BR112015023148B1 - processo e sistema para a atualização de matériasprimas de hidrocarboneto residuais - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEIS DESTILADOS E COQUE DE GRAU ANODO DE RESÍDUO DE VÁCUO A presente invenção refere-se a um processo para a atualização de matérias-primas de hidrocarboneto residuais que podem incluir: o contato de um hidrocarboneto residual e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão em um sistema de reator de hidroconversão de resíduo; a recuperação de um efluente do sistema de reator de hidroconversão de resíduo; a separação do efluente para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto incluindo pelo menos uma fração de resíduo a vácuo e uma fração pesada de gasóleo a vácuo; a combinação de pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo a vácuo e pelo menos uma porção da fração de resíduo a vácuo para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado; a alimentação de pelo menos uma porção da fração mista de hidrocarboneto pesado em um coqueificador; a operação do coqueificador em condições para produzir coque verde de grau anodo e hidrocarbonetos destilados; a recuperação dos hidrocarbonetos destilados do coqueificador; o fracionamento dos hidrocarbonetos destilados para recuperar frações de hidrocarboneto incluindo uma fração de destilados leves, uma fração pesada de gasóleo do coqueificador e uma fração de reciclo (...).

Description

Campo da Descrição

[001] As modalidades descritas nesse documento referem- se geralmente a processos para melhorar as correntes de resíduos de vácuo derivadas de petróleo, areias de alcatrão, óleos de xisto, líquidos de carvão, alcatrões e biopetróleos de gaseificação de carvão, dentre outros. Mais particularmente, as modalidades, nesse documento, referem- se a processos para produção de combustíveis destilados e coque de grau anodo de matérias-primas de hidrocarboneto residual de vácuo. Ainda mais particularmente, as modalidades descritas nesse documento referem-se a processos para melhorar as matérias-primas residuais de vácuo para destilar os produtos combustíveis usando leito fluidizado ou hidrocraqueamento de pasta, coqueificação retardada, e melhora do gasóleo de vácuo catalítico de leito fixo.

Histórico

[002] Os processos de coqueificação térmica permitem que refinarias de petróleo bruto processem hidrocarbonetos mais pesados no petróleo, areias de alcatrão e outras fontes de hidrocarboneto. Em geral, os processos de coqueificação térmica empregam decomposição térmica de alta gravidade (ou "craqueamento") para maximizar a conversão de alimentações muito pesadas de resíduo, de baixo valor para baixar os produtos de hidrocarboneto em ebulição de valor mais elevado. As matérias-primas para esses processos de coqueificação normalmente consistem em correntes de processo de refino que não podem ser economicamente destiladas adicionalmente, cataliticamente craqueadas, ou de outra forma processadas para fazer correntes de mistura de grau de combustível. Tipicamente, esses materiais não são adequados para operações catalíticas por causa da incrustação do catalisador e/ou desativação por cinzas e metais. As matérias-primas de coqueificação comuns incluem resíduo de destilação atmosférica, resíduo de destilação de vácuo, óleos residuais de craqueador catalítico, óleos residuais de hidrocraqueador e óleos residuais de outras unidades de refino.

[003] Três tipos de processos de coqueificação usados nas refinarias de petróleo bruto e melhoria de instalações para converter as frações de hidrocarboneto pesado em hidrocarbonetos mais leves e coque de petróleo incluem coqueificação atrasada, coqueificação fluida e flexicoqueificação. Em todos os três desses processos de coqueificação, o coque de petróleo é considerado um subproduto que é tolerado no interesse de conversão mais completa de resíduos de refino para compostos de hidrocarboneto mais leve. Os hidrocarbonetos resultantes e outros produtos se movem do frasco de coqueificação para uma fracionador na forma de vapor. Os líquidos craqueados mais pesados (por exemplo, gasóleos) são comumente usados como matérias-primas para processamento de refino adicional (por exemplo, Unidades de Craqueamento Catalítico Fluido ou FCCUs) que transformam os mesmos em estoques de mistura de combustível de transporte.

[004] As refinarias de petróleo bruto têm aumentado regularmente o uso de petróleos mais pesados em suas misturas brutas devido à melhor disponibilidade e custos menores. Esses petróleos brutos mais pesados têm uma razão maior dos componentes de hidrocarboneto mais pesado, aumentando a necessidade para capacidade do coqueificador. Assim, o coqueificador frequentemente se torna um gargalo que limita o rendimento do refino. Também, esses petróleos brutos mais pesados frequentemente contêm concentrações mais elevadas de estruturas largas, aromáticas (por exemplo, asfaltenos e resinas) que contêm maiores concentrações de enxofre, nitrogênio e metais pesados, tais como vanádio e níquel.

[005] Como um resultado, as reações de coqueificação (ou mecanismos) são substancialmente diferentes e tendem a produzir uma estrutura (ou morfologia) cristalina de coque mais densa, em esferas (vs. esponja) com concentrações mais elevadas de contaminantes indesejáveis no coque de petróleo e gasóleos do coqueificador. Infelizmente, muitas das melhorias tecnológicas na tentativa de lidar com o exposto acima (capacidade da fábrica / pontos de estrangulamento, mudanças na composição da matéria-prima, etc.) substancialmente diminuíram a qualidade do coque de petróleo resultante. A maior parte das melhorias tecnológicas e petróleos ácidos, mais pesados, tende a empurrar o coque de petróleo do coque de esponja porosa para coque em esferas com concentrações mais elevadas de impurezas indesejáveis. A mudança resultante na qualidade do coque pode exigir uma grande mudança nos mercados de coque (por exemplo, anodo para grau de combustível) e diminuir dramaticamente o valor do coque. As mudanças na tecnologia e mudanças de alimentação associadas podem resultar em qualidade reduzida do coque grau combustível, tendo material volátil inferior e valor de aquecimento bruto, dentre outras propriedades, tornando o coque grau combustível menos desejável.

Sumário das Modalidades Reivindicadas

[006] Em um aspecto, as modalidades descritas nesse documento referem-se a um processo para melhorar as matérias-primas de hidrocarboneto residual. O processo pode incluir: contatar um hidrocarboneto residual e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão em um sistema de reator de hidroconversão de resíduo; recuperar um efluente do sistema de reator de hidroconversão de resíduo; separar o efluente do sistema de reator de hidroconversão de resíduo para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto incluindo, pelo menos uma fração de resíduo de vácuo e uma fração pesada de gasóleo a vácuo; combinar pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo a vácuo e pelo menos uma porção da fração de resíduo de vácuo para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado; alimentar pelo menos uma porção da fração mista de hidrocarboneto pesado para um coqueificador; operar o coqueificador em condições para produzir coque verde de grau anodo e hidrocarbonetos destilados; recuperar os hidrocarbonetos destilados do coqueificador; fracionar os hidrocarbonetos destilados recuperados do coqueificador para recuperar três ou mais frações de hidrocarboneto incluindo uma fração de destilados leves, uma fração pesada de gasóleo do coqueificador e uma fração de reciclo do coqueificador.

[007] Em outro aspecto, as modalidades nesse documento referem-se a um sistema para melhorar as matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo. O sistema pode incluir: um sistema de reator de hidroconversão de resíduo para contatar um hidrocarboneto residual e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão; um sistema de fracionamento para separar um efluente do sistema de reator de hidroconversão de resíduo em duas ou mais frações de hidrocarboneto incluindo, pelo menos, uma fração de resíduo de vácuo e uma fração pesada de gasóleo a vácuo; um dispositivo de mistura para combinar pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo a vácuo e pelo menos uma porção da fração de resíduo de vácuo para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado; um coqueificador para converter a fração mista de hidrocarboneto pesado para produzir coque verde grau anodo e destilar hidrocarbonetos; um sistema de fracionamento para fracionar os hidrocarbonetos destilados recuperados do coqueificador em três ou mais frações de hidrocarboneto incluindo uma fração de destilados leves, uma fração pesada de gasóleo do coqueificador, e uma fração de reciclo do coqueificador.

[008] Outros aspectos e vantagens estarão aparentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos

[009] A figura 1 é um fluxograma de processo simplificado de um processo para melhorar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas nesse documento.

[0010] A figura 2 é um fluxograma de processo simplificado de um processo para melhorar as matérias- primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades descritas nesse documento.

[0011] A figura 3 é um fluxograma de processo simplificado de uma porção de um processo para melhorar as matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo de acordo com as modalidades nesse documento.

[0012] Numerais iguais representam partes iguais em todas as figuras.

Descrição Detalhada

[0013] Em um aspecto, as modalidades nesse documento referem-se geralmente a processos para melhorar as correntes de resíduo de vácuo derivadas de petróleo, areias de alcatrão, óleos de xisto, líquidos de carvão, alcatrões de gaseificação de carvão e biopetróleos, entre outros. Mais particularmente, as modalidades nesse documento referem-se a processos para produzir combustíveis destilados e coque de grau anodo de matérias-primas de hidrocarboneto residual a vácuo. Ainda mais particularmente, as modalidades descritas nesse documento referem-se a processos para melhorar as matérias-primas residuais a vácuo para destilar produtos combustíveis usando leito fluidizado ou hidrocraqueamento de pasta fluida, coqueificação atrasada, e melhora de gasóleo a vácuo catalítico de leito fixo.

[0014] Os processos de hidroconversão descritos nesse documento podem ser usados para reagir às 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 em produtos de peso molecular inferior com níveis reduzidos de contaminante (tais como enxofre e/ou nitrogênio). Os processos de hidroconversão podem incluir, por exemplo, hidrogenação, dessulfurização, desnitrogenação, craqueamento, conversão, desmetalização, e remoção de metais, Resíduo de Carbono Conradson (RCC) ou remoção de asfaltenos, etc.

