ES2229752T3 - Integracion de desasfaltacion y gasificacion de disolvente. - Google Patents
Integracion de desasfaltacion y gasificacion de disolvente.Info
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Abstract
Un procedimiento para gasificar asfaltenos en una zona de gasificación, que comprende: a) mezclar un disolvente con un material hidrocarburado que contiene asfalteno en cantidades y en las condiciones suficientes para precipitar al menos una fracción de los asfaltenos y producir de este modo un material hidrocarburado desasfaltado y asfaltenos precipitados; b) separar al menos una fracción del material hidrocarburado desasfaltado de los asfaltenos precipitados y alimentar la fracción hidrocarbonada desasfaltada a una columna de separación para separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado; c) suministrar al menos parte de los asfaltenos precipitados a una zona de gasificación; d) gasificar los asfaltenos para formar un gas de síntesis; y e) utilizar calor sensible del gas de síntesis para separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado de la etapa b).
Description
Integración de desasfaltación y gasificación de
disolvente.
La invención se refiere a un procedimiento para
la extracción y gasificación de asfaltenos de aceite, aceite pesado
o residuo de destilado o de vacío. Más particularmente, la invención
se refiere a la integración del procedimiento de gasificación y el
procedimiento de desasfaltación para usar lo que de otro modo sería
calor residual del procedimiento de gasificación, y convertir los
asfaltenos de bajo valor en gas de síntesis de valor elevado.
Muchos aceites brutos contienen cantidades
significativas de asfaltenos. Es deseable eliminar los asfaltenos
del aceite, porque los asfaltenos tienden a solidificar y atascar el
posterior equipo de procesamiento y porque la eliminación de
asfaltenos disminuye la viscosidad del aceite. La extracción de
asfaltenos del disolvente se usa para procesar el producto bruto
residual que produce Aceite Desasfaltado (DAO), que posteriormente
se fragmenta de forma catalítica y se convierte principalmente en
diesel. El procedimiento de desasfaltado típicamente implica poner
en contacto un aceite pesado con un disolvente. Por lo general, el
disolvente es un alcano tal como propanos o pentanos. La solubilidad
del disolvente en el aceite pesado disminuye a medida que la
temperatura aumenta. Se selecciona una temperatura a la que
prácticamente todos los hidrocarburos parafínicos están licuados
pero en la que una porción de las resinas y los asfaltenos
precipita. Dado que la solubilidad de los asfaltenos es baja en esta
mezcla disolvente-aceite, los asfaltenos precipitan
y se separan del aceite.
Típicamente, para calentar la mezcla aceite
desasfaltado-disolvente hasta la temperatura
suficiente se usa vapor de alta presión o un horno de proceso. A
continuación, la porción oleosa se separa del disolvente sin tener
que vaporizar el disolvente. Esto reduce el consumo de energía en
aproximadamente 20 a 30 por ciento sobre la separación y la
recuperación del disolvente para su reutilización.
La elección del disolvente depende de la calidad
del aceite. A medida que aumenta el peso molecular del disolvente,
la cantidad de disolvente necesaria disminuye, pero la selectividad,
por ejemplo por resinas y por compuestos aromáticos, disminuye. El
propano requiere más disolvente, pero al mismo tiempo no extrae
tantos aromáticos y resinas. Por lo general, los costes de la
recuperación del disolvente son mayores con los disolventes de pesos
moleculares menores.
Generalmente, el procedimiento y las ventajas de
la gasificación de material hidrocarburado en gas de síntesis se
conocen bien en la industria. Entre los materiales hidrocarburados
que se han gasificado se incluyen sólidos, líquidos y mezclas de los
mismos. La gasificación implica la mezcla de un gas que contiene
oxígeno en cantidades y condiciones suficientes como para producir
la oxidación parcial del material hidrocarburado en monóxido de
carbono e hidrógeno. El procedimiento de gasificación es muy
exotérmico. Las temperaturas de los gases en el reactor de
gasificación a menudo están por encina de 1100ºC (2000ºF). El gas de
síntesis caliente a menudo se enfría con agua y después se usa una
porción del calor sensible restante en el gas para producir vapor.
Hay una temperatura a la cual la generación de calor ya no es
posible. En este caso, el calor restante en el gas típicamente se
libera a la atmósfera a través de ventiladores.
En el documento GB 1210120 se describe un
procedimiento para la preparación de hidrocarburos de bajo punto de
ebullición a partir de aceites residuales con la ayuda de craqueo
por hidrogenación. Los asfaltenos se pueden eliminar de la materia
prima antes del craqueo mediante el uso de extracción del disolvente
y después se quema parcialmente para formar gas de síntesis.
