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 ebulliciónse 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 lafaujasita.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 aromáticosde 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.4 5

Refino del petróleo (VII): Craqueo Catalítico, FCC

Escrito por Imanol

Publicado: 09 Abril 2013

Categoría: Artículos

petróleo refino craqueo

CRAQUEO CATALITICO

A principios del siglo XX se observó que cuando pasaban las fracciones de crudo por arcillas (a fin de retirar las olefinas) a temperaturas superiores a los 400°C, aumentaban las fracciones ligeras y ennegrecían las arcillas. Esto era debido a que las arcillas actuaban como catalizadores.

El craqueo catalítico se utilizó por primera vez en 1937 y fue en 1942 cuando se instala la primera unidad en EE.UU. Su desarrollo más importante se alcanzó en plena segunda guerra mundial debido a las necesidades de cubrir las necesidades de la armada. El craqueo catalítico sustituyó al craqueo térmico ya que mediante este proceso se obtienen mayores rendimientos en las fracciones tipo nafta para la obtención de gasolinas. Además, las fracciones obtenidas son de elevado índice de octanos.

La aparición de coque desactiva el catalizador rápidamente. Este hecho hace que el catalizador haya que regenerarlo continuamente. En la década de los 60 y 70 se desarrolló un sistema para posibilitar el movimiento del catalizador del reactor al regenerador  y viceversa. Este reactor se conoce como FCC y consiste en un reactor de lecho fluidizado. A partir de los años 60 se decidió sustituir las arcillas por catalizadores más eficientes como son las zeolitas.

Reacciones

Las diferencias observadas en el resultado de un craqueo catalítico respecto al térmico pone de manifiesto la existencia de mecanismos diferentes de reacción. Se admite que el craqueo catalítico es un proceso iónico donde tienen lugar muchas reacciones, simultaneas y consecutivas. En este proceso participan activamente los carbocationes.

Los carbocationes se forman por acción del catalizador sobre el hidrocarburo por 2 mecanismos:

Separación de un ion hidruro Adición de un protón a una olefina

A continuación se recogen algunas de las reacciones más importantes que tienen lugar en el reactor:

Reacciones de isomerización: la presencia del catalizador reduce la energía de activación para que los carbocationes primarios se isomericen a secundarios y estos a terciarios, obteniéndose hidrocarburos ramificados.

Reacción de fisión β: el enlace β se debilita por efecto del carbocatión, y se obtienen así un nuevo carbocatión y una olefina.

Reacciones de ciclación: si el hidrocarburo tiene un doble enlace en la posición adecuada se forma el ciclo. A partir de él se pueden generar anillos aromáticos.

Reacciones de transferencia de protones: un carbocatión cede un protón a una olefina para formar una olefina interior. A partir de esta reacción los naftenos se insaturan.

Como resultado se obtienen hidrocarburos ramificados y con una mayor proporción de aromáticos (lo que conlleva un elevado índice de octanos).

Reactor

La carga al reactor suele ser gasoil de vacío y atmosférica y puede recibir gasoils de visbreaking o coking en pequeñas cantidades.

En la actualidad todas las unidades de crackers disponen de reactores y regeneradores donde el catalizador se mantiene fluidizado, realizándose la transferencia mediante el flujo arrastrado. En las unidades FCC se separan tres secciones:

1. Conversión2. Fraccionamiento3. Estabilización

En la siguiente figura se recoge el esquema de un cracker catalítico: 

La sección de conversión incluye:

El reactor, donde tiene lugar el craqueo catalítico de los hidrocarburos El stripper, para eliminar con arrastre por vapor los hidrocarburos ligeros adsorbidos en el

catalizador. El regenerador, donde se quema el coque depositado sobre el catalizador con aire.

Adicionalmente, se produce el calor necesario para el craqueo, con el catalizador como medio de transmisión.

El esquema general de funcionamiento de un reactor FCC es el siguiente:

En el riser se mezclan el catalizador a 600°C con la alimentación precalentada en un horno a 350°C, resultando la mezcla a unos 500°C (la temperatura del craqueo). La reacción tiene lugar a lo largo del riser. A la salida, un ciclón separa el catalizador de los vapores de hidrocarburos.

Tras ello, el catalizador pasa por el stripper, un lecho fluidizado con vapor, para recuperar los hidrocarburos adsorbidos. El catalizador cae por gravedad al regenerador, un lecho fluidizado con aire, donde se da la combustión de coque y, a su vez, se calienta el catalizador. El catalizador se envía al comienzo del riser, reiniciando el proceso.