[0015] Conforme usado nesse documento, as frações de hidrocarboneto residual, ou termos iguais que se referem aos hidrocarbonetos residuais, são definidos como uma fração de hidrocarboneto que tem pontos de ebulição ou uma faixa de ebulição acima de cerca de 340°C, mas também poderia incluir processamento total de petróleo pesado. As matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo que podem ser usadas com os processos descritos nesse documento podem incluir várias refinarias e outras correntes de hidrocarboneto tais como resíduos de petróleo atmosféricos ou de vácuo, óleos desasfaltados, piche desasfaltador, torre atmosférica hidrocraqueada ou partes inferiores da torre a vácuo, gasóleos a vácuo de funcionamento em linha reta, gasóleos a vácuo hidrocraqueados, óleos de pasta fluida cataliticamente craqueados fluidos (FCC), gasóleo a vácuo a partir de um processo de hidrocraqueamento de leito fluidizado, óleos derivados de xisto, óleos derivados de carvão, betume de areia de alcatrão, óleos de “tall”, óleos brutos bioderivados, óleos pretos, bem como outras correntes de hidrocarboneto similares ou uma combinação dos mesmos, cada qual pode ser de funcionamento em linha reta, derivado de processo, hidrocraqueado, parcialmente dessulfurizado, e/ou correntes parcialmente desmetalizadas. Em algumas modalidades, as frações de hidrocarboneto residual podem incluir hidrocarbonetos que têm um ponto de ebulição normal de pelo menos 480°C, pelo menos 524°C, ou pelo menos 565°C.

[0016] Em algumas modalidades, a matéria-prima residual tem um conteúdo de metais de menos de cerca de 100 ppm em peso de níquel e menos de cerca de 200 ppm de vanádio, um conteúdo de enxofre de menos de cerca de 2,5 por cento em peso, e um conteúdo de asfaltenos de menos de cerca de 12 por cento em peso. Em várias modalidades, o resíduo pode incluir pelo menos um dos resíduos atmosféricos de petróleo ou vácuo, óleos desasfaltados, piche desasfaltador, torre atmosférica hidrocraqueada ou parte inferior da torre de vácuo, gasóleo de vácuo de funcionamento em linha reta, gasóleo de vácuo hidrocraqueado, óleos de pasta fluida cataliticamente craqueados fluidos (FCC), gasóleo de vácuo a partir de um processo de leito fluidizado, óleos derivados de xisto, óleos derivados de carvão, óleos brutos bioderivados, betume de areias de alcatrão, óleos de “tall”, óleos pretos. Por exemplo, o hidrocarboneto residual pode ser derivado de um ou mais de óleos brutos de petróleo Arab Heavy, Arab Light, Arab Medium, Kuwait Export, Basrah Light, Rubble, Bahrain, Oman, Upper Zakam, REBCO, Kumkol, Ural, Azeri Light, Siberian Light, Siberian Heavy, e Tengiz. Os óleos derivados de xisto podem ser gerados seja em um processo de extração in situ ou um processo de retorta de xisto betuminoso acima do solo. Os óleos de subproduto de gaseificação do carvão podem ser derivados de um gaseificador de leito fixo ou um gaseificador de leito fluido ou um gaseificador de leito móvel. Os óleos derivados de carvão podem ser derivados de uma unidade de pirólise ou uma unidade de hidroliquefação térmica ou uma unidade de hidroliquefação catalítica.

[0017] Agora com referência à figura 1, um fluxograma de processo simplificado de um processo para melhorar as matérias-primas de hidrocarboneto de resíduo é ilustrado. Uma fração de hidrocarboneto residual 10 (resíduo 10) e hidrogênio 12 pode ser alimentada a um sistema de reator de hidroconversão 13, que pode incluir um ou mais reatores de hidroconversão em série ou paralelo. No sistema de reator de hidroconversão 13, o resíduo e hidrogênio podem ser contatados com um catalisador de hidroconversão para converter pelo menos uma porção do resíduo para hidrocarbonetos mais leves, desmetalizar os metais contidos no resíduo, remover o Resíduo de Carbono Conradson, ou de outra forma converter o resíduo em produtos úteis.

[0018] Os reatores de hidroconversão úteis nas modalidades nesse documento podem incluir reatores de hidroconversão de leito fluidizado ou sistemas de reator, bem como sistemas de reator de hidrocraqueamento de fase fluida, sistemas de reator de hidrocraqueamento VGO de leito fixo, e/ou sistemas de reator de hidrocraqueamento VGO de leito fluidizado. Em algumas modalidades, os sistemas de reator de hidrocraqueamento de leito fixo podem incluir um ou mais conforme descrito nos documentos US 6797154; 6783660; 6514403; 6224747; 6200462; 6096190; 5925235; 5593570; 5439860; e 5277793.

[0019] As taxas de conversão no sistema de reator de hidroconversão de resíduo 13 podem ser pelo menos 50% em algumas modalidades, tal como pelo menos 70% ou pelo menos 85% em outras modalidades. O sistema de reator de hidroconversão de resíduo 13 pode ser operado em uma pressão na faixa de cerca de 1000 psig (6,89x106 Pa.g) a cerca de 4000 psig (2,76x107 Pa.g), uma LHSV na faixa de cerca de 0,1 L/h/L a cerca de 4,0 L/h/L, uma temperatura do reator na faixa de cerca de 400°C a cerca de 500°C, uma razão de matéria-prima residual de hidrogênio/vácuo entre cerca de 2000 e 6000 SCF/Bbl (356 e 1068 m3/m3), uma taxa de composição de catalisador fresco na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,6 lb/Bbl (0,007 a cerca de 0,04 kg/m3) de matéria-prima residual de vácuo. Os catalisadores úteis no sistema de reator de hidroconversão 13 podem incluir um ou mais de níquel, cobalto, tungstênio, molibdênio e combinações dos mesmos, sejam não suportados ou suportados em um substrato poroso tal como sílica, alumina, titânia, ou combinações das mesmas, conforme será descrito em mais detalhes abaixo.

[0020] Após conversão do sistema de reator de leito fluidizado 13, Os hidrocarbonetos parcialmente convertidos podem ser recuperados através de linhas de fluxo 15 e alimentados em um sistema de fracionamento 18 para recuperar duas ou mais frações de hidrocarbonetos incluindo pelo menos uma fração de resíduo de vácuo de uma fração pesada de gasóleo de vácuo. Conforme ilustrado, o sistema de fracionamento 18 pode ser usado para recuperar um gás de escape 20 tendo gases de hidrocarboneto leve e sulfeto de hidrogênio (H2S), uma fração de nafta leve 22, uma fração de nafta pesada 24, uma fração de querosene 26, uma fração de diesel 28, uma fração de gasóleo de vácuo leve 30, uma fração de gasóleo pesado 32 e uma fração de resíduo de vácuo 34. Em algumas modalidades, uma porção da fração de resíduo de vácuo 34 pode ser reciclada, tal como através da linha de fluxo 37 para processamento adicional no sistema de reator de vidro com versão de leito fluidizado 13. Por exemplo, a fração de resíduo de vácuo 34 uma porção da mesma pode ser combinada com pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo de vácuo 32 para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado 35. Em algumas modalidades, as condições a montante e as proporções de alimentação podem ser controladas de modo que a fração mista de hidrocarboneto pesado 35 tenha um conteúdo de níquel de menos de cerca de 70 ppm em peso, um conteúdo de vanádio de menos de cerca de 70 ppm em peso, uma razão de asfaltenos/Resíduo de Carbono Conradson (RCC) de menos de 0,7 a 1, tal como menos de 0,5/1 ou menos de 0,3/1, e um conteúdo de enxofre total de menos de cerca de 24.000 ppm em peso.

[0021] A fração mista de hidrocarboneto pesado 35 pode então ser alimentada em um sistema coqueificador 36, que pode ser operado em condições para produzir coque verde de grau anodo e hidrocarbonetos destilados. Em algumas modalidades, o sistema coqueificador 36 pode incluir uma ou mais unidades de coqueificação atrasada (coqueificador atrasado).

[0022] O coqueificador pode ser operado em uma temperatura de saída de bobina de aquecimento de pelo menos 500°C, tal como pelo menos 520°C, uma pressão na faixa de cerca de 20 psig (1,38x105 Pa.g) a cerca de 35 psig (2,41x105 Pa.g). A temperatura de saída de vapor do tambor de coque pode ser controlada para ser pelo menos 450°C, pelo menos 460°C, pelo menos 470°C, ou pelo menos 480°C. Os tempos de secagem após o ciclo de coqueificação podem ser pelo menos 2 horas, pelo menos 4 horas, pelo menos 6 horas, ou pelo menos 8 horas, em várias modalidades. Por exemplo, a temperatura de saída de vapor do tambor de coque pode ser controlada para ser pelo menos 470°C ou 480°C com tempos de secagem de pelo menos 5 horas e preferencialmente pelo menos 8 horas, ou em temperaturas de pelo menos 450°C ou pelo menos 460°C com um tempo de secagem de pelo menos 6 horas ou pelo menos 7 horas, onde a secagem é conduzida pela passagem de uma corrente de vapor superaquecido através do tambor de coque preenchido.

[0023] Os hidrocarbonetos destilados podem ser recuperados do sistema do coqueificador 36 através da linha de fluxo 40 e fracionados em um sistema de fracionamento 38 para recuperar três ou mais frações de hidrocarboneto, tais como uma fração de destilados leves 21, uma fração de gasóleo de coqueificador pesado 23, e uma fração de reciclo do coqueificador 25. Em algumas modalidades, a fração pesada de gasóleo do coqueificador 23 tem um índice Policíclico com base na Espectrofotometria de Absorção Ultravioleta de menos de 10.000, tal como menos de cerca de 6000 ou menos de cerca de 4000.

