ES2282250T3 - Mezclas de hidrocarburo y cera de fischer-tropsch para transporte. - Google Patents
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Abstract
Un proceso de formación de una mezcla de cera Fischer-Tropsch con un rango de 233, 9ºC (435ºF) a 609, 4ºC (1129ºF) y un líquido hidrocarburo que puede ser bombeado a temperatura ambiente que comprende: (a) granular dicha cera Fischer-Tropsch que es sólida a temperatura ambiente en hojuelas finamente divididas y mezclar la cera con dicho líquido hidrocarburo a temperatura ambiente que es nafta producida por síntesis de Fischer-Tropsch teniendo un rango de ebullición de 35ºC a 160ºC (95 a 320ºF), en un molino coloidal, para formar una mezcla, y (b) controlar la temperatura de dicha mezcla por debajo del punto de fusión de dicha cera Fischer-Tropsch.
Description
Mezclas de hidrocarburo y cera de
Fischer-Tropsch para transporte.
La presente invención pertenece a un proceso
para producir una mezcla de una cera Fischer-Tropsch
que es sólida en condiciones ambientales (entre 0ºC (32ºF) y 35ºC
(95ºF) y un líquido hidrocarburo a temperatura ambiente, o sea una
nafta, que puede ser bombeada desde una ubicación distante y
subsiguientemente separada por métodos convencionales tales como
recalentamiento, destilación, o filtración con contaminación mínima
del líquido
hidrocarburo.
hidrocarburo.
Los campos petrolíferos típicamente tienen
depósitos de gas natural asociados a los mismos. En ubicaciones
distantes donde el transporte de este gas puede no ser
económicamente atractivo, la tecnología de conversión de gas puede
ser usada para convertir químicamente el gas natural en
hidrocarburos de alto peso molecular. Las tecnologías de conversión
de gas actuales descansan en la conversión química del gas natural o
gas de síntesis, el cual es una mezcla de monóxido de carbono e
hidrógeno. El gas de síntesis es entonces reaccionado en un proceso
de síntesis de hidrocarburo catalizado comúnmente conocido como
síntesis de Fischer-Tropsch como es descrito en la
Patente U.S. No. 5,348,982 para formar hidrocarburos de alto peso
molecular.
Las ceras producidas a partir de la síntesis de
Fischer-Tropsch tienen muchas propiedades deseables.
Estas ceras tienen una pureza muy alta ya que las mismas están
esencialmente libres de cualquier azufre, nitrógeno y compuestos
aromáticos. Adicionalmente, las ceras
Fischer-Tropsch tienen un contenido de parafina alto
normal.
Generalmente, el transporte de la cera no es un
problema ya que la cera, la cual es típicamente sólida por debajo
de 37,8ºC (100ºF), es producida en las refinerías o plantas químicas
con fácil acceso a las líneas de ferrocarril o a los muelles de
carga de camiones. Sin embargo, la mayoría de las plantas de
conversión de gas son construidas en ubicaciones distantes y por lo
tanto, los métodos convencionales antes mencionados para el
embarque de la cera son a menudo no aprovechables.
Algunos métodos para el transporte de la cera
desde una ubicación distante incluye el embarque en una bahía de
carga como un sólido, en buques cisternas y tanques calientes,
tuberías diseñadas para vapor, en un solvente, o como una pulpa.
Las soluciones y pulpas son métodos atractivos debido a que estas
pueden ser bombeadas en condiciones ambientales. Sin embargo, la
disponibilidad de solventes en ubicaciones distantes puede ser
un
problema.
problema.
Por lo tanto, es deseable transportar el
producto Fischer-Tropsch que es sólido en
condiciones ambientales en un medio que sea fácilmente disponible
en una ubicación distante y que sea fácilmente separado del producto
Fischer-Tropsch al completarse el transporte con
contaminación mínima del medio líquido hidrocarburo.
US 3880177 describe un proceso de formación de
una mezcla de una cera y un líquido hidrocarburo el cual puede ser
transportado a temperatura razonable comprendiendo formar una pasta
aguada con las partículas de cera solidificadas en el líquido
hidrocarburo y controlar la temperatura de la mezcla por debajo de
la temperatura de disolución de la cera.
