ES2219103T3

ES2219103T3 - Procedimiento para la produccion de carburante sintetico de nafta.

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Publication number: ES2219103T3
Application number: ES99966743T
Authority: ES
Inventors: Luis Pablo Dancuart
Original assignee: Sasol Technology Pty Ltd
Current assignee: Sasol Technology Pty Ltd
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2004-11-16
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: JP3848086B2; CA2446599C; EP1171551A1; NO20014813L; DE69916331D1; JP4335879B2; CN1354779A; CA2446599A1; NO20014813D0; EA002794B1; BR9917251A; ES2322755T3; US20020179488A1; AU769078B2; CN1539928B; US6475375B1; JP2006176794A; CN100582202C; JP2003524679A; GB0124369D0

Abstract

Un procedimiento para la producción de un carburante de nafta, sintético, apropiado para su utilización en motores de CI, incluyendo, el procedimiento, las etapas de: (a) hidrotratamiento de por lo menos una fracción de condensado de un producto de reacción de síntesis de Fischer- Tropsch (FT), de CO y H2, o un derivado de éste; . (b) hidrocraqueo de por lo menos una fracción de cera del producto de reacción de síntesis de FT o un derivado de éste, obtenido mediante hidrogenación de por lo menos la fracción de cera; (c) fraccionamiento de la fracción hidrogenada de la etapa b), para obtener los deseados componentes de carburante de nafta sintético; y (d) mezclado de los citados componentes de la etapa c), con la fracción hidrogenada de la etapa a), en un valor de relación deseado, para obtener el carburante de nafta sintético, que tenga las deseadas características, para su uso en un motor de CI, procediendo a mezclar los componentes obtenidos en la etapa c), con por lo menos una porción del condensado hidrogenado de la etapa a), o productos de éstos, en una relación comprendida dentro de unos márgenes que van de 1:24 (volumen / volumen) a 9:1 (volumen / volumen).

Description

Procedimiento para la producción de carburante sintético de nafta.

La presente invención, se refiere a carburantes de nafta, utilizables en motores del tipo de Ignición por Compresión (CI), así como a un procedimiento para la producción de los citados carburantes de nafta. De una forma más particular, la invención, se refiere a carburantes de nafta, producidos a partir de, principalmente, un crudo parafínico sintético, el cual se produce mediante la reacción de CO y H_{2}, de una forma típica, mediante el procedimiento de Fisher-Tropsch (FT).

Antecedentes y trasfondo de la invención

Los productos de un procedimiento del tipo FT, de síntesis de hidrocarburos, particularmente, los productos de un procedimiento catalítico a base de cobalto y / o hierro, contienen una alta proporción de parafinas normales. Los productos de FT primarios, proporcionan notoriamente unas reducidas propiedades de fluidez en frío, convirtiendo a tales productos en dificultosos de utilizar, allí en donde las propiedades de fluidez en frío, son vitales, como por ejemplo, en las bases de aceites lubricantes y carburantes de motores a reacción. Se conoce, en el arte de esta técnica especializada, el hecho de que, el número de octanos y el número de cetanos, se encuentran normalmente inversamente relacionados, a saber, un alto número de octanos, se asocia típicamente con un reducido número de cetanos. Se conoce también el hecho de que, las fracciones de nafta, tienen intrínsecamente unas características de reducida fluidez en frío, como los puntos de congelación y enturbiamiento. Existe, por lo tanto, un incentivo en cuanto a disponer de un procedimiento par producir carburante sintético de nafta, (es decir, de nafta sintética), obtenido a partir de un procedimiento del tipo FT, el cual posea unas buenas características de fluidez en frío y un número de cetanos compatible con los requerimientos del motor de CI. Adicionalmente, tal tipo de carburante sintético, puede tener unas aceptables propiedades de biodegradabilidad.

El carburante sintético de nafta descrito en la presente invención, se produce a partir de crudo sintético parafínico (syncrudo), obtenido a partir de gas sintético (syngas) a través de una reacción como la reacción del tipo FT. Los productos primarios de FT, cubren una amplia gama de hidrocarburos, desde metano, hasta especies con masas moleculares por encima de 1400; incluyendo los principales hidrocarburos parafínicos y reducidas cantidades de otras especies, tales como las olefinas, y oxigenados.

El arte anterior de esta técnica especializada, enseña, en la patente estadounidense US 5.378.348, el hecho de que, mediante la hidrogenación e isomerización de los productos procedentes de un reactor Fisher Tropsch, se puede obtener un carburante para motores a reacción con un punto de congelación de -34ºC o inferior, debido a la naturaleza parafínica de este carburante. Esta ramificación incrementada del producto, en relación con los productos cerosos de parafina introducidos, se corresponde con un valor de tasación de Cetanos (combustión), inferior al de las parafinas normales (lineales), a pesar del hecho de que, un incremento en la ramificación, reduce el valor de Cetanos de los carburantes de hidrocarburos parafínicos.

