ES2214544T3 - Procedimiento de hidrodesulfuracion. - Google Patents
Procedimiento de hidrodesulfuracion.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCESO PARA LA HIDRODESULFURACION DE LOS ARROLLOS DE PETROLEO, EN EL QUE SE PONE EN CONTACTO EL ARROLLO DE PETROLEO, QUE CONTIENE AZUFRE, CON HIDROGENO A UNA PRESION PARCIAL INFERIOR A 70 PSIG, DENTRO DE UN REACTOR CON COLUMNA DE DESTILACION, QUE CONTIENE UN CATALIZADOR DE HIDRODESULFURACION, EN FORMA DE ESTRUCTURA DE DESTILACION CATALITICA.
Description
Procedimiento de hidrodesulfuración.
El presente invento se refiere a la
hidrodesulfuración de corrientes de petróleo en un reactor con
columna de destilación. Más particularmente, el invento se refiere a
un proceso en el que se alimenta una fracción del petróleo a un
reactor con columna de destilación que contiene un catalizador de
hidrodesulfuración en forma de estructura de destilación catalítica,
en la que los compuestos orgánicos de azufre de la fracción del
petróleo se hacen reaccionar con hidrógeno para formar H_{2}S,
que puede separarse del destilado de cabeza.
Las corrientes de destilación del petróleo
contienen diferentes componentes químicos orgánicos. En general, las
corrientes se definen por sus intervalos de ebullición que
determinan las composiciones. El procesado de las corrientes también
influye en la composición. Por ejemplo, los productos tanto de
procesos de craqueo catalítico como de craqueo térmico contienen
concentraciones elevadas de materiales olefínicos así como
materiales saturados (alcanos) y materiales
poli-insaturados (diolefinas). De manera adicional,
estos componentes pueden ser cualquiera de los diferentes isómeros
de los compuestos.
Los compuestos orgánicos de azufre presentes en
estas fracciones del petróleo se denominan "azufre".
Generalmente la cantidad de azufre depende de la fuente del crudo.
Por ejemplo, los crudos de Arabia Saudí generalmente presentan un
elevado contenido en azufre como determinados crudos domésticos. En
general, los crudos de Kuwait, Libia y Louisiana presentan bajo
contenido en azufre. El tipo de compuestos de azufre también depende
del intervalo de ebullición de la corriente determinada.
Generalmente, las fracciones de punto de ebullición más bajo
contienen mercaptanos, mientras que las fracciones de punto de
ebullición más elevado contienen compuestos de azufre tiofénicos y
heterocíclicos.
Casi siempre los compuestos orgánicos de azufre
se consideran contaminantes. Dificultan el procesado aguas abajo y,
como mínimo generan gas de SO_{2} de olor desagradable cuando se
queman. Es por esto que resulta muy deseable la eliminación de estos
compuestos. El grado de eliminación depende de la utilización de la
fracción. Por ejemplo, las corrientes de alimentación para la
recuperación catalítica precisan concentraciones de azufre
extremadamente bajas (menores que 1 ppm en peso). La actual
normativa de la EPA establece que los combustibles para motores
tales como nafta, queroseno o gasoil deben tener no más de alrededor
de 500 ppm en peso de azufre. Se espera que en el futuro la
especificación de azufre se rebaje a alrededor de 50 ppm en peso,
especialmente para la
nafta.
nafta.
El método más común de eliminación de compuestos
de azufre es mediante hidrodesulfuración (HDS), en la que el
destilado de petróleo se pasa sobre un catalizador con partículas
sólidas que comprende un metal de hidrogenación sobre un soporte de
base de alumina. De manera general, esto se ha hecho en el pasado
mediante flujo descendente sobre lechos fijos, simultáneamente con
cantidades abundantes de hidrógeno en la alimentación. Las
siguientes ecuaciones ilustran las reacciones en una unidad HDS
típica de la técnica anterior:
| (1) RSH + H_{2} | - - - - | RH + H_{2}S |
| (2) RCl + H_{2} | - - - - | RH + HCl |
| (3) 2RN + 4H_{2} | - - - - | RH + NH_{2} |
| (4) ROOH + 2H_{2} | - - - - | RH + H_{2}O |
Las reacciones adicionales dependen de los
compuestos de azufre presentes y de la fuente de la fracción.
