BR112015002402B1

BR112015002402B1 - processo e sistema para atualizar hidrocarbonetos residuais e diminuir a tendência dos produtos resultantes em direção à formação de sedimento asfaltênico em processos a jusante

Info

Publication number: BR112015002402B1
Application number: BR112015002402-5A
Authority: BR
Inventors: Ujjal K. Mukherjee; Mario C. Baldassari
Original assignee: Lummus Technology Inc.
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2020-12-01
Also published as: ZA201500697B; MA20150383A1; CA2880515C; EP2880132A2; EP2880132A4; WO2014022082A2; US10221366B2; CN104662134A; MY171519A; CN104662134B; CA2880515A1; US20140034549A1; SG11201500830TA; MX2015001400A; FI2880132T3; AU2013296947A1; EA201590314A1; WO2014022082A3; KR101716989B1; CN105713655A

Abstract

HIDROCRAQUEAMENTO DE RESÍDUOS Um processo para atualizar resíduo de hidrocarbonetos e diminuir a tendência dos produtos resultantes em relação a formação de sedimentos asfaltênicos nos processos a jusante, é divulgado. O processo pode incluir: o contato de uma fração de resíduo de hidrocarboneto e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão, em uma zona de reação de hidrocraqueamento, para converter pelo menos uma porção da fração de resíduo de hidrocarboneto para hidrocarbonetos mais leves; recuperar um efluente da zona de reação de hidrocraqueamento; contatar hidrogênio e pelo menos uma porção do efluente com um catalisador de hidrotratamento de residuais; e separar o efluente para recuperar duas ou mais frações de hidrocarbonetos.

Description

PROCESSO E SISTEMA PARA ATUALIZAR HIDROCARBONETOS RESIDUAIS E DIMINUIR A TENDÊNCIA DOS PRODUTOS RESULTANTES EM DIREÇÃO À FORMAÇÃO DE SEDIMENTO ASFALTÊNICO EM PROCESSOS A JUSANTE

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[0001] As modalidades descritas aqui se referem, geralmente, aos processos para o hidrocraqueamento de resíduo e outras frações de hidrocarboneto pesados. Mais especificamente, as modalidades descritas aqui se referem aos processos para o craqueamento de resíduo e outras frações de hidrocarboneto pesados enquanto reduzindo simultaneamente a formação de sedimento asfaltênico a jusante de sistemas do reator de leito fluidizado e melhorando a qualidade dos produtos de conversão.

ANTECEDENTES

[0002] Tentativas de mitigar os problemas de deposição de sedimentos no equipamento a jusante dos reatores de leito fluidizado, tais como separadores, trocadores, aquecedores e equipamentos de fracionamento usaram vários meios mecânicos e químicos. No entanto, a deposição de sedimentos continua sendo um desafio. A precipitação do material asfaltênico ("sedimento") é um grande problema na maioria, se não em todas, as unidades de hidrocraqueamento de resíduo de alta conversão, especialmente aquelas que usam hidrocraqueamento de leito fluidizado e muitas vezes limita o grau de conversão e reduz o fator de fluxo de muitas unidades. Além disso, os produtos de hidrocraqueamento de leito fluidizado são, tipicamente, de qualidade inferior, à medida que uma parte significativa da conversão ocorre como resultado do craqueamento térmico e, uma contribuição da hidroconversão catalítica, que melhora a qualidade do produto, é de certa forma limitada.

SUMÁRIO DAS MODALIDADES REIVINDICADAS

[0003] Em um aspecto, as modalidades descritas neste documento se referem a um processo para atualizar hidrocarbonetos de resíduo e diminuir a tendência dos produtos obtidos a partir da formação de sedimento asfaltênico em processos a jusante. O processo pode incluir: contatar uma fração de hidrocarboneto de resíduo e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão em uma zona de reação de hidrocraqueamento para converter pelo menos uma parte da fração de hidrocarboneto de resíduo para hidrocarbonetos mais leves; recuperar um efluente da zona de reação de hidrocraqueamento; contatar o hidrogênio e pelo menos uma parte do efluente com um catalisador de hidrotratamento de resíduo; e separar o efluente para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto.

[0004] Em outro aspecto, as modalidades descritas neste documento se referem a um sistema para atualizar hidrocarbonetos de resíduo e diminuir a tendência dos produtos obtidos a partir da formação de sedimento asfaltênico em processos a jusante. O sistema pode incluir: uma zona de reação de hidrocraqueamento para contatar uma fração de hidrocarboneto de resíduo e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão para converter pelo menos uma parte da fração de hidrocarboneto de resíduo para hidrocarbonetos mais leves e recuperar um efluente hidrocraqueado; um reator para contatar o hidrogênio e pelo menos uma parte do efluente hidrocraqueado com um catalisador de hidrotratamento de resíduo; e um sistema de separação para separar o efluente para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto.

[0005] Em outro aspecto, as modalidades descritas neste documento se referem a um processo para atualizar hidrocarbonetos de resíduo e diminuir a tendência dos produtos obtidos a partir da formação de sedimento asfaltênico em processos a jusante. O processo pode incluir: contatar uma fração de hidrocarboneto de resíduo e hidrogênio com um primeiro catalisador de hidroconversão em uma primeira zona de reação de hidrocraqueamento para converter pelo menos uma parte da fração de hidrocarboneto de resíduo para hidrocarbonetos mais leves e recuperar um primeiro efluente hidrocraqueado; extinguir o primeiro efluente hidrocraqueado com pelo menos um de um diluente aromático e um fluxo de gás contendo hidrogênio; separar o primeiro efluente hidrocraqueado resfriado bruscamente para recuperar uma primeira fração de vapor aéreo compreendendo hidrocarbonetos destilados e uma primeira fração de líquido inferior; contatar o hidrogênio e a primeira fração de líquido inferior com o segundo catalisador de hidroconversão, que pode ser igual ou diferente do primeiro catalisador de hidroconversão em uma segunda zona de reação de hidrocraqueamento para converter pelo menos uma parte da primeira fração de líquido inferior para hidrocarbonetos mais leves e recuperar um segundo efluente hidrocraqueado; contatar o hidrogênio e pelo menos uma parte do segundo efluente hidrocraqueado com um primeiro catalisador de hidrotratamento de resíduo para formar um produto hidrotratado; separar o produto hidrotratado para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto.

[0006] Outros aspectos e vantagens estarão evidentes pela descrição a seguir e reivindicações em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] A figura 1 é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

[0008] A figura 2A é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

[0009] A figura 2B é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

[0010] A figura 3 é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

[0011] A figura 4 é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

[0012] A figura 5 é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

[0013] A figura 6 é um diagrama de fluxo de processo simplificado de um processo para atualizar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas neste documento.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] Em um aspecto, as modalidades neste documento se referem, em geral, a processos de hidroconversão, incluindo processos para resíduo de hidrocraqueamento e outras frações de hidrocarboneto pesado. Mais especificamente, as modalidades aqui descritas se referem aos processos de hidroconversão para tratar resíduos e outras frações de hidrocarboneto pesado enquanto reduzem, simultaneamente, a formação de sedimento asfaltênico a jusante dos sistemas de reator de leito fluidizado e melhoram a qualidade dos produtos de conversão.

[0015] Os processos de hidroconversão descritos aqui podem ser usados para reagir matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo em condições de temperaturas e pressões elevadas na presença de hidrogênio, e um ou mais catalisadores de hidroconversão para converter a matéria-prima a produtos de peso molecular inferiores com níveis de contaminação reduzidos (tais como enxofre e/ou nitrogênio). Os processos de hidroconversão podem incluir, por exemplo, hidrogenação, dessulfuração, desnitrogenação, craqueamento, conversão e remoção de metais, carbono ou asfaltenos Conradson, etc.