De una forma sorprendente, se ha encontrado ahora, por parte de los solicitantes, el hecho de que puede producirse un carburante de nafta, sintético, hidroprocesado, que tiene un número de Cetanos, de una forma típica, en exceso de 30, así como también unas buenas propiedades de fluidez en frío. Los carburantes sintéticos a base de nafta, en concordancia con la presente invención, podrían utilizarse por sí solos, o en mezclas, en máquinas, de una forma típica, allí en donde, en el presente, se utilizan los carburantes de diesel. Esto conduciría a que se satisficieran las más severas normas de calidad del carburante, y las especificaciones sobre las emisiones. Los carburantes sintéticos de nafta en concordancia con la presente invención, pueden mezclarse con los carburantes de diesel convencionales, para tener inferiores emisiones, buenas características de fluidez en frío, un reducido contenido en aromáticos y número de cetanos aceptables.

Resumen de la invención

En concordancia con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para la producción de un carburante de nafta, sintético, apropiado paras su utilización en motores de CI, incluyendo, el procedimiento, las etapas de:

(a) hidrotratamiento de por lo menos una fracción de condensado de un producto de reacción de síntesis de Fischer-Tropsch (FT), de CO y H_{2}, o un derivado de éste;

(b) hidrocraqueo de por lo menos una fracción de cera del producto de reacción de síntesis de FT o un derivado de éste, obtenido mediante hidrogenación de por lo menos la fracción de cera;

(c) fraccionamiento de la fracción hidrogenada de la etapa b), para obtener los deseados componentes de carburante de nafta sintético; y

(d) mezclado de los citados componentes de la etapa c), con la fracción hidrogenada de la etapa a), en un valor de relación deseado, para obtener el carburante de nafta sintético, que tenga las deseadas características, para su uso en un motor de CI, procediendo a mezclar los componentes obtenidos en la etapa c), con por lo menos una porción del condensado hidrogenado de la etapa a), o productos de éstos, en una relación comprendida dentro de unos márgenes que van de 1:24 (volumen / volumen) a 9:1 (volumen / volumen).

El procedimiento, puede incluir la etapa adicional de mezclar los productos fraccionados del proceso, en un deseado valor de relación, con objeto de obtener un carburante de nafta, sintético, que tenga las deseadas características pasa su uso en motores de CI.

El procedimiento, tal y como se ha descrito anteriormente, arriba, puede producir una nafta sintética, en donde, algunas de las características deseadas, incluyen:

- el tener un número de Cetanos en un exceso de 30;

- el tener un reducido contenido de azufre, por debajo de 5 ppm;

- el tener unas buenas propiedades de fluidez en frío; y

- el tener más de un 30% de isoparafinas, en donde, las isoparafinas, incluyen a isoparafinas ramificadas de metilo y / o etilo.

En concordancia con todavía otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para producir una nafta sintética, que tenga un número de Cetanos mayor de 30, incluyendo, el procedimiento;

(a) el separar los productos obtenidos a partir de gas de síntesis, vía la reacción de síntesis de FT, convirtiéndolos en una o más fracciones más pesadas y una o más fracciones más ligeras;

(b) el procesar catalíticamente la fracción más pesada, bajo condiciones las cuales proporcionen predominantemente destilados;

(c) el separar una fracción de producto de nafta de la etapa (b), de una fracción de producto más pesada, la cual se produce también en la etapa (b); y

(d) opcionalmente, el mezclar el producto de nafta obtenido en la etapa (c), con por lo menos una porción de una o más fracciones ligeras de la etapa (a), o productos de ésta.

El procesado catalítico de la etapa (b), puede ser una etapa de hidroprocesado, por ejemplo, hidrocraqueo o hidrocraqueo suave.

El procedimiento para la producción de un carburante de nafta sintético, puede incluir una o más etapas adicionales de fraccionamiento de por lo menos algunas de entre la una o más fracciones más ligeras de la etapa (a), o productos de ésta, previamente a la etapa (d).

El procedimiento para la producción de un carburante de nafta sintético, puede incluir la etapa adicional de hidrogenación de por lo menos algunas de entre las una o más fracciones más ligeras de la etapa (a), o productos de ésta, previamente a la etapa (d).