Necesariamente, el catalizador utilizado para la hidrodesulfuración
es un catalizador de hidrogenación y el soporte a veces es de
naturaleza ácida. Las últimas características proporcionan
determinados hidro-craqueo e hidrogenación de los
compuestos insaturados. El hidro-craqueo da lugar a
un volumen mayor de material menos denso (peso específico menor)
que la alimentación.
Las condiciones de operación típicas para las
reacciones HDS de la técnica anterior son:
| Temperatura ºC | 316-416 | |
| Presión, kPa por encima de la presión atmosférica | 4137-20685 | (600-3000) |
| H_{2}, velocidad de recirculación, m^{3}/0,16m^{3} (SCF/bbl) | 40-90 | (1500-3000) |
| Aporte de H^{2} puro, m^{3}/0,16m^{3} (SCF/bbl) | 20-30 | (700-1000) |
Tras completar el hidrotratamiento, el producto
se fracciona o simplemente se evapora súbitamente para eliminar el
ácido sulfhídrico y recoger la fracción recién suavizada.
Debe notarse que las condiciones o el rigor de la
operación dependerán de los compuestos de azufre presentes y del
grado de desulfuración deseado. Por ejemplo, los mercaptanos
resultan mucho más fáciles de desulfurar que los tiofenos. La
desulfuración de tiofenos y otros compuestos heterocíclicos de
azufre supone necesariamente la ruptura y saturación de los anillos,
lo que significa condiciones más severas.
Se ha desarrollado un método para llevar a cabo
reacciones catalíticas, en el que los componentes del sistema de
reacción se separan de manera simultánea por destilación, empleando
las estructuras de los catalizadores como estructuras de
destilación. Tales sistemas de describen de manera diversa en las
patentes de EE.UU. Nos. 4.215.011; 4.232.177; 4.242.530; 4.302.356 y
4.307.254 indicadas comúnmente en la presente memoria. Además, las
patentes de EE.UU. comúnmente indicadas 4.443.559; 5.057.468;
5.262.012; 5.266.546 y 5.348.710 describen diferentes estructuras de
catalizadores para este tipo de utilización y se incorporan como
referencia en la presente memoria. Se ha utilizado un reactor con
columna de destilación, en el que el catalizador de partículas
sólidas se coloca dentro de la columna de destilación para que actúe
como estructura de destilación. Se ha encontrado que el reactor con
columna de destilación resulta particularmente útil en las
reacciones limitadas por el equilibrio, ya que los productos de
reacción se eliminan de la zona de reacción de forma casi inmediata.
De manera adicional, se ha encontrado que el reactor con columna de
destilación resulta útil para evitar reacciones secundarias no
deseadas.
En la patente de EE.UU. 4.194.964, Chen, et
al, proponen un proceso llevado a cabo de alrededor de 2070 kPa
a alrededor de 20700 kPa por encima de la presión atmosférica, con
presiones parciales de hidrógeno elevadas y caudales de hidrógeno
elevados (alrededor de 100 m^{3}/0,16m^{3}) (alrededor de 4000
SCF/B), para el hidroprocesado simultáneo y la destilación de las
fracciones pesadas del petróleo. Básicamente, Chen et al,
describen la utilización de la destilación simultánea y el
hidroprocesado de las fracciones pesadas del petróleo para el
tratamiento estándar a presión elevada y el hidrocraqueo. Las
condiciones resultan bastantes consecuentes con los procesos de la
técnica anterior.