En el documento
US-A-4438862 se describe el uso de
disolvente para separar un residuo del craqueo en fracciones en las
que se incluye una con un contenido elevado de asfalteno y la otra
con un contenido bajo en asfalteno. La fracción rica en asfalteno se
gasifica y la fracción pobre en asfalteno se separa del disolvente
mediante destilación.
Se proporciona un procedimiento para gasificar
asfaltenos en una zona de gasificación, que comprende:
- a)
- mezclar un disolvente con un material hidrocarburado que contiene asfalteno en cantidades y condiciones suficientes para precipitar al menos una fracción de los asfaltenos y producir de este modo un material hidrocarburado desasfaltado y asfaltenos precipitados;
- b)
- separar al menos una fracción del material hidrocarburado desasfaltado de los asfaltenos precipitados y proporcionar la fracción hidrocarbonada desasfaltada a una columna de separación para separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado;
- c)
- proporcionar al menos parte de los asfaltenos precipitados a una zona de gasificación;
- d)
- gasificar los asfaltenos para formar un gas de síntesis; y
- e)
- utilizar calor sensible del gas de síntesis para separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado de la etapa b).
El calor de bajo nivel en el gas de síntesis se
puede usar de forma ventajosa, bien directamente o bien a través de
una etapa intermedia de vapor de baja presión, para eliminar el
disolvente de los asfaltenos precipitados y separados antes de la
gasificación, en especial si los asfaltenos poseen cantidades
apreciables de material hidrocarburado desasfaltado, como por
ejemplo en una suspensión.
Las figuras 1 y 2 muestran diferentes formas de
realización de la invención.
Como se usa en la presente memoria descriptiva,
el término "precipitado" en el contexto de precipitación de
asfaltenos significa que el material rico en asfaltenos forma una
segunda fase, que puede ser y preferentemente es un fluido o una
fase de tipo fluido. En una forma de realización preferida de esta
invención, el material rico en asfalteno precipitado se bombea al
gasificador. No se prefiere una fase sólida rica en asfalteno por la
existencia de problemas con su manipulación.
Como se usa en la presente memoria descriptiva,
el término zona de gasificación se refiere al volumen del reactor en
el que el material hidrocarburado, particularmente rico en
asfalteno, se mezcla con un gas que contiene oxígeno y se quema
parcialmente.
Como se usa en la presente memoria descriptiva,
los términos "material hidrocarburado desasfaltado", "aceite
desasfaltado", DAO, y "aceite parafínico" se usan de forma
indistinta para referirse al aceite soluble en los disolventes de
desasfaltación seleccionados para la operación de desasfaltado.
La invención es la integración de un
procedimiento de extracción de asfalteno con un disolvente y un
procedimiento de gasificación mediante oxidación parcial, utilizando
el calor producido en la gasificación para recuperar el disolvente
usado en la extracción de asfaltenos. Mediante la combinación de la
gasificación con la desasfaltación del disolvente, los a menudo no
comercializables subproductos asfaltenos se pueden convertir en gas
de síntesis valioso.
El procedimiento es aplicable a un material
hidrocarburado que contiene asfalteno. Normalmente, este material es
un fluido tal como un aceite o un aceite pesado. Durante la
destilación de aceite bruto, como el empleado a gran escala en las
refinerías para la producción de destilados oleosos hidrocarburados
ligeros, a menudo se obtiene un aceite residual. El procedimiento
también se puede aplicar para este aceite residual. El material
hidrocarburado que contiene asfalteno debería ser, al menos en
parte, miscible con el disolvente a las temperaturas de
extracción.
Se conoce la extracción de asfaltenos de un
material hidrocarburado que contiene asfalteno con un disolvente de
punto de ebullición bajo. Véase, por ejemplo, la patente de EE.UU.
número 4.391.701 y la patente de EE.UU. número 3.617.481. La etapa
de desasfaltación implica poner en contacto el disolvente con el
material hidrocarburado que contiene asfalteno en un extractor de
asfaltenos. Es una ventaja mantener la temperatura y la presión de
forma que el material hidrocarburado que contiene asfalteno y el
disolvente de punto de ebullición bajo sean fluidos de tipo fluido.
