Consulta las principales preguntas que surgieron durante el LARTC 2023

En septiembre de 2023, Fábrica Carioca de Catalizadores S.A. estuvo presente en la 12ª Edición del Latin American Refining Technology Conference 2023 - LARTC, encuentro de gran relevancia para profesionales de las industrias de refino y petroquímica.

Consulta a continuación las principales preguntas que surgieron durante el evento y las respuestas de nuestros Expertos en Servicios Técnicos.

1.    ¿Cuál es el impacto del coprocesamiento en el compresor?

El coprocesamiento puede impactar de diferentes maneras en el compresor:

•    Reducción del H2, lo que puede representar una reducción significativa del volumen de gas para el compresor;
•    Aumento de la formación de goma debido a la presencia de compuestos oxigenados en la banda del gas y del GLP;
•    Aumento de la corrosión por cianuro de hidrógeno, debido a los altos contenidos de nitrógeno presentes en algunas biocargas.

Algunos de estos impactos pueden ser optimizados o mitigados por la tecnología del catalizador. La Tecnología ReNewFCC se desarrolló con el objetivo de minimizar las reacciones de transferencia de hidrógeno y optimizar las reacciones de desoxigenación. La tecnología ReNewFCC obtuvo resultados comerciales de una reducción del 50% del Hidrógeno en el gas seco en comparación con un catalizador base y un aumento en la desoxigenación de los productos en relación con la carga del 90%.

2.    ¿Cómo favorece el catalizador ReNewFCC las reacciones de desoxigenación en comparación con un catalizador base?

La desoxigenación de las biocargas se puede optimizar mediante dos sesgos:

•    Aumento de la severidad del proceso: aumento de TRX, aumento de CTO.
•    Diseño del catalizador: Acceso de los hidrocarburos al sitio ácido de la zeolita, estabilidad y resistencia de los sitios ácidos.

El diseño y la estructura del poro del catalizador ReNewFCC se diseñaron para optimizar el acceso de los hidrocarburos al sitio activo de la zeolita, además de esto también se ajustó la acidez y la estabilidad del sitio activo de la zeolita a fin de aumentar la estabilidad frente al aumento del contenido de diferentes contaminantes y optimizar las reacciones de desoxigenación. 

3.      ¿Han estado analizando su nueva tecnología de catalizador FCC procesando cargas con alto contenido de oxígeno, como el aceite de pirólisis de biomasa?

El catalizador ReNewFCC se ha desarrollado para maximizar las reacciones de desoxigenación, buscando así garantizar la especificación de los productos, en especial de la nafta craqueada. Hasta el momento se han realizado pruebas con biomasa con hasta el 13% de oxígeno en la carga, siendo procesada el 100% en la unidad semicomercial. Con esta carga, el catalizador ReNewFCC obtuvo un resultado de reducción superior al 95% de compuestos oxigenados en nafta craqueada en comparación con un catalizador base.

4.    ¿Cómo aplicar la tecnología del simulador para la evaluación de nuevas cargas?

El Simulador termodinámico es una de las mejores herramientas para la evaluación de nuevas cargas, pues permite una evaluación termodinámica de las reacciones químicas, de las interacciones de los contaminantes en el catalizador y evalúa la unidad termodinámicamente en los balances térmicos, de coque y de presión. Para la aplicación de la tecnología de simuladores para la evaluación de nuevas cargas, se hace necesario un simulador termodinámico calibrado y validado con las condiciones actuales de la unidad y las características de la nueva carga a ser evaluada, cuanta más información disponible de calidad de esta nueva carga, mejores predicciones termodinámicas pueden ser obtenidas a partir del simulador.

5.    ¿Por qué un sistema catalítico con menor contenido de tierras raras aumenta la producción de olefinas ligeras?

En el craqueo catalítico, las reacciones tienen lugar en los sitios ácidos de las zeolitas y las tierras raras son directamente responsables de mantener la estabilidad de estos sitios. Cuanto mayor sea el contenido de tierras raras, más reacciones de transferencia de hidrógeno – que son bimoleculares – se producirán y, en consecuencia, menor será la olefinicidad de los productos.

