El craqueo catalítico es un procesamiento catalítico térmico de fracciones de petróleo para obtener un componente de gasolina de alto octanaje , gasóleo ligero y gases grasos insaturados [1] .
El craqueo catalítico es uno de los procesos más importantes para la refinación profunda del petróleo . La introducción del craqueo catalítico en la industria a finales de los años 30. siglo 20 ( EE.UU. ) contribuyó a la creación de un catalizador eficiente y de larga duración basado en aluminosilicatos ( E. Goodry , 1936). La principal ventaja del proceso es su gran flexibilidad operativa: la capacidad de procesar diversas fracciones de petróleo para producir gasolina de alto octanaje y gas rico en propileno , isobutano y butenos ; comparativa facilidad de combinación con otros procesos, por ejemplo, con alquilación , hidrocraqueo , hidrotratamiento , refinado por adsorción , desasfaltado , etc. Tal versatilidad explica una parte muy significativa del craqueo catalítico en el volumen total de refinado del petróleo.
== Materia prima = gasóleo de vacío - fracción de primera destilación con un rango de ebullición de 350-500°C. El final de la ebullición está determinado principalmente por el contenido de hidrotratamiento para eliminar los compuestos de azufre y reducir la coquización . Además, varias empresas (UOP, IFP) tienen varios procesos desarrollados para el craqueo catalítico de fracciones pesadas, por ejemplo, fuel oil (con una capacidad de coquización de hasta 6-8%). Además, los residuos de hidrocraqueo se utilizan como materia prima, los agentes desasfaltados , petrolatos y filtrados de desengrasado de lodos se pueden utilizar como componentes de la materia prima .
Relación de circulación de catalizador a materia prima: 10:1 (para instalaciones con reactor ascendente), Temperatura: 510 a 540 °C, Presión: 0,5 a 2 atm
Temperatura - 650-730 ° C, presión - 1-3 atm
Las plantas de la generación anterior usaban un catalizador esférico amorfo . Representa bolas de 3-5 mm con una superficie de 200 m2/gr.
Actualmente, se utiliza un catalizador microesférico que contiene zeolita (tamaño de partícula 35-150 µm). Superficie 300-400 m²/gr. Es un componente de zeolita de craqueo soportado sobre una matriz de aluminosilicato amorfo. El contenido de zeolita no supera el 30%. Se utiliza una zeolita Y ultraestable como componente de zeolita , a veces con aditivos de zeolita ZSM-5 para aumentar el rendimiento y el octanaje de la gasolina . Varias empresas también introducen metales de tierras raras en la zeolita al preparar el catalizador . El catalizador de craqueo también contiene aditivos que reducen el desgaste del catalizador, así como promotores para la poscombustión del CO formado en el regenerador durante la combustión del coque a CO2 .
Existen instalaciones para la organización del proceso:
Las plantas de regeneración continua se dividen en:
Por el momento, los reactores elevadores son los más avanzados. El rendimiento de gasolina en ellos es del 50-55% con un octanaje de 91-92,5, mientras que en los reactores de lecho fluidizado el rendimiento de gasolina es del 49-52% con un octanaje de 90/92,5.
| Unidad de craqueo catalítico 1А/1М en la refinería de petróleo de Ryazan [2] |
Balance de materia típico de un proceso de craqueo catalítico de gasóleo al vacío hidrotratado
| Productos | Rendimiento % sobre materias primas |
|---|---|
| Todo tomado: | 100 |
| Gasóleo de vacío hidrotratado (Fr.350-500°C) | 100 |
| Total Recibido: | 100 |
| H 2 (hidrógeno) | 0.04 |
| CH 4 (metano) | 0.25 |
| C 2 H 6 (etano) | 0.23 |
| C 2 H 4 (etileno) | 0.36 |
| C 3 H 8 (propano) | 0.85 |
| C 3 H 6 (propileno) | 2.73 |
| C 4 H 10 (butano) | 0.89 |
| C 4 H 8 (butenos) | 2.5 |
| (CH 3 ) 3 CH (isobutano) | 4.20 |
| fracción de gasolina (OCHI-91/92) | 58.62 |
| gasóleo (ligero+pesado) | 27.17 |
| coca cola + perdida | 2.17 |
La mitad del gas de craqueo catalítico consiste en hidrocarburos insaturados, principalmente propileno y butenos. También están presentes cantidades significativas de isobutano. Debido a esto, la fracción gas butano-butileno se utiliza como materia prima para el proceso de alquilación con el fin de obtener gasolina de alto octanaje. La fracción propano-propileno se utiliza para aislar propileno para la producción de polipropileno . Debido a la gran capacidad total de las unidades de craqueo catalítico, la proporción de propileno producido en el proceso llega hasta el 15% de su producción total. El gas seco (hidrógeno, metano, etano) se utiliza como combustible en los hornos de las instalaciones de las fábricas.
El proceso de craqueo catalítico produce gasolina de alto octanaje con un RON de 88-91 puntos. Además, la gasolina contiene menos de un 1 % de benceno y un 20-25 % de hidrocarburos aromáticos , lo que permite utilizarla para la preparación de gasolina según los últimos estándares de la UE (Euro-4, Euro-5). La principal desventaja de la gasolina de craqueo catalítico es el alto contenido de hidrocarburos insaturados (hasta 30%) y azufre (0,1-0,5%), que tiene un efecto muy negativo en la estabilidad del combustible durante el almacenamiento. La gasolina rápidamente se vuelve amarilla debido a la polimerización y oxidación de las olefinas y, por lo tanto, no se puede usar sin mezclarla con otras fracciones de gasolina.
Se considera que el gasóleo ligero de craqueo catalítico es una fracción de 200-270°C (raramente 200-320 o 200-350). Contiene una gran cantidad de hidrocarburos aromáticos , lo que conduce a un índice de cetano bajo (normalmente no superior a 20-25). Además, incluso bajo la condición de hidrotratamiento preliminar de las materias primas, el gasóleo ligero contiene una cantidad significativa de compuestos de azufre (0,1-0,5%). Debido a esto, el gasóleo liviano no se puede usar en grandes cantidades para producir combustible diesel . Su contenido recomendado en gasóleo es de hasta un 20% (si el combustible tiene un margen por contenido de azufre y número de cetano ). Otros usos del gasóleo liviano son la reducción de la viscosidad en combustibles para calderas , combustibles marinos y producción de hollín .
El gasóleo pesado de craqueo catalítico es una fracción que comienza a hervir por encima de los 270 °C (raramente 320, 350 °C). Debido al alto contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos , esta fracción (con cierto contenido en azufre) es una excelente materia prima para el proceso de coquización para obtener coque aguja de alta calidad. Si no es posible utilizar la fracción de esta manera, se utiliza como componente del combustible de la caldera .