ES2212471T3 - Procedimiento integrado de hidrotratamiento e hidrocraqueo. - Google Patents
Procedimiento integrado de hidrotratamiento e hidrocraqueo.Info
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Abstract
Se convierte una materia prima de hidrocarburos se convierte en un procedimiento integrado de hidrogenación y de hidrocraqueo combinando con un flujo reciclado de efluente de zona de hidrocraqueo que contiene hidrógeno, y la mezcla pasa a una zona de desnitrificación y desulfuración para producir una nueva material prima. El efluente no refrigerado, caliente resultante de la zona de desnitrificación y desulfuración es separado del nitrógeno en una zona de separación mantenida esencialmente a la misma presión en la zona hidrotratada con un flujo gaseosos rico en hidrógeno para producir un flujo de vapor que comprende hidrógeno, hirviendo los compuestos de hidrocarburos a una temperatura por debajo de la gama de ebullición de la nueva materia prima, sulfuro de hidrógeno y amoniaco, y un flujo de hidrocarburo líquido en el que al menos una parte de este flujo líquido pasa a una etapa de hidrocraqueo para producir le flujo reciclado de efluente de hidrocraqueo caliente que vuelve a pasar a la zona de hitrotratamiento.
Description
Procedimiento integrado de hidrotratamiento e
hidrocraqueo.
Los refinadores de petróleo producen
frecuentemente productos deseables, como fuel para turbinas, fuel
para motores diesel y otros productos conocidos como destilados
medios, así como líquidos hidrocarbonáceos de punto de ebullición
más bajo, como nafta y gasolina, hidrocraqueando un material de
alimentación hidrocarbonáceo derivado, por ejemplo, de petróleo
bruto. Los materiales de alimentación sometidos más frecuentemente a
hidrocraqueo son gasóleos y gasóleos pesados recuperados de petróleo
bruto por destilación. Un gasóleo pesado típico comprende una
porción sustancial, usualmente por lo menos aproximadamente 50 por
ciento en peso, de componentes hidrocarburos que hierven por encima
de 371ºC. Un gasóleo típico de vacío tiene normalmente un punto de
ebullición en el intervalo de 315 a 565ºC.
El hidrocraqueo se realiza generalmente poniendo
en contacto el gasóleo u otro material de alimentación que ha de ser
tratado, en una zona o reactor de hidrocraqueo con un catalizador
adecuado de hidrocraqueo bajo condiciones de temperatura y presión
elevadas y en presencia de hidrógeno, para dar un producto que
contiene una distribución de productos hidrocarburos deseados por el
refinador. Las condiciones operativas y los catalizadores de
hidrocraqueo empleados en un reactor de hidrocraqueo influyen en el
rendimiento de los productos hidrocraqueados.
Aunque en actividades comerciales se ha usado una
gran variedad de esquemas de flujos de proceso, condiciones
operativas y catalizadores, siempre hay demanda de nuevos métodos de
hidrocraqueo que proporcionen costes más bajos y rendimientos más
altos de productos líquidos. Se sabe generalmente que se puede
conseguir una mejor selectividad de productos con una conversión por
paso más baja (conversión de 60 a 90%, referida a la alimentación
bruta) en la zona de hidrocraqueo catalítico. Sin embargo,
anteriormente se creía que cualquier ventaja de operar por debajo de
aproximadamente el 60% de conversión por paso era insignificante o
sólo aseguraría disminuir la rentabilidad. Una baja conversión por
paso es generalmente más costosa; sin embargo, la presente invención
mejora mucho los beneficios económicos de un proceso de baja
conversión por paso y demuestra las ventajas inesperadas.
La presente invención es un proceso de
hidrocraqueo catalítico que proporciona rendimientos más altos de
productos líquidos, especialmente rendimientos más altos de fuel
para turbinas y fuel para motores diesel. El proceso de la presente
invención proporciona las ventajas de rendimiento asociadas con una
operación de baja conversión por paso sin comprometer la economía de
la unidad. Otros beneficios de una operación de baja conversión por
paso incluyen la eliminación de la necesidad de enfriar hidrógeno
entre lechos y la minimización de precalentar la alimentación bruta
puesto que el mayor caudal de líquido recirculado proporcionará
calor adicional al proceso para iniciar la reacción catalítica y
disipación de calor adicional para absorber el calor de reacción.
También se puede obtener una reducción total en el consumo de gas
combustible e hidrógeno y producción de colas ligeras. Finalmente,
la operación de baja conversión por paso requiere menos volumen de
catalizador.
