BR112013008603B1

BR112013008603B1 - Processo para hidrocraquear uma matéria-prima de hidrocarboneto

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Publication number: BR112013008603B1
Authority: BR
Publication date: 2018-10-02

Description

(54) Título: PROCESSO PARA HIDROCRAQUEAR UMA MATÉRIA-PRIMA DE HIDROCARBONETO (73) Titular: HALDOR TOPSOE A/S. Endereço: NYMOLLEVEJ 55 DK-2800 KGS, LYNGBY, DINAMARCA(DK) (72) Inventor: GORDON GONGNGAI LOW; MICHAEL GLENN HUNTER

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 05/10/2011, observadas as condições legais

Expedida em: 02/10/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

PROCESSO PARA HIDROCRAQUEAR UMA MATÉRIA-PRIMA DE HIDROCARBONETO.

[001] A invenção refere-se a um processo para hidrocraquear uma matéria-prima de hidrocarboneto para obter produtos de ebulição inferior mais valiosos tais como gás liquefeito de petróleo (LPG), nafta, querosene e diesel. Em particular, a invenção refere-se a um processo pelo qual compostos aromáticos polinucleares pesados são concentrados em uma parte do óleo não convertido e assim eles podem ser removidos, resultando em conversão e produção aumentadas de produtos.

[002] A conversão completa de gasóleos pesados de petróleo ou sintéticos para produtos destilados tais como gasolina, combustível de jato e diesel em um hidrocraqueador é praticamente limitada pela formação de compostos aromáticos polinucleares pesados (HPNA). Estes compostos, formados por meio de reações laterais indesejadas, são estáveis e virtualmente impossíveis de hidrocraquear. HPNA são compostos aromáticos policíclicos fundidos tendo 7+ anéis, por exemplo, coronenos C₂₄H₁₂, benzocoronenos C₂₈H₁₄, dibenzocoronenos C₃₂H₁₆ e ovalenos C₃₂H₁₄.

[003] HPNA com 7+ anéis aromáticos são subprodutos de reações de hidrocraqueamento que potencial mente podem causar problemas significativos em unidades de hidrocraqueamento. Quando o limite de solubilidade para o HPNA é excedido, sólidos se formam em linhas de transferência, válvulas e em superfícies trocadoras de calor. Além disso, o HPNA pode contribuir para desativação de catalisador por meio de inibição reversível e formação de coque. Problemas com HPNA ocorrem particularmente ao processar matérias-primas pesadas com altos pontos finais de destilação e mais materiais craqueados aromáticos em unidades de reciclagem de alta

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2/24 conversão.

[004] Consequentemente, HPNA surge em altos níveis nas correntes de reciclagem normalmente empregados em processos de alta conversão, resultando em obstrução dos catalisadores e equipamento.

[005] A solução convencional para este problema é remover uma parte da corrente de óleo de reciclagem como uma corrente de óleo não convertido para purgar os compostos HPNA do sistema, equilibrando efetivamente a taxa de purgação de HPNA com a taxa de sua formação por meio de reações. Esta abordagem limita o nível de conversão total alcançável no hidrocraqueador.

[006] Em um processo de hidrocraqueamento de alta conversão convencional, uma matéria-prima de gasóleo pesado hidrocarbônico é combinada com um gás rico em hidrogênio e reagida em catalisador para obter um efluente hidrocraqueado compreendendo produtos menos densos de menor peso molecular. O efluente hidrocraqueado do reator é condensado e separado em uma zona de separação em uma parte líquida compreendendo primariamente hidrocarbonetos e uma parte de vapor compreendendo primariamente hidrogênio não reagido. O vapor proveniente desta separação pode ser combinado com reposição de hidrogênio para considerar hidrogênio consumido por meio de reação e pode então ser comprimido e recirculado de volta para o vaso de reator. A primeira parte líquida proveniente da zona de separação é então direcionada para uma seção de fracionamento onde os produtos mais leves são destilados dos produtos não convertidos pesados em uma seção de fracionamento, por exemplo, uma torre de fracionamento ou uma série de torres de fracionamento. Calor normalmente é introduzido para esta operação de recuperação a fim de fornecer a energia necessária para separação.

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3/24 [007] A abordagem convencional para controlar o desenvolvimento de compostos HPNA no óleo de reciclagem é retirar uma purgação de produto de óleo de reciclagem da unidade como óleo não convertido. A taxa de purgação pode ser ajustada a fim de equilibrar a rejeição de HPNA com a produção líquida. Uma purgação como esta reduz substancialmente o nível de conversão total alcançável por meio de hidrocraqueamento para menos que 100%. Dependendo da qualidade de alimentação e condições de processo a taxa de purgação pode ser de um ou dois por cento até tão alta quanto 10% da taxa de alimentação original. A produção de produtos destilados valiosos é reduzida correspondentemente com perda econômica substancial para o refinador.

[008] A Patente U.S. No. 6.361.683 revela um processo de hidrocraqueamento pelo qual o efluente hidrocraqueado é hidrogênio dessorvido em uma zona de dessorção para produzir uma corrente hidrocarbônico gasoso que é passado por uma zona de hidrogenação de tratamento posterior para saturar compostos aromáticos. A zona de fracionamento está associada com uma zona de dessorção que é alimentada com líquido hidrocarbônico dessorvido obtido ao dessorver o efluente hidrocraqueado. Dessorção para remover HPNA também é considerada.

