entendimiento del potencial de una carga a fcc para...
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Entendimiento del potencial de una carga a FCC para generar
productos valiosos y como este conocimiento beneficia al refinador
Foro del IMP
Ciudad de México, Julio 11-12 del 2012
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 2
1. ¿De que depende el comportamiento de las cargas?
2. ¿Cuales son los tipos de HC que componen las cargas a FCC?.
3. ¿Se pueden predecir los rendimientos potenciales de
una carga a FCC?
4. ¿Como beneficia esta información al refinador?
Preguntas claves para hoy
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 3
La calidad de la carga es la variable
con el mayor impacto en:
• Los rendimientos de productos
• Las condiciones de operación
• La calidad de los productos
Riser
Coked
(“spent”)
Catalyst
Feed
Regenerator
Flue Gas Products
Regenerated
Catalyst
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. •4
Familia de Hidrocarburos en Crudos y en Cargas a FCC
Familia 1
Familia 2
Familia 2
Familia 3
Familia 3
N
N
N
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
N
N
N
N
N
N
N
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
S
C H
C H 3 C H 3
C H C H 3 C H 3
Familia 4
¿Craqueabilidad?
SATURADOS SATURADOS
+
¿Craqueabilidad?
S H O
H O
H O
RESINAS
N
S
S
N
S
ASFALTENOS
Parafinas Cicloparafinas
Olefinas
Aromáticos
¡Contenido de Hidrógeno!
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 5
Calidad de Gasóleos de Vacío por Tipo de Crudo
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
325 350 375 400 425 450 475 500 525
MeABP, °C
°AP
I
Parafinicio 1 Naftenico Intermedio 1 Aromatico Intermedio 2 Parafinico 2
¿Rendimientos?
¿Craqueabilidad?
¿E
fecto
de la f
racció
n d
e D
iesel?
C20-C
25
¿Tipo y Contenido de Hidrógeno?
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 6
Saturados por tipo de gasóleos
25
35
45
55
65
75
85
375 400 425 450 475 500 525
MeABP, °C
Sa
tura
do
s, %
m
Parafinico 1
Nafténico
Intermedio
Mezcla
Aromático
Rendimientos??
Saturados = Gasolina + LGP
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 7
DEFINICIÓN DE CRAQUEABILIDAD
Feed: F02-1776
0.69
0.7
0.71
0.72
0.73
0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3
Conversión Cinética
Se
lec
tiv
ida
d G
as
olin
a
IMPACT MIDAS
Feed: F02-1776
24
28
32
36
40
44
48
52
56
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
CONVERSION, %wt
GA
SO
LIN
E Y
IEL
D, %
wt
IMPACT MIDAS
Conversión Máxima a Gasolina
¡Concepto de Craqueabilidad !
Curva Calculada
Maximun Gasoline Yield
Valores Experimentales
Craqueabilidad: Conversión en el punto
de máximo rendimiento de gasolina.
Conversión Máxima: Esta relacionada con la
Composición química de la carga.
Máximo Rendimiento de Gasolina: Esta
Relacionado con el tipo de hidrocarburo.
• Correlaciones para predecir:
LPG, C3, C4, C4=,Nafta, LCO, fondos.
• Correlaciones entre propiedades
Químicas y rendimientos
Uriel Navarro Uribe, Ph. D.
¿Cómo definir la Craqueabilidad de una Carga?
Precursores a LPG y Gasolina: Saturados + Monoaromáticos
Conversión: Eficiencia de 90%
S
Saturados: Parafinas + Cicloparafinas
¿Octano?
Parafinas
Cicloparafinas
Monoaromáticos
Monoaromáticos
Parafinas con azufre
Uriel Navarro Uribe, Ph. D.
Precursores a LCO: Diaromáticos
SS
¿Qué define los rendimientos potenciales?
Uriel Navarro Uribe, Ph. D.
Precursores a HCO, Slurry and Coke: Triaromáticos y más pesados
S H O
H O
H O
RESINAS
N
S
S
N
S
ASFALTENOS
¿Que define los rendimientos potenciales?
