Ook bekend als: fluid catalytic cracker, cat cracker, cat unit, FCCU, CCU, Houdry
In raffinage is de FCC de meest gebruikte eenheid om zwaardere distillatiesnippers op te waarderen tot lichte producten. De FCC neemt VGO en soortgelijke tussenstromen en kraakt ze met behulp van hitte in de aanwezigheid van een katalysator. Het hoofdproduct is FCC-benzine, die wordt gebruikt voor het mengen van benzineproducten. De FCC produceert echter ook lichtere producten die de alkyleringsinstallatie voeden en zwaardere producten die kunnen worden gemengd in diesel en residuele stookolie.
De FCC is bijzonder waardevol in een raffinaderij die probeert de productie van benzine te maximaliseren ten opzichte van residuele stookolie. De FCC levert een groot volume benzine op van vrij goede kwaliteit (hoog octaangehalte en lage dampspanning). De dieselopbrengst is echter laag en van lage kwaliteit (laag cetaangetal), aangezien de diesel bestaat uit gekraakt materiaal dat een laag cetaangetal heeft. In een markt waar diesel de voorkeur heeft boven benzine, is een FCC over het algemeen minder waardevol dan een hydrokraker.
Vaak zal een raffinaderij zowel een FCC als een hydrokraker hebben om een hoge opbrengst van lichte producten te bereiken met een evenwicht tussen benzine en diesel. In dit geval kunnen de twee eenheden elkaar in hoge mate aanvullen, waarbij de FCC het niet-omgezette materiaal van de hydrokraker afneemt en de hydrokraker de zwaardere gekraakte producten (LCO of HCO) van de FCC afneemt.
De RCC (residuele katalytische kraker) is een variant op de FCC. Het is een vergelijkbare eenheid die een vergelijkbare reeks en kwaliteit van producten oplevert, maar hij is ontworpen om zwaarder atmosferisch residu als toevoer te verwerken.
Hoe het werkt
Verwarmde toevoer wordt gemengd met een verwarmde katalysator en in een reactor geïnjecteerd, waar de katalysator zich vrijelijk als een vloeistof met de toevoer mengt. Terwijl het voer wordt gekraakt, zet zich cokes af op de katalysator, waardoor deze geleidelijk deactiveert. Het gekraakte product wordt aan de bovenkant van de reactor afgezogen en naar een fractionator gestuurd. De gedeactiveerde katalysator wordt onderaan de reactor afgetapt en naar een regenerator gestuurd, waar de cokes worden verbrand door injectie van warmte en lucht. De gereinigde (geregenereerde) katalysator wordt vervolgens teruggestuurd naar de reactor, en de cyclus herhaalt zich.
De katalysator beweegt zich met zeer hoge snelheden door de reactor- en regeneratorcircuits, zodat veel inwendige oppervlakken van het katalysatorcircuit tegen erosie moeten worden beschermd door keramische coatings aan te brengen. De warmte die in de regenerator vrijkomt door het verbranden van de cokes van de katalysator levert het grootste deel van de warmte die nodig is voor de scheidingsreacties die in de reactor plaatsvinden, en de eenheid moet een warmtebalans hebben tussen de reactor en de regenerator. Cokes die in de regenerator van de katalysator wordt afgebrand, creëert een mengsel van koolmonoxide en kooldioxide plus wat SOx. Deze gasstroom wordt door een CO-ketel en een terugwinningscompressor geleid om wat energie terug te winnen, vervolgens van katalysatorfijnstof ontdaan en naar de atmosfeer afgevoerd, zodat de FCC een belangrijke uitstoter van CO2 uit raffinaderijen is.
Input
De toevoer naar de FCC bestaat uit een verscheidenheid aan zware gasoliën die anders zouden worden gemengd tot stookolie-residu. Typische toevoerproducten zijn:
- VGO – Deze zware fractie uit de vacuümdestillatie-eenheid is de belangrijkste toevoer voor de FCC. Vaak wordt het door een gasolie-hydrotreater verwerkt om het zwavelgehalte te verlagen voordat het aan de FCC wordt toegevoerd
- Verkookser-gasolie – Voor raffinaderijen met een verkookser is dit VGO-materiaal uit die eenheid ook een belangrijke grondstof voor de FCC
Producten
De FCC produceert een reeks meestal lichtere producten, waarvan FCC-benzine het belangrijkste is. Typische producten zijn:
- FCC-benzine – Dit is een naftamateriaal met een octaangehalte en dampspanning die dicht bij de kwaliteitsspecificaties voor afgewerkte benzine liggen. Met ongeveer 50% van de FCC-output is dit gewoonlijk het grootste product
- Cyclusoliën – De FCC produceert een product van de dieselfamilie dat cyclusolie wordt genoemd. Deze olie heeft een hoog aromaatgehalte en vaak een hoog zwavelgehalte, waardoor het een slecht dieselmengsel is. Het wordt meestal gemengd tot diesel van lagere kwaliteit, gebruikt als cutterstock in stookolieblends, of naar de hydrokraker gestuurd voor opwaardering
- FCC-slurry – Het zwaarste product van de FCC is een zeer aromatische residustroom, meestal met een hoog zwavelgehalte. Dit wordt gebruikt om stookolie te mengen, als grondstof voor de coker, of om speciale producten te maken, zoals roet of naaldcokes
- FCC-gas – De lichte eindproducten van de FCC omvatten zowel verzadigde als onverzadigde C3’s en C4’s. Dit wordt gewoonlijk naar een onverzadigde-gasinstallatie gestuurd waar de componenten worden gescheiden. De butylenen en soms de propylenen worden naar de alkyleringsinstallatie gevoerd, als die er is. De lichtere gassen (ethaan en methaan) worden naar het brandstofsysteem gestuurd
De licentiegevers van de technologie zijn onder meer:
- KBR (Kellogg) – Orthoflow FCC-technologie
- UOP – FCC- en RFCC-technologie
- Axens/IFP – R2R RFCC-technologie
- Shell Global Solutions – FCC-technologie
- Foster Wheeler – FCC-technologie