En una realización, la presente invención se
refiere a un proceso para hidrocraquear un material de alimentación
hidrocarbonáceo, proceso que comprende las etapas de: (a) pasar un
material de alimentación hidrocarbonáceo e hidrógeno a una zona de
reacción de desnitrificación y desulfurización catalíticas con un
catalizador en condiciones de reacción que incluyen una temperatura
de 204 a 482ºC, una presión de 3,5 a 17,3 mPa y una velocidad
espacial horaria líquida (LHSV) del material de alimentación
hidrocarbonáceo de 0,1 a 10 h^{-1}, y recuperar de la zona de
reacción de desnitrificación y desulfurización un efluente, (b)
pasar el efluente directamente a un separador caliente a alta
presión que utiliza un gas separador rico en hidrógeno, para
producir una primera corriente de vapor que comprende hidrógeno,
compuestos hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura por debajo
del intervalo de ebullición del material de alimentación
hidrocarbonáceo, sulfuro de hidrógeno y amoníaco, y una primera
corriente líquida que comprende compuestos hidrocarbonáceos que
hierven en el intervalo del material de alimentación
hidrocarbonáceo, (c) pasar al menos una porción de la primera
corriente líquida a una zona de hidrocraqueo que contiene un
catalizador de hidrocraqueo y que opera a una temperatura de 204 a
482ºC, una presión de 3,5 a 17,3 mPa y una velocidad espacial
horaria líquida de 0,1 a 15 h^{-1}, y recuperar de la zona de
hidrocraqueo un efluente, (d) pasar el efluente de la zona de
hidrocraqueo a la zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización, (e) condensar al menos una porción de la primera
corriente de vapor recuperada en la etapa (b) para producir una
segunda corriente líquida que comprende compuestos hidrocarbonáceos
que hierven a una temperatura por debajo del intervalo de ebullición
del material de alimentación hidrocarbonáceo y una segunda corriente
de vapor que comprende hidrógeno y sulfuro de hidrógeno, y (f)
recircular al menos una porción de la segunda corriente de vapor a
la zona de hidrocraqueo.
En una segunda realización, la presente invención
se refiere a un proceso para hidrocraquear un material de
alimentación hidrocarbonáceo como el descrito anteriormente en la
primera realización, en el que al menos una segunda porción de la
segunda corriente de vapor se introduce en una zona de intercambio
de calor a reflujo situada en un extremo superior del separador para
producir reflujo, y la segunda porción de la segunda corriente de
vapor se separa de la zona de intercambio de calor a reflujo y se
introduce en un extremo inferior del separador para aportar el medio
separador.
En una tercera realización, la presente invención
se refiere a un proceso para hidrocraquear un material de
alimentación hidrocarbonáceo como el descrito en la primera
realización, en el que al menos una porción de la primera corriente
de vapor recuperada en la etapa (b) se pasa a una zona de reacción
de hidrogenación posterior para saturar compuestos aromáticos, y al
menos una porción del efluente resultante de la zona de
hidrogenación posterior se condensa para producir al menos una
porción de la segunda corriente líquida que comprende compuestos
hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura por debajo del
intervalo de ebullición del material de alimentación hidrocarbonáceo
y al menos una porción de la segunda corriente de vapor que
comprende hidrógeno y sulfuro de hidrógeno.
También en una cuarta realización, la presente
invención se refiere a un proceso para hidrocraquear un material de
alimentación hidrocarbonáceo, proceso que comprende las etapas de:
(a) pasar un material de alimentación hidrocarbonáceo e hidrógeno a
una zona de reacción de desnitrificación y desulfurización
catalíticas en condiciones de reacción que incluyen una temperatura
de 204 a 482ºC, una presión de 3,5 a 17,3 mPa y una velocidad
espacial horaria líquida del material de alimentación
hidrocarbonáceo de 0,1 a 10 h^{-1}, y recuperar de la zona de
reacción de desnitrificación y desulfurización un efluente, (b)
pasar el efluente directamente a un separador caliente a alta
presión que utiliza un gas separador rico en hidrógeno, para
producir una primera corriente de vapor que comprende hidrógeno,
compuestos hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura por debajo
del intervalo de ebullición del material de alimentación
hidrocarbonáceo, sulfuro de hidrógeno y amoníaco, y una primera
corriente líquida que comprende compuestos hidrocarbonáceos que
hierven en el intervalo del material de alimentación
hidrocarbonáceo, (c) pasar al menos una porción de la primera
corriente líquida a una zona de hidrocraqueo que contiene un
catalizador de hidrocraqueo y que opera a una temperatura de 204 a
482ºC, una presión de 3,5 a 17,3 mPa y una velocidad especial
horaria líquida de 0,1 a 15 h^{-1}, y recuperar de la zona de
hidrocraqueo un efluente, (d) pasar el efluente de la zona de
hidrocraqueo a la zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización, (e) pasar al menos una porción de la primera
corriente de vapor recuperada en la etapa (b) a una zona de reacción
de hidrogenación posterior para saturar compuestos aromáticos, (f)
condensar al menos una porción del efluente resultante de la zona de
reacción de hidrogenación posterior para producir una segunda
corriente líquida que comprende compuestos hidrocarbonáceos que
hierven por debajo del intervalo de ebullición del material de
alimentación hidrocarbonáceo y una segunda corriente de vapor que
comprende hidrógeno y sulfuro de hidrógeno, (g) recircular al menos
una primera porción de la segunda corriente de vapor a la zona de
hidrocraqueo, (h) introducir al menos una segunda porción de la
segunda corriente de vapor en un cambiador de calor a reflujo
situado en un extremo superior del separador para producir reflujo,
e (i) separar y calentar la segunda porción de la segunda corriente
de vapor procedente de la zona de intercambio de calor a reflujo e
introducir la segunda porción de la segunda corriente de vapor en un
extremo inferior del separador para aportar el medio separador.
