BR102021024424A2 - INTEGRATED OPERATION METHOD IN THE USE OF CATALYST IN CONVENTIONAL AND WASTE FCC UNITS - Google Patents
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Abstract
A presente invenção trata de um método de operação integrada de unidades de FCC convencionais e de resíduo que aplica um modelo desenvolvido para predição de desempenho catalítico de unidades de FCC de resíduo com qualquer teor e qualidade de flushing para a correta predição e otimização de simuladores de processo para unidades de FCC de resíduo e modelos de planejamento de produção de refino. A aplicação pode ser para estudos individuais em simuladores de processo ou em gêmeos digitais para mitigar a falta de confiabilidade na predição do simulador original para estudos com ampla alteração no teor e na qualidade do flushing. A outra aplicação consiste na modificação dos modelos de planejamento de produção de refino a partir do resultado da simulação obtida nos simuladores de processo modificados para prever o desempenho das unidades de resíduo operando para qualquer variação no teor e na qualidade do catalisador de flushing utilizado. O modelo de planejamento de produção do refino permite: 1. Indicativo de ganho de rentabilidade potencial; 2. Reposição ótima de catalisadores virgem e flushing nas unidades de FCC convencionais e de resíduo; 3. Melhor distribuição do teor de flushing e qualidade dos flushings para as unidades de FCC consumidoras de flushing do sistema; 4. Quantifica o valor marginal dos flushings gerados nas unidades FCCs produtoras de flushing; 5. Define o melhor orçamento de catalisador virgem e prevê os custos logísticos de transporte de flushings entre as unidades de FCC produtoras de flushing e consumidoras de flushing, considerando todas as rotas viáveis.
Description
[001] A presente invenção trata de um método de operação integrada de unidades de craqueamento catalítico fluido (FCC – Fluid Catalytic Cracking) e de resíduo que compreende em um modelo que utiliza catalisador de flushing em qualquer teor e qualidade nas suas unidades. O método proposto corrige os simuladores de processo e os modelos de planejamento de produção de refino melhorando a representação do desempenho de unidades de FCC, prevendo corretamente o seu desempenho catalítico para qualquer teor e qualidade do catalisador de flushing produzido em outras unidades de FCC. O método permite estimar a quantidade certa do catalisador sem desperdício e aplicado para nas unidades de FCC convencionais e de resíduo. O método também permite uma direta aplicação em simuladores de processo com aplicação individual ou em modelos de Digital Twin (gêmeos digitais), melhorando a qualidade de aderência entre o modelo e os dados reais da unidade.[001] The present invention deals with a method of integrated operation of fluid catalytic cracking units (FCC - Fluid Catalytic Cracking) and waste comprising a model that uses flushing catalyst in any content and quality in its units. The proposed method corrects the process simulators and refining production planning models, improving the representation of the performance of FCC units, correctly predicting their catalytic performance for any content and quality of the flushing catalyst produced in other FCC units. The method allows estimating the right amount of catalyst without waste and applied to conventional and waste FCC units. The method also allows a direct application in process simulators with individual application or in Digital Twin models (digital twins), improving the quality of adhesion between the model and the real data of the unit.
[002] Tradicionalmente, o uso de catalisadores de flushing (Purchased Ecat – catalisador de equilíbrio adquirido) em unidades de craqueamento catalítico fluido (FCC – Fluid Catalytic Cracking) e convencionais e de resíduo possui dois enfoques. O primeiro considera seu uso para reduzir o acúmulo de metais contaminantes da carga com alto teor de resíduo para mitigar seus efeitos deletérios no inventário catalítico, quando do aumento do processamento de resíduo na carga (Fluid catalytic cracking. In: Question and Answer Session on NPRA Annual Meeting - National Petrochemical and Refiners Association, New Orleans, p. 101-109, 2001; SALEMO, P.; KIRCHGESSNER, D.; AIKMAN, J. “Combating the Negative Effects of Iron in the FCCU at Philadelphia Energy Solutions Refining and Marketing, LLC”. In: AFPM Annual Meeting – AMERICAN FUEL & PETROCHEMICAL MANUFACTURES, San Francisco, p. 1-28, 2016; BOOCK, L. T.; PETTI, T. F. “Catalyst Design for Resid Cracking Operation: Benefits of Metal Tolerant Technologies”, Studies in Surface Science and Catalysis, v. 134, p. 201-208, 2001; US 2004/0067841A; MAHOLLAND, M. K. “Improving FCC catalyst performance”, Petroleum Technology Quarterly, v. 11, n. 2, p. 41-42, 2006; CERQUEIRA, H.; MORGADO JR., E.; PIMENTA, R. “Fresh vs flush catalysts”, Hydrocarbon Engineering, v. 8, n. 8, p. 23-26, 2003; GONÇALVES, R. L. P. et al. “Determinação do teor ótimo de flushing para a RFCC RLAM II a partir de testes em unidade ACE”. Rio de Janeiro: PETROBRAS. CENPES.PDAB. TFCC, 2012. 54f.). O catalisador de flushing modula a atividade do inventário nestas unidades de FCC de resíduo, visto que o catalisador virgem pode ser muito ativo, resultando em um alto delta coque e aumento excessivo de temperatura de fase densa. O segundo contempla o uso do catalisador de flushing para reduzir o custo com a reposição de catalisador virgem mesmo quando não há processamento de resíduos (Fluid catalytic cracking. In: Question and Answer Session on NPRA Annual Meeting - National Petrochemical and Refiners Association, New Orleans, p. 101-109, 2001; BOOCK, L. T.; PETTI, T. F. “Catalyst Design for Resid Cracking Operation: Benefits of Metal Tolerant Technologies”, Studies in Surface Science and Catalysis, v. 134, p. 201-208, 2001). Em comum, ambas as operações visam a permitir um menor teor de metais contaminantes no inventário catalítico da unidade. Usualmente, o critério de seleção do catalisador de flushing e o seu teor utilizado no inventário catalítico consideram apenas os teores de metais contaminantes como níquel, vanádio, ferro, sódio e cálcio. Não sendo reportada a seleção de flushing pelo efeito de seu desempenho catalítico na predição/otimização em simulador de processo de FCC.[002] Traditionally, the use of flushing catalysts (Purchased Ecat – purchased balance catalyst) in fluid catalytic cracking units (FCC – Fluid Catalytic Cracking) and conventional and waste has two approaches. The first considers its use to reduce the accumulation of contaminating metals in the cargo with high residue content to mitigate their deleterious effects on the catalytic inventory, when increasing the processing of residue in the cargo (Fluid catalytic cracking. In: Question and Answer Session on NPRA Annual Meeting - National Petrochemical and Refiners Association, New Orleans, p. 101-109, 2001; SALEMO, P.; KIRCHGESSNER, D.; AIKMAN, J. “Combating the Negative Effects of Iron in the FCCU at Philadelphia Energy Solutions Refining and Marketing, LLC ". In: AFPM Annual Meeting - AMERICAN FUEL & PETROCHEMICAL MANUFACTURES, San Francisco, p. 1-28, 2016; BOOCK, L. T.; PETTI, T. F. Studies in Surface Science and Catalysis, v. 134, p. 201-208, 2001; US 2004/0067841A; MAHOLLAND, M. K. “Improving FCC catalyst performance”, Petroleum Technology Quarterly, v. 11, n. 2, p. 41- 42, 2006; CERQUEIRA, H.; MORGADO JR., E.; PIMENTA, R. “Fresh vs flush catalysts”, Hydrocarbon Engineering, v. 8, no. 8, p. 23-26, 2003; GONÇALVES, R. L. P. et al. “Determining the optimal flushing content for RFCC RLAM II based on ACE unit tests”. Rio de Janeiro: PETROBRAS. CENPES.PDAB. TFCC, 2012. 54f.). Flushing catalyst modulates inventory activity in these waste FCC units, as virgin catalyst can be very active, resulting in high delta coke and excessive dense phase temperature rise. The second includes the use of a flushing catalyst to reduce the cost of replacing virgin catalyst even when there is no waste processing (Fluid catalytic cracking. In: Question and Answer Session on NPRA Annual Meeting - National Petrochemical and Refiners Association, New Orleans , p. 101-109, 2001; BOOCK, L. T.; PETTI, T. F. “Catalyst Design for Resid Cracking Operation: Benefits of Metal Tolerant Technologies”, Studies in Surface Science and Catalysis, v. 134, p. 201-208, 2001) . In common, both operations aim to allow a lower content of contaminating metals in the unit's catalytic inventory. Usually, the criteria for selecting the flushing catalyst and its content used in the catalytic inventory consider only the levels of contaminating metals such as nickel, vanadium, iron, sodium and calcium. The selection of flushing was not reported due to the effect of its catalytic performance on prediction/optimization in a FCC process simulator.
[003] Em geral, a escolha destes catalisadores de flushing é qualitativa, considerando além do teor de metais contaminantes, o tipo do catalisador (fabricante e tecnologia), o teor de terras raras e de alumina e a atividade do Ecat. Outros também consideram como critério, a utilização de um flushing que seja a mesma formulação base do catalisador utilizado na unidade de destino, ou pelo menos com uma formulação que atenda aos mesmos objetivos e restrições da unidade na qual o flushing será utilizado.[003] In general, the choice of these flushing catalysts is qualitative, considering in addition to the content of contaminating metals, the type of catalyst (manufacturer and technology), the content of rare earths and alumina and the activity of Ecat. Others also consider as a criterion, the use of a flushing that is the same base formulation of the catalyst used in the target unit, or at least with a formulation that meets the same objectives and restrictions of the unit in which the flushing will be used.