[0024] Em algumas modalidades, a fração mista de hidrocarboneto pesado 35 pode ser misturada com a fração de reciclo do coqueificador 25 para formar uma mistura de alimentação do coqueificador 39. Como as propriedades do coque resultante podem ser afetadas pela qualidade da alimentação, pode ser desejado limitar a quantidade de fração de reciclo do coqueificador na mistura de alimentação do coqueificador. Em algumas modalidades, a fração de reciclo do coqueificador deixa menos de 30 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador, tal como de cerca de 15 por cento em peso a cerca de 25 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador.

[0025] A fração pesada de gasóleo do coqueificador 23 e hidrogênio 29 pode ser contatada com um catalisador de hidroconversão em um sistema de reator de hidroconversão 94, que pode incluir um ou mais reatores de hidroconversão de leito fixo, para converter pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo do coqueificador 23 para destilar hidrocarbonetos de faixa de combustível. Um efluente 96 pode ser recuperado do sistema de reator de hidroconversão 94 e fracionado em um sistema de fracionamento para formar duas ou mais frações de hidrocarboneto. Por exemplo, o efluente 96 pode ser separado em um gás de escape 99 contendo gases de hidrocarboneto leve, uma fração de nafta leve 100, uma fração de nafta pesada 102, uma fração de querosene 104, uma fração de diesel 106, uma fração de gasóleo de vácuo leve 108, uma fração de gasóleo pesado 110, e uma fração de resíduo de vácuo 112. Uma ou mais dessas frações podem ser opcionalmente recicladas para o sistema de reator de hidroconversão 13, sistema de fracionamento 38, sistema de reator 94, ou sistema de coqueificador 36.

[0026] O coque verde grau anodo produzido de acordo com os processos nesse documento pode ter as propriedades a seguir: níquel menos de cerca de 175 ppm; vanádio menos de cerca de 250 ppm; enxofre menos de cerca de 35.000 ppm em peso; Índice de Moabilidade Hardgrove (HGI) de menos de cerca de 100, e Matéria Volátil Combustível de menos de cerca de 12% em peso. A fim de fazer o coque verde grau anodo de acordo com as modalidades nesse documento, que é muito maior no valor comercial comparado ao coque de petróleo normal ou “grau combustível”, a unidade de hidroconversão inicial e a unidade de coqueificação atrasada têm de operar em uma faixa específica de gravidades ditadas pela natureza da matéria-prima residual de vácuo particular. Para produzir coque de grau anodo, a unidade de leito fluidizado deve ser operada na gravidade adequada para produzir um óleo residual de vácuo não convertido adequado para conversão na unidade de Coqueificação Atrasada para produzir um coque verde que tem as especificações corretas para produção de coque verde de grau anodo. A gravidade da Coqueificação Atrasada precisará ser controlada a fim de alcançar as especificações exigidas para coque de grau anodo. A combinação de gravidades de operação corretas de ambas a unidade de hidrocraqueamento de leito fluidizado e a unidade de coqueificação atrasada não é óbvia nem trivial.

[0027] Em algumas modalidades, o sistema do coqueificador 36 pode ser operado em uma Razão de Rendimento do Coqueificador, definida como a soma da taxa de alimentação do coqueificador fresco mais a taxa de reciclo líquida do coqueificador dividida pela taxa de alimentação do coqueificador fresco em uma base volumétrica líquida, de menos de cerca de 1,25/1, tal como menos de cerca de 1,20/1 ou menos de cerca de 1,15/1.

[0028] Agora com referência à figura 2, um fluxograma de processo simplificado de processos de acordo com as modalidades nesse documento para melhorar os hidrocarbonetos residuais e produzir coque verde grau anodo é ilustrado. Uma fração de hidrocarboneto residual (resíduo) 10 e de hidrogênio 12 pode ser alimentada em um sistema de reator de leito fluidizado 14, que pode incluir um ou mais reatores de leito fluidizado dispostos em série ou paralelo, onde os hidrocarbonetos e hidrogênio são contatados com um catalisador de hidroconversão para reagir pelo menos uma porção do resíduo com hidrogênio para formar hidrocarbonetos mais leves, desmetalizar os metais contidos no resíduo, remover o Resíduo de Carbono Conradson, ou de outra forma converter o resíduo em produtos úteis.

[0029] Os reatores no sistema de reator de leito fluidizado 14 podem ser operados em temperaturas na faixa de cerca de 380°C a cerca de 450°C, pressões parciais de hidrogênio na faixa de cerca de 70 bara (70x105 Pa) a cerca de 170 bara (170x105 Pa), e velocidades espaciais horárias líquidas (LHSV) na faixa de cerca de 0,2 h-1 a cerca de 2,0 h-1. Dentro dos reatores de leito fluidizado, o catalisador pode ser misturado de volta e mantido em movimento aleatório através da recirculação do produto líquido. Isso pode ser realizado primeiro separando o óleo recirculado dos produtos gasosos. O óleo pode então ser recirculado através de uma bomba externa, ou, conforme ilustrado, através de uma bomba que tem um rotor montado na cabeça inferior do reator.

[0030] As conversões alvo no sistema de reator de leito fluidizado 14 podem estar na faixa de cerca de 30% em peso a cerca de 75% em peso, tal como mais de cerca de 50%, mais de cerca de 70%, ou mais de cerca de 85%, onde a conversão pode depender das condições de operação e propriedades da matéria-prima que é processada. De qualquer forma, as conversões alvo poderiam ser mantidas abaixo do nível, onde a formação de sedimento se torna excessiva e, desse modo, previne a continuidade das operações. Além de converter os hidrocarbonetos residuais em hidrocarbonetos mais leves, a remoção de enxofre pode estar na faixa de cerca de 40% em peso a cerca de 65% em peso, a remoção de metais pode estar na faixa de cerca de 40% em peso a 65% em peso e remoção de Resíduo de Carbono Conradson (RCC) pode estar na faixa de cerca de 30% em peso a cerca de 60% em peso.

[0031] A gravidade do reator pode ser definida como a temperatura média do catalisador em graus Fahrenheit dos catalisadores carregados em um ou mais reatores de hidrocraqueamento de leito fluidizado multiplicado pela pressão parcial média de hidrogênio dos reatores de hidrocraqueamento de leito fluidizado em Bar absoluto e dividido pela LHSV nos reatores de hidrocraqueamento de leito fluidizado. A gravidade do reator do sistema de reator de leito fluidizado 14 pode estar na faixa de cerca de 105.000 °F-Bara-Hr (5,83x109 °C-Pa-Hr) a cerca de 446.000 °F-Bara-Hr (2,48x1010 °C-Pa-Hr).

[0032] Após a conversão no sistema de reator de leito fluidizado 14, os hidrocarbonetos parcialmente convertidos podem ser recuperados através da linha de fluxo 16 como um efluente misto de vapor/líquido e alimentado em um sistema de fracionamento 18 para recuperar uma ou mais frações de hidrocarboneto. Conforme ilustrado, o sistema de fracionamento 18 pode ser usado para recuperar um gás de escape 20 contendo gases de hidrocarboneto leve e sulfeto de hidrogênio (H2S), uma fração de nafta leve 22, uma fração de nafta pesada 24, uma fração de querosene 26, uma fração de diesel 28, uma fração de gasóleo de vácuo leve 30, uma fração de gasóleo pesado 32, e uma fração de resíduo de vácuo 34. Em algumas modalidades, uma porção da fração de resíduo de vácuo 34 pode ser reciclada, tal como através da linha de fluxo 37, para processamento adicional no sistema de reator de hidroconversão de leito fluidizado 14.

[0033] O sistema de fracionamento 18 (não ilustrado em detalhes) pode incluir, por exemplo, um separador de alta pressão, alta temperatura (HP/HT) para separar o vapor do efluente dos líquidos do efluente. O vapor separado pode ser roteado através de resfriamento de gás, purificação e compressão de gás de reciclo, ou pode ser processado primeiro através de um Sistema de Reator de Hidroprocessamento Integrado (IHRS), que pode incluir um ou mais reatores de hidroconversão adicionais, sozinhos ou em combinação com destilados externos e/ou destilados gerados no processo de hidrocraqueamento, e, depois disso, roteados para resfriamento de gás, purificação e compressão.

[0034] O líquido separado do separador de HP/HT pode ser iluminado e roteado em um sistema de destilação atmosférica junto com outros produtos destilados recuperados a partir do resfriamento do gás e seção de purificação. As partes inferiores da torre atmosférica, tais como hidrocarbonetos que têm um ponto de ebulição inicial de pelo menos cerca de 340°C, tal como um ponto de ebulição inicial na faixa de cerca de 340°C a cerca de 427°C, podem então ser também processadas através de um sistema de destilação de vácuo para recuperar os destilados de vácuo.

[0035] O produto de partes inferiores de torre de vácuo, tal como hidrocarbonetos que têm um ponto de ebulição inicial de pelo menos cerca de 480°C, tal como um ponto de ebulição inicial na faixa de cerca de 480°C a cerca de 565°C, pode então ser roteado, opcionalmente com uma porção da fração pesada de gasóleo de vácuo 32, como uma matéria-prima misturada do coqueificador 35, para um sistema de coqueificação 36 para produção de coque verde grau anodo.

