ES2220392T3 - Procedimiento de adsorcion en fase liquida para separar y concentrar compuestos con heteroatomos en hidrocarburos. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para separar y concentrar compuestos con heteroátomos de una corriente de hidrocarburos líquidos, en el que la adsorción, co-purgado y regeneración son realizados en un adsorbedor en el que se introduce gel de sílice y es mantenido en condiciones completamente humectadas, que comprende las siguientes etapas: i) alimentar la corriente de hidrocarburos líquidos al adsorbedor y hacer llegar un primer efluente, que es una mezcla con elevado contenido de disolvente polar, a un segundo fraccionador antes de enviar un segundo efluente, que es una mezcla de disolvente polar e hidrocarburos tratados por adsorción a un primer fraccionador; ii) inyectar una fracción de compuestos con heteroátomos que son extraídos en la operación previa al adsorbedor y hacer llegar un tercer efluente, que es una mezcla de disolvente e hidrocarburos tratados por adsorción, a un primer fraccionador antes de enviar un cuarto efluente, que es una mezcla de hidrocarburos tratados por adsorción y compuestos con heteroátomos, a un tambor de alimentación para una re-adsorción; y iii) aplicar el disolvente polar al adsorbedor y hacer llegar un quinto efluente, que es una mezcla con elevado contenido de compuestos con heteroátomos, a un tambor para compuestos con heteroátomos antes de enviar un sexto efluente, que es una mezcla de compuestos con heteroátomos y disolvente polar, al segundo fraccionador.

Description

Procedimiento de adsorción en fase líquida, para separar y concentrar compuestos heteroátomos en hidrocarburos.

Campo técnico

La presente invención se refiere de forma general a un método para tratar hidrocarburos. Más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento de adsorción en fase líquida, que separa compuestos con heteroátomos como fenoles, ácidos nafténicos, piridinas, pirroles, tiofenos, quinolinas o carbazoles a partir de una corriente de hidrocarburos líquidos, y los concentra hasta productos de compuestos con heteroátomos.

Antecedentes de la técnica

Los hidrocarburos incluyen compuestos que contienen heteroátomos como nitrógeno, azufre y/o oxígeno. Estos compuestos con heteroátomos en hidrocarburos son, por ejemplo, fenoles, ácidos nafténicos, piridinas, pirroles, tiofenos, quinolinas y carbazoles, cuyas polaridades son mayores que las de los hidrocarburos. Por motivos de conveniencia, los compuestos con heteroátomos en hidrocarburos son abreviados como HCH en lo sucesivo.

A medida que aumenta el punto de corte de destilación del crudo de petróleo, el contenido de HCH aumenta también en el destilado. Las propiedades físicas y las composiciones de HCH varían con los diferentes crudos de petróleo, sin embargo, los HCH generalmente son considerados como constituyentes no deseables: los ácidos nafténicos corroen los metales y envenenan los catalizadores; los fenoles de un procedimiento de FCC (craqueo catalítico de fluidos) degradan la calidad del combustible; y los compuestos orgánicos básicos con nitrógeno se conoce que interfieren con reacciones de hidrodesulfuración.

La adsorción ha sido usada durante mucho tiempo para separar o concentrar estos compuestos polares como los HCH. En la comercialización de un procedimiento de adsorción, sin embargo, el desarrollo de un método de regeneración eficaz es esencial ya que un adsorbente tiene una capacidad de adsorción finita. En general, la regeneración se puede llevar a cabo por medio de energía térmica, reacción química, gases inertes o disolventes. La presente invención usa un disolvente polar, y este disolvente polar que contiene oxígeno como un alcohol, una acetona o un éter puede ser usado para regenerar el adsorbente. Aplicado al adsorbente después de que la adsorción se completa, el disolvente polar purga el adsorbato y hace llegar el efluente de la regeneración, que es una mezcla de adsorbato-disolvente polar. Este procedimiento es conocido a partir del documento DE-A-19817758 en el que se usa gel de sílice como adsorbente. El adsorbato es fácilmente separable del efluente de regeneración sometido a destilación, sin embargo, el problema es que el adsorbato no incluye solamente HCH sino también hidrocarburos: de hecho, la parte de hidrocarburos es mucho mayor que la de los HCH en el adsorbato, y esto se denomina un fenómeno de coadsorción: las cantidades de HCH en el adsorbato son solamente 10% o menos mientras que los hidrocarburos suponen el resto cuando el queroseno o LGO (aceite de gases ligero) son tratados por adsorción. Por lo tanto, bajo las condiciones de coadsorción, se reduce el rendimiento del procedimiento, es decir, el rendimiento de hidrocarburos. Para resolver este problema, se introduce una etapa especial, que desplaza selectivamente los hidrocarburos coadsorbidos del adsorbato antes de la regeneración, y ésta se denomina "co-purgado".

