Cracking catalítico
El cracking catalítico es un proceso en el cual un catalizador en forma de microesferas craquea moléculas pesadas de hidrocarburo cuyo punto de ebullición es igual o superior a los 315ºC a hidrocarburos livianos de cadena corta cuyo punto de ebullición se encuentra por debajo de los 221ºC. Su finalidad no es otra que la de obtener la mayor cantidad de hidrocarburos livianos de gran aprecio para la industria la mayoría de las cargas a las unidades de ruptura catalítica la constituyen gasóleos, aceites pesados como el DMOH y el DMO (Aceite demetalizado hidrogenado y Aceite Demetalizado, respectivamente.)
El cracking produce naftas de muy alta calidad. Las naftas de menor grado que se obtienen por destilación también pueden mejorarse por el proceso de reformación. Mediante este proceso, se modifica la estructura molecular por calentamiento bajo presión generalmente en presencia de un catalizador.
El cracking y la reforma hacen que la refinería pueda responder a los cambios que se producen en la demanda. Las personas a cargo de la programación de la producción se encargan de definir el ruteo de las distintas corrientes obtenidas en la destilación a través de los diversos procesos de conversión, para adecuar la cantidad y calidad de los productos finales, según la demanda.
La primera unidad comercial (1936) utilizaba 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 para promover 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.
Estas fueron reemplazadas por por catalizadores sintéticos de sílice-alúmina, preparados por coprecipitación de ácido ortosilícico e hidróxido de aluminio. La necesidad de catalizadores con centros activos dentro de los poros llevaron al estudio de las zeolitas, silicoaluminatos microporosos formados por redes cristalinas que limitan el acceso al interior de su estructura a moléculas de tamaños no superiores al diámetro de poro característico de las mismas.
Las pruebas que se hicieron, realizadas con una faujasita (tipo de zeolita) con bajo contenido de sodio, mostraron una selectividad muy superior a la de los silicoaluminatos amorfos. Además estos nuevos materiales permitieron deducir el contenido contenido olefínico de las gasolinas catalíticas, al favorecerse la formación de isoparafinas y compuestos aromáticos por la mayor actividad en las reacciones con transferencia de hidrógeno.
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 son los 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.
La alquilación del isobutano con el propileno, butilenos y amilenos da como resultado un producto alquilado con temperaturas de ebullición en el rango de las gasolinas, además de contar con un elevado número de octano. En la segunda guerra mundial el proceso se convirtió en una fuente de suministro de gasolina de aviación y desde entonces participa en los esquemas de refinación para la producción de gasolina alto octano
olefinas Los catalizadores actuales, basados en la combinación de Pt-Sn en un soporte de alúmina esférico, han permitido la elaboración de gasolina reformada de más de 100 octanos.
Se siguen buscando mejoras en los catalizadores FCC para mejorar la selectividad a la producción de gasolina y de olefinas ligeras, así como en los aditivos catalíticos promotores de la combustión, pasivadores de metales y eliminadores de SO2.