Craqueo Catalítico

Esta sesión es fundamental para establecer las bases conceptuales de una refinería y los diversos esquemas de refinación. ¿Cómo afecta la calidad de un crudo a la calidad de los productos de la destilación atmosférica y de vacío? ¿Cómo predecir y calcular las principales propiedades de un crudo? ¿Todos los gasóleos de vacío y los residuos de los crudos tienen las mismas propiedades y el mismo efecto en FCC? ¿Cuáles son las diferencias de las gasolinas de los diversos procesos de refinación y como impactan la conformación del pool de gasolina de la refinería?

Temas a revisar:

• Clasificación de crudos según el tipo de hidrocarburo.

• Propiedades más importantes de los crudos y sus impactos en FCC

• Calidad de las principales gasolinas de una refinería que conforman el pool

• Esquemas de Refinación y su relación con FCC

Estudiaremos la calidad y comportamiento de las cargas potenciales a FCC. ¿Es posible predecir el rendimiento potencial de gasolina de una carga a FCC?  ¿Cuál es el impacto de la carga en el diseño del catalizador, en el balance de calor y en las condiciones de operación? ¿Cuáles son los precursores de la carga que orientan el rendimiento a gasolina, LCO y fondos? ¿Todas las cargas tienen el mismo rendimiento potencial de gasolina en una unidad de FCC? ¿Cuáles son las propiedades fisicoquímicas más importantes para definir la calidad de una carga a FCC? Se profundizará en la influencia de los contaminantes de la carga como el RCC, azufre y nitrógeno, que afectan directamente el balance de calor y la tasa de adición de catalizador fresco.

Variables criticas

• Propiedades críticas de las cargas para predecir sus propiedades y efectos en FCC.

• Propiedades de las cargas que influyen en el diseño del catalizador.

• Relación entre calidad de carga, actividad del catalizador, balance de calor y condiciones de operación.  

Influencia de los contaminantes en la carga

• Efecto del azufre, nitrógeno, carbón, metales, etc.

• Diseño del catalizador para minimizar el impacto en la actividad, estabilidad y selectividad del catalizador.  

• Relación entre calidad de la carga, contaminación ambiental y diseño del catalizador.

Revisaremos el corazón del proceso FCC: el catalizador. La partícula más compleja de los catalizadores de refinación del petróleo. Este curso ofrecerá las bases teóricas y prácticas para diseñar un catalizador de FCC. Se analizarán las propiedades del catalizador que definen su actividad, estabilidad y selectividad. Se conocerán los secretos para estudiar, evaluar y seleccionar un catalizador de FCC. Se conocerán los secretos para estudiar y evaluar el catalizador seleccionado directamente en la unidad de FCC. ¿Cómo correlacionar el comportamiento del catalizador a nivel de laboratorio con la planta comercial? ¿Cómo estudiar y evaluar el catalizador circulante en la unidad (e-Cat)?. Se hará un balance de metales y se estudiará el efecto de la tasa de adición del catalizador fresco en las propiedades del e-Cat. ¿Cuál es la condición de operación más importante para definir y estudiar el comportamiento del catalizador en la unidad comercial?

Diseño y propiedades del catalizador

• Composición y estructura: matriz, zeolita, aglutinantes, soporte y aditivos.

• Propiedades de catalizador: actividad, selectividad y estabilidad

• Catalizador de equilibrio E-Cat

• Medición de la actividad catalítica

• Equipos métodos y análisis para evaluar y estudiar un catalizador de FCC

Desactivación y contaminación

• Mecanismos de desactivación

• Envenenamiento por deposición de metales (Ni + V)

• Deposición de coque y regeneración

• Balance de metales 

El balance de calor podría considerarse el corazón de la unidad de FCC, pues FCC es un proceso balanceado térmicamente, donde, la cantidad de calor producida en la unidad es exactamente igual a la cantidad de calor requerida. Se responderán estas preguntas: ¿Que es el balance de calor y por qué es tan importante entenderlo? ¿Como afectan las limitaciones mecánicas, la calidad de la carga, las condiciones de operación y el diseño del catalizador el balance de calor? ¿Qué es el delta coque? ¿Cuántos tipo de coque hay? ¿Se puede mejorar el balance de calor y optimizar la unidad rediseñando un catalizador?

Temas a revisar

• Donde y como se produce el coque

• Tipo de operación de la unidad en el balance de calor

• Propiedades de la carga y del catalizador que afectan el delta coque y el balance de calor

• Eficiencia del despojador en el balance de calor

• Variables de operación que se afectan por el delta coque

Se estudiarán los fundamentos del reactor, el despojador y el regenerador. ¿Cuáles son las reacciones producidas en cada una de estas equipos de la unidad de FCC? Estudio de la configuración de la unidad. Analizaremos el Riser como el sitio de la reacción principal, discutiendo las condiciones de contacto ultrarrápido y alta temperatura. Se estudiares las variables y condiciones de operación del despojador. La importancia del tipo de hidrogeno del coque en el balance de calor. En contraste, estudiaremos el Regenerador, su función vital de restaurar la actividad del catalizador mediante la quema controlada del coque, y cómo el control de temperatura y el balance de calor son cruciales para mantener la estabilidad y eficiencia de la circulación del catalizador entre ambos componentes. Se estudiarán las propiedades y calidad de los productos de FCC, así como los rendimientos típicos de esta unidad según el tipo de carga.

El Riser, despojador y regenerador

• Reacciones en el Riser, el despojador y el regenerador

• Control de la actividad catalítica en el riser

• Sistema de inyección de carga, dosificación y dispersión de catalizador

El regenerador

• Función y operación del regenerador

• Combustión parcial vs. Combustión completa (generación de vapor)

• Control de temperatura y balance de calor.

• Mecanismos de desactivación del catalizador en el regenerador

Rendimientos y calidad de productos de FCC

• Rendimientos típicos de FCC

• Calidad y propiedades del LPG, LCN, HCN, LDO, HCO y fondos.

• Presencia de aditivos en la calidad de los productos

En la última sesión, nos enfocamos en cómo optimizar la unidad FCC para maximizar el valor económico. Se estudiarán diversos casos para optimizar la unidad de FCC reformulando el catalizador y considerando las limitaciones mecánicas y operacionales de la unidad de FCC. Se presentarán casos prácticos para disminuir la contaminación ambiental de la unidad de FCC. 

Flexibilidad y optimización de productos

• Como incrementar la conversión con limitaciones en el soplador y Temp. del regenerador?

• Aprovechar el máximo flujo de carga manteniendo la conversión de la unidad

• Estrategias de inyección de aditivos y control de inventarios de E-Cat

 Troubleshooting

• Como detectar y resolver una contaminación con sodio

• Como mejorar la actividad y selectividad de un catalizador en una unidad de alto contenido de metales contaminantes (12000 ppm de Ni+V)