ES2197891T3 - Procedimiento para la destilacion cuidadosa de corta duracion de residuos de refinacion. - Google Patents
Procedimiento para la destilacion cuidadosa de corta duracion de residuos de refinacion.Info
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Abstract
Procedimiento para la destilación cuidadosa de corta duración de un residuo de refinación proveniente del procesado de petróleo crudo, betún natural o arena petrolífera, en el que el residuo de refinado se mezcla con coque caliente granulado como portador de calor (coque portador de calor) en un aparato mezclador en una relación de peso de 1:3 a 1:30, y a través del proceso de mezcla en el aparato mezclador se forma en primer lugar sobre los granos del coque portador de calor una película fluida de residuos que se evapora parcialmente en el aparato mezclador, en donde los gases y los vapores formados son extraídos del aparato mezclador, y en el que se extrae del aparato mezclador coque húmedo y pegajoso, caracterizado porque esta mezcla de coque y residuo de refinación se conduce a una marmita de agitación acoplada a continuación, en la que la mezcla se mueve lentamente hacia abajo con una agitación mecánica a una temperatura de 450 a 600ºC, preferentemente de 480 a 550ºC, y porque de la marmita de agitación se extrae coque seco y con capacidad de fluencia.
Description
Procedimiento para la destilación cuidadosa de
corta duración de residuos de refinación.
La invención trata de un procedimiento para la
destilación cuidadosa de corta duración de un residuo de refinación
proveniente del procesado de petróleo crudo, betún natural o arena
petrolífera, en el que el residuo de refinado se mezcla con coque
caliente granulado como portador de calor (coque portador de calor)
en un aparato mezclador en una relación de peso de 1:3 a 1:30, y a
través del proceso de mezcla en el aparato mezclador se forma en
primer lugar sobre los granos del coque portador de calor una
película fluida de residuo que se evapora parcialmente en el
aparato mezclador. Los gases y los vapores formados son extraídos
del aparato mezclador.
Se conoce un procedimiento de este tipo a partir
del documento DE-A-197 24 074, en el
que se trabaja con uno o varios aparatos mezcladores, los cuales
presentan tornillos sin fin que giran en el mismo sentido y que
engranan los unos en los otros. Se ha mostrado que en este
procedimiento es costoso y complicado alcanzar tiempos de agitación
de las sustancias sólidas por encima de 120 segundos.
La invención se basa en el objetivo de
perfeccionar el procedimiento conocido y generar de un modo
económico el mayor volumen de producción de producto refinado de la
mejor calidad. Esto se consigue según la invención, conduciendo la
mezcla de residuos de refinación y coque formada en el aparato
mezclador a una marmita de agitación acoplado a continuación, en el
cual la mezcla se mueve lentamente hacia abajo con una agitación
mecánica a una temperatura de 450 a 600ºC, preferentemente de 480 a
550ºC, y extrayendo de la marmita de agitación coque seco con
capacidad de fluencia. Este coque con capacidad de fluencia se
halla libre en su mayor parte de residuo de refinación fluido y
debido a ello presenta un buen comportamiento de fluencia.
En el procedimiento de la invención, los tiempos
de agitación del coque portador de calor en el aparato mezclador son
habitualmente de 1 a 120 segundos, y en la marmita de agitación de
1 a 30 minutos. De un modo ventajoso se usa como aparato mezclador
uno con dos o más tornillos sin fin horizontales que se engranen
los unos en los otros, el cual ya es conocido. Este aparato
mezclador se puede construir con una longitud relativamente corta,
de modo que los tiempos de agitación de los gases y los vapores en
el aparato mezclador también son cortos del modo deseado y tienen
un valor normalmente de 0,5 a 5 segundos.
A la marmita de agitación acoplada a continuación
se le proporciona sustancias sólidas que contienen coque
provenientes del aparato mezclador, las cuales todavía están húmedas
y pegajosas. El contenido en residuo de refinación que se
proporciona a la marmita de agitación todavía supone entre 5 y 90%
en peso, en la mayoría de los casos entre 10 y 70% en peso de la
cantidad de residuo de refinación suministrada al aparato
mezclador. La marmita de agitación en el que las sustancias sólidas
se mueven poco a poco hacia abajo puede presentar uno o varios
árboles de agitación. El mezclado favorece en este caso la
extracción de los gases y vapores liberados que se extraen de la
marmita de agitación y se alimentan a una condensación, tal y como
sucede con los gases y vapores provenientes del aparato
mezclador.
La agitación en la marmita de agitación es
necesario, ya que el residuo de refinación es una sustancia
aglutinante bituminosa que deja un residuo de coque, debiéndose
evitar que las partículas de sustancia sólida se aglomeren en trozos
grandes. Los trozos que se forman se vuelven a romper por el
agitador, de modo que la característica de fluencia del portador de
calor se mantiene. En la marmita de agitación pueden alcanzarse sin
dificultades largos tiempos de agitación, mientras que los aparatos
mezcladores con tornillos sin fin horizontales que se engranan unos
con de los otros, para los mismos tiempos de permanencia, deberían
ser construidos con una longitud mucho mayor, lo cual, por un lado,
representaría una dificultad mecánica, y por otro lado sería
complejo y caro.