[004] Alguns estudos realizaram testes catalíticos para determinar o teor ideal de flushing (BOOCK, L. T.; PETTI, T. F. “Catalyst Design for Resid Cracking Operation: Benefits of Metal Tolerant Technologies”, Studies in Surface Science and Catalysis, v. 134, p. 201-208, 2001; CERQUEIRA, H.; MORGADO JR., E.; PIMENTA, R. “Fresh vs flush catalysts”, Hydrocarbon Engineering, v. 8, n. 8, p. 23-26, 2003; GONÇALVES, R. L. P. et al. “Determinação do teor ótimo de flushing para a RFCC RLAM II a partir de testes em unidade ACE”. Rio de Janeiro: PETROBRAS. CENPES.PDAB. TFCC, 2012. 54 f.), porém este teor é fortemente relacionado com a qualidade do flushing (teor de metais contaminantes e do tipo de catalisador) e a severidade de desativação da unidade que utiliza este flushing de acordo com as características do resíduo atmosférico ou de vácuo processado. Quanto pior o resíduo atmosférico/vácuo, maior a necessidade de aumento do teor de flushing adicionado ao catalisador. Para a carga de melhor qualidade, o teor ideal de flushing foi de 40% (CERQUEIRA, H.; MORGADO JR., E.; PIMENTA, R. “Fresh vs flush catalysts”, Hydrocarbon Engineering, v. 8, n. 8, p. 23-26, 2003). Em outro estudo (GONÇALVES, R. L. P. et al. “Determinação do teor ótimo de flushing para a RFCC RLAM II a partir de testes em unidade ACE”. Rio de Janeiro: PETROBRAS.CENPES. PDAB.TFCC, 2012. 54f.), que contemplou a emulação da variação da taxa de reposição, variando o teor de metais contaminantes nas misturas de catalisador virgem com catalisador flushing, também se observaram resultados semelhantes e indicaram que um percentual ótimo de flushing estaria em torno de 35%, onde foi identificada a condição de maior rentabilidade.[004] Some studies performed catalytic tests to determine the ideal flushing content (BOOCK, L. T.; PETTI, T. F. “Catalyst Design for Resid Cracking Operation: Benefits of Metal Tolerant Technologies”, Studies in Surface Science and Catalysis, v. 134, p. 201-208, 2001; CERQUEIRA, H.; MORGADO JR., E.; PIMENTA, R. “Fresh vs flush catalysts”, Hydrocarbon Engineering, v. 8, n. 8, p. 23-26, 2003; GONÇALVES , R. L. P. et al. “Determination of the optimal flushing content for RFCC RLAM II based on tests in an ACE unit”. Rio de Janeiro: PETROBRAS. CENPES.PDAB. TFCC, 2012. 54 f.), but this content is strongly related to the quality of the flushing (content of contaminating metals and the type of catalyst) and the severity of deactivation of the unit that uses this flushing according to the characteristics of the atmospheric or vacuum waste processed. The worse the atmospheric/vacuum residue, the greater the need to increase the flushing content added to the catalyst. For the best quality catalyst load, the ideal flushing content was 40% (CERQUEIRA, H.; MORGADO JR., E.; PIMENTA, R. “Fresh vs flushes”, Hydrocarbon Engineering, v. 8, n. 8 , p. 23-26, 2003). In another study (GONÇALVES, R. L. P. et al. “Determination of the optimal flushing content for RFCC RLAM II based on tests in an ACE unit”. Rio de Janeiro: PETROBRAS.CENPES. PDAB.TFCC, 2012. 54f.), which contemplated the emulation of the replacement rate variation, varying the content of contaminating metals in the mixtures of virgin catalyst with flushing catalyst, similar results were also observed and indicated that an optimal percentage of flushing would be around 35%, where the condition was identified of greater profitability.
[005] Todos estes estudos mencionados visaram o uso do flushing em uma única unidade. Um estudo amplo considerando os ganhos integrados das unidades de FCC de gasóleo, fornecedora de flushing, com unidades de FCC de resíduo (RFCC), como consumidora de flushing, não é reportado.[005] All these mentioned studies aimed at the use of flushing in a single unit. A broad study considering the integrated gains of diesel FCC units, a flushing provider, with waste FCC units (RFCC), as a flushing consumer, is not reported.
[006] É sabido que, os simuladores de processo de FCC de resíduo possuem baixa aderência do seu modelo para prever estas unidades com variações no teor e qualidade de catalisador de flushing quando comparado com os dados da planta industrial. Isso ocorre pois o sistema catalítico dos simuladores de processo não é adequadamente modelado com informações de desempenho para o uso de qualquer teor e qualidade de flushing. Os simuladores nos casos de mudanças de sistema catalítico precisam de nova calibração com dados de processo para garantir alguma aderência do seu modelo, e sendo, portanto, pouco previsíveis quando ocorre uma troca do seu sistema catalítico com flushing com teor e qualidade muito diferente do ponto em que a unidade foi calibrada.[006] It is known that the waste FCC process simulators have low adherence of their model to predict these units with variations in the content and quality of flushing catalyst when compared to the industrial plant data. This occurs because the catalytic system of the process simulators is not adequately modeled with performance information for the use of any grade and quality of flushing. The simulators, in cases of catalytic system changes, need a new calibration with process data to guarantee some adherence to their model, and are, therefore, not very predictable when their catalytic system is changed with flushing with content and quality very different from the point in which the unit was calibrated.
[007] Outro problema é a integração da produção dos catalisadores de flushings produzidos nas unidades de FCC convencionais com as unidades de FCC de resíduo.[007] Another problem is the integration of the production of flushing catalysts produced in conventional FCC units with waste FCC units.
[008] O documento BR 11 2017 011903-0 se refere a um processo para a avaliação do desempenho catalítico de um sólido poroso. Mais particularmente, a invenção refere-se a um processo para a avaliação do desempenho catalítico de um catalisador de craqueamento catalítico fluidizado usando uma técnica de difusão de vapor.[008] Document BR 11 2017 011903-0 refers to a process for evaluating the catalytic performance of a porous solid. More particularly, the invention relates to a process for evaluating the catalytic performance of a fluidized catalytic cracking catalyst using a vapor diffusion technique.
[009] No estudo de LOPES, H. M. et al. (2015) “Modelagem e simulação de um reator de craqueamento catalítico (FCC riser) via fluidodinâmica computacional”. Anais CONEPETRO. Campina Grande: Realize Editora, descreve uma modelagem de um reator de craqueamento catalítico e uma simulação deste por meio da técnica de fluidodinâmica computacional. No desenvolvimento do modelo algumas considerações foram realizadas, tais como: vaporização instantânea, reator adiabático e modelo de quatro lumps. Foi desenvolvido um modelo para a fluidodinâmica do reator de craqueamento catalítico (riser) via CFD, na qual pode-se analisar os contornos de cada produto do craqueamento ao longo do comprimento do reator, assim como suas composições.[009] In the study by LOPES, H. M. et al. (2015) “Modelling and simulation of a catalytic cracking reactor (FCC riser) via computational fluid dynamics”. Anais CONEPETRO. Campina Grande: Realize Editora, describes a modeling of a catalytic cracking reactor and a simulation of it using the computational fluid dynamics technique. In the development of the model some considerations were made, such as: instantaneous vaporization, adiabatic reactor and four lumps model. A model for the fluid dynamics of the catalytic cracking reactor (riser) via CFD was developed, in which the contours of each cracking product along the length of the reactor, as well as their compositions, could be analyzed.
[0010] No artigo GUPTA, A.; RAO, D. S. (2001). “Model for the performance of a fluid catalytic cracking (FCC) riser reactor: effect of feed atomization”, Chemical Engineering Science, v. 56, p. 4489–4503, revela um modelo para prever conversões e padrões de rendimento no reator de riser FCC considerando a transferência de calor, vaporização de gasóleo, hidrodinâmica de arrastamento de catalisador, transferência de massa, cinética de craqueamento catalítico e desativação. Tal modelo menciona que pode prever o padrão de conversão e rendimento alcançável em um reator de riser FCC como uma função das características de atomização de alimentação, geometria do reator, condições operacionais e características de alimentação e catalisador pode ser uma ferramenta muito útil para um melhor projeto e operação ideal.[0010] In the article GUPTA, A.; RAO, D.S. (2001). “Model for the performance of a fluid catalytic cracking (FCC) riser reactor: effect of feed atomization”, Chemical Engineering Science, v. 56, p. 4489–4503, discloses a model for predicting conversions and yield patterns in the FCC riser reactor considering heat transfer, gasoil vaporization, catalyst entrainment hydrodynamics, mass transfer, catalytic cracking kinetics, and deactivation. Such a model mentions that it can predict the conversion pattern and yield achievable in an FCC riser reactor as a function of the feed atomization characteristics, reactor geometry, operating conditions and feed and catalyst characteristics can be a very useful tool for a better optimal design and operation.
[0011] À vista disso, nenhum documento do estado da técnica revela um método de operação integrada de unidades de FCC convencionais e de resíduo para alocação ótima de catalisadores virgem e flushing de FCC tal como aquele da presente invenção.[0011] In view of this, no prior art document discloses a method of integrated operation of conventional and waste FCC units for optimal allocation of virgin catalysts and FCC flushing such as that of the present invention.
[0012] Assim, com o intuito de solucionar tais problemas desenvolveu-se a presente invenção, através de um método de operação integrada das unidades FCCs estabelecendo uma forma integrada para a alocação de catalisadores virgem e flushing entre unidades convencionais de FCCs de gasóleos e unidades de FCC de resíduo, tendo uma orientação da operação destas unidades pelo seu desempenho catalítico de forma a garantir a operação mais rentável deste conjunto de unidades. A presente invenção utiliza um modelo desenvolvido com o uso de simuladores de processo para a otimização integrada do refino voltado a geração de valor. A metodologia permite ao refinador ter um plano de operação completo do refino para otimização dos custos com catalisadores de FCC onde o flushing produzido nas FCCs é quantificado e classificado de acordo com a sua qualidade e estes catalisadores de flushing são consumidos nas unidades de FCC de resíduo de forma a incrementar o ganho operacional do refino, visto que é um sistema de operação que atende às capacidades e especificações e funcionalidades requeridas pelo mercado.[0012] Thus, in order to solve such problems, the present invention was developed, through a method of integrated operation of the FCCs units, establishing an integrated way for the allocation of virgin catalysts and flushing between conventional units of FCCs of diesel and units of waste FCC, with the operation of these units guided by their catalytic performance in order to guarantee the most profitable operation of this set of units. The present invention uses a model developed with the use of process simulators for the integrated optimization of refining aimed at generating value. The methodology allows the refiner to have a complete refining operation plan to optimize costs with FCC catalysts where the flushing produced in the FCCs is quantified and classified according to its quality and these flushing catalysts are consumed in the waste FCC units in order to increase the operational gain from refining, since it is an operating system that meets the capacities, specifications and functionalities required by the market.
