BR112012023008B1

BR112012023008B1 - processo para dispersar incrustações em uma corrente de hidrocarboneto líquido e processo para afetar uma condição de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto

Info

Publication number: BR112012023008B1
Application number: BR112012023008-5A
Authority: BR
Inventors: Kandasamy Meenakshi Sundaram; Ujjal K. Mukherjee; Ronald M. Venner
Original assignee: Lummus Technology Inc.
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2019-01-22
Also published as: CN102597180A; WO2011126880A3; KR101542292B1; TW201142007A; EP2556134A4; ZA201203127B; CA2769412A1; TWI526530B; JP2015038226A; RU2012110827A; US20110247967A1; CA2769412C; RU2522447C1; JP2013505338A; WO2011126880A2; SG178105A1; IN2012DN00470A; CL2012000356A1; MX2012001713A; MY155458A

Abstract

redução de depósito em fracionamento de gasolina, sistema de água de refrigeração e seção de recuperação do produto. um método para a seleção de um solvente ou mistura de solventes úteis para atenuar a formação de depósitos, limpar os depósitos já existentes, e/ou diminuir a taxa de formação de depósitos é divulgado. diminuir a taxa na qual os depósitos podem formar e/ou aumentar a taxa na qual os depósitos podem ser removidos pode melhorar dramaticamente a economia do processo (por exemplo, diminuir o tempo como resultado da formação de depósito). em um aspecto, as modalidades aqui reveladas dizem respeito a um processo para dispersar incrustações em uma corrente de hidrocarboneto, incluindo as etapas de: determinação de uma natureza de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto; seleção de um solvente ou uma mistura de solventes adequados para dispersar as incrustações com base na natureza determinada, e contatar as incrustações com o solvente ou mistura de solventes selecionados.

Description

PROCESSO PARA DISPERSAR INCRUSTAÇÕES EM UMA CORRENTE DE HIDROCARBONETO LÍQUIDO E PROCESSO PARA AFETAR UMA CONDIÇÃO DE INCRUSTAÇÕES EM UMA CORRENTE DE HIDROCARBONETO

CAMPO DA DIVULGAÇÃO [001] Em um aspecto, as modalidades aqui reveladas dizem respeito à redução dos depósitos ou diminuição da taxa de formação de depósitos, como um resultado de incrustações em várias correntes de hidrocarbonetos, tais como frações de residuo. Mais especificamente, as modalidades aqui divulgadas dizem respeito a um método para selecionar um solvente ou mistura de solventes úteis para a redução de formação de depósitos, limpeza de depósitos já existentes, e/ou diminuição da taxa de formação de depósito.

FUNDAMENTO [002] Com uma demanda cada vez maior para destilados de baixo teor de enxofre médio, as refinarias têm tido um grande interesse na conversão de residuo de vácuo em destilados. A busca pela Melhor Tecnologia Disponível (BAT) se intensificou nos últimos anos por causa da diminuição das reservas de petróleo doce e suprimentos adicionais provenientes predominantemente a partir de petróleo pesado e petróleo sintético pesado.

[003] Petróleo bruto pesado geralmente refere-se ao petróleo bruto com alta viscosidade ou uma gravidade API inferior a cerca de 23. Óleos brutos e resíduos de óleo bruto derivados da destilação atmosférica ou destilação sob vácuo de petróleo bruto são exemplos de óleos pesados. A saída tradicional para resíduo de vácuo foi o óleo combustível de alto teor de enxofre (HSFO), mas as demandas de HSFO na maioria das regiões têm diminuído ao

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2/21 longo dos últimos dez anos, dando um novo impulso aos processos de conversão de resíduos.

[004] Uma técnica de conversão de interesse recente é resíduo ou hidrotratamento de resíduo. Durante hidrotratamento de resíduo, óleo de resíduo é melhorado com hidrogênio e um catalisador de hidrotratamento para produzir mais produtos líquidos valiosos de ponto de ebulição inferior. Várias tecnologias de melhoramento de resíduo catalíticas estão disponíveis pela Chevron Lummus Global (CLG), incluindo dessulfuração de resíduo atmosférico (ARDS), dessulfuração de resíduo a vácuo (VRDS), reator de fluxo ascendente (UFR), substituição do catalisador em linha (OCR) e o processo de LC-FINING®. O processo de LC-FINING integrado com o processo ISOCRACKING® oferece uma opção de conversão elevada comprovada. O processo combinado é especialmente atraente em situações que requerem conversão elevada de resíduo com alto teor de metais e onde a demanda de diesel é maior do que a demanda por gasolina.

[005] Durante a operação de tais processos de conversão, incrustações podem formar depósitos sólidos de hidrocarboneto no equipamento de processamento e tubulação associada, apresentando inúmeros problemas para refinarias. As incrustações podem ficar juntas, aderirem às paredes dos vasos, e aglomerado. Uma vez entranhado em qualquer fluxo de produto, incrustações também são transportadas no equipamento a jusante associado e tubulação.