El dibujo es un diagrama de flujos simplificado
del proceso de una realización preferida de la presente
invención.
Se ha descubierto que se pueden conseguir y
disfrutar de rendimientos mayores de productos líquidos y un coste
menor de producción en el proceso integrado antes descrito de
hidrotratamiento e hidrocraqueo.
El proceso de la presente invención es
particularmente útil para hidrocraquear un material hidrocarbonáceo
que contiene hidrocarburos y/u otros materiales orgánicos y producir
un producto que contiene hidrocarburos y/u otros materiales
orgánicos de punto de ebullición medio menor y peso molecular medio
menor. Los materiales de alimentación hidrocarbonáceos que pueden
ser sometidos a hidrocraqueo por el método de la invención incluyen
todos los aceites minerales y aceites sintéticos (por ejemplo,
aceites bituminosos, arenas asfálticas, etc.) y fracciones de los
mismos. Materiales de alimentación hidrocarbonáceos ilustrativos
incluyen los que contienen componentes que hierven por encima de
288ºC, como gasóleos atmosféricos, gasóleos de vacío, residuos
desasfaltados, de vacío y atmosféricos, aceites residuales
hidrotratados o ligeramente hidrotratados, destilados de coquerías,
destilados de primera destilación, aceites desasfaltados con un
disolvente, aceites derivados de pirólisis, aceites sintéticos de
punto de ebullición alto, aceites reciclados y destilados de craqueo
catalítico. Un material de alimentación preferido para ser
hidrocraqueado es un gasóleo u otra fracción hidrocarbonácea en la
que por lo menos el 50% en peso y lo más usualmente por lo menos el
75% en peso de sus componentes hierve a temperaturas por encima del
punto final del producto deseado, punto final que en el caso de las
gasolinas pesadas está generalmente en el intervalo de 193 a 216ºC.
Uno de los gasóleos más preferidos como material de alimentación
contiene componentes hidrocarburos que hierven por encima de 288ºC
consiguiéndose los mejores resultados con alimentaciones que
contienen por lo menos el 25 por ciento en volumen de componentes
que hierven entre 316 y 538ºC, prefiriéndose especialmente gasóleos
que hierven en el intervalo de 232 a 566ºC.
También se incluyen destilados de petróleo en los
que por lo menos el 90 por ciento de sus componentes hierve en el
intervalo de 149 a 427ºC. Los destilados de petróleo pueden ser
tratados para producir tanto fracciones de gasolinas ligeras (con
intervalos de ebullición, por ejemplo, de 10 a 85ºC) como fracciones
de gasolinas pesadas (con intervalos de ebullición, por ejemplo, de
85 a 204ºC). La presente invención es particularmente adecuada para
maximizar el rendimiento de productos líquidos, incluidos productos
destilados medios.
El material de alimentación seleccionado se
introduce primero en una zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización catalíticas junto con un efluente caliente
procedente de la zona de hidrocraqueo, en condiciones de reacción de
hidrotratamiento. Las condiciones preferidas de la reacción de
desnitrificación y desulfurización o condiciones de la reacción de
hidrotratamiento incluyen una temperatura de 204 a 482ºC, una
presión de 3,5 a 17,3 mPa y una velocidad espacial horaria líquida
del material de alimentación hidrocarbonáceo bruto de 0,1 a 10
h^{-1}, con un catalizador de hidrotratamiento o con una
combinación de catalizadores de hidrotratamiento.
En la presente memoria, el término
"hidrotratamiento" se refiere a procesos en los que se usa un
gas de tratamiento que contiene hidrógeno, en presencia de
catalizadores adecuados que son esencialmente activos para la
separación de heteroátomos, como azufre y nitrógeno, y para
hidrogenación de compuestos aromáticos. Catalizadores de
hidrotratamiento adecuados para uso en la presente invención son
cualesquiera catalizadores de hidrotratamiento convencionales
conocidos e incluyen los que comprenden por lo menos un metal del
grupo VIII, preferiblemente hierro, cobalto y níquel, más
preferiblemente cobalto y/o níquel, y por lo menos un metal del
grupo VI, preferiblemente molibdeno y tungsteno, sobre un material
soporte de superficie específica alta, preferiblemente alúmina.
