La desintegración catalítica FCC (Fluid Catalytic Cracking) es uno de los procesos de mayor importancia en la refinación del petróleo debido al valor estratégico y económico de los productos que se obtienen, principalmente gasolina y olefinas (propileno, butileno y amilenos). Es por esto que este proceso es objeto de muchos estudios a nivel mundial enfocados a mejorar la operación de las unidades industriales, con el objetivo principal de maximizar el rendimiento de los productos valiosos. Para efectuar el diseño y la simulación de una unidad industrial de desintegración catalítica de manera eficiente, se requiere conocer entre otras cosas, la cinética de las reacciones químicas involucradas, el efecto de las condiciones de operación, la desactivación del catalizador, el efecto de la calidad de la carga, el comportamiento del catalizador y el efecto de su composición en los rendimientos de productos. El estudio de la cinética de las reacciones químicas que ocurren en cualquier proceso catalítico es de suma importancia para desarrollar el modelo matemático del sistema reaccionante, por tal motivo, en este trabajo se propone un modelo cinético para la desintegración catalítica de gasóleos basado en el agrupamiento o aglomeración por pseudocomponentes o “lumping”. Los pseudocomponentes o lumps que incluye este modelo se seleccionaron en base a los requerimientos de predicción a escala industrial y a los estudios previos reportados en la literatura, y son: (1) Gasóleo no convertido, (2) Gasolina (C5-22OoC), (3) Gas Licuado del Petróleo (Gas LP: C3H8, Propano; C;Hs, Propileno; nCLIHlo, n-Butano; iC4HI0, i-Butano; C4H8, Butenos), (4) Gas seco (H2, Hidrógeno; H2S, Acido Sulfhídrico; CH4, Metano; C2&, Etano; C2&, Etileno) y, (5) Coque. Para el desarrollo del modelo cinético se obtuvo información experimental de la desintegración catalítica de diferentes cargas. En todas las pruebas se utilizó un catalizador comercial a base de una zeolita ultraestable tipo Y intercarnbiada con tierras raras, el cual se recuperó de una planta industrial. Los gasóleos utilizados durante la experimentación se seleccionaron directamente de una unidad industrial y heron: (1) Mezcla de gasóleos provenientes de una destilación a vacío (carga típica a las unidades de desintegración catalítica FCC industriales), (2) Mezcla de gasóleos de vacío que se sometieron a un hidrotratamiento catalítico a una temperatura de reacción de 36OoC, presión de reacción de 54 Kg/cm2, relación hidrógeno/hidrocarburo de 1800 ft3/b y espacio-velocidad (LHSV) de 2.5 hi', (3) Mezcla de gasóleos de vacío contaminados con 5 %vol de un residuo proveniente de una destilación atmosférica, y (4) Gasóleo pesado de una destilación a vacío. Todas las cargas estudiadas provienen de la misma mezcla de aceite crudo (70%vol Crudo Istmo y 30%vol de Crudo Maya) y cubren con un amplio intervalo de propiedades fisicas y químicas. La experimentación se realizó en una planta de micrclactividad Modelo AutoMAT de la Compañía Xytel. Esta planta consta de un reactor de lecho fijo que opera en forma isotérmica. Para cada una de las cargas se estudió el efecto de la temperatura de reacción en el intervalo de 480 a 520°C y el espacio-velocidad (WHSV) entre 4 y 60 hr". La determinación de los parámetros cinéticos del modelo propuesto se realizó empleando una metodología novedosa, denominada estimación secuencial, lacual emplea los parámetros estimados en un modelo de 3 lumps para predecir los de modelos con un mayor número de pseudocomponentes. Esta técnica propuesta disminuye el número de parámetros a estimar en forma simultánea e incrementa la probabilidad de obtener un solo grupo de parámetros que satisfagan la función objetivo que se minimiza. La hnción objetivo empleada en este trabajo he la minimización de la suma del cuadrado de los errores entre los rendimientos experimentales de cada uno de los productos y los calculados con la integración de las ecuaciones diferenciales del balance de materia del reactor. Es importante hacer notar que no se tuvieron problemas de convergencia durante la aplicación de esta metodología, ya que, la hnción objetivo siempre convergió a un mínimo global, Esto se demostró mediante un análisis de sensibilidad de los parámetros cinéticos estimados. Con las propiedades de cada una de las cargas estudiadas se desarrollaron correlaciones para evaluar las constantes del modelo cinético propuesto en hnción de la distribución de carbones, de la concentración de azufre y de nitrógeno de la carga. La predicción de los rendimientos de productos obtenida al aplicar el modelo cinético propuesto mostró desviaciones promedio menores a 1.5% con respecto a los datos experimentales.
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