Los vapores que salen de la sección de craqueo son enfriados con una fracción pesada procedente del fraccionamiento, para que no continúe el craqueo. En el fraccionamiento hay las siguientes corrientes de salida:

Gases y nafta por cabeza: separados en la unidad de ligeros. Aceite Aceite decantado por el fondo: contiene el catalizador arrastrado de la sección de

conversión, separado por decantación.

Productos

Los productos obtenidos en porcentaje a la salida del FCC son los siguientes:

H2-C1-C2 : 4,5% C3: 6% C4: 10% Gasolina: 47% Aceite cíclico: 17% Aceite decantado: 10% Coque: 5%

En caso de haber un coker los aceites se alimentan a esa unidad.

Control del FCC

La operación estable del FCC requiere equilibrio entre los balances de masa y energía. El balance de masa consiste en lo siguiente: todo el coque debe ser quemado en la regeneración. El balance de energía: el catalizador en circulación debe aportar la energía necesaria para la reacción.

Si sube en exceso la temperatura del regenerador, se cambia la relación catalizador-alimentación. La combustión también se puede dirigir a la obtención de CO o CO2 según las necesidades de temperatura variando la alimentación de aire.

 

Craqueo catalítico fluido, Diagrama de flujo y la descripción del proceso de, Química, Historia

De craqueo catalítico de fluido es uno de los procesos de conversión más importantes que se

utilizan en refinerías de petróleo. Es ampliamente utilizado para convertir las fracciones de

hidrocarburos de alto punto de ebullición, de alto peso molecular de los aceites crudos de

petróleo más valiosa a la gasolina, los gases olefínicos, y otros productos. Cracking de

hidrocarburos derivados del petróleo se hizo originalmente por el craqueo térmico, que ha sido

casi totalmente reemplazado por el craqueo catalítico, ya que produce más gasolina con

gasolina con más octanos. También produce gases de subproducto que son más olefínico, y

por lo tanto más valiosa, que las producidas por craqueo térmico.

El material de alimentación a un FCC es por lo general la parte del petróleo crudo que tiene un

punto de ebullición inicial de 340 C o superior a la presión atmosférica y un peso molecular

medio que varía de aproximadamente 200 a 600 o superior. Esta porción del petróleo crudo se

refiere a menudo como gasóleo pesado o gasóleo de vacío. El proceso de FCC se vaporiza y

rompe las moléculas de cadena larga de los hidrocarburos líquidos de alto punto de ebullición

en moléculas mucho más cortos poniéndose en contacto con el material de alimentación, a

alta temperatura y presión moderada, con un catalizador en polvo fluidizado.

En efecto, las refinerías utilizan craqueo catalítico fluido para corregir el desequilibrio entre la

demanda del mercado para la gasolina y el exceso de productos pesados, alto punto de

ebullición rango resultante de la destilación de petróleo crudo.

A partir de 2006, las unidades de FCC estaban en funcionamiento a 400 refinerías de petróleo

en todo el mundo y alrededor de un tercio del petróleo crudo refinado en las refinerías se

procesan en un FCC para producir gasolina de alto octanaje y aceites combustibles. Durante

2007, las unidades de FCC en los Estados Unidos procesaron un total de 5,3 millones de

barriles por día de materia prima y las unidades de FCC en todo el mundo procesados casi el

doble de esa cantidad.

Diagrama de flujo y la descripción del proceso de

Las unidades de FCC modernos son procesos continuos que operan las 24 horas del día

durante el tiempo de 2 a 3 años entre las paradas programadas para mantenimiento de rutina.

Hay varios diferentes diseños patentados que han sido desarrollados para las unidades de

FCC modernas. Cada diseño está disponible bajo una licencia que debe ser comprado en el

desarrollador de diseño por cualquier compañía de refino de petróleo deseando para construir

y operar la FCC de un diseño dado.

Hay dos configuraciones diferentes para una unidad de FCC: el tipo "apiladas" en donde el

reactor y el regenerador de catalizador están contenidas en un único recipiente con el reactor

por encima del regenerador de catalizador y el tipo de "lado a lado", donde el reactor y el

catalizador regenerador son en dos recipientes separados. Estos son los principales

diseñadores de la FCC y licenciatarios:

Configuración Side-by-side:

CB y I

ExxonMobil Research and Engineering

Shell Global Solutions International

Stone y Webster Engineering Corporation/Institut Francais Petrole

Universal Oil Products - actualmente propiedad totalmente subsidiaria de Honeywell

Configuración apilada:

Kellogg Brown y Root

Cada uno de los licenciantes de diseño patentadas dice tener características y ventajas

únicas. Una discusión completa de las ventajas relativas de cada uno de los procesos es más

allá del alcance de este artículo. Baste decir que todas las licencias han diseñado y construido

unidades de FCC que han funcionado muy satisfactoriamente.