[0013] A presente invenção apresenta vantagens de garantir o balanço entre geração e consumo de catalisadores e custos logísticos, dessa maneira garante-se a quantidade certa do catalisador virgem e flushing sem desperdício e aplicado para nas unidades de FCC convencionais e de resíduo. Além do uso racional do flushing evitando o seu descarte para aterros ou cimenteiras.[0013] The present invention has the advantage of ensuring the balance between generation and consumption of catalysts and logistical costs, thus guaranteeing the right amount of virgin catalyst and flushing without waste and applied to conventional and waste FCC units. In addition to the rational use of flushing, avoiding its disposal in landfills or cement plants.
[0014] A presente invenção trata de método de operação integrada de unidades de craqueamento catalítico fluido convencionais e de resíduo que compreende em (1) modelo desenvolvido para prever o desempenho catalítico com o uso de qualquer teor e qualidade de flushing no inventário catalítico de unidades de resíduo de FCC; (2) modificação do simulador de processo para unidades de FCC de resíduo com o modelo desenvolvido em (1) para operação com qualquer teor e qualidade de flushing no seu inventário catalítico, podendo ser qualquer simulador de processo, preferencialmente, os simuladores: SimCraqOT, FCC-SIMTM ou Hysys que tem aplicação em simulações individuais ou em modelos de Digital Twin; (3) Uso de um sistema de operação integrada de unidades de FCC convencionais e de resíduo. Este sistema estabelece uma forma para a alocação de catalisadores virgem e flushing entre as unidades de FCC e de Refino a partir da representação do desempenho dos catalisadores virgem e flushing nos simuladores de processo desenvolvido em (2) em conjunto com os modelos de planejamento de produção de refino.[0014] The present invention deals with a method of integrated operation of conventional and waste fluid catalytic cracking units comprising (1) a model developed to predict catalytic performance with the use of any grade and quality of flushing in the catalytic inventory of units FCC residue; (2) modification of the process simulator for waste FCC units with the model developed in (1) for operation with any content and quality of flushing in its catalytic inventory, which can be any process simulator, preferably the simulators: SimCraqOT, FCC-SIMTM or Hysys which has application in individual simulations or in Digital Twin models; (3) Use of an integrated operation system of conventional and waste FCC units. This system establishes a way for the allocation of virgin and flushing catalysts between the FCC and Refining units based on the representation of the performance of the virgin and flushing catalysts in the process simulators developed in (2) together with the production planning models refining.
[0015] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos de realização da mesma. Nos desenhos, têm-se:
- - A Figura 1 ilustrando um monitoramento da aderência do modelo do Digital Twin da unidade de resíduo (U-300), Figura 1 (a) antes e Figura 1 (b) após o uso do modelo da presente invenção: rendimentos de nafta craqueada; e médios, onde são representados: linha tracejada - rendimento real da unidade; linha contínua preta - rendimento obtido pelo gêmeo idêntico; linhas contínuas cinzas: limites inferior e superior da faixa ótima de operação obtida pela resposta do modelo de monitoramento;
- - A
Figura 2 ilustrando uma disponibilidade mensal de flushing para o Caso Base e seus componentes, sendo representados: Refinaria REFAP com uma unidade de FCC convencional (1A) e uma FCC de resíduo (1B); Refinaria REPAR com uma unidade de FCC convencional (2); Refinaria REPLAN com duas unidade de FCC convencionais (3A e 3B); Refinaria RECAP com uma FCC de resíduo (4); Refinaria REVAP com uma unidade de FCC convencional (5); Refinaria RLAM com uma unidade de FCC convencional (6A) e uma FCC de resíduo (6B); Refinaria RPBC com uma unidade de FCC convencional (7); Refinaria REDUC com uma unidade de FCC convencional (8); Refinaria REGAP com duas unidade de FCC convencionais (9A e 9B); Flushing Importado (10); circulos em branco com a quantidade de flushing produzido nas unidades de FCC convencionais e circulos em cinza com a quantidade consumida nas unidades de FCC de resíduo.
- - Figure 1 illustrating adherence monitoring of the Digital Twin model of the waste unit (U-300), Figure 1 (a) before and Figure 1 (b) after using the model of the present invention: cracked naphtha yields; and averages, where the following are represented: dashed line - real yield of the unit; solid black line - yield obtained by identical twin; solid gray lines: lower and upper limits of the optimal operating range obtained by the response of the monitoring model;
- - Figure 2 illustrating a monthly flushing availability for the Base Case and its components, being represented: REFAP refinery with a conventional FCC unit (1A) and a residue FCC (1B); REPAR refinery with a conventional FCC unit (2); REPLAN refinery with two conventional FCC units (3A and 3B); RECAP refinery with a residue FCC (4); REVAP refinery with a conventional FCC unit (5); RLAM refinery with a conventional FCC unit (6A) and a waste FCC (6B); RPBC refinery with a conventional FCC unit (7); REDUC refinery with a conventional FCC unit (8); REGAP refinery with two conventional FCC units (9A and 9B); Flushing Imported (10); white circles with the amount of flushing produced in conventional FCC units and gray circles with the amount consumed in waste FCC units.
[0016] O método de operação integrada de unidades de FCC convencionais e de resíduo, cujo sistema estabelece uma forma para a alocação de catalisadores virgem e flushing entre as unidades de FCC do refino a partir da representação do desempenho dos catalisadores virgem e flushing nos simuladores de processo em conjunto com o modelo de planejamento de produção de refino. Os modelos de planejamento de produção de refino recebem as informações referentes ao desempenho das unidades estimado no simulador de processo modificado com o modelo proposto por esta invenção a quantidades e qualidades dos catalisadores de flushing.[0016] The method of integrated operation of conventional and waste FCC units, whose system establishes a way for the allocation of virgin and flushing catalysts between the refining FCC units based on the representation of the performance of virgin and flushing catalysts in the simulators process in conjunction with the refining production planning model. The refining production planning models receive information regarding the performance of the units estimated in the process simulator modified with the model proposed by this invention, the quantities and qualities of the flushing catalysts.
[0017] O método de operação integrada de unidades de craqueamento catalítico fluido e de resíduo de acordo com a presente invenção compreende:
- (1) Modelo desenvolvido para prever o desempenho catalítico com o uso de qualquer teor e qualidade de flushing no inventário catalítico de unidades de FCC;
- (2) Modificação do simulador de processo para unidades de FCC de resíduo com o modelo desenvolvido em (1) para operação com qualquer teor e qualidade de flushing no seu inventário catalítico;
- (3) Implementação do modelo desenvolvido em (1) nos simuladores de processo (simuladores estáticos) tais como: SimCraqOT, FCC-SIMTM ou Hysys que tem aplicação em simulações individuais ou em modelos de Digital Twin (Gêmeo Digital), onde tais simuladores de processos modificados permitem a melhoria da aderência de modelos Digital Twin de unidades de FCC de resíduo operando com qualquer teor e qualidade de flushing no seu inventário. O modelo é aplicável as refinarias que possuem unidades de FCC de resíduo e com gêmeos digitais;
- (4) A partir da modificação dos simuladores de processo desenvolvida em (2) gerou-se vetores de rendimentos com base nos modelos das unidades de FCC que utilizam flushing, estes vetores modificaram o modelo de planejamento de produção de refino em função de variações no teor e na qualidade do catalisador de flushing. O modelo de planejamento de produção de refino foi também modificado para estimar as quantidades e qualidades dos catalisadores de flushing disponibilizados pelas FCCs produtoras de flushing e o seu consumo nas unidades de consumidoras de flushing. O modelo de planejamento de produção de refino foi também modificado de forma a estimar o balanço entre geração e consumo de flushings de diferentes qualidades, que é dependente da carga processada nas unidades e que também é objeto de otimização do modelo. O modelo de planejamento de produção de refino também prevê os custos logísticos de movimentação do flushing a ser enviado para as unidades consumidoras de flushing, considerando todas as rotas viáveis.
- (1) Model developed to predict catalytic performance using any grade and quality of flushing in the catalytic inventory of FCC units;
- (2) Modification of the process simulator for waste FCC units with the model developed in (1) for operation with any grade and quality of flushing in your catalytic inventory;
- (3) Implementation of the model developed in (1) in process simulators (static simulators) such as: SimCraqOT, FCC-SIMTM or Hysys that have application in individual simulations or in Digital Twin models (Digital Twin), where such simulators of Modified processes allow for improved adherence of Digital Twin models of waste FCC units operating with any grade and quality of flushing in their inventory. The model is applicable to refineries that have waste FCC units and digital twins;
- (4) From the modification of the process simulators developed in (2) yield vectors were generated based on the models of the FCC units that use flushing, these vectors modified the refining production planning model due to variations in the content and quality of the flushing catalyst. The refining production planning model was also modified to estimate the quantities and qualities of the flushing catalysts made available by the flushing producing FCCs and their consumption in the flushing consuming units. The refining production planning model was also modified in order to estimate the balance between generation and consumption of flushings of different qualities, which is dependent on the processed load in the units and which is also the object of model optimization. The refining production planning model also foresees the logistical costs of moving the flushing to be sent to the flushing consuming units, considering all viable routes.