Otros catalizadores de hidrotratamiento adecuados incluyen
catalizadores zeolíticos así como metales nobles en los que el metal
noble se selecciona de paladio y platino. Dentro del alcance de la
presente invención está usar en un mismo reactor más de un tipo de
catalizador de hidrotratamiento. El metal del grupo VIII está
presente típicamente en una cantidad que varía de 2 a 20% en peso,
preferiblemente de 4 a 12% en peso. El metal del grupo VI está
presente típicamente en una cantidad que varía de 1 a 25% en peso,
preferiblemente de 2 a 25% en peso.
El efluente resultante de la zona de reacción de
desnitrificación y desulfurización se transfiere sin intercambio
intencionado de calor (sin enfriarlo) y se introduce en una zona de
separación caliente a alta presión, mantenida esencialmente a la
misma presión que la zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización, en la que es separado en contracorriente con una
corriente gaseosa rica en hidrógeno produciéndose una primera
corriente hidrocarbonácea gaseosa que contiene compuestos
hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura menor que 371ºC,
sulfuro de hidrógeno y amoníaco, y una primera corriente
hidrocarbonácea líquida que contiene compuestos hidrocarbonáceos que
hierven a una temperatura mayor que 371ºC. Preferiblemente la zona
de separación se mantiene a una temperatura en el intervalo de 232 a
468ºC. El efluente de la zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización no se enfría sustancialmente antes de la separación
y estará a una temperatura menor debido sólo a pérdidas inevitables
de calor durante su transporte desde la zona de reacción a la zona
de separación. Se prefiere que cualquier enfriamiento del efluente
de la zona de reacción de desnitrificación y desulfurización, antes
de la separación, sea menor que 56ºC. Mantener la presión de la zona
de separación esencialmente a la misma presión que la de la zona de
reacción de desnitrificación y desulfurización significa que
cualquier diferencia de presión es debida a la pérdida de presión
requerida para que la corriente del efluente pase desde la zona de
reacción a la zona de separación. Se prefiere que la pérdida de
presión sea menor que 690 kPa. Preferiblemente la corriente gaseosa
rica en hidrógeno se aporta a la zona de separación en una cantidad
mayor que aproximadamente 1% en peso de la alimentación
hidrocarbonácea a esta zona. En una realización, primero la
corriente gaseosa rica en hidrógeno usada como medio separador en la
zona de separación se introduce en una zona de intercambio de calor
a reflujo situada en un extremo superior de la zona de separación
para producir reflujo, y después la corriente gaseosa resultante
rica en hidrógeno se introduce en un extremo inferior de la zona de
separación para realizar la función de separación.
Al menos una porción de la primera corriente
hidrocarbonácea líquida que contiene compuestos hidrocarbonáceos que
hierven a una temperatura mayor que 371ºC y que ha sido recuperada
de la zona de separación se introduce directamente en una zona de
hidrocraqueo junto con hidrógeno añadido. La zona de hidrocraqueo
puede contener uno o más lechos del mismo o diferente catalizador.
En una realización, cuando los productos preferidos son destilados
medios, los catalizadores de hidrocraqueo preferidos utilizan bases
amorfas o bases con bajo nivel de zeolitas, combinadas con uno o más
componentes hidrogenantes del tipo de metales del grupo VIII o del
grupo VI-B. En otra realización, cuando los
productos preferidos están en el intervalo de ebullición de las
gasolinas, la zona de hidrocraqueo contiene un catalizador que
comprende, en general, una base de craqueo del tipo de zeolitas
cristalinas sobre la que se ha depositado una proporción menor de un
componente hidrogenante del tipo metales del grupo VIII. Se pueden
seleccionar componentes hidrogenantes adicionales del grupo
VI-B para su incorporación con la base zeolítica.
Las bases de craqueo zeolíticas se denominan a veces en la técnica
tamices moleculares y usualmente están compuestas de sílice, alúmina
y uno o más cationes intercambiables, como sodio, magnesio, calcio,
metales de las tierras raras, etc. Se caracterizan además por poros
cristalinos de diámetro relativamente uniforme, entre 4 y 14
\ring{A}. Se prefiere emplear zeolitas que tienen una relación
molar sílice/alúmina relativamente alta, entre 3 y 12. Zeolitas
naturales adecuadas incluyen, por ejemplo, mordenita, estilbita,
heulandita, ferrierita, daquiardita, chabasita, erionita y
faujasita. Zeolitas sintéticas adecuadas incluyen, por ejemplo,
zeolitas cristalinas de los tipos B, X, Y y L, por ejemplo,
faujasita y mordenita sintéticas. Las zeolitas preferidas son las
que tienen diámetros de poros cristalinos entre 8 y 12 \ring{A} y
cuya relación molar sílice/alúmina es 4 a 6. Un ejemplo principal de
una zeolita que cae dentro del grupo preferido es tamiz molecular Y
sintético.