Reactor y Regenerador

El reactor y el regenerador se considera que son el corazón de la unidad de craqueo catalítico

fluido. El diagrama de flujo esquemático de una unidad de FCC moderno típico en la Figura 1

siguiente se basa en la configuración de "lado a lado". El material de alimentación de petróleo

de alto punto de ebullición precalentado que consiste en moléculas de hidrocarburos de

cadena larga se combina con aceite en suspensión de reciclaje desde la parte inferior de la

columna de destilación y se inyecta en la columna ascendente de catalizador donde se

vaporiza y agrietado en moléculas más pequeñas de vapor por contacto y mezclar con la

catalizador en polvo muy caliente del regenerador. Todas las reacciones de craqueo tienen

lugar en el tubo ascendente de catalizador dentro de un periodo de 2-4 segundos. Los

vapores de hidrocarburos "fluidificar" el catalizador en polvo y la mezcla de vapores de

hidrocarburos y el catalizador fluye hacia arriba para entrar en el reactor a una temperatura de

aproximadamente 535 C y una presión de aproximadamente 1,72 barg.

El reactor es un recipiente en el que los vapores de productos agrietados son: separado de la

llamada catalizador gastado por el que fluye a través de un conjunto de ciclones de dos

etapas dentro del reactor y el catalizador agotado fluye hacia abajo a través de una sección de

separación de vapor para eliminar los vapores de hidrocarburos antes de que el catalizador

gastado vuelve al regenerador de catalizador. El flujo de catalizador gastado al regenerador

está regulado por una válvula de corredera en la línea de catalizador gastado.

Dado que las reacciones de craqueo producen algo de material carbonoso que se deposita en

el catalizador y reduce muy rápidamente la reactividad del catalizador, el catalizador se

regenera por combustión del coque depositado con aire soplado en el regenerador. El

regenerador funciona a una temperatura de aproximadamente 715 C y una presión de

aproximadamente 2,41 barg. La combustión del coque es exotérmica y produce una gran

cantidad de calor que es absorbido parcialmente por el catalizador regenerado y proporciona

el calor necesario para la vaporización del material de alimentación y las reacciones de

craqueo endotérmicas que tienen lugar en el tubo ascendente de catalizador. Por esa razón,

las unidades de FCC se denominan como "calor equilibrada" a menudo.

El catalizador caliente que sale del regenerador fluye en una retirada catalizador así donde se

permite a los gases de escape de combustión arrastrados a escapar y fluir de nuevo en la

parte superior al regenerador. El flujo de catalizador regenerado al punto de inyección de

material de alimentación por debajo de la vertical de catalizador está regulado por una válvula

de corredera en la línea de catalizador regenerado. Las salidas de gas de combustión caliente

del regenerador después de pasar a través de múltiples conjuntos de ciclones de dos etapas

que eliminan el catalizador arrastrado de los gases de combustión,

La cantidad de catalizador circulante entre el regenerador y las cantidades del reactor a

aproximadamente 5 kg por kg de materia prima, lo que equivale a aproximadamente 4,66 kg

por litro de materia prima. Por lo tanto, una unidad de FCC procesar 75.000 barriles por día

circulará alrededor de 55,900 toneladas métricas por día de catalizador.

La columna de destilación

El producto de reacción de flujo de los vapores de la parte superior del reactor a la sección

inferior de la columna de destilación donde se destilan en los productos finales de la FCC de

nafta craqueada, aceite de combustible, y el gas de escape. Después de 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.

Los principales gas de escape del fraccionador 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.

Aunque el diagrama de flujo esquemático de arriba muestra el fraccionador principal tiene un

solo separador de línea de cotas y un producto de aceite combustible, muchos principales

fraccionadores FCC tienen dos strippers sidecut y producen un aceite ligero y aceite

combustible pesado. Del mismo modo, muchos principales fraccionadores FCC producen una

nafta craqueada ligera y una nafta craqueada pesado. La luz terminología y pesados en este

contexto se refiere a los productos intervalos de ebullición, con productos de luz que tienen un

intervalo de ebullición menor que los productos pesados.