Se pueden añadir ciertos aditivos, incluidos aceites más ligeros
aceites aromáticos de absorción, ácidos inorgánicos y similares,
para mejorar la eficiencia de la operación de desasfaltado. El
contacto puede realizarse de forma discontinua, en modo de
contracorriente continua fluido-fluido o mediante
cualquier otro procedimiento conocido en la técnica. Los asfaltenos
forman cristales y se pueden separar del material hidrocarburado
desasfaltado mediante separación por gravedad, filtración,
centrifugación o cualquier otro procedimiento conocido en la
técnica.
La calidad del material hidrocarburado
desasfaltado, en términos de contenido en metales y de contenido en
azufre, la eliminación como asfaltenos del 30% en peso del aceite,
puede tener como resultado una reducción de alrededor del 90% de
metales pesados. Sin embargo, la eliminación como asfaltenos del 10
por ciento en peso del aceite puede tener como resultado una
reducción de sólo el 60 por ciento de metales pesados. La cantidad
de asfaltenos eliminados y gasificados es, preferentemente, de al
menos un 20 por ciento en peso, del material hidrocarburazo que
contiene asfalteno más preferentemente de al menos un 30 por ciento
en peso y más preferentemente de al menos un 90 por ciento en peso,
del material hidrocarburado que contiene asfalteno.
El disolvente puede ser cualquier disolvente de
desasfaltación. Los disolventes típicos usados para desasfaltar son
hidrocarburos alifáticos ligeros, es decir, compuestos que tienen
entre dos y ocho átomos de carbono. Los alcanos, particularmente los
disolventes que contienen propano, butanos, pentanos o mezclas de
los mismos, son útiles en esta invención. Los disolventes
particularmente preferidos dependen de las características concretas
de los asfaltenos. Los disolventes más pesados se usan para los
asfaltenos con puntos de reblandecimiento por el método de Anillo y
Bola ricos en asfalto. Los disolventes pueden contener una fracción
menor, es decir menos de alrededor del 20% de alcanos de punto de
ebullición superior tales como hexanos o heptanos.
La mayoría de los disolventes de desasfaltación
se reciclan y, por tanto, en general contienen una mezcla de
hidrocarburos ligeros. Los disolventes preferidos son alcanos con
entre tres y cinco átomos de carbono, es decir, un disolvente que
contiene al menos un 80% en peso de propano, butanos, pentanos o
mezclas de los mismos. Dado que en la extracción (vaporización) del
disolvente del material hidrocarburado desasfaltado se usan
temperaturas relativamente bajas, el disolvente más preferido
comprende al menos un 80 por ciento en peso de propano y butanos, o
al menos un 80 por ciento en peso de butanos y pentanos.
La gasificación de aceites pesados y sólidos
hidrocarburados implica mezclar el material hidrocarburado, es
decir, los asfaltenos y opcionalmente otro material hidrocarburado,
con un gas que contiene oxígeno en una zona de gasificación, en la
que las condiciones son tales que el oxígeno y el material
hidrocarburado reaccionan para formar el gas de síntesis. De este
modo, la gasificación convierte el aceite pesado o el sólido en gas
de síntesis, o gas de síntesis, que es un producto valioso. Los
componentes del gas de síntesis, hidrógeno y monóxido de carbono, se
pueden recuperar para su venta o usar en una refinería. Por ejemplo,
el gas de síntesis se puede usar como combustible, como sustituto
del gas natural o como precursor de varios productos químicos tales
como metanol.
También se conoce el uso de calor sensible en el
gas de síntesis caliente para generar vapor. Véase por ejemplo, la
patente de EE.UU. número 4.597.773. Como se usa en la presente
memoria descriptiva, el término "calor sensible" es la energía
emitida por el gas a medida que se enfría de una temperatura a otra.
Por tanto, el calor sensible incluye el calor de condensación de los
componentes, si alguno de los componentes del gas en realidad se
condensa. El gas de síntesis tiene una gran cantidad de energía de
baja calidad en forma de calor sensible tras la generación de vapor.
La extracción de energía térmica del gas de síntesis para generar
vapor de alta presión puede enfriar el gas hasta aproximadamente
260ºC. La posterior generación de vapor de baja presión puede
enfriar el gas hasta alrededor de 170ºC. El calor sensible restante
en el gas de síntesis se suele emitir a la atmósfera a través de
ventiladores. La integración de la desasfaltación y gasificación
proporciona un modo rentable de usar esta energía.
Los asfaltenos en aceite dificultan el posterior
transporte y procesamiento del aceite. Para maximizar el valor de
los aceites pesados de petróleo, la separación de los componentes de
asfalto del aceite se ha practicado durante años. Los componentes
que no son asfaltenos se recuperan y se comercializan como productos
valiosos, dejando el componente asfalteno que tiene muy poco valor.