Los métodos de co-purgado típicos, que dependen de los hidrocarburos, son como sigue:

En el caso de que la materia de alimentación tenga un punto de ebullición bajo como el nafta.

El nafta con un punto de ebullición en el intervalo de 80 a 130ºC es alimentado a un adsorbedor en fase líquida en una dirección ascendente y se hace llegar un efluente de adsorción, es decir, una mezcla de nafta-disolvente. El efluente de adsorción es seguidamente separado del disolvente en un fraccionador. El co-purgado se lleva a cabo inyectando una corriente de nafta vaporizado en una dirección descendente para desplazar el nafta coadsorbido del adsorbedor. Finalmente, el disolvente inunda el adsorbedor en dirección descendente, purgando HCH. El efluente de la regeneración, una mezcla de HCH-disolvente, es separado en otro fraccionador mientras que el efluente del co-purgado es nuevamente adsorbido en el comienzo de la adsorción posterior.

En el caso de que la materia de alimentación tenga un punto de ebullición elevado como LGO.

El LGO requiere mucha energía para ser completamente evaporado, y por tanto el co-purgado se realiza con un disolvente no polar como se expone en la Figura 1. El LGO, cuyos puntos de ebullición varían en el intervalo de 225ºC\sim 365ºC, es alimentado a un adsorbedor en una dirección ascendente. Después de que se completa la adsorción, el co-purgado se lleva a cabo aplicando un disolvente no polar como hexano al adsorbedor, en una dirección descendente, para desorber selectivamente el LGO coadsorbido. Finalmente, en dirección descendente, se inyecta un disolvente polar como MTBE (metil-terc-butil-éter) al adsorbedor para purgar el adsorbato restante. Este procedimiento hace llegar una pequeña cantidad de un producto de HCH altamente concentrado pero, no obstante, requiere 4 fraccionadores para recuperar los dos disolventes diferentes. Los costes de funcionamiento son también elevados porque la separación de los dos disolventes es costosa, y el efluente del co-purgado es adsorbido nuevamente debido a su elevado contenido de HCH.

Descripción de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para separar y concentrar compuestos con heteroátomos de una corriente de hidrocarburos líquidos en el que la adsorción, co-purgado y regeneración se realizan en un adsorbedor en el que se introduce gel de sílice y es mantenido en condiciones completamente humectadas, que comprende las siguientes etapas:

i) alimentar la corriente de hidrocarburos líquidos al adsorbedor y hacer llegar un primer efluente, que es una mezcla con elevado contenido de disolvente polar, a un segundo fraccionador antes de enviar un segundo efluente, que es una mezcla de disolvente polar e hidrocarburos tratados por adsorción a un primer fraccionador;

ii) inyectar una fracción de compuestos con heteroátomos que son extraídos en la operación previa al adsorbedor y hacer llegar un tercer efluente, que es una mezcla de disolvente e hidrocarburos tratados por adsorción, a un primer fraccionador antes de enviar un cuarto efluente, que es una mezcla de hidrocarburos tratados por adsorción y compuestos con heteroátomos, a un tambor de alimentación para una re-adsorción; y

iii) aplicar el disolvente polar al adsorbedor y hacer llegar un quinto efluente, que es una mezcla con elevado contenido de compuestos con heteroátomos, a un tambor para compuestos con heteroátomos antes de enviar un sexto efluente, que es una mezcla de compuestos con heteroátomos y disolvente polar, al segundo fraccionador.