[0018] A invenção é aplicável para duas finalidades: 1) Melhoria de aderência de modelos de Digital Twin em refinarias que possuem unidades de FCC de resíduo na correção da previsão de desempenho dos simuladores de processo com o modelo proposto para operação destas unidades com qualquer teor e qualidade de flushing; e 2) Sistema de operação integrada de unidades de FCC convencionais e resíduo para prever o desempenho integrado de unidades do refino onde há unidades que produzem flushing para unidades consumidoras de flushing. Neste sistema as unidades de refino podem ou não ser da mesma companhia, visto que o modelo proposto para desempenho de unidades de resíduo é robusto o suficientemente para prever o desempenho catalítico a partir de qualquer qualidade e teor de flushing produzido em outras unidades de FCC, e que porventura podem ser potencialmente utilizados na unidade de resíduo, prevendo corretamente o seu desempenho catalítico para qualquer teor e qualidade de flushing e da forma mais rentável. O sistema garante que: 1. Indicativo de ganho de rentabilidade potencial; 2. Reposição ótima de catalisadores virgem e flushing nas unidades de FCC convencionais e de resíduo; 3. Melhor distribuição do teor de flushing e qualidade dos flushings para as unidades de FCC consumidoras de flushing do sistema; 4. Quantifica o valor marginal dos flushings gerados nas unidades FCCs produtoras de flushing; 5. Define o melhor orçamento de catalisador virgem e prevê os custos com frete de flushings entre as unidades de FCC produtoras de flushing e consumidoras de flushing.[0018] The invention is applicable for two purposes: 1) Improvement of adherence of Digital Twin models in refineries that have waste FCC units in the correction of the performance prediction of process simulators with the proposed model for operation of these units with any flushing content and quality; and 2) Integrated operation system of conventional FCC and residue units to predict the integrated performance of refining units where there are units that produce flushing for flushing consuming units. In this system, the refining units may or may not be from the same company, since the proposed model for the performance of waste units is robust enough to predict the catalytic performance from any quality and content of flushing produced in other FCC units, and which may potentially be used in the waste unit, correctly predicting their catalytic performance for any level and quality of flushing and in the most cost-effective way. The system ensures that: 1. Indicative of potential profitability gain; 2. Optimum replacement of virgin catalysts and flushing in conventional and waste FCC units; 3. Better distribution of flushing content and flushing quality for FCC units that consume flushing in the system; 4. It quantifies the marginal value of flushing generated in flushing producing FCC units; 5. Defines the best virgin catalyst budget and forecasts flushing freight costs between flushing producing and flushing consuming FCC units.
[0019] O modelo desenvolvido propõe uma representação genérica da qualidade dos catalisadores de flushing, na qual propõe-se uma correlação da qualidade destes catalisadores de flushing em função do teor de metais e do teor de um catalisador com tecnologia que permite ser estimado pela propriedade acessibilidade (Akzo Accessibility Index – AAI superior a 10), tal qual como definido na patente US6828153B2, em sua formulação. Uma correlação única permite facilmente modificar os simuladores de processo para estudos de simulação e otimização.[0019] The developed model proposes a generic representation of the quality of flushing catalysts, in which a correlation of the quality of these flushing catalysts is proposed as a function of the metal content and the content of a catalyst with technology that allows it to be estimated by the property accessibility (Akzo Accessibility Index – AAI greater than 10), as defined in patent US6828153B2, in its formulation. A unique correlation allows you to easily modify process simulators for simulation and optimization studies.
[0020] Como forma de representar o comportamento experimental observado para o teor de flushing nas misturas propõe-se a equação genérica abaixo (1):
R é um rendimento dos testes catalíticos realizados a ser modelado, podendo ser feito tanto em escala de laboratório ou de planta piloto;
%F é o teor de flushing na mistura;
A, B e c são parâmetros da equação estimados a partir de dados dos testes catalíticos, podendo ser testes de laboratório ou de planta piloto de FCC.[0020] As a way of representing the observed experimental behavior for the flushing content in the mixtures, the generic equation below (1) is proposed:
R is a performance of the catalytic tests carried out to be modeled, which can be done either on a laboratory or pilot plant scale;
%F is the flushing content in the mixture;
A, B and c are equation parameters estimated from catalytic test data, which may be laboratory tests or FCC pilot plant tests.
[0021] Sendo os limites da equação (1):
%F = 0%, então R = RV (2)
&F = 100%, então R = RF (3)
Onde:
RV é o rendimento do catalisador virgem puro;
RF é o rendimento do catalisador de flushing puro (100% na mistura).[0021] Being the limits of equation (1):
%F = 0%, so R = RV (2)
&F = 100%, so R = RF(3)
Where:
RV is the pure virgin catalyst yield;
RF is the pure flushing catalyst yield (100% in the mix).
[0022] Substituindo na equação (1) estes limites, se obtém que:
RV = A (4)
RF = A + B (5)[0022] Substituting these limits in equation (1), we obtain that:
RV = A (4)
RF = A + B (5)
[0023] Portanto, a equação (1) se torna:
[0024] A vantagem da equação (6) está em discriminar os parâmetros pelos comportamentos dos catalisadores puros: RV desempenho catalítico do virgem puro; RF desempenho catalítico do flushing puro; e, c efeito do flushing na mistura. Este tipo de equação permite, por exemplo, trocar o catalisador virgem na unidade sem ter que repetir todo o plano de experimentos realizado. Neste caso o parâmetro RV pode ser ajustado por delta em relação ao desempenho do catalisador virgem deste plano de experimentos.[0024] The advantage of equation (6) lies in discriminating the parameters by the behavior of pure catalysts: RV catalytic performance of pure virgin; RF pure flushing catalytic performance; and, the effect of flushing on the mix. This type of equation allows, for example, to change the virgin catalyst in the unit without having to repeat the entire plan of experiments carried out. In this case, the RV parameter can be adjusted by delta in relation to the performance of the virgin catalyst of this experiment plan.
[0025] Desta maneira propõe-se descrever os termos RF e c da equação (6) em função do teor de metais e do teor de um catalisador com alta acessibilidade na formulação do flushing (efeito da tecnologia de fabricação do catalisador). Portanto:
RF = F0 + FNi+V × (Ni+V) + FTecnologia × (%Tecnologia) (7)
Onde:
Ni+V é o teor de metais contaminantes (Ni+V) em ppm;
%Tecnologia é o teor de um catalisador com tecnologia que permite ao flushing
possuir uma alta acessibilidade (AAI superior a 10), sendo este parâmetro é
100% para catalisadores com AAI superior a 10, e proporcionalmente entre 0 a
100% para catalisadores com AAI inferior a 10.[0025] Thus, it is proposed to describe the RF and c terms of equation (6) as a function of the content of metals and the content of a catalyst with high accessibility in the flushing formulation (effect of the catalyst manufacturing technology). Therefore:
RF = F0 + FNi+V × (Ni+V) + FTechnology × (%Technology) (7)
Where:
Ni+V is the content of contaminating metals (Ni+V) in ppm;
%Technology is the content of a catalyst with technology that allows flushing
have a high accessibility (AAI greater than 10), and this parameter is
100% for catalysts with an AAI greater than 10, and proportionally between 0 and
100% for catalysts with AAI less than 10.
[0026] Da mesma maneira:
C - C0 + CNi+V × (Ni + V) + CTecnologia × (%Tecnologia) (8)[0026] In the same way:
C - C0 + CNi+V × (Ni + V) + CTechnology × (%Technology) (8)
[0027] O termo RV depende só do desempenho do catalisador virgem, enquanto os termos referentes a influência do flushing, RF e c, foram discriminados em função teor de metais e do teor de um catalisador com alta acessibilidade na formulação do flushing.[0027] The term RV depends only on the performance of the virgin catalyst, while the terms referring to the influence of flushing, RF and c, were broken down according to metal content and the content of a catalyst with high accessibility in the flushing formulation.
[0028] A Tabela 1 apresenta os parâmetros para determinar a atividade inicial da mistura e a atividade de equilíbrio da mistura. O modelo proposto também estimou os parâmetros referentes a seletividade a conversão constante (Tabela 2) e qualidade da nafta a conversão constante (Tabela 3).[0028] Table 1 presents the parameters to determine the initial activity of the mixture and the equilibrium activity of the mixture. The proposed model also estimated the parameters referring to selectivity at constant conversion (Table 2) and naphtha quality at constant conversion (Table 3).
[0029] A atividade inicial da mistura mostrou parâmetros positivos para um alto teor de um catalisador com alta acessibilidade e alto teor de metais. O alto teor de um catalisador com alta acessibilidade indica um catalisador mais ativo, e o teor de metais indica que os metais aumentam ligeiramente a atividade em função da atividade dos metais a coque e gás. Já na condição de equilíbrio o parâmetro RF foi positivo para teor de um catalisador com alta acessibilidade e negativo para o teor de metais indicando o efeito deletério dos metais do flushing na desativação do sistema catalítico.
[0030] A Tabela 2 apresenta os parâmetros do flushing puro (F0, FNi+V e FTecnologia) e do seu efeito na mistura (C0, CNi+V e cTecnologia) para determinar a seletividade aos produtos a conversão constante. Os parâmetros do flushing puro indicam que um alto teor de um catalisador com alta acessibilidade (FTecnologia) melhora a seletividade a coque, enquanto um alto teor de metais piora (FNi+V), esta tendência explica claramente a conversão de fundos (redução no rendimento de fundos) observada nos testes. O teor de metais piora a seletividade aos principais produtos e aumenta o hidrogênio. Enquanto, um alto teor de um catalisador com alta acessibilidade (FTecnologia) reduz a seletividade a eteno e aos principais componentes do GLP, como esperado, em função da redução da zeólita/matriz do sistema catalítico. Com relação ao efeito do flushing na mistura verifica-se um efeito positivo de um alto teor de um catalisador com alta acessibilidade (CTecnologia) e negativo para o aumento do teor de metais (CNi+V).[0030] Table 2 shows the parameters of pure flushing (F0, FNi+V and FTecnologia) and its effect on the mixture (C0, CNi+V and cTecnologia) to determine the selectivity to products at constant conversion. The pure flushing parameters indicate that a high content of a catalyst with high accessibility (FTechnology) improves coke selectivity, while a high content of metals worsens (FNi+V), this trend clearly explains the background conversion (decrease in yield of funds) observed in the tests. The metal content worsens the selectivity to the main products and increases the hydrogen. On the other hand, a high content of a catalyst with high accessibility (FTecnologia) reduces the selectivity to ethylene and to the main components of LPG, as expected, due to the reduction of the zeolite/matrix of the catalytic system. With regard to the effect of flushing in the mixture, a positive effect is verified for a high content of a catalyst with high accessibility (CTecnologia) and a negative effect for an increase in the metal content (CNi+V).