Las zeolitas naturales existen en la naturaleza
normalmente en forma sódica o de metal alcalinotérreo o en formas
mixtas. Las zeolitas sintéticas casi siempre se preparan primero en
forma sódica. En cualquier caso, para uso como base de craqueo se
prefiere intercambiar la mayoría o todos los metales monovalentes
zeolíticos originales con un metal polivalente y/o con una sal
amónica, seguido de calentamiento para descomponer los iones amonio
asociados con la zeolita y dejar en su sitio iones hidrógeno y/u
otros sitios de intercambio que realmente han sido descationizados
por separación adicional de agua. En la patente
US-A-3.130.006 se describen más
particularmente zeolitas Y de esta naturaleza hidrogenadas o
"descationizadas".
Se pueden preparar zeolitas mixtas de
hidrógeno-metal polivalente intercambiando primero
iones con una sal amónica, intercambiando después parcialmente con
una sal de un metal polivalente y calcinando después. En algunos
casos, como en el caso de las mordenitas sintéticas, se pueden
preparar las formas hidrogenadas por tratamiento directo de las
zeolitas de metal alcalino con un ácido. Las bases de craqueo
preferidas son las que son por lo menos un 10% y preferiblemente por
lo menos un 20% deficientes de un catión metálico, basado en la
capacidad inicial de intercambio de iones. Una clase específicamente
deseable y estable de zeolitas son aquellas en las que por lo menos
aproximadamente el 20% de la capacidad de intercambio de iones está
satisfecho por iones hidrógeno.
Los metales activos empleados en los
catalizadores de hidrocraqueo preferidos de la presente invención
como componentes de hidrogenación son los del grupo VIII, esto es,
hierro, cobalto, níquel, rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio y
platino. Además de estos metales, junto con ellos también se pueden
emplear otros promotores, incluidos los metales del grupo
VI-B, por ejemplo, molibdeno y tungsteno. La
cantidad de metal hidrogenante en el catalizador puede variar dentro
de intervalos amplios. Hablando en términos generales, se puede usar
cualquier cantidad entre 0,05 y 30%. En el caso de los metales
nobles, normalmente se prefiere usar 0,05 a 2% en peso. El método
preferido para incorporar el metal hidrogenante es contactar la
zeolita base con una solución acuosa de un compuesto adecuado del
metal deseado en el que el metal está presente en forma catiónica.
Después de añadir el metal o metales hidrogenantes seleccionados, el
polvo del catalizador resultante se filtra, se seca, se granula con
lubricantes, aglutinantes, etc. añadidos si se desea y se calcina en
aire a temperaturas de, por ejemplo, 371 a 648ºC para activar el
catalizador y descomponer iones amonio. Alternativamente, la zeolita
se puede granular primero, seguido de la adición del componente
hidrogenante y activación por calcinación. Los catalizadores antes
mencionados se pueden emplear en forma diluida o la zeolita en polvo
se puede mezclar y granular junto con otros catalizadores
relativamente menos activos, diluyentes o aglutinantes, como
alúmina, gel de sílice, geles mixtos de
sílice-alúmina, arcillas activadas, etc., en
proporciones que varían entre 5 y 90% en peso. Estos diluyentes se
pueden emplear como tales o pueden contener una proporción menor de
un metal hidrogenante añadido, como un metal del grupo
VI-B y/o del grupo VIII.
En el proceso de la presente invención también se
pueden utilizar catalizadores de hidrocraqueo mejorados con un metal
adicional, incluidos, por ejemplo, tamices moleculares del tipo de
aluminofosfatos, cromosilicatos cristalinos y otros silicatos
cristalinos. En la patente
US-A-4.363.718 se describen con más
detalle cromosilicatos cristalinos.
El hidrocraqueo del material de alimentación
hidrocarbonáceo en contacto con el catalizador de hidrocraqueo se
realiza en presencia de hidrógeno y preferiblemente en condiciones
de reacción de hidrocraqueo, que incluyen una temperatura de 232 a
468ºC, una presión de 3,5 a 20,8 mPa, una velocidad espacial horaria
líquida de 0,1 a 30 h^{-1} y un caudal de circulación de
hidrógeno de 355 a 4.441 m^{3} normales/m^{3}. De acuerdo con la
presente invención, el término "conversión sustancial a productos
de punto de ebullición menor" significa conseguir una conversión
de por lo menos 5% en volumen, referido al material de alimentación
bruto. En una realización preferida, la conversión por paso en la
zona de hidrocraqueo está en el intervalo de 15 a 45%. Más
preferiblemente la conversión por paso está en el intervalo de 20 a
40%.