[0036] A matéria-prima do coqueificador 35 pode ser introduzida na porção inferior de um fracionador do coqueificador 38, onde combina com hidrocarbonetos condensados a partir da corrente de vapor do coqueificador 40. A mistura resultante 42 é então bombeada através de um aquecedor 44 do coqueificador, onde ele é aquecido à temperatura de coqueificação desejada, tal como entre 850°F (454,44°C) e 1100°F (593,33°C), causando vaporização parcial e craqueamento moderado da matéria-prima do coqueificador. A temperatura da matéria-prima 46 do coqueificador aquecido pode ser medida e controlada através do uso de um sensor de temperatura 48 que envia um sinal para uma válvula de controle 50 para regular a quantidade de combustível 52 alimentada no aquecedor 44. Se desejado, a água de alimentação 54 de vapor ou caldeira pode ser injetada no aquecedor para reduzir a formação de coque nos tubos 56.

[0037] A matéria-prima 46 do coqueificador aquecido pode ser recuperada a partir do aquecedor 44 do coqueificador como uma mistura de vapor-líquido para alimentar os tambores 58 de coqueificação. Dois ou mais tambores 58 podem ser usados em paralelo para prover operação continua durante o ciclo de operação (produção de coque, recuperação de coque (descoqueificação), preparação para o próximo ciclo de produção de coque, repetição). O tempo de residência suficiente é provido no tambor 58 de coqueificação para permitir que o craqueamento térmico e reações de coqueificação prossigam até conclusão. Dessa maneira, a mistura de vapor-líquido é termicamente craqueado no tambor 58 de coqueificação para produzir hidrocarbonetos mais leves, que vaporizam e tiram o tambor de coque através da linha de fluxo 60. O coque de petróleo e alguns resíduos (por exemplo, hidrocarbonetos craqueados) permanecem no tambor 58 de coqueificação. Quando o tambor 58 de coqueificação é suficientemente completo de coque, o ciclo de coqueificação termina. A matéria-prima 46 do coqueificador aquecido é então alternada do primeiro tambor 58 de coqueificação para um tambor de coqueificação paralelo para iniciar seu ciclo de coqueificação. Enquanto isso, o ciclo de descoqueificação começa no primeiro tambor de coqueificação.

[0038] No ciclo de descoqueificação, os conteúdos do tambor de coqueificação são resfriados, hidrocarbonetos voláteis restantes são removidos, o coque é perfurado ou de outra forma removido do tambor de coqueificação, e o tambor de coqueificação é preparado para o próximo ciclo de coqueificação. Resfriar o coque normalmente ocorre nos três estágios distintos. No primeiro estágio, o coque é resfriado e descascado pelo vapor ou outros meios de decapagem 62 para maximizar economicamente a remoção de hidrocarbonetos recuperáveis arrastados ou, de outra forma, que permanecem no coque. No segundo estágio de resfriamento, água ou outro meio de resfriamento 64 é injetado para reduzir a temperatura do tambor de coqueificação enquanto evita o choque térmico para o tambor de coqueificação. A água vaporizada desse meio de resfriamento ainda promove a remoção de hidrocarbonetos vaporizáveis adicionais. No estágio de resfriamento final, o tambor de coqueificação é extinto pela água ou outros meios de extinção 66 para rapidamente reduzir as temperaturas do tambor de coqueificação para condições favoráveis para remoção segura do coque. Após a extinção ser concluída, as cabeças inferior e superior 68, 70 do tambor de coqueificação 58 são removidas. O coque verde grau anodo 72 é então removido do tambor de coqueificação. Após remoção do coque, as cabeças do tambor de coqueificação 68, 70 são substituídas, o tambor de coqueificação 58 é preaquecido, e de outra forma preparado para o próximo ciclo de coqueificação.

[0039] Os vapores de hidrocarboneto mais leve recuperados como uma fração de topo 60 do tambor de coqueificação 58 são, então, transferidos para o fracionador do coqueificador 38 como corrente de vapor do coqueificador 40, onde eles são separados em duas ou mais frações de hidrocarboneto e recuperados. Por exemplo, uma fração do gasóleo do coqueificador pesado (HCGO) 74 e uma fração de gasóleo do coqueificador leve (LCGO) 76 podem ser retiradas do fracionador nas faixas de temperatura de ebulição desejadas. HCGO pode incluir, por exemplo, hidrocarbonetos em ebulição na faixa de 650 a 870°F (343,33 a 465,56°C). LCGO pode incluir, por exemplo, hidrocarbonetos em ebulição na faixa de 400 a 650°F (204,44 a 343,33°C). Em algumas modalidades, outras frações de hidrocarboneto também podem ser recuperadas do fracionador do coqueificador 38, tal como uma fração de óleo extinto 78, que pode incluir hidrocarbonetos mais pesados que HCGO, e/ou uma fração de óleo de lavagem 80. A corrente superior do fracionador, fração de gás molhado do coqueificador 82, vai para um separador 84, onde ele é separado em uma fração de gás seco 86, uma fração de água/aquosa 88, e uma fração nafta 90. Uma porção de fração nafta 90 pode ser retornada ao fracionador como um refluxo 92. Outros esquemas de fracionamento também podem ser usados, e podem resultar em frações de gás de petróleo leve, frações nafta do coqueificador, frações de diesel do coqueificador, e/ou outras frações de hidrocarboneto conforme pode ser desejado.

[0040] A temperatura dos materiais dentro do tambor de coqueificação 58 em todo o estágio de formação de coque e o estágio de secagem pode ser usada para controlar o tipo de estrutura cristalina do coque e a quantidade do material volátil combustível no coque. A temperatura dos vapores que saem do tambor de coque através da linha de fluxo 60 é assim um importante parâmetro de controle usado para representar a temperatura dos materiais dentro do tambor de coqueificação 58 durante o processo de coqueificação, e pode ser controlada conforme descrito nesse documento.

[0041] A temperatura da fração do vapor superior do tambor de coqueificação 60 pode ser usada para monitorar e controlar o processo de coqueificação e a qualidade do produto do coque (conteúdo de VCM, estrutura cristalina, etc.). Em algumas modalidades, a temperatura do produto de vapor recuperado do tambor de coqueificação pode ser controlada, por exemplo, pelo uso de um sistema de controle digital (DCS) ou outros sistemas de controle de processo para estar dentro da faixa de cerca de 700°F (371,11°C) a cerca de 900°F (482,22°C); na faixa de cerca de 725°F (385°C) a cerca de 875°F (468,33°C) em outras modalidades; na faixa de cerca de 750°F (398,89°C) a cerca de 850°F (454,44°C) em outras modalidades; e na faixa de cerca de 775°F (412,78°C) a cerca de 800°F (426,67°C) ainda em outras modalidades. Em algumas modalidades, a temperatura de saída do aquecedor do coqueificador pode star na faixa de cerca de 900°F (482,22°C) a cerca de 1100°F (593,33°C). O DCS também pode ser usado para controlar o ciclo de descoqueificação, conforme descrito abaixo.

[0042] Vários agentes químicos e/ou biológicos podem ser adicionados ao processo de coqueificação para inibir a formação de coque em esferas e/ou promover a formação de coque de esponja desejável. Em modalidades particulares, um agente antiespumante pode ser adicionado, tal como um aditivo à base de silício. Os agentes químicos e/ou biológicos podem ser adicionados em qualquer ponto no processo.

[0043] Após a conversão e fracionamento no sistema do coqueificador 36 e sistema de fracionamento 38, a fração pesada de gasóleo do coqueificador 74 pode ser alimentada para um sistema de reator de hidroconversão 94, que pode incluir um ou mais reatores de hidroconversão de leito fixo. Os reatores de hidroconversão de leito fixo 94 podem conter catalisadores de hidroprocessamento adaptados a uma ou mais reações de hidroconversão tais como hidrocraqueamento, hidrodessulfurização, hidrodesnitrogenação, saturação de olefinas, hidrodesoxigenação e hidrodesaromatização. Em algumas modalidades, os reatores de hidroconversão de leito fixo 94 podem conter uma mistura de catalisadores de hidrotratamento e catalisadores de hidrocraqueamento. Exemplos de catalisadores que podem ser utilizados, entre outros, podem ser encontrados nos documentos US 4.990.243; US 5.215.955; e US 5.177.047, todos os quais são aqui incorporados por referência em sua totalidade. Em algumas modalidades, os reatores de hidroconversão de leito fixo 94 podem não prover qualquer desmetalização e catalisadores de desmetalização podem não ser necessários.

[0044] Após reação, o efluente 96 recuperado do sistema de reator de hidroconversão 94 pode ser enviado a um sistema de fracionamento 98 para separação do efluente em duas ou mais frações de hidrocarboneto. Por exemplo, o efluente 96 pode ser separado em um gás de escape 99 que contém gases de hidrocarboneto leve, uma fração de nafta leve 100, uma fração de nafta pesada 102, uma fração de querosene 104, uma fração de diesel 106, uma fração de gasóleo de vácuo leve 108, uma fração de gasóleo pesado 110, e uma fração de resíduo de vácuo 112. Uma ou mais dessas frações podem ser opcionalmente recicladas para o sistema de reator de hidroconversão 14, sistema de fracionamento 38, sistema de reator 94, ou sistema do coqueificador 36.

[0045] A Figura 3 ilustra uma modalidade para o IHRS mencionado acima; no entanto, outras modalidades podem ser prontamente previstas por aqueles versados na técnica com base na descrição a seguir. Os hidrocarbonetos parcialmente convertidos recuperados por meio da linha de fluxo 16 a partir do sistema de reator de leito fluidizado 14 podem ser resfriados em um trocador de calor (não mostrado) e alimentados em um separador HP/HT V/L 120 onde uma corrente de vapor 122 incluindo os produtos leves e destilados fervendo abaixo de cerca de 1000°F (537,78°C) no ponto de ebulição normal e uma corrente de líquido 124 incluindo resíduo não convertido podem ser separadas e processadas separadamente em equipamento a jusante. A corrente de vapor 122 pode ser alimentada em um reator de hidroprocessamento de leito fixo 126 para realizar o hidrotratamento, hidrocraqueamento ou uma combinação dos mesmos. Uma corrente de efluente 128 do sistema de reator de leito fixo IHRS 126 é alimentada na torre atmosférica 18A do sistema de fracionamento 18 para recuperar várias frações como descrito com relação à Figura 2. A corrente de líquido 124 pode ser resfriada em um trocador de calor (não mostrado) e despressurizada em um sistema de saída de pressão (não mostrado) antes de ser alimentada em um sistema de fracionamento de vácuo 18B do sistema de fracionamento 18 para recuperar várias frações como descrito com relação à Figura 2.