Triaromáticos Tetraaromáticos
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 11
Clasificación de las Cargas - IC
CI = 473.7xd - 456.8 + (48640/ K)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525
MeABP, °C
Ind
. d
e C
orr
ela
ció
n
Parafinico Naftenico Intermedio Aromático
Destilados Medios VGO
C16-C25
Parafínicos
Nafténicos
Aromáticos Pesados
Rendimientos
Craqueabilidad
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 12
Predicción de Propiedades
Riser
Coked (“spent”)
Catalyst
Feed
Regenerator
Flue Gas Products
Regenerated Catalyst
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 13
Saturates = 1.116 + 2.453 x °API
S = 4.64167981
r = 0.97163627
°API
Sa
tura
do
s, %
m
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 5.0
10.0 15.0 20.0
25.0 30.0 35.0
40.0 45.0
50.0 55.0 60.0
65.0 70.0 75.0
80.0 85.0
Cargas a FCC VGO Gas ó leos
Gas ó leos >
Gas ó
Gas ó leos > Arom á ticos
FV
S = 4.64167981
r = 0.97163627
°API
Sa
tura
do
s, %
m
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 5.0
10.0 15.0 20.0
25.0 30.0 35.0
40.0 45.0
50.0 55.0 60.0
65.0 70.0 75.0
80.0 85.0
Cargas a FCC VGO Parafinic
VGO Cicloparafinico
VGO Intermedio
VGO Aromático
FV
PREDICCIÓN DE PROPIEDADES
Relación entre °API y Conversión
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 14
Si la °API la conversión máxima
Feed: F02-1776
24
28
32
36
40
44
48
52
56
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
CONVERSION, %wtG
AS
OL
INE
YIE
LD
, %
wt
IMPACT MIDAS
Conversión Máxima a Gasolina
¡Concepto de Craqueabilidad !
Curva Calculada
Maximun Gasoline Yield
Valores Experimentales
Efecto del punto de ebullición en los metales
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 16
VGO – Crudo pesado
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 17
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
350 375 400 425 450 475 500 525
MeABP, °C
RC
M,
%m
Aromatico Intermedio Naftenico P-Intermedio
427-482°C RCM <0.2
510-550°C
Coque
Instantáneo
Calidad de Gasóleos a FCC – Contenido de RCC
Mezcla de VGO
Coque Instantáneo = 0.6 x RCM
Relación entre contenido de H2 y Gasolina
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 18
Cargas con contenido de H2, rendimiento de gasolina
Efecto del contenido de H2 en el Octano RON
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 19
Cargas
parafínicas/
Hidrotratadas
Cargas Aromáticas
Cargas con contenido de H2, RON de la gasolina
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 21
N
S
S
N
S
ASFALTENOS
N
S
S
N
S
ASFALTENOS
S H O
H O
H O
RESINAS
S H O
H O
H O
RESINAS
Composición Química de las Cargas de FCC
Calidad: >API,<S,<RCM,<N,<Ni+V,< IR,<IC,>H2
Craqueabilidad:
Rendimientos y conversión:
Octano:
Balance de calor
Actividad del catalizador:
RESIDUOS
Calidad: < API, >S,>RCM,>N,>Ni+V,> IR,>IC<H2
Craqueabilidad:
Rendimientos y conversión:
Octano:
Coque Instantáneo y contaminante:
Selectividad del catalizador:
Diseño de matrices
SATURADOS Monoaromáticos
Diaromáticos
Triaromáticos+
Tetraaromáticos+
Parafinas
Cicloparafinas
VGO
HVGO
Cargas con Residuos
VGO Cargas Hidrotratadas
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 22
• En los rendimientos
• En las condiciones de Operación
• En la calidad de los productos
Riser
Coked
(“spent”)
Catalyst
Feed
Regenerator
Flue Gas Products
Regenerated
Catalyst
Comportamiento de las cargas a FCC
Impacto de la Carga en los rendimientos a Gasolina
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 23
DMO Demex VGO Fondo HYCRK
°API 15,0 24,0 32,4
IC 55,0 44,4 24,6
Sarurados; %p 40,0 55,1 80,0
H2; %p 12,0 12,8 14,2
RCC; %p 9,7 0,3 0,0
Max. Conver: 70,0
Max. Conver: 75,5
Max. Conver: 82,9
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 24
Impacto de la Carga en los rendimientos de LPG
El tipo de hidrocarburo de la carga afecta el rendimiento de LPG
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 25
Impacto de la Carga en las condiciones de Operación
A condiciones de operación constantes ni la carga, ni el catalizador
tienen un efecto sobre el rendimiento de coque, %FF
Impacto en el balance de calor – T. del Regenerador
¡Diseño del catalizador!
1. Coque de la carga
2. Coque contaminante
3. Coque de circulación
1. Coque Catalítico
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 26
Delta Coque Calculado, %wt
Delt
a C
oq
ue E
xp
., %
wt
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Delta Coke = cte – cte x Conv. Max + Cte x RCC
Impacto de la Carga en las condiciones de Operación
¡Diseño del catalizador!
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 27
Impacto de la Carga en la Calidad de Producto
¡Diseño del catalizador!