[0016] Como usado aqui, as frações de hidrocarboneto de resíduo são definidas como uma fração de hidrocarboneto tendo pontos de ebulição ou um intervalo de ebulição acima de cerca de 343°C, mas também poderiam incluir todo processamento bruto pesado. As matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo que podem ser usadas com os processos descritos neste documento podem incluir várias refinarias e outros fluxos de hidrocarboneto, tais como petróleo atmosférico ou resíduo de vácuo, óleo desasfaltado, piche de desasfaltação, torre atmosférica hidrocraqueada ou fundo de torre a vácuo, gasóleo a vácuo de fluxo contínuo, gasóleo a vácuo hidrocraqueado, óleos de pasta fluida, fluidos cataliticamente craqueados (FCC), gasóleo a vácuo de um processo de leito fluidizado, bem como outros fluxos de hidrocarboneto similares, ou uma combinação destes, cada um podendo ser de fluxo contínuo, fluxos de metal inferior e/ou parcialmente dessulfurizados, hidrocraqueados, derivados de processo.

[0017] Referindo-se agora à Figura 1, uma fração de hidrocarboneto de resíduo (resíduo) 2 é aquecida e misturada com um gás tratado rico em hidrogênio 4 e alimentada a um estágio de hidrocraqueamento 6. O estágio de hidrocraqueamento 6 pode incluir um reator de leito fluidizado simples 7, conforme ilustrado, ou pode incluir múltiplos reatores dispostos em paralelo e/ou em série. No(s) reator(es) de leito fluidizado 7, a fração de hidrocarboneto de resíduo pode ser hidrocraqueada sob pressões parciais de hidrogênio de 70 a 170 bar (7 a 17 MPa), temperaturas de 380°C e 450°C e uma LHSV de 0,15 a 2,0 h-1 na presença de um catalisador de hidroconversão.

[0018] Dentro do reator de leito fluidizado 7, o catalisador é misturado novamente e mantido em movimento aleatório pela recirculação do produto líquido. Isso é obtido separando primeiro o óleo recirculado dos produtos gasosos. O óleo é então recirculado por meio de uma bomba externa ou de uma bomba tendo um propulsor montado no cabeçote inferior do reator.

[0019] A conversão do resíduo alvo no primeiro estágio de hidrocraqueamento pode, tipicamente, estar na faixa de cerca de 30% em peso a cerca de 75% em peso, dependendo da matéria-prima a ser processada. No entanto, a conversão deve ser mantida abaixo do nível onde a formação de sedimento se torna excessiva. Além de converter o resíduo, prevê-se que a remoção de enxofre estará na faixa de cerca de 40% a cerca de 80%, a remoção de metais estará na faixa de cerca de 40% a cerca de 85% e a Remoção de Carbono Conradson (CCR) estará na faixa de cerca de 40% a cerca de 65% no primeiro estágio de hidrocraqueamento 6.

[0020] O efluente líquido e a vapor do primeiro estágio de hidrocraqueamento 6 pode ser recuperado por meio da linha de fluxo 8 e resfriado bruscamente com um solvente aromático 10 e/ou um fluxo de gás contendo hidrogênio 12. Os solventes aromáticos 10 podem incluir qualquer solvente aromático, tal como óleo de pasta fluida de um processo de Craqueamento Catalítico Fluido (FCC) ou resíduo de vácuo ácido, entre outros.

[0021] O efluente resfriado bruscamente 14 é então alimentado a um reator em contracorrente / extrator carregado com catalisador(es) de hidroprocessamento (hidrotratamento). O líquido pesado do efluente do reator de primeiro estágio percorre a parte de baixo dentro do reator / extrator 15, passa pela zona de catalisador inferior B, contendo um catalisador de hidrotratamento de resíduo e entra em contato com o hidrogênio alimentado por meio da linha de fluxo 16, viajando de uma forma contracorrente até o reator / extrator. A hidrometalização (HDM), hidrodessulfurização (HDS), Redução de Carbono Conradson (HDCCR), hidrodesaromatização (HDA) e outras reações adicionais ocorrem na zona de catalisador B, resultando em uma fração inferior 18 mais receptiva ao processamento a jusante. A zona de catalisador B pode incluir um leito de catalisador vedado, vedação estruturada impregnada e outras formas típicas para conter o catalisador dentro de um sistema de reator de destilação catalítica.

[0022] Os destilados leves na fase de vapor entrando no reator / extrator 15 percorrem a parte de cima dentro do reator / extrator 15, passando pela zona de catalisador superior A, contatando o hidrogênio viajando de forma paralela à corrente até o reator / extrator. O catalisador na zona de catalisador A pode incluir um catalisador de hidrotratamento destilado e pode prover capacidade incremental de HDS, HDN e HDA, melhorando ainda a qualidade dos destilados leves recuperados. A fração de vapor, os destilados leves e o hidrogênio não reagido podem ser recuperados do reator / extrator 15 pela linha de fluxo 20 e encaminhados por meio de uma refrigeração, purificação a gás e o sistema de compressão de gás de reciclagem (não mostrado). Alternativamente, a fração de vapor 20 pode ser primeiro processada por meio de um sistema de reator de hidroprocessamento integrado (não mostrado), sozinha ou em conjunto com destilados externos e/ou destilados gerados no processo de hidrocraqueamento e, posteriormente, encaminhada para o sistema de refrigeração, purificação e compressão a gás (não mostrado).

[0023] A fração inferior 18 recuperada do reator / extrator 15 pode ser então direcionada em tanque flash 22, onde a pressão do fluido pode ser reduzida pela válvula de controle 24, por exemplo, antes de entrar no tanque flash. Este direcionamento resulta em uma fração de vapor 26, que pode ser encaminhada a um sistema de destilação atmosférico, após resfriar junto com outros produtos destilados recuperados do sistema de purificação e refrigeração a gás. A fração líquida 28 pode ser ainda retirada para recuperar os destilados atmosféricos adicionais, produzindo um produto de óleo não convertido pesado retirado similar a um produto inferior de torre atmosférica, tendo um ponto de ebulição na faixa de cerca de 343°C a cerca de 427°C, que podem ser enviados a um sistema de destilação a vácuo para recuperar os destilados a vácuo.

[0024] Referindo-se agora às figuras 2A e 2B, onde os numerais representam as peças, como uma alternativa ao reator / extrator 15, o efluente líquido e de vapor 8 do primeiro estágio de hidrocraqueamento 6 pode ser resfriado bruscamente usando um solvente aromático e/ou hidrogênio e alimentado a um reator de fluxo superior ou reator de OCR (substituição de catalisador on-line) 30 tendo uma zona de catalisador C contendo um catalisador de hidroprocessamento de resíduo provendo HDM, HDS, HDCCR e HDA adicionais, entre outras reações, melhorando a qualidade do efluente. Como comparado com um reator de fluxo superior a aplicação do reator de OCR permite que o catalisador seja adicionado e retirado em operação de uma maneira similar àquela praticada rotineiramente nos reatores de hidrocraqueamento de leito fluidizado. Desta forma o volume do reator pode ser reduzido e a qualidade do produto constante pode ser mantida ao longo da operação, sem que implique o desligamento da unidade para substituir o inventário do catalisador.

[0025] Em algumas modalidades, como ilustrado na Figura 2A, o efluente do reator de fluxo superior 30 pode ser alimentado por meio da linha de fluxo 32 a um separador de vapor / líquido 34, que pode, opcionalmente, conter uma zona de vedação 3 6 onde é contatado com o gás rico em hidrogênio 37. Os destilados leves podem ser recuperados do separador de vapor / líquido 34 pela linha de fluxo 38 e encaminhados por meio de uma refrigeração, purificação a gás e sistema de compressão de gás reciclado (não mostrado), conforme descrito acima. Alternativamente, a fração de vapor 38 pode ser primeiro processada por meio de um sistema de reator de hidroprocessamento integrado (não mostrado), sozinha ou em conjunto com destilados externos e/ou destilados gerados no processo de hidrocraqueamento e, posteriormente, encaminhada para o sistema de refrigeração, purificação e compressão a gás (não mostrado). Os destilados pesados podem ser recuperados do separador de vapor / líquido 34 pela linha de fluxo 40 e processados conforme descrito em relação ao tanque flash 22 da Figura 1.

