ES2197891T3 - Procedimiento para la destilacion cuidadosa de corta duracion de residuos de refinacion. - Google Patents

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).

Ejemplo

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.