[009] A Patente U.S. No. 6.858.128 revela um processo de hidrocraqueamento que utiliza uma zona de fracionamento tendo uma seção inferior com uma parede de divisão para incluir seções adequadas para dessorver vapor para HPNA concentrado.

[0010] As Patentes U.S. No. 4.961.839 e 5.120.427 revelam um processo de hidrocraqueamento no qual toda a fração de partes inferiores é enviada para uma coluna de dessorção, fornecida como uma coluna de ponta na parte inferior da zona de fracionamento. A zona de fracionamento é alimentada por uma corrente vaporizado,

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4/24 para recuperar uma maior parte dos hidrocarbonetos leves, enquanto capacitando uma purgação de uma corrente de partes inferiores líquido rico em HPNA. A patente emprega um alto grau de vaporização da alimentação para o fracionamento a fim de minimizar a corrente purgado e para assegurar que somente uma fração livre de HPNA é reciclada, mas este alto grau de vaporização é associado com um consumo de energia indesejado.

[0011] Existe substancial incentivo econômico para maximizar a conversão da alimentação pesada e um recurso chave de muitos de tais processos é a reciclagem de óleo não convertido de volta para o sistema de reações, controlando assim a severidade de craqueamento e melhorando a seletividade das reações de hidrocraqueamento para produtos finais mais desejáveis tais como gasolina, combustível de jato e diesel combustível. Todos os processos e catalisadores de hidrocraqueamento conhecidos, entretanto, estão sujeitos a reações laterais indesejáveis que resultam na formação de compostos aromáticos polinucleares pesados (HPNA) que acumulam na corrente de reciclagem de óleo não convertido. Estes compostos são virtualmente impossíveis de converter por meio de reações de hidrocraqueamento e mostram uma forte tendência para desenvolver altos níveis de concentração na corrente de óleo de reciclagem. À medida que a concentração aumenta o desempenho do sistema de reator é degradado continuamente, resultando em condições não econômicas.

[0012] É um objetivo da invenção fornecer um processo de hidrocraqueamento pelo qual conversão dos materiais mais pesados e de pesos moleculares mais altos em produtos é aumentada, resultando em produção líquida reduzida de óleo não convertido.

[0013] É um objetivo adicional do processo de hidrocraqueamento minimizar a necessidade de purgação ao concentrar os compostos

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HPNA em uma parte da corrente de óleo não convertido.

[0014] Estes objetivos são alcançados por meio de um processo de hidrocraqueamento compreendendo as etapas de:

(a) combinar uma matéria-prima hidrocarbônica e uma corrente de reciclagem de fração de fundo pesada com um gás rico em hidrogênio para obter uma mistura compreendendo matéria-prima hidrocarbônica e hidrogênio;

(b) hidrocraquear cataliticamente a mistura compreendendo matéria-prima hidrocarbônica e hidrogênio em uma zona de hidrocraqueamento para obter um efluente hidrocraqueado;

(c) separar o efluente hidrocraqueado em uma primeira parte de vapor e uma primeira parte líquida em uma zona de separação;

(d) aquecer a primeira parte líquida para formar uma primeira parte líquida substancialmente vaporizada;

(e) fornecer a primeira parte líquida vaporizada para uma seção de fracionamento produzindo frações de produto individuais incluindo uma fração de fundo pesada compreendendo óleo não convertido na zona de fundo da seção de fracionamento;

(f) retirar da seção de fracionamento a fração de fundo pesada;

(g) dividir a fração de fundo pesada em uma corrente para dessorção e uma corrente de reciclagem de fração de fundo pesada;

(h) dessorver a corrente para dessorção, com um meio de dessorção, em uma coluna de dessorção de contracorrente para formar um vapor de parte de cima e um líquido dessorvido;

(i) fornecer o vapor de parte de cima para a seção de fracionamento, para uma corrente de reciclagem ou para uma posição a montante da seção de fracionamento; e (j) remover pelo menos uma parte do líquido dessorvido da

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6/24 coluna de dessorção de contracorrente como uma purgação líquida de óleo não convertido.

[0015] Em uma modalidade a primeira parte líquida vaporizada é pelo menos 50%, preferivelmente pelo menos 75%, ainda mais preferivelmente pelo menos 85% e muito mais preferivelmente pelo menos 90% vaporizada, e no máximo 95%, preferivelmente no máximo 90%, ainda mais preferivelmente no máximo 85% e muito mais preferivelmente no máximo 75% vaporizada com os efeitos associados de aumentar separação de HPNA e produto na zona de fracionamento com grau crescente de vaporização, e aumentar eficiência de energia com vaporização decrescente, já que quaisquer frações vaporizadas recicladas passarão por uma mudança de fase adicional antes da reciclagem.

[0016] Em uma modalidade uma parte do líquido dessorvido é reciclada, combinada com a corrente para dessorção e direcionada para uma entrada da coluna de dessorção de contracorrente, resultando em uma concentração aumentada de HPNA na purgação líquida.

[0017] Em uma modalidade a parte reciclada do líquido dessorvido e/ou da corrente para dessorção é aquecida por meio de troca de calor com a fração de fundo pesada, com o benefício de recuperação aumentada de calor residual, e um melhor fluxo e separação do líquido no dessorvedor.

[0018] Em uma modalidade adicional, a corrente para dessorção é aquecida antes do processo de dessorção para elevar sua temperatura para acima de seu ponto de bolha tal como para acima de 3000, preferivelmente para acima de 3200 e mais p referivelmente para acima de 3300 que tem o efeito de concentrar o HPNA ainda mais, ao promover a evaporação de outros componentes.