[0046] As composições do catalisador de hidroconversão para o uso no processo de hidroconversão de acordo com as modalidades descritas aqui são bem-conhecidas daqueles versados na técnica e várias são comercialmente disponíveis de W.R. Grace & Co., Criterion Catalysts & Technologies, e Albemarle, dentre 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 aqui podem compreender, consistir em ou consistir essencialmente em um ou mais de níquel, cobalto, tungstênio, molibdênio e combinações dos mesmos, sejam não suportados ou suportados em um substrato poroso tal como sílica, alumina, titânia, ou combinações dos mesmos. Como fornecido de um fabricante ou resultando de um processo de regeneração, os catalisadores de hidroconversão podem estar na 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 no(s) reator(es) de hidrocraqueamento.

[0047] Os catalisadores de hidrotratamento do destilado que podem ser úteis incluem o catalisador selecionado daqueles elementos conhecidos por 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 geralmente 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 quantidade(s) de componente(s) de hidrogenação no catalisador varia adequadamente 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 dos componente(s) de metal do grupo 6, calculada como o(s) óxido(s) de metal por 100 partes em peso de catalisador total, onde as porcentagens em peso são baseadas no peso do catalisador antes da sulfetação. Os componentes de hidrogenação no catalisador podem estar na forma oxídica e/ou sulfídica. Se uma combinação de pelo menos um componente de metal do grupo 6 e grupo 8 estiver presente como óxidos (mistos), ela será submetida a um tratamento de sulfetação antes do uso apropriado no hidrocraqueamento. Em algumas modalidades, o catalisador compreende um ou mais componentes de níquel e/ou cobalto e um ou mais componentes de molibdênio e/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.

[0048] O catalisador de hidrotratamento de resíduo que pode ser útil inclui os catalisadores geralmente compostos de um componente de hidrogenação, selecionados 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, a qual pode ser suportada em um suporte de alumina. O óxido de fósforo (Grupo 15) está opcionalmente presente como um ingrediente ativo. Um catalisador típico pode conter de 3 a 35 % em peso dos componentes de hidrogenação, com um aglutinante de alumina. Os péletes de catalisador podem variar em tamanho de 1/32 polegada (0,00079375 metros) a 1/8 polegada (0,003175 metros) e podem ser de um formato esférico, extrudado, trilobado ou quadrilobado. Em algumas modalidades, a alimentação passando através da zona do catalisador contata primeiro um catalisador pré-selecionado para a remoção de metais, embora a remoção de algum enxofre, nitrogênio e aromáticos também possa ocorrer. As camadas de catalisador subsequentes podem ser usadas para a remoção de enxofre e nitrogênio, embora também se espere que elas catalisem a remoção de metais e/ou reações de craqueamento. As camada(s) de catalisador para a desmetalização, quando presentes, podem compreender o(s) catalisador(es) tendo um tamanho de poro médio variando de 125 a 225 Angstroms (1,25x10-8 a 2,25x10-8 metros) e um volume de poro variando de 0,5-1,1 cm3/g (0,0005-0,0011 m3/kg). As camada(s) de catalisador para a desnitrogenação/dessulfuração podem compreender o(s) catalisador(es) tendo um tamanho de poro médio variando de 100 a 190 Angstroms (1,00x10-8 a 1,90x10-8 metros) com um volume de poro de 0,5-1,1 cm3/g (0,0005-0,0011 m3/kg). A patente norte-americana No. 4.990.243 descreve um catalisador de hidrotratamento tendo um tamanho de poro de pelo menos cerca de 60 Angstroms (6,00x10-9 metros) e preferivelmente de cerca de 75 Angstroms (7,50x10-9 metros) a cerca de 120 Angstroms (1,20x10-8 metros). Um catalisador de desmetalização útil para o presente processo é descrito, por exemplo, na patente norte-americana No. 4.976.848, cuja descrição inteira é incorporada aqui por referência para todos os propósitos. Da mesma forma, os catalisadores úteis para a dessulfuração de correntes pesadas são descritos, por exemplo, na patente norte-americana Nos. 5.215.955 e 5.177.047, cujas descrições inteiras são incorporadas aqui por referência para todos os propósitos. Os catalisadores úteis para a dessulfuração de destilado médio, correntes de gasóleo de vácuo e correntes de nafta são descritas, por exemplo, na patente norte-americana No. 4.990.243, cujas descrições inteiras são incorporadas aqui por referência para todos os propósitos.

[0049] Os catalisadores de hidrotratamento de resíduo úteis incluem os catalisadores tendo uma base refratária porosa constituída de alumina, sílica, fósforo, ou várias combinações destes. Um ou mais tipos de catalisadores podem ser usados como catalisador de hidrotratamento de resíduo 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 com grande tamanho de poro para maximizar a remoção de metais. Os catalisadores tendo estas características não são ótimos para a remoção de Resíduo de Carbono Conradson e enxofre. O tamanho de poro médio para o catalisador na camada inferior ou nas camadas será geralmente pelo menos 60 Angstroms (6x10-9 metros) e em muitos casos será considerado maior. O catalisador pode conter um metal ou combinação de metais tais como níquel, molibdênio ou cobalto. Os catalisadores úteis na camada inferior ou nas camadas são descritos na patente norte- americana Nos. 5.071.805 5.215.955 e 5.472.928. Por exemplo, aqueles catalisadores como descrito na patente norte-americana No. 5.472.928 e tendo pelo menos 20% dos poros na faixa de 130 a 170 Angstroms (1,30x10-8 a 1,70x10-8 metros), com base no método de nitrogênio, podem ser úteis na(s) camada(s) de catalisador inferiores. Os catalisadores presentes na camada superior ou nas camadas da zona de catalisador devem ter maior atividade de hidrogenação quando comparado com os catalisadores na camada inferior ou nas camadas. Consequentemente, os catalisadores úteis na camada superior ou nas camadas podem ser caracterizados pelo menor tamanho de poros e maior remoção de Resíduo de Carbono Conradson, atividade de desnitrogenação e dessulfuração. Tipicamente, os catalisadores conterão metais tais como, por exemplo, níquel, tungstênio, e molibdênio para intensificar a atividade de hidrogenação. Por exemplo, aqueles catalisadores como descrito na patente norte-americana No. 5.472.928 e tendo pelo menos 30% dos poros na faixa de 95 a 135 Angstroms (9,50x10-9 a 1,35x10-8 metros), com base no método de nitrogênio, podem ser úteis nas camadas de catalisadores superiores. Os catalisadores podem ser catalisadores moldados ou catalisadores esféricos. Em adição, os catalisadores densos, menos friáveis podem ser usados nas zonas de catalisador fixo com fluxo ascendente para minimizar a quebra das partículas de catalisador e o arrasto de particulados no produto recuperado do reator.

[0050] Alguém versado na técnica reconhecerá que as várias camadas de catalisador podem não ser constituídas apenas de um único catalisador, mas podem ser compostos de uma intermistura de diferentes catalisadores para alcançar o nível ótimo de metais ou remoção de Resíduo de Carbono Conradson e dessulfuração para aquela camada. Embora alguma hidrogenação ocorra na porção inferior da zona, a remoção do Resíduo de Carbono Conradson, nitrogênio e de enxofre pode ocorrer primeiramente na camada superior ou nas camadas. Obviamente, a remoção de metais adicionais também ocorrerá. O catalisador específico ou a mistura de catalisador selecionado 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 sendo processada pela unidade, o produto desejado a ser recuperado, assim como as considerações comerciais tais como o custo do catalisador. Todos estes parâmetros estão dentro da habilidade de uma pessoa envolvida na indústria de refino de petróleo e não deve precisar de elaboração adicional aqui.

[0051] Embora descritas acima com relação aos sistemas de fracionamento separados 18, 38, 98, as modalidades descritas aqui também contemplam o fracionamento de dois ou mais dos efluentes 16, 35, 40, 96 em um sistema de fracionamento comum. Por exemplo, os efluentes 16, 96 podem ser alimentados em um loop de resfriamento, purificação e compressão do gás comum antes do processamento adicional em uma torre atmosférica e uma torre de vácuo como descrito acima.

[0052] Como descrito acima, as modalidades aqui se referem a um sistema para a atualização de matérias-primas de hidrocarboneto residuais. O sistema pode incluir: um sistema de reator de hidroconversão de resíduo para o contato de um hidrocarboneto residual e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão; um sistema de fracionamento para a separação de um efluente recuperado do sistema de reator de hidroconversão de resíduo em duas ou mais frações de hidrocarboneto incluindo pelo menos uma fração de resíduo a vácuo e uma fração pesada de gasóleo a vácuo; um dispositivo de mistura para a combinação de pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo a vácuo e pelo menos uma porção da fração de resíduo a vácuo para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado; um coqueificador para a conversão da fração mista de hidrocarboneto pesado para produzir coque verde de grau anodo e hidrocarbonetos destilados; e um sistema de fracionamento for fracionamento dos hidrocarbonetos destilados recuperados do coqueificador em três ou mais frações de hidrocarboneto incluindo uma fração de destilados leves, uma fração pesada de gasóleo do coqueificador, e uma fração de reciclo do coqueificador.