La primera corriente hidrocarbonácea gaseosa
resultante de la zona de separación y que contiene compuestos
hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura menor que 371ºC,
hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y amoníaco se introduce
preferiblemente en fase totalmente gaseosa en una zona de reacción
de hidrogenación posterior para hidrogenar al menos una porción de
los compuestos aromáticos y mejorar la calidad del destilado medio,
particularmente fuel para turborreactores. La zona de reacción de
hidrogenación posterior puede funcionar en flujo ascendente, flujo
descendente o flujo radial y puede utilizar cualquier catalizador de
hidrogenación conocido. Preferiblemente el efluente de la zona de
reacción de hidrogenación posterior se enfría a una temperatura en
el intervalo de 4 a 60ºC y se condensa al menos parcialmente para
producir una segunda corriente hidrocarbonácea líquida que se
recupera y fracciona para producir corrientes de los productos
hidrocarburos deseados y producir una segunda corriente gaseosa rica
en hidrógeno que se bifurca para introducir en la zona de
hidrocraqueo antes descrita al menos una porción del hidrógeno
añadido e introducir en la zona de separación al menos una porción
de la primera corriente gaseosa rica en hidrógeno. En el proceso se
puede introducir hidrógeno nuevo de reposición en cualquier punto
adecuado y conveniente aunque preferiblemente se introduce en la
zona de separación. Antes de introducir en la zona de hidrocraqueo
la segunda corriente gaseosa rica en hidrógeno, se prefiere separar
y recuperar por métodos convencionales conocidos al menos una
porción significativa, por ejemplo al menos aproximadamente el 90%
en peso, del sulfuro de hidrógeno. En una realización preferida, la
corriente gaseosa rica en hidrógeno introducida en la zona de
hidrocraqueo contiene menos de 50 ppm en peso de sulfuro de
hidrógeno.
En el dibujo se ilustra el proceso de la presente
invención por medio de un diagrama de flujos esquemático
simplificado en el que se han omitido detalles tales como bombas,
instrumentación, circuitos de intercambio de calor y de recuperación
de calor, compresores y equipos similares por no ser esenciales para
comprender las técnicas implicadas.
Con referencia al dibujo, se introduce en el
proceso por la tubería 1 una corriente de alimentación que comprende
gasóleo de vacío y gasóleo pesado de coquerías y se mezcla con un
efluente, descrito más adelante, procedente de la zona de
hidrocraqueo 31 y transportado por la tubería 32. La mezcla
resultante es transportada por la tubería 2 a la zona de
hidrotratamiento 3. El efluente resultante de la zona de
hidrotratamiento 3 es transportado por la tubería 4 a la zona de
separación 5. Una corriente de vapor que contiene hidrocarburos e
hidrógeno pasa en sentido ascendente por la zona de separación 5 y
contacta con el cambiador de calor 25 y al menos una porción de la
misma es separada de la zona de separación por la tubería 7 e
introducida en la zona de hidrotratamiento posterior 8. De la zona
de separación 5 se separa por la tubería 6 una corriente
hidrocarbonácea líquida que se introduce en la zona de hidrocraqueo
31 por las tuberías 6 y 30. De la zona de hidrotratamiento posterior
8 se separa por la tubería 9 una corriente gaseosa de efluente que
se introduce en el cambiador de calor 10. El efluente enfriado
resultante del cambiador de calor 10 es transportado por la tubería
11 e introducido en el separador vapor-líquido 12.
Del separador vapor-líquido 12 se separa por la
tubería 17 una corriente gaseosa rica en hidrógeno y que contiene
compuestos de gases ácidos que se introduce en la zona de
recuperación de gases ácidos 18. En la zona de recuperación de gases
ácidos 18 se introduce por la tubería 35 un disolvente pobre que
contacta con la corriente gaseosa rica en hidrógeno para disolver
gases ácidos. De la zona de recuperación de gases ácidos 18 se
separa por la tubería 36 y se recupera un disolvente rico que
contiene gases ácidos. De la zona de recuperación de gases ácidos 18
se separa por la tubería 19 una corriente gaseosa rica en hidrógeno
que contiene una concentración reducida de gases ácidos y que se
mezcla con hidrógeno nuevo de reposición que se introduce por la
tubería 20. La mezcla resultante es transportada por la tubería 21 e
introducida en el compresor 22. La corriente comprimida resultante
rica en hidrógeno es transportada por la tubería 23 y al menos una
porción es recirculada por las tuberías 29 y 30 a la zona de
hidrocraqueo 31. Otra porción de la corriente gaseosa rica en
hidrógeno es transportada por la tubería 24 e introducida en el
cambiador de calor 25. Del cambiador de calor 25 se separa la
corriente gaseosa calentada resultante rica en hidrógeno que se
introduce en el cambiador de calor 27. Del cambiador de calor 27 se
separa la corriente gaseosa calentada resultante rica en hidrógeno
que es transportada por la tubería 28 e introducida en la zona de
separación 5. Por la tubería 33 se introduce una corriente acuosa
que contacta con la corriente que circula por la tubería 9 y
posteriormente se introduce en el separador
vapor-líquido 12 antes descrito. Del separador
vapor-líquido 12 se separa por la tubería 34 y se
recupera una corriente acuosa que contiene sales solubles en agua.