El presente invento utiliza la destilación
catalítica en la hidrodesulfuración, en condiciones de presión total
reducida inferior a alrededor de 1999 kPa por encima de la presión
atmosférica y más preferiblemente dentro del intervalo de 0 a 1379
kPa por encima de la presión atmosférica, presión parcial de
hidrógeno reducida dentro del intervalo de 0,7 kPa a 482 kPa y
temperaturas dentro del intervalo de 204ºC a 427ºC. Brevemente,
puede decirse que el invento comprende:
alimentar (1) una corriente de petróleo escogida
entre nafta, queroseno o gasoil que contiene compuestos de azufre e
(2) hidrógeno en un reactor con columna de destilación;
de manera simultánea en dicho reactor con columna
de destilación
(a) poner en contacto dicha corriente de petróleo
y dicho hidrógeno en presencia de un catalizador de
hidrodesulfuración a una presión total dentro del intervalo de 1999
kPa por encima de la presión atmosférica, una presión parcial de
hidrógeno dentro del intervalo de 0,7 kPa a 482 kPa y a una
temperatura dentro del intervalo de 204ºC a 427ºC, haciendo
reaccionar parte de los compuestos de azufre que contiene dicha
corriente de petróleo con hidrógeno para formar H_{2}S;
(b) destilar dicha corriente de petróleo,
generando productos de petróleo en fase vapor que ascienden a través
del reactor con columna de destilación, un reflujo interno de
líquido que fluye en sentido descendente dentro de dicha zona del
reactor, y productos de condensación de petróleo dentro de dicha
zona de reacción;
retirando de dicho reactor con columna de
destilación los destilados de cabeza que contienen dicho
H_{2}S;
separando el H_{2}S de dichos destilados de
cabeza mediante condensación de la fracción de punto de ebullición
más elevado en un condensador parcial;
devolviendo parte de dichos destilados de cabeza
condensados a dicho reactor con columna de destilación como reflujo
externo; y
retirando los productos de colas que tienen un
contenido de azufre menor que el de dicha corriente de
petróleo.
La operación del reactor con columna de
destilación da lugar a una fase tanto líquida como vapor dentro de
la zona de reacción de destilación. Una parte considerable del vapor
es hidrógeno, mientras que otra parte son hidrocarburos en forma de
vapor procedentes de la fracción del petróleo. La separación actual
puede únicamente ser una consideración secundaria. Dentro de la zona
de reacción de destilación, existe un reflujo interno y un líquido
procedente de un reflujo externo que enfría los hidrocarburos en
forma de vapor ascendente dando lugar a la condensación de una parte
en el interior del lecho.
Sin limitar el alcance del invento, se propone
que el mecanismo que produce la eficacia del presente proceso es la
condensación de una parte de los vapores en el sistema de reacción,
lo que mantiene el hidrógeno suficiente en el líquido condensado
para obtener el contacto estrecho requerido entre el hidrógeno y los
compuestos de azufre en presencia del catalizador para dar lugar su
hidrogenación.
El resultado de la operación del proceso en el
modo de destilación catalítica es que pueden utilizarse presiones
parciales de hidrógeno menores (y por consiguiente presiones
totales menores).
Como en cualquier destilación, existe un
gradiente de temperatura dentro del reactor con columna de
destilación. La temperatura en el extremo inferior de la columna
contiene el material de punto de ebullición más elevado y, de esta
forma, se encuentra a una temperatura más elevada que el extremo
superior de la columna. La fracción de punto de ebullición más bajo,
que contiene compuestos de azufre más fáciles de eliminar, está
sometida a temperaturas más bajas en la parte más alta de la
columna, lo que proporciona mayor selectividad, es decir, menor
hidrocraqueo o saturación de los compuestos olefínicos deseados. La
fracción de punto de ebullición más elevado está sometida a
temperaturas más elevadas en el extremo inferior del reactor con
columna de destilación, con el fin de producir la apertura mediante
craqueo de los compuestos aromáticos que contienen azufre e
hidrogenar el azufre.
