Definición de Cracking (del Petróleo)

El cracking es el proceso químico mediante el cual se divide el compuesto original en compuestos más simples y pequeños. El término proviene del inglés y se traduce como “craqueo” que significa “quiebre”, íntimamente relacionado a “romper” compuestos o cadenas largas.

Candela Rocío Barbisan | Ene. 2022
Ingeniera Química

Tipos de cracking principales: térmico y catalítico

El craqueo térmico es un proceso que se lleva a cabo gracias a una temperatura y una presión determinada, de alrededor de los 800ºC y 2 a 8 kg/cm2, respectivamente. Cuando las moléculas se someten a tales temperaturas se rompen y se forman compuestos de menor peso molecular.

Actualmente, es un método que ha quedado un tanto obsoleto en función de la eficiencia condicionada del mismo, puesto que la elevada cantidad de combustible que precipita en las paredes y fondos del reactor disminuyen la transferencia de calor, imponiéndose como una resistencia adicional, lo cual conlleva, a su vez, a aumentar aún más las temperaturas de trabajo.

En cambio, el craqueo catalítico significó un cambio en el paradigma de los hidrocarburos ya que introdujo un nuevo concepto al proceso, el uso de catalizadores en esta reacción. Estos catalizadores buscan acelerar la velocidad de reacción, sin necesidad de un aumento tan significativo de la temperatura. En estos casos, las temperaturas rondan los 400ºC y la sustancia catalítica es un compuesto inerte, que no interviene en sí en la reacción.

En general se utilizan óxidos como Al2O3, ya que este tipo de arcillas permite dirigir la reacción en un único sentido evitando productos indeseados, por eso se las llama reacciones selectivas. En este sentido, se obtienen olefinas (productos que se utilizan como materia prima en otros procesos petroquímicos), naftas de alta calidad y LPG (gas licuado de petróleo).

¿Cómo funciona el proceso de craqueo catalítico?

Puede ocurrir de de diferentes maneras, aunque, en su mayoría, el catalizador fluye en contacto con el hidrocarburo continuamente, lo que se conoce como craqueo catalítico fluidizado. Así mismo, también existe craqueo catalítico en lecho fijo, por Thermofor o de lecho móvil.

En el craqueo catalítico fluidizado, en el reactor se coloca el catalizador suspendido en una corriente ascendente del hidrocarburo a craquear en un lecho fluidizado. Cabe destacar que, en este tipo de cracking el catalizador se agota luego de determinada cantidad de ciclos, por lo que, sobre ellos se deposita carbón o coque y se reduce la selectividad de este disminuyendo así la efectividad del proceso.

Las partes básicas del cracking catalítico fluidizado son: en primer lugar, un reactor, en donde se produce la reacción propiamente dicha, ya que el catalizador es perfectamente distribuido para lograr entrar en contacto con toda la carga y, con la adición de vapor, se proporciona la energía necesaria. Luego, la mezcla llega al desgasificador en donde el catalizador se despoja de los hidrocarburos y de vapores. Sin embargo, sobre el catalizador queda depositado coque que debe ser quitado para su regeneración, por lo que, pasa por un regenerador donde diferentes técnicas pueden ser utilizadas. Típicamente, un flujo de aire caliente quema el coque. Por último, una vez regenerado, el catalizador es devuelto hacia el reactor para su próximo uso y los productos líquidos del proceso del reactor se envían a una fraccionadora para su enfriamiento. Este proceso permite recuperar los productos deseados y partes finas del catalizador que hayan pasado.

Muchas veces escuchamos hablar de hidrocraqueo y tiene que ver con la adición de hidrógeno en el proceso de craqueo catalítico. Es decir, el hidrógeno resulta en un reactivo adicional (altas presiones y temperaturas) que se agrega sobre el catalizador dispuesto en un lecho fijo en el reactor de craqueo.

Las ventajas que acompañan la práctica

Gracias al cracking, el mundo de los hidrocarburos ha podido aumentar significativamente su producción, ya que a partir de un mismo volumen de petróleo se obtiene más cantidad de nafta que la obtenida por procesos de refinación simples como la destilación. Actualmente, escuchamos que cada vez se producen gasolinas de mejor octanaje y calidad, lo cual está íntimamente ligado a esta tecnología.

Este proceso abrió nuevos horizontes en la industria de los hidrocarburos, ya que el cracking es lo que muchos autores llaman: la destilación secundaria. Con una destilación fraccionada, los porcentajes de hidrocarburos de bajo peso molecular (de mayor demanda en el mercado) que se pueden obtener son limitados.

A partir del craqueo es posible dividir compuestos de alto peso molecular, como el fuel oil, en compuestos más pequeños como la gasolina y la nafta. Más aún es un proceso rentable económicamente, ya que muchos hidrocarburos pesados no tienen gran valor económico como la nafta, por ende, poder obtener nafta a partir, por ejemplo, de querosene sin necesidad de pasar por una destilación resulta un descubrimiento muy valioso. De este modo, el cracking se convirtió en un proceso necesario en las refinerías de petróleo.

 
 
 
 
Por: Candela Rocío Barbisan. Ingeniera Química por la UNMdP, Argentina, trabaja en la gestión de activos e integridad a diversas industrias, principalmente Oil & Gas. Certificada en API 580, Risk Based Inspection, por el American Petroleum Institute. Profesora en la Facultad de Ingeniería en la UNMdP, en las cátedras de Química General I, Laboratorio de Operaciones Unitarias (4º año, Ing. Química) y Laboratorio de Reactores y Control (5º año, Ing. Química).
Trabajo publicado en: Ene., 2022.
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