[0019] Em uma modalidade adicional energia térmica é transferida

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7/24 da fração de fundo pesada para o meio de dessorção por troca de calor, o que permite troca de calor em correntes que não tenham sido concentradas adicionalmente em óleo não convertido pesado por meio de dessorção.

[0020] Em uma modalidade adicional o meio de dessorção é vapor, preferivelmente vapor de média pressão tendo uma pressão entre 100 e 2.000 kPa (1 e 20 barg), mais preferivelmente entre 350 e 1.000 kPa (3,5 e 10 barg) e muito mais preferivelmente entre 350 e 600 kPa (3,5 e 6 barg).

[0021] Em uma modalidade a primeira parte de vapor compreende produtos mais leves de baixo peso molecular e hidrogênio não convertido.

[0022] Uma outra modalidade fornece como a fração de fundo pesada a fração de ebulição normal mais alta da seção de fracionamento, compreendendo material hidrocarbônico.

[0023] Em uma modalidade separação melhorada é obtida na coluna de dessorção de contracorrente já que ela compreende múltiplos estágios de equilíbrio na forma de bandejas ou material de enchimento.

[0024] Em uma modalidade adicional uma parte da fração de fundo pesada é direcionada para uma corrente de fração de fundo pesada para reciclagem e combinada com a matéria-prima hidrocarbônica para ser introduzida na zona de hidrocraqueamento, para fornecer hidrocraqueamento de óleo não convertido.

[0025] Em uma modalidade a taxa de fluxo da corrente para dessorção é controlada por uma unidade de controle de fluxo de acordo com uma taxa de fluxo desejada da purgação líquida de óleo não convertido, de tal maneira que a corrente de purgação líquida pode ser otimizado.

[0026] A matéria-prima hidrocarbônica pode ser hidrotratada antes

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8/24 do hidrocraqueamento.

[0027] Em uma modalidade parte ou toda a energia para aquecimento da corrente para dessorção é fornecida por meio de troca de calor com um ou mais correntes do processo de hidrocraqueamento, por exemplo, um efluente de reator, ou por troca de calor com uma fonte externa de meio de aquecimento tal como vapor de alta pressão, gás de combustão quente de um aquecedor ativado, ou por meio de aquecimento elétrico.

[0028] Uma modalidade envolve um processo em que o líquido dessorvido compreende compostos aromáticos polinucleares pesados em uma quantidade maior que a quantidade compreendida na fração de fundo pesada removida da coluna de fracionamento, reduzindo assim o compartilhamento de óleo não convertido na corrente de purgação líquida.

[0029] Em uma modalidade adicional saída de meio de dessorção da unidade de dessorção pode ser adicionada à seção de fracionamento, resultando em uma economia de consumo de meio de dessorção.

[0030] Em uma modalidade adicional o processo compreende adicionalmente a etapa de reciclar parte do líquido dessorvido pela coluna de dessorção de contracorrente e misturá-lo com a corrente para dessorção, para enviá-lo para a coluna de dessorção de contracorrente, com o efeito associado de fornecer uma concentração ainda maior de HPNA no óleo não convertido. Neste caso pode ser necessário fornecer adicionalmente calor para o processo de dessorção em contracorrente, para assegurar que o líquido está acima de sua temperatura de ponto de bolha durante dessorção.

[0031] Em uma modalidade adicional HPNA é extraído da purgação líquida por meio de adsorção em um adsorvente, para permitir que a purgação líquida seja reciclada para o processo, com o

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9/24 benefício de produção aumentada.

[0032] A figura 1 ilustra uma modalidade do processo de acordo com a invenção em que controle de fluxo é empregado na corrente para dessorção e uma parte da fração de fundo pesada é reciclada. [0033] O processo revelado utiliza etapas de processo específicas para reduzir a purgação líquida de óleo não convertido de um hidrocraqueador. Esta redução pode ser realizada ao pegar a corrente de fração de fundo da parte inferior da seção de fracionamento de produto tal como uma coluna de fracionamento, aquecê-lo substancialmente para acima de seu ponto de bolha e então dessorver com vapor em uma coluna de contracorrente com bandejas de fracionamento ou material de enchimento. A etapa de dessorção em temperatura elevada vaporiza uma quantidade substancial da corrente de fração de fundo quando comparada a simplesmente dessorver a fração de fundo pesada em seu ponto de bolha sem aquecimento. O vapor de parte de cima da fração de fundo pesada pode ser retornado para a seção de fracionamento, por exemplo, na parte inferior. A parte dessorvida da fração de fundo pesada permanece um líquido e é coletada no fundo da torre de dessorção. Esta corrente tem um ponto de ebulição substancialmente mais alto que o do óleo não convertido original e, portanto, HPNA é concentrado no líquido de partes inferiores mais pesado que pode então ser removido do hidrocraqueador como purgação líquida.

[0034] A maior concentração de HPNA no líquido dessorvido permite a remoção da quantidade desejada de HPNA em menor taxa de purgação em uma corrente de purgação líquida. A taxa de purgação líquida reduzida resulta em maior conversão total no hidrocraqueador juntamente com produções aumentadas de produtos destilados valiosos.

