Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006
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 UribeGRACE DAVISON
Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006
IntroducciIntroduccióón: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.
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Fundamentos Básicos
Los crudos y las cargas están conformadas por tres familias de Hidrocarburos: ParafinasParafinas, , cicloparafinascicloparafinas y aromaromááticosticos.
Los procesos térmicos producen OlefinasOlefinas
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.
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Punto de Ebullición en función del Tipo de Hidrocarburo
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
5 6 7 8 9 10 11 12
No. de Carbonos
Punt
o de
ebu
llici
ón, °
C
Alcanos Cicloalcanos Aromáticos
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Densidad en función del Tipo de Hidrocarburo
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
5 6 7 8 9 10 11 12No. de Carbonos
Dens
idad
, g/m
l
Alcanos Cicloalcanos Aromáticos
Naftaleno
Tetralina
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Indice de Refracción en función del Tipo de Hidrocarburo
1.35
1.4
1.45
1.5
1.55
1.6
1.65
5 6 7 8 9 10 11 12No. de Carbonos
Indi
ce d
e R
efra
cció
n
Alcanos Cicloalcanos Aromáticos
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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 lascorrelaciones.
5. Aplicación de las correlaciones en el mundo real
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Variación de la °API de los Crudos
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EvaluaciEvaluacióón de Crudo Tipo especialn de Crudo Tipo especial: : Esquema de destilación
Crudo
Nafta 1Nafta 2
Keroseno 1
Gases
DestilaciónAtmosférica
Nafta 3Nafta 4Nafta 5
Keroseno 2Diesel 1Diesel 2Diesel 3
Destilaciónal vacío
Crudo Reducido
Gasóleo 1Gasóleo 2Gasóleo 3Gasóleo 4Gasóleo 5
Fondo de Vacío
Crudo
Nafta 1Nafta 2
Keroseno 1
Gases
DestilaciónAtmosférica
Nafta 3Nafta 4Nafta 5
Keroseno 2Diesel 1Diesel 2Diesel 3
Destilaciónal vacío
Crudo Reducido
Gasóleo 1Gasóleo 2Gasóleo 3Gasóleo 4Gasóleo 5
Fondo de Vacío
15- 60°C60 - 107°C107-152°C152 - 177°C177-199°C199 - 221°C221- 249°C249 - 288°C288 - 327°C327 - 371°C
371 - 399°C399 - 427°C427 - 482°C482 - 510°C510 - 550°C
550°C+
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Distribución de las Fracciones
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Propiedades de Los Cortes en Función del Tipo de Crudo
¿Rendimientos?
¿Craqueabilidad?
Efecto de la fracción de Diesel?Efecto de la fracción de Diesel?Tipo y Contenido de Hidrógeno?Tipo y Contenido de Hidrógeno?
¿Rendimientos?
¿Craqueabilidad?
Efecto de la fracción de Diesel?Efecto de la fracción de Diesel?Tipo y Contenido de Hidrógeno?Tipo y Contenido de Hidrógeno?
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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 CorrelaciEl Indice de Correlacióónn:
Parafinas normales están sobre el 0
Ciclohexano: 50
Benceno: 100
KKddCICI 4864048640
88..456456**77..473473 ++−−==
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Clasificación de Crudos por el Indice de Correlación
1015202530354045505560657075
10 15 20 25 30 35 40 45 50°API
Ind.
de
Cor
rela
ción
Parafinas
Ciclohexano - Cicloparafinas
Aromáticos
1015202530354045505560657075
10 15 20 25 30 35 40 45 50°API
Ind.
de
Cor
rela
ción
Parafinas
Ciclohexano - Cicloparafinas
Aromáticos
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.
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Indice de Correlación por tipo de Crudo
202530354045
505560657075
250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525
MeABP, °C
Ind.
de
Corr
elac
ión
Parafinico Naftenico Intermedio Aromático
DestiladosMedios
VGOVGO
¿Aromaticidad?¿Craqueabilidad?¿Rendimientos?
¿C22-C25?
202530354045
505560657075
250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525
MeABP, °C
Ind.
de
Corr
elac
ión
Parafinico Naftenico Intermedio Aromático
DestiladosMedios
VGOVGO
¿Aromaticidad?¿Craqueabilidad?¿Rendimientos?
¿C22-C25?
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RelaciRelacióón Tipo de Hidrocarburo n Tipo de Hidrocarburo –– Productos de FCCProductos de FCC
LPG y Gasolina:C3-C4, C5-221°C (C5-C12)
Parafinas, isoparafinas
Cicloparafinas
Monoaromáticos
LCO: 221 – 343°C, (C12-C20)
Diaromáticos y Diaromáticos azufrados
HCO, Slurry y Coque: 343°C+
Triaromáticos
Tetraaromaticos
Poliaromáticos
¡Saturados!
¡Resinas, Asfaltenos!