En la presente invención, el hidrocarburo líquido está constituido por destilados medios con un intervalo de puntos de ebullición de 100 a 400ºC y los compuestos con heteroátomos son compuestos que contienen átomos de nitrógeno y compuestos que contienen átomos de oxígeno. El primer fraccionador separa los hidrocarburos tratados por adsorción del disolvente polar, que es reutilizado en la regeneración. El segundo fraccionador separa compuestos con heteroátomos, cuya fracción es tomada como un producto HCH y el residuo es usado en el co-purgado, del disolvente polar, que es reutilizado en la regeneración.

Como se mencionó anteriormente, para separar y concentrar HCH, se ha desarrollado un procedimiento de adsorción en fase líquida que comprende las etapas de adsorción, co-purgado y regeneración. En un esfuerzo por alcanzar un carácter comercial factible, se seleccionan cuidadosamente un adsorbente, un disolvente polar y un método de co-purgado. El gel de sílice es identificado como un adsorbente adecuado por su capacidad de regeneración así como por su capacidad de mantener su eficacia de adsorción; MTBE (metil-terc-butil-éter), ETBE (etil-terc-butil-éter) o TAME (terc-amil-metil-éter) son seleccionados por su bajo calor latente y compatibilidad con el adsorbente; y el método de co-purgado es desarrollado para desplazar eficazmente los hidrocarburos coadsorbidos.

La secuencia de funcionamiento del procedimiento se ilustra en la Figura 3 y la Figura 4: en la "Etapa 1", una cantidad predeterminada de hidrocarburo es alimentada a un adsorbedor, que es mantenido en las proximidades de 50ºC, en una dirección ascendente o descendente; en la "Etapa 2" el co-purgado se lleva a cabo inyectando HCH, que ha sido extraído y apartado de la regeneración previa, al adsorbedor, desplazando los hidrocarburos co-adsorbidos del adsorbato, en una dirección ascendente o descendente; en la "Etapa 3", un disolvente polar como MTBE es aplicado al adsorbedor, purgando el adsorbato restante; y en la "Etapa 4", una fracción de HCH, que es obtenida en la "Etapa 3", es tomada como un producto de HCH mientras que el resto se reserva para el siguiente co-purgado.

Una unidad de adsorción continua, como la mostrada en la Figura 6, es construida para hacer factible la presente invención, en la que el procedimiento repite las etapas anteriormente mencionadas hasta que el procedimiento alcanza un equilibrio. Como resultado, la presente invención es factible. Como se esperaba, un 60% o más de HCH son separados de la materia de alimentación de hidrocarburos mientras que es generado tan poco como 2,0% de producto de HCH.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un procedimiento convencional que usa un disolvente no polar para el co-purgado;

La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra un procedimiento convencional sin co-purgado;

La Figura 3 es un diagrama esquemático que ilustra una realización que no forma parte de la presente invención y en la que se usa HCH para el co-purgado;

La Figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra una realización de la presente invención, en la que se usa HCH para el co-purgado;

La Figura 5 es un dibujo que ilustra el co-purgado de la presente invención, en progreso;

La Figura 6 es un PFD (diagrama de flujo del procedimiento) de la presente invención; y

La Figura 7 es un gráfico que muestra una relación de separación de nitrógeno de la presente invención.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

El objetivo de la presente invención es desarrollar un procedimiento de adsorción en fase líquida que separa y concentra HCH de una forma económica y eficaz. En un esfuerzo por realizar los objetivos anteriormente mencionados, el procedimiento de adsorción es desarrollado siguiendo tres objetivos técnicos: identificación de un adsorbente semi-permanente que dura un período de tiempo prolongado después de una serie de adsorciones y regeneraciones mientras mantiene su eficacia de adsorción; selección de un disolvente polar que regenera el adsorbente eficazmente y es recuperado de forma económica; y desarrollo de un método de co-purgado eficaz que minimiza la cantidad de producto de HCH y concentra los HCH en el mismo.