La fracción o fracciones más pesadas (una o más) de la etapa (a), pueden tener un punto de ebullición real (TBP), correspondiente a una temperatura comprendida dentro de unos márgenes que van desde aproximadamente 70ºC, hasta aproximadamente 700ºC, de una forma típica, comprendida dentro de unos márgenes que van desde 80ºC hasta 650ºC.

La fracción o fracciones más ligeras (una o más) de la etapa (a), pueden tener un punto de ebullición real (TBP), correspondiente a una temperatura comprendida dentro de unos márgenes que van desde -70ºC, hasta 350ºC, de una forma típica, comprendida dentro de unos márgenes que van desde -10ºC hasta 340ºC.

El producto de la etapa (d), puede hervir en una gama de temperaturas comprendida dentro de unos márgenes que van desde 30ºC hasta 200ºC. El producto de la etapa (d), puede hervir a una temperatura comprendida dentro de unos márgenes que van de 40ºC hasta 155ºC, al medirse mediante el procedimiento de la norma ASTM D86.

El producto de la etapa (d), puede ser un carburante de nafta.

El producto de la etapa (d), puede tener un Punto de Cloud, inferior a un valor de -30ºC, de una forma típica, de -40ºC, e incluso por debajo de los -50ºC.

El producto de la etapa (d), puede obtenerse procediendo a mezclar la fracción de producto de nafta obtenida en la etapa (c), con por lo menos una porción de la una o más fracciones más ligeras de la etapa (a), o productos de ésta, en un valor de relación en volumen entre 1 : 24 y 9 : 1, de una forma típica, entre 2 : 1 y 6 : 1 y, en la otra forma de presentación, en un valor de relación en volumen de 50 : 50.

La invención, se extiende adicionalmente a un procedimiento para la producción de carburantes de nafta sintéticos, apropiados para motores de CI, a partir de productos primarios de FT, la cual comprende predominantemente parafinas lineales y ramificadas de cadena corta.

En este procedimiento, el producto ceroso del proceso FT, se separa en por lo menos dos fracciones, una fracción más pesada y por lo menos una fracción más ligera. La fracción ligera, puede someterse a hidrogenación catalítica suave, para eliminar compuestos hetero-atómicos, tales como oxígeno, y para saturar olefinas, produciendo con ello un material de utilidad como la nafta, el diesel, los disolventes, y / o componentes de mezcla de éstos. La fracción más pesada, puede hidroprocesarse catalíticamente, sin un hidrotratamiento previo, con objeto de preparar productos con buenas características de fluidez en frío. La fracción más pesada hidroprocesada, podría mezclarse con la totalidad o con parte de la fracción ligera hidrogenada y / o no hidrogenada, para obtener, después del fraccionamiento, carburante de nafta, caracterizado por un número de cetanos aceptable.

Los catalizadores apropiados para las etapas de hidroprocesado, son comercialmente obtenibles en el mercado, y pueden seleccionarse con objeto de dirigirse a una calidad mejorada del producto final.

De una forma típica, la composición de carburante, puede incluir de un 0 a un 90% de un o más de los carburantes de diesel.

La composición del carburante, puede incluir por lo menos un 20% de carburante de nafta sintética, teniendo, la composición, un número de Cetanos mayor de 40 y un Punto de Cloud inferior a 2ºC. Utilizando la nafta sintética como depresora del Punto de Cloud, puede obtenerse como resultado una depresión de por lo menos 2ºC en el Punto de Cloud de la composición de carburante.

La composición del carburante, puede incluir por lo menos un 30% de carburante de nafta sintética, teniendo, la composición, un número de Cetanos mayor de 40 y un Punto de Cloud inferior a 0ºC. Utilizando la nafta sintética como depresora del Punto de Cloud, puede obtenerse como resultado una depresión de por lo menos 3ºC en el Punto de Cloud de la composición de carburante.

La composición del carburante, puede incluir por lo menos un 50% de carburante de nafta sintética, teniendo, la composición, un número de Cetanos mayor de 40 y un Punto de Cloud inferior a 0ºC, de una forma más típica, por debajo de -4ºC. Utilizando la nafta sintética como depresora del Punto de Cloud, puede obtenerse como resultado una depresión de por lo menos 4ºC en el Punto de Cloud de la composición de carburante o, de una forma más típica, de por lo menos una depresión de 8ºC.

La composición del carburante, puede incluir por lo menos un 70% de carburante de nafta sintética, teniendo, la composición, un número de Cetanos mayor de 40 y un Punto de Cloud inferior a 10ºC, de una forma más típica, por debajo de -15ºC. Utilizando la nafta sintética como depresora del Punto de Cloud, puede obtenerse como resultado una depresión de por lo menos 13ºC en el Punto de Cloud de la composición de carburante o, de una forma más típica, de por lo menos una depresión de 18ºC.