De acuerdo con la presente invención, un
producto Fischer-Tropsch que es sólido en
condiciones ambientales (entre 0ºC (32ºF) y 35ºC (95ºF) que es una
cera Fischer-Tropsch, es mezclado con líquido
hidrocarburo a temperatura ambiente (entre 0ºC y 35ºC (32ºF y
95ºF)) que es nafta producida por síntesis
Fischer-Tropsch teniendo un rango de ebullición de
35ºC a 160ºC (95 a 320ºF), para formar una mezcla que puede ser
bombeada a temperatura ambiente. La temperatura de la mezcla es
controlada por debajo del punto del producto
Fischer-Tropsch, produciendo de esta forma una
mezcla heterogénea.
La mezcla del líquido hidrocarburo y el producto
Fischer-Tropsch es trasportada por métodos
convencionales para el movimiento de líquidos tal como por medio de
una tubería, buque cisterna, o ferrocarril.
Al completarse el transporte, el líquido
hidrocarburo y el producto Fischer-Tropsch son
separados por métodos convencionales tal como el recalentamiento,
la destilación o la filtración. El líquido hidrocarburo derivado de
la síntesis de Fischer-Tropsch, el cual está
disponible en una ubicación distante, permite el trasporte del
producto Fischer-Tropsch con contaminación mínima
del líquido hidrocarburo.
La Fig. 1 es un esquema de flujo del proceso
para producir y transportar la mezcla del líquido hidrocarburo y el
producto Fischer-Tropsch.
La presente invención proporciona un proceso
como el descrito en la reivindicación 1 para producir una mezcla de
cera Fischer-Tropsch que es sólida a temperatura
ambiente, con un rango de ebullición de 233,9 a 609,4ºC (453 a
1129ºF) y un líquido hidrocarburo a temperatura ambiente que es
nafta. La nafta tiene un rango de ebullición de 35ºC y 160ºC (95 a
320ºF).
La mezcla de cera
Fischer-Tropsch y nafta puede contener desde 1 a 22
por ciento en peso de cera Fischer-Tropsch,
preferiblemente de 8 a 10 por ciento en peso, que puede ser bombeada
a temperatura ambiente.
Como es ilustrado en la Fig. 1, el producto
Fischer-Tropsch (1) de un reactor
Fischer-Tropsch es fraccionado en productos tales
como gases ligeros (2), nafta (3), combustible de inyección (4),
combustible diesel (5), y una corriente de hidrocarburos pesados
(6). El producto Fischer-Tropsch (1) puede ser
hidrotratado, procesado, o hidroisomerizado antes de la separación,
o puede ser separado y los productos fraccionados procesados
individualmente. Los productos pueden variar con objetivos
operacionales y pueden ser usados tal y como son producidos o con
hidrotratamiento adicional, mejoramiento, mezclado o aditivos.
La corriente de hidrocarburos pesados (6) puede
ser la cera total de la síntesis de Fischer-Tropsch,
fraccionada en rangos de ebullición específicos, hidroisomerizada
para producir una provisión de lubricante con desparafinado del
solvente para obtener la cera o cualquier combinación de estas
opciones. La cera de la corriente de hidrocarburos pesados (6)
puede ser hidrotratada para vender la cera como cera refinada.
La cera, refinada o no refinada, es
solidificada, granulada, y mezclada con todo o parte de la nafta (3)
para producir una mezcla heterogénea de nafta y cera
Fischer-Tropsch (8). Como se mencionó previamente,
la cantidad de cera Fischer-Tropsch que puede ser
mezclada es de 1 a 22 por ciento en peso de cera
Fischer-Tropsch, preferiblemente de 8 a 10 por
ciento en peso. El punto de vaciado de la mezcla debe estar por
debajo de 23,9ºC (75ºF), más preferiblemente por debajo de 0ºC
(32ºF). Estos rangos y puntos de vaciado están basados en la
tendencia de la nafta de hinchar la cera para formar una pasta en
cantidades por encima de estos rangos.
La viscosidad de la mezcla debe estar por encima
de 1500.10^{-3} Pa.s(cP), preferiblemente por debajo de
500.10^{-3}Pa.s(cP). Por otra parte, la viscosidad
incrementada hará el transporte de la mezcla más difícil.
La temperatura de la mezcla es controlada por
debajo del punto de fusión de la cera para limitar la solubilidad
de la cera. Adicionalmente, la diferencia del peso molecular entre
la cera y la nafta también ayuda a limitar la solubilidad de la
cera. Este objetivo es importante debido a que es la cera soluble la
que se deposita en las paredes de una tubería o buque cisterna. La
cera depositada típicamente conduce a un incremento en la caída de
presión en la tubería debido a una reducción en el área de sección
transversal y de ahí, una eficiencia reducida en el transporte de
la
mezcla.
mezcla.