[0035] A concentração de HPNA na purgação líquida ainda pode

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10/24 ser aumentada adicionalmente ao reciclar uma parte do líquido dessorvido da fração de fundo pesada para uma entrada do dessorvedor. A corrente reciclada pode ser aquecida por meio de troca de calor, por exemplo, com a fração de fundo pesada para otimizar o consumo de calor do processo.

[0036] Esta descrição fornece um processo simples para concentrar os compostos HPNA em uma parte da corrente de óleo não convertido e minimizar assim a taxa de fluxo de purgação exigida. A taxa de fluxo de purgação exigida é reduzida substancialmente resultando em maior conversão e melhores rendimentos de produtos finais.

[0037] A descrição utiliza etapas de processo específicas para reduzir substancialmente a purgação exigida de óleo não convertido do hidrocraqueador, tal como por pelo menos 25% e preferivelmente por 50% ou mais. Esta redução é realizada ao retirar uma fração de fundo compreendendo óleo não convertido em uma primeira corrente de purgação da seção de fracionamento, aquecê-la substancialmente para acima de seu ponto de bolha e então dessorver com vapor em uma coluna de contracorrente com bandejas de fracionamento ou material de enchimento. A etapa de dessorção vaporiza uma quantidade substancial, tal como pelo menos 25% e preferivelmente 50% ou mais da corrente de fração de fundo retornando este vapor de parte de cima para a parte inferior da seção de fracionamento. O restante da corrente de fração de fundo permanece como um líquido dessorvido e é coletado no fundo da torre de dessorção. Este líquido é de ebulição substancialmente mais alta que a do óleo não convertido original e, por causa do ponto de ebulição normal muito alto dos compostos HPNA, a separação física concentra o HPNA no líquido de partes inferiores mais pesado, o qual é então removido do hidrocraqueador como purgação líquida. A maior concentração de

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HPNA no líquido dessorvido permite a remoção do HPNA exigido em menor taxa de fluxo de purgação. A taxa de purgação reduzida resulta em maior conversão total no hidrocraqueador juntamente com produções aumentadas de produtos destilados valiosos.

[0038] Ao fornecer a dessorção do óleo não convertido em uma etapa de processo separada, múltiplos efeitos vantajosos são obtidos. Um controle de temperatura e de fluxo independentes torna-se possível, o que permite uma otimização das condições de dessorção, e fluxo contracorrente é capacitado, o qual tem uma melhor eficiência de dessorção quando comparado a fluxo cocorrente.

[0039] É feita referência à figura 1 que ilustra esquematicamente os fluxos de processo e configuração de equipamento tal como incorporado nesta invenção.

[0040] Matéria-prima nova consistindo em uma alimentação hidrocarbônica, tal como o gasóleo pesado de petróleo ou sintético de origem mineral ou biológica 1, é combinada com o gás rico em hidrogênio 2 e uma corrente de reciclagem opcional de produto não convertido 16 e fornecida para uma zona de hidrocraqueamento 3 consistindo em um ou mais catalisadores contidos em um ou mais vasos de reação. Os catalisadores promovem a hidroconversão da matéria-prima hidrocarbônica, o que pode incluir hidrogenação para um efluente hidrocraqueado mais leve. O efluente de hidrocraqueamento 4, compreendendo produtos de hidrocarboneto juntamente com hidrogênio em excesso não consumido pela reação, sai da zona de hidrocraqueamento e entra em uma zona de separação 5 consistindo em um ou mais vasos que executam separação em uma primeira parte de vapor e uma primeira parte líquida. A primeira parte de vapor 6 proveniente da zona de separação pode ser combinada com o hidrogênio de reposição 7 para repor o hidrogênio consumido por reação. A corrente rica em hidrogênio pode então ser comprimido

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12/24 no compressor 8 para reciclagem de volta para a zona de hidrocraqueamento.

[0041] A primeira parte líquida 9 proveniente da etapa de separação passa por um aquecedor de processo 10 fornecendo energia para substancialmente vaporizar o fluido 11 antes de alimentar a seção de fracionamento de produto 12. A seção de fracionamento consiste em uma ou mais torres ou colunas com múltiplos estágios de equilíbrio na forma de bandejas ou material de enchimento que podem ser operados em fluxo contracorrente. As torres normalmente são dessorvidas com vapor ou recozidas para promover vaporização dos produtos. A seção de fracionamento executa a separação do produto individual e frações intermediárias 13, 14 tais como gasolina, combustível de jato e diesel combustível de acordo com diferenças nos seus pontos de ebulição normais. Na zona de fundo da seção de fracionamento a fração de fundo mais pesada, isto é, o óleo não convertido 15, pode ser coletado e retirado como um produto de óleo não convertido ou retornado para o reator na linha 16 como uma corrente de óleo de reciclagem para conversão adicional.

[0042] O propósito de um processo de hidrocraqueamento é converter tudo ou o máximo dos materiais mais pesados e de pesos moleculares mais altos em produtos resultando em nenhuma ou uma produção líquida mínima de óleo não convertido 15. Entretanto, uma primeira purgação de óleo não convertido ou de fração de fundo pesada 17 deve ser removida do hidrocraqueador possivelmente no controle de fluxo 18 a fim de evitar um desenvolvimento de HPNA dentro do sistema de reação. Em um sistema de dessorção de fração de fundo pesada, a corrente de fração de fundo pesada para dessorção é encaminhada para um aquecedor de processo 19 de tal maneira que a temperatura desta corrente para dessorção 20 é elevada substancialmente para acima do ponto de bolha da corrente

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13/24 para dessorção e da temperatura da parte inferior de seção de fracionamento. Esta corrente aquecida para dessorção é então alimentada ao topo de uma torre de dessorção de contracorrente 21 consistindo em múltiplos estágios de equilíbrio na forma de bandejas ou material de enchimento. Vapor é acrescentado à parte inferior da torre de dessorção 22 para promover vaporização do óleo não convertido. O vapor de parte de cima proveniente do topo da torre de dessorção 23 é encaminhado para a parte inferior da coluna de fracionamento 12. A parte líquida dessorvida da corrente para dessorção que não é vaporizada no dessorvedor flui para o fundo da torre e é então removida do hidrocraqueador como uma purgação líquida de óleo não convertido 24.