[006] A situação torna-se ainda mais grave quando dois ou mais processos de hidrotratamento são ligados em

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3/21 série como é tipicamente feito em operações comerciais. Em tais casos, incrustações não só formam locais de nucleação para crescimento de sólidos e aglomeração no primeiro processo, mas são transportadas com a corrente de produto hidrotratado em um processo subsequente onde os depósitos adicionais podem ser formados.

[007] Depósitos de incrustações são bem conhecidos por ligarem tubulações e tubulares, asfixiando tubos reduzindo áreas de fluxo, criando regimes de escoamento pobres, e interferindo com a função de equipamento. Por exemplo, as incrustações podem provocar abrasão em válvulas e outro equipamento, ou podem acumular camadas isolantes nas superfícies do trocador de calor reduzindo a capacidade de transferência de calor. Acúmulo contínuo pode exigir reparos de equipamentos, tempo de inatividade prolongado, bloqueio de produção, e eficiência global reduzida e rendimento do processo.

[008] Outro aspecto de incrustações é que eles podem promover emulsões dentro do petróleo bruto que podem levar a viscosidades muito mais elevadas, o que torna difícil e desafiador transportar o petróleo via uma tubulação a partir de um local para outro. Estes efeitos são um problema substancial no refino de petróleo pesado e transporte, e pode aumentar significativamente os custos de

produção	ao	ponto de remover	qualquer	incentivo para
continuar	a	busca das possíveis	recompensas lucrativas de
conversão	de	resíduo.
[009]		Um tipo de incrustação	freqüentemente

encontrado no petróleo pesado que é fortemente atribuído à sedimentação de depósitos e à alta viscosidade é

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4/21 asfaltenos. Asfaltenos são mais vulgarmente definidos como uma porção de petróleo bruto que é insolúvel em uma parafina de peso molecular baixo (isto é, n-heptano, etc.), e têm sido encontrados em petróleo bruto em quantidades em excesso de 20%. Asfaltenos são tipicamente sólidos amorfos de cor castanha a preta que são basicamente formados de núcleos aromáticos condensados associados com grupos aliciclicos. Além de carbono e hidrogênio, a estrutura complexa atômica também pode incluir átomos de nitrogênio, oxigênio e enxofre. O tamanho das partículas pode variar menos do que 0,03 mícrons até vários milhares de mícrons, e pode ser caracterizado como pegajoso ou coesivo, e pode aglomerar.

[0010] Asfaltenos são moléculas polares que agregam em conjunto, através de associação orbital Π-Π aromático, ligação de hidrogênio e interações ácido-base. Eles existem sob a forma de dispersões coloidais estabilizadas em equilíbrio termodinâmico por outros componentes no petróleo bruto. No entanto, o equilíbrio do óleo pode ser interrompido durante um processo de produção, ou de qualquer outro processamento mecânico ou físico-químico onde as mudanças na composição da fase, temperatura e pressão podem ocorrer. Este desestabiliza o asfalteno, conduzindo à agregação e deposição das partículas para as imediações.

[0011] Muitos processos benéficos na produção de petróleo bruto são limitados porque os processos também proporcionam condições benéficas para a formação de depósitos. Vários métodos têm sido utilizados para limpar e prevenir a formação de depósito, assim como para reduzir a

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5/21 viscosidade dos óleos pesados. Num método, os depósitos são controlados por condições envolventes rigorosamente controladas. Na Patente dos EUA No. 4.381.987, uma corrente de alimentação de hidrocarboneto contendo asfaltenos é hidroprocessada por passagem da corrente através de uma zona de reação catalítica na presença de um leito catalítico. É divulgado nela que a ligação do leito catalítico pode ser evitada através do controle da severidade das condições de hidroprocessamento na reação catalítica, diminuição da probabilidade de depósitos formadores de asfaltenos. No entanto, o ambiente fora da zona reatora não é tão previsível, e controle comparável fora da zona é não obtenível.

[0012] Na patente dos EUA n° 5.139.088, precipitação de asfalteno no caminho do fluxo de um poço de produção de petróleo é reivindicada como sendo inibida por injeção de uma fração pesada de petróleo bruto com uma aromaticidade e peso molar relativamente elevados.

[0013] Na patente dos EUA n° 4.081.360, concedida em 28 de março de 1978 para Tan et al., Um solvente leve é adicionado a frações de carvão de liquefação para a supressão da formação de asfaltenos.

[0014] Uma variedade de tratamentos químicos é também revelada na arte para afetar incrustações incluindo o uso de dispersantes e agentes redutores de viscosidade. A abordagem de dispersante-mais-solvente foi declarada como afetando asfaltenos, e uma variedade de composições de dispersantes adequados é conhecida e disponível no comércio para este fim, tal como divulgado pela Publicação dos EUA 2006/0014654. Inibidores da precipitação de asfalteno

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6/21 também têm sido divulgados para uso no tratamento continuo ou tratamentos de compressão de formações de poço.

