Estratégias de gestión ambiental para el manejo y disposición final del catalizador gastado de la Unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado (FCC) generado en una refinería estatal de Ecuador
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Abstract
La Refinería Estatal Esmeraldas “REE” cuenta con una unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado (FCC), cuyo objetivo es la producción de combustible de alto octano a partir del Gasóleo y crudo reducido de la unidad de Destilación al Vacío (VGO). Durante la operación, el catalizador es desactivado debido al envenenamiento con metales pesados y al ensuciamiento con coque presente en las reacciones del proceso. Consecuentemente, el catalizador disminuye su área superficial, aumenta la densidad aparente, y se convierte en lo que se conoce como catalizador gastado, que no puede ser regenerado y es desechado como residuo. Se caracterizó al catalizador gastado de la FCC mediante los parámetros físico químicos: ABD, DSP, metales en peso seco y características CRTIB. La característica de toxicidad ambiental se definió mediante ensayo de lixiviación (EPA 1311). Se aplicó la metodología IBR según API 581 y la evaluación de impactos ambientales según Leopold. Se determinó que el catalizador gastado de craqueo catalítico evaluado, no excede en ninguno de los límites máximos permisibles de las características CRTIB, para considerarse como un residuo peligroso. Según la prueba estadística no paramétrica de Krustal Wallis (p <0,0001), se plantea la reposición (make up) del catalizador como medida de prevención en la fuente, para mantener un bajo contenido de metales durante la alimentación y la re- utilización del catalizador gastado como materia prima en cementeras para su aprovechamiento y/o valorización.
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References
Adriano, D. (1992). Biogeochemistry of Trace Metals. California: Lewis Publishers.
Akso, K. (1983). Determination of particle size distribution using micromesh sieves with square holes. Amsterdam: Akzo Chemie Nederlad.
Al-Dhamri, H., & Melghit, K. (2010). Use of alumina spent catalyst and RFCC wastes from petroleum refinery to substitute bauxite in the preparation of Portland Clinker. Journal of
Hazardous Materials, 179:852–859.
Al-Jabri, K. (2013). Potential use of FCC spent catalyst as partial replacement of cement or sand incement mortars. Constr. Build. Mater, 39:77–81.
Alonso, F., Ramírez, S., & Ancheyta, J. (2008). Alternativas para la recuperación de metales a partir de catalizadores gastados del hidrotratamiento de hidrocarburos pesados: un caso de estudio. Rev. Int. Contam. Ambient, 24:55-69.
Amaya, J. (2005). Employing fly ash and FCC catalyser waste in recovering Chrome (III) from liquid effluent emitted by tanneries. Ingeniería e investigación, 57:39-48.
Antiohos, S. (2006). Re-use of spent catalyst fromoil-cracking refineries as supplementary cementing material. China Particuol, 4:73–76.
Aung, K., & Ting, Y. (2005). Bioleaching of spent fluid catalytic cracking catalystusing
Aspergillus niger. J. Biotechnol, 116:159–170.
Baerns, M. (2004). Basic Principles in Applied Catalysis. Berlin: Springer- Verlag Berlin
Heidelberg.
Baldasano, J. (1986). El tratamiento de los residuos industriales mediante vertedero controlado.
Ing. Quím, 207:63-70.
Basaldella, E. (2006). Exhausted fluid catalyticcracking catalysts as raw materials for zeolite
synthesis. Appl. Catal., B:Environ, 66:186–191.
BASF. (2016). Catalizador FCC.BASF FLEX-TEC. Certificado de análisis EP Petroecuador.
USA: BASF Corporation.
Bautista, B. (1999). Introducción al estudio de la contaminación del suelo por metales pesados.
México: Universidad Autónoma de Yucatán.
Bayraktar, O. (2005). Bioleaching of nickel from equilibrium fluid catalytic cracking catalysts.
World J. Microb. Biotechnol, 21:661–665.
Behera, B. (2009). Structural changes of FCC catalyst from fresh to regeneration stages and associated coke in a FCC refining unit: a multinuclearsolid state NMR approach. Catal. Today, 1 41:195–204.
Bhattacharyya, R. (2010). Know More about FCC. Catalysts. Bombay: Seminar Report Submitted as part of coursework for CL 618 (Catalysis and Surface Chemistry.Department of Chemical EngineeringIndian Institute of Technology.
Brunet, S. M. (2004). Review on the hydrodesulfurization of FCC gasoline: a review. Elsevier,146-152.
Castells, X. (2012). Reciclaje de Residuos Industriales. Madrid: Ediciones Diaz de Santos.Segunda edición
Cerqueira, H., Caeiro, G., Costa, L., & Ribeiro, F. (2008). Deactivation of FCC catalysts.Elsevier, 1-13.
Chen, H., Tseng, Y., & Hsu, K. (2004). Spent FCC catalyst asa pozzolanic materialfor high-performance mortars. Cement Concrete Comp, 26:657–664.
Cherem da Cunha, A. (2011). A study of the particle size effect on the pozzolanic activity of anequilibrium catalyst. J. Therm. Anal. Calorim, 106:805–809.