[0026] Em outras modalidades, tal como ilustrado na Figura 2B, o efluente de fluxo superior ou o reator de OCR 30 pode ser alimentado pela linha de fluxo 42 a um reator / extrator 15, incluindo uma zona de catalisador superior A e uma zona de catalisador inferior B, conforme descrito acima com relação à Figura 1.

[0027] Como observado acima, os sistemas de hidroprocessamento de acordo com as modalidades descritas neste documento podem incluir um ou mais estágios de hidrocraqueamento. Referindo-se agora à Figura 3, uma modalidade de um processo de hidroprocessamento, de acordo com as modalidades neste documento, é ilustrada incluindo um separador intermediário de vapor / líquido e um reator / extrator seguindo o último estágio de hidrocraqueamento.

[0028] Uma fração de hidrocarboneto de resíduo (resíduo) 52 é aquecida e misturada com um gás tratado rico em hidrogênio 54 e alimentada a um estágio de hidrocraqueamento 56. O estágio de hidrocraqueamento 56 pode incluir um reator de leito fluidizado simples 57, conforme ilustrado, ou pode incluir múltiplos reatores dispostos em paralelo e/ou em série. No(s) reator(es) de leito fluidizado 57, a fração de hidrocarboneto de resíduo pode ser hidrocraqueada sob pressões parciais de hidrogênio de 70 a 170 bar (7 a 17 MPa), temperaturas de 380°C a 450°C e uma LHSV de 0,25 a 2,0 h-1 na presença de um catalisador de hidroconversão.

[0029] Dentro do reator de leito fluidizado 57, o catalisador é misturado novamente e mantido em movimento aleatório pela recirculação do produto líquido. Isso é obtido separando primeiro o óleo recirculado dos produtos gasosos. O óleo é então recirculado por meio de uma bomba externa ou de uma bomba tendo um propulsor montado no cabeçote inferior do reator.

[0030] A conversão do resíduo alvo no primeiro estágio de hidrocraqueamento pode, tipicamente, estar na faixa de cerca de 30% em peso a cerca de 75% em peso, dependendo da matéria-prima a ser processada. No entanto, a conversão deve ser mantida abaixo do nível onde a formação de sedimento se torna excessiva. Além de converter o resíduo, prevê-se que a remoção de enxofre estará na faixa de cerca de 40% a cerca de 75%, a remoção de metais estará na faixa de cerca de 40% a cerca de 80% e a Remoção de Carbono Conradson (CCR) estará na faixa de cerca de 40% a cerca de 60% no primeiro estágio de hidrocraqueamento 56.

[0031] O efluente líquido e a vapor do primeiro estágio de hidrocraqueamento 56 pode ser recuperado por meio da linha de fluxo 58 e resfriado bruscamente com um solvente aromático 60 ou um gás rico em hidrogênio 62. O solvente aromático 60 pode incluir qualquer solvente aromático, tal como óleo de pasta fluida de um processo de Craqueamento Catalítico Fluido (FCC) ou resíduo de vácuo ácido, entre outros.

[0032] O leito fluidizado 64 é então alimentado a um separador intermediário de vapor / líquido 66, que pode, opcionalmente, conter uma seção de vedação 68, onde o líquido não convertido pesado intermediário é ainda contatado com um gás rico em hidrogênio 73. O líquido pesado do primeiro efluente de estágio de hidrocraqueamento pode então ser recuperado como uma fração inferior 70 do separador de vapor / líquido 66, combinado com hidrogênio 71 e alimentado a um segundo estágio de hidrocraqueamento 72, que pode incluir um ou mais reatores de leito fluidizado 74, onde os sistemas com múltiplos reatores podem incluir disposições em paralelo e/ou em série. Os reatores de leito fluidizado 74 podem operar de uma maneira similar como descrito acima, provendo conversão incremental dos líquidos pesados a gasóleos a vácuo e outros produtos leves.

[0033] A conversão do resíduo alvo que sai do segundo estágio de hidrocraqueamento pode, tipicamente, estar na faixa de cerca de 50% em peso a cerca de 85% em peso, dependendo da matéria-prima a ser processada. No entanto, a conversão deve ser mantida abaixo do nível onde a formação de sedimento se torna excessiva. Além de converter o resíduo, prevê-se que a remoção de todo o enxofre que sai do segundo estágio de hidrocraqueamento 72 estará na faixa de cerca de 60% a cerca de 85%, a remoção de metais estará na faixa de cerca de 60% a cerca de 92% e a Remoção de Carbono Conradson (CCR) estará na faixa de cerca de 50% a cerca de 75%.

[0034] O produto de vapor 76 recuperado do separador de vapor / líquido 66 pode ser resfriado bruscamente com um solvente aromático e/ou gás rico em hidrogênio 78 e combinado com o efluente de vapor e líquido 80 recuperado do último estágio de hidrocraqueamento (ou último reator de leito fluidizado dentro de um estágio de hidrocraqueamento). Os produtos combinados resfriados bruscamente podem ser alimentados pela linha de fluxo 82 a uma zona de catalisador inferior B e uma zona de catalisador superior A de um reator / extrator intermediário 85.

[0035] O líquido pesado no fluxo combinado resfriado bruscamente 82 percorre a parte de baixo dentro do reator / extrator 85, passa pela zona de catalisador inferior B, contendo um catalisador de hidrotratamento de resíduo e entra em contato com o hidrogênio alimentado por meio da linha de fluxo 86, viajando de uma forma contracorrente até o reator / extrator. A hidrometalização (HDM), hidrodessulfurização (HDS), Redução de Carbono Conradson (HDCCR), hidrodesaromatização (HDA) e outras reações adicionais ocorrem na zona de catalisador fixa B, resultando em uma fração inferior 88 mais receptiva ao processamento a jusante. A zona de catalisador B pode incluir um leito de catalisador vedado, vedação estruturada impregnada e outras formas típicas para conter o catalisador dentro de um sistema de reator de destilação catalítica.

[0036] Os destilados leves na fase de vapor entrando no reator / extrator 85 percorrem a parte de cima dentro do reator / extrator 85, passando pela zona de catalisador superior A contatando o hidrogênio viajando de uma forma paralela à corrente até o reator / extrator. A zona de catalisador A pode incluir um catalisador de hidrotratamento destilado e pode prover capacidade incremental de HDS, HDN e HDA, melhorando ainda a qualidade dos destilados leves recuperados. A fração de vapor, os destilados leves e o hidrogênio não reagido podem ser recuperados do reator / extrator 85 pela linha de fluxo 90 e encaminhados por meio de uma refrigeração, purificação a gás e o sistema de compressão de gás de reciclagem (não mostrado). Alternativamente, a fração de vapor 90 pode ser primeiro processada por meio de um sistema de reator de hidroprocessamento integrado (não mostrado) , sozinha ou em conjunto com destilados externos e/ou destilados gerados no processo de hidrocraqueamento e, posteriormente, encaminhada para o sistema de refrigeração, purificação e compressão a gás (não mostrado).

