Procesos de Cracking en la Refinación de Petróleo: Fundamentos y Aplicaciones

Introducción al Cracking de Hidrocarburos

El cracking es un proceso fundamental en la industria petroquímica que implica la ruptura de cadenas de hidrocarburos de alto peso molecular. Este proceso se logra mediante la acción combinada de altas temperaturas, presiones y tiempos de residencia, con o sin la presencia de catalizadores.

Tipos Principales de Cracking

Existen diversas modalidades de cracking, clasificadas principalmente por las condiciones operativas y la presencia de catalizadores:

• Cracking Térmico Retardado: Se realiza a altas temperaturas sin el uso de catalizadores.
• Cracking Catalítico: Implica la acción de un catalizador a alta temperatura.
• Hydrocracking: Requiere la acción de un catalizador a alta presión y temperatura, con adición de hidrógeno.

Cracking Térmico Retardado

En este proceso, el asfalto proveniente de la unidad de vacío es calentado en hornos a temperaturas elevadas (aproximadamente 490-500°C) y posteriormente enviado a cámaras de reacción. En estas cámaras, se proporciona el tiempo de residencia necesario para que las reacciones de cracking finalicen.

El producto craqueado emerge por la parte superior de las cámaras y es dirigido a una columna de destilación. Allí se obtienen diversos productos de naturaleza predominantemente insaturada:

Productos del Cracking Térmico Retardado

• Gas Residual
• Propano Comercial
• Butano Comercial
• Nafta Liviana
• Nafta Pesada
• Diesel Oil (Gas Oil Liviano)
• Gas Oil Pesado
• Coque (Carbón de Petróleo)

Concepto de Tiempo de Residencia

El tiempo de residencia es un factor crítico que se controla en las cámaras de reacción, donde culminan las reacciones iniciadas en los hornos. Es en estas cámaras donde se acumula el carbón residual. El diseño de la unidad está optimizado para que, mediante una alta velocidad del producto caliente en los hornos, no se produzca carbón en los tubos del horno de proceso, sino que su formación se concentre en las cámaras de reacción.

Cracking Catalítico

El cracking catalítico es un proceso que descompone las cadenas largas de hidrocarburos presentes en el gasoil pesado, generando una amplia variedad de compuestos de cadenas más cortas. A diferencia del cracking térmico, este proceso se efectúa en presencia de un catalizador, lo que reduce significativamente la energía requerida para las reacciones de ruptura molecular.

Las reacciones en el cracking catalítico son notablemente más rápidas y selectivas que las observadas en el cracking térmico.

Carga del Cracking Catalítico

La carga principal para esta unidad incluye:

• Gas Oil Pesado de Vacío (GOPV)
• Gas Oil Pesado de Coque

Productos y Aplicaciones del Cracking Catalítico

Los productos obtenidos de este proceso son diversos y tienen múltiples aplicaciones:

• Gases (Metano y Etano): Utilizados como combustibles en los hornos de refinería.
• Gases (Propano y Butano): Empleados como materia prima esencial en la industria petroquímica.
• Nafta: Componente clave del combustible para automóviles (como la nafta súper e Infinia).
• Gasoil (Diesel Oil): Combustible versátil para una amplia variedad de maquinarias.
• Gas Oil Pesado (Decantado): Un producto residual.
• Fuel Oil: Se obtiene al combinar una parte del gasoil liviano con una porción mayor del fondo de vacío, siendo un combustible vital para barcos y centrales de energía eléctrica.