FCC

Auch bekannt als: Fluid Catalytic Cracker, Cat Cracker, Cat Unit, FCCU, CCU, Houdry

In der Raffinerie ist die FCC die am häufigsten eingesetzte Anlage, um schwerere Destillationsabschnitte zu leichten Produkten aufzuwerten. Die FCC-Anlage nimmt VGO und ähnliche Zwischenströme auf und spaltet sie mit Hilfe von Hitze in Gegenwart eines Katalysators. Das Hauptprodukt ist FCC-Benzin, das für die Mischung von Benzinprodukten verwendet wird. Die FCC erzeugt jedoch auch leichtere Produkte, die der Alkylierungsanlage zugeführt werden, und schwerere Produkte, die zu Diesel und Restheizöl gemischt werden können.

Die FCC ist besonders wertvoll in einer Raffinerie, die versucht, die Benzinproduktion gegenüber Restheizöl zu maximieren. Das FCC liefert eine große Menge Benzin von recht guter Qualität (hohe Oktanzahl und niedriger Dampfdruck). Die Volumenausbeute an Diesel ist jedoch gering und von niedriger Qualität (niedrige Cetanzahl), da sie aus gecracktem Material besteht, das in der Regel eine niedrige Cetanzahl aufweist. Auf einem Markt, auf dem Diesel gegenüber Benzin bevorzugt wird, ist eine FCC-Anlage im Allgemeinen weniger wertvoll als ein Hydrocracker.

Um eine hohe Ausbeute an leichten Produkten mit einem ausgewogenen Verhältnis zwischen Benzin und Diesel zu erzielen, verfügt eine Raffinerie häufig sowohl über eine FCC-Anlage als auch über einen Hydrocracker. In diesem Fall können sich die beiden Anlagen in hohem Maße ergänzen, wobei die FCC-Anlage das nicht umgewandelte Einsatzmaterial vom Hydrocracker übernimmt und der Hydrocracker die schwereren Crackprodukte (LCO oder HCO) von der FCC-Anlage.

Der RCC (resid catalytic cracker) ist eine Variante der FCC-Anlage. Es handelt sich um eine ähnliche Anlage, die eine ähnliche Produktpalette und -qualität liefert, aber für die Verarbeitung von schwereren atmosphärischen Rückständen als Beschickung ausgelegt ist.

Arbeitsweise

Erhitzte Beschickung wird mit einem erhitzten Katalysator vermischt und in einen Reaktor eingespritzt, wo sich der Katalysator frei mit der Beschickung als Flüssigkeit vermischt. Während das Einsatzmaterial gecrackt wird, lagert sich Koks auf dem Katalysator ab, wodurch dieser allmählich deaktiviert wird. Das gecrackte Produkt wird am oberen Ende des Reaktors abgezogen und in einen Fraktionator geleitet. Der deaktivierte Katalysator wird am Boden des Reaktors abgezogen und in einen Regenerator geleitet, wo der Koks durch Zufuhr von Wärme und Luft abgebrannt wird. Der gereinigte (regenerierte) Katalysator wird dann in den Reaktor zurückgeführt, und der Zyklus wiederholt sich.

Der Katalysator bewegt sich im Reaktor- und Regeneratorkreislauf in Sekundenschnelle mit sehr hohen Geschwindigkeiten, so dass viele Innenflächen des Katalysatorkreislaufs durch Keramikbeschichtungen vor Erosion geschützt werden müssen. Die im Regenerator durch die Verbrennung des Koks vom Katalysator erzeugte Wärme liefert den größten Teil der Wärme, die für die im Reaktor stattfindenden Trennungsreaktionen benötigt wird, und die Anlage muss zwischen Reaktor und Regenerator wärmeausgeglichen werden. Bei der Verbrennung von Koks aus dem Katalysator im Regenerator entsteht eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sowie etwas SOx. Dieser Gasstrom wird durch einen CO-Kessel und einen Rückgewinnungskompressor geleitet, um einen Teil der Energie zurückzugewinnen, und dann von Katalysatorresten gereinigt und in die Atmosphäre abgeleitet, so dass die FCC-Anlage zu den größten CO2-Emittenten von Raffinerien gehört.

Einsatzstoffe

Die FCC-Anlage wird mit einer Vielzahl von schweren Gasölen beschickt, die andernfalls zu Rückstandsheizöl gemischt werden würden. Typische Einsatzstoffe sind:

• VGO – Dieser schwere Anteil aus der Vakuumdestillationsanlage ist der Haupteinsatzstoff für FCC. Oft wird es durch einen Gasöl-Hydrotreater geleitet, um den Schwefelgehalt zu reduzieren, bevor es in die FCC-Anlage eingespeist wird
• Koker-Gasöl – Bei Raffinerien mit einer Kokeranlage ist dieses VGO-Material aus dieser Anlage ebenfalls ein wichtiges Einsatzmaterial für die FCC-Anlage

Produkte

Die FCC-Anlage produziert eine Reihe von meist leichteren Produkten, wobei das wichtigste FCC-Benzin ist. Typische Produkte sind:

• FCC-Benzin – Hierbei handelt es sich um ein Material aus dem Naphtha-Bereich, dessen Oktanzahl und Dampfdruck den Qualitätsspezifikationen für fertiges Benzin nahekommen. Dies ist in der Regel das größte Produkt, das etwa 50 % der FCC-Produktion ausmacht
• Zyklusöle – Die FCC-Anlage produziert ein Dieselprodukt, das Zyklusöl genannt wird. Es ist hocharomatisch und enthält oft einen hohen Schwefelgehalt, was es zu einem schlechten Dieselmischprodukt macht. Es wird in der Regel zu Diesel minderer Qualität gemischt, als Cutterstock in Heizölmischungen verwendet oder zur Aufbereitung in den Hydrocracker geschickt
• FCC-Slurry – Das schwerste Produkt aus der FCC ist ein hocharomatischer Rückstandsstrom, der in der Regel einen hohen Schwefelgehalt aufweist. Dieser wird zum Mischen von Heizöl, zur Beschickung des Kokers oder zur Herstellung von Spezialprodukten wie Ruß oder Nadelkoks verwendet.
• FCC-Gas – Die leichten Endprodukte aus der FCC umfassen sowohl gesättigte als auch ungesättigte C3- und C4-Säuren. Diese werden in der Regel an eine Anlage für ungesättigtes Gas weitergeleitet, wo die Komponenten getrennt werden. Die Butylene und manchmal auch die Propylene werden der Alkylierungsanlage zugeführt, sofern eine solche vorhanden ist. Leichtere Gase (Ethan und Methan) werden dem Kraftstoffsystem zugeführt

Zu den Technologielizenzgebern gehören:

• KBR (Kellogg) – Orthoflow FCC Technologie
• UOP – FCC und RFCC Technologien
• Axens/IFP – R2R RFCC Technologie
• Shell Global Solutions – FCC Technologie
• Foster Wheeler – FCC Technologie