Selección de Refractarios FCC

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Selección de Refractarios para Unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado (FCCU)

Contenido

Objetivos

Introducción. Una Refinería y la UFCC

Unidad de FCC

Equipos Asociados y Funcionamiento

Requerimientos Generales de Material Refractario

Requerimientos Específicos por Equipo

Criterio de Selección

Ejemplo de Materiales Comerciales Adecuados en Cada Caso

Bibliografía.

Anexos. Hoja Técnica de Refractarios utilizados como Ejemplo.

Objetivo

Con este trabajo se pretende conocer y aplicar los métodos de selección de refractarios como materiales industriales aplicados en la industria Petrolera y Petroquímica Nacional, específicamente en las Unidades de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico (FCCU).

Para ello:

• Se realiza una breve revisión de las definiciones, el proceso, los equipos y requerimientos de la FCCU.

• Se establecen los criterios de selección, en función de los requerimientos del equipo, criterios de instalación y finalmente los criterios de calidad y aceptación del material instalado.

Introducción

Una refinería de petróleo esta compuesta por varias unidades de procesos que tienen como objetivo convertir petróleo crudo en productos utilizables como gasolina, diesel, combustible de jet, etc.

La unidad de crudo es la primera unidad de proceso en una refinería, aquí el crudo es destilado en varios productos intermedios. La porción pesada del crudo que no se puede destilar en la torre atmosférica se calienta y se envía a la torre de vacío, cuyo fondo se envía a un procesamiento posterior de coquificación retardada, y otras unidades para procesar residuo.

Una Refinería

Procesamiento Simplificado de HidrocarburosIntroducción

Introducción

Los gasóleos son la porción del crudo que ebullen entre 330-550°C y contienen una mezcla diversificadas de parafinas, naftenos, aromáticos y olefinas.

El gasóleo alimentado a una unidad de FCC proviene principalmente de:

La Columna Atmosférica que produce Gasoleo Atmosférico (AGO)

La Torre de Vacío que produce Gasoleo Liviano de Vacío y Gasoleo Pesado de Vacío (LVGO y HVGO)

La Unidad de Coquificación Retardada que produce gasóleos de coque (LCGO / HCGO)

Ubicación de FCCU en una Refinería

Esquema simplificado de una Refinería. Ubicación de la Unidad de FCC

Introducción

El Craqueo Catalítico Fluidizado se considera el proceso de conversión principal de una refinería integrada, ya que, en muchos casos, el craqueo catalítico define la rentabilidad del negocio de refinación de crudo.

La economía del proceso se basa en que la carga de la unidad es un producto intermedio de bajo valor y puede ser comercializado como fuel oil o carga de FCC.

El craqueo catalítico fluidizado (FCC) es un proceso en el que los productos excedentes (gasóleos combinados) obtenidos por medio de los procesos primarios de destilación(atmosférica y vacío), son convertidos en productos de mayor valor; tales como: gasolinas, olefinas y residuales.

Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico (FCCU)


El proceso de FCC consiste en la desintegración de las moléculas de gasóleo en presencia de un catalizador sólido en forma de partículas esféricas, el cual se comporta como un fluido cuando se airea con vapor.

El principio de funcionamiento es la reacción química de craqueo en presencia de un catalizador con funciones ácidas. Estas son:

Introducción

Parafinas Parafinas + Oleofinas

Alquil Nafteno Naftyeno + Nafteno-Oleofinas(II)

Alquil aromatico Aromático + Oleofinas (III)

Secciones del Proceso FCC

Precalentamiento de la alimentación

Reactor

Regenerador

Fraccionadora principal

Recuperación de vapores o Planta de gas

Tratamiento de gases

Unidad de Fraccionamiento de Craqueo Catalítico

(FCCU)

CONDICIONES Y VARIABLES DE OPERACIÓN UNIDAD DE FCC

Catalizadores: SiO2 – AlO3 Elevada área superficial: 200 - 600 m2/gr

Zeolitas Elevada porosidad

Variable FCC (Lecho Denso) FCC (Riser)

Veloc. Espacial (kg/h/kg) 1,2 - 10 60-120

Reciclo/Carga Fresca (Vol) 5-16 0-30

Catalizador (kg/BBL) 0,04-0,06 0,05-0,02

Temp. Reactor (ºF) 960-1000 1050-1120

Temp. Regenerador (ºF) 1100-1200 1200-1350

Temp. Carga Combinada (ºF) 350 - 450

Presión (Psig) 15-30 25-40


(FCCU)

Tomado de: REFINACIÓN. Curso CREA. PDVSA-INTEVEP .1990.

CRAQUEO CATALÍTICO. PROCESO COMERCIAL.


