Para o funcionamento correto de uma unidade de craqueamento catalítico convencional, alguns fundamentos básicos devem ser seguidos. Dentre eles destacam-se 3 balanços que se correlacionam e regulam o comportamento da unidade: Balanço energético, Balanço de Pressão e Balanço de Carbono.

O balanço de pressão na unidade se torna fundamental para a operação porque os diferenciais de pressão são necessários para a circulação do catalizador, ou seja, seus patamares de pressão garante o fluxo correto de escoamento do inventário no conversor. Um balanço de pressão bem ajustado em uma unidade tem como principais objetivos:

• Maximizar rP nas válvulas TV e LV para prevenção de reversões de fluxo;
• Garantir a estabilidade da circulação do inventário;
• Balancear as cargas de trabalho entre o soprador e sistema compressor de gases;

O que torna o balanço de pressão especialmente peculiar em unidades de FCC são que ajustes relativamente pequenos nas pressões da unidade podem desencadear complicações consideráveis para a operação da unidade. Como exemplo considere duas alterações hipotéticas do controle de pressão em uma unidade genérica para avaliar os possíveis impactos nos equipamentos.

Aumento do diferencial de pressão regenerador/reator

• Iniciada pela redução da abertura da válvula de descarga dos gases de queima a consequência imediata seria o aumento da pressão no regenerador.

• Além de impactar no sistema de separação dos ciclones, a alteração aumentaria a pressão de descarga do soprador, que já poderia estar limitado e aumentaria o na TV e reduziria na LV.

• Com a mudança de pressão na TV a circulação tenderia a aumentar, o que causa o fechamento da TV, o que geraria novo aumento de diferencial de pressão no equipamento.

• A redução do rP na LV tenderia a gerar um aumento no nível de catalisador no reator, podendo forçar abertura da LV.

• A maior abertura na LV causa nova redução na rP da válvula, o que tornaria a circulação de catalisador do reator para o regenerador ainda pior, prejudicando a operação da unidade.

Ao final do exercício, os rP nas válvulas de controle estariam com valores mais diferentes entre elas do que no início, o que não é uma condição de operação favorável.

Aumento da pressão no vaso acumulador

• O aumento a pressão do vaso acumulador de topo geraria tanto um aumento na pressão de sucção do compressor e aumento de pressão da fracionadora principal.

• A elevação na pressão da fracionadora resultaria em uma série de alterações que resultariam entre outras consequências no aumento da pressão do reator da unidade.

• O aumento da pressão do reator geraria inicialmente um aumento no rP na LV, redução na queda de pressão no riser e também influenciará no balanço térmico da unidade.

• Posteriormente válvula de descarga dos gases de queima iria se fechar para manter a relação de pressão regenerador/reator, o que ocasiona a um aumento de pressão no regenerador.

• O aumento de pressão no regenerador reduz a consequências indicadas no terceiro item, mas impõe uma condição mais severa de operação ao soprador que pode não ser possível caso o equipamento já estivesse limitado.

Em ambas as situações acima o caminho reverso, de redução da pressão no ponto inicial de estudo, resultaria nas consequências diretamente contrárias as indicadas anteriormente.

Pelos estudos apresentados acima fica evidente que a pressão nos vasos da unidade possui relação direta com as grandes máquinas conectadas a eles, podendo inclusive limitar o fluxo de carga processada na unidade caso de atinjam seus limites operacionais. Uma rotina de acompanhamento eficiente atrelada a um claro entendimento do balanço de pressão é extremamente importante para manter a estabilidade operacional da unidade e viabilizar o máximo de processamento quando requerido.

^{Figura 1 – Maquinário capaz de influenciar pressão nos vasos}

O balanço de pressão de uma unidade de FCC apresenta como pontos focais mais importante as válvulas controladoras de circulação do catalisador, as quais sempre devem manter um rP positivo.

A medição do rP na LV reflete os seguintes componentes de pressão no sistema. A pressão da fase diluída do vaso separador (P_RX), acrescida da pressão exercida pela coluna de catalisador formada no stripper e no standpipe com terminação na LV (P_D) deve ser maior que a pressão na fase diluída do regenerador (P_RG) somada a pressão de leito neste vaso até o nível da válvula (P_LD). A seguinte expressão resume a relação desejável para se garantir o fluxo correto de catalisador.

Nota: se a descarga do standpipe estiver acima do leito, a parte P_LD é igual a zero.

A outra relação a se analisar considera a válvula de controle de circulação para o riser (TV). O somatório entre a pressão na fase diluída do Regenerador (P_RG) e a pressão exercida pelo leito fluidizado de catalisador no regenerador até o ponto de admissão de catalisador na válvula (P_C) necessita ser maior que a pressão da fase diluída do vaso separador (P_RX) acrescida da perda de pressão no riser (rP _RI). Essa relação é resumida pela expressão abaixo.

Ambas as relações são necessárias independentemente do tipo de válvula de controle (plug-valve ou slide-valve). Como exemplo a figura 2 expressa as relações em uma unidade genérica com ambos os tipos de válvula. 

^{Figura 2 – Balanço de pressão de uma unidade genérica}

Conclusão:

O balanço de pressão da unidade pode ser utilizado como uma variável operacional para contornar eventuais limitações da unidade. No entanto é essencial ter um bom conhecimento de seus efeitos na circulação da unidade para se obter a resposta esperada sem causar efeitos indesejados. Caso esteja considerando essa alternativa, consulte o time de atendimento de serviços técnicos da FCC S.A.