[0015] No entanto, fontes de alimentação podem variar significativamente em sua composição, e cada um dos agentes dispersantes e agentes redutores de viscosidade pode operar efetivamente apenas em um alcance limitado. Mesmo pequenas mudanças na composição do óleo podem ter um efeito importante sobre as propriedades de dispersão para asfaltenos. Além disso, embora dispersantes e inibidores de precipitação se referem ao problema da diminuição ou prevenção da precipitação do asfalteno, uma vez que os depósitos se formam, a utilização de tais inibidores é negada porque a remoção geralmente requer um procedimento de limpeza, raspagem ou hidrotratamento para remover os depósitos. Isto é indesejável uma vez que requer geralmente uma redução ou encerramento completo da produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0016] Modalidades aqui divulgadas relacionam-se com a redução dos depósitos ou diminuição da taxa de formação de depósitos, como resultado de incrustações em várias correntes de hidrocarbonetos, tais como frações de residuo. Mais especificamente, as modalidades aqui divulgadas dizem respeito a um método para selecionar um solvente ou mistura de solventes úteis para a formação de depósitos atenuantes, a limpeza de depósitos existentes, e/ou diminuição da taxa de formação de depósito. Diminuição da taxa na qual os depósitos podem se formar e/ou aumentar a taxa na qual os depósitos podem ser removidos pode melhorar dramaticamente a economia do processo (por exemplo, diminuir o tempo como resultado da formação de depósito).

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7/21 [0017] Em um aspecto, modalidades aqui reveladas dizem respeito a um processo para dispersar incrustações em uma corrente de hidrocarboneto. 0 processo pode incluir as etapas de: determinação de uma natureza de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto; selecionando um solvente ou uma mistura de solventes adequados para dispersar as incrustações com base na natureza determinada; e contatando as incrustações com o solvente ou mistura de solventes selecionados.

[0018] Num outro aspecto, as modalidades aqui divulgadas dizem respeito a um processo para afetar uma condição de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto, incluindo: alimentação de uma corrente de hidrocarboneto a um processo de refinação, determinando de uma natureza de incrustações na corrente de hidrocarboneto; estabelecimento de parâmetros de entrada e componentes de entrada para um modelo termodinâmico, em que os resultados do modelo são utilizados para selecionar uma mistura de hidrocarbonetos adequada para afetar as incrustações de uma maneira desejada com base na natureza determinada; contato das incrustações com a mistura selecionada.

[0019] Outros aspectos e vantagens serão evidentes a partir da seguinte descrição e das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0020] A Figura 1 é uma estrutura quimica proposta representando asfalteno.

[0021] A Figura 2 é um diagrama de fluxo geral que mostra um processo para dispersar incrustações de acordo com modalidades aqui reveladas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

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8/21 [0022]

Modalidades aqui divulgadas referem-se ao tratamento de correntes de hidrocarbonetos contendo incrustações, tais como asfaltenos e outros compostos semelhantes A asfalteno. Asfaltenos, em geral, referem-se a uma classe de compostos, e não a um componente puro. Eles consistem de dezenas de milhares de espécies químicas e a composição não está bem definida. Além disso, eles parecem interagir com o outro e os outros constituintes do óleo de uma forma complexa. As múltiplas estruturas hipotéticas propostas para asfaltenos levam a diferentes abordagens de modelagem inconsistentes. Uma estrutura proposta para um asfalteno é ilustrada na Figura 1.

[0023]

Correntes de hidrocarbonetos contendo incrustações podem vir de uma variedade de fontes, incluindo condensados de poço, petróleo bruto, petróleo bruto pesado, petróleo sintético, óleos brutos de petróleo, resíduo atmosférico ou de vácuo, petróleo bruto tratado, petróleo bruto reduzido ou suas frações. As fontes também podem conter outras matérias suspensas, tais como catalisadores adicionados ou materiais de contato. Em outros exemplos, a fonte de alimentação pode incluir misturas de carvão/solvente ou carvão/petróleo, líquidos derivados de carvão contendo sólidos derivados de carvão em suspensão (por exemplo, cinzas), líquidos de hidrocarboneto derivados de betuminoso, sub-betuminoso ou carvões castanhos ou lignito, líquidos hidrocarboníferos derivados de óleo de xisto, por exemplo, óleo de xisto replicado, e outros líquidos de hidrocarboneto derivados de fontes minerais, tais como areias de alcatrão, gilsonita, etc. A fonte pode também ser originada de uma etapa de

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9/21 processamento a montante, tal como uma torre de vácuo, torre atmosférica, ou um leito de reator ebulido, ou, alternativamente, a fonte pode ser proveniente de uma formação subterrânea.

[0024] Incrustações presentes em uma corrente de hidrocarboneto podem ser descritas como existindo em várias condições que podem incluir solubilizadas, precipitadas, dispersas, suspensas ou no estado de equilíbrio. No seu estado natural, por exemplo, resíduo pode conter incrustações dispersas. No entanto, durante vários processos (tais como bombeamento, transporte, aquecimento, arrefecimento, destilação, reação, condensação, ebulição, etc.), a estabilidade das incrustações na corrente de hidrocarboneto pode ser perturbada devido a alterações na pressão, temperatura, composição química da corrente, e outros fatores. Uma vez perturbadas, as incrustações podem facilmente formar depósitos em equipamentos e tubulações associadas.

