Proceso de Cracking catalítico

1. PROCESOS UNITARIOS
Botti Agustina, Saguier Joaquin
Ingeniería Química
Profesores: Fernanda Mussi – Corel
Magarello

2. Térmico y Catalítico
CRACKING

3. El término Cracking proviene del inglés y se traduce como “Craqueo” que
significa “quiebre” relacionado a “romper” compuestos o cadenas largas.
Este proceso implica ruptura de hidrocarburos más pesados, en favor de
producir hidrocarburos más ligeros. Su finalidad es obtener mayor cantidad de
combustibles, el mismo produce naftas e hidrocarburos aromáticos de alto
octanaje
Hidrocarburos
pesados
Crackin
g
Hidrocarburos ligeros

4. Las reacciones de
craqueo son reacciones
de descomposición.
Si bien el craqueo se
puede realizar en
hidrocarburos
insaturados, como los
alquenos, nos
centraremos en el
craqueo que se aplica a
los abundantes
hidrocarburos saturados
en el petróleo crudo.

5. PETRÓLEO
Proviene del Latín,
y significa aceite de piedra
Es la fuente natural
más abundante de hidrocarburos

6. El petróleo, junto con el gas natural, se
encuentra en los intersticios de rocas
porosas (caliza o areniscas), en los
estratos superiores de la corteza
terrestre, aprisionados por rocas no
porosas. Las aguas comprimen al
petróleo que queda sobre ellas por su
menor densidad.

7. El efecto general de craquear una molécula de hidrocarburo grande es
1)1) Romper enlaces simples carbono-carbono
1)2) Reorganizar los átomos de hidrógeno rompiendo y formando enlaces
carbono-hidrógeno

8. El proceso es endotérmico, ya que los enlaces que se forman son más
débiles que los que se rompen. Esto significa que cuanto más calor haga,
mayor será el rendimiento de equilibrio
1) 3) Forman otros enlaces carbono-carbono, como los dobles enlaces
carbono-carbono

9. CRACKING TÉRMICO
El “Cracking Térmico” es el
proceso por el cual se
produce la rotura de los
enlaces C-C, por
calentamiento de la carga
hasta una temperatura
determinada en el horno, bajo
presión.
Como subproducto
indeseado se forma Coque, el
que a lo largo de la corrida se
va depositando en las
paredes de los tubos del
horno, llegando al punto de

10. La coquización es una forma enérgica de craqueo térmico utilizada para obtener
gasolina de destilación directa y diversas fracciones de destilación intermedia, que se
utilizan como materiales para craqueo catalítico. Por este proceso, el hidrógeno de la
molécula de hidrocarburo se reduce de forma tan completa, que el residuo es una forma
de carbono casi puro, denominado coque. Los dos procesos de coquización más
comunes son la retardada y la continua (por contacto o líquida), que, dependiendo del
mecanismo de reacción, el tiempo, la temperatura y el crudo de partida, producen tres

11. El craqueo depende de altas
temperaturas para impulsar
el proceso y se utilizan altas
presiones para aumentar la
velocidad de reacción.

12. CRACKING CATALÍTICO
En el “Cracking Catalítico” el proceso emplea
un catalizador.
El catalizador modifica, profundamente, el
mecanismo de ruptura de los enlaces entre
átomos de carbono, aumenta la velocidad de
transformación, reduce la severidad de las
reacciones y elimina la mayor parte de las
reacciones secundarias, productores de gas,
coque y residuos pesados.
Una importante característica es que
la masa no se modifica durante la reacción
química, lo que difiere de un reactivo cuya
masa
va disminuyendo a lo largo de la reacción.

13. El "cracking" catalítico tiene lugar a temperaturas
entre 450 y 550 ºC en presencia de
catalizadores, los cuales realizan una acción
selectiva que orienta la reacción de
ruptura en un sentido perfectamente
determinado, con lo que se evitan muchas
reacciones secundarias indeseadas.

14. Descripción del proceso:

15. Descripción del procesos planta de
YPF:

17. • Existe riesgo potencial de exposición a naftas aromáticas que contienen
benceno, ácido sulfhídrico y monóxido de carbono, y a trazas de HAP
cancerígenos asociados a las operaciones de coquización.
• El agua amarga residual puede ser altamente alcalina y contener
petróleo, sulfuros, amoníaco y fenol.
• Cuando se mueve coque en forma de lodo en espacios confinados, como
los silos de almacenamiento, cabe la posibilidad de que se agote el
oxígeno, puesto que es absorbido por el carbono húmedo.

18. En la coquización , la temperatura debe mantenerse controlada ya que:
- Altas Temp. producen coque demasiado duro para cortarlo y extraerlo
del tambor.
- Bajas Temp. conducen a la formación de lodos de alto contenido
asfáltico.
Si se descontrolan las temp. de coquización, podría producirse una
reacción exotérmica indeseable.
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD
PARA CRACKING TÉRMICO

19. 
• Al procesar crudos sulfurosos, se produce corrosión del metal a
temperaturas entre 232-482°C debido al ácido sulfhídrico.
• Por encima de los 482°C el coque forma una capa protectora sobre el
metal, por lo que SE DEBE TRABAJAR A TEMPERATURAS CONTROLADAS
SUPERIORES A ÉSTA.
• Aún así, la parte inferior de la torre, los intercambiadores de alta
temperatura, el horno y los tambores de reacción están sujetos a
corrosión. Los continuos cambios térmicos hacen que las carcasas de los
tambores de coque se hinchen y agrieten, por lo que se deben verificar
periódicamente.