El aceite de la parte inferior del producto del fraccionador principal 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 el

fraccionador principal 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 suspensión. El aceite de la parte inferior del decantador de

suspensión contiene la mayor parte de las partículas de catalizador aceite en suspensión y se

recicla de nuevo en el tubo de subida catalizador se combina con la materia prima de aceite

de FCC. El denominado aceite en suspensión clarificada o aceite de decantación se retira de

la parte superior del decantador suspensión para su uso en la refinería en otro lugar, como un

componente de mezcla de aceite combustible pesado, o como materia prima para negro de

carbono.

Regenerador de gases de combustión

Dependiendo de la elección del diseño de la FCC, la combustión en el regenerador del coque

sobre el catalizador gastado se puede o no puede ser la combustión completa a dióxido de

carbono CO2. El flujo de aire de combustión se controla a fin de proporcionar la relación

deseada de monóxido de carbono a dióxido de carbono para cada diseño específico de la

FCC.

En el diseño mostrado en la Figura 1, el coque ha sido sólo parcialmente quemado a CO2. El

gas de combustión de escape a 715 C y a una presión de 2,41 bares manométricos se enruta

a través de un separador de catalizador secundario que contiene tubos de remolino diseñados

para eliminar 70 a 90 por ciento de las partículas en el gas de combustión que abandona el

regenerador. Esto es necesario para evitar daños a la erosión de las palas en el turbo-

expansor que el gas de combustión se dirige a través siguiente.

La expansión de los gases de combustión a través de un turbo-extensor proporciona suficiente

potencia para accionar el compresor de aire de combustión del regenerador. El motor-

generador eléctrico puede consumir o producir energía eléctrica. Si la expansión de los gases

de combustión no proporciona suficiente potencia para accionar el compresor de aire, el motor

eléctrico/generador proporciona la energía adicional necesaria. Si la expansión de los gases

de combustión proporciona más energía que la necesaria para accionar el compresor de aire,

que el motor eléctrico/generador convierte el exceso de energía en energía eléctrica y la

exporta al sistema eléctrico de la refinería.

El gas de combustión expandido se encamina entonces a través de una caldera generadora

de vapor donde el monóxido de carbono en el gas de combustión se quema como combustible

para proporcionar vapor para uso en la refinería, así como para cumplir con los límites

normativos ambientales aplicables a las emisiones de monóxido de carbono.

El gas de combustión es finalmente procesado a través de un precipitador electrostático para

eliminar las partículas residuales para cumplir con todos los reglamentos ambientales

aplicables en relación con las emisiones de partículas. El ESP elimina las partículas en el

intervalo de tamaño de 2 a 20 micras desde el gas de combustión.

La turbina de vapor en el sistema de tratamiento de gases de combustión se usa para

accionar el compresor de aire de combustión del regenerador durante la creación de

empresas de la unidad de FCC hasta que no es suficiente la combustión de gases de

combustión para hacerse cargo de esta tarea.

Química

Antes de profundizar en la química involucrada en el craqueo catalítico, que será útil examinar

brevemente la composición del petróleo crudo.

Petróleo crudo consiste principalmente de una mezcla de hidrocarburos con pequeñas

cantidades de otros compuestos orgánicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno. El

petróleo crudo contiene también pequeñas cantidades de metales como el cobre, hierro,

níquel y vanadio.

Los rangos de composición elemental de petróleo crudo se resumen en la Tabla 1 y los

hidrocarburos en el aceite crudo se pueden clasificar en tres tipos:

Las parafinas o alcanos: hidrocarburos de cadena lineal o ramificada saturados, sin

ningún tipo de estructuras de anillo

Naftenos o cicloalcanos: hidrocarburos saturados que tienen uno o más estructuras de

anillo con uno o más parafinas de cadena lateral

Aromáticos: hidrocarburos que tienen uno o más estructuras de anillo insaturados,

tales como estructuras de anillo de benceno o policíclicos insaturados tales como

naftaleno o fenantreno, cualquiera de los cuales también pueden tener uno o más

parafinas de cadena lateral.

Olefinas o alquenos, que son hidrocarburos de cadena lineal o ramificada, saturados, no se

producen naturalmente en el petróleo crudo.

En lenguaje llano, el proceso de craqueo catalítico fluido rompe moléculas de hidrocarburos

grandes en moléculas más pequeñas poniéndolos en contacto con catalizador en polvo a una

temperatura alta y presión moderada que se vaporiza primero los hidrocarburos y luego los

rompe. Las reacciones de craqueo se producen en la fase de vapor y empezar

inmediatamente cuando el material de alimentación se vaporiza en el tubo ascendente de

catalizador.

