Craqueo Catalitico

Craqueo catalítico

Una típica unidad de craqueo catalítico.

El término craqueo catalítico o cracking catalítico es un proceso de la refinación del petróleo que consiste en la descomposición termal de los componentes del petróleo en presencia de un catalizador, con el propósito de craquear hidrocarburos pesados cuyo punto de ebullición es igual o superior a los 315 °C, y convertirlos en hidrocarburos livianos de cadena corta cuyo punto de ebullición se encuentra por debajo de los 221 °C. Dichos catalizadores se presentan en forma granular o microesférica. Los catalizadores usualmente se componen por óxido de silicio (SiO2) y alúmina (Al2O3).[1] El mineral más comúnmente usado para este fin es la faujasita.[2]

Su finalidad no es otra que la de obtener la mayor cantidad de hidrocarburos livianos de gran aprecio para la industria; la mayoría de las cargas a las unidades de ruptura catalitíca la constituyen gasóleos, aceites pesados como el DMOH y el DMO (aceite demetalizado hidrogenado y aceite demetalizado, respectivamente). El craqueo catalítico produce naftas e hidrocarburos aromáticos de alto octanaje, como el benceno por medio de la conversión de cicloalcanos y parafinas.[3]

El craqueo y el reformado catalítico hacen que la refinería pueda responder a los cambios que se producen en la demanda. Las personas a cargo de la programación de la producción se encargan de definir el ruteo de las distintas corrientes obtenidas en la destilación a través de los diversos procesos de conversión, para adecuar la cantidad y calidad de los productos finales, según la demanda.

El primer uso comercial del craqueo catalítico se produjo en 1915, cuando Almer M. McAfee de Gulf Refining Company desarrolló un proceso por lotes utilizando cloruro de aluminio (un catalizador de Friedel Crafts conocido desde 1877) para romper catalíticamente aceites de petróleo pesado. Sin embargo, el costo prohibitivo del catalizador impidió que el uso generalizado de los procesos de McAfee en esa época.

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Cracking Catalítico Fluido

El proceso de craqueo catalítico fluido se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos

Conceptos del craqueo catalítico (FCC)

El proceso de craqueo catalítico fluido se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos del orden de los 45 átomos de carbono, mediante la acción de un catalizador que favorece que las reacciones se produzcan a una temperatura mas baja que la necesaria para el craqueo térmico de la misma carga.

Las reacciones producidas son mucho mas rápidas y selectivas que las de craqueo térmico.

Las reacciones generan una cantidad de carbón que se deposita sobre la superficie del catalizador.

Los procesos se desarrollan en forma continua , mediante una circulación de catalizador que se contacta íntimamente con la carga. Posteriormente el catalizador se regenera por medio de la combustión del carbón producido, lo que produce la energía que requiere el sistema para funcionar.

Economía del proceso

La carga de la unidad es un producto intermedio de bajo valor.

Puede ser comercializado como fuel oil o carga de FCC.

Mediante este proceso se obtiene :

Mayor expansión volumétrica (110 m3 de productos/ 100 m3 de Carga).

Mayor nivel de conversión a productos de alta demanda y valor comercial.

La nafta producida aporta el mayor volumen de octanos del pool de naftas.

Es el proceso de mayor producción de LPG.

Butano como materia prima para la producción de MTBE y Alkilato .

Propileno de alto precio y creciente demanda.

Principales Reacciones

Cargas y producciones. Tipos y calidades

La carga de la unidad de FCC esta fundamentalmente compuesta por :

GO pesado de Vacío

GO pesado de Coque

GO pesado de Topping

Los aspectos más importantes de calidad de la carga son los siguientes :

Contenido de carbón conradson: mide el potencial de generación de carbón de la carga.

Nivel de contaminantes: en especial níquel y vanadio que son venenos permanentes del catalizador.

Composición química de la carga: las especies químicas predominantes definen la calidad de los productos resultantes y la cantidad de carbón producido.

Si bien las unidades de FCC son muy flexibles y pueden procesar cargas muy diversas, es importante conocer sus características para adecuar la operación.

Producciones

Las Unidades de FCC:

Son las productoras de naftas por excelencia, en calidad y cantidad.

Producen menor cantidad de gas residual que el Cracking Térmico.

Producen alta calidad de propano y propileno, butilenos, isobutanos y butanos. Estas corrientes son la materia prima para los procesos Petroquímicos.

Sección de Reacción

Los equipos de reacción de las unidades de cracking tienen tres partes fundamentales

Reactor ( RX )

Regenerador ( RG )

Stripper ( ST )

Reactor

Es el lugar donde se producen las reacciones de craqueo .

Hay distintos tipos de tecnologías. Actualmente operan con tiempo de contacto (carga: catalizador) muy bajo donde la parte principal del RX es el riser. Este es el lugar físico donde se producen las reacciones, en tanto que el resto del equipo es para separar catalizador de los productos.

Las unidades de tecnologías anteriores operan en lecho fluido con tiempos de contacto mayores y menores rendimientos en LPG y naftas.

La temperatura de operación es de 500 °C - 540 °C.

En el RX existen ciclones que permiten separar catalizador arrastrado de los productos de la reacción.

Están revestidos con material refractario que impiden la erosión y las altas temperaturas sobre las paredes metálicas.

Regenerador

Es la parte de la unidad donde se quema el carbón depositado sobre el catalizador , posee un sistemas de distribución del aire necesario para la combustión provisto por un compresor de aire. Dicho compresor es la máquina más importante de la unidad ya que si no hay aire para regeneración debe detenerse la unidad.

Posee ciclones que separan los gases de la combustión del catalizador arrastrado.

Están revestidos por material refractario que impiden la erosión y protege a las paredes metálicas de la alta temperatura.

La temperatura de operación de 705 °C - 740 °C.

Estas unidades operan a combustión total ( formación de CO2 ), para lo cual se adiciona un promotor de combustión.

Stripper

En esta parte del equipo se inyecta vapor para despojar de hidrocarburos del catalizador

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