Identificación de un adsorbente semi-permanente

Se mide una relación de separación de nitrógeno para cuantificar la eficacia de adsorción de un adsorbente; un contenido de nitrógeno en un hidrocarburo sirve como un barómetro de la presencia de HCH en el mismo, y la relación de separación de nitrógeno es verificada para comparar la eficacia de adsorción de cada adsorbente. Aunque la alúmina y la bauxita son superiores en su eficacia de adsorción inicial, las relaciones de separación de nitrógeno de las adsorciones sucesivas disminuyen bruscamente. Por otra parte, el gel de sílice parece ser menos eficaz en el ensayo inicial, sin embargo, mantiene la eficacia de adsorción durante un período de tiempo prolongado. Consecuentemente, la presente invención selecciona gel de sílice para ser usado en el procedimiento. Además de ello, se encuentra que es deseable gel de sílice con un tamaño de poros de 40\sim100 \ring{A} y una relación de volumen de poros a volumen global de 0,40 o mayor.

Selección de disolvente polar

Los disolventes polares que incluyen metanol, MTBE y acetona son ensayados para determinar el disolvente más adecuado para el procedimiento. En el caso del metanol, se requiere una etapa adicional de purgado de gases térmicos para recuperar el disolvente. La regeneración del efluente, una mezcla de adsorbato-metanol, exige también una gran cantidad de energía para la separación debido al elevado calor latente del metanol. Por el contrario, el MTBE necesita poca cantidad de energía para la separación debido a su bajo calor latente, que es un cuarto y un tercio comparado con el metanol y acetona, respectivamente. También, el MTBE resulta ser compatible con el gel de sílice, no degradando el rendimiento del adsorbente. Consecuentemente, la presente invención selecciona MTBE para ser usado en el procedimiento de adsorción. Las propiedades físicas de la acetona, el metanol y el MTBE se proporcionan en la Tabla 1.

TABLA 1

1

Desarrollo de un co-purgado económicamente factible

Seguidamente se busca un co-purgado eficaz para minimizar la generación de productos de HCH y aumentar las concentraciones de HCH en el mismo. Como se ilustra en la Figura 1, se demuestra que un procedimiento de adsorción que use un disolvente no polar para el co-purgado es grandemente desventajoso en costes de inversión y costes de funcionamiento. Por otra parte, como se proporciona en la Figura 2, un procedimiento de adsorción sin co-purgado genera 15% de producto de HCH, haciendo que el procedimiento sea económicamente no factible. Para superar estos inconvenientes, como se ilustra en la Figura 3y la Figura 4, se lleva a cabo un co-purgado volviendo a aplicar una fracción de HCH, que es obtenido de la operación previa, al adsorbedor. Como los HCH son adsorbidos preferentemente en el adsorbedor en lugar del hidrocarburo co-adsorbido, los hidrocarburos co-adsorbidos con desplazados, conduciendo a un efluente del co-purgado con contenidos muy bajos de HCH. El efluente del co-purgado es seguidamente combinado con un efluente de adsorción antes de ser enviado al primer fraccionador, donde el disolvente polar y el hidrocarburo separado de HCH son separados. En la Tabla 2 siguientes están proporcionadas las propiedades representativas de la materia de alimentación de LGO y el producto de HCH.

TABLA 2

2

Tras completar el co-purgado, el disolvente polar es aplicado al adsorbedor, purgando el adsorbato restante. La regeneración del efluente, que es ahora una mezcla de HCH-disolvente polar con elevado contenido de adsorbato, es enviado a un segundo fraccionador en el que se separan el disolvente polar y los HCH. Como la mayor parte de los HCH obtenidos en el segundo fraccionador están reservados para el siguiente co-purgado, una fracción de ellos es tomada como el producto de HCH. Las repeticiones de los procedimientos anteriormente mencionados concentran los HCH en el producto de HCH y, consecuentemente, el contenido de nitrógeno y su densidad aumentan hasta que el procedimiento alcanza un equilibrio en aproximadamente 40-80 operaciones. La presente invención es aplicable al tratamiento de destilados medios como LGO y queroseno, de los que la evaporación no es económicamente práctica debido a los elevados puntos de ebullición.