[0025] Modalidades aqui divulgadas referem-se geralmente a métodos para prevenir, inibir, suprimir, remover, limpar, dispersar, atenuar, solubilizar, etc., os depósitos que foram ou podem ter sido formados por incrustações contidas numa corrente de hidrocarboneto. A utilização de processos descritos aqui pode permitir um ou mais de: limpeza/remoção eficiente de depósitos de tubulação e equipamento, a remoção in situ de depósitos durante a operação de um processo químico, e diminuição da formação de depósitos durante a operação de um processo químico. Modalidades aqui divulgadas consertam as deficiências das abordagens observadas anteriormente de

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10/21 modelagem inconsistentes, fornecendo um método para processar efetivamente correntes de hidrocarbonetos contendo incrustações.

[0026] Mais especificamente, as modalidades aqui divulgadas dizem respeito a um método para selecionar um solvente ou mistura de solventes úteis para diminuir a formação de depósitos, limpar depósitos já existentes, e/ou diminuir a taxa de formação de depósito.

[0027] Com referência agora à Figura 2, um processo para afetar uma condição de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto de acordo com as modalidades aqui reveladas podem incluir as etapas de: determinação de uma natureza de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto (10); seleção de um solvente ou um mistura de solventes adequados para dispersar as incrustações com base na natureza determinada (20); e contato das incrustações com o solvente selecionado ou mistura de solventes (30).

[0028] Na etapa 10 do processo, a natureza das incrustações é determinada. Como aqui utilizado, Natureza refere-se a propriedades da incrustação que influenciam a propensão da incrustação de formarem depósitos. A natureza das incrustações pode ser determinada utilizando técnicas analíticas, tais como a realização de vários testes sobre a corrente de hidrocarboneto ou uma amostra de um depósito formado quando se utiliza a matéria-prima de hidrocarboneto. Tais testes podem incluir espectrometria de massa, cromatografia em fase gasosa, cromatografia de permeação de gel (peso molecular, distribuição de peso molecular, etc.), teste de brometo, teste de iodo, viscosidade, Teste de filtração a quente de casca, conteúdo

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11/21 de metais, pentano, heptano e/ou tolueno insolúveis, Resíduo de Carbono de Conradson (CCR), Gravidade API, espectroscopia de RMN, análise elementar (teor de carbono, hidrogênio, enxofre, nitrogênio, oxigênio, etc.), propriedades de destilação, bem como outras técnicas úteis para sedimentos de medição, propriedades físicas, ou propriedades químicas de uma corrente de hidrocarboneto.

[0029] Propriedades das incrustações podem também ser determinadas ou estimadas utilizando técnicas empíricas. Os testes analíticos acima podem ser úteis para calcular ou estimar propriedades adicionais da incrustação, onde várias propriedades podem ser correlacionadas através de dados empíricos ou podem ser estimadas utilizando equações termodinâmicas diferentes. As propriedades estimadas podem incluir valores previstos para os ensaios acima mencionados, assim como outros, tais como parâmetro de solubilidade ou parâmetro de solubilidade média, parâmetros cinéticos, o equilíbrio de asfaltenos (SARA), saturados, aromáticos, resinas, as estruturas hipotéticas, massa ou frações molares de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto, coeficientes de atividade, a energia de vaporização, fusão ou sublimação, e aromaticidade, entre outros.

[0030] As propriedades de uma substância química também podem variar com a temperatura e/ou pressão. Em algumas modalidades, várias propriedades da incrustação como uma função da temperatura ou pressão pode ser estimada.

[0031] Depois de determinar uma natureza das incrustações na etapa (10), uma mistura de solventes adequados para dispersar (isto é, solubilizar, suspender ou

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12/21 estabilizar em solução, etc.), a incrustação pode ser selecionada, com base na natureza determinada, na etapa (20) . Componentes úteis como solvente selecionado ou na formação de uma mistura de solventes podem incluir solventes alifáticos, solventes aliciclicos, solventes aromáticos, gasolinas, querosenes, combustíveis diesel, combustíveis de aviação, combustíveis marinhos, naftas, óleos de gás, combustíveis destilados, óleos, óleo de reciclo médio (MCO), óleo de reciclo leve (LCO), óleo de fluxo, óleo de reciclo pesado (HCO), óleo desasfaltado (DAO) . O solvente ou mistura de solventes podem incluir hidrocarbonetos ou misturas de hidrocarbonetos contendo compostos di-aromáticos (tri-aromáticos, etc.) com proporções de hidrogênio para carbono semelhantes a ou menor do que a razão entre hidrogênio e carbono da alimentação de hidrocarbonetos global em algumas modalidades (proporção de H/C global de corrente de hidrocarboneto 10, por exemplo). Em outras modalidades, o solvente ou mistura de solventes podem incluir hidrocarbonetos ou misturas de hidrocarbonetos contendo compostos di-aromáticos (tri-aromáticos, etc.) com proporções de hidrogênio para carbono semelhantes a ou menor do que a razão entre hidrogênio e carbono da incrustação. Em algumas modalidades, o solvente ou mistura de solventes pode compreender um ou mais dos compostos diaromáticos, compostos tri-aromáticos, e suas combinações.