Las posibilidades de configuración del
procedimiento se explican con la ayuda del dibujo. Se muestra:
Fig. 1 un esquema de flujo del procedimiento,
Fig. 2 un diagrama con el volumen de producción
como función de la temperatura de reacción y
Fig. 3 un diagrama con las sustancias nocivas en
el aceite producido como función de la temperatura de reacción.
En el aparato mezclador (1) de la figura 1 se
introduce a través de la tubería (2) coque caliente portador de
calor, y a través de la tubería (3) el residuo de refinación que se
ha de procesar. El coque portador del calor presenta temperaturas
de 500 a 700ºC, y al aparato mezclador (1) se le suministra coque
portador de calor y residuo de refinación en una relación en peso de
3:1 a 30:1. El aparato mezclador (1) presenta en el presente caso
varios tornillos sin fin horizontales que se engranan unos con
otros, tal y como se conoce. En el aparato mezclador (1) se ajustan
temperaturas en el intervalo de 450 a 600ºC, y en la mayoría de los
casos en el intervalo de 480 a 550ºC. Los gases y los vapores
formados abandonan el aparato de mezclador (1) después de un corto
tiempo de agitación de 0,5 a 5 segundos a través del canal de
extracción (5), y son guiados a una condensación (6). De esta
condensación se extraen por separado gases a través de la tubería
(7) y producto crudo refinado a través de la tubería (8), el cual
puede suministrarse a un tratamiento posterior no representado.
La mezcla de sustancias sólidas que contiene
coque, que ha pasado por el aparato de mezcla (1) y ha llegado al
canal de salida (10), presenta todavía un contenido residual de
residuo de refinación de 5 a 90% en peso, referido a la cantidad
suministrada a través de la tubería (3). Por esta razón, la mezcla
todavía se encuentra húmeda y pegajosa, por eso se usa un
dispositivo mecánico de limpiado (11) (por ejemplo tornillo sin
fin, raspadora) para evitar depósitos y conglutinaciones en el
canal (10).
En la marmita de agitación (12) se agita
mecánicamente la mezcla de sustancia sólida y residuo de refinación,
mientras ésta se mueve hacia abajo, manteniéndose las temperaturas
en el intervalo de 450 a 600ºC, en la mayoría de los casos en el
intervalo de 480 a 550ºC. Los tiempos de agitación de las sustancias
sólidas en la marmita de agitación se hallan en el intervalo de 1 a
30 minutos, y son preferentemente de al menos 3 minutos. Gracias a
ello es posible trabajar en la marmita de agitación también a
temperaturas lo más bajas posibles, para así convertir el residuo
de refinación en vapor de aceite, gas y coque. Los gases y los
vapores que se han formado fluyen en el presente caso a través del
canal (10) hacia arriba, y alcanzan a través del canal de extracción
(5) conjuntamente con los gases y vapores que provienen del aparato
mezclador (1) la condensación (6).
Puede ser conveniente la introducción en la
región interior de la marmita de agitación (12) de un gas de
arrastre (por ejemplo vapor de agua, gas de hidrocarburo C_{4} o
nitrógeno) tal y como se indica a través de la tubería (13)
dibujada a trazos.
Cuando el coque alcanza la región inferior de la
marmita de agitación (12) se encuentra seco y fluye bien. Este coque
es extraído a través de la tubería (14) y es suministrado a un
trayecto de transporte neumático (15). El aire de combustión,
preferentemente precalentado, se proporciona a través de la tubería
(16) al trayecto de transporte neumático, siendo también posible la
alimentación con combustible adicional. En el trayecto de
transporte (15) se quema el combustible adicional y / o una parte
del coque, y el coque restante se calienta y se lleva a la tolva
colectora (17). Los gases de escape abandonan la tolva colectora a
través de la tubería (18), y el coque caliente, que presenta
temperaturas de 500 a 700ºC, se acumula en la región inferior de la
tolva (17). Desde aquí se lleva como coque portador de calor a
través de la tubería (2) del modo que ya ha sido descrito al
aparato mezclador (1). Una corriente parcial de 1 a 30 % en peso,
referido a la cantidad total del coque portador de calor
suministrado a la destilación, puede llevarse a través de la tubería
(4) hasta el final del aparato mezclador (1). Este coque portador de
calor adicional es entonces efectivo en particular en la mezcla de
sustancia sólida que se lleva a la marmita de agitación (12). A
través de esta segunda alimentación de coque se puede calentar
adicionalmente la mezcla de coque y residuo de refinación en la
marmita de agitación, lo cual acelera la conversión del residuo de
refinación que se encuentra en el coque. A diferencia de la
representación de la figura 1, también es posible alimentar el coque
portador de calor introducido a través de la tubería (4) a la parte
vertical del canal de extracción (5), donde desprende las
aglomeraciones de coque portador de calor caliente y las vuelve a
conducir al aparato de mezcla (1). El coque sobrante puede ser
extraído a través de la tubería (2a) del circuito de coque.
