Descripción general del proceso

La alimentación se precalienta tomando calor de la corriente de reflujo circulante de fondos para, posteriormente, alcanzar la temperatura adecuada de reacción en el Horno de Carga (B-7101).

A la corriente de alimentación fresca se le adiciona la de gasoil pesado, que se recicla totalmente, antes de entrar al Reactor.

Reactor

La alimentación total al Reactor, procedente del Horno de Carga, se inyecta al fondo del Riser a través de unos orificios de inyección de diseño especial, donde también se añade vapor para atomización. El caudal total de vapor de atomización está controlado por un controlador del caudal situado en el colector principal, y se distribuye uniformemente a cada punto de inyección mediante orificios de restricción.

Cuando la alimentación se pone en contacto con el catalizador caliente en el Riser, se produce la vaporización y el craqueo. Así se crea la fuerza impulsara que arrastra el catalizador hacia arriba, llegando al cuerpo principal del Reactor.

La conversión total se produce, fundamentalmente, en el Riser, con algunas reacciones menores de craqueo térmico en el área de los ciclones y en la línea de cabeza del Reactor.

Los vapores de hidrocarburos procedentes del Riser, pasan a través de una etapa de ciclones, donde se separa el catalizador arrastrado. Posteriormente se alimentan a la Fraccionadora, separándose los diferentes productos.

El catalizador gastado procedente del Riser, y el que se separa en la etapa de ciclones, fluye hacia la zona de "stripping" del Reactor. Aquí se pone en contacto, en contracorriente, con vapor de agua recalentado, a lo largo de unos "baffles". El vapor de “stripping” recupera los vapores de hidrocarburo que hubiera podido arrastrar el catalizador en su descenso.

El caudal de vapor de "stripping" se fija mediante un controlador de caudal, y se distribuye uniformemente a los diferentes puntos de entrada mediante orificios de restricción.

Regenerador

En el Regenerador se produce la combustión con aire del carbón depositado en el catalizador durante la reacción de craqueo.

La combustión se produce a alta temperatura para restaurar la actividad del catalizador. El aire de combustión se utiliza también como medio de fluidificación del lecho.

El aire de combustión se suministra desde el Compresor de Aire (J-7171), bajo control de caudal. La mayor parte de este aire se introduce al Regenerador por debajo de la parrilla, que ayuda a la uniforme distribución a lo largo del lecho. El resto, un 10% aproximadamente, se suministra bajo control de caudal y a través de un distribuidor al área de entrada de catalizador gastado al Regenerador. Esto proporciona una cantidad adicional de aire a la región en la que la concentración de carbón es más alta, obteniéndose una más uniforme relación aire/carbón a través de la fase densa de catalizador. Esto ayuda a minimizar el riesgo de postquemado (“afterburning”) en la “plenum chamber” y en la línea de humos del Regenerador, al combinarse una corriente rica en oxigeno con otra rica en monóxido de carbono.

La mayoría del calor liberado en la combustión del carbón y de los hidrocarburos, lo absorbe el catalizador. El catalizador regenerado caliente fluye al interior de un pozo que desemboca en la línea de transferencia de catalizador regenerado, por la que circula en dirección al Riser. Allí, entra en contacto con la alimentación vaporizándola y catalizando la reacción de craqueo.

Los humos resultantes de la regeneración del catalizador pasan a través de dos etapas internas de ciclones, donde se separan las partículas de catalizador arrastradas que retornan al lecho del Regenerador. Posteriormente, se enfrían cediendo calor para generación de vapor de alta presión. Finalmente se hacen pasar por una tercera etapa de ciclones, donde se separan las partículas más finas de catalizador aún arrastradas.

La presión diferencial existente entre el Reactor y el Regenerador está controlada por la apertura de las válvulas de atajadera (“slide”) situadas en la línea de humos (PdCV-7102 A/B). La presión del Regenerador está siempre controlada relativamente a la del Reactor.

Esta presión diferencial entre Reactor y Regenerador, afecta a la circulación de catalizador, y debe ser el control primario del caudal de circulación.

Se deberá operar el Regenerador a alta temperatura (718°C) para conseguir un bajo nivel de carbón en el catalizador regenerado (aproximadamente un 0.05% en peso). También debe operarse de tal forma

que se consiga la completa combustión del monóxido de carbono (CO), alcanzándose concentraciones menores de 50 ppm en los humos

La combustión completa de CO se alcanza manteniendo un exceso de oxígeno en los humos del 0.5 : 1.5%, aproximadamente. Teniendo este exceso de oxígeno, se asegura también el bajo nivel de carbón deseado en el catalizador regenerado. Esto crea también una operación de regeneración muy estable, ya que, aunque una variación del exceso de aire puede producir un aumento de la producción del coque, se necesitarla un gran cambio en esta producción para desequilibrar el balance de carbón. De la misma forma, con bajas concentraciones de CO en los humos, un incremento del exceso de oxígeno no debe producir el fenómeno de postquemado.

Circulación de Catalizador

La circulación de catalizador es resultado de la presión diferencial creada por las diferentes densidades del catalizador en las líneas de transferencia y en el Riser.

Se introduce un pequeño caudal de vapor de fluidificación a las líneas de transferencia de catalizador, justo lo suficiente para compensar el efecto de compresión y mantener una densidad constante.