[0032] A adequação de um solvente ou mistura de solventes para dispersar uma incrustação pode ter uma função de uma ou mais propriedades químicas e físicas do(s) solvente(s), incluindo o peso molecular, aromaticidade,

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13/21 alifaticidade, olefinicidade, razão entre hidrogênio e carbono, polaridade, presença de heteroátomos/grupos funcionais, e viscosidade, entre outros. A adequação de um solvente ou mistura de solventes para dispersar uma incrustação também pode ser dependente da temperatura e da pressão. As propriedades de solvente(s) podem ser medidas, carregadas, adaptadas, introduzidas, ou estimadas com base em métodos analíticos, métodos empíricos, ou dados da literatura.

[0033] As propriedades de um ou mais solventes podem então ser utilizadas para selecionar um solvente ou mistura de solventes que é capaz de dispersar a incrustação. Propriedades de uma mistura de solventes podem ser estimadas, por exemplo, como uma função da massa variada ou frações molares de cada solvente utilizado na mistura.

[0034] Adequação de um solvente ou mistura de solvente para dispersar uma incrustação, em algumas modalidades, pode ser uma função da(s) interação(ôes) esperada(s) entre o solvente e a incrustação. Interações esperadas podem incluir ligação pi, ligação de hidrogênio, e atração através das forças de Van der Waals (por exemplo, semelhanças de aromaticidade, olefinicidade, alifaticidade, presença de heteroátomos e/ou grupos funcionais), formação de micelas e suspensão de uma incrustação em um solvente com uma viscosidade suficiente, entre outros. Por exemplo, em algumas modalidades, pode ser benéfico ou preferido ter uma proporção de hidrogênio para carbono semelhante ou faixa de proporção entre hidrogênio e carbono, tanto para o solvente quanto para a incrustação. Em outras modalidades,

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14/21 pode ser preferido que o solvente tenha uma menor proporção de hidrogênio para carbono do que a da incrustação.

[0035] Selecionando (20), pode, assim, incluir: a determinação de uma ou mais propriedades da incrustação; e determinação de uma ou mais propriedades desejadas do solvente ou mistura de solventes com base na propriedade(s) determinada(s) da incrustação. As propriedades desejadas do(s) solvente(s) podem então ser usadas para determinar iterativamente um solvente ou mistura de solventes que tem a(s) propriedade(s) desejada(s).

[0036] A seleção seguinte do solvente na etapa (20), o solvente selecionado ou mistura de solventes pode ser formada, tal como por mistura, e contatada (30) com a incrustação ou a corrente de hidrocarboneto para dispersar eficazmente a incrustação durante a operação de um processo, para limpar/remover depósitos de tubulação e equipamento, para na remoção in situ de depósitos durante a operação de um processo quimico, e/ou para diminuir a formação de depósitos durante a operação de um processo quimico.

[0037] Para um dado processo quimico, uma ou mais das etapas acima podem ser repetidas numa base periódica. Fontes de alimentação podem variar significativamente em sua composição ao longo do tempo, e até mesmo pequenas mudanças na composição podem afetar drasticamente a propensão de uma incrustação de formar depósitos em equipamentos e tubulações. Além disso, estas pequenas alterações na composição podem afetar também a adequação de um solvente selecionado ou mistura de solventes para dispersar de forma eficaz a incrustação. Condições de operação para reatores também

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15/21 podem mudar ao longo do tempo, como elevar as temperaturas para levar à desativação do catalisador, e essas alterações podem também afetar a adequação de um solvente ou a propensão da incrustação para formar depósitos. Por conseguinte, o ajustamento periódico dos solventes selecionados pode ser necessário. Do mesmo modo, quando se utiliza uma mistura selecionada de solvente para limpar periodicamente o equipamento e a tubulação sujos, uma ou mais das etapas acima podem ser repetidas para coincidir com a mistura selecionada de solvente para o depósito de incrustação sendo limpa correntemente.

[0038] Como notado acima, as fontes de alimentação podem variar significativamente na sua composição ao longo do tempo. Quando a limpeza das tubulações ou outro equipamento sujo de acordo com as modalidades aqui reveladas, os depósitos a serem limpos podem, portanto, ser de uma variedade de matérias-primas. Em tais casos, os solventes úteis para a remoção de incrustações a partir de uma alimentação podem não ser úteis na remoção de incrustações a partir de uma segunda alimentação. Em tais casos, o desempenho histórico ou julgamento de engenharia pode não ser suficiente, enquanto a determinação de uma natureza da incrustação e seleção de uma mistura de solventes de acordo com modalidades aqui reveladas podem permitir a remoção eficaz do depósito acumulado.