Del separador vapor-líquido 12 se separa por la
tubería 13 una corriente líquida que contiene compuestos
hidrocarbonáceos, se reduce su presión y se introduce en la zona de
separación 14. De la zona de separación 14 se separa por la tubería
15 una corriente gaseosa que contiene hidrógeno e hidrocarburos
normalmente gaseosos. De la zona de separación 14 se separa por la
tubería 16 y se recupera una corriente líquida que contiene
hidrocarburos.
El proceso de la presente invención se demuestra
además por la siguiente realización ilustrativa. Ninguno de los
datos siguientes se obtuvo por la realización real de la presente
invención sino que se consideran ilustrativos del comportamiento
esperado de la invención.
Una porción de un material de alimentación que
tiene las características presentadas en la tabla 1 se hidrocraquea
en un reactor de hidrocraqueo convencional de una sola etapa bajo
las condiciones operativas presentadas en la tabla 2 dando los
productos descritos en la tabla 3. Otra porción del mismo material
de alimentación se hidrocraquea en un reactor de hidrocraqueo de
acuerdo con la presente invención usando el mismo tipo de
catalizador como caso básico bajo las condiciones operativas
presentadas en la tabla 2 dando los productos descritos en la tabla
3. Los rendimientos se calculan referidos a alimentación bruta al
comienzo de las condiciones de los ensayos.
Análisis del material de alimentación al
reactor de hidrocraqueo
(Mezcla 80/20 de gasóleo de
vacío de primera destilación/gasóleo de
coquerías)
| Densidad | 21º API (927 kg/m^{3}) | ||
| Destilación | % en volumen | ^{o}C | |
| IBP | 351 | ||
| 10 | 379 | ||
| 30 | 408 | ||
| 50 | 436 | ||
| 70 | 471 | ||
| 90 | 518 | ||
| FBP | 565 | ||
| Azufre (% en peso) | 3,01 | ||
| Nitrógeno (ppm) | 1.256 | ||
| Índice de bromo | 7,5 | ||
| Insolubles en heptano (% en peso) | <0,05 | ||
| Carbono Conradson (% en peso) | 0,36 | ||
| Níquel y vanadio (ppm) | 0,4 |
| Caso básico | Baja conversión por paso con | |
| rendimientos mejorados | ||
| Condiciones operativas del reactor | ||
| Presión del separador de alta presión (mPa) | 15,96 | 11,82 |
| Velocidad espacial horaria líquida (h^{-1}) | ||
| \hskip0,5cm Zona de hidrotratamiento | 2,18 | 1,13 |
| \hskip0,5cm Zona de hidrocraqueo | 0,93 | 3,0 |
| \hskip0,5cm Global | 0,65 | 0,82 |
| Relación de alimentación combinada | 1,5^{**} | 3,0^{***} |
| H_{2}/alimentación bruta (m^{3}normales/m^{3}) | 1.954 | 1.954 |
| Conversión por paso* (%) | 60 | 30 |
| Conversión total (bruta)* (%) | 100 | 100 |
| Número de puntos de enfriamiento de gas | 3 | 0 |
| \DeltaT máxima en el reactor (HT/HC) (ºC) | 27,8/16,7 | 33,3/27,8 |
| (*) Conversión a destilado de punto final 382ºC y más ligero | ||
| (**) El líquido se recircula primero a la zona de hidrotratamiento (HT) y después a la zona de hidrocraqueo (HC) | ||
| (***) El líquido se recircula primero a la zona de hidrocraqueo (HC) y después a la zona de hidrotratamiento (HT) |
Por las tablas anteriores es evidente que la
presente invención puede operar a una presión de 11,8 mPa
(aproximadamente un cuarto menor que la del caso básico), utiliza un
reactor de hidrocraqueo que tiene aproximadamente 30% menos de
volumen interno así como aproximadamente 20% menos de carga de
catalizador. Debido a la menor severidad de las condiciones
operativas del reactor de hidrocraqueo en la presente invención, se
reduce la conversión por paso de 60 a 30%. Estos cambios enumerados
usados en la presente invención proporcionan un coste menor del
proceso de hidrocraqueo así como un rendimiento mejorado de producto
destilado medio total. La presente invención también tiene un menor
consumo químico de hidrógeno (8,89 m^{3} normales/m^{3} menos) y
50% menos de pérdida de hidrógeno a gas combustible.
