Fluid Catalytic Cracking

FLUID CATALYTIC CRACKING

Introducción:

El crackeo catalítico es una de las operaciones más importantes de la industria petroquímica. Tras la separación del petróleo en sus diferentes fracciones, ésta operación permite convertir las fracciones más pesadas, productos de mayor peso molecular, en productos con menor peso molecular y mayor valor añadido, rompiendo las cadenas hidrocarbonadas mediante reacciones químicas sobre la superficie de catalizadores sólidos.

Para llevar a cabo estas reacciones, el reactor de lecho fluidizado ofrece ventajas:

• Permite el tratamiento de grandes volúmenes de reactivo

• Gracias a su fluidodinámica, el intercambio de calor es muy efectivo, evitando la formación de puntos calientes a pesar de que la reacción sea muy exotérmica

• El movimiento del catalizador permite su continuo paso por una unidad de regenerados, en el cual recupera sus propiedades catalíticas, ya que para este proceso, la formación de coque sobre los poros del catalizador produce una rápida desactivación del mismo

1- Diagrama de flujo

El diagrama de flujo de un proceso de crackeo catalítico en lecho fluidizado se puede esquematizar según la siguiente figura:

Figura 1: diagrama de flujo del proceso FCC

2- Descripción del funcionamiento de los equipos:

a. Unidades principales

REACTOR:

Es el lugar donde se producen las reacciones de craqueo. La alimentación, junto con fracciones pesadas de la columna de destilación, es precalentada y vaporizada a la entrada del reactor. Dichos vapores de hidrocarburos fluidizan las finas partículas de catalizador.

Operan con tiempo de contacto muy bajo. Un pequeño compartimento (columna ascendente) es el lugar físico donde se producen las reacciones. El resto del equipo, tiene como función separar catalizador de los productos mediante ciclones.

La temperatura de operación es de 500°C - 540°C. 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 sistema de distribución del aire necesario para la combustión mediante un compresor.

Posteriormente, tiene una serie de ciclones que separan los gases de la combustión del catalizador arrastrado.

Al igual que el reactor, está revestido por material refractario que impide la erosión y protege a las paredes metálicas de la alta temperatura. La temperatura de operación de 705°C - 740°C.

Estas unidades pueden operar a combustión parcial (produciendo una mezcla de CO y CO2, la cual debe ser tratada en una unidad posterior para completar la combustión) o a combustión total (conversión total a CO2), para lo cual es necesario adicionar un promotor de combustión.

COLUMNA DE DESTILACIÓN:

El producto de reacción de la parte superior del reactor es transportado a la sección inferior de la columna de destilación donde se destilan en los productos finales de la FCC separándose en nafta craqueada, aceite de combustible, y el gas de escape. Después de un procesamiento adicional para la eliminación de compuestos de azufre, la nafta craqueada se convierte en un componente de alto octanaje de gasolinas mezcladas de la refinería.

El gas de escape que sale de la columna se envía a lo que se llama una unidad de recuperación de gas, donde se separa en butanos y butilenos, propano y propileno, y los gases de menor peso molecular. Algunas unidades de recuperación de gases de FCC también pueden separar algo del etano y etileno.

El aceite de la parte inferior del producto de la columna contiene partículas de catalizador residuales que no hayan sido eliminadas completamente por los ciclones en la parte superior del reactor. Por esa razón, el aceite producto de fondo se conoce como un aceite en suspensión. Parte de que el aceite de suspensión se recicla de nuevo en la columna por encima del punto de entrada de los vapores del producto de reacción calientes con el fin de enfriar y parcialmente condensar los vapores del producto de reacción al entrar en el fraccionador principal. El resto del aceite en suspensión se bombea a través de un sedimentador. El aceite de la parte inferior del decantador contiene la mayor parte de las partículas de catalizador del aceite en suspensión, y se recicla de nuevo para combinarse con la materia prima de entrada al reactor. El aceite en suspensión clarificada o aceite de decantación se retira de la parte superior del decantador para otros usos, como un componente de mezcla de aceite combustible pesado, o como materia prima para negro de carbono.

b. Variables de operación

La gran complejidad de la operación de estas unidades se debe fundamentalmente a la estrecha interdependencia que posen las variables del proceso, esta interdependencia hace casi imposible en términos prácticos modificar una variable sin tener una inmediata respuesta en el resto del sistema, estos efectos deben ser manejados en forma continua.

Las modificaciones de variables deben realizarse teniendo en cuenta que se mantengan en equilibrio los balances de materia, energía (calor) y cantidad de movimiento (presión).

Variables de operación independientes

• Temperatura de reacción: temperatura de la mezcla catalizador y carga en el punto donde se considera han finalizado las reacciones

• Temperatura de precalentamiento de carga: es la temperatura a que se levanta la carga previamente al ingreso al reactor

• Relación de reciclo: es la cantidad de producto ya craqueado (reciclo) que se incorpora a la carga

• Actividad de catalizador: es la capacidad que tiene el catalizador para convertir una carga determinada en productos de menor peso molecular

• Modo

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