Explicaciones de las figuras 2 y 3: Los
experimentos llevados a cabo han arrojado como conclusión que a
medida que disminuye la temperatura de reacción (T) aumenta tanto el
volumen de producción como la calidad del producto refinado.
En la figura 2 se representa en el eje Y las
proporciones producidas (en % en peso) de coque (C), producto
refinado (PO) y gases (G) hasta C_{4}. El intervalo interesante
es el de producto refinado.
En la figura 3, el eje z da el porcentaje (% en
peso) de diferentes sustancia nocivas en el producto refinado,
referido al contenido inicial en el residuo de refinación tratado,
en concreto para azufre (S), nitrógeno (N), residuo de Conradson
(CCR) y la suma de níquel y vanadio (Ni+V).
Se muestra que a una baja temperatura de reacción
el volumen de producción de producto refinado es mayor del mismo
modo que el contenido en sustancias nocivas del producto refinado es
menor. A pesar de ello, las reacciones a temperaturas bajas
requieren mayores tiempos de agitación que las sustancias sólidas,
lo cual sólo pueden alcanzarse de un modo económico en la
combinación del aparato mezclador (1) y la marmita de agitación
(12).
En una disposición correspondiente a la figura 1
se inyectan por hora en el aparato mezclador (1) 10 t de un residuo
de la destilación formado en la destilación de petróleo crudo a
330ºC y se mezclan con 80 T/h de coque portador de calor de 570ºC.
El residuo de la destilación contiene un 20% en peso de CCR, un 3%
en peso de azufre, 200 mg/kg de vanadio y 100 mg/kg de níquel. El
aparato mezclador se ajusta en este caso a una temperatura de
reacción de 500ºC. El coque portador de calor que todavía contiene
aceite es expulsado aproximadamente después de 30 segundos fuera
del aparato mezclador a una marmita de agitación (12). El contenido
residual de residuo de refinación todavía supone 25% en peso,
referido a la cantidad de residuo suministrada. En la marmita de
agitación, la mezcla reacciona en los 5 minutos siguientes hasta
formar coque seco (1,2 T/h) así como vapor de aceite y gas. La
mezcla compuesta por vapor de aceite y gas es extraída a través de
los canales (10) y (5) y es suministrada a una condensación (6).
Así, se originan según las figuras 2 y 3 8,3 T/h de producto
refinado (C_{5}) con un 4% en peso de CCR, un 2,1% en peso de S,
7 mg/kg de V y 3,5 mg/kg de Ni, así como 500 kg/h de Gas
(C_{4-}). El coque portador de calor (80 T/h) así como el coque
fresco conformado sobre su superficie, son extraídos en su mayor
parte de la marmita de agitación libres de componentes líquidos y
con ello secos y con capacidad de fluencia.
Claims (5)
1. Procedimiento para la destilación cuidadosa de
corta duración de un residuo de refinación proveniente del
procesado de petróleo crudo, betún natural o arena petrolífera, en
el que el residuo de refinado se mezcla con coque caliente granulado
como portador de calor (coque portador de calor) en un aparato
mezclador en una relación de peso de 1:3 a 1:30, y a través del
proceso de mezcla en el aparato mezclador se forma en primer lugar
sobre los granos del coque portador de calor una película fluida de
residuos que se evapora parcialmente en el aparato mezclador, en
donde los gases y los vapores formados son extraídos del aparato
mezclador, y en el que se extrae del aparato mezclador coque húmedo
y pegajoso, caracterizado porque esta mezcla de coque y
residuo de refinación se conduce a una marmita de agitación acoplada
a continuación, en la que la mezcla se mueve lentamente hacia abajo
con una agitación mecánica a una temperatura de 450 a 600ºC,
preferentemente de 480 a 550ºC, y porque de la marmita de agitación
se extrae coque seco y con capacidad de fluencia.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tiempo de agitación del coque
portador de calor en el aparato mezclador es de 1 hasta 120
segundos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tiempo de permanencia del coque
portador de calor en la marmita de agitación es de 1 hasta 30
minutos.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se añade coque fresco portador de calor
a la mezcla que contiene coque, la cual es conducida a la marmita de
agitación con un contenido residual de residuo de refinación de 5 a
90% en peso, referido a la cantidad de residuo de refinación
suministrada al aparato mezclador.
5. Procedimiento según la reivindicación 1 o una
de las siguientes, caracterizado porque el canal entre el
aparato mezclador y la marmita de agitación posee un dispositivo
mecánico de limpieza.
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