En el Riser se produce una mayor fluidificación, debida a los productos de la reacción o al vapor de emergencia, resultando una menor densidad del lecho y, consecuentemente, una menor altura estática. La diferencia de presión entre el fondo del "standpipe" y el fondo del Riser causa la circulación de catalizador desde el primero hacia el segundo. El caudal de circulación de catalizador depende de la diferencia de presión y del área transversal de paso del mismo.

La altura estática de catalizador por encima de la válvula de atajadera (“slide”), junto con la presión en el Reactor, son las productoras de la fuerza impulsora que permite la circulación del catalizador gastado desde el Reactor, a través de la válvula atajadera y de la línea de transferencia, hasta el Regenerador. El caudal de circulación de catalizador gastado se puede aumentar incrementando la fuerza impulsora. Por ejemplo, reduciendo la presión relativa del Regenerador respecto de la del Reactor, o aumentado el nivel de catalizador por encima de la válvula atajadera.

Alternativamente, se puede aumentar el caudal de circulación de catalizador gastado abriendo las válvulas de atajadera, o lo que es lo mismo, reduciendo las restricciones.

El caudal de circulación de catalizador se ve también afectado por los cambios en la fluidificación que hacen variar la fuerza impulsora (presión diferencial).

La circulación de catalizador también está afectada por el peso total de catalizador en la Unidad (excluido el almacenado en las tolvas).

Un aumento del peso de catalizador, aumenta la circulación de catalizador, y una disminución produce el efecto contrario.

El tamaño de la partícula de catalizador también afecta al caudal de circulación, ya que tiene influencia sobre el modo en el que se fluidiza. Si el catalizador llega a estar demasiado apelmazado, se dificulta la fluidización, llegándose a tener una circulación de catalizador turbulenta y poco uniforme..

En resumen, la circulación de catalizador se puede variar ajustando un amplio abanico de parámetros. Sin embargo, el control más efectivo se alcanza ajustando la diferencia de presión entre Reactor y Regenerador, o ajustando el área de paso de la válvula de atajadera ("slide") de la línea de transferencia de catalizador gastado.

Sección de fraccionamiento

Los vapores de hidrocarburo procedentes de la sección de reacción, se alimentan a la columna Fraccionadora, donde se separan los diferentes productos.

Asimismo, se extrae de esta columna una corriente de gasoil para absorción ("Lean Sponge Oil"), que se retorna a la misma una vez absorbidos los productos más ligeros.

 Un reflujo circulante de fondo.

 Un reflujo circulante de gasoil pesado.

 Un reflujo circulante de gasoil ligero.

El aceite decantado, producto de fondos de la Fraccionadora, se enfría cediendo calor en el precalentamiento de agua de alimentación a calderas. Finalmente, se termina de enfriar si su destino es tancaje, o se mantiene sin enfriar si se va a alimentar a otra Unidad.

El gasoil pesado extraído de la Fraccionadora se recicla totalmente, uniéndose a la alimentación al Reactor.

El gasoil ligero extraído de la Fraccionadora se alimenta a un Stripper lateral donde se ajustan sus propiedades

La columna Fraccionadora se ha diseñado para la posibilidad de una extracción lateral de nafta pesada. Sección de Recuperación de Gases

La corriente de vapor procedente de la primera etapa del Compresor de Gases, se combina con la corriente gaseosa procedente de la Unidad existente de Reformado Catalítico de Nafta (baja presión). La corriente de vapor procedente de la segunda etapa del Compresor de Gases se combina con las siguientes corrientes después de la segunda etapa de compresión:

 Corriente líquida procedente de la Unidad de Craqueo Catalítico existente.

 Corriente de nafta rica en C3/C4 procedente del fondo del Absorbedor Primario.

 Corriente de vapor procedente de la cabeza del Stripper.

 Corriente de vapor procedente de la Unidad de Reformado Catalítico de Nafta (alta presión).

 Esta mezcla, una vez enfriada, se separa en una fracción líquida y en una de vapor.

La fracción líquida se alimenta al Stripper, donde se la despoja de las fracciones más ligeras..

La fracción gaseosa se envía al Absorbedor Primario, donde se pone en contacto con una corriente de nafta para que absorba la fracción C3/C4.

Esta corriente de nafta utilizada como absorbente, está a su vez constituida por dos corrientes:

 Corriente de nafta sin estabilizar procedente de la condensación en cabeza de la Fraccionadora.

 Corriente de nafta estabilizada procedente de la columna Desbutanizadora.

La corriente gaseosa procedente del Absorbedor Primario, se alimenta al Absorbedor Secundario, donde se pone en contacto con el gasoil absorbente ("Lean Sponge Oil") procedente de la columna Fraccionadora. De esta manera se recupera la nafta que el vapor hubiera podido arrastrar en el Absorbedor Primario.

La corriente gaseosa procedente del Absorbedor Secundario, se envía a la Unidad de Absorción con Aminas para su purificación.

Generación y Recalentamiento de Vapor

En la unidad de FCC se aprovecha el calor residual de algunas corrientes de proceso para la generación de vapor de agua.

Las cantidades generadas de vapor de alta presión son muy importantes, por lo que la Unidad de FCC dispone de un Horno de Recalentamiento de Vapor (B-7102) para alcanzar los niveles de temperatura adecuados a las redes de distribución de vapor de la Refinería.