[0053] Os sistemas descritos aqui também podem incluir um dispositivo de mistura para a mistura da fração mista de hidrocarboneto pesado com a fração de reciclo do coqueificador para formar uma mistura de alimentação do coqueificador. Os dispositivos de mistura úteis aqui podem incluir junções em T, junções em T de mistura, bombas, vasos agitados ou outros dispositivos como conhecido na técnica para combinar e misturar intimamente duas correntes de líquido (possivelmente viscosas).

[0054] Os sistemas descritos aqui também podem incluir um sistema de medição e controle de fluxo para que o controle da fração de reciclo do coqueificador seja menor do que 30 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador, de modo a estar na faixa de cerca de 15 por cento em peso a cerca de 25 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador.

[0055] O sistema também pode incluir: um reator de hidroconversão para o contato da fração pesada de gasóleo do coqueificador e hidrogênio com um catalisador de hidroconversão para converter pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo do coqueificador para destilar hidrocarbonetos de faixa de combustível; e um sistema de separação para o fracionamento de um efluente do reator de hidroconversão para formar duas ou mais frações de hidrocarboneto.

[0056] Os sistemas aqui também podem incluir um sistema operacional configurado para controlar o sistema de reator de hidroconversão de resíduo para produzir a fração mista de hidrocarboneto pesado tendo um teor de níquel menor do que cerca de 70 ppm em peso, um teor de vanádio menor do que cerca de 70 ppm em peso, uma razão de asfaltenos/Resíduo de Carbono Conradson (CCR) menor do que 0,7 a 1 e preferivelmente menor do que 0,5/1 e mais preferivelmente menor do que 0,3/1 e um teor total de enxofre menor do que cerca de 24.000 ppm em peso. O sistema operacional também pode ser configurado para um ou mais de: controle da taxa de conversão no sistema de reator de hidroconversão de resíduo para ser pelo menos 50% e mais preferivelmente pelo menos 70% e mais preferivelmente pelo menos 85%; operação do sistema de reator de hidroconversão em uma pressão aproximadamente na faixa de cerca de 1000 psig (6,89x106 Pa.g) a cerca de 4000 psig (2,76x107 Pa.g), uma LHSV na faixa de cerca de 0,1 L/h/L a cerca de 4,0 L/h/L, uma temperatura do reator na faixa de cerca de 400°C a cerca de 500°C, uma razão de matéria-prima de hidrogênio/resíduo de vácuo dentre cerca de 2000-6000 SCF/Bbl (356-1068 m3/m3), uma taxa de composição do catalisador fresco na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,6 lb/Bbl (0,007 a certa de 0,04 kg/m3) de matéria-prima residual de vácuo; operação do coqueificador em uma temperatura de saída de bobina de aquecimento de pelo menos 500°C ou pelo menos 520°C; uma pressão de cerca dentre 2035 psig (1,38x105 - 2,41x105 Pa.g) e com um tempo de secagem após o ciclo de coqueificação de pelo menos 2 horas ou pelo menos 4 horas ou pelo menos 6 horas ou pelo menos 8 horas; operação da temperatura de saída de vapor do tambor de coque na dita unidade de coqueificação para ser pelo menos 470°C ou pelo menos 480°C por um tempo de secagem de pelo menos 5 horas e preferivelmente pelo menos 8 horas ou pelo menos 450°C ou pelo menos 460°C por um tempo de secagem de pelo menos 6 horas ou pelo menos 7 horas pela passagem de uma corrente de vapor superaquecido através do tambor de coque preenchido; controle da Razão de Rendimento do Coqueificador, definida como a soma da taxa de alimentação do coqueificador fresco mais a taxa de reciclo de líquido do coqueificador dividida pela taxa de alimentação do coqueificador fresco em uma base volumétrica líquida, para ser menor do que cerca de 1,25/1 e preferivelmente menor do que 1,20/1 e mais preferivelmente menor do que cerca de 1,15/1.

[0057] Como descrito acima, as modalidades aqui se referem à conversão de matérias-primas de hidrocarboneto pesado para produzir hidrocarbonetos na faixa destilada e coque verde de grau anodo. Como um exemplo dos sistemas e processos descritos acima, o resíduo atmosférico e/ou de vácuo derivado do fracionamento de petróleo bruto é aquecido, misturado com gás de tratamento rico em hidrogênio e carregado no estágio de hidrocraqueamento que consiste em um único ou pode utilizar uma multiplicidade de reatores dispostos em paralelo e/ou em série. Aqui a fração de resíduo, tipicamente definida como tendo um ponto de ebulição acima de 524°C (975°F) e preferivelmente acima de 566°C (1050°F), é hidrocraqueada sob pressões parciais de hidrogênio de 70 a 170 bara (1000-2400 psia (70x105 a 170x105 Pa)), temperaturas de 380 a 450°C em uma LHSV de 0,2 a 2,0 h-1 na presença de catalisador.

[0058] Dentro do leito fluidizado, o catalisador é misturado novamente e mantido em movimento aleatório pela recirculação de produto líquido. Isto é realizado ao separar primeiro o petróleo recirculado dos produtos gasosos. O petróleo é a seguir recirculado por meio de uma bomba externa ou uma bomba cujo rotor é montado na cabeça inferior do reator.

[0059] A conversão do resíduo alvo do estágio de hidrocraqueamento pode estar na faixa de 50 a 88 % em peso dependendo da matéria-prima sendo processada. Antecipa-se que a remoção de metais será na faixa de 80 a 90%, a remoção de enxofre será na faixa de 80 a 90% e a remoção de Resíduo de Carbono Conradson (CCR), na faixa de 45 a 65%.

[0060] O efluente de líquido e vapor dos reatores de hidrocraqueamento entra no separador de alta pressão e alta temperatura (isto é, separador de HP/HT). O vapor separado é diretamente roteado através de um sistema comum de resfriamento de gás, purificação e compressão de gás de reciclo ou processado primeiro através de um Sistema de Reator de Hidroprocessamento Integrado, sozinho ou em combinação com destilados externos e/ou destilados gerados no processo de hidrocraqueamento e, depois disso, roteado um sistema comum de resfriamento, purificação e compressão de gás.

[0061] O líquido separado do Separador de HP/HT a seguir apareceu e foi roteado para o Sistema de Destilação Atmosférica com outros produtos destilados recuperados da seção de resfriamento e purificação de gás. As partes inferiores da torre atmosférica (isto é, nominalmente 360°C a 427°C+ fração de ebulição) são processadas adicionalmente através de um Sistema de Destilação de Vácuo para recuperar destilados de vácuo. Neste caso, o produto das partes inferiores da torre de vácuo (isto é, nominalmente 482°C a 565°C+ fração de ebulição) é a seguir roteado para uma Unidade de Coqueificação Atrasada quente ou após o resfriamento, tal como através de troca de calor direto ou pela injeção direta de uma porção do resíduo alimentado no produto das partes inferiores da torre de vácuo. A última rota elimina, dessa forma, a necessidade de troca de calor direto do produto das partes inferiores da torre de vácuo, que é conhecido por ser incrustrante.

[0062] Na Unidade de Coqueificação Atrasada, o petróleo não convertido e o gasóleo de vácuo pesado flui normalmente através dos trocadores de preaquecimento para a parte inferior do fracionador principal sob o controle do nível. Lá a alimentação mistura com o líquido de reciclo interno (quantidade controlada dentro da faixa de 15% a 25% de alimentação fresca) condensado do efluente do tambor de coque. Esta alimentação e reciclo combinados são bombeados da parte inferior do fracionador através do aquecedor de coqueificação onde cada passagem tem o fluxo controlado. Uma quantidade controlada de valor com alta pressão é injetada em cada passagem do aquecedor para assegurar a velocidade satisfatória a fim de minimizar a coqueificação nos tubos do aquecedor. A função principal do aquecedor de coqueificação é aquecer rapidamente a alimentação para a temperatura de coqueificação exigida para iniciar a reação de craqueamento sem a formação prematura de coque nos tubos do aquecedor.

[0063] O efluente do aquecedor de coqueificação flui através de uma válvula de interruptor para dentro da parte inferior de um dos dois tambores de coque onde o craqueamento adicional e a seguir a polimerização ocorre para formar o coque. Cada tambor é projetado para ser cheio até um nível operacional seguro com coque produzido durante o ciclo de coqueificação. Antiespuma é injetada no tambor de coque durante a última parte do ciclo de preenchimento para minimizar o transporte de espuma, finos de coque e piche para dentro do fracionador. O tambor de coque é operado em ciclos para manter a continuidade da operação com um tempo de ciclo mínimo de 24 horas sendo empregado neste relatório descritivo. A operação de cada tambor de coque é escalonada. Um dos tambores de cada par está sempre de serviço para receber o efluente do aquecedor de coqueificação.

[0064] O vapor do tambor de coque é resfriador bruscamente pelo gasóleo pesado para interromper as reações de craqueamento e polimerização e, dessa forma, minimizar a formação de coque na linha suspensa dos tambores de coque para o fracionador. O fracionador é dividido em duas seções pelo recipiente de extração de gasóleo pesado. A seção superior consiste em bandejas de válvula; a seção inferior contém partes internas especiais consistindo em uma câmara de pulverização do fracionador em duas camadas. O vapor do tambor de coque entra no fracionador abaixo dos cabeçotes do pulverizador. O vapor flui para cima através de uma seção de parte inferior da torre projetada especialmente onde ela contata as gotas de escoamento do líquido de refluxo e não superaquece o vapor. A corrente de reciclo interna assim condensada é coletada na parte inferior da torre onde ela mistura com a carga de alimentação fresca. O vapor que deixa a seção inferior da torre flui para a seção superior através dos risers no recipiente de extração de gasóleo pesado. Este vapor consiste em hidrocarbonetos leves, nafta, querosene, gasóleos leves e pesados, refluxo vaporizado e vapor. Esta mistura é fracionada na seção superior da torre.