Cho, S., Jung, K., & Woo, S. (s.f.). Regeneration of spent RFCC catalyst irreversibly deactivated by Ni, Fe, and V contained in heavy oil. . Appl. Catal., B: Environ, 33:249–261.
Dubois, R. (2005). Introducción a la Refinación del Petróleo.Su historia, la tecnología, su desarrollo, los productos y sus mercados, combustibles alternos, su economía. Buenos Aires: Eudeba.
Dweck, J. (2008). Study of a Brazilian spent catalyst ascement aggregate by thermal and mechanical analysis. J. Therm. Anal Cal, 92:121–127.
Dwyef, J. (1993). Fluid catalytic cracking: chemistry. Catalysis Today. Elsevier Science Publishers, 18:487-507.
Elvira, J. (1982). Los residuos sólidos y su aplicación en la construcción de carreteras.Carreteras, 3:8-17.
Enríquez, R. S. (2004). Simulación del regenerador de una unidad de desintegración catalítica fluidizada (FCC). Rev. Centro Inv. (Méx), Vol. 6, Núm. 21.
EPA. (1992). METHOD 1311. Toxicity characteristic leaching procedure. USA: Environmental Protection Agency.
Ferella, F. (2016). Review Oil refining spent catalysts: A review of possible recycling Technologies. Resources Conservation and Recycling, 108:10-20.
Fleitas, C. (2006). Informe Operacional. Refinería Esmeraldas. Fábrica Carioca de Catalizadores. FCC S.A.
Floger, S. (2008). Elementos de la ingeniería de las reacciones químicas. México: Person Educación, Cuarta Edición.
García de Lomas, M. (2007). Pozzolanic reaction of aspent fluid catalytic cracking catalyst inFCC-cement mortars. J. Therm. Anal.Calorim, 90:443–447.
Gary, J., & Handwerk, G. (2003). Refino de Petróleo: Tecnología y economía. Barcelona:Reverté.
Gonzalez, M. (2015). Síntesis y potenciales aplicaciones tecnológicas de materiales zeolíticos obtenidos a partir de catalizadores FCC agotados. Argentina: Tesis de Doctorado.Universidad Nacional de La Plata.
GRUNTEC. (2014). Instructivo para la toma de muestras. Environmental Services. Quito.Environmental Services. Quito.
Guisnet, M., & Ribeiro, F. (2011). Deactivation and Regeneration of Zeolite Catalysts. Londres:Imperial College Press.
Hudec, P. (2011). FCC Catalyst -Key element in refinery technology. Bratislava, SlovakRepublic: 45th International Petroleum Conference, June 13, 2011.
INEN. (2000). Norma Técnica Ecuatoriana. NTE INEN 2288:2000. Productos Químicos Industriales Peligrosos. Etiquetado de Precaución. Quito-Ecuador: Instituto Ecuatoriano de Normalización. Registro Oficial No. 117 de Julio 11 del 2000.
INEN. (2013). Norma Técnica Ecuatoriana NTN INEN 2266:2013.Transporte, almacenamiento y manejo de materiales peligrosos. Ecuador: Instituto Ecuatoriano de Normalización.
Kent, J. (2012). Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology. New York: Springer.
Khang, S., & Mosby, J. (2002). Catalyst deactivation due to deposition of reaction products inmacropores during hydroprocessing of petroleum residuals. Ind. Eng. Chem. Process Des,25:437-442.
Kugler, E., Dadyburjor, D., Moore, H., Stiller, A., & Penn, J. (2001). Effect of Pretreat on the Performance of Metal Contaminated Commercial FCC Catalyst. Elsevier, 26-41.
Laespada, J. (1991). Tratamiento de residuos tóxicos y peligrosos (RTPs). Pasado, presente y Futuro. Ing. Quím, 23: 231-233.
Letzsch, W. (2014). Global demand for catalytic technology increases. Fuel HartEnergy Pub.Recuperado el 08 de Marzo de 2015, de http://www.hartfuel.com/f.catalyst.html
Levespiel, O. (. (2010). Ingeniería de las Reacciones Químicas. Oregon: Limusa Wiley, 3ra edición.
Lloyd, L. (2011). Handbook of Industrial Catalysts. Fundamental and Aplied Catalysis. London: Springer.
MAE. (2004). Ley de Gestión Ambiental. . Ecuador: Ministerio del Ambiente. Codificación 19.Registro Oficial Suplemento 418 de 10 de septiembre de 2004.
MAE: Acuerdo Nº 026. (2008). Procedimiento para el Registro de Generadores de residuos Peligrosos. Ecuador: Ministerio del Ambiente. Publicado en el Registro Oficial No. 334 del 12 de mayo de 2008.
MAE: Acuerdo Nº 061. (2015). Reforma del libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria. Ecuador: Ministerio del Ambiente. Año II -Nº 316 Quito, lunes 4 de mayo de 2015.
MAE: Acuerdo Nº 142. (2012). Listados nacionales de sustancias químicas peligrosas, desechos peligrosos y especiales. Ecuador: Ministerio del Ambiente. Publicado en el Registro Oficial No Nº 856 del 21 de diciembre de 2012.