La composición de la mezcla, puede incluir adicionalmente un porcentaje de aditivos comprendido dentro de unos márgenes que van de un 0 a un 10%, para mejorar otras características del carburante.

Los aditivos, pueden incluir un mejorador de lubricación. El mejorador de lubricación, puede estar comprendido en un porcentaje equivalente a unos márgenes comprendidos dentro de unos márgenes que van de un 0,00001 a un 0,05% de la composición. En algunas formas de presentación, el mejorador de lubricación, se encuentra comprendido dentro de unos porcentajes que van de un 0,008% a un 0,02% de la composición.

La composición de carburante, puede incluir, como diesel, un diesel derivado de petróleo crudo, tal como el de grado US-2-D (carburante de diesel de reducido contenido de azufre, del grado N1 2-D, según se especifica en la norma ASTM D 975-94) y / o carburante de diesel CARB (California Air Resources Board 1993 specification) y / o carburante de diesel comercial de la especificación "South African specification".

La invención, se extiende a un depresor del Cloud Point (punto de Cloud) derivado de Fisher-Tropsch, para una composición de diesel que contiene carburante de diesel, teniendo, el depresor del Punto de Cloud, un número de Cetanos por encima de 30, un Punto de Cloud por debajo de -30ºC, más de un 30% de parafinas, y un Punto de Ebullición final (FBP) inferior a 160ºC.

El depresor del Punto de Cloud derivado de Fischer-Tropsch, puede tener un Punto de Ebullición Inicial (IBP) de por lo menos 49ºC.

Descripción detallada de la invención

La invención, describe la conversión de productos primarios de FT, en nafta, y en destilados medios, por ejemplo, carburantes de nafta que tienen un número de cetanos en un exceso de 30, al mismo tiempo que, simultáneamente, unas buenas propiedades de fluidez en frío, tal y como se describe anteriormente.

El procedimiento de FT, se utiliza individualmente, con objeto de convertir gas sintético, derivado del carbón, gas natural, biomasa o corrientes de aceites pesados, en hidrocarburos, de una gama comprendida dentro de unos márgenes que van desde metano, a especies con masas moleculares superiores a 1400.

Mientras que, los productos principales, son materiales parafínicos lineales, otras especies, tales como las parafinas ramificadas, las olefinas y compuestos oxigenados, pueden formar parte de la relación o lista de productos candidatos. La relación exacta de productos, depende de la configuración del reactor, de las condiciones operativas de funcionamiento, y del catalizador que se emplea, tal y como resulta evidente a raíz de, por ejemplo, Catal. Rev.-Sci. Eng. 23 (1&2), 265-278 (1981).

Los reactores preferidos para la producción de hidrocarburos más pesados, son los reactores de lecho en suspensión o de lecho tubular fijo, mientras que, las condiciones operativas de funcionamiento, se encuentran comprendidas, de una forma preferible, dentro de unos márgenes de temperatura de 160ºC - 280ºC, encontrándose comprendida, en algunos casos, dentro de unos márgenes de 210ºC - 260ºC, y dentro de unos márgenes de presión de 18 - 50 bar y, en algunos casos, de 20 - 30 bar.

Los metales activos preferidos, en el catalizador, comprenden al hierro, rutenio o cobalto. Mientras que, cada catalizador, proporcionará su relación exacta, propia y única, de candidatos de productos, en todos los caso, la relación de productos candidatos, contiene algo de material parafínico, altamente ceroso, el cual debe regradarse ó recalificarse, adicionalmente para convertirlo en productos utilizables. Los productos de FT, pueden convertirse en una gama de productos finales, tales como destilados medios, nafta, disolventes, aceites de base lubricantes, etc. Tal tipo de conversión, la cual consiste usualmente en un una gama de procesos, tales como el hidrocraqueo, el hidrotratamiento y la destilación, puede denominarse como un procedimiento del proceso de desarrollo FT.

El procedimiento del proceso de desarrollo FT de la presente invención, utiliza una corriente de caudal de alimentación consistente en C_{5} e hidrocarburos superiores derivado de un procedimiento FT. Esta alimentación, se separa en por lo menos dos fracciones individuales, una fracción más pesada y por lo menos una fracción más ligera. El punto de corte entre las dos fracciones, es de una forma preferible inferior a 300ºC y, de una forma típica, de alrededor de 270ºC.

La tabla que se proporciona abajo, a continuación, proporciona una composición típica de las dos fracciones, con un 10% de exactitud.