Los asfaltenos son materiales hidrocarburados adecuados para
gasificación. Véase, por ejemplo, la patente de EE.UU. número
4.391.701.
La integración de un procedimiento de
desasfaltación y de gasificación de un disolvente proporciona la
oportunidad para usar de un modo particularmente beneficioso el
calor del procedimiento. El procedimiento de desasfaltación del
disolvente requiere una cantidad significativa de calentamiento para
recuperar y reciclar el disolvente usado en la extracción del
asfalto. El calor se usa para retirar el disolvente del aceite
ligero y de las corrientes de asfalto, de forma que se pueda
recuperar y devolver al procedimiento. En los desasfaltadores
convencionales, normalmente se usa un horno de proceso o vapor de
presión elevada de una caldera para producir el calor necesario para
el procedimiento de desasfaltación. Cuando el calor del
procedimiento disponible del gasificador se usa para calentar las
corrientes desasfaltantes de disolvente, los costes capital y
operativo de la desasfaltación del disolvente se reducen. El
requerimiento de calor extremo también se reduce y se consume poco
combustible para calentar las corrientes del procedimiento.
El procedimiento de gasificación es exotérmico.
El calor sensible se puede usar para generar vapor de alta (mayor de
600 psi o de 4140 kPa) y baja presión (100-200 psi o
aproximadamente de 700-1380 kPa). Los solicitantes
han descubierto que mediante el uso de energía recuperable del vapor
de baja presión y del gas de síntesis tras la generación de vapor
para recuperar el disolvente del material hidrocarburado
desasfaltado, el calor sensible en el gas de síntesis se utiliza de
forma eficaz en lugar de perderse a través de los ventiladores. El
gas de síntesis, tras generar vapor de alta calidad, o de alta
presión, está a una temperatura superior a aproximadamente 260ºC.
Este calor se puede usar directamente para separar disolvente del
material hidrocarburado desasfaltado. La posterior generación de
vapor de baja presión puede enfriar el gas hasta aproximadamente
170ºC. El calor sensible en el gas de síntesis tras generar vapor de
baja calidad se usa para suministrar calor para separar el
disolvente del material hidrocarburado desasfaltado. El vapor de
baja calidad puede usarse de forma ventajosa para completar la
eliminación y recuperación del disolvente.
La mezcla de disolvente y material hidrocarburado
desasfaltado también puede presurizarse tras la extracción de
asfalteno que permite la suficiente fuerza impulsora para la
evaporación multiefecto. Las descargas se pueden llevar a cabo a
varias temperaturas y en al menos una etapa de la evaporación se
puede añadir de forma ventajosa un nivel bajo de energía.
La tecnología de desasfaltado de disolvente
desarrollada como parte de esta invención es diferente de otras
tecnologías que están comercializadas. En el procedimiento integrado
de desasfaltación y gasificación del disolvente, el desasfaltados
maximiza el uso de calor de nivel bajo del gas de síntesis en lugar
de usar cantidades grandes de vapor de calidad elevada u hornos de
proceso. El requerimiento de un horno de proceso para recuperar el
disolvente del DAO se elimina.
La exposición de la mezcla del material
hidrocarburado desasfaltado y del disolvente a calor de menor
calidad, como el procedente del gas de síntesis tras la generación
de vapor de baja calidad, y algunas veces ventajosa para el vapor de
baja presión o para el gas de síntesis tras la generación de vapor
de calidad elevada, es adecuado para separar la mayoría del
disolvente del material hidrocarburado desasfaltado. La etapa de
separación, que implica vaporizar, separar y recuperar el disolvente
en oposición a la cristalización supercrítica a temperatura superior
y separación de fase, puede usar vacío. Sin embargo, más
típicamente, se usará vapor para extraer y eliminar el disolvente,
eliminando de este modo de forma eficaz el disolvente residual.
La energía de nivel bajo de la gasificación
también se usa de forma beneficiosa para precalentar la carga con el
purificador del aceite desasfaltado y el purificador del asfalto. El
precalentamiento con el calor del procedimiento generado en la
unidad de gasificación minimiza la cantidad de trabajo en un horno
de proceso y/o el vapor de presión elevada requeridos para conseguir
la separación del disolvente.
El calor total utilizado puede ser entre
aproximadamente de un 20 a aproximadamente un 40 por ciento mayor
que la separación convencional que utiliza vapor de presión elevada
o una cámara de combustión y extracción superficial. Sin embargo,
se producen mejoras significativas del procedimiento porque este
calor de baja calidad era calor residual y porque el uso de este
calor a menudo elimina la necesidad de usar al menos un
ventilador.