[0031] A qualidade da nafta a conversão constante (Tabela 3) sugere um aumento do teor de aromáticos com o aumento do teor de metais (FNi+V), que proporcionou um aumento no MON e no RON. A qualidade do LCO (índice de cetano) a conversão constante (Tabela 4) mostra uma melhora no índice de cetano com o aumento do teor de metais (FNi+V).
[0032] A Tabela 5 apresenta os parâmetros do flushing puro (F0, FNi+V e FTecnologia) e do seu efeito na mistura (C0, cNi+V e CTecnologia) para determinar o rendimento dos produtos a coque constante. Os parâmetros c foram mantidos em função da alta correlação com a seletividade a coque do modelo a conversão constante, sendo estimados apenas os parâmetros do flushing puro. Estes parâmetros indicam que um alto teor de um catalisador com alta acessibilidade (FTecnologia) reduz o rendimento de fundos, e o teor de metais (FNi+V) aumenta, esta tendência é explicada claramente pela conversão de fundos observada nos testes.
[0033] Os parâmetros estimados para a qualidade da nafta a coque constante (Tabela 6) indicam uma piora da qualidade da nafta em função do teor de metais (FNi+V), neste caso a correlação é com o menor rendimento de nafta a coque constante. O efeito negativo para um alto teor de um catalisador com alta acessibilidade (FTecnologia) está correlacionado com a sua formulação (menor razão zeólita/matriz). Da mesma forma, a qualidade do LCO (índice de cetano) a coque constante (Tabela 7) apresenta uma melhora no índice de cetano com o aumento do teor de metais (FNi+V), em função do aumento do rendimento de fundos a coque constante.
[0034] O modelo desenvolvido para predição de desempenho catalítico de unidades de FCC de resíduo com qualquer teor e qualidade de flushing permite ser aplicado em simuladores de processo e modelos de planejamento do refino. Nesta invenção o modelo foi aplicado com dois objetivos: 1) melhoria da aderência de modelos Digital Twin de unidades de FCC de resíduo operando com qualquer teor e qualidade de flushing no seu inventário; e, 2) sistema de operação integrada de unidades de FCC convencionais e de resíduo para a alocação de catalisadores virgem e flushing entre as unidades a partir da representação do desempenho dos catalisadores virgem e flushing nos simuladores de processo em conjunto com o modelo de planejamento de produção de refino.[0034] The model developed for predicting the catalytic performance of waste FCC units with any grade and flushing quality can be applied in process simulators and refining planning models. In this invention, the model was applied with two objectives: 1) improvement of the adherence of Digital Twin models of waste FCC units operating with any content and quality of flushing in their inventory; and, 2) integrated operation system of conventional and waste FCC units for the allocation of virgin and flushing catalysts between the units based on the representation of the performance of the virgin and flushing catalysts in the process simulators together with the planning model of refining production.
[0035] A modificação de simuladores de processo em unidades de FCC de resíduo com o modelo desenvolvido pode ser implementada nos simuladores de processo, tais como SimCraqOT, FCC-SIMTM ou Hysys. Os simuladores de processos modificados com o modelo desenvolvido permitem a melhoria da aderência de modelos Digital Twin de unidades de FCC de resíduo operando com qualquer teor e qualidade de flushing no seu inventário. O modelo é aplicável as refinarias que possuem unidades de FCC de resíduo e com Digital Twin (Gêmeos Digitais).[0035] The modification of process simulators in waste FCC units with the developed model can be implemented in process simulators such as SimCraqOT, FCC-SIMTM or Hysys. The process simulators modified with the developed model allow the improvement of adherence of Digital Twin models of FCC waste units operating with any content and quality of flushing in their inventory. The model is applicable to refineries that have FCC waste units and Digital Twins.
[0036] O Digital Twin foi implementado com o simulador PETRO-SIMTM da KBC. Especificamente para as unidades de processo de FCC convencionais e de resíduo, o simulador utilizado é o FCC-SIMTM (PETRO-SIMTM). Este modelo utiliza informações de rendimentos para as diferentes possibilidades de produção das unidades de refino a partir de dados das unidades ou dados simulados por meio do simulador de processo Digital Twin/PETRO-SIMTM, mas outros simuladores disponíveis comercialmente podem ser usados. Por exemplo, HYSYS e SIMCRAQOT.[0036] The Digital Twin was implemented with the PETRO-SIMTM simulator from KBC. Specifically for the conventional FCC and waste process units, the simulator used is the FCC-SIMTM (PETRO-SIMTM). This model uses yield information for the different production possibilities of refining units from unit data or simulated data using the Digital Twin/PETRO-SIMTM process simulator, but other commercially available simulators can be used. For example, HYSYS and SIMCRAQOT.
[0037] Especificamente para estudos de otimização de unidades convencionais de FCC e de resíduo, em que é necessário predizer corretamente o desempenho das unidades, os modelos em FCC-SIMTM dependem de boas calibrações e sintonias. Em geral, o uso dos dados de processo é suficiente para esta etapa de calibração e sintonia. Porém, para as unidades de FCC de resíduo, onde é usual variar significativamente o teor e a qualidade dos catalisadores de flushing, verifica-se a falta de confiabilidade no modelo de predição do FCC-SIMTM para esta variável. Tampouco há relatos de seleção de catalisadores de flushing pelo efeito de seu desempenho catalítico na predição/otimização em simulador de processo de FCC.[0037] Specifically for optimization studies of conventional FCC and waste units, in which it is necessary to correctly predict the performance of the units, the models in FCC-SIMTM depend on good calibrations and tuning. In general, using process data is sufficient for this calibration and tuning step. However, for waste FCC units, where it is usual to significantly vary the content and quality of flushing catalysts, there is a lack of reliability in the FCC-SIMTM prediction model for this variable. There are also no reports of selecting flushing catalysts for the effect of their catalytic performance on prediction/optimization in a FCC process simulator.
[0038] O simulador de processo estima os vetores de rendimentos em função da reposição de catalisador, teor de flushing e qualidade produzidos e consumidos nas unidades de FCC convencionais e de resíduo. As simulações das unidades dessas unidades utilizam as informações de processo atualizadas através dos modelos do Digital Twin (Gêmeo Digital). O objetivo de utilizar estes modelos é estar aderente a operação da unidade, visto que o Gêmeo Idêntico atualiza constantemente variáveis operacionais tais como temperatura de reação (TRX), temperatura de carga, vazões de cargas e qualidade, reposição de catalisador, qualidade do Ecat e vapores de lift e retificação, de forma a representar os rendimentos reais e atuais das unidades.[0038] The process simulator estimates the yield vectors as a function of catalyst replacement, flushing content and quality produced and consumed in conventional and waste FCC units. The unit simulations at these units utilize process information updated through the Digital Twin models. The objective of using these models is to adhere to the operation of the unit, since the Identical Twin constantly updates operational variables such as reaction temperature (TRX), charge temperature, charge flows and quality, catalyst replacement, Ecat quality and lift and rectification vapors, in order to represent the actual and current yields of the units.
[0039] Os vetores das unidades convencionais de FCCs estimados no simulador de processo informam o perfil de rendimentos, a qualidade do Ecat (flushing) produzido e mudanças na temperatura de fase densa (TFD) em função da variação da atividade do inventário catalítico decorrente da reposição de catalisador. Os vetores podem ou não ser otimizados de forma a atender as restrições operacionais, a depender do cenário em que se deseja avaliar a performance da unidade.[0039] The vectors of the conventional units of FCCs estimated in the process simulator inform the profile of yields, the quality of the Ecat (flushing) produced and changes in the dense phase temperature (TFD) due to the variation in the activity of the catalytic inventory resulting from the catalyst replacement. The vectors may or may not be optimized to meet operational constraints, depending on the scenario in which you want to evaluate the unit's performance.
[0040] Ao passo que os vetores das unidades de FCCs de resíduo são estimados no simulador de processo modificado com o modelo proposto nesta invenção para prever corretamente o desempenho destas unidades em função da operação com qualquer reposição de catalisador, teor e qualidade de flushing. O simulador modificado informa o perfil de rendimentos e a quantidade de catalisador virgem e flushing consumido. Os vetores podem ou não ser otimizados de forma a atender as restrições operacionais, a depender do cenário em que se deseja avaliar a performance da unidade.[0040] While the vectors of the waste FCCs units are estimated in the modified process simulator with the model proposed in this invention to correctly predict the performance of these units as a function of the operation with any catalyst replacement, content and flushing quality. The modified simulator informs the yield profile and the amount of virgin catalyst and flushing consumed. The vectors may or may not be optimized to meet operational constraints, depending on the scenario in which you want to evaluate the unit's performance.