TABLA 1 Producto típico de Fischer-Tropsch, después de la separación en dos fracciones (% de volumen destilado)

	Condensado de FT (Fracción < 270ºC)	Cera de FT (Fracción > 270ºC)
C_{5} - 160ºC	44	3
160 - 270ºC	43	4
270 - 370ºC	13	25
370 - 500ºC		40
> 500ºC		28

La fracción >160ºC, contiene una considerable cantidad de material de hidrocarburos, la cual hierve a una temperatura superior que la correspondiente a la gama de nafta. La fracción comprendida dentro de unos márgenes correspondientes a unos valores que van de 160ºC a 270ºC, puede considerarse como un carburante de diesel ligero. Esto significa el hecho de que, todo material más pesado que el de 270ºC, necesita convertirse en materiales más ligeros, por mediación de un proceso catalítico, al que se hace referencia, a menudo, como hidroprocesado, por ejemplo, hidrocraqueo.

Los catalizadores para esta etapa, son del tipo bifuncional; a saber, éstos contienen sitios activos para craqueo y para hidrogenación. Los metales catalíticos activos para hidrogenación, incluyen metales nobles del Grupo VIII, teles como platino o paladio, o un metal de base del Grupo VIII, sulfurado, por ejemplo, níquel, cobalto, el cual puede incluir, o no, un metal del grupo VI, por ejemplo molibdeno, sulfurado. El soporte para los metales, puede ser cualquier óxido refractario, tal como sílice, alúmina, titania, zirconia, vanadia, y otros óxidos del Grupo III, IV VA y VI, solos o en combinación, con otros óxidos refractarios. De una forma alternativa, el soporte, puede consistir parcialmente o totalmente en zeolita. No obstante, para los propósitos de la presente invención, el soporte que se prefiere, es silice-alúmina amorfa.

Las condiciones del proceso para el hidrocraqueo, pueden variar dentro de unos amplios márgenes, y se eligen usualmente de una forma laboriosa, después de extensas experimentaciones, para optimizar el rendimiento productivo de nafta. En este aspecto, es importante el tomar debida nota en cuanto al hecho de que, tal y como sucede en muchas reacciones químicas, existe un intercambio o compensación entre conversión y selectividad. Una muy alta conversión, tendrá como resultado una alta producción de gases y un reducido rendimiento productivo de carburantes de nafta. Es por lo tanto importante el armonizar esmeradamente las condiciones del proceso, con objeto de optimizar la conversión de los hidrocarburos > 160ºC. La tabla 2, proporciona una lista de las condiciones preferidas.

TABLA 2 Condiciones de proceso para hidrocraqueo

Condición	Márgenes de extensión	Gama preferida
Temperatura, ºC	150 – 450	340 - 400
Presión, bar – g	10 – 200	30 - 80
Caudal de hidrógeno, m^{3}_{n}/m^{3} alimentación	100 – 2000	800 - 1600
Conversión de material >370ºC, % masa	30 – 80	50 - 70

No obstante, es posible el convertir la totalidad del material > 370ºC en la primera materia de trabajo, procediendo a reciclar la parte que no se ha convertido durante el proceso de hidrocraqueo.

Tal y como se evidencia, a raíz de la tabla 1, una gran proporción de la fracción que hierve a una temperatura por debajo de los 160ºC (condensado ligero), está ya en la gama comprendida dentro de unos márgenes típicos de ebullición para nafta, es decir, 50 - 160ºC. Esta fracción, puede someterse, o no, a hidrotratamiento. Mediante hidrotratamiento, los heteroátomos, se eliminan y se hidrogenan compuestos insaturados. El hidrotratamiento, es un proceso industrial bien conocido, catalizado por cualquier catalizador que tenga una función de hidrogenación, por ejemplo, metal noble del Grupo VII o metal de base del Grupo VIII, sulfurado, o combinaciones de entre éstos. Los soportes preferidos, son alúmina y sílice.

La tabla 3, proporciona condiciones operativas para el proceso de hidrotratamiento.

TABLA 3 Condiciones de operación para el proceso de hidrotratamiento

Condición	Márgenes de extensión	Gama preferida
Temperatura, ºC	150 – 450	340 - 400
Presión, bar – g	10 – 200	30 - 80
Caudal de hidrógeno, m^{3}_{n}/m^{3} alimentación	100 – 2000	800 - 1600

Mientras que, la fracción hidrotratada puede fraccionarse en materiales parafínicos de utilidad como disolventes, los solicitantes, han encontrado ahora, de una forma sorprendente, el hecho de que, la fracción hidrogenada, puede mezclarse directamente con los productos obtenidos a partir del hidrocraqueo de la cera. A pesar de que es posible el hidroisomerizar el material contenido en la corriente de condensado, el solicitante, ha encontrado que esto conduce a una pequeña pero significante pérdida de material en la gama correspondiente a los márgenes de ebullición de la nafta, a un material más ligero. Además de ello, la isomerización, conduce a la formación de isómeros ramificados, lo cual conduce a grados de Cetanos inferiores a las correspondientes parafinas normales.