Claims (10)
1. Un proceso para hidrocraquear un material de
alimentación hidrocarbonáceo, proceso que comprende las etapas
de:
(a) pasar un material de alimentación
hidrocarbonáceo (1) e hidrógeno a una zona de reacción de
desnitrificación y desulfurización catalíticas (3) en condiciones de
reacción que incluyen una temperatura de 204 a 482ºC, una presión de
3,5 a 17,3 mPa y una velocidad espacial horaria líquida del citado
material de alimentación hidrocarbonáceo de 0,1 a 10 h^{-1}, y
recuperar de la zona de desnitrificación y desulfurización un
efluente (4),
(b) pasar el efluente (4) directamente a un
separador caliente a alta presión (5) que utiliza un gas separador
caliente (28) rico en hidrógeno, para producir una primera corriente
de vapor (7) que comprende hidrógeno, compuestos hidrocarbonáceos
que hierven a una temperatura por debajo del intervalo de ebullición
del citado material de alimentación hidrocarbonáceo, sulfuro de
hidrógeno y amoníaco, y una primera corriente líquida (6) que
comprende compuestos hidrocarbonáceos que hierven en el intervalo
del citado material de alimentación hidrocarbonáceo,
(c) pasar al menos una porción de la citada
primera corriente líquida (6) a una zona de hidrocraqueo (31) que
contiene un catalizador de hidrocraqueo y que opera a una
temperatura de 204 a 482ºC, una presión de 3,5 a 17,3 mPa y una
velocidad espacial horaria líquida de 0,1 a 15 h^{-1}, y recuperar
de la zona de hidrocraqueo un efluente
(32),
(32),
(d) pasar el citado efluente (32) de la zona de
hidrocraqueo a la citada zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización (3),
(e) condensar (10) al menos una porción de la
citada primera corriente de vapor (7) recuperada en la etapa (b)
para producir una segunda corriente líquida (13) que comprende
compuestos hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura por debajo
del intervalo de ebullición del citado material de alimentación
hidrocarbonáceo y una segunda corriente de vapor (17) que comprende
hidrógeno y sulfuro de hidrógeno, y
(f) recircular al menos una porción de la citada
segunda corriente de vapor (17) a la citada zona de hidrocraqueo
(31).
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la citada segunda corriente de vapor (17) que comprende
hidrógeno y sulfuro de hidrógeno se trata (18) para separar al menos
una porción del citado sulfuro de hidrógeno.
3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que la corriente gaseosa resultante rica en hidrógeno contiene
menos de 50 ppm en peso de sulfuro de hidrógeno.
4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el citado material de alimentación hidrocarbonáceo hierve
en el intervalo de 232 a 566ºC.
5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el citado separador caliente a alta presión (5) opera a
una temperatura y presión que son esencialmente iguales que las del
citado efluente (4) de la zona de reacción de desnitrificación y
desulfurización.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que al menos una porción de la citada segunda corriente de
vapor (17) recuperada en la etapa (e) y que comprende hidrógeno y
sulfuro de hidrógeno se utiliza como gas separador (28) en el citado
separador caliente a alta presión (5).
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la citada zona de hidrocraqueo opera sin puntos
intermedios de enfriamiento de gas hidrógeno.
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que al menos una segunda porción de la citada segunda
corriente de vapor (17) se introduce en una zona de intercambio de
calor a reflujo (25) situada en un extremo superior del citado
separador (5) para producir reflujo, y la citada segunda porción de
la citada segunda corriente de vapor se separa de la citada zona de
intercambio de calor a reflujo (5), se calienta (27) y se introduce
(28) en un extremo inferior del citado separador (5) para
suministrar el medio separador.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que al menos una porción de la citada primera corriente de
vapor (7) recuperada en la etapa (b) se pasa a una zona de reacción
de hidrogenación posterior (8) para saturar compuestos aromáticos, y
por lo menos una porción del efluente resultante (9) de la citada
zona de reacción de hidrogenación posterior (8) se condensa para
producir al menos una porción de la segunda corriente líquida que
comprende compuestos hidrocarbonáceos que hierven a una temperatura
por debajo del intervalo de ebullición del citado material de
alimentación hidrocarbonáceo y al menos una porción de la segunda
corriente de vapor que comprende hidrógeno y sulfuro de
hidrógeno.
\newpage
10. El proceso de acuerdo con la reivindicación
9, en el que al menos una porción de la citada corriente de vapor se
utiliza como gas separador en el citado separador caliente a alta
presión.
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