Se cree que en la presente reacción la
destilación catalítica supone un beneficio primero, porque la
reacción ocurre de manera simultánea con la destilación, los
productos de reacción iniciales y otros componentes de la corriente
se eliminan de la zona de reacción tan pronto como resulta posible,
reduciendo de esta forma la probabilidad de que se produzcan
reacciones secundarias. Segundo, porque todos los componentes en
ebullición hacen que la temperatura de la reacción esté controlada
por el punto de ebullición de la mezcla a la presión del sistema. El
calor de reacción simplemente da lugar a más ebullición, pero no a
un aumento de la temperatura a una presión dada. Como resultado de
esto, controlando la presión del sistema, puede lograrse un gran
control sobre la velocidad de reacción y sobre la distribución de
los productos. Asimismo, ajustando el rendimiento (tiempo de
residencia = velocidad espacial del líquido por hora), se
proporciona además control sobre la distribución del producto y en
cierto modo sobre las reacciones secundarias tales como la
oligomerización. Otro beneficio que esta reacción puede recibir de
la destilación catalítica es el efecto de lavado que el reflujo
interno proporciona sobre el catalizador, reduciendo de esta manera
la formación de polímeros y la coquización.
Finalmente, el hidrógeno que fluye en sentido
ascendente actúa como agente de arrastre por vapor para eliminar el
H_{2}S que se produce en la zona de reacción de destilación.
Las fracciones de petróleo que pueden tratarse
para eliminar el azufre mediante el presente proceso son naftas,
queroseno y gasoil. Las fracciones pueden ser material de procesado
directo procedente de una unidad de fraccionamiento de crudo o
pueden ser el resultado del procesado aguas abajo, tal como el
craqueo catalítico de fluido, pirolisis o coquización retardada.
El caudal de hidrógeno al reactor debe ser
suficiente para mantener la reacción, pero al mismo tiempo debe
mantenerse por debajo del que provocaría la inundación de la
columna, término que se entiende en la presente memoria como
"cantidad de hidrógeno eficaz". La relación en moles entre
hidrógeno y compuesto de azufre en la corriente de alimentación
varía de acuerdo con el tipo de compuesto y con la cantidad de
hidrógeno que se espera que consuman las reacciones secundarias
tales como la saturación de enlaces dobles o triples. Los caudales
de hidrógeno se calculan típicamente en m^{3}/0,16m^{3} (pie
cúbico estándar por barril de alimentación (SCFB)) y se encuentran
dentro del intervalo de 9 a 90 m^{3}/0,16m^{3} (de 300 a 3000
SCFB).
De manera sorprendente, para la
hidrodesulfuración, se requiere una presión total baja, inferior a
alrededor de 1999 kPa por encima de la presión atmosférica, y puede
emplearse una presión parcial de hidrógeno de menos de 481 kPa por
encima de la presión atmosférica a menos de 0,7 kPa por encima de la
presión atmosférica, por ejemplo de 0,7 a 481 kPa por encima de la
presión atmosférica, preferiblemente alrededor de 3,5 a 70 por
encima de la presión atmosférica. La presión parcial de hidrógeno
preferida es menor que 450 kPa por encima de la presión atmosférica.
Preferiblemente, esta es una presión parcial de hidrógeno dentro del
intervalo de alrededor de 0,7 a 70 kPa, e incluso más
preferiblemente no más de 50 kPa. Se han obtenido resultados óptimos
con valores de presión parcial de hidrógeno dentro del intervalo
entre 100 kPa y 450 kPa por encima de la presión atmosférica.
Cuando la corriente de petróleo es una nafta, las
condiciones típicas son temperatura del destilado de cabeza dentro
del intervalo de 177 a 288ºC, temperatura del producto de cola
dentro del intervalo de 260 a 427ºC, y presión dentro del intervalo
de 172 kPa a menos de 2068 kPa por encima de la presión atmosférica.
Cuando la corriente de petróleo es un queroseno, las condiciones
típicas son temperatura del destilado de cabeza dentro del intervalo
de 177 a 343ºC, temperatura del producto de cola dentro del
intervalo de 260 a 427ºC, y presión dentro del intervalo de 0 a 1379
kPa por encima de la presión atmosférica. Cuando la corriente de
petróleo es un gasoil, las condiciones típicas son temperatura del
destilado de cabeza dentro del intervalo de 177 a 343ºC, temperatura
del producto de cola dentro del intervalo de 300 a 500ºC, y presión
dentro del intervalo de 0 a 1034 kPa por encima de la presión
atmosférica.
atmosférica.