[0039] Ao operar um dado processo quimico, pode ser desejado contatar a mistura selecionada de solvente com a corrente de hidrocarboneto em apenas uma porção do processo, tais como onde uma maior propensão para incrustação possa ocorrer, como pode ser reconhecido com base na experiência

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16/21 operacional histórica. Em tais casos, a mistura selecionada de solvente pode ser contatada com a corrente de hidrocarboneto a montante da porção do processo. Por exemplo, uma mistura selecionada de solvente pode ser alimentada a montante de trocadores de calor, chamejar (flash) ou colunas de destilação, reatores, etc., para manter a incrustação como dispersa, e, em seguida, a mistura selecionada de solvente pode ser subsequentemente chamejada ou de outro modo separada da corrente de hidrocarboneto para reciclar e reutilizar.

[0040] Contato das incrustações com a mistura selecionada pode ser feito de qualquer maneira que permita que as incrustações interajam com a mistura selecionada. Em uma modalidade, a mistura selecionada pode ser contatada com as incrustações através do fluxo da mistura selecionada através, sob, sobre ou atravessado em uma superfície tendo incrustações. Em uma modalidade, adicionalmente, a mistura selecionada pode também ser contatada com as incrustações pelo fluxo da mistura através de um equipamento sujo, onde o equipamento sujo (5) pode incluir qualquer equipamento utilizado dentro de um processo de refinação, tais como bombas, filtros, separadores, trocadores de calor ou tanques de armazenamento.

[0041] Por exemplo, a mistura selecionada pode ser bombeada através de uma rede de tubulação para contatar incrustações depositadas sobre uma superfície do tubo. Como outro exemplo, a mistura selecionada pode ser passada através dos tubos de um trocador de calor em que as incrustações podem já existir como um depósito. Em uma modalidade alternativa, a mistura selecionada pode contatar

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17/21 incrustações encontradas dentro de um fluido. Por exemplo, o fluido pode ser um óleo bruto, e a mistura selecionada pode ser adicionada ao óleo bruto, assim, a mistura selecionada pode contatar as incrustações.

[0042] Uma mistura selecionada de hidrocarbonetos pode ser um componente único ou uma pluralidade de componentes, e pode estar em qualquer fase. Em uma modalidade, a mistura pode ser uma mistura de fluidos que podem incluir fluidos não-aquosos, fluidos aquosos, ou combinações dos mesmos. Numa outra modalidade, a mistura selecionada pode incluir um solvente feito de heteroanéis aromáticos policiclico. Em ainda outra modalidade, a mistura selecionada pode incluir um solvente polar, onde o solvente polar pode ser solvente aromático, solvente oxigenado, solvente clorado, ou suas misturas. Em ainda outra modalidade, a mistura selecionada pode incluir pelo menos um solvente alifático, um solvente aromático, ou combinações dos mesmos. E em outra modalidade, a mistura selecionada pode também incluir pelo menos um de um componente de agente redutor de viscosidade, um componente de solvente polar, um componente dispersante, ou suas combinações.

[0043] Devido às propriedades variadas das incrustações dentro de uma dada corrente de hidrocarboneto, um único solvente pode não ser adequado para dispersar eficazmente as incrustações. Em algumas modalidades, a mistura selecionada é sinérgica, onde a mistura inclui pelo menos dois componentes, que por si sós não afetam a condição de incrustações de uma forma desejada para o grau que eles possuem quando seletivamente misturados. Embora os

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18/21 solventes semelhantes possam ter sido indicados no passado como útil, até certo grau, selecionando uma mistura de solventes de acordo com modalidades aqui reveladas podem ser úteis para afetar uma maior quantidade de incrustação do que a que seria esperada com base na utilização anterior de um solvente sozinho.

[0044]

Seleção de solventes ou uma mistura de solventes de acordo com modalidades aqui reveladas pode ser útil para vários processos de refinação ou de hidrotratamento, ou suas porções, incluindo hidrotratador de leito fixo, hidrotratador de leito de pasta, hidrotratador de leito arrastado, quebra de hidroviscosidade, hidrotratador de leito ebulido, similares. Tais processos podem incluir sistemas de fracionamento incluindo seções de fração de gasolina, sistemas de têmpera (aquoso ou não) , seções de recuperação de produtos, unidades de etileno, processos hidrocraqueamento, um processo de LC-FINING™, um processo de melhoramento de residuo catalítico, fracionadores, torres atmosféricas, torres de vácuo, vários trens de reatores, tubulações associadas, circuitos associados, ou suas combinações.

[0045]

Como descrito acima, as propriedades de uma incrustação, medidas e/ou correlacionadas, são utilizadas para selecionar um solvente ou mistura de solventes adequados para dispersar a incrustação. Vários programas de simulação podem ser úteis para acelerar o processo de seleção, onde estes programas podem ser de propriedade particular ou disponíveis comercialmente, tais como ASPEN, PRO/II, e HYSIS, entre outros. Várias propriedades físicas

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19/21 e químicas dos vários produtos químicos/componentes podem ser proporcionados com tais programas de simulação; tais

programas	podem também	permitir	a	entrada manual,
modificação,	, ou programação	de vários	parâmetros	para
facilitar a	determinação	da	natureza	da	incrustação,	e a
seleção de	um solvente	ou	mistura	de	solventes,	como

descrito acima.