El calor del procedimiento generado en el
gasificador, que típicamente se envía a un ventilador, se usa para
calentar las corrientes del procedimiento en el desasfaltador, es
decir, alimentar las corrientes, el propio desasfaltador y las
corrientes del producto. Por tanto, el uso del calor de bajo nivel
del gasificador disminuye el coste del gasificador, porque la
eliminación de los ventiladores reduce el coste capital y el coste
operativo del gasificador. La eficiencia del gasificador también
aumenta a causa de que la energía de bajo nivel se captura y se usa
en el desasfaltador.
En el procedimiento de desasfaltación del
disolvente, el material hidrocarburado desasfaltado separado del
material hidrocarburado que contiene asfalteno mediante extracción
líquido-líquido es una valiosa materia prima del
craqueo catalítico. Por otro lado, el material separado rico en
asfalteno es mucho menos valioso y es, por tanto, una materia prima
ideal para gasificación. Cuanto más catalítico es la carda de
craqueo que se separa del material hidrocarburado que contiene
asfalteno mediante extracción líquido-líquido, más
viscoso se vuelve el asfalteno. En el pasado, el rendimiento del
desasfaltador se redujo con el fin de dejar el suficiente aceite en
el material rico en asfalteno para que el material rico en asfalteno
fuera bombeable. La reducción del rendimiento de la materia prima de
craqueo catalítico para mantener la viscosidad del asfalteno redujo
la rentabilidad de la unidad.
El mantenimiento de asfaltenos como un fluido
bombeable o una suspensión en material hidrocarburado desasfaltado
facilitará los problemas de manejo que normalmente están asociados
con los asfaltenos. Sin embargo, suele ser una ventaja la separación
y recuperación del disolvente de la carga del procedimiento. También
es ventajoso en la mayoría de las situaciones minimizar la cantidad
de material hidrocarburado desasfaltado que se envía la gasificador,
es decir, preferiblemente se separa de la corriente de asfaltenos
precipitados al menos aproximadamente el 90% en peso del material
hidrocarburado desasfaltado.
En una forma de realización de esta invención, el
material rico en asfalteno se bombea directamente desde el fondo del
purificador del disolvente al gasificador. El material rico en
asfaltenos del fondo del purificador está caliente, es decir a una
temperatura de 170ºC a 260ºC, y a temperaturas elevadas se reduce la
viscosidad de este material. Por tanto, el material rico en
asfalteno extremadamente pesado producido a partir de las
operaciones de rendimiento elevado, en las que un porcentaje muy
alto de la materia prima del craqueo catalítico se separa, todavía
se puede bombear. El mantenimiento de esta materia prima del
gasificador como fluido bombeable es muy ventajoso.
En esta forma de realización, los fondos del
desasfaltador, que contienen material rico en asfalteno, algo del
disolvente residual y una pequeña cantidad de aceite parafínico
residual se calientan antes de dirigir la corriente al purificador
del disolvente. Los asfaltenos se pueden calentar de un modo más
eficaz mientras todavía hay disolvente. La conductividad térmica de
los asfaltenos es baja y la viscosidad de los asfaltenos no permite,
en muchos casos, que el mezclado sea eficaz. El disolvente absorbe
calor con mucha más facilidad. Con el disolvente presente, la
viscosidad del material rico en asfalteno es menor. Esto permite una
distribución más eficaz del calor a través del material rico en
asfalteno. Por tanto, la mezcla del material rico en asfalteno y
disolvente se puede calentar de un modo mucho más eficiente que los
asfaltenos solos.
Cuando el disolvente se elimina del material rico
en asfalteno, el material rico en asfalteno del fondo permanece a
una temperatura elevada. Durante este tiempo se puede añadir calor
para mantener la temperatura elevada. El mantenimiento de la
temperatura elevada disminuye la viscosidad del asfalteno y el
material rico en asfalteno es bombeable. Esto facilita la
transferencia de este material rico en asfalteno al gasificador. La
bomba de carga para la unidad de gasificación se coloca de forma
ventajosa en los fondos del purificador.
El gasificador recibe una carga rica en asfalteno
caliente bombeable. El rendimiento del gasificador aumenta con la
temperatura elevada de la carga, ya que la carga atomiza con más
eficacia. Esto a su vez tiene como resultado una cinética de la
reacción más eficaz.
En esta forma de realización es importante
mantener la temperatura elevada del material rico en asfalteno. El
calentamiento de los asfaltenos después de la recuperación del
disolvente para cumplir los requerimientos de viscosidad es muy
difícil a causa de la baja conductividad térmica de los asfaltenos.
