BRPI0603024B1

BRPI0603024B1 - Processo de coqueamento retardado com carga modificada

Info

Publication number: BRPI0603024B1
Application number: BRPI0603024-6A
Authority: BR
Inventors: Glória Maria Gomes Soares; Natalie Jorge Gonçalves; Aline Voigt Nadolni; Francisco Carlos Da Costa Barros; Sérgio Cunha De Lucena; Sérgio Nunes Da Costa
Original assignee: Petroleo Brasileiro Sa
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2015-08-25
Also published as: JP5489715B2; BRPI0603024A; AR059256A1; ES2728375T3; US8177964B2; EP2049619A1; WO2008012485A1; CO6160243A2; PT2049619T; US20090314685A1; CN101617026B; CN101617026A; JP2009544790A; EP2049619B1

Description

PROCESSO DE COQUEAMENTO RETARDADO COM CARGA

MODIFICADA

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os processos de coqueamento retardado. Particularmente, dentre os processos de modifiação de carga para uma Unidade de Coqueamento Retardado de modo a aumentar a produção de óleo diesel e reduzir a produção de coque. DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA O processo de coqueamento retardado de frações residuais de petróleo é utilizado na indústria de refino de petróleo há algum tempo. Este processo permite a conversão de frações pesadas de petróleo em produtos mais leves e de maior valor agregado como, por exemplo, gás liquefeito de petróleo (GLP), nafta e gasóleos de coque.

Em um processo convencional de coqueamento retardado, a carga fresca, geralmente resíduo de vácuo é alimentada à região de fundo da torre fracionadora, onde ocorre a incorporação do reciclo natural formando a carga combinada da Unidade. Normalmente, o reciclo natural é utilizado para ajustara qualidade do gasóleo pesado de coque que será enviado para uma Unidade de Craqueamento Catalítico Fluido (FCC). A carga combinada é enviada para uma fornalha, onde deve permanecer por um tempo muito curto, da ordem de poucos minutos, de modo que as reações de craqueamento térmico possam se iniciar e a formação de coque nos tubos da fornalha seja minimizada. A carga craqueada, ao sair da fornalha com temperatura da ordem de 500°C, é alimentada ao tambor de coque, onde as reações de craqueamento térmico e de coqueamento ou carbonização se completam. Estas reações geram hidrocarbonetos mais leves do que a carga combinada e coque. As reações ocorridas em um tambor de coque são endotérmicas e a temperatura dos efluentes do tambor está compreendida em uma faixa de valores entre 425°C e 455°C. O coque formado vai se acumulando no tambor até que tenha que ser removido após as etapas de purga com vapor e resfriamento com água. No intuito de se remover o coque acumulado em um tambor de coque, o efluente do tambor de coque é desviado para um outro tambor de coque vazio, onde a fase de acumulação é iniciada. A remoção do coque é efetuada com instrumentos de corte com água a alta pressão.

Os efluentes do tambor de coque são então enviados para uma torre fracionadora de uma Unidade de Coqueamento Retardado, onde são separados em: - Uma mistura de gás combustível, GLP e nafta leve, que sai pelo topo da torre fracionadora e, por isso, é conhecida no estado da técnica como gases de topo; e - Retiradas laterais de nafta pesada, gasóleo leve de coque (GOL) e gasóleo pesado de coque (GOP).

Para assegurar um melhor rendimento operacional, alguns cuidados especiais são dedicados a algumas etapas do processo de coqueamento retardado, a saber: - É desejável que a formação de coque ocorra somente no interior de um tambor de coque e não nos tubos da fornalha. Assim a carga combinada permanece na fornalha por apenas alguns poucos minutos, de modo a minimizar a formação de coque nos tubos da mesma; e - Para evitar que as reações prossigam e que possa ocorrer deposição indesejada de coque na tubulação de saída do tambor de coque, é efetuado um resfriamento rápido (“quench”) com uma corrente de gasóleo e/ou resíduo.