[0043] As condições de operação no sistema de dessorção de fração de fundo pesada são estabelecidas de tal maneira que a purgação líquida de óleo não convertido 24 proveniente do fundo do dessorvedor é substancialmente menor que a fração de fundo pesada, isto é, o óleo não convertido 17 removido da corrente de fração de fundo pesada para dessorção, enquanto que removendo suficientemente o HPNA indesejado.

[0044] É feita referência à figura 2 que ilustra esquematicamente os fluxos de processo e configuração de equipamento em um detalhe de uma modalidade preferida, empregando os mesmos números de referência da figura 1 para elementos similares em função similar. [0045] A figura 2 mostra o esquema de fluxo na saída da seção de fracionamento. Os elementos anteriores do processo correspondem àqueles da figura 1 tais como descritos anteriormente.

[0046] Tal como mencionado, o propósito de um processo de hidrocraqueamento é converter tudo ou o máximo dos materiais mais pesados e de pesos moleculares mais altos em produtos resultando em nenhuma ou uma produção líquida mínima do óleo não convertido

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15. Entretanto, uma primeira purgação de óleo não convertido ou de fração de fundo pesada 17 deve ser removida do hidrocraqueador possivelmente no controle de fluxo 18 a fim de evitar um desenvolvimento de HPNA dentro do sistema de reação. Em um sistema de dessorção de fração de fundo pesada de acordo com a presente descrição, a corrente de fração de fundo pesada retirada é direcionada como uma corrente para dessorção, e pode ser encaminhada para um aquecedor de processo 19 de tal maneira que a temperatura da corrente para dessorção 20 é elevada substancialmente para acima do ponto de bolha da corrente de fração de fundo pesada para dessorção e da temperatura da parte inferior da seção de fracionamento. Esta corrente aquecida para dessorção é então fornecida para o topo de uma torre de dessorção de contracorrente 21 consistindo em múltiplos estágios de equilíbrio na forma de bandejas ou material de enchimento. Vapor é acrescentado à parte inferior da torre de dessorção 22 para promover vaporização do óleo não convertido. O vapor de parte de cima proveniente do topo da torre de dessorção 23 é encaminhado para a parte inferior da seção de fracionamento 12. O líquido dessorvido da corrente para dessorção que não é vaporizado no dessorvedor fluirá para o fundo da torre. Uma parte deste líquido dessorvido é removida do hidrocraqueador como uma purgação líquida (uma purgação necessária) de óleo não convertido 24, e uma outra parte 25 é reciclada para uma entrada da torre de dessorção 22, a qual pode ser a mesma ou uma diferente da entrada através da qual a corrente para dessorção proveniente da seção de fracionamento é fornecida. Na figura 2 o líquido reciclado 27 é aquecido por meio da troca de calor 26 com a fração de fundo pesada 15 da seção de fracionamento.

[0047] As condições de operação no sistema de dessorção de fração de fundo pesada são estabelecidas de tal maneira que a

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15/24 purgação líquida de óleo não convertido 24 proveniente do fundo do dessorvedor é substancialmente menor que a fração de fundo pesada, isto é, o óleo não convertido 17 removido do fluxo de fração de fundo pesada para dessorção, enquanto removendo suficientemente o HPNA indesejado.

[0048] Em uma modalidade alternativa da invenção ilustrada na figura 3, uma parte 25 do líquido dessorvido 24 é reciclada e fornecida para o topo do dessorvedor 21 após ser aquecida por meio de troca de calor com a corrente de fração de fundo pesada 24. Aquecimento deste líquido reciclado dessorvido é exigido por causa da queda de temperatura causada pelo contato com o grande volume de vapor de dessorção. Substancial energia térmica pode ser fornecida para o líquido dessorvido e óleo não convertido neste modo sem elevar a temperatura excessivamente para acima da temperatura de alimentação para o dessorvedor. Isto tem o benefício de reduzir a degradação térmica do óleo não convertido quando comparada com alimentar a fração de fundo pesada para o dessorvedor em uma temperatura mais alta. Adicionalmente, na modalidade da figura 3 o vapor de parte de cima 23 é direcionado para uma posição a montante da seção de fracionamento 12 e não diretamente para a seção de fracionamento, o que pode exigir menos reconfiguração no caso de aperfeiçoar uma unidade existente quando comparada às modalidades onde o vapor de parte de cima é direcionado diretamente para a seção de fracionamento 12.