Por tanto, los conductos que llevan el material rico en asfalteno
hasta el gasificador se aísla de forma ventajosa para minimizar el
enfriamiento del material rico en asfalteno durante el transporte,
y, en caso de una interrupción del procedimiento, pueden ser útiles
el uso de elementos de calentamiento auxiliares o u material de
purga del conducto.
La configuración de esta forma de realización de
la invención también es ventajosa porque el funcionamiento de la
invención del separador actúa como un tambor de alimentación para el
gasificador. Los asfaltenos no pueden almacenarse como fluido de un
modo conveniente. El material rico en asfalteno se convertirá en un
material no bombeable y, al final, terminará por solidificar si se
deja enfriar, Para que el gasificador funcione de un modo suave se
requiere un tambor de alimentación. El tambor de alimentación se usa
durante la puesta en marcha para hacer circular la carga antes de la
operación, durante la operación normal para absorber las
fluctuaciones de la velocidad de la carga, y durante el paro del
desasfaltador para permitir que el gasificador siga funcionando
hasta que otra carga se coloque en la unidad.
Otros materiales hidrocarburados de otras fuentes
se pueden gasificar con los asfaltenos. Por ejemplo, hidrocarburos
residuales, aceites pesados, carbón y alquitranes pueden gasificarse
con los asfaltenos. Si estos otros materiales no se pueden mezclar
con el material rico en asfalteno porque la adición de estos otros
materiales no tiene como resultado un material bombeable, la carga
adicional se inyectaría de un modo beneficioso en el gasificador por
separado.
El disolvente separado de la corriente del
material hidrocarburado desasfaltado, y si se puede aplicar de la
corriente de asfaltenos separada o parcialmente separada, se recicla
de forma ventajosa y se reutiliza para desasfaltar más material
hidrocarburado que contienen asfaltenos. Puede ser necesario tratar
el disolvente recuperado para eliminar los hidrocarburos de la gama
de la gasolina, es decir, los compuestos que contienen entre 5 y 10
átomos de carbono, que se elimina del material hidrocarburado
desasfaltado cuando se elimina el disolvente. Dichos hidrocarburos
de la gama de gasolina se pueden mezclar con el material
hidrocarburado desasfaltado para disminuir la viscosidad de ese
material o los hidrocarburos de la gama de la gasolina se pueden
tratar como un producto distinto. La cantidad de hidrocarburos de la
gama de la gasolina a menudo será inferior a la cantidad extraída si
se utilizó más calor para separar y recuperar el disolvente. Como
alternativa, la cantidad de dichos hidrocarburos se puede minimizar
mediante destilación a vacío del material que contiene asfalteno
antes de mezclar con el disolvente.
Hay otros procedimientos, tales como la
eliminación de sales, que se pueden llevar a cabo de un modo
ventajoso tras la mezcla con un disolvente en vista de la viscosidad
de los aceites pesados a los que a menudo se aplica la
invención.
La figura 1 es un esquema de una forma de
realización de la invención, El material hidrocarburado que contiene
asfaltenos entra en una cámara de separación a presión atmosférica o
a vacío 10 a través del conducto 12. Este material se puede calentar
(no se muestra). Los aceites ligeros se separan del material
hidrocarburado que contiene asfaltenos y sale de la cámara de
separación 10 a través del conducto 14. El material hidrocarburado
que contiene asfaltenos sale de la cámara de separación a vacío o a
presión atmosférica y entra en el extractor de asfaltenos 20 a
través del conducto 16. Un disolvente entra en el extractor de
asfaltenos (20) desde el condensador de disolvente (80) a través de
la conducto 82. Los asfaltenos y parte del material hidrocarburado
desasfaltado salen del extractor de asfaltenos (20) a través del
conducto 22. Esta corriente en la conducto 22 se calienta y el
disolvente se recupera como se ha descrito. El material
hidrocarburado que contiene asfaltenos se calienta previamente en el
intercambiador de calor 86 y después viaja a través del conducto 88
a un purificador de disolvente. En esta forma de realización, como
fuente de calor se usa el vapor de baja presión del conducto 84.