MINAM. (2013). Guía para muestreo. Estándares de Calidad Ambiental (ECA). Perú: Dirección de Gestión Ambiental. Decreto Supremo Nº 002-2013.
Mitchell, M., Hoffman, J., & Moore, H. (2003). Residual feed cracking catalyst. En J. Magee, & M. Mitchell, Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology(pags. 293-338).Amsterdam: Elsevier.
Morales, A. (2010). Characterization of wasted catalyst metallicproducts used in the oil industry. Avances en ciencias e ingeniería, 2:15-24.
NMX-AA-15-1985. (1992). Protección al Ambiente -Contaminación del suelo. Muestreo.Método de cuarteo. México: 6 de Noviembre de 1992.
NOM-052-SEMARNAT. (2005). Características, procedimiento de identificación, clasificación y listados de los residuos peligrosos. México: Norma publicada en el Diario Oficial de la Federación el 23 de junio de 2006
Olivares, J. (2007). Tratamiento y disposición final de residuos en PEMEX-refinación. México: Instituto Nacional de Ecología.
Pacewska, B. (2000). Hydration of cement slurry in the presence of spent cracking catalyst.Thermal Analysis and Calorimetry, 60:71-78.
Passamonti, J. D. (2008). Laboratory Evaluation of FCC Commercial Catalysts. Analysis of products of industrial importance. Catalysis Today, 314-318.
Perry, R. G. (2001). Manual del Ingeniero Químico de Perry. Zaragoza: Mc-Graw-Hill.
Ramos, J. (2002). Estudio de la contaminación por metales pesados y otros procesos de degradación química en los suelos de invernadero del poniente almeriense. España: Tesis doctoral. Universidad de Almería.
RAOHE. (2001). Reglamento Sustitutivo al Reglamento Ambiental para Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador, Decreto Ejecutivo 1215. Ecuador: Registro Oficial 265 de 13 de Febrero del 2001.
REE. (2005). Catalíticas I, Manual de Operación Unidad Cracking Catalítico y Fraccionamiento. Esmeraldas: Refinería Estatal de Esmeraldas. Técnicas Reunidas S.A.
Sadeghbeigi, R. (2000). Fluid Catalytic Cracking Handbook: Design, Operation and Troubleshooting of FCC Facilities. Texas: Butterworth -Heinemann.
Salbilla, D., Kolmetz, K., Sim, C., & Soyza, C. (2002). Fluidized Catalytic Cracker Catalyst Selection: Equilibrium Catalyst Quality and Considerations for Selections. USA.
Sánchez-Vilches, E. (1994). Aprovechamiento del catalizador usado de FCC de refinerías. España: Universtity Jaume I de Castelló. Tesis de Doctorado.
Scherzer, J. (1990). Octane-enhancing zeolitic FCC catalysts: scientific and technical aspects. New York: (1era. ed.)Marcel Dekker.
Sedrán, U. (2006). Curso FCC. Unidad de Capacitación de Petroecuador. Esmeraldas: KeyContac. Bienes y Servicios Técnicos.
Speight, J. (2007). The Chemistry and Technology of Petroleum. Taylor and Francis Group.
Strubinger, A., Morales, F., & Aponte, K. (2014). Riesgo ambiental y uso de catalizador gastado de FCC en mezclas de morteros. Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V, 29: 93-106.
Tchobanoglous, G. (1977). Solid wastes: engineeringprinciples and management issues. NewYork: McGraw-Hill.
Torres, N. (2010). Using spent fluid catalytic cracking (FCC) catalyst as pozzolanic addition.Ingeniería e investigación,30:35-42.
TULSMA. (2003). Texto Unificado de Legislación Ambiental. Libro VI. Calidad Ambiental.Ecuador: Ministerio del Ambiente. Decreto Ejecutivo Nº 3516 del 31 de Marzo del 2003.
UOP. (2013). General Operation Manual.FCC Unit with VSS Reactor Combustor Regenerator Catalyst Cooler. Esmeraldas-Ecuador: Petroecuador.
USEPA. (1986). Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods. USEnvironmental Protection Agency. Recuperado el 25 de Enero de 2015, de www.epa.gov/epawaste/hazard/testmethods/sw846/online/index.htm
Vendrell, R. (1990). Gestión de los residuos industriales de Cataluña. Ing. Quím, 22:113-119.
Villaquirán, M., & Mejía, R. (2015). Aprovechamiento del catalizador gastado de FCC en la síntesis de zeolitas de bajo contenido de sílice. Rev. Latin Am. Metal.Mat, 2:334-343.
Viswanathan, B. S. (2002). Catalysis: Principles and Applications. New Delhi: Narosa Publishing House.
Woltermann, G. M. (2003). Commercial preparation and characterization of FCC catalysts. En J. Magee, & M. Mitchell, Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology (págs. 105-144). Amsterdam: Elsevier.
Yoo, J. S. (1998). Metal recovery and rejuvenation of metal loaded spent catalyst. Elsevier Science, 28-34.