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CORRELACIONES PARA PREDECIR PROPIEDADES
FISICOQUIMICAS DE GASÓLEOS DE VACIO
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Predicción de Propiedades de VGO
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Predicción de Propiedades de VGO y cargas a FCC
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Predicción de Propiedades de VGO y cargas a FCC
Ntotal=12517
-655.4xIC
+
8.928xIC2
Ntotal=12517
-655.4xIC
+
8.928xIC2Nitrógeno Total = 12517.3 -655.4xIC + 8.928xIC2
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Predicción de Propiedades de VGO
Nitrógeno Básico = 10.134 + 0.366xNtot - 0.000033xNtot2
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Predicción de Propiedades de VGO
Ni+V =(88.13 -1.1787xIC)(-1/1.7739)
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Predicción de RCC - VGO
RCC = 1/(34.826 - 7.947xlnIC)
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Contenido de Saturados de VGO por tipo de Crudo
Saturates = 1.116 + 2.453 x °API
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Predicción de Aromáticos + Resinas - VGO
Aromatic+Resins = 100.008 - 2.847x°API + 0.012xAPI2
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APLICACIÓN DE LAS CORRELACIONES
EN EL MUNDO REAL
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Cambios en la Calidad de la Carga
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06
Fecha
Gra
veda
dA
PI
Primer cambio importante en la calidad de
la carga
Segundo cambio importante en la
calidad de la carga
Septiembre 2005
¡Pérdida de 6°API en la calidad de la carga!
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Cambios en la Calidad de la Carga
1.3800
1.3900
1.4000
1.4100
1.4200
1.4300
1.4400
1.4500
1.4600
1-Oct-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06Fecha
Indi
cede
Ref
racc
ión
IR = 1,6146 - 0,0079*°API + 0,0001*°API^2R2= 0.99
¡Aumento en I.R: Aumento en la Aromaticidad de la Carga!
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Cambios en la Calidad de la Carga
50
55
60
65
70
75
Sep-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06Fecha
Satu
rado
s, %
m
Saturates = 1.116 + 2.453*ºAPI R2 = 0.97
Primer cambio importante en la calidad de
la carga
Segundo cambio importante en la
calidad de la carga
Caida en 15% en el contenido de Saturados HCHC ffáácilmente cilmente craqueablescraqueables
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Cambios en la Calidad de la Carga
25
30
35
40
45
50
1-Oct-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06Fecha
Aro
m.+
Res
inas
+Asf
alte
nos,
%m
Arom+Res+Asf = 100.28 - 2.527 x°APIR2= 0.98
Aumento de 15% en los Aromáticos + Resinas+Asfaltenos: LCO, HCO, LCO, HCO, ∆∆coquecoque
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Cambios en la Calidad de la Carga
0.1
0.6
1.1
1.6
2.1
2.6
3.1
28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06Fecha
Ni +
V (p
pm)
0.1
0.6
1.1
1.6
2.1
2.6
3.1
28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06Fecha
Ni +
V (p
pm)
Aumento de 1.5 ppm de Ni+V Resinas y Asfaltenos
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Cambios en la Calidad de la Carga
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
-Sep-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06
Fecha
Fact
or d
e C
raqe
uabi
lidad
? = -56.654 + 41.9 x ln (°API)R2= 0.92
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
-05 30-Nov-05 29-Jan-06 30-Mar-06 29-May-06 28-Jul-06
Fecha
Fact
or d
e C
raqe
uabi
lidad
F.C=-56.654 + 41.9 x ln (°API)R2= 0.92
Carga Parafínica
Carga Aromática
Perdida de 12 puntos en la Craqueabilidad de la Carga: Saturados
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404550556065707580
85
8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06Fecha
%Vo
lde
Gas
olin
a
404550556065707580
85
8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06Fecha
%Vo
lde
Gas
olin
a
404550556065707580
85
8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06Fecha
%Vo
lde
Gas
olin
aEfecto de la Calidad de la Carga en los Rendimientos
¡Caída de 15%Vol. en los rendimientos de gasolina Saturados !
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52
57
62
67
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82
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8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06Fecha
Con
vers
ión
%Vo
l
52
57
62
67
72
77
82
87
92
8-Apr-05 17-Jul-05 25-Oct-05 2-Feb-06 13-May-06 21-Aug-06Fecha
Con
vers
ión
%Vo
l
Efecto de la Calidad de la Carga en la Conversión
¡Caida de 15% en la Conversión Saturados !
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650660670680690700710720730740750
28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06
Fecha
TR
egen
erad
or F
ase
dens
a(º
C)
650660670680690700710720730740750
28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06
Fecha
TR
egen
erad
or F
ase
dens
a(º
C)
Efecto de la Calidad de la Carga en la T. Reg.
Aumento 15°C T. Reg. Fase densa ∆coque (Aditivo+Contaminante)
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90
91
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95
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28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06Fecha
RO
N
90
91
92
93
94
95
96
28-May-05 5-Sep-05 14-Dec-05 24-Mar-06 2-Jul-06Fecha
RO
N Efecto de la Calidad de la Carga en la Calidad de los Productos
Aumento de 3.5 Números en el RON de la Gasolina Aromáticos
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Conclusiones
1. Para predecir los cambios en la craqueabilidad de la carga es necesarioDeterminar los tipos de HICROCARBUROS PRESENTES.
2. Es posible determinar los tipos de Hidrocarburos a partir de correlacionesCon 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.
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN Y POR LA CORDIAL
INVITACIÓN A GRACE A ESTE IMPORTANTE EVENTO.
Por favor Preguntas
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