Los parámetros importantes para un proceso de desarrollo de FT, son la maximización del rendimiento productivo del producto, la calidad del producto y el coste. Mientras que, el esquema del proceso es simple y, por lo tanto, efectivo en cuanto a costes, éste produce carburantes de nafta sintética para motores de CI, que tienen un número de Ce-
tanos > 30, en un buen rendimiento productivo. De hecho, el procedimiento de la invención, es apto para producir una nafta para su utilización en motores de CI, de una calidad hasta ahora inigualable, el cual se caracteriza por una única combinación de ambos, un número de Cetanos aceptable, y unas excelentes propiedades de fluidez en frío.

Es la composición única del carburante de nafta sintética, la cual se realiza mediante la vía a través de la cual se opera el proceso del desarrollo FT de la invención, la que conduce a las características únicas del citado carburante.

El proceso del desarrollo FT de la invención, descrito en la figura 1, puede combinarse en un amplio número de configuraciones. El solicitante, considera un ejercicio lo que se conoce, en el arte de esta técnica especializada, como Optimización Sintética del Proceso.

No obstante, las condiciones específicas del proceso para el desarrollo de los productos primarios de FT, cuyas posibles configuraciones de proceso, se esbozan en la tabla 4, se obtienen después de una laboriosa experimentación y diseño.

TABLA 4 Posibles configuraciones del proceso de desarrollo del producto Fisher-Tropsh

1

El proceso básico, se esboza en la Figura 1 anexa. El gas de síntesis (Syngas), una mezcla de hidrógeno y carbono, entra en el reactor 1 de FT, en donde, el gas de síntesis, se convierte a hidrocarburos, mediante la reacción de FT.

Una fracción más ligera de FT, se recupera en la línea 7, y puede pasar, o no, a través del fraccionador 2 e hidrotatador 3. El producto 9 procedente del hidrotratador, puede separarse en el fraccionador 4 ó, de una forma alternativa, mezclarse con los productos del hidrocraqueador 16, enviados a un fraccionador común 6.

Una fracción cerosa FT, se recupera en la línea 13, y se envía al hidrocraqueador 5. Si el fraccionamiento 2 se considera el corte de los fondos 12, éste se envía al hidrocraqueador 5. El producto 16, por sí solo, o mezclado con la fracción más ligera 9 a, se separan en el fraccionador 6.

En dependencia del esquema del proceso, la fracción de producto más ligera, nafta 19, se obtiene a partir del fraccionador 6, o mediante la mezcla de las fracciones equivalentes 10 y 17. Esta es, típicamente, una fracción C_{5}-160ºC, utilizada como nafta.

Un corte algo más pesado, el diesel sintético 20, se obtiene de una forma similar a partir del fraccionador 6, ó mediante la mezcla de las fracciones equivalentes 11 y 18. Este corte, se recupera, de una forma típica, como una fracción 160 - 370ºC, utilizada como diesel.

El material pesado no reconvertido 21, procedente del fraccionador 6, se recicla a extinción, al hidrocraqueador 5. De una forma alternativa, el residuo, puede utilizarse para la producción de bases de lubricantes sintéticos. Una pequeña cantidad de gases C_{1}-C_{4}, se separa también en los fraccionadores 4 y 6.

Los ejemplos 1 - 9 que se facilitan a continuación, sirven para ilustrar adicionalmente la invención.

Nomenclatura utilizada en los ejemplos

LTFT Fischer-Tropsch de baja temperatura (Low temperature Fischer – Tropsch).- Síntesis de Fischer-Tropsch completada a temperaturas comprendidas entre 160ºC y 280ºC, utilizando las condiciones básicas del proceso correspondiente al procedimiento, tal y como se han descrito previamente, en esta patente, a presiones de 18 a 50 bar, en un lecho fijo tubular, o reactor de lecho en forma de suspensión.

SR Pasada de procesado lineal (Straight Run).- Un producto obtenido directamente a partir de LTFT que no se ha sometido a ningún proceso de transformación química.

HTSR Pasada de procesado lineal hidrogenada (Hidrogenated Straight Run).- Un producto obtenido a partir de productos de LTFT SR, después de haberse hidrogenado utilizando las condiciones básicas del proceso, tal y como se han descrito anteriormente, arriba.