La Figura 2 es un diagrama esquemático que ejemplifica muy simplificada cómo el proceso

rompe hidrocarburos de alto punto de ebullición, de cadena lineal alcano en alcanos de

cadena lineal más pequeños, así como alcanos de cadena ramificada, alquenos ramificados y

cicloalcanos. La ruptura de las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más

pequeñas se denomina técnicamente más a por los químicos orgánicos como escisión de la

enlaces carbono-carbono.

Como se representa en la figura 2, algunos de los alcanos más pequeñas se rompen y se

convierte en alquenos aún más pequeños y alquenos ramificados, tales como el etileno los

gases, propileno, butileno, y isobutilenos. Esos gases olefínicos son valiosos para su uso

como materias primas petroquímicas. El propileno, butileno e isobutileno también son materias

primas valiosas para ciertos procesos de refinado de petróleo que los convierten en

componentes de mezcla de gasolina de alto octanaje.

Como también se representa en la Figura 2, los cicloalcanos formadas por la ruptura inicial de

las moléculas grandes se convierten además en compuestos aromáticos tales como benceno,

tolueno, y xilenos, que hierven en el intervalo de ebullición de la gasolina y tienen índices de

octano mucho más altos que los alcanos.

En el proceso de craqueo también se produce de carbono que deposist sobre el catalizador.

La tendencia a la formación de carbono o la cantidad de carbono en un crudo o carga de FCC

se mide con métodos tales como Residuo de carbono Micro, Conradson Residuo de carbono

o residuos de carbono Ramsbottom.

De ninguna manera no Figura 2 incluye toda la química de las reacciones primarias y

secundarias que tienen lugar en el proceso catalítico fluido. Hay un gran número de otras

reacciones implicadas. Sin embargo, una discusión completa de los detalles técnicos

altamente de las diversas reacciones de craqueo catalítico está más allá del alcance de este

artículo y se puede encontrar en la literatura técnica.

Catalizadores

Catalizadores de FCC modernos son polvos finos con una densidad aparente de 0,80-0,96

g/cc y que tiene una distribución de tamaño de partícula que varía de 10 a 150 m y un tamaño

medio de partícula de 60 a 100 m. El diseño y el funcionamiento de una unidad de FCC es

dependiente en gran medida de las propiedades químicas y físicas del catalizador. Las

propiedades deseables de un catalizador de FCC son:

Buena estabilidad a alta temperatura y para vapor

Actividad alta

Tamaños de poro grandes

Buena resistencia a la atrición

Baja producción de coque

Un moderno catalizador de FCC tiene cuatro componentes principales: cristalina de zeolita,

matriz, aglutinante, y de relleno. La zeolita es el componente activo primario y puede variar de

aproximadamente 15 a 50 por ciento en peso del catalizador. La zeolita usada en

catalizadores de FCC se conoce como faujasita o como tipo Y y se compone de tetraedros de

sílice y alúmina con cada tetraedro que tiene ya sea de aluminio o un átomo de silicio en el

centro y cuatro átomos de oxígeno en las esquinas. Se trata de un tamiz molecular con una

estructura de celosía distintivo que permite que sólo un cierto rango de tamaño de las

moléculas de hidrocarburos para entrar en la red. En general, la zeolita no permite que

moléculas más grandes que 8 a 10 nm para entrar en la red.

Los sitios catalíticos en la zeolita son ácidos fuertes y proporcionan la mayor parte de la

actividad catalítica. Los sitios ácidos son proporcionados por los tetraedros de alúmina. El

átomo de aluminio en el centro de cada tetraedros de alúmina se encuentra en un estado de

oxidación 3 rodeado por cuatro átomos de oxígeno en las esquinas que son compartidos por

los tetraedros vecinos. Por lo tanto, la carga neta de los tetraedros de alúmina es -1 que se

equilibra por un ión de sodio durante la producción del catalizador. El ion de sodio más tarde

se sustituye por un ion de amonio, que se vaporiza cuando el catalizador se seca

posteriormente, lo que resulta en la formación de sitios ácidos de Lewis y Brönsted. En

algunos catalizadores de FCC, los sitios de Brönsted pueden ser sustituidos más tarde por

metales de tierras raras tales como cerio y lantano para proporcionar una actividad alternativa

y los niveles de estabilidad.