[0037] A fração inferior 88 recuperada do reator / extrator 85 pode ser então direcionada em tanque flash 92, onde a pressão do fluido pode ser reduzida pela válvula de controle 94, por exemplo, antes de entrar no tanque flash. Este direcionamento resulta em uma fração de vapor 96, que pode ser encaminhada a um sistema de destilação atmosférico após resfriar junto com outros produtos destilados recuperados do sistema de purificação e refrigeração a gás. A fração líquida 98 pode ser ainda retirada para recuperar os destilados atmosféricos adicionais, produzindo um produto de óleo não convertido pesado retirado similar a um produto inferior de torre atmosférica, tendo um ponto de ebulição na faixa de cerca de 343°C a cerca de 427°C, que podem ser enviados a um sistema de destilação a vácuo para recuperar os destilados a vácuo.

[0038] Em uma modalidade alternativa, o efluente de vapor e líquido 80, com ou sem a fração de vapor 76, podem ser tratados usando um reator de fluxo superior ou de OCR (não ilustrado) e separados de forma similar às modalidades descritas em relação às Figuras 2A e 2B. A conversão adicional e intensificada de HDA, HDM, HDCCR e HDS obtida usando o reator de fluxo superior (com a zona de catalisador C) e/ou o reator / extrator (com as zonas de catalisador A e B) após o último estágio de hidrocraqueamento provê benefícios significativos sobre a mera separação dos efluentes de estágio de hidrocraqueamento combinados melhorando a qualidade dos produtos resultantes e tornando os produtos resultantes mais receptivos ao processamento a jusante.

[0039] Além dos benefícios que podem ser recebidos usando os sistemas de reator de fluxo superior ou destilação seguindo o último estágio de hidrocraqueamento, outros benefícios podem ser realizados por uso dos sistemas de reator de fluxo superior e/ou destilação que intermediam o primeiro e o segundo (e/ou entre posteriores) estágios de hidrocraqueamento, conforme ilustrado nas figuras 4-6, onde os numerais representam peças.

[0040] Referindo-se agora à Figura 4, em oposição aos produtos de separação de vapor dos produtos líquidos no primeiro efluente 58 de estágio de hidrocraqueamento 56 por um separador de vapor/líquido intermediário 66, o primeiro efluente 58 de estágio de hidrocraqueamento 56 pode ser alimentado a um reator / extrator 102 contendo uma zona de catalisador superior e uma zona de catalisador inferior B. O hidrogênio pode ser introduzido ao reator / extrator 102 pela linha de fluxo 104, por exemplo. O efluente de vapor e líquido do primeiro efluente de estágio de hidrocraqueamento 58 pode ser resfriado bruscamente usando um solvente aromático e/ou gás inerte 60 e alimentado a um reator / resfriado bruscamente de contracorrente contendo catalisador(es) de hidroprocessamento. O líquido pesado do efluente do reator de primeiro estágio percorre a parte de baixo dentro do reator / extrator 102, passa pela zona de catalisador inferior B, contendo um catalisador de hidrotratamento de resíduo e entra em contato com o hidrogênio alimentado por meio da linha de fluxo 104, viajando de uma forma contracorrente até o reator / extrator. A hidrometalização (HDM), hidrodessulfurização (HDS), Redução de Carbono Conradson (HDCCR), hidrodesaromatização (HDA) e outras reações adicionais ocorrem na zona de catalisador B. Uma fração inferior 108 pode ser recuperada a partir do reator / extrator 102 combinado com o hidrogênio 110 e alimentada com o segundo estágio de hidrocraqueamento 72 para processamento adicional conforme descrito acima.

[0041] Os destilados leves na fase de vapor entrando no reator / extrator 102 percorrem a parte de cima dentro do reator / extrator 102, passando pela zona de catalisador superior A, contatando o hidrogênio viajando de forma paralela à corrente até o reator / extrator. A zona de catalisador A pode incluir um catalisador de hidrotratamento destilado e pode prover capacidade incremental de HDS, HDN e HDA, melhorando ainda a qualidade dos destilados leves recuperados. A fração de vapor 112, de destilados leves e de hidrogênio não reagido recuperada do reator / extrator 102 pode ser ainda processada no reator / extrator 85 junto com o segundo efluente de estágio de hidrocraqueamento ou alimentada à refrigeração, purificação a gás comum e reciclar o sistema de processamento de gás, conforme descrito acima.

[0042] Da mesma forma, o primeiro efluente de estágio de hidrocraqueamento pode ser resfriado bruscamente e alimentado a um reator de fluxo superior ou de OCR 120, conforme ilustrado na Figura 5, contatando o efluente de hidrocraqueamento 58 com um catalisador de hidroprocessamento na zona de catalisador C para resultar em conversão adicional, HDM, HDS, HDCCR, e/ou HDA. O efluente 122 pode então ser alimentado a um separador de vapor / líquido intermediário 66 e processado como descrito acima com relação às respectivas partes da Figura 3. O segundo efluente de estágio de hidrocraqueamento 80 e o vapor recuperado do separador de vapor / líquido intermediário podem então ser processados como descrito acima com relação às respectivas partes de qualquer uma das Figuras 1, 2A (conforme ilustrado na Figura 5), 2B e 3, onde o processamento adicional do vapor recuperado do separador de vapor / líquido 66, se desejado, pode ser realizado alimentando uma parte ou toda a fração de vapor 122 ao reator de fluxo superior ou de OCR a jusante e/ou reator / extrator.

[0043] Como uma alternativa, o processamento do efluente intermediário recuperado do primeiro estágio de hidrocraqueamento pode ser realizado conforme ilustrado na Figura 6. Na presente modalidade, o primeiro efluente de estágio de hidrocraqueamento pode ser resfriado bruscamente com um solvente aromático e/ou gás hidrogênio e alimentado a um reator de fluxo superior e de OCR 130. O efluente 132 pode ser alimentado diretamente ao segundo estágio de hidrocraqueamento 72 pela linha de fluxo 134, ou pode ser alimentado pela linha de fluxo 136 ao reator / extrator 138 contendo uma zona de catalisador superior A e uma zona de catalisador inferior B, para tratamento e separação similar ao descrito acima em relação ao reator / extrator 102 (Figura 4). A fração de vapor 140, os destilados leves e o hidrogênio não reagido recuperados do reator / extrator 138 e o segundo efluente de estágio de hidrocraqueamento 80 podem então ser processados conforme descrito acima em relação a qualquer uma das Figuras 1, 2A, 2B (como ilustrado na Figura 6) e 3, onde o processamento adicional do vapor recuperado do separador de vapor / líquido 138, se desejado, pode ser realizado alimentando uma parte ou toda a fração de vapor 140 ao reator de fluxo superior ou de OCR e/ou reator / extrator a jusante.

[0044] Os catalisadores de hidroconversão que podem ser usados nas zonas de catalisador A, B e C incluem o catalisador que pode ser usado para o hidrotratamento ou hidrocraqueamento de uma matéria-prima de hidrocarboneto. Um catalisador de hidrotratamento, por exemplo, pode incluir qualquer composição do catalisador que pode ser usada para catalisar a hidrogenação das matérias-primas de hidrocarboneto para aumentar o seu teor de hidrogênio e/ou remover contaminantes de heteroátomo. Um catalisador de hidrocraqueamento, por exemplo, pode incluir qualquer composição do catalisador que pode ser usada para catalisar a adição de hidrogênio às moléculas de hidrocarboneto grandes ou complexas, bem como o craqueamento das moléculas para obter moléculas menores de peso molecular inferior.