[0049] Sob certas condições de processo, pode ser benéfico evitar direcionar o líquido reciclado dessorvido de alta ebulição para um trocador de calor. Portanto, sob tais condições de processo, pode ser preferido usar a modalidade da figura 4 na qual o calor da fração de fundo pesada 15 é recuperado por meio de troca de calor no trocador de calor 30 com uma linha de vapor 22, provendo o vapor

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16/24 superaquecido 31 que é fornecido para o dessorvedor 21. Uma quantidade suficiente de vapor de baixa pressão de 170Ό pode ser aquecida para vapor superaquecido em 330Ό em uma s ituação como esta, enquanto reduzindo a temperatura da fração de fundo pesada por somente cerca de 5Ό.

[0050] Dependente da configuração do hidrotratador e da seção de fracionamento, configurações alternativas da torre de dessorção existem.

[0051] Em caso alternativos onde a seção de fracionamento 12 é uma coluna de destilação a vácuo, ou é um fracionador principal com uma caldeira de recozer ativada, de tal maneira que ela não é operada com vapor, o concentrador de HPNA não será configurado para retornar uma saída de vapor para o fracionador. Nestes casos o concentrador de HPNA pode ser configurado com um condensador para condensar o vapor e os hidrocarbonetos de parte de cima. A água de parte de cima proveniente do vapor pode ser reutilizada como água de lavagem, e os hidrocarbonetos de parte de cima podem ser fornecidos para o fracionador, para a corrente de reciclagem ou para uma posição a montante do fracionador, tal como um tambor de surto de alimentação.

[0052] Em tais modalidades alternativas a fração de fundo pesada proveniente da coluna de fracionamento ainda pode ser usada para preaquecer a corrente de líquido dessorvido reciclado.

[0053] As condições de pressão do dessorvedor seriam configuradas desta maneira, por exemplo, para operar sob vácuo ou baixa pressão se exigido, ao ser ligado ao sistema de vácuo e usar somente um pequena quantidade de vapor de baixa pressão para dessorver o óleo não convertido.

[0054] Em modalidades alternativas, alternativas para vapor como meio de dessorção, tais como metano ou outros gases, também

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17/24 podem ser usadas.

[0055] Destinos alternativos adicionais do vapor de parte de cima proveniente do dessorvedor podem incluir qualquer posição a montante da seção de fracionamento, incluindo a entrada para o aquecedor de processo 10.

[0056] Para otimizar adicionalmente a produção também é possível retirar HPNA por meio de adsorção em um leito de carbono ativado, ou um outro absorvente, tal como é revelado na US 4.447.315. Um leito como este trabalhará especialmente bem no caso de uma corrente de purgação de HPNA de alta concentração, uma vez que o tamanho do leito pode ser menor. Operação pode envolver operar dois leitos paralelos alternadamente, de tal maneira que um leito pode ser regenerado ou substituído sem interromper operação de instalação.

Exemplos

Exemplo 1 [0057] A fim de testar a potencial divisão de HPNA na invenção proposta, uma amostra de óleo não convertido hidrocraqueado obtida de uma instalação de hidrocraqueamento operando comercial mente com as propriedades mostradas na Tabela 1 foi destilada em um aparelho ASTM D-1160. Uma vez que este aparelho não utiliza refluxo ele gera uma separação física com substancial sobreposição entre o produto de parte de cima e de partes inferiores e corresponde bem à separação vapor/líquido em um dessorvedor de vapor simples.

Tabela 1

Propriedades de Amostra de Óleo Não Convertido
Gravidade Específica		0,844
Aromáticos Polinucleares Pesados
Coroneno	ppm em peso	394
1-Metilcoroneno	ppm em peso	132

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Nafcoroneno	ppm em peso	127
Ovaleno	ppm em peso	91
HPNA Total	ppm em peso	744
Destilação
Ponto de Ebulição Inicial	*C	342
10%	*C	397
50%	*C	451
90%	*C	513
Ponto de Ebulição Final	*C	572

[0058] Duas destilações de laboratório foram executadas usando o método e aparelho ASTM D-1160, a primeira produzindo uma fração de partes inferiores de 50% em volume da carga inicial e uma segunda produzindo uma fração de fundo de somente 20% em volume da carga, para documentar como o HPNA dividiria nas frações de parte de cima e de partes inferiores. Os resultados da análise de HPNA e análise de destilação tanto na fração de fundo quanto nas frações de vapor de parte de cima estão resumidos na Tabela 2.

Tabela 2

Propriedades de Frações Destiladas

Caso Fração	I Partes inferiores	Destilada	II
Partes inferiores	Destilada
Produção	% em volume	50	50	20	80
Gravidade Específica		0,849	0,838	0,855	0,840
Aromáticos
Polinucleares
Pesados
Coroneno	ppm em peso	650	105	775	245
1-Metilcoroneno	ppm em peso	240	20	385	55
Nafcoroneno	ppm em peso	235	<5	565	<5

Petição 870170008508, de 08/02/2017, pág. 21/35

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Ovaleno	ppm em peso	175	<5	475	<5
HPNA Total		ppm em peso	1.300	130	2.200	305
Ponto de	Ebulição	*C	406	288	440	338
Inicial
10%		*C	439	380	473	391
50%		*C	479	426	510	441
90%		*C	531	463	550	483
Ponto de	Ebulição	*C	583	511	596	529
Final
[0059]	Estes	resultados mostram	claramente	que a	destilação

ASTM alcançou uma substancial separação de HPNA entre o destilado de parte de cima e fração de partes inferiores. Isto é uma consequência da volatilidade muito baixa dos compostos HPNA. Em um hidrocraqueador, é necessário purgar de forma suficiente HPNA do sistema para equilibrar a produção líquida de HPNA por reação. Neste exemplo, o Caso I resulta em um aumento da concentração de HPNA total por um fator de 744 ppm em peso a 1.300 ppm em peso ou 175%. O Case II resulta em um aumento de HPNA total por um fator de 744 ppm em peso a 2.200 ppm em peso ou 295%.