Como alternativa se pueden usar vapor de alta presión, gas de
síntesis o una serie de intercambiadores de calor. El material
caliente rico en asfaltenos viaja a través del conducto 88 hasta el
purificador del disolvente 90. En esta forma de realización, para
eliminar el disolvente se usa vapor de alta presión del conducto 44,
generado mediante enfriamiento del gas de síntesis. Esto puede no
usar todo el vapor de alta presión y el conducto 96 simplemente
representa la extracción del parte de vapor para otros usos, tales
como la eliminación del disolvente del aceite parafínico. Los
asfaltenos calientes se bombean a través del conducto 94 al
gasificador 30. La corriente del conducto 94 entra en la zona de
gasificación 30, donde se mezcla con un gas que contiene oxígeno
introducido a través del conducto 32. La oxidación parcial que se
produce en la zona de gasificación 30 tiene como resultado un gas de
síntesis muy caliente que sale de la zona de gasificación a través
del conducto 34. No se muestra un sistema de enfriamiento por agua
que enfría parcialmente el gas y elimina las partículas. El gas de
síntesis caliente atraviesa el intercambiador de calor 40, donde el
agua del conducto 42 se convierte en vapor de alta calidad en el
conducto 44. Este vapor es un producto usado tanto en el
procedimiento de desasfaltación como en cualquier otro sitio. A
continuación, el gas de síntesis sale del intercambiador de calor 40
a través del conducto 46 y entra en un segundo intercambiador de
calor 50. El gas de síntesis caliente atraviesa un intercambiador de
calor 50 en el que el agua del conducto 52 se convierte en vapor de
baja calidad en el conducto 54. Después, el gas de síntesis sale del
intercambiador de calor 50. El calor sensible que queda en el gas de
síntesis puede proporcionar calor adicional de bajo nivel, según sea
necesario en el procedimiento. Un ejemplo es dirigir el gas de
síntesis hacia un intercambiador de calor asociado con una columna
de separación 60. El gas de síntesis se usa para procesar calor
sólo. No se mezcla con el aceite desasfaltado, ni con el disolvente
ni con los asfaltenos. El material hidrocarburado desasfaltado,
también denominado parafínico, y procedente del extractor de
asfaltenos 20 también entra en la columna de separación 60 a través
de la conducto 24. El material se calienta mediante un
intercambiador de calor, que usa como fuente de calor el gas de
síntesis caliente, vapor o ambos. Dentro de la columna de separación
60, se separan el material hidrocarburado desasfaltado y los
disolventes y el disolvente que se vaporiza sale a través del
conducto 64. El material hidrocarburado desasfaltado sale de la
columna de separación 60 a través del conducto 62 hacia una segunda
columna de separación 70. Para calentar el material hidrocarburado
desasfaltado en la columna 70 se usa vapor de baja calidad del
conducto 54 y se puede usar para eliminar el disolvente del material
hidrocarburado desasfaltado. Los disolventes que se vaporizan salen
a través del conducto 74. El material hidrocarburado desasfaltado
sale a través de la conducto 72 y es un producto que se usa en
otros lugares, por ejemplo, como materia prima del craqueo
catalítico. Los vapores del disolvente en los conductos 64 y 74
entran en el condensador/bomba/separador de disolvente 80, donde el
vapor del disolvente se convierte en un líquido presurizado. El
disolvente sale del condensador/bomba del disolvente 80 a través del
conducto 82 y entra en el extractor de asfaltenos 20. El agua
separada se elimina a través del conducto 84.
La figura 2 es otra forma de realización de la
invención. El material hidrocarburado que contiene asfaltenos entra
en una cámara de separación a vacío (10) a través del conducto 12.
Los aceites ligeros se separan del material hidrocarburado que
contiene asfaltenos y salen de la cámara de separación (10) a través
del conducto 14. El material hidrocarburado que contiene asfaltenos
sale de la cámara de separación a vacío y entra en el extractor de
asfaltenos (20) a través del conducto 16. Un disolvente entra en el
extractor de asfaltenos (20) desde el condensador de disolvente (80)
a través del conducto 82. Los asfaltenos y parte del material
hidrocarburado desasfaltado salen del extractor de asfaltenos (20) a
través del conducto 22. Opcionalmente, esta corriente en el conducto
22 se puede separar para recuperar el disolvente, pero esta etapa no
se muestra. La corriente del conducto 94 entra en la zona de
gasificación (30), donde se mezcla con un gas que contiene oxígeno
introducido a través del conducto 32. La oxidación parcial que se
produce en la zona de gasificación (30) tiene como resultado un gas
de síntesis muy caliente que sale de la zona de gasificación a
través del conducto 34. No se muestra un sistema de enfriamiento por
agua que enfría parcialmente el gas y elimina las partículas. El gas
de síntesis caliente atraviesa un intercambiador de calor (40),
donde el agua del conducto 42 se convierte en vapor de alta calidad
en el conducto 44. Este vapor es un producto que se usa en otros
sitios. A continuación, el gas de síntesis sale del intercambiador
de calor (40) a través del conducto 46 y entra en un segundo
intercambiador de calor (50). El gas de síntesis caliente atraviesa
un intercambiador de calor (50) en el que el agua del conducto 52 se
convierte en vapor de baja calidad en el conducto 54. Después, el
gas de síntesis sale del intercambiador de calor (50) y se envía a
la columna de separación (60). El material hidrocarburado
desasfaltado procedente del extractor de asfaltenos (20) también
entra en la columna de separación (60) a través del conducto 24.