DE ESTA UNIDAD SE OBTIENE:

Un primer corte que alimenta a la Planta de Gas y que a su vez produce Gas Combustible (C1’s, C2’s y C3’s) y (C3’s y C4’s) que alimenta a la Unidad de Alquilación que produce LPG ((C3’s) y Gasolina

Un segundo corte de Gasolina que va a la planta de Tratamiento de Azufre

Un tercer corte que va a la Planta de Hidrotratamiento que produce Heating Oil para Diesel y Fuel Oil

Un cuarto corte con slurry o fondo de FCC


(FCCU)

GAS CHIMENEA

850ºC

650ºC

CARGA

200ºC

VAPOR DE AGUA

AIRE

CATALIZADORUSADO

345-370ºC

VAPOR DE AGUA

480ºC

GAS YNAFTAS

GASOIL LIV

GASOIL PES

ACEITE PESADO

REGENERADOR REACTOR COLUMNA DE DESTILACIÓN

GASOLINA

580ºC

Esquema de la Disposición y Requerimiento de los Equipos

CiclonesGases de

Combustión

Riser

Salida a Fraccionamiento

Refractario

ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LOS EQUIPOS

Velocidad de salida del Catalizador:

15-23 m/segT= 670ºC

Espesor de pared10–12.7 cm= 0.6–1.8 mL= 23–37 m

Despojador2-5 lb Vapor/1000 lb catalizadorcirculante

REACTORT = 482–583ºC

Catalizador RegeneradoT = 482–538ºC

Catalizador

Gastado

REGENERADORT=600-850ºC

Caldera de recuperación Secundaria

:


(FCCU)

REQUERIMIENTOS GENERALES DEL MATERIAL REFRACTARIO:

Adaptarse a las geometrías intrincadas de los equipos

Temp. de Trabajo: Tmax= 850-900ºC, Tmin= 450ºC

Solicitudes Mecánicas:

Erosión-Abrasión severa en ciclones y líneas de transferencia: Slurries, Catalizador (Al2O3, SiO2)

Erosión Abrasión Media en Despojador (Stripper) y Regenerador

Compresión por Presión Interna de los equipos

Resistencia química: Vapores y Ácidos Caliente (H2S, HCl, Hidrocarburos), Penetración de Coque.

Variaciones de temperaturas en líneas de transferencia y salida de gases: Resistencia al choque térmico.


(FCCU)

.Variabl

e

REACTORRISER y

Lineas de Tranf.

REGENERADOR

(recipiente)

Ciclones Despojador (Stripper)

Recipiente

Temp (ºC)

482–583 450–583 450-590 450–540 600-850

Req. Mecánico

s

Erosión/Abrasión

Abrasión/Erosión

Erosión/Abrasión

Erosión/Abrasión

Erosión/Abrasión,

Req. Químico

s

Vapores Hidrocarburos y Ácidos, CO2, H2



Vapores Hidrocarburos y Ácidos,

CO2, H2

Vapores Hidrocarburos y Ácidos,

CO2, H2

Atmósfera

Reductora/Coque

Reductora/Coque

Reductora/Coque

Reductora/Coque

Req. Instala-

ción

Geometría Intrincada,

Geometría Intrincada




REQUERIMIENTOS ESPECÍFICOS:


(FCCU)

.Variabl

e

REACTOR

RISER y Líneas de

Transf.

REGENERADOR

(recipiente)

Ciclones Despojador

(Stripper)

Recipiente

Temp. (ºC)

482–583 450–583 450-590 450–540 600-850

Req. Mecánic

os

Res. a Erosión/Abrasión

Res. a Abrasión/Erosión

Res. a Erosión/Abrasión

Erosión/Abrasión

Erosión/Abrasión,

Req. Químico

s

Alúmina, Fe,

Baja Poros

Alúmina, Fe,

Baja Poros

Alúmina, Fe,

Baja Posos

Alúmina, Fe, Baja

Poros

Alúmina, Fe,

Baja Poros

Tipo de Enlace

Liga Fosfórica

Liga Fosfórica

Liga Fosfórica

Liga Hidráulica

LigaHidráulica

Req. Inst.

Moldeable o

Apisonable

Moldeable o

Apisonable

Moldeable o

Apisonable

Proyectable o

Moldeable

Proyectable o Moldeable

CRITERIOS DE SELECCIÓN:

.

Refractarios para Recipientes (Regenerador Y Reactor):

FABRICANTE ANH PLIBRICO CALDERYS RESCO

PRODUCTO Greenlite 45L G

HARCAST ES

PLICAST HyMOR 3000 KK

CALDE GUN 28HR

RESCOCAST 17EC

INSTALACIÓNCastable-

L. Hidráulica

Castable Castable Castable- Proyectable Castable

Tº MAX. (ºC) 1370 1538 1650 1600 1510

%Al2O3 45 53,8 54,5 52,1 51.1

%Fe 1,2 0,6 0,7 0,5 0,7

Perd. Abrasión 8 12

Densidad (Kg/m3) 1280 2162 2162 2205 2192

MOR (Mpa) 5 8 11,7 9 10

CCR (Mpa) 25 64 69 60 77

CLP (%-1370ºC) -0,05 -0,5 -0,3 `+0,2 0,1-0,3

Cond Term. (W/mK) 0,45 0,94 0,9 1,29 1,26

.