Com a descoberta de petróleos cada vez mais pesados, o processo de coqueamento retardado nas refinarias tem experimentado um aumento do grau de importância, principalmente devido a um aumento do rendimento de resíduo destes petróleos. O processo de coqueamento retardado é bastante conhecido no estado da técnica. Um dos processos mais antigos está revelado na patente norte-americana US 3,563,884. Esta patente descreve um processo em que o alcatrão é usado como matéria-prima e é previsto um reciclo de gasóleo pesado. A partir desta invenção, algumas variantes foram introduzidas. A patente norte-americana US 4,213,846 revela um processo de coqueamento retardado para a formação de coque “premium” no qual o reciclo é hidrotratado. A patente norte-americana US 4,177,133 descreve um processo de coqueamento retardado para a formação de coque “premium” no qual a carga fresca após passar por uma etapa de pré-aquecimento é submetida a uma destilação ‘flash” para remover substâncias não cristalinas.

As patentes norte-americanas US 4,455,219 e US 4,518,487, apresentam processo de coqueamento retardado nos quais parte ou todo o hidrocarboneto pesado, comumente utilizado como reciclo, é substituído por um hidrocarboneto mais leve, o qual é combinado à carga fresca da unidade. A patente norte-americana US 4,661,241, descreve um processo de coqueamento retardado o qual minimiza o rendimento de coque e maximiza o rendimento de produtos líquidos por intermédio da eliminação do reciclo. A patente norte-americana US 5,711,870 revela um processo de coqueamento retardado no qual a carga fresca é misturada com água e, opcionalmente, com um doador de hidrogênio como o metano ou o gasóleo derivado do reciclo para otimizar o rendimento dos produtos líquidos e reduzir os rendimentos de coque e gás.

Como pôde ser observado, há uma tendência ao desenvolvimento de processos de coqueamento retardado com o objetivo de maximizar o rendimento de produtos líquidos, principal mente gasolina e reduzir o rendimento de coque e de gás. Para que este objetivo seja atingido, existe uma tendência à diminuição da razão de reciclo do processo de coqueamento retardado e aumento das condições de severidade da torre de destilação a vácuo de forma a separar o máximo de gasóleo pesado de vácuo.

Desta forma, prioriza-se a qualidade de produção de um gasóleo pesado de vácuo próprio para uso como carga para uma Unidade de Craqueamento Catalítico. Isto acaba por gerar resíduos de vácuo cada vez mais pesados no fundo da torre de destilação à vácuo.

Assim, para esquemas de refino em que há excedentes de gasóleo e resíduo de vácuo e uma maior demanda por óleo diesel, o estado da técnica caminha para soluções que viabilizem a conversão simultânea de forma a maximizar a produção de óleo diesel.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O processo de coqueamento retardado com carga modificada, objeto da presente invenção, contempla uma solução que maximiza o volume de óleo diesel e minimiza o volume de coque produzido, por intermédio de modificações na carga em uma Unidade de Coqueamento Retardado.

De acordo com a presente invenção, a carga compreende: o produto de fundo da torre de destilação a vácuo, conhecido no estado da técnica como resíduo de vácuo e o gasóleo pesado de vácuo obtido na referida destilação a vácuo.

Em uma primeira concretização da invenção, a porcentagem em volume de gasóleo pesado de vácuo na carga fresca está compreendida em uma faixa de valores entre 2% e 50%. Preferencialmente, em uma faixa de valores compreendida entre 5% e 40%. Particularmente, em uma faixa de valores compreendida entre 10% e 30%.