El catalizador útil para la reacción de
hidrodesulfuración incluye metales del Grupo VIII tales como
cobalto, níquel, paladio, solos o en combinación con otros metales
tales como molibdeno o wolframio, sobre un soporte apropiado que
puede ser alúmina, sílice-alúmina,
titania-circonia o similares. Normalmente, los
metales se proporcionan como óxidos de los metales sobre un soporte
de material extruido o esferas y como tales, generalmente no
resultan útiles como estructuras de destilación.
Los catalizadores contienen componentes de los
metales de los Grupos V, VIB y VIII del Sistema Periódico o sus
mezclas. El uso del sistema de destilación reduce la desactivación y
permite una utilización más duradera que las unidades de
hidrogenación de lecho fijo de la técnica anterior. El metal del
Grupo VIII proporciona una mayor actividad media total. Se prefieren
los catalizadores que contienen un metal del Grupo VIB tal como
molibdeno y un metal del Grupo VIII tal como cobalto o níquel. Los
catalizadores apropiados para la reacción de hidrodesulfuración
incluyen cobalto-molibdeno,
níquel-molibdeno y
níquel-wolframio. Generalmente, los metales están
presentes en forma de óxidos sobre un soporte de base neutra tal
como alúmina, sílice-alúmina o similares. Bien
durante la utilización o antes de la utilización, los compuestos de
azufre que contienen las corrientes reducen los metales a sulfuro. A
continuación, la Tabla I muestra las propiedades de un catalizador
de hidrodesulfuración típico.
| Fabricación | Criterion Catalyst Co. |
| Designación | C-448 |
| Forma | Material extruido de tres lóbulos |
| Tamaño nominal | 1,2 mm de diámetro |
| Metal, % en peso | |
| \hskip1cm Cobalto | 2-5% |
| \hskip1cm Molibdeno | 5-20% |
| Soporte | Alúmina |
Ampliamente afirmado, el material catalítico es
un componente de un sistema de destilación que funciona por un lado
como catalizador y por otro como material de relleno de destilación,
es decir, un material de relleno para la columna de destilación que
tiene tanto una función de destilación como una función
catalítica.
Dado que el catalizador permanece como unidad
propia, el sistema de reacción puede describirse como
heterogéneo.
En una de las diferentes realizaciones
recientemente desarrolladas con respecto al presente proceso, una
estructura de catalizador preferida para la presente reacción de
hidrogenación comprende un material tubular de malla abierta
semi-rígida y flexible, tal como una malla metálica
de acero inoxidable, relleno con un material catalítico en forma de
partículas.
La patente de EE.UU. Nº. 5.266.546, que se
incorpora en su totalidad en la presente memoria, describe una nueva
estructura de catalizador desarrollada para su utilización en la
hidrogenación. Brevemente, la nueva estructura de catalizador es una
estructura de destilación catalítica que comprende un material
tubular de malla abierta semi-rígida y flexible, tal
como una malla metálica de acero inoxidable, relleno con un material
catalítico en forma de partículas, presentando dicho material
tubular dos extremos y una longitud dentro del intervalo de
alrededor de la mitad a dos veces el diámetro de dicho material
tubular, encontrándose el primer extremo sellado a lo largo de un
primer eje para formar una primera junta y encontrándose el segundo
extremo sellado a lo largo de un segundo eje para formar una segunda
junta, en el que el plano de la primera junta a lo largo del eje de
dicho material tubular y el plano de la segunda junta a lo largo del
eje de dicho material tubular bisecan formando un ángulo de
alrededor de 15 a 90º.
La patente de EE.UU. Nº. 4.242.530 y la patente
de EE.UU. Nº. 4.443.559 describen un catalizador con soporte en una
variedad de cavidades en estructuras tubulares tipo malla metálica o
tipo cinturón de ropa, que se suministra al reactor con columna de
destilación mediante un filamento de acero inoxidable tejido en
forma de malla abierta enrollando ambos para formar una hélice. La
patente de EE.UU. Nº. 5.348.710 describe otras estructuras
apropiadas en la técnica anterior y describe nuevas estructuras
apropiadas para este proceso. Las patentes de EE.UU. Nos. 4.731.229
y 5.073.236 describen otras estructuras de destilación catalítica
útiles para este fin.