La Figura 5 ilustra el co-purgado en progreso. Como los HCH tienen polaridades y pesos específicos superiores comparados con los de los hidrocarburos, pueden desplazar eficazmente los hidrocarburos co-adsorbidos. A medida que progresa el co-purgado, los hidrocarburos co-adsorbidos en el adsorbato y los HCH aplicados forman una interfase distinta en el que se produce la mezcla entre los dos fluidos. Una pequeña cantidad de esta mezcla de HCH-hidrocarburos co-adsorbidos necesita ser nuevamente adsorbida en la siguiente adsorción. El co-purgado puede ser más eficaz cuando el gel de sílice está completamente humectado. Cuando el gel de sílice está completamente sumergido en un líquido, las características de flujo en el interior del adsorbedor se asemejan al flujo de pistón ideal, en la medida en que la velocidad espacial no sea demasiado elevada. Una vez que esta condición se interrumpe, la mezcla en la interfase se intensifica, dando lugar a un efluente del co-purgado con elevado contenido de HCH.

Tras completarse el co-purgado, el lecho es nuevamente rellenado con HCH. Sin embargo, una cantidad del disolvente polar necesaria para la regeneración permanece sin alterarse respecto al caso sin co-purgado, como se proporciona en la Figura 2. El co-purgado reduce la generación de productos de HCH hasta una décima parte mientras aumenta sus concentraciones de HCH hasta diez veces. Todavía, esta generación de productos de HCH es aproximadamente 1,5 veces mayor que en el caso de co-purgado con hexano, como se proporciona en la Figura 1. Sin embargo, la presente invención es ventajosa para ahorrar gastos de inversión para fraccionadores adicionales, reducir costes de funcionamiento para recuperar los dos disolventes y minimizar la cantidad de efluente de co-purgado que requiere una adsorción repetitiva.

Ejemplos ilustrativos

Se puede obtener una mejor comprensión de la presente invención teniendo en cuenta los siguientes ejemplos que se exponen para ilustrar, pero no para limitar la presente invención. En los siguientes ejemplos se usa exclusivamente LGO, cuyos valores de punto de ebullición, contenido de nitrógeno y azufre son respectivamente 225ºC a 365ºC, 160 ppm y 14.000 ppm y se representa en lo sucesivo como "A". Las columnas de vidrio concéntricas son mantenidas en las proximidades de 50ºC haciendo circular constantemente agua en el espacio anular de las columnas mientras que en la columna interna se introducen 40 cm^{3} de gel de sílice, en el que el diámetro es entre 0,2 y 0,5 mm.

Ejemplo I Eficacia de separación de nitrógeno del gel de sílice

Los HCH son separados de "A" usando alúmina, gel de sílice, bauxita y caolín ácido. Entre estos adsorbentes, cuando son regenerados por un disolvente polar, solamente el gel de sílice consigue mantener constantemente una relación de separación de nitrógeno después de una adsorción y regeneración repetidas. Con el fin de examinar la eficacia de la adsorción, es decir, la relación de separación de nitrógeno del gel de sílice durante un período de tiempo prolongado, se realiza una serie de experimentos como se describe con posterioridad, y los correspondientes resultados se proporcionan en la Figura 7.

1) se alimentan 200 cm^{3} de "A" en la columna interna a 400 cm^{3}/h en dirección ascendente;

2) el efluente de adsorción, que es recogido en la parte superior de la columna interna, es mantenido en un recipiente, etiquetado como "B";

3) se hacen fluir 80 cm^{3} de MTBE a través de la columna interna en dirección descendente a 400 cm^{3}/h;

4) el efluente de regeneración, que es recogido en la parte inferior de la columna interna, es desechado;

5) los procedimientos de las Etapas 1) a 4) se repiten 10 veces y seguidamente las muestras de "B" se vierten en un único recipiente y se agitan bien;

6) seguidamente se toma una muestra de una pequeña cantidad de "mezcla B", etiquetada como "C";

7) después de que se evapora MTBE a partir de "C" usando un evaporador rotatorio a vacío, se mide el contenido de nitrógeno de "C"; y

8) se repiten 45 veces los procedimientos de las Etapas 1) a 7).

Ejemplo II Identificación de las propiedades físicas óptimas del gel de sílice

Se realizan experimentos para identificar las propiedades óptimas del gel de sílice, y se encuentra que es deseable un gel de sílice con un tamaño de poros de 40-100 \ring{A} y una relación de volumen de poros a volumen global de 0,40 o mayor. Se realiza una serie de experimentos con 8 geles de sílice diferentes como se describe con posterioridad, y los correspondientes resultados se proporcionan en la Tabla 3.