[0046] Como um exemplo do método para dispersar uma incrustação de acordo com as modalidades aqui descritas, uma corrente de hidrocarboneto contendo asfaltenos é processado através de uma execução estendida, resultando na formação de um depósito. A natureza do depósito é determinada, indicando que a incrustação tem uma razão atômica entre hidrogênio e carbono de cerca de 1,5, um peso molecular variando entre cerca de 1.1623772 χ 10“ ²⁴ kilogramas cerca de 1.82659275 χ 10^-24 kilogramas, e contém uma mistura de componentes aromáticos e alicíclicos, entre outras propriedades estimadas e determinadas. Propriedades desejadas de solventes podem incluir um hidrogênio semelhante à razão atômica de carbono, bem como uma mistura semelhante de componentes aromáticos e alifáticos. Em algumas modalidades, a mistura selecionada de solventes pode ter uma relação de H/C atômica menor em comparação com a alimentação de hidrocarboneto contendo a incrustação ou mesmo inferior à da incrustação em si. A mistura de solventes selecionados podem incluir uma mistura de óleo de reciclo médio, tendo uma relação de H/C atômica de cerca de 1,1 a cerca de 1,2, óleo desasfaltado, tendo uma relação de H/C de cerca de 1,7, e um diesel hidrogenado, tendo uma proporção de H/C de cerca de 1,9. A mistura de

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20/21 solventes selecionada é misturada de tal modo que a mistura contenha componentes aromáticos e alicíclicos, numa relação semelhante à da incrustação, e uma proporção de H/C semelhante à da incrustação, e um parâmetro de solubilidade semelhante à da incrustação. A mistura de solventes selecionada é, dessa forma, sinérgica com respeito ao tratamento da incrustação, em comparação com qualquer um dos solventes individuais isolados. Contato do depósito/incrustação com a mistura selecionada resulta em dispersão eficaz e remoção da incrustação a partir do equipamento.

[0047] Seleção da mistura mais adequada de acordo com as modalidades aqui divulgadas fornece eficiência do processo melhorada, efetividade e maior incentivo econômico. Vantajosamente, o contato das incrustações com uma mistura adequadamente selecionada proporciona a vantagem de reduzir e remover as incrustações de uma forma mais eficaz e econômica. Quando a queda de pressão é reduzida através da melhoria dos regimes de escoamento, ou pela redução da viscosidade do fluido, menos energia é necessária para transferir fluidos resultando em uma redução dos custos de energia. Além disso, a remoção de incrustações das superfícies de transferência de calor permite que a superfície funcione mais perto dos critérios de concepção originais e proporcione maior transferência de calor, resultando na redução adicional dos custos de energia.

[0048] Desejavelmente, as correntes tratadas são colocadas em tubulação com eficiência e segurança através de válvulas, orifícios de saída, bombas, trocadores de

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21/21 calor e outros equipamentos associados. Benefícios gerais incluem aumento da capacidade, aumento da vida útil do equipamento, e aumento no tempo de execução do equipamento. A invenção revelada pode também beneficamente incluir a capacidade de selecionar misturas com utilidade como afetando incrustações em outros fluidos além do óleo bruto.

[0049] Também vantajosamente, quando as incrustações são adequadamente afetadas em um processo de conversão, a temperatura de funcionamento é aumentada de modo que uma maior conversão é conseguida sem aumentos subsequentes na deposição de incrustação. Cumulativamente, a redução nos custos e aumento da conversão equivale a uma maior produtividade e maior lucro.

[0050] Embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhe com referência para modalidades particulares, as quais se destinam a serem ilustrativas da invenção e não oferecidas em limitação das mesmas. Modificações adicionais às modalidade descritas e outras variações serão facilmente aparentes para os peritos na arte e tais modalidades adicionais são feitas sem se afastar do conceito inventivo e do âmbito da invenção conforme definido nas reivindicações seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para dispersar incrustações em uma corrente de hidrocarboneto liquido, o processo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

determinar uma natureza de incrustações em uma corrente de hidrocarboneto liquido através da medição de um valor de corrente de hidrocarboneto liquido e da estimação de uma razão entre hidrogênio e carbono da corrente de hidrocarboneto liquido com base no valor medido;

selecionar um solvente ou uma mistura de solventes adequados para dispersar as incrustações com base na natureza determinada, em que uma razão entre hidrogênio e carbono do solvente selecionado ou da mistura de solventes é menor que a razão entre hidrogênio e carbono estimada da corrente de hidrocarboneto liquido; e contatar as incrustações com o solvente selecionado ou mistura de solventes.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação da natureza das incrustações compreende pelo menos um dentre:

análise de um depósito formado como um resultado do processamento da corrente de alimentação de hidrocarboneto para estabelecer pelo menos um parâmetro de entrada para um modelo utilizado para a seleção da mistura; e análise da corrente de hidrocarboneto para estabelecer, pelo menos, um parâmetro de entrada para um modelo termodinâmico utilizado para a seleção da mistura;

em que pelo menos um parâmetro de entrada inclui pelo menos um de:

um peso molecular médio da incrustação;