Refractarios para los Ciclones :

FABRICANTE ANH PLIBRICO RESCO

PRODUCTO 85P GreenPak

Excelerate ABR Plus

Coral Plastic 28-

82

PLIBRICO 85S RESCO AA-22

INSTALACIÓN

Apisonable- L. Química

Castable- L. Hidráulica

Apisonable-L. Fosfórica

Apisonable-L.Fosfórica

Apisonable-L. Química

Tº MAX. (ºC) 1700 1300 1700 1815 1650

%Al2O3 85 78 82,9 83 80

%Fe 1,5 1,1 1,1 1,4 1,0

Perd. Abrasión 4,8 3,1 6 4

Densidad (Kg/m3) 2790 2750 2723 2720

MOR (Mpa) 12 10 10 9,7 16,8

CCR (Mpa) 25-35 55 45 55 84

CLP (%-1370ºC) 1-1,5 -0,3 -0,1 0,4 0-0,3

Cond Term. (W/mK) 2,12 2,02 1,7 2,02

.

Refractarios para el Stripper:


PRODUCTO Lo Abrade Greenlite 45L G

Kast-O-Lite 30

LIG

PLICAST HyMOR 3000

KK

RESCOCAST 17EC


L Hidráulica

Castable-L.

Hidráulica

Castable-L.

HidráulicaCastable Castable

Tº MAX. (ºC) 1425 1370 1650 1650 1510

%Al2O3 53 45 57 54,5 51.1

%Fe 1,3 1,2 0,7 0,7 0,7

Perd. Abrasión 12 8 12

Densidad (Kg/m3) 2150 1280 1730 2162 2192

MOR (Mpa) 12 5 4,48 11,7 10

CCR (Mpa) 55 25 20,7 69 77

CLP (%-1370ºC)

-0,05 -0,05 0,05 -0,3 0,1-0,3

Cond Term. (W/mK) 0,76 0,45 0,63 0,9 1,26

.

Refractarios para el Riser y Líneas de transferencia:


PRODUCTO Greenkleen 60

Vesaflow 60Plus

PLICAST HyMOR 3100 SPECIAL KK

QUICKTURN 60 PC

INSTALACIÓN Castable-Bajo Cemento

Castable-Bajo Cemento

Castable-Bajo Cemento

Castable-Ultra Bajo Cemento

Tº MAX. (ºC) 1650 1705 1705 1700

%Al2O3 60 64,6 61 61,3

%Fe 1,0 0,8 0,9 0,9

Perd. Abrasión 6 7-9

Densidad (Kg/m3) 2500 2400-2600 2482 2291

MOR (Mpa) 15 15 13,8 14,0

CCR (Mpa) 85 85 83 81

CLP (%-1370ºC) 0,3 -1,1 0,4 0,1-0,3

Cond Term. (W/mK) 1,44 2,02 1,8 1,44

.

Refractarios para Línea de Gas de Combustión

FABRICANTE ANH PLIBRICO CALDERYS RESCO

PRODUCTO Greenlite 45L G

HARCAST ES

PLICAST HyMOR 3000 KK

CALDE GUN 28HR

RESCOCAST 17EC


L. Hidráulica

Castable Castable Castable- Proyectable Castable

Tº MAX. (ºC) 1370 1538 1650 1600 1510

%Al2O3 45 53,8 54,5 52,1 51.1

%Fe 1,2 0,6 0,7 0,5 0,7

Perd. Abrasión 8 12

Densidad (Kg/m3) 1280 2162 2162 2205 2192

MOR (Mpa) 5 8 11,7 9 10

CCR (Mpa) 25 64 69 60 77

CLP (%-1370ºC) -0,05 -0,5 -0,3 `+0,2 0,1-0,3

Cond Term. (W/mK) 0,45 0,94 0,9 1,29 1,26


(FCCU)CONCLUSIÓN

RECIPIENTES: Castable, Bajo Cemento, Alta Alúmina

CICLONES: Alta Densidad, Liga Química, Antierosivo, Apizonado

STRIPER: Erosión Alta-Moderada, Alta Alúmina, Castable-L. Hidráulica

RISER Y LÍNEAS DE TRANSFERENCIA: Antierosivo, Alta densidad, Castable-Bajo Cemento

LÍNEA SALIDA DE GAS/CALDERA DE CO2: Erosión moderada, Variación de Temperatura, Castable-L. Hidráulica

BIBLIOGRAFÍA

http://www.rescoproducts.com/brochures.asp

RESCO BROCHURE, Extremecastables.

http://37710.samplesite.gbr.cc/10000/info.php?p=12

http://www.hwr.com/EEC/Refinery/Products.asp?

Product=MONOLITHICS

http://www.tflhouston.com/

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