1) se alimentan 400 cm^{3} de "A" a la columna interna a 400 cm^{3}/h en dirección ascendente;

2) el efluente de adsorción, que es recogido en la parte superior de la columna interna, es mantenido en un recipiente, etiquetado como "D";

3) se hacen fluir 80 cm^{3} de MTBE a través de la columna interna en dirección descendente a 400 cm^{3}/h;

4) el efluente de regeneración, que es recogido en la parte inferior de la columna interna, es desechado;

5) se repiten 3 veces los procedimientos de las Etapas 1) a 4), y se vierten tres muestras de "B" en un único recipiente y se agita bien;

6) seguidamente se toma una muestra de una pequeña cantidad de "mezcla D", etiquetada como "E";

7) después de que el MTBE se evapora a partir de "E" usando un evaporador rotatorio a vacío, se mide el contenido de nitrógeno de "E"; y

8) se repiten los procedimientos de las Etapas 1) a 7) con cada uno de 8 geles de sílice diferentes.

TABLA 3

3

Ejemplo III Eficacia de separación de nitrógeno con respecto a VFA

Por motivos de conveniencia, se cuantifica una cantidad de materia de alimentación en una forma adimensional de VFA (relación volumétrica de materia de alimentación a adsorbedor): se define como una relación volumétrica de materia de alimentación tratada respecto al adsorbente introducido. La presente invención descubrió que la relación de separación de nitrógeno tiende a ser inversamente proporcional al logaritmo de VFA: dicho de otro modo, a medida que se adsorbe más LGO en gel de sílice, menos eficaz se hace el adsorbente en proporción logarítmica. Para verificar el punto se realizan una serie de experimentos con una VFA de 3, 5 y 10, como se describe a continuación. Los resultados correspondientes se proporcionan en la Tabla 4.

1) se alimentan 120 cm^{3} (VFA de 3) de "A" a la columna interna a 400 cm^{3}/h en dirección ascendente;

2) el efluente de la adsorción, que es recogido en la parte superior de la columna interna, es mantenido en un recipiente, etiquetado como "F";

3) se inyectan 80 cm^{3} de MTBE en la columna interna en dirección descendente a 400 cm^{3}/h;

4) el efluente de la regeneración, que se recoge en la parte inferior de la columna interna, es mantenido en un recipiente y es etiquetado como "G";

5) después de que el MTBE es evaporado de "F" y "G" mediante el uso de un evaporador rotatorio a vacío, se miden sus volúmenes y su contenido de nitrógeno, respectivamente; y

6) se repiten los procedimientos de las Etapas 1) a 5) con 200 cm^{3} (VFA de 5) y 400 cm^{3} (VFA de 10) de "A".

TABLA 4

4

Con el fin de conseguir una relación de separación de nitrógeno de 80% o más, no es necesario que la VFA sea mayor que 5. Bajo este requisito de VFA sin un co-purgado apropiado, un 15% a 25% de la materia de alimentación podría convertirse en HCH como se muestra en la Tabla 4.

Ejemplo IV Co-purgado con HCH

Para ilustrar claramente las ventajas del co-purgado con HCH se realizó una serie de experimentos, usando HCH para el co-purgado, como se expone en la Figura 3, que no forman parte de la presente invención. Los resultados correspondientes se proporcionan en la Tabla 5.

1) se alimentan 200 cm^{3} (VFA de 5) de "A" a la columna interna a 400 cm^{3}/h en dirección ascendente;

2) el efluente de la adsorción, que es obtenido en la parte superior de la columna interna, es desechado;

3) se hacen fluir 60 cm^{3} de MTBE a través de la columna interna en dirección ascendente a 400 cm^{3}/h;

4) el efluente de la regeneración, que es recogido en la parte inferior de la columna interna, se pone en un evaporador rotatorio a vacío para separar MTBE;

5) los HCH, que son obtenidos en el evaporador rotatorio a vacío, son mantenidos en un recipiente, marcado como "H";

6) se alimentan 200 cm^{3} (VFA de 5) de "A" a la columna interna a 400 cm^{3}/h en dirección ascendente;