El material de catalizador en forma de partículas
puede estar en forma de polvo, pequeños trozos o fragmentos de
forma irregular, pequeñas bolas y similares. La forma particular
del material catalítico en la estructura no resulta crítica, con tal
de que se proporcione el área superficial suficiente para permitir
una velocidad de reacción razonable. El tamaño de las partículas del
catalizador puede determinarse de forma óptima para cada material
catalítico (dado que la porosidad o el área superficial interna
disponible varían con los diferentes materiales y por supuesto
influyen sobre la actividad del material catalítico).
Para las presentes hidrodesulfuraciones, las
estructuras catalíticas preferidas para el material de relleno son
las que emplean la estructura más abierta de platos permeables o
hilo de tamiz.
A continuación, en los Ejemplos
1-3, se preparó una estructura de catalizador como
se describe en la patente de EE.UU. Nº. 5.431.890, que contenía
0,430 kgs del material catalítico descrito en la Tabla I y se
colocó en la mitad de los 6 m de un reactor con columna de
destilación de 6 m de altura y 25 mm de diámetro. Había 150 mm de
material de relleno inerte en una sección de rectificación por
encima del catalizador y 100 mm de material de relleno inerte en una
sección de arrastre por vapor por debajo del catalizador. La
corriente de alimentación líquida se introdujo en el reactor con
columna de destilación bien hacia alrededor del punto medio o por
debajo del lecho del catalizador, y el hidrógeno se introdujo en la
parte inferior del lecho del catalizador. En cada uno de los
ejemplos se muestra una reducción considerable de la cantidad de
azufre orgánico tanto en la parte de cabeza como en la parte final,
azufre orgánico eliminado que se convierte en H_{2}S y se separa
en la parte de cabeza por condensación parcial del destilado de
cabeza.
Se alimentó una nafta de amplio intervalo de
puntos de ebullición a un reactor con columna de destilación que
contenía el catalizador preparado como se ha indicado anteriormente.
Las condiciones y los resultados se adjuntan en la Tabla II a
continuación.
| Número de experimento | 4-25HDS | |
| Horas | 605,2 | |
| Alimentación | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,5 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 925 | (419) |
| Caudal de H_{2}, SCMH (SCFH)(SCFB) | 0,32 | (11,03) (3243) |
| Temperatura, ºC | ||
| \hskip1cm Destilados de cabeza | 184 | |
| \hskip1cm Parte superior del lecho del catalizador | 262 | |
| \hskip1cm Parte media del lecho del catalizador | 268 | |
| \hskip1cm Parte inferior del lecho del catalizador | 304 | |
| \hskip1cm Productos de colas | 359 | |
| \hskip1cm Alimentación | 205 | |
| Presión total, kPa por encima de la presión atmosférica | 1500 | |
| Presión parcial de hidrógeno, kPa por encima de la presión atmosférica | 266 | |
| Destilados de cabeza | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,34 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 120 | (40) |
| Productos de colas | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,10 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 203 | (18) |
| Relación de reflujo | 10:1 | |
| Catalizador sobre la alimentación, m | 3 | |
| Catalizador bajo la alimentación, m | 3 | |
| Conversión de S orgánico, % | 86 |
Se alimentó una fracción de queroseno al reactor
con columna de destilación descrito anteriormente. Las condiciones y
los resultados se adjuntan en la Tabla III a continuación.