[0065] A porção de secagem do ciclo prove uniforme Distribuição de calor e produz uma estrutura e densidade de coque mais uniforme e permite que o alcatrão não reagido na frente da reação dentro do tambor de coque complete a reação de coqueificação. A secagem do leito de coque aumenta a resistência mecânica de coque, aumentando assim a dureza do coque (melhorando HGI) e reduzindo a Matéria Volátil Combustível (VCM) de coque verde antes do vapor fora da coluna principal ou para o sistema de purga.

[0066] Após um tambor de coque vazio ser cheio até coqueificação é trocado por outro tambor de coque vazio preaquecido por meio de válvula(s) de interruptor. Os conteúdos do tambor completo são então "secos", por aproximadamente 5 a 8 horas usando vapor superaquecido tal como vapores de gasóleo do coqueificador, nafta de coqueificador, vapor e quaisquer outros vapores de hidrocarboneto de não coqueificação superaquecidos adequados. Após a secagem, o tambor de coque cheio com coque verde de grau anodo é vaporizado inicialmente para a coluna principal e a seguir para o sistema de purga seguido pela operação de resfriamento/têmpera. Então o tambor de coque sofre a retirada hidráulica de coque.

[0067] O meio de secagem superaquecido pode consistir em vapor superaquecido ou vapores superaquecidos gerados da porção de não coqueificação do líquido de coqueificador C5+ ou qualquer outra corrente de hidrocarboneto que pode ser vaporizada e superaquecida sem o riso de coqueificação. O meio de secagem deve ser introduzido no tambor de coque através da linha de entrada de alimentação, mas por meio de uma linha separada que não a linha de alimentação de petróleo residual. A temperatura do vapor superaquecido é controlada em torno de aproximadamente 5IOC na entrada para o tambor de coque. O ciclo de secagem continua até uma temperatura suspensa do tambor de coque entre 470 a 480C ser alcançada e mantida após 4 a 8 horas de tempo de secagem e mais preferivelmente 450 a 460C por 4-5 horas. Comparado ao modo de razão de rendimento aumentado, por exemplo, as altas taxas de reciclo de líquidos no coqueificador, o uso de um meio de não coqueificação permite a distribuição de calor sem aumentar a produção de coque e a perda de rendimento de líquido.

[0068] Como descrito acima, as modalidades aqui proveem sistemas e processos para a conversão de matérias- primas de hidrocarboneto pesado para produzir hidrocarbonetos na faixa destilada e coque verde de grau anodo. Mais especificamente, os processos descritos aqui proveem um processo para a atualização de matérias-primas de resíduos de vácuo para destilar os produtos de combustível usando hidrocraqueamento de leito fluidizado ou pasta fluida, coqueificação atrasada e tecnologias de atualização VGO catalítica de leito fixo para maximizar os rendimentos do destilado do coqueificador, coproduzir coque de grau anodo com alta qualidade sem recorrer ao uso de taxas muito altas de reciclo de líquidos de coqueificador e coproduzir alimentações de gasóleo de coqueificador pesado com alta qualidade para atualização de VGO catalítica a jusante, tal como por meio de hidrocraqueamento de leito fixo ou craqueamento catalítico de leito fluido para destilar combustíveis.

[0069] Os processos descritos aqui têm várias vantagens. Por exemplo, os processos descritos aqui podem incluir uma ou mais das vantagens a seguir quando comparado com os esquemas de fluxo do estado da técnica presente, incluindo: maiores rendimentos de destilados totais nas unidades de coqueificação e unidades de hidrocraqueamento; a coprodução simultânea de coque de alto grau de anodo; a obtenção de qualidade de coque de anodo sem a necessidade de altas taxas de reciclo de líquidos de coqueificador; e a produção de gasóleos de coqueificador com alta qualidade, uma vantagem de rendimentos de destilado, resultando de maiores conversões no sistema de reator de hidroconversão para a conversão de matérias-primas de resíduo e operação do coqueificador para fazer coque de grau anodo sob condições que maximizam os rendimentos de destilado pelo uso de taxas relativamente baixas de reciclo de líquidos do coqueificador. As modalidades aqui podem não usar vantajosamente solventes leves para diluir os asfaltenos na alimentação para a Unidade de coqueificação. Adicionalmente, os processos aqui podem produzir um teor de aromáticos polinuclear inesperadamente baixo na fração de HCGO, o que permite sua atualização eficaz e economicamente vantajosa em um hidrocraqueador de leito fixo em vez de em um craqueador catalítico fluido.

[0070] Além disso, o leito fluidizado a montante da Unidade de Coqueificação Atrasada pode eficazmente desobstruir a Unidade de Coqueificação Atrasada reduzindo a quantidade de resíduos de vácuo exigidos para serem processados enquanto ao mesmo tempo produzindo um produto de coque com valor muito maior. Sem esta combinação, haveria uma produção incremental de coque com baixo valor que causaria impacto adverso na economia da refinaria.

Exemplo

[0071] De acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição é o uso da fração de resíduo de vácuo hidroprocessada de hidrocraqueamento de matérias-primas residuais de vácuo virgens, tais como em um hidrocraqueador de leito fluidizado, que tem propriedades únicas que os resíduos virgens e termicamente craqueados não têm com relação a sua capacidade de produzir simultaneamente coque de grau anodo e altos rendimentos de destilado em uma unidade de coqueificação atrasada. A dita unidade de coqueificação atrasada seria operada em condições de reação economicamente desejáveis para produzir coque de grau anodo. O exemplo experimental a seguir ilustra o desempenho comparativo de alimentação de um resíduo de vácuo virgem e a matéria-prima desta invenção em uma unidade de coqueificação atrasada.

I. Composições da Matéria-prima

[0072] Uma refinaria processa uma mistura de óleos brutos de petróleo como mostrado na Tabela I-1 abaixo. O petróleo bruto é fracionado em uma torre atmosférica para produzir destilados virgens e uma fração de resíduo atmosférico virgem. O resíduo atmosférico virgem é fracionado em uma torre de vácuo para produzir destilados de gasóleo de vácuo e um resíduo de vácuo virgem. Tabela I-1

[0073] As propriedades do resíduo de vácuo virgem são mostradas na primeira coluna da Tabela I-2 abaixo. Tabela I-2

II. Matérias-primas

[0074] A fração de resíduo de vácuo virgem é submetida ao hidrocraqueamento de leito fluidizado a 2200 psig (1,52x107 Pa.g), 1,2 LHSV, 440°C de temperatura do reator e 6000 scf/bbl (1068 m3/m3) de taxa de tratamento com H2 sobre um catalisador de hidroconversão com base em níquel. Os produtos líquidos recuperados são submetidos ao fracionamento atmosférico e ao fracionamento de vácuo, em que um resíduo de vácuo hidroprocessado (HVR) e um gasóleo de vácuo hidroprocessado (HVGO) são recuperados. O VGO hidroprocessado a 900-1050°F (482,22-565,56°C) é misturado com o resíduo de vácuo hidroprocessado a 1050°F+ (565,56°C+) em uma razão de 0,8/1 em peso. A dita mistura é a mistura de alimentação de hidrocarboneto pesado (corrente 35, Figura 1) alimentada no Coqueificador. As propriedades da dita corrente são mostradas na segunda coluna da Tabela I-2.

III. Coqueificação de Resíduo de vácuo virgem

[0075] A fração de resíduo de vácuo virgem é submetida à coqueificação atrasada em uma temperatura média de leito de coque a 860°F (460°C), pressão no tambor de coque a 35 psig (2,41x105 Pa.g) e uma taxa de reciclo, definida como a razão em peso da soma da alimentação de coqueificador fresca e as taxas de reciclo de líquidos do coqueificador para aquela da taxa de alimentação do coqueificador fresco, de 1,25. O produto de coque falhou em encontrar as especificações de coque de grau anodo como mostrado na Tabela III-l abaixo. Tabela III-1

IV. Coqueificação de Mistura Hidroprocessada de VGO/VR: Efeito da Pressão do Tambor de coque

[0076] Uma série de experimentos foi feita para mostrar os efeitos da pressão do tambor de coque sobre a qualidade do coque e rendimentos dos líquidos C5+ em taxa de reciclo de líquidos do coqueificador 1,25 e temperatura média de leito de coque a 862- 869°F (461,11 - 465°C) . Em ambos os testes, as especificações de coque de grau anodo foram satisfeitas. Ao diminuir a pressão do tambor de coque de 35 a 20 psig (2,41x105 a 1,38x105 Pa.g), os rendimentos totais de líquido C5+ em cerca de 5-6 pontos percentuais com uma diminuição concomitante em rendimentos de coque como mostrado na Tabela IV-1. Tabela IV-1

V. Coqueificação de Mistura Hidroprocessada de VGO/VR: Efeito da Taxa de Reciclo de Líquido

[0077] Uma série de experimentos foi feita para mostrar os efeitos da taxa de reciclo de líquido do coqueificador sobre a qualidade do coque e rendimentos de líquidos C5+ em pressão de tambor de coque a 20 psig (1,38x105 Pa.g) e temperatura média de leito de coque a 862- 869°F (461,11 - 465°C). Em ambos os testes, as especificações de coque de grau anodo foram satisfeitas. Ao diminuir a taxa de reciclo de líquidos do coqueificador de 1,35 a 1,25, os rendimentos de líquido totais C5+ aumentam em cerca de 4 pontos percentuais com uma diminuição concomitante em rendimentos de coque como mostrado na Tabela V-1 abaixo. Tabela V-1

[0078] Embora a descrição inclua um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo benefício desta descrição, apreciarão que outras modalidades possam ser concebidas as quais não se afastam do escopo da presente descrição. Consequentemente, o escopo deve ser limitado apenas pelas reivindicações em anexo.

