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

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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?

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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!

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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 !

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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

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 !

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

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)

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

90

91

92

93

94

95

96

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.

Ciudad de México, 5-6 de Septiembre, 2006

GRACIAS POR SU ATENCIÓN Y POR LA CORDIAL

INVITACIÓN A GRACE A ESTE IMPORTANTE EVENTO.

Por favor Preguntas