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 29
Impacto de la Carga en FCC Propiedades Medidas VGO-Ref. Oferta 1 Oferta 2 Oferta 3
API °API 23.57 21.0 25.0 22.7
Azufre %m 1.2 -1.3 2.3 0.204 1.7
Nitrógeno ppm 1100 1400 1100 1200
Concarbon %m 0.12 0.7 <0.10 0.5
Níquel ppm 0.2 1.1 0.3 0.7
Vanadio ppm 0.6 1 0.5 0.8
Sodio ppm 0.6 0.6 0.6 0.5
Hierro ppm 1 0.6 0.7
Punto de Anilina °F 162 173.5 175
Destilación °C
IBP °C 230 276 249 282
10% °C 328 357 319 366
30% °C 384 398 367 403
50% °C 417 439 397 441
70% °C 447 488 433 486
90% °C 491 537 484 532
FBP °C 587 574 544 577
¿Cual hubiera comprado usted?
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 30
Impacto de la Carga en FCC Propiedades Calculadas VGO-Ref. Oferta 1 Oferta 2 Oferta 3
Gravedad Especifica 0.9125 0.9279 0.9042 0.9176
MeABP °F 776 830.7 752.2 834
MeABP °C 413.3 443.7 400.1 445.6
Indice de Correlación 46.3 50.6 43.8 45.6
Contenido de Hidrógeno %m 12.8 12.5 12.9 12.8
Contenido de Saturados %m 52.8 49.0 55.3 53.5
Contenido de Aromáticos %m 41.8 45.4 39.4 41.1
Contenido de Diaromáticos %m 13.0 15.6 11.6 12.6
Indice de refracción 1.5086 1.5153 1.5082 1.5101
Conversión Máxima %m 75.8 74.0 76.4 76.0
Rendimiento gasolina (Max. Conv.) %m 51.9 50.5 52.3 52.0
Rendimento de LPG (Max. Conv) %m 18.7 17.7 18.9 18.8
Gasolina+LPG, %m 70.6 68.2 71.3 70.8
Rendimiento de LCO (Max. Conv.) %m 19.6 20.5 19.1 19.5
Factor de Craqueabilidad 73.5 69.5 75.5 74.1
Más fácil la decisión ?
¡Cual cree que compraron!
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 31
Impacto de la Carga en FCC
22.5
23.0
23.5
24.0
24.5
25.0
1-Oct 18-Oct 5-Nov 28-Nov 22-Dec 12-Jan 31-Jan 18-Feb 10-Mar
LP
G, %
wt
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
Ga
so
lin
a, %
wt
Total LPG C5 + Gasoline ( @193C )
Cargas de unidades de FCC de PEMEX-Típica y Severa
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 32
Efecto de las fracciones livianas
• Afectan la craqueabilidad ?
• Tipo de HC en esta fracción
Cargas de unidades de FCC - PEMEX
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 33
• La carga de Tula la de mayor calidad
• El contenido de H2 de las cargas de PEMEX entre 12.3-13.9%p
• La conversión máxima entre 74.5-81.5 %p
H2
, %
p
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 34
Cargas de unidades de FCC - PEMEX
Tula I y Tula 2
Cadereyta 2 –Max. Severidad
• En general las cargas de PEMEX de buena conversión máxima
• Buen contenido de saturados + monoaromáticos
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 35
Cargas de unidades de FCC - PEMEX
Tula I y Tula 2
Cadereyta 2 –Carga Tipica
• Cargas de PEMEX rendimiento máximo potencial de Gasolina + LPG
entre 68-78%p.
• Las cargas de Tula al ser hidrotatadas establecen el máximo potencial
• Las otras unidades el máximo potencial esta entre 68-73%p
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 36
Cargas de unidades de FCC - PEMEX
Tula
I y
II
• El rendimiento máximo potencial de gasolina entre 57% y 49%p
• Sin Tula el máximo potencial de gasolina es de 53.8%p
• Información importante para licitaciones y evaluación de catalizadores en la
unidad ACE
• Contenido de zeolita y actividad de matriz parámetros críticos del catalizador
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 37
Cargas de unidades de FCC - PEMEX
• Tula I y II, con el rendimiento más bajo de coque y de Slurry
• En general las cargas de PEMEX de bajo ∆coque
• La actividad, estabilidad y la conversión de fondos propiedades
importantes del catalizador
July 12, 2012 Uriel Navarro Uribe, Ph. D. 38
Conclusiones y Recomendaciones
La carga la variable con el mayor impacto en los rendimientos
La calidad de la carga afecta el DELTA COQUE
La carga ni el catalizador tienen un mayor impacto en el rendimiento de
coque (%wt FF)
Es necesario definir la mejor interacción calidad de carga – tecnología del
catalizador
Las cargas de PEMEX con buen potencial de productos valiosos
Se recomienda tener en cuenta los rendimientos potenciales de la carga
para optimizar la unidad y para los procesos de licitación y evaluación de
los catalizadores en la ACE
La selección de los catalizadores deben garantizar alcanzar el máximo
potencial
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