[0045] As composições de catalisador de hidroconversão para uso no processo de hidroconversão de acordo com as modalidades descritas aqui são bem-conhecidas para aqueles versados na técnica e várias estão comercialmente disponíveis de W.R. Grace & Co., Criterion Catalysts & Technologies, e Albemarle, entre outros. Os catalisadores de hidroconversão adequados podem incluir um ou mais elementos selecionados dos Grupos 4-12 da Tabela Periódica dos Elementos. Em algumas modalidades, os catalisadores de hidroconversão de acordo com as modalidades descritas neste documento podem compreender, consistir em ou consistir essencialmente em um ou mais níquel, cobalto, tungstênio, molibdênio e as combinações dos mesmos, ou não suportados ou suportados em um substrato poroso, tal como sílica, alumina, titânia ou combinações das mesmas. Como fornecido por um fabricante ou como resultado de um processo de regeneração, os catalisadores de hidroconversão podem estar sob a forma de óxidos de metal, por exemplo. Em algumas modalidades, os catalisadores de hidroconversão podem ser pré-sulfetados e/ou pré-condicionados antes da introdução ao(s) reator(es) de hidrocraqueamento.

[0046] O catalisador de hidrotratamento destilado que pode ser útil na zona de catalisador A pode incluir um catalisador selecionado a partir dos elementos conhecidos para prover atividade de hidrogenação catalítica. Pelo menos um componente de metal selecionado dos elementos do Grupo 8-10 e/ou dos elementos do Grupo 6 é, em geral, escolhido. Os elementos do Grupo 6 podem incluir cromo, molibdênio e tungstênio. Os elementos do Grupo 8-10 podem incluir ferro, cobalto, níquel, rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio e platina. A(s) quantidade(s) do(s) componente(s) de hidrogenação no catalisador varia(m) devidamente de cerca de 0,5% a cerca de 10% em peso do(s) componente(s) de metal do Grupo 8-10 e de cerca de 5% a cerca de 25% em peso do(s) componente(s) de metal do Grupo 6, calculada(s) como óxido(s) de metal por 100 partes em peso do total de catalisador, onde as percentagens em peso são baseadas no peso do catalisador antes da sulfetação. Os componentes de hidrogenação no catalisador podem ser de forma oxídica e/ou sulfetada. Se uma combinação de pelo menos um componente de metal do Grupo 6 e do Grupo 8 estiver presente como óxidos (misturados), isto estará sujeito a um tratamento de sulfetação antes do uso adequado no hidrocraqueamento. Em algumas modalidades, o catalisador compreende um ou mais componentes de níquel e/ou cobalto e um ou mais componentes de molibdênio ou tungstênio ou um ou mais componentes de platina e/ou paládio. Os catalisadores contendo níquel e molibdênio, níquel e tungstênio, platina e/ou paládio são úteis.

[0047] O catalisador de hidrotratamento de resíduo que pode ser útil na zona de catalisador B pode incluir catalisadores, em geral, compostos de um componente de hidrogenação, selecionado dos elementos do Grupo 6 (tais como molibdênio e/ou tungstênio) e elementos do Grupo 8-10 (tais como cobalto e/ou níquel) ou uma mistura dos mesmos, que podem ser suportados em um suporte de alumina. O óxido fosforoso (Grupo 15) está opcionalmente presente como um ingrediente ativo. Um catalisador típico pode conter de 3 a 35% em peso de componentes de hidrogenação, com um aglutinante de alumina. Os péletes de catalisador podem variar em tamanho de 1/32 polegadas a 1/8 polegadas e podem ser de uma forma esférica, extrudada, trilobata ou quadrilobata. Em algumas modalidades, a alimentação que passa por meio da zona de catalisador contata primeiro um catalisador pré-selecionado para remoção de metais, embora possa ocorrer também algumas remoções de enxofre, nitrogênio e aromática. As camadas de catalisador subsequentes podem ser usadas para a remoção de enxofre e de nitrogênio, embora também possa ser esperado que elas catalisem a remoção de metais e/ou reações de craqueamento. A(s) camada(s) de catalisador para desmetalização, quando presente(s), pode(m) compreender catalisador(es), tendo um tamanho médio de poro variando de 125 a 225 Angstroms e um volume de poro variando de 0,5-1,1 cm3/g. A(s) camada(s) de catalisador para desnitrificação/dessulfuração pode(m) compreender catalisador(es), tendo um tamanho médio de poro variando de 100 a 190 Angstroms e um volume de poro variando de 0,5-1,1 cm3/g. A Patente Norte-americana N° 4.990.243 descreve um catalisador de hidrotratamento, tendo um tamanho de poro de pelo menos cerca de 6 0 Angstroms e, de preferência, de cerca de 75 Angstroms a cerca de 120 Angstroms. Um catalisador de desmetalização útil para o presente processo está descrito, por exemplo, na Patente Norte-americana N° 4.976.848, cuja toda descrição está incorporada neste documento por referência para todos os efeitos. Da mesma forma, os catalisadores úteis para a dessulfuração de fluxos pesados estão descritos, por exemplo, nas Patentes Norte-americanas N° 5.215.955 e 5.177.047, cuja toda descrição está incorporada neste documento por referência para todos os efeitos. Os catalisadores úteis para a dessulfuração de destilado médio, fluxos de gasóleo a vácuo e fluxos de nafta estão descritos, por exemplo, na Patente Norte-americana N° 4.990.243, cuja toda descrição está incorporada neste documento por referência para todos os efeitos.

[0048] O catalisador de hidrotratamento de resíduo útil na zona de catalisador C pode incluir catalisadores compreendendo uma base refratária porosa, composta de alumina, sílica, fósforo ou várias combinações destes. Um ou mais tipos de catalisadores podem ser usados como catalisador de hidrotratamento de resíduo C, e onde dois ou mais catalisadores são usados, os catalisadores podem estar presentes na zona de reator como camadas. Os catalisadores na(s) camada(s) inferior(es) podem ter boa atividade de desmetalização. Os catalisadores também podem ter atividade de hidrogenação e dessulfuração, e pode ser vantajoso usar catalisadores de tamanho de poro grande para maximizar a remoção de metais. Os catalisadores tendo estas características não são ideais para a remoção de resíduo de carbono e enxofre. O tamanho médio do poro para o catalisador na camada ou camadas inferiores será, em geral, de pelo menos 60 Angstroms e em muitos casos será consideravelmente maior. O catalisador pode conter um metal ou uma combinação de metais, tais como níquel, molibdênio ou cobalto. Os catalisadores úteis na camada ou camadas inferior(es) estão descritos nas Patentes Norte-americanas N° 5.071.805, 5.215.955 e 5.472.928. Por exemplo, estes catalisadores conforme descritos na Patente Norte-americana n° 5.472.928 e tendo pelo menos 20% dos poros na faixa de 130 a 170 Angstroms, baseados no método de nitrogênio, podem ser úteis na(s) camada(s) inferior(es). Os catalisadores presentes na camada ou camada(s) superior(es) da zona de catalisador devem ter atividade de hidrogenação maior em comparação aos catalisadores na camada ou camadas inferior(es). Consequentemente, os catalisadores úteis na camada ou camadas superior(es) podem ser caracterizados por tamanhos de poro menores e melhor atividade de remoção de resíduo de carbono, desnitrificação e dessulfuração. Tipicamente, os catalisadores conterão metais, tais como, por exemplo, níquel, tungsténio e molibdênio para intensificar a atividade de hidrogenação. Por exemplo, os catalisadores conforme descritos na Patente Norte-americana n° 5.472.928 e tendo pelo menos 30% dos poros na faixa de 95 a 135 Angstroms, baseados no método de nitrogênio, podem ser úteis nas camadas de catalisadores superiores. Os catalisadores podem ser catalisadores moldados ou catalisadores esféricos. Além disso, os catalisadores densos, menos friáveis podem ser usados nas zonas de catalisador fixo de fluxo superior para minimizar a quebra das partículas de catalisador e a entrada de partículas no produto recuperado do reator.