El componente de la matriz de un catalizador de FCC contiene alúmina amorfa que también

proporciona sitios de actividad catalítica y en los poros más grandes que permite la entrada de

moléculas más grandes que lo hace la zeolita. Eso permite el craqueo de elevado punto de

ebullición, las moléculas de materia prima más grandes que están agrietadas por la zeolita.

Los componentes de ligante y de relleno proporcionan la fuerza física y la integridad del

catalizador. El aglutinante es generalmente sol de sílice y el material de carga es

generalmente una arcilla.

Níquel, vanadio, hierro, cobre y otros contaminantes metálicos, presentes en los materiales de

alimentación de FCC en partes por millón, todos tienen efectos perjudiciales sobre la actividad

del catalizador y el rendimiento. Níquel y vanadio son particularmente problemáticos. Hay un

número de métodos para mitigar los efectos de los metales contaminantes:

Evite las materias primas con alto contenido de metales: Esto obstaculiza seriamente la

flexibilidad de una refinería para procesar los diferentes petróleos crudos o materias

primas FCC comprados.

Materia prima de alimentación de pretratamiento: Hidrodesulfuración de la materia

prima FCC elimina algunos de los metales y también reduce el contenido de azufre de

los productos de la FCC. Sin embargo, esta es una opción costosa.

El aumento de adición de catalizador fresco: Todas las unidades de FCC se retiran

algunos de la circulación de catalizador en equilibrio como catalizador gastado y la

reemplaza con catalizador fresco con el fin de mantener un nivel deseado de actividad.

El aumento de la tasa de intercambio, tales disminuye el nivel de metales en el

catalizador de equilibrio de circulación, pero esto es también una opción muy costosa.

Desmetalización: El proceso comercial Demet patentada elimina el níquel y el vanadio

del catalizador agotado retirado. El níquel y el vanadio se convierten en cloruros que

luego se lavan fuera del catalizador. Después del secado, el catalizador desmetalizado

se recicla en el catalizador circulante. Se han reportado Extracciones de

aproximadamente el 95 por ciento de eliminación de níquel y 67 a 85 por ciento de

vanadio. A pesar de que, el uso del proceso de Demet no se ha generalizado, tal vez

debido a los gastos de capital que se requiere.

Metales pasivación: Ciertos materiales pueden ser utilizados como aditivos que se

pueden impregnar en el catalizador o añadido al material de alimentación de FCC en la

forma de compuestos orgánicos de metal. Estos materiales reaccionan con los

contaminantes metálicos y pasivar los contaminantes mediante la formación de

compuestos menos perjudiciales que permanecen en el catalizador. Por ejemplo, el

antimonio y el bismuto son eficaces en la pasivación de níquel y estaño es eficaz en la

pasivación de vanadio. Una serie de procesos de pasivación de propiedad están

disponibles y muy ampliamente utilizado.

Los principales proveedores de catalizadores de FCC en todo el mundo incluyen Albemarle

Corporation, WR Grace Company y BASF catalizadores. El precio de óxido de lantano

utilizada en el craqueo catalítico fluido ha pasado de $ 5 por kilogramo a principios de 2010 a

140 dólares por kilogramo en junio de 2011.

Historia

El primer uso comercial de craqueo catalítico se produjo en 1915, cuando Almer M. McAfee de

Gulf Refining Company desarrolló un proceso por lotes utilizando cloruro de aluminio para

romper catalíticamente aceites de petróleo pesado. Sin embargo, el coste prohibitivo del

catalizador impedido el uso generalizado de proceso de McAfee en ese momento.

En 1922, un ingeniero mecánico francés llamado Eugene Jules Houdry y un farmacéutico

francés llamado EA Prudhomme montó un laboratorio cerca de París para desarrollar un

proceso catalítico para convertir el carbón lignito a la gasolina. Apoyado por el gobierno

francés, se construyó una pequeña planta de demostración en 1929, que procesa cerca de 60

toneladas diarias de carbón de lignito. Los resultados indicaron que el proceso no era

económicamente viable y fue posteriormente apagado.

Houdry había descubierto que la Tierra de Fuller, un mineral de arcilla que contiene

aluminosilicato, podría convertir el aceite derivado del lignito a la gasolina. A continuación,

comenzó a estudiar la catálisis de aceites de petróleo y tenido cierto éxito en la conversión de

aceite de petróleo vaporizado a la gasolina. En 1930, la Vacuum Oil Company le invitó a venir

a los Estados Unidos y se trasladó su laboratorio a Paulsboro, Nueva Jersey.

