Craking catalitico

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Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores
de Monterrey

Campus Monterrey

Cracking Catalítico

Monterrey, N.L. a 28 de septiembre del 2000

Conceptos Necesarios

FCC: Desintegración catalítica fluida
TCC: Procesos continuos de lecho móvil
Zeolitas: Silicoaluminatos microporosos formados por redes cristalinas que limitan el acceso al interior

El Cracking Catalítico y MateriasPrimas que se han usado en estos Procesos

El petróleo se separa en fracciones por destilación y se somete a pirólisis catalítica (cracking) en una refinería. La gasolina que se obtiene directamente del fraccionamiento del petróleo (llamada gasolina de destilación directa) contiene principalmente hidrocarburos de cadena recta y tiene un índice de octano alrededor de 50. Este material sesomete a un proceso llamado pirólisis (cracking), que convierte alcanos de cadena recta en otros alcanos ramificados más deseables. La pirólisis también se emplea para convertir parte de la fracción menos volátil de queroseno y combustóleo en compuestos de peso molecular más bajo que son apropiados para usarse como combustible de automóvil.
En el primero de estos procesos, efectuado concloruro de aluminio, fue desplazada por el proceso Houdry, con una primera unidad comercial en 1936, utilizando arcillas naturales constituidas por montmorilonita tratada con soluciones ácidas. El sistema de transformación química del proceso involucra reacciones térmicas de desintegración y reacciones catalíticas en la superficie del catalizador, donde la función ácida resultó fundamental parapromover el rompimiento de enlaces carbón-carbón, isomerización, deshidrogenación, condensación y transferencia de hidrógeno y de grupos alquilo, a través de un mecanismo de iones carbonio; e involucra también la eliminación de los productos polimerizables por adsorción en el propio catalizador en forma de coque.
Las arcillas naturales se reemplazaron por catalizadores sintéticos desílice-alúmina, preparados por coprecipitación de ácido ortosilícico e hidróxido de aluminio. Las características requeridas de catalizador cuyos centros activos estuvieran en el interior de los poros, condujeron al estudio de materiales naturales denominados zeolitas, que son silicoaluminatos microporosos formados por redes cristalinas que limitan el acceso al interior de su estructura a moléculas detamaños no superiores al diámetro de poro característico de las mismas.
Las primeras pruebas, realizadas con una faujasita con bajo contenido de sodio, mostraron una selectividad muy superior a la de los silicoaluminatos amorfos. Los nuevos materiales zeolíticos han permitido además reducir el contenido olefínico de las gasolinas catalíticas, al favorecerse la formación de isoparafinas ycompuestos aromáticos por la mayor actividad en las reacciones con transferencia de hidrógeno.
Particularmente, el menor tamaño de poro de la zeolita ZSM-5 (5.6 Angstroms) permite que sólo las parafinas normales o las isoparafinas monometílicas en el rango de las gasolinas accedan por los poros y participen en reacciones de desintegración secundarias, eliminando así los componentes de bajo octanogenerados por el rompimiento molecular primario de los hidrocarburos pesados. Se mejora la calidad del producto y se alcanzan valores superiores a 92 octanos.
En 1940 se utilizó molibdeno soportado en alúmina a condiciones de 475 a 550°C y de 10 a 20 atmósferas para promover reacciones de ciclización de parafinas y deshidrogenación de cicloalcanos, con formación de aromáticos, quienes sonlos principales responsables del incremento de octano. En 1967 se introdujo el catalizador bimetálico platino-renio donde el segundo metal actúa como dispersante del platino, impartiéndole características inhibidoras de la coquización. Esto permitió el descenso de la presión con beneficios en la calidad del producto, pasando de 80, en los primeros procesos, a valores de 90 a 95 octanos....
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