[0049] Uma pessoa versada na técnica reconhecerá que as diversas camadas de catalisador não podem ser compostas de apenas um único catalisador, mas podem ser compostas de uma mistura de catalisadores diferentes para obter o nível ideal de metais ou de remoção de resíduo de carbono e dessulfuração para essa camada. Embora alguma hidrogenação ocorra na parte inferior da zona, a remoção do resíduo de carbono, nitrogênio e enxofre pode ocorrer principalmente na camada ou camadas superior(es). Obviamente, também ocorrerá a remoção de metais adicionais. O catalisador específico ou a mistura de catalisador selecionada para cada camada, o número de camadas na zona, o volume proporcional no leito de cada camada e as condições de hidrotratamento específicas selecionadas dependerão da matéria-prima a ser processada pela unidade, do produto desejado a ser recuperado, bem como das considerações comerciais, tais como o custo do catalisador. Todos estes parâmetros estão de acordo com a habilidade de uma pessoa envolvida na indústria de processamento de petróleo e não deve precisar de mais elaboração aqui.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0052] Um primeiro exemplo teórico é descrito com referência à Figura 1 que ilustra o efeito que a adição de um reator/extrator tem sobre as qualidades do petróleo não convertido pesado e produto destilado. Especificamente neste exemplo, o estágio de hidrocraqueamento em leito fluidizado opera em uma velocidade espacial horária do líquido de 0,25 hr-1 e uma temperatura entre 425°C e 432°C, convertendo entre 65 a 73% da fração de resíduo a vácuo na alimentação. Além disso, aproximadamente 75% de enxofre, 80% dos metais, 60% da CCR e 65% dos asfaltenos na alimentação do resíduo são removidos neste estágio de hidrocraqueamento.

[0053] O produto de petróleo não convertido pesado resultante após o resfriamento brusco a seguir flui para baixo através do leito do catalisador de hidrotratamento de resíduo onde ele contata o hidrogênio que flui para cima e contracorrente ao petróleo não convertido que sofre outra reação. Neste leito, a fração de resíduo não convertido sofre outras reações de desenxofreização, desmetalização e Redução de Carbono Conradson e conversão de asfalteno. Em adição, quaisquer radicais livres restantes formados como um resultado do craqueamento térmico que ocorre no estágio de hidrocraqueamento a montante são saturados reduzindo o precursor de coque e formação de sedimento, dessa forma melhorando a estabilidade do produto de petróleo não convertido resultante.

[0054] Em particular, é previsto que o leito da reação de hidrotratamento de resíduo operará em uma LHSV dentre 4 a 8 hr-1 e um WABT (isto é, temperatura do leito com peso médio) de 380°C a 400°C com um fluxo de gás variando entre 70 a 100 Nm3/m3 de alimentação. Como um resultado, estimase que a remoção de enxofre, CCR e de metais aumentará em 1 a 2%. Mais importantemente, no entanto, a formação de sedimento será suprimida em 15 a 20%.

[0055] Os destilados leves na fase a vapor que entram no reator/extrator com frações de destilado mais leves retiradas do petróleo não convertido no fluxo do leito da reação de hidrotratamento de resíduo através do leito de hidrotratamento de destilado com o hidrogênio contido no efluente do estágio de reação de hidrocraqueamento mais hidrogênio em excesso que sai do topo do leito de hidrotratamento de resíduo. Estima-se que cerca de 50% do destilado formado no estágio de reação de hidrocraqueamento estarão no fluxo de vapor para o leito de hidrotratamento de destilado. Este conterá a grande maioria do material de nafta no intervalo de ebulição, entre 50 a 60% do material de diesel no intervalo de ebulição e cerca de 25 a 30% da fração de gasóleo a vácuo. Em particular, é previsto que o leito de hidrotratamento de destilado operará em LHSV variando de 1,6 a 2,5 hr-1 e um WABT variando de 36 0°C a 90°C. Nestas condições de operação, as remoções de HDS e HDN excederão 99%, produzindo uma fração de nafta com < 1 wppm de enxofre e nitrogênio e um produto diesel com teor de enxofre ultrabaixo com < 10 pppm de enxofre.

Exemplo 2

[0057] Um segundo exemplo teórico é descrito com referência à Figura 2B que ilustra o efeito combinado que a adição de um fluxo ascendente ou reator de OCR e subsequente reator/extrator tem sobre as qualidades da conversão do resíduo, rendimentos da reação e petróleo não convertido pesado e produto destilado. Como no Exemplo 1, é previsto que o estágio de hidrocraqueamento em leito fluidizado opera em uma LHSV de 0,25 hr-1 e uma temperatura de 425°C a 432°C, convertendo entre 65 e 73 da fração de resíduo a vácuo na alimentação. Em adição, como no Exemplo 1 aproximadamente 75% do enxofre, 80% dos metais, 60% da CCR e 65%> dos asfaltenos na alimentação do resíduo são removidos no estágio de hidrocraqueamento.

[0058] No Exemplo 2, o efluente líquido e de vapor do estágio de reação de hidrocraqueamento após ser resfriado bruscamente é ainda processado em um reator de fluxo ascendente, contendo o catalisador de hidroprocessamento de resíduo, dessa forma provendo a remoção adicional de enxofre, metais, CCR e asfalteno. É previsto que o reator de fluxo ascendente opere em uma LHSV de 1,0 a 2,0 hr-1 e uma temperatura entre 380°C a 400°C. Nestas condições, a conversão de resíduo a vácuo aumentará por um adicional de 1 a 2%. Em adição à conversão aumentada do resíduo, as remoções de HDS aumentarão de 3,5 a 5,5%, as remoções de CCR e asfalteno aumentarão 4 a 7% e as remoções de metais aumentarão de 5 a 7%. Como um resultado da CCR aumentada e conversão de asfalteno e da inibição de formação do precursor de coque, espera-se que o teor de sedimento do petróleo não convertido diminua tanto quanto 50%> melhorando significativamente a estabilidade do produto de petróleo não convertido.

[0059] Como no Exemplo 1, o petróleo não convertido pesado e os destilados leves resultantes sofrem tratamento adicional em um reator/ extrator em condições similares e com melhorias de qualidade do produto similares como apresentado anteriormente. Em resumo, portanto, como um resultado da adição de um fluxo ascendente ou reator de OCR em um reator/extrator, espera-se que toda a conversão e remoções e qualidades do produto aumentem como definido na tabela abaixo:

[0060] Como descrito acima, o uso de um reator / extrator e/ou um reator de fluxo ascendente pode prover um grau aumentado de conversão, HDS, HDA, HDM, e HDCCR. Isto pode melhorar a qualidade do produto hidrocarboneto e reduzir a tendência do produto para a formação de sedimento asfaltênico em um equipamento a jusante.

[0061] Embora os processos descritos acima incluam um ou dois estágios de hidrocraqueamento, as modalidades que incluem mais do que dois estágios são contempladas aqui. Adicionalmente, as modalidades descritas aqui ilustram o processamento de múltiplos estágios das alimentações de resíduo com e sem o uso de uma separação de vapor-líquido interestágios (via um separador de vapor / líquido ou um reator / extrator). Embora a conversão intensificada e a qualidade de produto melhorada possam ser realizadas usando estas etapas intermediárias, a conversão adicional, HDS, HDA, HDM, e HDCCR realizadas usando o reator de fluxo ascendente e/ou reator / extrator seguindo o último estágio de hidrocraqueamento podem reduzir suficientemente a tendência da sedimentação asfaltênica em um equipamento a jusante.