[0041] O modelo de planejamento de produção de refino foi modificado de forma a receber as informações referentes ao desempenho das unidades em função da variação da reposição de catalisador, teor e qualidade de flushing para cada unidade simulada. O modelo foi também modificado para determinar as quantidades e qualidades dos catalisadores de flushing disponibilizados pelas unidades de FCCs de gasóleo. Sendo assim, foi implementado no modelo de planejamento de produção de refino o balanço entre geração e consumo de flushing de diferentes qualidades a depender da carga otimizada para cada unidade de refino, bem como da representação dos custos logísticos de movimentação do flushing a ser enviado para as unidades de FCC de resíduo, considerando todas as rotas possíveis. O sistema garante também a quantidade certa do catalisador sem desperdício e aplicado para nas unidades de FCC convencionais e resíduo. O sistema ainda prevê a necessidade de compra ou não de flushing caso a produção nas unidades de FCC convencionais não seja suficientemente a demanda otimizada das unidades de FCC de resíduo. O sistema proposto é aplicável para refinadores que possuem um conjunto de unidades de FCC de gasóleo e de resíduo, mas também aplicável a um refinador individual que deseja comprar e quantificar a qualidade de um flushing disponível no mercado.[0041] The refining production planning model was modified in order to receive information regarding the performance of the units as a function of the variation in catalyst replacement, content and flushing quality for each simulated unit. The model was also modified to determine the quantities and qualities of flushing catalysts provided by diesel FCC units. Therefore, the balance between generation and consumption of flushing of different qualities was implemented in the refining production planning model, depending on the optimized load for each refining unit, as well as the representation of the logistical costs of moving the flushing to be sent to the waste FCC units, considering all possible routes. The system also guarantees the right amount of catalyst without waste and applied to conventional and waste FCC units. The system also foresees the need to purchase or not flushing if the production in the conventional FCC units is not sufficiently the optimized demand of the waste FCC units. The proposed system is applicable for refiners that have a set of diesel and waste FCC units, but also applicable to an individual refiner who wants to buy and quantify the quality of a flushing available in the market.
[0042] Os exemplos a seguir são apresentados de forma a ilustrar mais completamente a natureza da presente invenção e a maneira de praticar a mesma, sem que, no entanto, possam ser considerados como limitantes do seu conteúdo.[0042] The following examples are presented in order to more fully illustrate the nature of the present invention and the way to practice the same, without, however, being considered as limiting its content.
[0043] Foi avaliada a melhoria da aderência de modelos Digital Twin do refino (Gêmeo Digital) com a implementação de um modelo desenvolvido com dados experimentais de planta piloto, na simulação de unidades de FCC de resíduo operando com qualquer teor e qualidade de flushing em simuladores de processo.[0043] The improvement of adherence of refining Digital Twin models (Digital Twin) was evaluated with the implementation of a model developed with experimental data from a pilot plant, in the simulation of waste FCC units operating with any content and flushing quality in process simulators.
[0044] Após a parada geral de manutenção da unidade de FCC de resíduo da REFAP, U-300, foi dado início ao seu procedimento de partida no fim de janeiro de 2021. Entretanto, devido a problemas na válvula de fundo do silo do Ecat, só foi possível realizar o carregamento de seu inventário catalítico com uma quantidade correspondente a aproximadamente 10% do inventário total; sendo que os 90% restantes para completar o inventário foram obtidos do silo de flushing (composto por Ecat da unidade de FCC convencional da REPAR (U-2200), majoritariamente, e Ecat da unidade de FCC convencional da REFAP (U-03).[0044] After the general maintenance shutdown of the waste FCC unit of REFAP, U-300, its start-up procedure was started at the end of January 2021. However, due to problems with the bottom valve of the Ecat silo , it was only possible to load your catalytic inventory with an amount corresponding to approximately 10% of the total inventory; the remaining 90% to complete the inventory was obtained from the flushing silo (mainly composed of Ecat from REPAR's conventional FCC unit (U-2200) and Ecat from REFAP's conventional FCC unit (U-03).
[0045] Esta mudança impactou o desempenho da U-300 e, consequentemente, a aderência em relação ao seu gêmeo idêntico, devido à grande mudança tanto da formulação quanto da qualidade do catalisador presente no inventário. A Tabela 8, apresenta a qualidade do catalisador virgem e dos seus respectivos Ecats (área, acessibilidade (AAI), teores de níquel (Ni) e vanádio (V)). Sendo assim, foram aplicados ao modelo proposto nesta invenção, um flushing com a seguinte qualidade: %Tecnologia=79% e com um teor de Ni+V de 3700 ppm.
[0046] A unidade de FCC convencional da REPAR apresenta em seu sistema catalítico com aditivo à base de ZSM-5, cuja finalidade é aumentar os rendimentos de propeno e GLP através do craqueamento de nafta. Consequentemente, o perfil de rendimentos da U-300 foi influenciado pela presença deste aditivo em seu inventário após o uso de uma grande quantidade deste flushing na partida da unidade. Portanto, para a adequação do Digital Twin da U-300, foi necessário também o ajuste do teor de ZSM-5 (1,0%) no modelo do FCC-SIMTM.[0046] REPAR's conventional FCC unit has a ZSM-5-based additive in its catalytic system, whose purpose is to increase the yields of propylene and LPG through naphtha cracking. Consequently, the performance profile of the U-300 was influenced by the presence of this additive in its inventory after using a large amount of this flushing at unit start-up. Therefore, in order to adjust the Digital Twin of the U-300, it was also necessary to adjust the ZSM-5 content (1.0%) in the FCC-SIMTM model.
[0047] A partir de 15 de fevereiro de 2021, foi realizada a adequação do Digital Twin da unidade U-300 aplicando o ajuste do teor de cristal de ZSM-5 no modelo de FCC-SIMTM e utilizando a implementação de um modelo desenvolvido nesta invenção para a simulação de unidades de FCC de resíduo operando com qualquer teor e qualidade de flushing em simuladores de processo. Destaca-se, pela particularidade deste retorno à operação da U-300 pós parada de manutenção, que o seu inventário catalítico foi sendo gradualmente trocado conforme foi sendo feita a reposição preponderantemente de catalisador virgem, caracterizando assim, uma operação em modo transiente. Desta forma, ressalta-se a necessidade de um acompanhamento do modelo de Digital Twin da U-300 para o ajuste contínuo do teor de ZSM-5 e do uso do modelo proposto por essa invenção em função da mudança em curso do teor e qualidade do flushing até a troca completa do sistema catalítico. Importante destacar que, os resultados obtidos pelos ajustes acima descritos não são possíveis da forma tradicional de simulação, devido à necessidade de frequentes recalibrações em períodos de transição do sistema catalítico da U-300.[0047] As of February 15, 2021, the Digital Twin of the U-300 unit was adapted by applying the adjustment of the crystal content of ZSM-5 in the FCC-SIMTM model and using the implementation of a model developed in this invention for simulating waste FCC units operating with any grade and flushing quality in process simulators. It is noteworthy, due to the particularity of this return to operation of the U-300 after the maintenance stoppage, that its catalytic inventory was gradually changed as replacement of virgin catalyst was carried out, thus characterizing an operation in transient mode. In this way, the need for monitoring the Digital Twin model of the U-300 is highlighted for the continuous adjustment of the ZSM-5 content and the use of the model proposed by this invention in view of the ongoing change in the content and quality of the ZSM-5. flushing until the complete replacement of the catalytic system. It is important to point out that the results obtained by the adjustments described above are not possible in the traditional way of simulation, due to the need for frequent recalibrations in transition periods of the catalytic system of the U-300.
[0048] Com o objetivo de quantificar a melhoria obtida pela utilização do modelo de desempenho de flushing em RFCC, foi realizada uma análise da aderência do gêmeo idêntico da U-300 antes e após as alterações de 15 de fevereiro de 2021. Para este fim, foram obtidos dados da planta industrial e das simulações de seu Digital Twin referentes aos rendimentos de nafta craqueada e médios da U-300 (unidade real e gêmeo idêntico) em um intervalo de 2 h desde o dia 22 de janeiro de 2021 até 25 de abril 2021. Foram excluídos da análise, como critério de validação, i) dados em que a U-300 estava operando com carga abaixo de 5100 m³/d; e, ii) períodos em que a unidade estava em transiente, obtido pelo cálculo do estado estacionário (EE) da U-300 e considerando valores abaixo de 95% que representam operação em regime transiente. Julgou-se como aderente pontos em que o rendimento de nafta craqueada do gêmeo idêntico estava compreendido dentro de um intervalo de ± 3 %v do rendimento real de nafta craqueada; enquanto, que para o rendimento de médios, o critério de aceitação é que o valor esteja compreendido dentro do intervalo de ± 2 %v do rendimento real de médios. O cômputo da aderência do gêmeo idêntico é então calculado pela média do tempo em que os rendimentos de nafta craqueada e de médios estão compreendidos dentro da faixa acima descrita.[0048] In order to quantify the improvement obtained by using the flushing performance model in RFCC, an analysis of the adherence of the identical twin of the U-300 before and after the changes of February 15, 2021 was carried out. , data were obtained from the industrial plant and from the simulations of its Digital Twin referring to the cracked and average naphtha yields of the U-300 (real unit and identical twin) in a 2 h interval from January 22, 2021 to January 25 April 2021. As a validation criterion, i) data in which the U-300 was operating with a load below 5100 m³/d were excluded from the analysis; and, ii) periods in which the unit was in transient state, obtained by calculating the steady state (EE) of the U-300 and considering values below 95% that represent transient operation. Points in which the cracked naphtha yield of the identical twin was within an interval of ± 3% v of the actual cracked naphtha yield were deemed to be adherent; while, for the average yield, the acceptance criterion is that the value is included within the interval of ± 2%v of the actual average yield. The computation of identical twin adherence is then calculated by averaging the time that the cracked naphtha and average yields are within the range described above.