7) el efluente de la adsorción, que es recogido en la parte superior de la columna interna, es mantenido en un recipiente, marcado como "I";

8) 3 cm^{3} de "H" se marcan aparte como "J", y el resto, 27 cm^{3}, se inyecta en la columna interna a 80 cm^{3}/h en dirección ascendente;

9) el efluente del co-purgado, que es recogido en la parte superior de la columna interna, es mantenido en un recipiente, marcado como "K";

10) "I" y "K" se vierten en un único recipiente, marcado como "L" y es evaporado MTBE de "L" usando el evaporador rotatorio a vacío;

11) se miden los volúmenes y los contenidos de nitrógeno de "J" y "L", respectivamente; y

12) se repiten 40 veces los procedimientos de las Etapas 3) a 11).

A una VFA de 5, el procedimiento se encuentra que mantiene una relación de separación de nitrógeno de 70% o más, que es comparable con el caso sin co-purgado. Los contenidos de nitrógeno de "I" y "K" son 40 y 60 ppm respectivamente, y el contenido de nitrógeno de "L", es decir, la "mezcla I-K" es 41 ppm. Los resultados de los experimentos se proporcionan en la Tabla 5. Aunque el contenido de nitrógeno de "J" es de solamente 800 ppm en el experimento inicial, se alcanzan 7.000 ppm cuando el experimento se repite más de 40 veces.

TABLA 5

5

Ejemplo V Co-purgado con HCH en dirección descendente

La adsorción, el co-purgado y la regeneración se llevan a cabo en dirección descendente, para demostrar que la presente invención es eficaz independientemente de las direcciones de flujo. Para mantener un adsorbedor en condiciones completamente humectadas, los reguladores de retro-presión son unidos como se expone en la Figura 6. Se realiza una serie de experimentos como se expone en la Figura 4 que son según la invención. Los resultados correspondientes se proporcionan en la Tabla 6.

1) se alimentan 120 cm^{3} (VFA de 3) de "A" a la columna interna a 80 cm^{3}/h en dirección descendente;

2) el efluente de la adsorción, que es obtenido en la parte inferior de la columna, es desechado;

3) se hacen fluir 60 cm^{3} de MTBE a través de la columna interna en dirección descendente a 80 cm^{3}/h;

4) el efluente de la regeneración, que es recogido en la parte inferior de la columna interna, se pone en un evaporador rotatorio a vacío para separar MTBE;

5) los HCH, que son obtenidos en el evaporador rotatorio a vacío, son mantenidos en un recipiente, marcado como "T";

6) se alimentan 120 cm^{3} (VFA de 3) de "A" a la columna interna a 80 cm^{3}/h en dirección descendente;

7) los primeros 35 cm^{3} de efluente de adsorción, que son recogidos en la parte inferior de la columna interna, son mantenidos en un recipiente, marcado como "P" mientras que el resto es desechado;

\newpage

8) son apartados 3 cm^{3} de "T" marcados como "U" y el resto, 36 cm^{3}, se inyecta en la columna interna a 80 cm^{3}/h en dirección descendente;

9) los primeros 31 cm^{3} de efluente de co-purgado, que son recogidos en la parte inferior de la columna interna, son mantenidos en un recipiente, marcado como "R", mientras que el resto es mantenido en otro recipiente, marcado como "F";

10) se hacen fluir 60 cm^{3} de MTBE a través de la columna interna en dirección descendente a 80 cm^{3}/h;

11) el efluente de la regeneración, que es recogido en la parte inferior de la columna interna, es vertido en el recipiente "P" y es evaporado MTBE a partir de "P" usando un evaporador rotatorio a vacío;

12) los HCH, que son obtenidos en el evaporador rotatorio a vacío, son mantenidos en un recipiente, marcado como "T";

13) se alimentan 120 cm^{3} (VFA de 3) en la columna interna a 80 cm^{3}/h en dirección descendente;

14) los primeros 35 cm^{3} del efluente de adsorción, que son recogidos en la parte inferior de la columna interna, son mantenidos en un recipiente, marcado como "P", mientras que el resto es mantenido en otro recipiente, marcado como "Q";

15) "R" y "Q" son vertidos en un único recipiente, marcado como "V" y es evaporado MTBE a partir de "V" usando un evaporador rotatorio a vacío;

16) se repiten 40 veces los procedimientos de la Etapa 8) a 15); y

17) se miden los volúmenes y el contenido de nitrógeno de "U" y "V", respectivamente.