[0062] Vantajosamente, as modalidades descritas aqui integram as tecnologias de hidroprocessamento do leito fixo e leito fluidizado, utilizando diferentes sistemas de catalisador para os estágios de reação de leito fluidizado e leito fixo para produzir um produto com melhor qualidade a partir do resíduo de hidrocraqueamento. O processamento de estágio terminal e/ou interestágios adicional usando reatores de fluxo ascendente e/ou reator / extratores pode estender os limites de conversão do resíduo, tipicamente, 55% a 75%, até cerca de 90% ou maior. Adicionalmente, tal processamento pode permitir que o primeiro estágio de hidrocraqueamento em leito fluidizado (e estágios adicionais) sejam operados em alta temperatura e alta velocidade espacial. Tal processamento pode remover simultaneamente (ou sequencialmente) o produto líquido do reator de leito fluidizado enquanto estabilizando ainda o produto via a conversão adicional de asfaltenos. Além disso, tal processamento pode reduzir o investimento unitário pela integração de hidroprocessamento de leito fixo e fluidizado em um loop de resfriamento a gás, purificação e compressão comum. Os produtos melhorados e a sedimentação diminuída podem prover frequências de limpeza reduzidas (custos operacionais menores e tempos de funcionamentos prolongados).

[0063] Os processos descritos aqui podem ser adicionalmente prontamente integrados nos projetos existentes. Por exemplo, um separador de vapor-líquido intermediário ou terminal pode ser convertido em um reator / extrator via modificação dos interiores do recipiente. Como outro exemplo, um reator de fluxo ascendente pode ser prontamente inserido entre um estágio de hidrocraqueamento em leito fluidizado e um separador de vapor-líquido intermediário ou terminal.

[0064] Embora a descrição inclua um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, que têm o benefício desta descrição, apreciarão que outras modalidades podem ser previstas as quais não se afastam do escopo da presente descrição. Consequentemente, o escopo deve ser limitado apenas pelas reivindicações em anexo.