20. • Para evitar la acumulación de coque en los tubos de
los hornos de coquización, se inyecta agua o vapor.
Debe drenarse completamente el agua del
coquificador para no provocar una explosión al
recargarlo con coque caliente.
• En caso de urgencia, se requieren medios alternativos
de escape de la plataforma de trabajo situada en la
parte superior de los tambores de coque

21. • Toma de muestras y verificación de las corrientes de proceso para
verificar su funcionamiento y que no hayan ingresado contaminantes
→ La presencia de sustancias corrosivas o depósitos en la carga
pueden genererar inconvenientes en los compresores de gas.
• Al procesar crudos sulfurosos se debe preveer corrosión a Temp.
menores a 482°C. → La corrosión se produce donde hay fases
líquidas y de vapor, y en las zonas sometidas a refrigeración local,
como por ejemplo, toberas y soportes de plataformas.
• Cargas con alto contenido de nitrógeno someten al equipo de acero
al carbono a corrosión, agrietamiento o vesiculación por hidrógeno
→ estos efectos se reducen al mínimo mediante lavado con agua o el
empleo de inhibidores de la corrosión.
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD
PARA CRACKING CATALÍTICO

22. • Se debe inspeccionar bombas, compresores, hornos e
intercambiadores de calor para comprobar que no haya de fugas
por erosión u otras anomalías de funcionamiento:
- Acumulación de catalizador en los expansores
- Coquización de las tuberías de alimentación superiores por
residuos de la carga y otras condiciones de funcionamiento
inusuales.

23. EN LOS CATALIZADORES
• Deben adoptarse precauciones para asegurarse de que no hay
concentraciones explosivas de catalizador en polvo durante la
recarga o eliminación.
• Al descargar catalizador coquizado, existe riesgo de incendio por
sulfuro de hierro. El sulfuro de hierro se inflama espontáneamente al
ser expuesto al aire, por lo que es necesario humedecerlo con agua
para evitar que se convierta en una fuente de ignición de vapores.
• El catalizador coquizado se enfría hasta una temperatura inferior a
49°C antes de descargarlo del reactor, o bien se vacía en recipientes
purgados con nitrógeno inerte y después se enfría antes de
someterlo a ulterior manipulación

24. • La regeneración del catalizador implica absorción por vapor y
descoquización, con el consiguiente riesgo de exposición a
corrientes de residuos líquidos con cantidades variables de agua
amarga, hidrocarburo, fenol, amoníaco, ácido sulfhídrico,
mercaptano y otros materiales, dependiendo de las cargas, crudos
y procesos.
• Al manipular catalizador agotado o recargar catalizador, y en caso
de fugas o emanaciones, es preciso adoptar prácticas de trabajo
seguras y utilizar equipos de protección personal adecuados

25. Al tomar muestras durante el proceso, así como en caso de fugas o
emanaciones, existe riesgo de exposición a:
• Líquidos o vapores de hidrocarburos extremadamente calientes.
• HPA cancerígenos.
• Nafta aromática que contenga benceno.
• Gas ácido (gas combustible derivado de procesos como craqueo
catalítico e hidrotratamiento, que contiene ácido sulfhídrico y dióxido
de carbono).
• Ácido sulfhídrico.
• Monóxido de carbono.
• Es posible también que en procesos de craqueo en los que se utilizan
catalizadores de níquel, se produzca, de forma inadvertida, níquel
carbonilo, compuesto altamente tóxico.

32. CUIDADOS MEDIOAMBIENTALES
Los destilados de craqueo provocan desechos tóxicos y peligrosos
contienen contaminantes propios o favorecen su formación en
productos secundarios que se emiten a la atmósfera en el flujo de gases
y partículas finas ricas en metales pesados (Pb, Cr, Ni, Hg), hidrocarburos
aromáticos policíclicos (HAP’s) y numerosos compuestos orgánicos
volátiles.
La mayoría de estas sustancias son:
. Persistentes→ resisten la degradación del medio ambiente,
. bioacumulativas→ se acumulan en los tejidos de organismos vivos,
. tóxicas.
Convirtiéndolas en contaminantes para el entorno natural;
. otras son cancerígenas→ actúan como disruptores hormonales.
.y otras como el SO2 o el NO2, partículas finas → asociadas a trastornos
respiratorios.

33. . Los efectos tóxicos de algunos HAPs sobre la piel se asocian a
dermatitis aguda y crónica con síntomas de quemazón, picor
pronunciados en las regiones de la piel expuesta→obligatorio uso de
guantes y cremas barrera.
. También se puede observar irritación de las vías aéreas superiores con
bronquitis y tos crónica.
. En los ojos producen lagrimeo, fotofobia, edema de párpados.

34. Uso obligatorio de mascarilla
El catalizador de la Unidad de FCC, se fabrica en forma esférica. El
catalizador gastado, se convierte en un polvo fino con un diámetro
promedio de partícula en el rango de 5 a 20 micrones (μm), proceden de las
distintas unidades de craqueo catalítico.
Pueden contener metales (níquel, platino, hierro, sílice o alúmina, entre
otros).
Granulometría muy fina
del (5-20 micrones)
puede dispersarse por
el aire ingresando a las
vías respiratorias, cuando
la exposición es
prolongada.

35. Estrategias recomendadas
- Usar catalizadores de larga duración y utilización de la
regeneración para aumentar su duración
- Conservar el combustible mediante la utilización eficaz de la
energía de los gases de salida del regenerador del craqueador
catalítico.

36. Características Atractivas del Craqueo Catalítico
 Reduce el peso molecular medio y produce altos rendimientos
de los combustibles
 Produce olefinas
 En la alimentación hay pequeñas concentraciones de
contaminantes y pequeñas concentraciones de aromáticos
pesados.
 Es actualmente el corazón de las refinerías
 Se generan los más grandes volúmenes de gasolina