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2/6 gravidade API;

um valor de sedimento medido da incrustação;

uma razão atômica entre hidrogênio e carbono da incrustação;

uma concentração da incrustação na corrente de hidrocarboneto;

uma concentração de sedimentos (valor de Teste de filtração a quente de casca previsto que é utilizado para

prever o teor máximo de incrustações) na corrente de alimentação. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: estimar pelo menos uma propriedade da incrustação com

base na natureza determinada;

em que pelo menos uma propriedade inclui pelo menos um dentre:

um peso molecular médio da incrustação;

uma distribuição de peso molecular da incrustação;

um parâmetro de solubilidade da incrustação;

um valor de sedimentos calculado da incrustação;

uma aromaticidade da incrustação;

uma olefinicidade da incrustação.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a seleção compreende pelo menos um dentre:

determinação de uma propriedade termodinâmica da incrustação com base em pelo menos uma dentre pelo menos uma propriedade de entrada, a pelo menos uma propriedade estimada, e uma condição de processo;

determinação de uma propriedade termodinâmica desejada

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3/6 da mistura de solventes com base na propriedade termodinâmica determinada;

cálculo de uma propriedade termodinâmica de um ou mais solventes com base em pelo menos um de uma ou mais propriedades de entrada determinadas e uma ou mais propriedades estimadas;

iterativamente determinar um solvente ou mistura de solventes que têm a propriedade termodinâmica desej ada. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura de solventes compreende pelo menos um dentre um solvente alifático, um

solvente aromático, diesel, óleo de reciclo médio (MCO) , óleo de reciclo leve (LCO) , óleo de fluxo, óleo desasfaltado (DAO), e óleo de reciclo pesado (HCO).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a mistura de solventes compreende pelo menos dois de um solvente alifático, um solvente alicíclico, um solvente aromático, diesel, óleo de reciclo médio (MCO), óleo de reciclo leve (LCO), óleo de fluxo, óleo desasfaltado (DAO), e óleo de reciclo pesado (HCO), em que os componentes selecionados da mistura são sinérgicos para dispersar incrustações.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de solventes compreende di-aromáticos com uma razão entre hidrogênio e carbono inferior a uma razão entre hidrogênio e carbono da incrustação.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de solventes compreende di-aromáticos com uma razão entre hidrogênio e

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4/6 carbono inferior a uma razão entre hidrogênio e carbono da corrente de hidrocarboneto.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de solventes compreende um ou mais dentre compostos di-aromáticos, compostos tri-aromáticos, e suas combinações.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contato compreende pelo menos um dentre:

misturar dois ou mais solventes para formar a mistura selecionada;

alimentar a mistura selecionada através de um equipamento contendo um depósito formado pela incrustação, assim dispersando pelo menos uma porção da incrustação na mistura selecionada e reduzindo um tamanho do depósito, misturar a mistura selecionada hidrocarboneto, diminuindo assim uma depósito durante e

processamento

com a corrente de taxa de formação de da corrente de

hidrocarboneto.

11. Processo, de acordo com a reivindicação

10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um dentre:

separação da mistura selecionada de pelo menos uma dentre a corrente de hidrocarboneto e a incrustação a partir de uma mistura resultante, que ocorre devido ao contato; e reciclagem de pelo menos uma porção da mistura selecionada para o contato.

12. Processo para afetar uma em uma corrente de hidrocarboneto condição de incrustações caracterizado pelo fato

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5/6 de que compreende:

a. alimentar uma corrente de hidrocarboneto para um processo de refinação;

b. determinar uma natureza de incrustações na corrente de hidrocarboneto;

c. estabelecer parâmetros de entrada e componentes de entrada para um modelo termodinâmico, em que os resultados do modelo são utilizados para selecionar uma mistura de hidrocarbonetos adequados para afetar as incrustações de uma maneira desejada com base na natureza determinada;

d. contatar as incrustações com a mistura selecionada.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma razão entre hidrogênio e carbono na mistura selecionada está na faixa de cerca de 1:1 a cerca de 2:1.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a razão entre hidrogênio e carbono na mistura selecionada é menor do que uma razão entre hidrogênio e carbono na incrustação.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a razão entre hidrogênio e carbono na mistura selecionada é menor do que uma razão entre hidrogênio e carbono na corrente de hidrocarboneto.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o contato ocorre em um processo de refinação, incluindo pelo menos um dentre uma seção de fração de gasolina, um sistema de água de arrefecimento, uma seção de recuperação de produto, uma unidade de produção de etileno, um processo de hidrocraqueamento, um processo de hidrotratamento, uma

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6/6 seção de aprimoramento de resíduo catalítico, um hidrotratador, um fracionador, uma torre atmosférica, uma torre de vácuo, um trem reator, um trocador de calor, tubulação associada dos mesmos, e combinações dos mesmos.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o contato atenua a deposição da incrustação durante a operação do processo de refinação.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o contato remove pelo menos uma porção da incrustação depositada a partir de pelo menos um dos equipamentos e tubulação no processo de refinação.