Claims (26)

1. Processo para a atualização de matérias-primas de hidrocarboneto residuais, CARACTERIZADO por compreender: contato de um hidrocarboneto residual (10) e hidrogênio (12) com um catalisador de hidroconversão em um sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13); recuperação de um efluente (15) do sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13); separação do efluente (15) do sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) para recuperar duas ou mais frações de hidrocarboneto (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) incluindo pelo menos uma fração de resíduo a vácuo (34) e uma fração pesada de gasóleo a vácuo (32); combinação de pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo a vácuo (32) e pelo menos uma porção da fração de resíduo a vácuo (34) para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado (35); alimentação de pelo menos uma porção da fração mista de hidrocarboneto pesado (35) em um coqueificador (36); operação do coqueificador (36) em condições para produzir coque verde de grau anodo (72) e hidrocarbonetos destilados (40); recuperação dos hidrocarbonetos destilados (40) do coqueificador (36); fracionamento dos hidrocarbonetos destilados (40) recuperados do coqueificador (36) para recuperar três ou mais frações de hidrocarboneto incluindo uma fração de destilados leves (21), uma fração pesada de gasóleo do coqueificador (23), e uma fração de reciclo do coqueificador (25).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda a mistura da fração mista de hidrocarboneto pesado (35) com a fração de reciclo do coqueificador (25) para formar uma mistura de alimentação do coqueificador (39).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração de reciclo do coqueificador (25) é menor do que 30 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador (39).

4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração de reciclo do coqueificador (25) é de cerca de 15 por cento em peso a cerca de 25 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador (39).

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda: contato da fração pesada de gasóleo do coqueificador (23) e hidrogênio (29) com um catalisador de hidroconversão em um reator de hidroconversão (94) para converter pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo do coqueificador (23) para destilar hidrocarbonetos de faixa de combustível; recuperação de um efluente (96) do reator de hidroconversão (94); e fracionamento do efluente (96) para formar duas ou mais frações de hidrocarboneto (99, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração pesada de gasóleo do coqueificador (23) tem um Índice Policíclico baseado na Espectrometria de Absorção de Ultravioleta menor do que 10.000.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o hidrocarboneto residual (10) tem um teor de metais menor do que cerca de 100 ppm em peso de níquel e menor do que cerca de 200 ppm de vanádio, um teor de enxofre menor do que cerca de 2,5 por cento em peso e um teor de asfaltenos menor do que cerca de 12 por cento em peso.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fração mista de hidrocarboneto pesado (35) tem um teor de níquel menor do que cerca de 70 ppm em peso, um teor de vanádio menor do que cerca de 70 ppm em peso, uma razão de asfaltenos/Resíduo de Carbono Conradson (CCR) menor do que 0,7 a 1 e um teor total de enxofre menor do que cerca de 24.000 ppm em peso.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o hidrocarboneto residual (10) compreende pelo menos um dos resíduos de petróleo atmosférico ou vácuo, óleos desasfaltados, piche desasfaltador, torre atmosférica hidrocraqueada ou parte inferior da torre de vácuo, gasóleo de vácuo de funcionamento em linha reta, gasóleo de vácuo hidrocraqueado, óleos de pasta fluida cataliticamente craqueados fluidos (FCC), gasóleo de vácuo a partir de um processo de leito fluidizado, óleos derivados de xisto, óleos derivados de carvão, óleos brutos bioderivados, betume de areias de alcatrão, óleos de “tall”, óleos pretos.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOS pelo fato de que a taxa de conversão no sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) é pelo menos 50%.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADOS pelo fato de que o hidrocarboneto residual (10) é uma matéria-prima de resíduo de vácuo e o sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) é operado em: uma pressão na faixa de cerca de 1000 psig (6,89x106 Pa.g) a cerca de 4000 psig (2,76x107 Pa.g); LHSV na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 4,0 L/h/L; uma temperatura do reator na faixa de cerca de 400°C a cerca de 500°C; uma razão de matéria-prima de hidrogênio/resíduo de vácuo de cerca dentre 2000-6000 SCF/Bbl (356-1068 m3/m3); uma taxa de composição do catalisador fresco na faixa de cerca de 0,1 a 0,6 lb/Bbl (0,007 a 0,04 kg/m3) de matéria-prima residual de vácuo; e usando um catalisador compreendido de um ou mais de níquel, cobalto, tungstênio, molibdênio e combinações dos mesmos, seja não suportado ou suportado em um substrato poroso tal como sílica, alumina, titânia, ou combinações dos mesmos.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o coqueificador (36) é operado em: uma temperatura de saída de bobina de aquecimento de pelo menos 500°C; uma pressão na faixa de cerca de 20 psig (1,4x105 Pa.g) a cerca de 35 psig (2,41x105 Pa.g); e com um tempo de secagem após o ciclo de coqueificação de pelo menos 2 horas.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura de saída de vapor do tambor de coque na dita unidade de coqueificação (36) é operada em: pelo menos 470°C por um tempo de secagem de pelo menos 5 horas, ou pelo menos 450°C por um tempo de secagem de pelo menos 6 horas pela passagem de uma corrente de vapor superaquecido através do tambor de coque preenchido.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito coque verde de grau anodo tem as seguintes propriedades: níquel menor do que cerca de 175 ppm; vanádio menor do que cerca de 250 ppm; enxofre menor do que cerca de 35.000 ppm em peso; Índice de Moabilidade Hardgrove menor do que cerca de 100 e Matéria Volátil Combustível menor do que cerca de 12 % em peso.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o coqueificador (36) é operado em uma Razão de Rendimento do Coqueificador, definida como a soma da taxa de alimentação do coqueificador fresco mais a taxa de reciclo de líquido do coqueificador dividida pela taxa de alimentação do coqueificador fresco em uma base volumétrica líquida, menor do que cerca de 1,25/1.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o hidrocarboneto residual (10) é uma matéria-prima de resíduo de vácuo derivada de um ou mais dos óleos brutos de petróleo Arab Heavy, Arab Light, Banoco Arab Medium, Kuwait Export, Basrah Light, Rubble, Bahrain, Oman, Upper Zakam, REBCO, Kumkol, Azeri Light, Siberian Light, Siberian Heavy, e Tengiz.

17. Sistema para a atualização de matérias-primas de hidrocarboneto residuais, CARACTERIZADO por compreender: um sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) para o contato de um hidrocarboneto residual (10) e hidrogênio (12) com um catalisador de hidroconversão; um sistema de fracionamento (18) para a separação de um efluente (15) recuperado do sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) em duas ou mais frações de hidrocarboneto (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) incluindo pelo menos uma fração de resíduo a vácuo (34) e uma fração pesada de gasóleo a vácuo (32); um dispositivo de mistura para a combinação de pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo a vácuo (32) e pelo menos uma porção da fração de resíduo a vácuo (34) para formar uma fração mista de hidrocarboneto pesado (35); um coqueificador (36) para a conversão da fração mista de hidrocarboneto pesado (35) para produzir coque verde de grau anodo (72) e hidrocarbonetos destilados (40); um sistema de fracionamento (38) para o fracionamento dos hidrocarbonetos destilados (40) recuperados do coqueificador (36) em três ou mais frações de hidrocarboneto incluindo uma fração de destilados leves (21), uma fração pesada de gasóleo do coqueificador (23), e uma fração de reciclo do coqueificador (25), e realizar o processo para a atualização de matérias- primas de hidrocarboneto residuais, conforme definido nas reivindicações 1 a 16.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO por compreender ainda um dispositivo de mistura para a mistura da fração mista de hidrocarboneto pesado (35) com a fração de reciclo do coqueificador (25) para formar uma mistura de alimentação do coqueificador (39).

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO por compreender ainda um sistema de medição e controle de fluxo para que o controle da fração de reciclo do coqueificador (25) seja menor do que 30 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador (39).

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO por compreender ainda um sistema de medição e controle de fluxo para que o controle da fração de reciclo do coqueificador (25) seja de cerca de 15 por cento em peso a cerca de 25 por cento em peso da mistura de alimentação do coqueificador (39).

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO por compreender ainda: um reator de hidroconversão (94) para o contato da fração pesada de gasóleo do coqueificador (23) e hidrogênio (29) com um catalisador de hidroconversão para converter pelo menos uma porção da fração pesada de gasóleo do coqueificador para destilar hidrocarbonetos de faixa de combustível; e um sistema de separação (98) para o fracionamento de um efluente (96) do reator de hidroconversão (94) para formar duas ou mais frações de hidrocarboneto (99, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112).

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO por compreender ainda um sistema operacional configurado para controlar o sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) para produzir afraçãomista de hidrocarboneto pesado (35) tendo um teor de níquel menor do que cerca de 70 ppm em peso, um teor de vanádio menor do que cerca de 70 ppm em peso, uma razão de asfaltenos/Resíduo de Carbono Conradson (CCR) menor do que 0,7 a 1 e um teor total de enxofre menor do que cerca de 24.000 ppm em peso.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o coqueificador (36) é um coqueificador atrasado.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) compreende um sistema de reator de hidroconversão de leito fluidizado.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de reator de hidroconversão de resíduo (13) compreende um processo de hidrocraqueamento de fase de pasta fluida.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator de hidroconversão (94) compreende um sistema de reator de hidrocraqueamento VGO de leito fixo, um sistema de reator de hidrocraqueamento VGO de leito fluidizado.

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