En 1931, la Vacuum Oil Company se fusionó con la Standard Oil de Nueva York para formar la

Compañía de Petróleo Socony-Vacuum. En 1933, una pequeña unidad de proceso Houdry

procesar 200 barriles por día de crudo de petróleo. Debido a la depresión económica de la

década de 1930, Socony-Vacuum ya no era capaz de apoyar el trabajo de Houdry y le dio

permiso para buscar ayuda en otra parte.

En 1933, Houdry y Socony-Vacuum unieron a Sun Oil Company en el desarrollo del proceso

de Houdry. Tres años más tarde, en 1936, Socony-Vacuum convertir una unidad de craqueo

térmico de más edad en su refinería de Paulsboro en New Jersey a una unidad de

demostración a pequeña utilizando el proceso Houdry a agrietarse catalítico 2.000 barriles por

día de crudo de petróleo.

En 1937, Sun Oil comenzó la operación de una nueva unidad Houdry procesar 12.000 barriles

por día en su refinería Marcus Hook, en Pensilvania. El proceso de Houdry en ese momento

utiliza reactores con un lecho fijo de catalizador y era una operación semi-discontinuo que

implica múltiples reactores con algunos de los reactores en funcionamiento, mientras que

otros reactores estaban en diversas etapas de la regeneración del catalizador. Válvulas a

motor se utilizan para cambiar los reactores entre la operación en línea y fuera de línea de

regeneración y un temporizador de ciclo de gestión del cambio. Casi el 50 por ciento del

producto craqueado era la gasolina en comparación con alrededor del 25 por ciento de los

procesos de craqueo térmico.

En 1938, cuando el proceso Houdry se anunció públicamente, Socony-Vacuum tenía ocho

unidades adicionales en construcción. Licencia del proceso a otras empresas también

comenzó y en 1940 había 14 unidades Houdry en operación de procesamiento de 140 mil

barriles por día.

El siguiente paso importante fue el desarrollo de un proceso continuo en lugar del proceso

Houdry semi-discontinuo. Ese paso fue aplicado por el advenimiento del proceso de lecho

móvil conocido como el proceso de craqueo catalítico Thermofor que utiliza un transportador

de cangilones-ascensor para mover el catalizador desde el horno de regeneración a la sección

de reactor separado. Una pequeña unidad de TCC demostración semicomercial fue construido

en la refinería de Paulsboro Socony-Vacuum en 1941 y es operado con éxito, la producción de

500 barriles por día. A continuación, un gran escala unidad TCC comercial procesar 10.000

barriles por día comenzó a funcionar en 1943 en el Beaumont, refinería de Magnolia Oil

Company, una filial de Socony-Vacuum Texas. Para el final de la Segunda Guerra Mundial en

1945, la capacidad de procesamiento de las unidades CTP en operación fue de 300.000

barriles por día.

Se dice que las unidades Houdry y TCC fueron un factor importante en la victoria de la

Segunda Guerra Mundial por el suministro de la gasolina de alto octanaje que necesita la

fuerza aérea de Gran Bretaña y los Estados Unidos.

En los años inmediatamente posteriores a la Segunda Guerra Mundial, el proceso Houdriflow

y el proceso de TCC air-lift se desarrollaron como la mejora de variaciones sobre el tema de

lecho móvil. Al igual que los reactores de lecho fijo de Houdry, los diseños de lecho móvil eran

los principales ejemplos de buenas prácticas de ingeniería mediante el desarrollo de un

método de mover continuamente el catalizador entre el reactor y secciones de regeneración.

La primera unidad de TCC puente aéreo comenzó a funcionar en octubre de 1950 en el

Beaumont, refinería de Texas.

Este proceso de craqueo catalítico fluido primero había sido investigado en 1920 por la

Standard Oil de Nueva Jersey, pero la investigación en que fue abandonado durante los años

de la depresión económica de 1929 a 1939 - En 1938, cuando el éxito del proceso de Houdrys

había hecho evidente, Standard Oil de New Jersey reanudó el proyecto como parte de un

consorcio que incluye cinco compañías petroleras, dos empresas de ingeniería y construcción

y una empresa química alemana. El consorcio se llama Research Associates catalíticos y su

propósito era desarrollar un proceso de craqueo catalítico que no inciden en las patentes de

Houdry.