Exemplo 2 [0060] Desempenho da invenção foi avaliado com base em um dessorvedor de vapor sob as condições mostradas na Tabela 3 a seguir.

Tabela 3

Condições de Processo para Coluna de Dessorção de Vapor

Bandejas Teóricas		4
Taxa de Vapor de Dessorção	kg/h	3.243
(22)
Pressão de Topo de Coluna	kPa (barg)	130 (1,30)
Pressão de Fundo de Coluna	kPa (barg)	136 (1,36)

Petição 870170008508, de 08/02/2017, pág. 22/35

20/24 [0061] Experimentos de processo foram executados em duas temperaturas de alimentação de dessorvedor diferentes, 350Ό e 380Ό, para ilustrar a divisão de vapor de parte de cima e produtos líquidos de partes inferiores. Molécula de HPNA de coroneno foi também incluída no experimento para mostrar como os equilíbrios vapor-líquido prognosticariam a distribuição da espécie HPNA mais leve. Os resultados baseados na temperatura de alimentação de dessorvedor de 350Ό estão apresentados na Tabela 4 a seguir. Nesta temperatura de alimentação, 50% em peso são destilados de parte de cima e 50% são recuperados no produto líquido de partes inferiores. O componente coroneno foi concentrado nas partes inferiores de dessorvedor de 461 ppm em peso na alimentação para 691 ppm em peso nas partes inferiores correspondendo a 150%.

Tabela 4

Alimentação de Dessorvedor e Taxas e Propriedades de Produto

Descrição da Corrente		Corrente para dessorção	Líquido dessorvido	Vapor de parte de cima
Corrente N°		20	24	23
Temperatura da Corrente	*C	350	209	312
Produção (% da Alimentação) Aromáticos Polinucleares Pesados	% em peso	100	50	50
Coroneno Destilação	ppm em peso	461	691	231
IBP	*C	300	340	282
10%	*C	360	393	344
50%	*C	427	447	407

Petição 870170008508, de 08/02/2017, pág. 23/35

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90% *C 483 505 455

FBP *C 560 563 511 [0062] Os resultados de dessorvedor baseados em temperatura de alimentação de dessorvedor de 380Ό estão apresentados na Tabela 5 a seguir. Nesta temperatura de alimentação, 64% em peso são destilados de parte de cima e 36% são recuperados no produto líquido de partes inferiores. O componente coroneno foi concentrado nas partes inferiores de dessorvedor de 466 ppm em peso na alimentação para 727 ppm em peso nas partes inferiores correspondendo a 156%. Muitas das moléculas de HPNA de preocupação no hidrocraqueador são de fato mais pesadas e menos voláteis que coroneno e podem ser esperadas para se concentrar mais na corrente de fundo de dessorvedor.

Tabela 5

Alimentação de Dessorvedor e Taxas e Propriedades de Produto

Descrição da Corrente		Corrente para dessorção	Líquido dessorvido	Vapor de parte de cima
Corrente N°		20	24	23
Temperatura da Corrente	380	195	209	325
Produção (% da Alimentação) Aromáticos Polinucleares Pesados	%em peso	100	36	64
Coroneno Destilação	ppm em peso	466	727	319
IBP	*C	300	346	288
10%	*C	360	398	350
50%	*C	427	454	414

Petição 870170008508, de 08/02/2017, pág. 24/35

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90%

FBP *C 483 515 462 *C 560 554 524

Exemplo 3 [0063] Ο desempenho de uma modalidade com base em reciclar as partes inferiores de dessorvedor na mesma quantidade da corrente de alimentação e aquecimento para a mesma temperatura de 350Ό está mostrado na Tabela 6. Uma comparação da curva de destilação da corrente de purgação líquida 24 na Tabela 4 e na Tabela 6 mostra que, com reciclagem de uma parte da saída de dessorvedor, a quantidade de produtos de alta ebulição na purgação líquida é aumentada, isto é, a temperatura de 10% de ebulição mais alta é aumentada de 505Ό para 527Ό. Neste maior grau de concentração, pode ser visto na Tabela 6 que a concentração de coroneno no vapor de parte de cima 23 está só ligeiramente abaixo daquela da fração de partes inferiores pesada 15 que indica que uma grande parte deste traçador HPNA se volatilizou para a fração de vapor de parte de cima. Entretanto, outros compostos HPNA que são mais pesados e de ebulição mais alta que a de coroneno seriam concentrados predominantemente na fração de partes inferiores pesada e seriam purgados do sistema.

Tabela 6

Alimentação de Dessorvedor e Taxas e Propriedades de Produto Configuração de Reciclagem de Partes Inferiores Alternativa

		Corrente	Reciclagem	Líquido	Vapor de
Descrição da		para	de	dessorvid	parte
Corrente		dessorção	dessorvedor	0	de cima
Corrente N°		20	27	24	23
Temperatura da	*C	350	350	254	326

Corrente

Petição 870170008508, de 08/02/2017, pág. 25/35

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100 20 80

Produção (% da % em peso 100 Alimentação)

Aromáticos

Polinucleares

Pesados

Coroneno	ppm em peso	470	720	720	408
Destilação
IBP	*C	301	376	376	295
10%	*C	361	415	415	355
50%	*C	428	472	472	419
90%	*C	484	527	527	465
FBP	*C	527	554	554	488

[0064] Estes resultados demonstram que sob condições razoáveis e práticas de temperatura, pressão e taxa de fluxo, a corrente de óleo não convertido pode ser dividido por meio de dessorção de vapor e resultar na concentração de compostos HPNA em uma corrente de líquido de partes inferiores. Esta concentração resultará em taxas de purgação líquida diminuídas do hidrocraqueador e conversão e produções aumentadas correspondentes de produtos destilados.