TABLA 6

6

Aplicabilidad industrial

Las ventajas de la presente invención se resumen como sigue: el adsorbente, gel de sílice, es regenerable durante un período de tiempo prolongado; un disolvente polar como MTBE es económicamente recuperado debido a su bajo calor latente y no degrada el adsorbente; y los hidrocarburos co-adsorbidos son eficazmente desplazados por el co-purgado recientemente desarrollado, dando lugar a una pequeña cantidad de un producto de HCH con elevadas concentraciones de HCH.

Como una alternativa a la presente invención, una refinería puede ajustar el punto de corte de destilación de LGO para reducir su contenido de nitrógeno. En este caso, sin embargo, es inevitable una reducción enorme en el rendimiento de LGO. Por ejemplo, con el fin de reducir el contenido de nitrógeno de LGO en 60%, el punto de corte debe ser nuevamente ajustado entre 225 y 335ºC. Aunque el contenido de nitrógeno de LGO caiga hasta 60\sim70 ppm desde 160 ppm, el rendimiento de LGO va a ser disminuido en tanto como 25%: esta caída en el rendimiento de la producción no puede ser asumida por la refinería desde un punto de vista económico.

Como se expuso con anterioridad, la presente invención contribuye a la industria del refinado en los siguientes aspectos: el contenido de nitrógeno va a ser reducido en más de 60% sin una pérdida de rendimiento; la cantidad de producto de HCH es de menos de 2,0% de la producción total; y el producto de HCH es aplicable a una materia básica de combinación de aceite de calefacción y/o un combustible marino. Como referencia, los contenidos de azufre y nitrógeno del producto de HCH son 1,5 veces y diez veces mayores que los de LGO, respectivamente.

Claims (7)

1. Un procedimiento para separar y concentrar compuestos con heteroátomos de una corriente de hidrocarburos líquidos, en el que la adsorción, co-purgado y regeneración son realizados en un adsorbedor en el que se introduce gel de sílice y es mantenido en condiciones completamente humectadas, que comprende las siguientes etapas:

i) alimentar la corriente de hidrocarburos líquidos al adsorbedor y hacer llegar un primer efluente, que es una mezcla con elevado contenido de disolvente polar, a un segundo fraccionador antes de enviar un segundo efluente, que es una mezcla de disolvente polar e hidrocarburos tratados por adsorción a un primer fraccionador;

ii) inyectar una fracción de compuestos con heteroátomos que son extraídos en la operación previa al adsorbedor y hacer llegar un tercer efluente, que es una mezcla de disolvente e hidrocarburos tratados por adsorción, a un primer fraccionador antes de enviar un cuarto efluente, que es una mezcla de hidrocarburos tratados por adsorción y compuestos con heteroátomos, a un tambor de alimentación para una re-adsorción; y

iii) aplicar el disolvente polar al adsorbedor y hacer llegar un quinto efluente, que es una mezcla con elevado contenido de compuestos con heteroátomos, a un tambor para compuestos con heteroátomos antes de enviar un sexto efluente, que es una mezcla de compuestos con heteroátomos y disolvente polar, al segundo fraccionador.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho hidrocarburo líquido está constituido por destilados medios con un intervalo de puntos de ebullición de 100 a 400ºC.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho gel de sílice tiene un tamaño de poros de 40-100 \ring{A} y una relación de volumen de poros a volumen global de 0,40 o mayor.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho disolvente polar es seleccionado entre el grupo que consiste en metil-terc-butil-éter, etil-terc-butil-éter y terc-amil-metil-éter.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichos compuestos con heteroátomos son compuestos que contienen átomos de nitrógeno y compuestos que contienen átomos de oxígeno.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer fraccionador separa los hidrocarburos tratados por adsorción del disolvente polar, que son reutilizados en la regeneración.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho segundo fraccionador separa compuestos con heteroátomos, de los que una fracción es tomada como un producto y el residuo es usado en el co-purgado, a partir del disolvente polar, que es reutilizado en la regeneración.