Dentro de la columna de separación (60), el material hidrocarburado
desasfaltado se calienta y los disolventes que se vaporizan salen a
través del conducto 64. El gas de síntesis es un producto que se usa
en otros sitios. El material hidrocarburado desasfaltado sale de la
columna de separación (60) a través del conducto 62 hacia una
segunda columna de separación (70). Para calentar el material
hidrocarburado desasfaltado en la columna (70) se usa vapor de baja
calidad del conducto 54. Los disolventes que se vaporizan salen a
través del conducto 74. El material hidrocarburado desasfaltado sale
a través del conducto 72 y es un producto que se usa en otros
lugares. Los vapores del disolvente en los conductos 64 y 74 entran
en el condensador/bomba/separador de disolvente (80), donde el
disolvente se convierte en un líquido presurizado. El disolvente
sale del condensador/bomba del disolvente (80) a través del conducto
82 y entra en el extractor de asfaltenos (20).
Claims (17)
1. Un procedimiento para gasificar asfaltenos en
una zona de gasificación, que comprende:
- a)
- mezclar un disolvente con un material hidrocarburado que contiene asfalteno en cantidades y en las condiciones suficientes para precipitar al menos una fracción de los asfaltenos y producir de este modo un material hidrocarburado desasfaltado y asfaltenos precipitados;
- b)
- separar al menos una fracción del material hidrocarburado desasfaltado de los asfaltenos precipitados y alimentar la fracción hidrocarbonada desasfaltada a una columna de separación para separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado;
- c)
- suministrar al menos parte de los asfaltenos precipitados a una zona de gasificación;
- d)
- gasificar los asfaltenos para formar un gas de síntesis; y
- e)
- utilizar calor sensible del gas de síntesis para separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado de la etapa b).
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el disolvente contiene propano, butanos, pentanos, hexanos,
heptanos o mezclas de los mismos.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el
que el disolvente contiene al menos un 80 por ciento en peso de
propano, butanos, pentanos o mezclas de los mismos.
4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el
que el disolvente contiene al menos un 80 por ciento en peso de
propano y butanos.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, que
además comprende generar vapor antes de usar el calor sensible
restante del gas de síntesis para separar el disolvente del material
hidrocarburado desasfaltado.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el
que se generan vapores de media presión y de baja presión.
7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el
que se usa al menos una fracción del vapor de baja presión para
separar el disolvente del material hidrocarburado desasfaltado.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que al menos el 20 por ciento en peso del material hidrocarburado
que contiene asfaltenos precipita como asfaltenos.
9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que en la etapa (b), al menos un 90 por ciento en peso del material
hidrocarburado desasfaltado se elimina de los asfaltenos
precipitados.
10. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende además añadir otros materiales hidrocarburados a la zona
de gasificación.
11. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la separación de al menos parte del disolvente del material
hidrocarburado desasfaltado se produce a vacío.
12. El procedimiento de la reivindicación 7, en
el que al menos una porción del vapor elimina el disolvente por
destilación del material desasfaltado.
13. El procedimiento de la reivindicación 1, que
además comprende utilizar calor sensible del gas de síntesis para
separar el disolvente de los asfaltenos.
14. El procedimiento de la reivindicación 13, en
el que al menos una porción del disolvente se elimina de los
asfaltenos mediante separación con vapor.
15. El procedimiento de la reivindicación 13, que
además comprende la reutilización del disolvente separado de la
corriente de material hidrocarburado desasfaltado en la etapa
(a).
16. El procedimiento de la reivindicación 13, que
además comprende la reutilización del disolvente separado de los
asfaltenos.
17. El procedimiento de la reivindicación 13, que
además comprende calentar los asfaltenos precipitados a una
temperatura de entre 170ºC y 260ºC antes de separar el disolvente de
los asfaltenos, y en el que los asfaltenos precipitados se alimentan
a la zona de gasificación como un fluido bombeable.
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