Em uma segunda concretização da invenção, o resíduo de fundo oriundo da torre de destilação atmosférica, conhecido no estado da técnica como resíduo atmosférico, é utilizado como carga da unidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS O processo de coqueamento retardado com carga modificada, objeto da presente invenção, será mais bem percebido a partir da descrição detalhada que se fará a seguir, a mero título de exemplo, associada aos desenhos abaixo referenciados, os quais são partes integrantes do presente relatório. A Figura 1 mostra esquematicamente os equipamentos envolvidos em um processo de coqueamento retardado de acordo com o estado da técnica. A Figura 2 mostra esquematicamente os equipamentos envolvidos em um processo de coqueamento retardado com carga modificada, de acordo com uma primeira concretização da presente invenção. A Figura 3 mostra esquematicamente os equipamentos envolvidos em um processo de coqueamento retardado com carga modificada, de acordo com uma segunda concretização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A descrição do processo de coqueamento retardado com carga modificada, objeto da presente invenção, será feita de acordo com a identificação dos respectivos componentes, com base nas figuras acima descritas. A Figura 1 mostra esquematicamente os equipamentos envolvidos em um processo de coqueamento retardado de acordo com o estado da técnica. O petróleo (1) é alimentado em uma torre de destilação atmosférica (2) de onde são retirados diversos derivados como por exemplo, gás combustível (3), nafta (4) e outros não representados nesta Figura. Além disso, o resíduo de fundo (5) da torre de destilação atmosférica (2), conhecido no estado da técnica como resíduo atmosférico é alimentado em uma torre de destilação a vácuo (6) de onde são retirados vários derivados como, por exemplo, o gasóleo pesado de vácuo (7), outros derivados não representadas nesta figura e um produto de fundo (8), conhecido no estado da técnica como resíduo de vácuo. O produto de fundo (8) é enviado para uma Unidade de Coqueamento Retardado (9) e o gasóleo pesado de vácuo (7) é enviado para uma Unidade de Craqueamento Catalítico (não mostrada na Figura) A Figura 2 mostra esquematicamente os equipamentos envolvidos em um processo de coqueamento retardado com carga modificada, de acordo com uma primeira concretização da invenção. O petróleo (1) é alimentado em uma torre de destilação atmosférica (2) de onde são retirados diversos derivados como por exemplo, gás combustível (3), nafta (4) e outros não representados nesta figura. Além disso, o resíduo de fundo (5) da torre de destilação atmosférica (2), conhecido no estado da técnica como resíduo atmosférico é alimentado em uma torre de destilação a vácuo (6) de onde são retirados vários derivados como, por exemplo, o gasóleo pesado de vácuo (7), outros derivados não representadas nesta figura e um produto de fundo (8), conhecido no estado da técnica como resíduo de vácuo.

Ao produto de fundo (8) da torre de destilação a vácuo (6), é adicionada uma fração (7’) do gasóleo pesado de vácuo (7). A porcentagem em volume da fração (7') de gasóleo pesado de vácuo (7) adicionado em relação ao resíduo de vácuo está compreendida em uma faixa de valores entre 2% e 50%. Preferencialmente, em uma faixa de valores compreendida entre 5% e 40%. Particularmente, em uma faixa de vaiores compreendida entre 10% e 30%. A referida porção (7‘) do gasóleo pesado de vácuo (7) pode ser adicionada ao resíduo de vácuo por intermédio de uma linha externa à torre de destilação a vácuo (6), conforme a concretização mostrada na Figura 2.

Alternativamente, a referida fração (7') do gasóleo pesado de vácuo (7) pode ser adicionada ao resíduo de vácuo no interior da referida torre de destilação a vácuo (6). A carga assim combinada (8’) é então enviada para uma Unidade de Coqueamento Retardado (9) e a porção remanescente (7") do gasóleo pesado de vácuo (7) é enviada para uma Unidade de Craqueamento Catalítico (não mostrada na Figura). A Figura 3 mostra esquematicamente os equipamentos envolvidos em um processo de coqueamento retardado com carga modificada, de acordo com uma segunda concretização da invenção. Visando um maior aumento no volume e óleo diesel produzido e uma maior redução no volume de coque, o petróleo (1) é alimentado em uma torre de destilação atmosférica (2) de onde são retirados diversos derivados como por exemplo, gás combustível (3), nafta (4) e outros não representados nesta figura. O resíduo de fundo (5) da torre de destilação atmosférica (2), conhecido no estado da técnica como resíduo atmosférico é enviado a uma Unidade de Coqueamento Retardado (9). Desta forma, não se utiliza uma torre de destilação a vácuo (6), nem tampouco são enviados produtos para uma Unidade de Craqueamento Catalítico.