[0049] Utilizando a interface gráfica do painel de aderência do Digital Twin (Figura 1), o gêmeo idêntico da U-300 não apresentava um perfil de rendimentos adequados à realidade antes da implementação do modelo proposto nesta invenção, isto é, até 15 de fevereiro de 2021. Neste período também não houve nenhum dado validado antes da implementação do modelo proposto nesta invenção no simulador de processo FCC-SIMTM. Entretanto, após a aplicação do modelo proposto nesta invenção e adequação do teor de ZSM-5 no inventário, houve uma melhoria significativa da aderência, sendo que o rendimento de médios obteve um resultado ligeiramente melhor que o de nafta craqueada.[0049] Using the graphic interface of the Digital Twin adhesion panel (Figure 1), the identical twin of the U-300 did not present a profile of income adequate to reality before the implementation of the model proposed in this invention, that is, until 15 February 2021. In this period, there was also no validated data before the implementation of the model proposed in this invention in the FCC-SIMTM process simulator. However, after applying the model proposed in this invention and adapting the ZSM-5 content in the inventory, there was a significant improvement in adherence, with the medium yield obtaining a slightly better result than that of cracked naphtha.
[0050] A Tabela 9 apresenta o resumo da aderência, em termos de porcentagem do tempo com os rendimentos enquadrados com relação aos rendimentos reais da unidade, antes e após as alterações no gêmeo idêntico para melhor representação do inventário e desempenho da U-300, indicando que estes ajustes permitiram uma melhoria de aderência de 77,4%.
[0051] Este sistema estabelece uma forma para a alocação de catalisadores virgem e flushing entre as unidades de FCC do Refino a partir da representação do desempenho dos catalisadores virgem e flushing nos simuladores de processo em conjunto com o modelo de planejamento de produção de refino.[0051] This system establishes a way to allocate virgin and flushing catalysts among the Refining FCC units based on the representation of the performance of virgin and flushing catalysts in the process simulators together with the refining production planning model.
[0052] Adotando o procedimento descrito nesta invenção, considerou-se vetores de rendimentos e produção de flushing para as unidades de FCC convencionais com variação de -20% até +20% em relação à reposição específica base simulados no simulador de processo FCC-SIMTM para a carga, reposição específica base e teor de flushing indicados na Tabela 10. A Figura 2 representa a atual distribuição mensal de flushing entre as unidades de FCC convencionais e de resíduo.
[0053] Para as unidades de FCC de resíduo, os vetores de rendimentos e consumo de flushing considerou-se além da variação de reposição de -20% até +20% em relação a reposição específica base, a variação do teor de flushing mínimo de 0% e máximo de 50%, e dois níveis de qualidade: melhor (Q1: %Tecnologia = 100% com Ni+V = 769 ppm) e pior (Q2: %Tecnologia = 50% com teor de Ni+V = 4838 ppm). Todos os vetores foram simulados no simulador de processo FCC-SIMTM com a implementação do modelo desenvolvido nesta invenção.[0053] For waste FCC units, the yield vectors and flushing consumption considered, in addition to the replacement variation from -20% to +20% in relation to the base specific replacement, the variation in the minimum flushing content of 0% and a maximum of 50%, and two quality levels: better (Q1: %Technology = 100% with Ni+V = 769 ppm) and worse (Q2: %Technology = 50% with Ni+V content = 4838 ppm ). All vectors were simulated in the FCC-SIMTM process simulator with the implementation of the model developed in this invention.
[0054] As Tabelas 11 e 12 apresentam os deltas de vetores de rendimentos das unidades de FCC em função da variação da reposição de catalisador em dois níveis: reposição baixa (-20%); e, reposição alta (+20%), respectivamente. Contudo pode-se restringir esta faixa, a depender das restrições operacionais. O objetivo da análise destas tabelas é estabelecer quais unidades estão sendo mais impactadas nos rendimentos em função da reposição de catalisadores. A indicação da reposição de catalisador é resultante tanto do delta de rendimentos (performance da unidade), como do volume de mercado. É possível observar que as unidades REDUC, REPAR e REFAP U-03 são as mais impactadas no rendimento de fundos (Tabelas 11 e 12) com a variação da reposição, ao passo que as unidades REPLAN U-220 e REPLAN U-220A são as menos impactadas. Entretanto, a unidade REPLAN U-220 é bastante impactada no rendimento de propeno.[0054] Tables 11 and 12 show the deltas of yield vectors of the FCC units as a function of the catalyst replacement variation in two levels: low replacement (-20%); and, high replacement (+20%), respectively. However, this range can be restricted, depending on operational restrictions. The objective of analyzing these tables is to establish which units are being most impacted in the yields due to the replacement of catalysts. The indication of catalyst replacement is the result of both the income delta (unit performance) and the market volume. It is possible to observe that the REDUC, REPAR and REFAP U-03 units are the most impacted in the return on funds (Tables 11 and 12) with the replacement variation, while the REPLAN U-220 and REPLAN U-220A units are the less impacted. However, the REPLAN U-220 unit is heavily impacted in terms of propylene yield.
[0055] Além da alteração nos rendimentos das unidades de FCC em função da reposição praticada, o simulador de processo também indicou o melhor e o pior Ecat produzido e a sua quantidade produzida por carga processada. O melhor Ecat (Q1: %Tecnologia = 100% com Ni+V = 769 ppm) foi denominado flushing Q1, e o pior (Q2: %Tecnologia = 50% com teor de Ni+V = 4838 ppm) flushing Q2.[0055] In addition to the change in the yields of the FCC units due to the replacement practiced, the process simulator also indicated the best and worst Ecat produced and its quantity produced per processed load. The best Ecat (Q1: %Technology = 100% with Ni+V = 769 ppm) was called flushing Q1, and the worst (Q2: %Technology = 50% with Ni+V content = 4838 ppm) flushing Q2.
[0056] As unidades de FCC de resíduos também foram avaliadas em função do teor e qualidade de flushing utilizado. Como o sistema catalítico destas unidades irá variar consideravelmente, optou-se pela utilização de vetores das unidades de FCC de resíduo otimizados para variáveis operacionais (TRX, TCC e enriquecimento de ar). A Tabela 13 apresenta os deltas de rendimentos para reposição baixa (-20%) operando com 0% de flushing e com 50 % de flushing Q1 (boa qualidade) ou Q2 (pior qualidade) nas unidades de FCC de resíduo, ao passo que a Tabela 14 apresenta os resultados para reposição alta (+20%). As semelhanças e diferenças entre o comportamento das unidades de FCC de resíduo podem ser explicadas pela diferença entre os seus valores de reposição específica, teor e qualidade do flushing de referência (caso base) e a formulação dos seus catalisadores virgens. É necessário ressaltar que a formulação dos catalisadores virgens da RECAP U-570 e da REFAP U-300 são semelhantes, e a da RLAM U-39 é significativamente distinta daquelas em função da sua restrição de delta coque.[0056] The waste FCC units were also evaluated according to the content and quality of the flushing used. As the catalytic system of these units will vary considerably, it was decided to use vectors of residue FCC units optimized for operational variables (TRX, TCC and air enrichment). Table 13 presents the yield deltas for low replacement (-20%) operating with 0% flushing and with 50% flushing Q1 (good quality) or Q2 (worst quality) in the waste FCC units, while the Table 14 presents the results for high replacement (+20%). The similarities and differences between the behavior of waste FCC units can be explained by the difference between their specific replacement values, content and quality of the reference flushing (base case) and the formulation of their virgin catalysts. It is necessary to emphasize that the formulation of the virgin catalysts of RECAP U-570 and REFAP U-300 are similar, and that of RLAM U-39 is significantly different from those due to its delta coke restriction.
[0057] Para uma redução de 20% na reposição, observa-se um aumento no rendimento de fundos de uma forma geral (Tabela 13), à exceção da RECAP U-570, que apresentou indicação de redução do rendimento de fundos ao operar apenas com virgem (0%flushing). Isto ocorreu porque o valor de referência (caso base) dessa unidade é 60% de flushing. Já para um alto teor de flushing, todas as unidades são impactadas pela redução de reposição, sendo a REFAP U-300 mais impactada que a RECAP e a RLAM U-39. A diferença entre a RECAP e a REFAP pode ser explicada pelas diferenças de reposição específica e o teor de flushing entre os valores de referência (caso base) destas unidades. Os valores de referência de reposição são 3 kg/m3 e 60% de flushing para a RECAP/U-570; e, 1,9 kg/m3 e 16% de flushing para a REFAP/U-300. Visto que ambas as unidades possuem como formulação de seu catalisador virgem, o catalisador ZIRCON 2043 em alta concentração. O menor impacto da troca de catalisador virgem por flushing na RLAM U-39 sugere que o desempenho catalítico do seu catalisador virgem se aproxima do desempenho do catalisador flushing, o que pode ser constatado analisando-se a sua formulação de catalisador virgem com baixa atividade para esta unidade. Sendo assim, a troca de catalisador virgem por flushing é menos impactada nesta unidade do que nas outras. A diferença de qualidade do flushing também impacta significativamente no desempenho das unidades de resíduo, sendo a REFAP a mais impactada, seguida pela RECAP e depois a RLAM. O aumento da reposição de catalisador minimiza os efeitos de aumento significativo de rendimento de fundos provocados pela operação com um alto teor de flushing (Tabela 14). As tendências reportadas para o aumento de rendimentos de fundos são diretamente e negativamente impactadas para os outros rendimentos das unidades de FCC de resíduo como GLP, propeno e nafta.
[0058] Os vetores de rendimento das Tabelas 11, 12, 13 e 14 foram atualizados no modelo de planejamento de produção de refino. Além disso, foi inserida a premissa de obrigatoriedade no consumo de todo o flushing produzido. Foram disponibilizadas todas as rotas (arcos) da Figura 2. A modelagem das rotas considerou que qualquer refinaria com unidade convencional de FCC poderia enviar flushing para qualquer refinaria com unidade de FCC de resíduo, permitindo inclusive o envio de flushing entre refinarias que possuem unidades de FCC de resíduo. O objetivo neste cenário foi verificar como seria a reposição indicada frente à disponibilidade de flushing nas unidades, sem induzir a vieses anteriores de disponibilidade e uso de flushing.[0058] The yield vectors in Tables 11, 12, 13 and 14 have been updated in the refining production planning model. In addition, the premise of mandatory consumption of all the flushing produced was inserted. All the routes (arcs) in Figure 2 were made available. The modeling of the routes considered that any refinery with a conventional FCC unit could send flushing to any refinery with a residue FCC unit, even allowing the sending of flushing between refineries that have units of Waste FCC. The objective in this scenario was to verify how the indicated replacement would be in view of the availability of flushing in the units, without inducing previous biases of availability and use of flushing.
