Este processo de craqueamento é largamente utilizado em todo o mundo, uma vez que a demanda de gasolina em vários países é superior à dos óleos combustíveis. O craqueamento catalítico corrige o déficit da produção de gasolina e GLP, suplementando a diferença entre a quantidade obtida diretamente do petróleo e a requerida pelo mercado mundial crescente.
[1]O craqueamento catalítico fluido (CCF) é um processo comumente usado, e uma refinaria de petróleo moderna inclui normalmente um
cat cracker, particularmente refinarias dos EUA, devido à elevada procura por gasolina.
[2][3][4] O processo foi usado pela primeira vez em torno de 1942 e emprega um catalisador em pó. Durante a Segunda Guerra Mundial, forneceu às forças aliadas abundante abastecimento de gasolina e borracha artificial, que contrastava com a penúria sofrida pelas forças do Eixo. Processo de implementações iniciais foram baseados em uma
alumina catalisadora de baixa atividade, e um reator onde as partículas do catalisador foram suspensas em um fluxo de alimentação ascendente de hidrocarbonetos em um
leito fluidizado.
Em projetos mais recentes, as reações de craqueamento ocorrem usando-se um catalisador muito ativo baseado em
zeólita em um curto tempo de contato em um tubo vertical ou inclinado para cima chamado de "
riser". Alimentação pré-aquecida é pulverizada na base do
riseratravés de bocais de alimentação, onde entra em contato com o catalisador fluidizado extremamente quente entre 1230 e 1400 °F (665 a 760 °C). O catalisador quente vaporiza a alimentação e catalisa as reações de craqueamento, que dividem o óleo de alto peso molecular em componentes mais leves, incluindo o GPL, gasolina e diesel. A mistura de hidrocarbonetos e catalisador flui para cima através do
riser em apenas alguns segundos e, em seguida, a mistura é separada por
ciclones. Os hidrocarbonetos livres de catalisador são encaminhados para um dos principais
fracionadores para a separação em gás combustível, GLP, gasolina, nafta, óleos leves usados em motores diesel e combustível de aviação e óleo combustível pesado.
Durante a passagem em ascensão pelo
riser, o catalisador de craqueamento é "gasto" por reações que depósitam coque no catalisador e reduzem a atividade e seletividade. O catalisador "gasto" é desvinculado de vapores de hidrocarbonetos do craqueamento e enviado a um separador específico (
stripper) em que é posto em contato com vapor para remover os hidrocarbonetos remanescentes nos poros do catalisador. O catalisador "gasto" passa então por um regenerador de leito fluidizado onde o ar (ou ar mais
oxigênio, em alguns casos) é usado para queimar o coque para restaurar a atividade catalítica e também fornecer o calor necessário para o ciclo seguinte da reação, sendo o craqueamento uma
reação endotérmica. O catalisador "regenerado" flui então para a base do
riser, repetindo o ciclo.
Os reatores de craqueamento catalítico podem ser
adiabáticos e não adiabáticos, os quais operam com o perfil de temperatura otimizado. Existem vários trabalhos de simulação sobre craqueamento do
gasóleo na literatura, todos eles considerando o
riser como um reator adiabático. A concentração mássica de gasolina na saída dos reatores para o caso adiabático é de 38,0%, enquanto que no caso dos reatores com perfil de temperatura otimizado, não-adiabáticos, situa-se em 38,4%. Na determinação de um perfil ótimo de temperatura ao longo do reator, maximizando a produção de gasolina na saída, implementa-se métodos por
cálculo numérico, em especial
cálculo variacional, como o
método de Pontryagin, para a previsão da conversão do gasóleo em gasolina e subprodutos.
[1]