HX Hidrocraqueado (Hidrocracked).- Un producto obtenido a partir de productos LTFH SR, después de haberse hidrocraqueado, utilizando las condiciones básicas del proceso, tal y como se han descrito previamente en esta patente.

Ejemplo 1

Se produjo una nafta de pasada de procesado lineal (SR), mediante el fraccionamiento del condensado ligero de FT. Este producto, tenía las características del carburante indicadas en la tabla 5. La misma tabla, contiene las propiedades básicas de un carburante de diesel a base de petróleo.

Ejemplo 2

Se produjo una nafta de pasada de procesado lineal hidrogenada (HT SR), mediante la hidrogenación y fraccionamiento del condensado ligero de FT. Este producto, tenía las características del carburante indicadas en la tabla 5.

Ejemplo 3

Se produjo una nafta hidrocraqueada (HX), mediante el hidrocraqueo y fraccionamiento de la cera pesada de FT. Este producto, tenía las características del carburante indicadas en la tabla 5.

Ejemplo 4

Se produzco una nafta de LTFT, procediendo a mezclar las naftas descritas en los ejemplos 2 y 3. La relación de mezcla, era de un 50 : 50 en volumen. Este producto, tenía las características indicadas en la tabla 5.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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TABLA 5 Características de las Naftas LTFT

2

Notas.-	1.- Estos carburantes, no contienen aditivos.
	2.- Procedimiento API, 14 A 1.3;
	3.- Correlacionado (ref. HP Sep. 1987, p. 81).

Ejemplo 5

Se procedió a someter a test de ensayo a la Nafta SR descrita en el ejemplo 1, en cuanto a las emisiones, obteniendo los resultados indicados en la tabla 6. Para la realización de este test de ensayo, se utilizó un motor Diesel Mercedes Benz 407T, indicándose las características también en la tabla 6. Las emisiones medidas durante el test de ensayo, fueron de un 21,6% menos de CO, un 4,7% menos de CO_{2}, y un 20% menos de NO_{x}, que las que se habían medido en un carburante diesel convencional. Adicionalmente, las emisiones en forma de partículas medidas mediante el Número de Humos de Bosch, eran inferiores a un porcentaje del 52%, con respecto al observado para un carburante diesel convencional. El consumo de carburante específico, era un 0,2% inferior que el que se había observado para diesel convencional.

Ejemplo 6

Se procedió a someter a test de ensayo a la Nafta HT SR descrita en el ejemplo 2, en cuanto a las emisiones, obteniendo los resultados indicados en la tabla 6. Para la realización de este test de ensayo, se utilizó un motor Diesel Mercedes Benz 407T, indicándose las características también en la tabla 6. Las emisiones medidas durante el test de ensayo, fueron de un 28,8% menos de CO, un 3,5% menos de CO_{2}, y un 26,1% menos de NO_{x}, que las que se habían medido en un carburante diesel convencional. Adicionalmente, las emisiones en forma de partículas medidas mediante el Número de Humos de Bosch, eran inferiores a un porcentaje del 45%, con respecto al observado para un carburante diesel convencional. El consumo de carburante específico, era un 4,9% inferior que el que se había observado para diesel convencional.

Ejemplo 7

Se procedió a someter a test de ensayo a la Nafta HN descrita en el ejemplo 3, en cuanto a las emisiones, obteniendo los resultados indicados en la tabla 6. Para la realización de este test de ensayo, se utilizó un motor Diesel Mercedes Benz 407T, indicándose las características también en la tabla 6. Las emisiones medidas durante el test de ensayo, fueron de un 7,2% menos de CO, un 0,3% menos de CO_{2}, y un 26,6 menos de NO_{x}, que las que se habían medido en un carburante diesel convencional. Adicionalmente, las emisiones en forma de partículas medidas mediante el Número de Humos de Bosch, eran inferiores a un porcentaje del 54%, con respecto al observado para un carburante diesel convencional. El consumo de carburante específico, era un 7,1% inferior que el que se había observado para diesel convencional.

Ejemplo 8

Se procedió a someter a test de ensayo a la Nafta LTFT descrita en el ejemplo 4, en cuanto a las emisiones, obteniendo los resultados indicados en la tabla 6. Para la realización de este test de ensayo, se utilizó un motor Diesel Mercedes Benz 407T, indicándose las características también en la tabla 6. Las emisiones medidas durante el test de ensayo, fueron de un 25,2% menos de CO, un 4,4% menos de CO_{2}, y un 26,1% menos de NO_{x}, que las que se habían medido en un carburante diesel convencional. Adicionalmente, las emisiones en forma de partículas medidas mediante el Número de Humos de Bosch, eran inferiores a un porcentaje del 45%, con respecto al observado para un carburante diesel convencional. El consumo de carburante específico, era un 4,6% inferior que el que se había observado para diesel convencional.