[0065] Um exemplo do melhoramento de conversão comparando um caso com purgação líquida igual a três por cento em volume da alimentação hidrocarbônica a um caso com purgação líquida igual a 0,6% em volume de alimentação hidrocarbônica está mostrado na Tabela 7. A produção de nafta, querosene e diesel aumentou de 107,45% para 109,84% em volume da alimentação hidrocarbônica.

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24/24

Tabela 7

Melhoramento de Produção por Causa de Dessorção de Purgação
Produções em % em volume da alimentação	Sem dessorção de purgação	Com purgação líquida dessorvida
Nafta	23,42	23,94
Querosene	54,42	55,63
Diesel	29,61	30,27
Purgação de óleo não convertido líquida	3,0	0,60
Nafta + querosene + diesel	107,45	109,84

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de hidrocraqueamento, caracterizado pelo fato que compreende as etapas de:

(a) combinar uma matéria-prima hidrocarbônica e uma corrente de reciclagem de fração de fundo pesada compreendendo compostos aromáticos polinucleares pesados (HPNA) com um gás rico em hidrogênio para obter uma mistura compreendendo matéria-prima hidrocarbônica e hidrogênio;

(b) hidrocraquear cataliticamente a mistura compreendendo matéria-prima hidrocarbônica e hidrogênio em uma zona de hidrocraqueamento para obter um efluente hidrocraqueado;

(c) separar o efluente hidrocraqueado em uma primeira parte de vapor e uma primeira parte líquida em uma zona de separação;

(d) aquecer a primeira parte líquida para formar uma primeira parte líquida vaporizada;

(e) alimentar e introduzir a primeira parte líquida vaporizada para uma seção de alimentação de fracionamento de um fracionador tendo uma zona de fração leve superior e uma zona de descarga de fração pesada, de fundo, fracionando a primeira parte líquida vaporizada e produzindo frações de produto individuais incluindo uma fração leve e uma fração de fundo pesada compreendendo óleo não convertido na zona de descarga de fundo;

(f) retirar a fração de fundo pesada a partir da zona de descarga de fundo em um ponto abaixo da seção de alimentação e introdução;

(g) dividir a fração de fundo pesada retirada em uma corrente para dessorção e a corrente de reciclagem de fração de fundo pesada compreendendo HPNA, e reciclar a corrente de reciclagem de fração de fundo pesada compreendendo HPNA para formar uma parte

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2/4 da mistura da etapa (a);

(h) direcionar, como uma primeira corrente, a corrente para dessorção, como uma segunda corrente, um meio de dessorção, e, como uma terceira corrente opcional, uma parte reciclada de um líquido dessorvido, para uma coluna de dessorção de contracorrente e retirar da dita coluna de dessorção um vapor de topo e o líquido dessorvido;

(i) alimentar o vapor de topo para a seção de fracionamento, para a corrente de reciclagem de fração de fundo pesada ou para uma posição a montante da seção de fracionamento; e (j) remover pelo menos uma parte do líquido dessorvido da coluna de dessorção de contracorrente como uma purgação líquida de óleo não convertido, e (k) transferir energia térmica para uma das ditas primeira corrente, segunda corrente e terceira corrente opcional antes de direcionar a dita corrente para a coluna de dessorção de contracorrente.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira parte líquida vaporizada é pelo menos 50% vaporizada.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma parte do líquido dessorvido é reciclada, combinada com a corrente para dessorção e direcionada para uma entrada da coluna de dessorção de contracorrente.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a parte reciclada do líquido dessorvido e/ou da corrente para dessorção é aquecida por troca de calor com a fração de fundo pesada.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado

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3/4 pelo fato de que a corrente para dessorção é aquecida antes do processo de dessorção para elevar sua temperatura para acima de seu ponto de bolha.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de dessorção é vapor tendo uma pressão entre 100 e 2.000 kPa (1 e 20 barg).
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de dessorção de contracorrente compreende múltiplos estágios de equilíbrio na forma de bandejas ou material de enchimento.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de fluxo da corrente para dessorção é controlada por uma unidade de controle de fluxo de acordo com uma taxa de fluxo desejada da purgação líquida de óleo não convertido.
9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima hidrocarbônica é hidrotratada antes do hidrocraqueamento.
10. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que parte ou toda a energia para o aquecimento da corrente para dessorção é fornecida por troca de calor com um ou mais correntes do processo de hidrocraqueamento.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da corrente para dessorção é fornecido de uma ou mais fontes de calor escolhidas do grupo consistindo em um efluente de reator, uma fonte externa de meio de aquecimento, vapor de alta pressão, gás de combustão quente de um aquecedor ativado, e aquecimento elétrico.
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que saída de meio de dessorção da unidade de dessorção é adicionada à coluna de fracionamento.

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13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que HPNA é extraído da purgação líquida por adsorção em um adsorvente.

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