Claims

Processo para atualizar hidrocarbonetos residuais e diminuir a tendência dos produtos resultantes em direção à formação de sedimentos asfaltênicos em processos a jusante, o processo caracterizado por compreender:
- a) colocar em contato uma fração de hidrocarboneto residual (2, 52) e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão em uma zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) compreendendo um ou mais reatores de leito ebulido (7) para converter pelo menos uma porção da fração de hidrocarboneto residual (2, 52) em hidrocarbonetos mais leves;
- b) recuperar um efluente (8, 58) de um ou mais reatores de leito ebulido (7) e alimentar o efluente (32) a um reator/decapante (15, 85), em que o efluente (8, 58) é introduzido no reator/decapante (15, 85) intermediário a um leito de catalisador superior contendo um catalisador de hidrotratamento destilado e um leito de catalisador inferior contendo um catalisador de hidrotratamento residual;
- c) colocar em contato hidrogênio e uma porção pesada do efluente (14, 42, 64) com o catalisador de hidrotratamento de resíduos no leito inferior do catalisador, em que o catalisador de hidrotratamento de resíduos está na forma de esferas com um tamanho médio na faixa de 1/32 polegada a 1/8 polegada e tendo um tamanho médio de poro na faixa de 125 a 225 Angstroms;
- d) colocar em contato hidrogênio e uma porção leve do efluente (14, 42, 64) com o catalisador de hidrotratamento destilado no leito superior do catalisador; e
- e) recuperar duas ou mais frações (18, 20) de hidrocarbonetos do reator/decapante (15, 85).
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de resíduos compreender um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em (1) elementos do grupo 6, (2) elementos dos grupos de 8 a 10 com um suporte de alumina e (3) uma combinação de (1) e (2); em que os elementos dos Grupos 6 e 8-10 representam de 3% a 35% em peso do catalisador de hidrotratamento de resíduos.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do leito do catalisador inferior compreender duas ou mais camadas de catalisador, a camada de catalisador superior compreendendo o catalisador de hidrotratamento de resíduos na forma de esferas e uma ou mais camadas inferiores compreendendo catalisadores de desnitrificação e/ou dessulfuração.
Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de resíduos ser um catalisador de desmetalização.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de destilado compreender um ou mais elementos selecionados dentre (1) elementos do grupo 6 e (2) elementos do grupo 810, em que os elementos do grupo 6 representam de 5% a 25% em peso e os elementos dos Grupos 8-10 compõem de 0,5% a 10% em peso do catalisador.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) compreender um ou mais reatores de leito ebulido (57, 74), em que vários reatores podem estar contidos em série, paralelo ou uma combinação dos mesmos.
Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda a operação de um ou mais reatores de leito ebulido (57, 74) a pressões parciais de hidrogênio de 70 a 170 bara, temperaturas de 380°C a 450°C e um LHSV de 0,15 a 2,0 h-1.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a têmpera do efluente (8, 58) recuperado da zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) com pelo menos um dentre um diluente aromático (10, 60) e uma corrente de gás contendo hidrogênio (12, 62).
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender:
a) colocar em contato uma fração de hidrocarboneto residual (2, 52) e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão em uma zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) compreendendo um ou mais reatores de leito ebulido (7) para converter pelo menos uma porção da fração de hidrocarboneto residual (2, 52) em hidrocarbonetos mais leves;
b) recuperar um primeiro efluente de um ou mais reatores de leito ebulido (7);
c) colocar em contato hidrogênio e o primeiro efluente em um reator de fluxo ascendente (30) contendo um catalisador de hidrotratamento de resíduos adequado para hidrotratar um efluente hidrocraqueado (8, 58), o catalisador estando na forma de esferas com um tamanho médio na faixa de 1/32 de polegada a 1/8 de polegada com um tamanho médio de poro na faixa de 125 a 225 Angstroms;
d) recuperar um segundo efluente do reator de fluxo ascendente (30);
e) colocar em contato hidrogênio e pelo menos uma porção do segundo efluente em um primeiro leito de reação de hidrotratamento com um catalisador de hidrotratamento de resíduos adequado para hidrotratar um efluente hidrocraqueado:
f) colocar em contato hidrogênio e pelo menos uma porção do segundo efluente em um segundo leito de reação de hidrotratamento com um catalisador de hidrotratamento de destilado adequado para hidrotratar um efluente hidrocraqueado;
em que as etapas (e) e (f) são executadas simultaneamente em um reator/decapante (15, 85) tendo o catalisador de hidrotratamento de resíduos contido em uma porção inferior do reator/decapador (15, 85) e tendo o catalisador de hidrotetratamento destilado contido em uma porção superior do reator/decapante (15, 85), e
g) recuperar duas ou mais frações de hidrocarbonetos (18, 20) do reator/decapante (15, 85).
Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de resíduos no reator de fluxo ascendente (30) compreender um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em (1) elementos do grupo 6, (2) elementos dos grupos 8 a 10 com um suporte de alumina e (3) uma combinação de (1) e (2); em que os elementos dos grupos 6 e 8-10 representam de 3% a 35% em peso do catalisador de hidrotratamento de resíduos.
Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de resíduos no reator/decapante (15, 85) compreender um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em (1) elementos do grupo 6, (2) elementos dos grupos 8 a 10 com um suporte de alumina e (3) uma combinação de (1) e (2) ; em que os elementos dos grupos 6 e 8-10 representam de 3% a 35% em peso do catalisador de hidrotratamento de resíduos.
Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do reator de fluxo ascendente (30) compreender duas ou mais camadas de catalisador, a camada inferior de catalisador compreendendo o catalisador de hidrotratamento de resíduos na forma de esferas e uma ou mais camadas superiores compreendendo catalisadores de desnitrificação e/ou dessulfuração.
Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de resíduos ser um catalisador de desmetalização.
Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do catalisador de hidrotratamento de destilado compreender ainda um ou mais elementos selecionados dentre (1) elementos do Grupo 6 e (2) elementos do Grupo 8-10, em que os elementos do Grupo 6 representam de 5% a 25% em peso e os elementos dos Grupos 8-10 compõem de 0,5% a 10% em peso do catalisador; e operação do leito de reação de hidrotratamento de destilado a uma velocidade espacial horária líquida de 1,6 h-1 a 2,5 h-1.
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender:
a) aquecer uma fração de hidrocarboneto de resíduo (2, 52) em um primeiro aquecedor de alimentação e uma alimentação de hidrogênio em um segundo aquecedor de alimentação;
b) colocar em contato a fração de hidrocarboneto de resíduo (2, 52) aquecido e o hidrogênio aquecido com um primeiro catalisador de hidroconversão em uma primeira zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) compreendendo um ou mais reatores de leito ebulido (7) para converter pelo menos uma porção da fração de hidrocarboneto de resíduo (2, 52) em hidrocarbonetos mais leves e recuperar um primeiro efluente hidrocraqueado (64), o catalisador de hidroconversão compreendendo uma base refratária porosa de alumina, sílica, fósforo ou combinação dos mesmos;
c) temperar o primeiro efluente hidrocraqueado (64) com pelo menos um de um diluente aromático (10, 60) e uma corrente de gás contendo hidrogênio (12, 62);
d) colocar em contato o primeiro efluente hidrocraqueado (64) temperado em um reator de fluxo ascendente (30) com um primeiro catalisador de hidrotratamento de resíduos esférico, para formar um primeiro produto hidrotratado;
e) alimentar o primeiro produto hidrotratado a um primeiro reator/decapante (15, 85) para simultaneamente:
separar o efluente (32) para recuperar duas ou mais frações de hidrocarbonetos (18, 20) compreendendo pelo menos uma fração pesada de hidrocarboneto (18) e uma fração leve de hidrocarboneto (20);
colocar em contato hidrogênio e a fração pesada de hidrocarboneto (18) com um segundo catalisador de hidrotratamento de resíduo contido em uma porção inferior do reator/decapante (15, 85);
colocar em contato hidrogênio e a fração leve de hidrocarboneto (20) com um primeiro catalisador de hidrotratamento destilado contido em uma porção superior do reator/decapante (15, 85); e
recuperar uma primeira fração de vapor aéreo (76, 102) compreendendo hidrocarbonetos destilados e uma primeira fração líquida de fundo (70, 108);
f) colocar em contato hidrogênio e a primeira fração líquida de fundo (70, 108) com um segundo catalisador de hidroconversão, que pode ser igual ou diferente do primeiro catalisador de hidroconversão, em uma segunda zona de reação de hidrocraqueamento (72) compreendendo um ou mais reatores de leito ebulido (7) para converter pelo menos uma porção da primeira fração líquida de fundo (70, 108) para hidrocarbonetos mais leves e recuperar um segundo efluente hidrocraqueamento (80);
g) temperar o segundo efluente hidrocraqueado (80) com pelo menos um dentre um diluente aromático (10, 60) e uma corrente de gás contendo hidrogênio (12, 62), que pode ser igual ou diferente da corrente de gás do diluente aromático (10, 60) e contendo hidrogênio (12, 62) da etapa c);
h) colocar em contato hidrogênio e o segundo efluente hidrocraqueado (80) temperado em um segundo reator de fluxo ascendente (30) com um terceiro catalisador de hidrotratamento de resíduos esférico adequado para hidrotratamento de um efluente hidrocraqueado para formar um produto hidrotratado;
i) alimentar o produto hidrotratado a um segundo reator/decapante (15, 85) para simultaneamente:
separar o efluente (32) para recuperar duas ou mais frações de hidrocarbonetos (18, 20) compreendendo pelo menos uma segunda fração de hidrocarboneto pesados (18) e uma segunda fração de hidrocarboneto leves (20);
colocar em contato hidrogênio e a segunda fração de hidrocarboneto pesado (18) com um quarto catalisador de hidrotratamento de resíduo contido em uma porção inferior do segundo reator/decapante (15, 85); e
colocar em contato hidrogênio e a segunda fração de hidrocarboneto leve (20) com um segundo catalisador de hidrotratamento de destilado contido em uma porção superior do segundo reator/decapante (15, 85); e
recuperar uma segunda fração de vapor aéreo compreendendo hidrocarbonetos destilados e uma segunda fração líquida de fundo (70, 108);
j) combinar a primeira fração de vapor aéreo (76, 102) e a segunda fração de vapor aéreo para formar um produto de vapor;
k) alimentar a segunda fração líquida de fundo (70, 108) a um recipiente de flash produzindo uma terceira fração de vapor superior e uma terceira fração de hidrocarboneto pesado (18).
Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do segundo catalisador de hidrotratamento de resíduo contido na porção inferior do reator/decapante (15, 85) compreender um ou mais de um catalisador de desnitrificação ou um catalisador de dessulfuração.
Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do primeiro catalisador de hidrotratamento de resíduo contido no reator de fluxo ascendente (30) ser um catalisador de desmetalização.
Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato da primeira e da segunda zonas de reação de hidrocraqueamento (56, 72) serem operadas com uma conversão geral de resíduos na faixa de 50% em peso a 85% em peso.
Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do quarto catalisador de hidrotratamento de resíduo contido na porção inferior do reator/decapante (15, 85) compreender um ou mais dentre um catalisador de desnitrificação ou um catalisador de dessulfuração.
Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do terceiro catalisador de hidrotratamento de resíduo contido no segundo reator de fluxo ascendente (30) ser um catalisador de desmetalização.
Sistema para atualizar hidrocarbonetos residuais e diminuir a tendência dos produtos resultantes em direção à formação de sedimento asfaltênico em processos a jusante, o sistema caracterizado por compreender:
- a) uma zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) para o contato de uma fração de hidrocarboneto de resíduo (2, 52) e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão para converter pelo menos uma parte da fração de hidrocarboneto de resíduo (2, 52) em hidrocarbonetos mais leves e recuperar um efluente hidrocraqueado;
- b) um reator para o contato de hidrogênio e pelo menos uma parte do efluente hidrocraqueado com um catalisador de hidrotratamento de resíduo;
- c) um sistema de separação para a separação do efluente para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto (18, 20).
Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato do reator (b) e do sistema de separação (c) compreenderem um reator/extrator (15, 85) contendo um catalisador de hidrotratamento de resíduo em uma parte inferior do reator/extrator (15, 85) para contatar concomitantemente hidrogênio e pelo menos uma parte do efluente hidrocraqueado com um catalisador de hidrotratamento de resíduo e separar o efluente para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto (18, 20).
Sistema, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato do reator/extrator (15, 85) ainda compreender um catalisador de hidrotratamento de destilado contido em uma parte superior do reator/extrator (15, 85).
Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato do reator (b) ser um reator de fluxo ascendente (30).
Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato do reator (b) e do sistema de separação (c) compreenderem: um reator de fluxo ascendente (30) para o contato de hidrogênio e do efluente hidrocraqueado com um primeiro catalisador de hidrotratamento de resíduo;
um canal de fluxo para a recuperação de um efluente (32) do reator de fluxo ascendente (30);
um reator/extrator (15, 85) para concomitantemente:
separar o efluente do reator de fluxo ascendente (30) para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto (18, 20) compreendendo pelo menos uma fração de hidrocarboneto pesado (18) e uma fração de hidrocarboneto leve (20);
colocar em contato hidrogênio e a fração de hidrocarboneto pesado (18) com um segundo catalisador de hidrotratamento de resíduo contido em uma parte inferior do reator/extrator (15, 85); e
colocar em contato hidrogênio e a fração de hidrocarboneto leve (20) com um catalisador de hidrotratamento de destilado contido em uma parte superior do reator/extrator (15, 85).
Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato da zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) compreender um ou mais reatores de leito fluidizado (57, 74), onde múltiplos reatores podem ser orientados em série, paralelo ou uma combinação dos mesmos.
Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por compreender ainda um canal de fluxo para o resfriamento brusco do efluente hidrocraqueado recuperado da zona de reação de hidrocraqueamento (6, 56) com pelo menos um dentre um diluente aromático (10, 60) e um fluxo de gás contendo hidrogênio (12, 62).