| Número de experimento | 4-25HDS | |
| Horas | 1757,2 | |
| Alimentación | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,5 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 1528 | (694) |
| Caudal de H_{2}, SCMH (SCFH)(SCFB) | 0,14 | (5,02) (1476) |
| Temperatura, ºC | ||
| \hskip1cm Destilados de cabeza | 232 | |
| \hskip1cm Parte superior del lecho del catalizador | 342 |
(TABLA III
continuación)
| \hskip1cm Parte media del lecho del catalizador | 348 | |
| \hskip1cm Parte inferior del lecho del catalizador | 369 | |
| \hskip1cm Productos de colas | 418 | |
| \hskip1cm Alimentación | 230 | |
| Presión total, kPa por encima de la presión atmosférica | 800 | |
| Presión parcial de hidrógeno, kPa por encima de la presión atmosférica | 177 | |
| Destilados de cabeza | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,37 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 38 | (14) |
| Productos de colas | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,08 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 1577 | (122) |
| Relación de reflujo | 10:1 | |
| Catalizador sobre la alimentación, m | 6 | |
| Catalizador bajo la alimentación, m | 0 | |
| Conversión de S orgánico, % | 80 |
Se alimentó una fracción de gasoil al reactor con
columna de destilación descrito anteriormente. Las condiciones y los
resultados se adjuntan en la Tabla IV a continuación.
| Número de experimento | 4-25HDS | |
| Horas | 1421,2 | |
| Alimentación | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,5 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 1528 | (694) |
| Caudal de H_{2}, SCMH (SCFH)(SCFB) | 0,3 | (10,03) (2949) |
| Temperatura, ºC | ||
| \hskip1cm Destilados de cabeza | 226 | |
| \hskip1cm Parte superior del lecho del catalizador | 334 | |
| \hskip1cm Parte media del lecho del catalizador | 342 | |
| \hskip1cm Parte inferior del lecho del catalizador | 365 | |
| \hskip1cm Productos de colas | 427 | |
| \hskip1cm Alimentación | 232 | |
| Presión total, kPa por encima de la presión atmosférica | 800 | |
| Presión parcial de hidrógeno, kPa por encima de la presión atmosférica | 260 | |
| Destilados de cabeza | ||
| Caudal, kgs/hr | 0,35 | |
| Azufre total, ppm en peso (mg) | 84 | (29) |
| Productos de colas | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 0,10 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 1278 (122) | |
| Relación de reflujo | 10:1 | |
| Catalizador sobre la alimentación, m | 6 | |
| Catalizador bajo la alimentación, m | 0 | |
| Conversión de S orgánico, % | 78 |
En el siguiente ejemplo, se colocaron 8,5 kgs del
material catalítico de la Tabla I en la estructura de destilación
catalítica preparada como se describe en la patente de EE.UU. Nº.
5.431.890, en la mitad de los 12 m de un reactor con columna de
destilación de 15 m. La alimentación líquida se encontraba a
alrededor de dos tercios de la altura de la columna y el hidrógeno
se introdujo por debajo del lecho. Se alimentó una segunda nafta
craqueada con intervalo completo de fluido a la columna y las
condiciones y resultados se adjuntan en la Tabla V a
continuación.
| Número de experimento | 1027HDS | |
| Horas | 308 | |
| Alimentación | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 9 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 1242 (11,277) | |
| Caudal de H_{2}, SCMH (SCFH)(SCFB) | 2 | (41) (601) |
| Temperatura, ºC | ||
| \hskip1cm Destilados de cabeza | 247 | |
| \hskip1cm Parte superior del lecho del catalizador | 289 | |
| \hskip1cm Parte media del lecho del catalizador | 344 | |
| \hskip1cm Parte inferior del lecho del catalizador | 369 | |
| \hskip1cm Productos de colas | 398 | |
| \hskip1cm Alimentación | 147 | |
| Presión total, kPa por encima de la presión atmosférica | 1500 | |
| Presión parcial de hidrógeno, kPa por encima de la presión atmosférica | 248 | |
| Destilados de cabeza | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 7 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 122 (886) | |
| Productos de colas | ||
| \hskip1cm Caudal, kgs/hr | 2 | |
| \hskip1cm Azufre total, ppm en peso (mg) | 35 (64) | |
| Relación de reflujo | 4:1 | |