TABLA 6 Rendimiento de los motores CI y de las emisiones de las Naftas Sintéticas

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Ejemplo 9

Se procedió a mezclar Nafta LTFT, en una proporción de 50: 50 (en volumen), con un diesel comercial sudafricano, para producir un carburante apropiado para entornos medioambientales correspondientes a un clima frío. Las características de este carburante y sus componentes, se incluyen en la tabla 7. En la tabla 8, se muestran el rendimiento de esta mezcla de carburantes, y el de sus componentes, en un motor (CI) de ignición por compresión. La mezcla 50 : 50, muestra un consumo de carburante específico de un porcentaje un 10% inferior, un porcentaje de un 19% inferior de emisiones de NO_{x}, y un porcentaje de una 21% inferior del Número de Humos de Bosch. Otros parámetros, son también significativos.

El carburante de diesel comercial, es un carburante convencional del grado no-invierno. Los refinadores de petróleo convencionales que producen carburantes de diesel para entornos medioambientales correspondientes a un clima frío, se ven forzados a reducir los puntos finales de ebullición de sus productos. Haciéndolo de esta forma, éstos reducen las características de fluidez en frío, convirtiéndolos en más compatibles con la operación o funcionamiento a bajas temperaturas, y reduciendo la posibilidad de congelación. Esto tiene como resultado unos menores niveles de producción, no únicamente para carburantes de diesel, sino también para carburante de motores a reacción, y oros productos como los aceites de calentamiento.

La mezcla de Nafta LTFT y del diesel sudafricano comercial, es un carburante apropiado para entornos medioambientales correspondientes a climas fríos, que pueden prepararse sin reducir la producción de un carburante convencional. La mezcla, conserva las ventajas de carburantes convencionales, incluyendo un aceptable número de cetanos y puntos de inflamación, y puede utilizarse en condiciones frías, sin aditivos, o pérdida de rendimiento. Adicionalmente, la mezcla, puede tener ventajas convencionales con respecto a las emisiones.

Algunos de los resultados incluidos en las tablas 7 y 8, se ilustran gráficamente y las figuras que se anexan, al final de los ejemplos.

TABLA 7 Características de carburante para las mezclas de diesel comercial - Nafta sintética

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TABLA 8 Rendimiento de los motores CI y de las emisiones de las mezclas de diesel comercial - naftas sintéticas

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Rendimiento de la combustión y emisiones de naftas sintéticas

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8

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Rendimiento de la combustión y emisiones de la mezcla de naftas sintética y diesel comercial

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Claims

1. Un procedimiento para la producción de un carburante de nafta, sintético, apropiado para su utilización en motores de CI, incluyendo, el procedimiento, las etapas de:

2. Un procedimiento, según se reivindica en la reivindicación 1, en donde, la fracción de cera de la etapa b), tiene un punto de ebullición verdadero (TBP), dentro de unos márgenes que van de 70ºC a 700ºC, de una forma preferible, dentro de unos márgenes que van de 80ºC a 650ºC.

3. Un procedimiento, según se reivindica en la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en donde, la fracción de condensado de la etapa a), tiene un punto de ebullición verdadero (TBP), dentro de unos márgenes que van de -70ºC a 350ºC, de una forma preferible, dentro de unos márgenes que van de -10ºC a 340ºC.

4. Un procedimiento, según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde, el carburante de la etapa d), hierve a una temperatura comprendida dentro de unos márgenes que van de 30ºC a 200ºC, según se mide mediante el procedimiento de la norma ASTM D 86de una forma preferible, dentro de unos márgenes que van de 40ºC a 155ºC.

5. Un procedimiento, según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, el carburante de la etapa d), se obtiene procediendo a mezclar los componentes obtenidos en la etapa c), con por lo menos una porción del condensado hidrotratado de la etapa a), o productos de éste, en una relación en volumen comprendida entre 2:1 y 6:1, y, de una forma preferible, en una relación en volumen de 1:1.

6. Un procedimiento para la producción de un carburante sintético, apropiado para su uso en motores CI, incluyendo, el procedimiento, por lo menos la etapa de mezclar un carburante de nafta sintética con un carburante de diesel.

7. Un procedimiento, según se reivindica en la reivindicación 6, en donde, el carburante de nafta y el carburante de diesel, se mezclan en proporciones substancialmente iguales (volumen / volumen).

8. Un procedimiento, según se reivindica en las reivindicaciones 6 ó 7, en donde, el carburante de nafta sintética, se produce en concordancia con un procedimiento según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.