentes livianos o conversión, mayor será la cantidad de hidrógeno y de catalizador de hidrocraqueo que se requiere dentro del reactor. Antes de que la alimentación fresca entre en contacto con el catalizador de hidrocraqueo, ésta debe de ser hidrotratada, a fin de remover los contaminantes típicos.

Es importantes señalar, que el hidrocraqueo es un proceso que combina el craqueo catalítico y la hidrogenación, y por medio del cual los productos de la Unidad de Vacío (vacuum gas oil, VGO) se descomponen en presencia de hidrógeno y un catalizador, para obtener productos de mayor valor agregado. En comparación con el craqueo exclusivamente catalítico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de poder procesar cargas con alto contenido en azufre, sin desulfuración previa.

Cabe destacar, que el hidrocraqueo procesa cargas diversas de peso molecular elevado en un reactor trifásico (líquido-gas-sólido). La relación H2/hidrocarburo es alta para garantizar la operación estable del reactor. Usa catalizadores de acidez media a temperaturas que garanticen el craqueo, normalmente con baja isomerización.

 Alimentación y Productos

La materia prima seleccionada se introduce en primer lugar en una zona de reacción de desnitrificación y desulfuración junto con una corriente líquida de reciclo e hidrógeno en condiciones de reacción de hidrotratamiento. Cabe resaltar, que los gasóleos de vacío (VGO) son la principal alimentación del hidrocraqueador.

La calidad de la alimentación (gasóleos de vacío) depende de los contaminantes principales como son:

• Nitrógeno: Alto contenido de N2 en la alimentación neutraliza la acidez en el catalizador.

• Rango de Destilación: Alto punto final acelera la desactivación del catalizador, al requerir una mayor temperatura para mantener la especificación en el producto.

• Asfaltenos: Son contaminantes permanentes para el catalizador, de existir en la alimentación pueden desactivarlo permanentemente.

• Metales: Particularmente el arsénico, se depositan en los poros del catalizador reduciendo su actividad.

 Descripción del Proceso

Este proceso se encuentra situado generalmente tras el proceso de destilación atmosférica, en la que se lleva a cabo una primera separación del crudo. Dado que de los compuestos más pesados de dicha columna aún se pueden seguir obteniendo productos de alto valor, como gasolina o keroseno, es necesario incorporar unidades adicionales que los extraigan. Un ejemplo de estas unidades sería el proceso de craqueo catalítico, mediante el cual se obtiene la mayor parte de la producción de gasolina. Otro ejemplo de estas unidades es el proceso de hidrocraqueo, que es una variante del proceso de craqueo catalítico en el que incorpora además del catalizador, hidrógeno.

Según lo mencionado anteriormente, el hidrocraqueo es un proceso en dos fases que combina el craqueo catalítico y la hidrogenación, y por medio del cual las fracciones de destilado se descomponen en presencia de hidrógeno y catalizadores especiales dando lugar a productos de más valor. En comparación con el craqueo catalítico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de que se procesan cargas con alto contenido de azufre sin desulfuración previa. En el proceso, la carga de productos aromáticos pesados se convierte en productos más ligeros, a presiones que varían entre 80 y 130 atm y temperaturas en un rango de 290 a 400ºC, dependiendo de las características particulares del proceso. Cuando la carga tiene un alto contenido parafínico, el hidrógeno impide la formación de HAP, reduce la formación de alquitrán y previene la acumulación de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce cantidades relativamente grandes de isobutano para cargas de alquilación, así como isomerización para control del punto de goteo, y del punto de humo, dos características importantes en el combustible de alta calidad para aviones a reacción.

En la primera fase, la carga se mezcla con hidrógeno reciclado, se calienta y envía al reactor primario, donde gran parte de ella se convierte en destilados intermedios. Los compuestos de azufre y nitrógeno se convierten en ácido sulfhídrico y amoníaco en el reactor de la fase primaria por medio de un catalizador. El residuo se calienta y se envía a un separador de alta presión, donde se extraen y reciclan los gases ricos en hidrógeno. Los restantes hidrocarburos se rectifican o purifican para extraer el ácido sulfhídrico, el amoníaco y los gases ligeros, que se recogen en un acumulador, donde la gasolina se separa del gas ácido.

Los hidrocarburos líquidos rectificados procedentes del reactor primario se mezclan con hidrógeno y se envían al reactor de la segunda fase, donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones de reacción y materiales de destilación para mezclas. Tales productos pasan por una serie de separadores de alta y baja presión para extraer de ellos los gases, los cuales se rectifican, y las naftas ligeras producidas en la unidad de hidrocraqueo se utilizan para mezclas de gasolina mientras que las naftas pesadas se reciclan o se envían a una unidad de reforma catalítica.

 Variables de Operación en Hidrocraqueo

Las variables de operación son los parámetros sobre los que se puede actuar para modificar la severidad de la reacción y optimizar los rendimientos. La severidad mide el grado de conversión a productos más ligeros. Bajo operación normal, el rendimiento global del proceso de hidrocraqueo se determina por una selección adecuada de: la temperatura del reactor, la velocidad espacial y

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