| Reflujo interno | 6,02 | |
| Catalizador sobre la alimentación, m | 5 | |
| Catalizador bajo la alimentación, m | 8 | |
| Conversión de S orgánico, % | 92 |
Claims (9)
1. Un proceso para la hidrodesulfuración de
corrientes de petróleo que comprende:
(A) alimentar (1) una corriente de petróleo que
se escoge entre nafta, queroseno y gasoil que contiene compuestos
orgánicos de azufre e (2) hidrógeno a un reactor con columna de
destilación;
(B) simultáneamente en dicho reactor con columna
de destilación
- (1)
- poner en contacto dicha corriente de petróleo con dicho hidrógeno en una zona de reacción en presencia de un catalizador de hidrodesulfuración a una presión total de menos de 1999 kPa por encima de la presión atmosférica, una presión parcial de hidrógeno dentro del intervalo de 0,7 a 482 kPa y a una temperatura dentro del intervalo de 204º a 427ºC, con lo cual una parte de los compuestos orgánicos de azufre que contiene dicha corriente de petróleo reacciona con hidrógeno para formar H_{2}S, y
- (2)
- destilar dicha corriente de petróleo, con lo cual se forman productos de petróleo en fase de vapor que ascienden a través de dicha zona de reacción, un reflujo interno de líquido que fluye en sentido descendente en dicha zona de reacción y productos de petróleo de condensación dentro de dicha zona de reacción;
(C) retirar los destilados de cabeza, de dicho
reactor con columna de destilación, que contienen dicho
H_{2}S;
(D) separar el H_{2}S de dichos destilados de
cabeza por condensación de la fracción de punto de ebullición más
elevado de dichos destilados de cabeza;
(E) devolver una parte de dicha fracción
condensada de alto punto de ebullición de dichos destilados de
cabeza a dicho reactor con columna de destilación como reflujo
externo; y
(F) retirar los productos de colas que tienen un
contenido de azufre más bajo que dicha corriente de petróleo.
2. El proceso según la reivindicación 1, en el
que la presión total está dentro del intervalo de 0 a 1379 kPa por
encima de la presión atmosférica.
3. El proceso según la reivindicación 1, en el
que el H_{2}S se separa de dichos destilados de cabeza condensando
la fracción de punto de ebullición más elevado en un condensador
parcial y retirando dicho H_{2}S en forma de gas junto con el
hidrógeno que no ha reaccionado.
4. El proceso según la reivindicación 1, en el
que dicha corriente de petróleo es una nafta y en el que la
temperatura del destilado de cabeza se encuentra dentro del
intervalo de 177 a 288ºC, la temperatura de los productos de colas
se encuentra dentro del intervalo de 260 a 427ºC, y la presión total
se encuentra dentro del intervalo de 172 a menos de 2068 kPa por
encima de la presión atmosférica.
5. El proceso según la reivindicación 1, en el
que dicha corriente de petróleo es un queroseno, en el que la
temperatura de los destilados de cabeza se encuentra dentro del
intervalo de 177 a 343ºC, la temperatura de los productos de colas
se encuentra dentro del intervalo de 260 a 427ºC, y la presión se
encuentra dentro del intervalo de 0 a 1379 kPa por encima de la
presión atmosférica.
6. El proceso según la reivindicación 1, en el
que dicha corriente de petróleo es un gasoil, en el que la
temperatura de los destilados de cabeza se encuentra dentro del
intervalo de 177 a 343ºC, la temperatura de los productos de colas
se encuentra dentro del intervalo de 260 a 454ºC, y la presión se
encuentra dentro del intervalo de 0 a 1034 kPa por encima de la
presión atmosférica.
7. El proceso según la reivindicación 3, en el
que la totalidad de dicha fracción condensada de punto de ebullición
más elevado de dichos destilados de cabeza se devuelve a dicho
reactor con columna de destilación como reflujo externo.
8. El proceso según la reivindicación 1, en el
que una parte de dichos productos de colas se calienta en un
rehervidor y se devuelve a dicho reactor con columna de
destilación.
9. El proceso según la reivindicación 1, en el
que la totalidad de dichos productos de colas se calienta en un
rehervidor y se devuelve a dicho reactor con columna de
destilación.
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