[0059] O modelo de planejamento de produção de refino então otimizou a reposição das unidades de FCC convencionais e de resíduo, e considerou um novo balanço e uso de flushing nas unidades de FCC de resíduo em relação ao usualmente realizado. O caso otimizado indicou ganho potencial de MMUS$ 26,9 em 12 meses. Conforme já descrito, este caso considerou a disponibilidade de flushing para as unidades de FCC de resíduo entre 0 e 50% de flushing, com duas qualidades Q1 (melhor) e Q2 (pior) e com variação da reposição de -20% e +20%. A Tabela 14 mostra que a indicação de carga total do refino variou pouco entre caso Base e caso Otimizado, com exceção da carga da REFAP/U-03. O orçamento de catalisador variou significativamente nas refinarias com unidades de FCC de resíduo (Tabela 16) como consequência da nova distribuição de reposição (Tabelas 17 e 18) e teor e qualidade de flushing consumido por essas unidades (Tabelas 19 e 20, respectivamente).[0059] The refining production planning model then optimized the replacement of the conventional and waste FCC units, and considered a new balance and use of flushing in the waste FCC units in relation to what is usually performed. The optimized case indicated a potential gain of MMUS$ 26.9 in 12 months. As already described, this case considered the availability of flushing for waste FCC units between 0 and 50% of flushing, with two qualities Q1 (better) and Q2 (worst) and with replacement variation of -20% and +20 %. Table 14 shows that the refining total load indication varied little between the Base case and the Optimized case, with the exception of the REFAP/U-03 load. The catalyst budget varied significantly in refineries with waste FCC units (Table 16) as a consequence of the new replacement distribution (Tables 17 and 18) and the grade and quality of flushing consumed by these units (Tables 19 and 20, respectively).
[0060] A otimização para as unidades de FCC convencionais indicou, com base no mercado de produtos e no delta de rendimentos (Tabelas 11 e 12), um aumento da reposição de catalisador na Refap/U-03, Revap/U-220, Regap/U03, Regap/U-103 e Reduc/U-1250, e redução nas unidades Replan U-220 e U220A e Repar/U-2200 (Tabelas 17 e 18). A redução na reposição indicada nas unidades da Replan pode ser explicada pelo seu menor impacto nos rendimentos de fundos quando há redução de reposição de catalisador em relação as demais (Tabela 11).[0060] The optimization for conventional FCC units indicated, based on the product market and the yield delta (Tables 11 and 12), an increase in catalyst replacement in Refap/U-03, Revap/U-220, Regap/U03, Regap/U-103 and Reduc/U-1250, and reduction in Replan U-220 and U220A and Repar/U-2200 units (Tables 17 and 18). The reduction in replacement indicated at Replan's units can be explained by their lower impact on fund yields when there is a reduction in catalyst replacement compared to the others (Table 11).
[0061] A otimização para as unidades de FCC de resíduo indicou, com base no mercado de produtos e no delta de rendimentos (Tabelas 13 e 14), aumento do teor de flushing na Rlam/U-39, de fato essa unidade é a menos impactada em perda de rendimentos pelo uso de flushing ou pela redução da reposição de catalisador que as demais unidades de FCC resíduo (Tabela 13). E devido a obrigatoriedade de consumo de todo o flushing produzido no modelo de planejamento de produção de refino. Por outro lado, a Refap/U-300 permaneceu com o menor teor de flushing e com vários meses com indicação de não utilizar flushing nesta unidade. De fato, esta é a unidade de FCC de resíduo é a mais impactada no rendimento de fundos em função do aumento do teor de flushing ou da piora da qualidade do flushing utilizado, em relação à redução da reposição. Sendo assim, o modelo de planejamento de produção de refino tende a reduzir o teor de flushing nesta unidade e disponibilizar o flushing com melhor qualidade para ela. A indicação para a Recap/U-570 é operar o primeiro semestre com um alto teor de flushing e o segundo semestre sem flushing.
[0062] A otimização do caso Otimizado considerou o consumo de todo flushing produzido pelas unidades de FCC de resíduo. A Tabela 21 detalha a produção e o consumo dos flushings de melhor (Q1) e pior qualidade (Q2).
[0063] A Tabela 22 indica o custo logístico do flushing para a unidades de FCC de resíduo. O aumento do teor de flushing na RLAM no caso PLANAB Otimizado aumentou o custo logístico com o flushing para esta unidade em relação ao caso Base. O menor custo com frete para a RECAP se deve à redução significativa do teor de flushing previsto.
[0064] O exemplo apresentado é apenas uma representação, podendo apresentar outras tendências a depender cenários e precisas diferentes, tais como teor de flushing disponível para as unidades consumidoras de flushing, cargas processadas nas unidades e preços dos produtos do refino.[0064] The example shown is just a representation, and may show other trends depending on different scenarios and needs, such as flushing content available for flushing consumer units, loads processed in the units and prices of refining products.
[0065] Assim sendo, vale destacar que a metodologia permite a melhoria da aderência de modelos Digital Twin (Gêmeo Digital) com a implementação de um modelo desenvolvido com dados experimentais de planta piloto na operação de unidades de FCC de resíduo operando com qualquer teor e qualidade de flushing em simuladores de processo; indicar o ganho de rentabilidade potencial; determinar a reposição ótima de catalisadores virgem e flushing nas unidades FCCs e unidades de FCC de resíduo de forma integrada; definir melhor distribuição do teor e qualidade de flushing nas unidades de FCC de resíduo do sistema; e, realizar a orçamentação de catalisador virgem e a previsão de custos com frete de flushing das unidades de FCCs convencionais para as unidades de resíduo.[0065] Therefore, it is worth mentioning that the methodology allows the improvement of adherence of Digital Twin models (Digital Twin) with the implementation of a model developed with experimental data from a pilot plant in the operation of FCC waste units operating with any content and flushing quality in process simulators; indicate the potential profitability gain; determine the optimal replacement of virgin and flushing catalysts in FCCs units and waste FCC units in an integrated manner; define a better distribution of content and flushing quality in the system's waste FCC units; and, budgeting for virgin catalyst and forecasting costs with flushing freight from conventional FCC units to waste units.
[0066] Deve ser notado que, apesar de a presente invenção ter sido descrita com relação aos desenhos em anexo, esta poderá sofrer modificações e adaptações pelos técnicos versados no assunto, dependendo da situação específica, mas desde que dentro do escopo inventivo aqui definido.[0066] It should be noted that, although the present invention has been described in relation to the attached drawings, it may undergo modifications and adaptations by technicians versed in the subject, depending on the specific situation, but provided that within the inventive scope defined herein.
Claims (13)
- (1) Desenvolver um modelo para prever o desempenho catalítico com o uso de qualquer teor e qualidade de flushing no inventário catalítico de unidades de resíduo de FCC;
- (2) Modificar o simulador de processo para unidades de FCC de resíduo com o modelo desenvolvido em (1) para operação com qualquer teor e qualidade de flushing no seu inventário catalítico;
- (3) Implementar o modelo desenvolvido em (1) nos simuladores de processo, para obter um modelo de planejamento de produção de refino.
- (1) Develop a model to predict catalytic performance using any grade and quality of flushing in the catalytic inventory of FCC waste units;
- (2) Modify the process simulator for waste FCC units with the model developed in (1) to operate with any grade and quality of flushing in your catalytic inventory;
- (3) Implement the model developed in (1) in the process simulators, to obtain a refining production planning model.
R é um rendimento dos testes catalíticos realizados a ser modelado, podendo ser feito tanto em escala de laboratório ou de planta piloto;
RV é o rendimento do catalisador virgem puro;
RF é o rendimento do catalisador de flushing puro;
%F é o teor de flushing na mistura;
c é o efeito do flushing na mistura.METHOD, according to claim 1, characterized in that the developed model is represented by a correlation of the observed experimental behavior for the flushing content in the mixtures, according to the equation:
R is a performance of the catalytic tests carried out to be modeled, which can be done either on a laboratory or pilot plant scale;
RV is the pure virgin catalyst yield;
RF is the pure flushing catalyst yield;
%F is the flushing content in the mix;
c is the flushing effect on the mixture.
RF F0 + FN+V ×(Ni+V)+Tecnologia × (%Tecnologia
em que:
Ni+V é o teor de metais contaminantes (Ni+V) em ppm;
%Tecnologia é o teor de um catalisador com tecnologia que permite ao flushing possuir uma alta acessibilidade.METHOD, according to claim 2, characterized in that the term RF is described as a function of the metal content and the content of a catalyst with high accessibility in the flushing formulation, according to the equation:
RF F0 + FN+V ×(Ni+V)+Technology × (%Technology
on what:
Ni+V is the content of contaminating metals (Ni+V) in ppm;
%Technology is the content of a catalyst with technology that allows flushing to have high accessibility.
C = C0 + CNi+V × (Ni+V) + CTecnologia × (%Tecnologia)
em que:
Ni+V é o teor de metais contaminantes (Ni+V) em ppm;
%Tecnologia é o teor de um catalisador com tecnologia que permite ao flushing possuir uma alta acessibilidade.METHOD, according to claim 2, characterized in that the parameter c is described as a function of the metal content and the content of a catalyst with high accessibility in the flushing formulation, according to the equation:
C = C0 + CNi+V × (Ni+V) + CTechnology × (%Technology)
on what:
Ni+V is the content of contaminating metals (Ni+V) in ppm;
%Technology is the content of a catalyst with technology that allows flushing to have high accessibility.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/072,435 US11987758B2 (en) | 2021-12-02 | 2022-11-30 | Integrated operation method in the use of catalyst in conventional and residue FCC units |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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