La disminución de la densidad de los sitios ácidos es uno de los factores que reduce la transferencia de hidrógeno. Esto se logra disminuyendo el tamaño de la célula unitaria y una de las variables a modificar para lograr tal objetivo es la reducción de las tierras raras de zeolita.
Sin embargo, el desafío de mantener la actividad y selectividad del catalizador existe y otras variables deben analizarse en la "ecuación" del desarrollo de los catalizadores.  Debido a que es una ciencia compleja, FCC S.A. participa activamente en estudios para producir las mejores soluciones para los refinadores.

6.    ¿El uso de ZSM-5 sin inyección de cargas más ligeras como naftas en la carga trae el aumento del octanaje del producto generado?

Sí, incluso sin la inyección de cargas más ligeras en el riser, el uso de catalizadores o aditivos que contienen la zeolita ZSM-5 resultará en un aumento del octanaje de la nafta craqueada.

Esto sucede porque las moléculas de las cargas tradicionales se pre-craquean en las matrices especiales del catalizador, acceden a los sitios ácidos de la zeolita Y, y se craquean en nafta y GLP. La zeolita ZSM-5, debido a su estructura de poros y acidez, craquea moléculas del rango de la nafta para olefinas ligeras, concentrando la nafta no craqueada por ella en olefinas y aromáticos, responsables por el aumento de octanaje de ese producto. Cada diferente tipo de carga en contacto con diferentes tecnologías de catalizadores podrá ser más o menos propensa a maximizar ese mecanismo, o sea, puede ocurrir en mayor o menor proporción dependiendo de las características del conjunto carga, catalizador y condiciones operacionales de la unidad.

Por lo tanto, la zeolita ZSM-5 se utiliza siempre que el refinador tenga como objetivo aumentar los rendimientos de olefinas ligeras y/u octanaje en la nafta. La inyección de cargas ligeras en el elevador puede ser una estrategia adicional dependiendo de las características del producto inyectado como fuente de precursores para el mecanismo descrito anteriormente.

7.    ¿Cómo logra ISOZOOM aumentar el octanaje con menos pérdida de volumen de gasolina que DURAZOOM?

Lo que hace que el aditivo ISOZOOM sea diferente de los aditivos a base de zeolita ZSM-5 convencionales es su formulación y tecnología de producción, que permiten un mecanismo de reacción más selectivo a la isomerización en relación con el craqueo.
ISOZOOM no craquea ni crea compuestos aromáticos, pero aumenta su concentración en nafta craqueada al consumir las especies lineales. La zeolita en este aditivo tiene sitios activos más accesibles, más fuertes y espaciados, de modo que las olefinas que se forman en el rango de nafta se consumen antes de que sufran transferencia de hidrógeno y se conviertan en parafinas de bajo octanaje. Estas propiedades favorecen la formación y preservación de compuestos ramificados, lo que resulta en la mejora del octanaje de la gasolina.

Las olefinas de cadena larga en el rango de ebullición de nafta tienen un octanaje bajo. ISOZOOM craquea selectivamente estas olefinas en propeno y butenos, concentrando las moléculas ramificadas y aromáticas en nafta craqueada, aumentando su octanaje.

8.    ¿Cuál es el papel de accesibilidad en las reacciones de producción de olefinas ligeras?

Para que las olefinas ligeras se produzcan, una serie de reacciones deben ocurrir previamente para que la molécula más compleja de la carga consiga acceder a los sitios ácidos de las zeolitas y generar, de esa forma, las olefinas ligeras.

Por lo tanto, un catalizador de mayor accesibilidad maximizará las reacciones de craqueo previo de la carga en moléculas más pequeñas que pueden acceder a los sitios ácidos de zeolita Y y, posteriormente, pueden acceder a los sitios de zeolita ZSM-5.

La accesibilidad también juega un papel importante en la salida rápida (mayor difusión) de los productos para evitar reacciones secundarias.
Por lo tanto, es esencial que la arquitectura de los poros del catalizador sea adecuada para todos los pasos de reacción necesarios para la maximización de las olefinas ligeras.

9.    ¿Cuál es la frecuencia de dosificación durante el día? ¿Este proceso es continuo en lugar de en lotes frecuentes?

La carga se realiza en lotes frecuentes distribuyendo la reposición diaria a lo largo del día. La frecuencia de dosificación depende del cliente y del tamaño del dosificador. Lo ideal es que no se dosifique una gran cantidad de catalizador en cada lote, para que no se produzcan los problemas citados en la presentación como el descontrol del control avanzado, por ejemplo.