Orientador: Milton Mori

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: No processo de craqueamento catalítico fluidizado (FCC), as frações pesadas do petróleo são convertidas em produtos comercialmente mais relevantes, como gasolina e diesel. Uma das vantagens desse processo é sua flexibilidade, que possibilita ajustar o perfil de produtos à demanda de mercado,...

Resumo: No processo de craqueamento catalítico fluidizado (FCC), as frações pesadas do petróleo são convertidas em produtos comercialmente mais relevantes, como gasolina e diesel. Uma das vantagens desse processo é sua flexibilidade, que possibilita ajustar o perfil de produtos à demanda de mercado, através do controle das variáveis operacionais. Além disso, essas variáveis operacionais podem ser ajustadas de acordo com a composição da carga. Desta forma, o presente trabalho avaliou a influência das variáveis operacionais sobre a conversão da carga e sobre o rendimento de diesel e de gasolina. Para tal, simulou-se um escoamento gás-sólido reativo tridimensional baseado em uma abordagem Euleriana-Euleriana. Para representar de forma mais fidedigna o processo de FCC, os aspectos fluidodinâmicos e cinéticos do processo foram avaliados, tais como a influência dos modelos de arraste e de turbulência, modelos de desativação do catalisador e a incorporação da formação do coque no catalisador. Foi possível observar que, tanto os modelos de arraste quanto os modelos de turbulência, influenciam na fluidodinâmica e na performance do riser, sendo também observado que se faz necessário um estudo em conjunto desses parâmetros. A análise da incorporação do fenômeno de formação do coque no catalisador mostrou influência nas simulações em que foi utilizado o modelo de desativação em função do teor de coque. O estudo de sensibilidade da performance do riser para diferentes condições operacionais mostrou que as variáveis operacionais devem ser analisadas juntas para melhor determinação das condições operacionais ótimas. Além disso, foram gerados meta-modelos, os quais relacionam o rendimento de diesel, gasolina e conversão da carga com a composição da carga, temperatura do catalisador, relação catalisador/óleo e porcentagem de vapor. Em geral, os resultados obtidos no presente trabalho salientam a importância do estudo dos modelos fluidodinâmicos e cinéticos a serem aplicados nas simulações FCC, uma vez que influenciam o desempenho do riser

Abstract: In the fluidized catalytic cracking (FCC) process, heavy petroleum fractions are converted into more relevant commercial products such as gasoline and diesel. One of the advantages of this process is its flexibility, which makes it possible to adjust the product profile to the market...

Abstract: In the fluidized catalytic cracking (FCC) process, heavy petroleum fractions are converted into more relevant commercial products such as gasoline and diesel. One of the advantages of this process is its flexibility, which makes it possible to adjust the product profile to the market demand, by controlling the operational variables. In addition, these operational variables can be adjusted according to the composition of the feedstock. Thus, the present work evaluated the influence of the operational variables on the feedstock conversion and on the yield of diesel and gasoline. For this, a three-dimensional reactive gas-solid flow was simulated based on an Eulerian-Eulerian approach. In order to more accurately represent the FCC process, the fluid dynamic and kinetic aspects of the process, such as the influence of drag and turbulence models, catalyst deactivation models and the incorporation of coke formation in the catalyst were evaluated. It was possible to observe that both the drag models and the turbulence models influenced the fluid dynamics and the performance of the riser, being also observed that a joint study of these parameters is necessary. The analysis of the incorporation of the coke formation in the catalyst showed influence in the simulations in which the deactivation model was used as a function of the coke content. The sensitivity study of the riser performance for different operating conditions showed that the operational variables should be analyzed together for better determination of optimal operating conditions. In addition, meta-models were generated, relating the diesel, gasoline and feed conversion to feed composition, catalyst temperature, catalyst/oil ratio and steam percentage. In general, the results obtained in the present work emphasize the importance of the study of the fluid dynamic and kinetic models to be applied in the FCC simulations, since they influenced the performance of the riser

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