EXEMPLOS A presente invenção pode ser mais bem entendida por intermédio dos exemplos que se seguem. Os exemplos, no entanto, não são limitantes da invenção. Nos exemplos, foram utilizados: um resíduo atmosférico (RAT), um resíduo de vácuo (RV) e um gasóieo pesado de vácuo (GOP) com as propriedades de acordo com a Tabela 1: TABELA 1 EXEMPLO 1 Um resíduo de vácuo foi processado em uma unidade piloto de coqueamento retardado sem reciclo de gasóleo pesado de coque. A temperatura da fornalha é de 500°C e a pressão no topo do tambor de coque é de 2 kgf/cm2g. Foram obtidos rendimentos volumétricos de 51,3% para óleo diesel e de 20,2% de gasóleo pesado de coque. O rendimento mássico de coque é de 24,5%. EXEMPLO 2 Um resíduo de vácuo foi misturado com 20% em volume de um gasóleo pesado de vácuo. A carga combinada foi processada em uma unidade piloto de coqueamento retardado sem reciclo de gasóleo pesado de coque. A temperatura da fornalha é de 500°C e a pressão no topo do tambor de coque é de 2 kgf/cm2g. Foram obtidos rendimentos volumétricos de 52,2% para óleo diesel e de 23,2% de gasóleo pesado de coque. O rendimento mássico de coque é de 20,3%. EXEMPLO 3 Um resíduo atmosférico foi processado em uma unidade piloto de coqueamento retardado sem reciclo de gasóleo pesado de coque. A temperatura da fornalha é de 500°C e a pressão no topo do tambor de coque é de 2 kgf/cm2g. Foram obtidos rendimentos volumétricos de 53,5% para óleo diesel e de 27,7% de gasóleo pesado de coque. O rendimento mássico de coque é de 13,5%. A partir dos exemplos acima, nota-se um aumento no rendimento em relação ao óleo diesel e uma redução no rendimento em relação ao coque. Desta forma, de acordo com a invenção aqui descrita, ocorre um aumento crescente na produção de Diesel e uma redução significativa da produção de coque. A descrição que se fez até aqui do processo de coqueamento retardado com carga modificada, objeto da presente invenção, deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem de forma alguma ser consideradas como limitantes da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações que seguem.

Claims

1. Processo de coqueamento retardado com carga modificada, onde o petróleo (1) é alimentado em uma torre de destilação atmosférica (2) de onde são retirados diversos derivados, além de um resíduo de fundo (5) da torre de destilação atmosférica (2), conhecido no estado da técnica como resíduo atmosférico, que é alimentado em uma torre de destilação a vácuo (6) de onde são retirados vários derivados como, por exemplo, o gasóleo pesado de vácuo (7) e um produto de fundo (8), conhecido no estado da técnica como resíduo de vácuo, caracterizado por ao produto de fundo (8) da torre de destilação a vácuo (6), ser adicionado uma fração (7’), entre 20% e 30%, do gasóleo pesado de vácuo (7), sendo a corrente combinada obtida, corrente (8) e corrente (7’), alimentada à unidade de craqueamento retardado (9),

2. Processo de coqueamento retardado com carga modificada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fração (7') do gasóleo pesado de vácuo (7) ser adicionada ao resíduo de vácuo por intermédio de uma linha externa à torre de destilação a vácuo (6).

3. Processo de coqueamento retardado com carga modificada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fração (7‘) do gasóleo pesado de vácuo (7) ser adicionada ao resíduo de vácuo no interior da referida torre de destilação a vácuo (6).