XII FORO DE AVANCES DE LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN Predicción de propiedades de carga a FCC, en función de la composición y calidad de los crudos Por: Uriel Navarro Uribe GRACE DAVISON
Introducción: n: La mayoría de laboratorios de las refinería no realizan análisis químicos de las cargas. Se mide la API y la destilación. Es posible desarrollar correlaciones para determinar las propiedades químicas de la carga. Caracterizar la carga permite estimar cuali y cuantitativa el comportamiento de la unidad. Los modelos de procesos utilizan las propiedades de las cargas para predecir rendimientos y calidad de productos. Los modelos son utilizados en: monitoreo de la unidad, evaluación de catalizadores, optimización y estudios de procesos. No hay correlaciones estándar. Algunas compañías tienen sus propias correlaciones No significa que hacen un mejor trabajo de predicción. La mayoría de las correlaciones incorporan las mismas propiedades físicas.
Fundamentos Básicos Los crudos y las cargas están conformadas por tres familias de Hidrocarburos: Parafinas, cicloparafinas y aromáticos ticos. Los procesos térmicos producen Olefinas Para predecir el comportamiento de las cargas es preciso entender las propiedades de los hidrocarburos. Las propiedades y los rendimientos de las cargas es función de la distribución de las familias de hidrocarburos.
Punto de Ebullición en función del Tipo de Hidrocarburo 260 240 Punto de ebullición, C 220 200 180 160 140 120 100 80 60 5 6 7 8 9 10 11 12 No. de Carbonos Alcanos Cicloalcanos Aromáticos
Densidad en función del Tipo de Hidrocarburo 1.2 Naftaleno 1.1 Densidad, g/ml 1 0.9 0.8 Tetralina 0.7 0.6 5 6 7 8 9 10 11 12 No. de Carbonos Alcanos Cicloalcanos Aromáticos
Indice de Refracción en función del Tipo de Hidrocarburo 1.65 1.6 Indice de Refracción 1.55 1.5 1.45 1.4 1.35 5 6 7 8 9 10 11 12 No. de Carbonos Alcanos Cicloalcanos Aromáticos
Metodología 1. Selección de los crudos adecuados 2. Definición del número y P. Ebullición de los cortes 3. Definición de los análisis de cada corte. 4. Definición de las propiedades básicas para las correlaciones. 5. Aplicación de las correlaciones en el mundo real
Variación de la API de los Crudos
Evaluación n de Crudo Tipo especial: Esquema de destilación Gases Crudo Destilación Atmosférica Nafta 1 Nafta 2 Nafta 3 Nafta 4 Nafta 5 Keroseno 1 Keroseno 2 Diesel 1 Diesel 2 Diesel 3 15-60 C 60-107 C 107-152 C 152-177 C 177-199 C 199-221 C 221-249 C 249-288 C 288-327 C 327-371 C Crudo Reducido Destilación al vacío Gasóleo 1 Gasóleo 2 Gasóleo 3 Gasóleo 4 Gasóleo 5 371-399 C 399-427 C 427-482 C 482-510 C 510-550 C Fondo de Vacío 550 C +
Distribución de las Fracciones
Propiedades de Los Cortes en Función del Tipo de Crudo Rendimientos? Craqueabilidad? Efecto de la fracción de Diesel? Tipo y Contenido de Hidrógeno?
Correlaciones Cuales son las propiedades que se deben utilizar para predecir? Cuales son las propiedades que mejor reflejan el comportamiento de la carga a FCC? El Indice de Correlación: Parafinas normales están sobre el 0 Ciclohexano: 50 Benceno: 100 CI = 473.7 * d 456.8 + 48640 K
Clasificación de Crudos por el Indice de Correlación Ind. de Correlación 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 Aromáticos Ciclohexano - Cicloparafinas Parafinas 20 15 10 10 15 20 25 30 35 40 45 50 API C. P: IC < 29.8 C. I: IC 29.8-57.0 C. N. y A. > 57.0 SMITH and BODUSZYNSKI, Composition and Analysis of Heavy Petroleum Fractions 1. Crudos livianos con API > de 35 y con un CI entre 15-30. 2. Crudos livianos con API entre 30-35, con un CI entre 30-38. 3. Crudos intermedios 20-30 API y con un CI entre 38-50. 4. Crudos pesados con gravedad entre 10-20 API y con CI > 55.
Indice de Correlación por tipo de Crudo Ind. de Correlación 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 Destilados Medios C 22 -C 25? Aromaticidad? Craqueabilidad? Rendimientos? VGO 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 MeABP, C Parafinico Naftenico Intermedio Aromático
Relación n Tipo de Hidrocarburo Productos de FCC LPG y Gasolina:C 3 -C 4, C 5-221 C (C 5 -C 12 ) Parafinas, isoparafinas Cicloparafinas Monoaromáticos Saturados! LCO: 221 343 C, (C 12 -C 20 ) Diaromáticos y Diaromáticos azufrados HCO, Slurry y Coque: 343 C + Triaromáticos Tetraaromaticos Poliaromáticos Resinas, Asfaltenos!