Ingeniería química profesores Warren K. Lewis y Edwin R. Gilliland del Instituto de Tecnología

de Massachusetts sugirieron los investigadores CRA que un flujo de gas a baja velocidad a

través de un polvo podría "levantar" lo suficiente como para hacer que fluya de una manera

similar a un líquido . Se centró en la idea de un catalizador fluidizado, los investigadores

Donald Campbell, Homer Martin, Eger Murphree y Charles Tyson de la Standard Oil de Nueva

Jersey desarrolló la primera unidad de craqueo catalítico fluidizado. Su patente de EE.UU. N º

2.451.804, un método y aparato para ponerse en contacto con sólidos y gases, describe su

invención hito. Basándose en su trabajo, MW Kellogg Company construyó una planta piloto

grande en el Baton Rouge, Louisiana refinería de la Standard Oil de New Jersey. La planta

piloto comenzó a funcionar en mayo de 1940.

Basado en el éxito de la planta piloto, la primera planta de craqueo catalítico fluido comercial

comenzó a procesar 13 mil barriles diarios de aceite de petróleo en la refinería de Baton

Rouge el 25 de mayo de 1942, sólo cuatro años después de la formación del consorcio CRA y

en medio de Segunda Guerra Mundial. A poco más de un mes después, en julio de 1942, se

procesa 17.000 barriles por día. En 1963, el primer modelo de la unidad de FCC que se cerró

después de 21 años de funcionamiento y posteriormente desmantelado.

En las décadas desde que el Modelo I unidad de FCC entró en funcionamiento, las unidades

Houdry lecho fijo todos se han cerrado ya que la mayoría de las unidades de lecho móvil que

mientras cientos de unidades de FCC se han construido. Durante esas décadas, muchos

diseños de la FCC mejorados han evolucionado y catalizadores de craqueo se han mejorado

en gran medida, pero las unidades de FCC modernas son esencialmente la misma que la

primera Modelo I unidad de FCC.

Nota: Todos los nombres de las refinerías y de la empresa en esta sección de la historia han

cambiado a través del tiempo por las fusiones y adquisiciones. Algunos han cambiado varias

veces.

Faujasita

Grupo de la faujasita

Grupo de la faujasita

General

Categoría Minerales tectosilicatos - Zeolitas

Clase 9.GD.30 (Strunz)

Fórmula química (Mg,Na,K,Ca)n(Si,Al)12O24·15H2O

Propiedades físicas

Color Incoloro en corte fino, blanco o marrón-

pálido

Raya Blanca

Lustre Vítreo a adamantino

Transparencia Transparente a translúcido

Sistema cristalino Isométrico, hexaoctaédrico

Hábito cristalino En costras cristalinas

Dureza 5 (Mohs)

Tenacidad Quebradizo

Densidad 1,93

La faujasita es una serie de tres minerales con el mismo nombre, de la clase de los tectosilicatos y dentro de estos del "grupo de las zeolitas" (subgrupo de la faujasita). Fue nombrado en honor de Barthélemy Faujas de Saint-Fond, geólogo francés que escribió sobre el origen de los volcanes.

Índice

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1   Especies minerales

2   Formación y yacimientos

3   Usos

4   Referencias

5   Enlaces externos

Especies minerales[editar]

El término faujasita se corresponde con tres minerales, antes considerados variedades y hoy aceptados por la Asociación Mineralógica Internacional como tres especies distintas:

Faujasita-Ca: (Ca,Na,Mg)5(Si,Al)12O24·15H2O

Faujasita-Mg: (Mg,Na,K,Ca)5(Si,Al)12O24·15H2O

Faujasita-Na: (Na,Ca,Mg)5(Si,Al)12O24·15H2O

Entre estos tres extremos se formarían series de solución sólida, dando una familia de minerales por sustituciones parciales de los tres iones metálicos. El más abundante en estas series es el sodio.

Formación y yacimientos[editar]

Aparece normalmente como vesículas en rocas volcánicas de tipo basalto, metapiroxenitas y también junto a augita enlimburgitas. También en rocas volcánicas fonolitas y tobas.

Minerales a los que normalmente aparece asociado son: otras zeolitas, olivino, augita y nefelina.

Usos[editar]

El mineral de faujasita es usado en la industria petroquímica como catalizador en el proceso de "craqueo catalítico", para convertir las fracciones del crudo de petróleo de alto grado de ebullición en gasolina, gasóleo y otros productos valiosos.

Otros uso es en las unidades de hidrocraqueo, como soporte del platino/paladio, para incrementar el contanido aromático de los productos de las refinerías.