CORRELACIONES PARA PREDECIR PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE GASÓLEOS DE VACIO
Predicción de Propiedades de VGO
Predicción de Propiedades de VGO y cargas a FCC
Predicción de Propiedades de VGO y cargas a FCC N t o t a l = 1 2 5 1 7-6 5 5. 4 x I C + 8. 9 2 8 x I C 2 N t o t a l = 1 2 5 1 7-6 5 5. 4 x I C + 8. 9 2 8 x I C 2 Nitrógeno Total = 12517.3-655.4xIC + 8.928xIC 2
Predicción de Propiedades de VGO Nitrógeno Básico = 10.134 + 0.366xNtot - 0.000033xNtot 2
Predicción de Propiedades de VGO Ni+V =(88.13-1.1787xIC) (-1/1.7739)
Predicción de RCC - VGO RCC = 1/(34.826-7.947xlnIC)
Contenido de Saturados de VGO por tipo de Crudo Saturates = 1.116 + 2.453 x API
Predicción de Aromáticos + Resinas - VGO Aromatic+Resins = 100.008-2.847x API + 0.012xAPI 2
APLICACIÓN DE LAS CORRELACIONES EN EL MUNDO REAL
Cambios en la Calidad de la Carga Gravedad API 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Septiembre 2005 Primer cambio importante en la calidad de la carga Segundo cambio importante en la calidad de la carga 20 8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06 Fecha Pérdida de 6 API en la calidad de la carga!
Cambios en la Calidad de la Carga 1.4600 Indice de Refracción 1.4500 1.4400 1.4300 1.4200 1.4100 1.4000 IR = 1,6146-0,0079* API + 0,0001* API^2 R 2 = 0.99 1.3900 1.3800 1-Oct-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06 Fecha Aumento en I.R: Aumento en la Aromaticidad de la Carga!
Cambios en la Calidad de la Carga 75 70 Primer cambio importante en la calidad de la carga Saturates = 1.116 + 2.453*ºAPI R 2 = 0.97 Saturados, %m 65 60 55 50 Sep-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06 Fecha Segundo cambio importante en la calidad de la carga Caida en 15% en el contenido de Saturados HC fácilmente craqueables
Cambios en la Calidad de la Carga Arom.+Resinas+Asfaltenos, %m 50 45 40 35 30 Arom+Res+Asf = 100.28-2.527 x API R 2 = 0.98 25 1-Oct-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06 Fecha Aumento de 15% en los Aromáticos + Resinas+Asfaltenos: LCO, HCO, coque
Cambios en la Calidad de la Carga 3.1 2.6 Ni + V (ppm) 2.1 1.6 1.1 0.6 0.1 28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06 Fecha Aumento de 1.5 ppm de Ni+V Resinas y Asfaltenos
Cambios en la Calidad de la Carga 86 84 Carga Parafínica Factor de Craqeuabilidad 82 80 78 76 74 72 F.C=-56.654? = + 41.9 x ln ( API) 70 R 2 = 0.92 Carga Aromática 68 -Sep-05-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06 Fecha Perdida de 12 puntos en la Craqueabilidad de la Carga: Saturados
Efecto de la Calidad de la Carga en los Rendimientos 85 % Vol de Gasolina 80 75 70 65 60 55 50 45 40 8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06 Fecha Caída de 15%Vol. en los rendimientos de gasolina Saturados!
Efecto de la Calidad de la Carga en la Conversión Conversión % Vol 92 87 82 77 72 67 62 57 52 8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06 Fecha Caida de 15% en la Conversión Saturados!
Efecto de la Calidad de la Carga en la T. Reg. T Regenerador Fase densa (ºC) 750 740 730 720 710 700 690 680 670 660 650 28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06 Fecha Aumento 15 C T. Reg. Fase densa coque (Aditivo+Contaminante)
Efecto de la Calidad de la Carga en la Calidad de los Productos 96 95 RON 94 93 92 91 90 28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06 Fecha Aumento de 3.5 Números en el RON de la Gasolina Aromáticos
Conclusiones 1. Para predecir los cambios en la craqueabilidad de la carga es necesario Determinar los tipos de HICROCARBUROS PRESENTES. 2. Es posible determinar los tipos de Hidrocarburos a partir de correlaciones Con propiedades macro de la carga. 3. El comportamiento de la carga en términos de rendimientos y calidad de productos es factor de la distribución de los tipos de Hidrocarburos.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN Y POR LA CORDIAL INVITACIÓN A GRACE A ESTE IMPORTANTE EVENTO. Por favor Preguntas