Aunque cualquier cera derivada de
Fischer-Tropsch puede ser usada en esta invención,
el rango de ebullición preferido de la cera para ser mezclada es
371ºC (700+ºF), más preferiblemente 385ºC (725ºF) a 551,7ºC
(1025ºF).
Ejemplo
Un producto de la síntesis de
Fischer-Tropsch fue fraccionado para obtener nafta
con un rango de ebullición de 35ºC (95ºF) a 160ºC (320ºF). La
calidad de la separación fue medida por Cromatografía de Gas de
Destilación Simulada a Alta Temperatura (GCD) usando un
cromatógrafo de gas serie HP 6890. La cera fue el producto sólido
total de la síntesis de Fischer-Tropsch en
condiciones ambientales con un rango de ebullición de 233,9ºC
(453ºF) a 609,4ºC (1129ºF) basado en GDC 5 a 95 por ciento en peso,
respectivamente. Los datos de la GCD son presentados en la Tabla 1
abajo.
\vskip1.000000\baselineskip
Las mezclas fueron producidas por granulación de
la cera en hojuelas finamente divididas y luego mezclando la cera
con la nafta en un molino coloidal variando el espacio
rotor-estator y los tiempos. Este proceso de
mezclado fue repetido durante un rango de concentraciones de cera
desde 7 a 30 por ciento en peso.
Puntos de vaciado fueron medidos mediante un
analizador de punto de vaciado ISL y la viscosidad fue medida
usando un viscosímetro de 378ºC (100ºF) hasta el punto de vaciado.
Los resultados son mostrados en la Tabla 2.
A concentraciones de cera total mayores que 28
por ciento en peso, la mezcla tendió a formar una pasta debido al
hinchamiento de la cera provocado por la nafta. Las concentraciones
de cera totales entre 7 y 22 por ciento en peso de cera rindieron
para puntos de vaciado por debajo de las condiciones típicas
ambientales.
La capacidad para bombear la mezcla, como se
midió por el viscosímetro de Brookfield a 0ºC (32ºF), fue obtenida
para el 7 a 13 por ciento en peso de cera. Los valores resultantes
fueron (372.10^{-3}Pa.s(cP) y
1218.10^{-3}Pa.s(cP), respectivamente. Como se indicó por
los datos, un incremento en la concentración de la cera provocó un
incremento sustancial en la viscosidad a bajas temperaturas.
Como se mencionó previamente, los depósitos de
cera disuelta sobre las paredes de la tubería o buque cisterna
hacen decrecer la efectividad de la operación de transporte. El
recubrimiento sobre las paredes ocurre por deposición de cera
disuelta sobre una superficie fría y es proporcional a la
transferencia de calor en la interfase. Limitando la cantidad de
cera disuelta, el recubrimiento de la superficie puede ser reducido
debido a que el contenido de la cera disuelta es proporcional a la
deposición. Para la cera total que tiene un rango de ebullición de
233,9ºC (453ºF) a 609,4ºC (1129ºF) solamente 5.5 ± 2.0 gramos de
cera por litro de mezcla fueron disueltos. Aumentando la
concentración de cera no aumenta la cera disuelta indicando de esta
forma que la mezcla estaba saturada. Estos experimentos fueron
hechos a temperatura ambiente. Para las ceras pesadas tales como
aquellas que tienen un rango de ebullición de 385ºC (725ºF) a
551,7ºC (1025ºF), en vez de la fracción entera 233,9ºC (453ºF) a
609,4ºC (1129ºF), la solubilidad de la cera en la nafta disminuyó y
la separación se hizo más fácil.
Observaciones visuales de la mezcla después de
dos semanas indicó que no se formaron aglomerados en la mezcla. Sin
embargo, debido a la diferencia de densidad entre la nafta y la
cera, ocurrió algún depósito de partículas sólidas en la mezcla.
Las partículas de cera fueron fácilmente suspendidas mediante
agitación suave indicando de esta forma que el depósito de la
mezcla en el tanque o buque cisterna puede ser evitado por la
circulación o la agitación tanto durante el embarque o antes de la
descarga de la mezcla.
La separación de la mezcla de cera y nafta fue
lograda fraccionando la mezcla a 204,4ºC (400ºF) para el 7, 13, y
19 por ciento en peso de cera con bondad de corte determinada por
GCD como se muestra en la Tabla 3 abajo. El fraccionamiento será
más marcado para las ceras Fischer-Tropsch de rango
de ebullición más altos.
Claims (9)
1. Un proceso de formación de una mezcla de cera
Fischer-Tropsch con un rango de 233,9ºC (435ºF) a
609,4ºC (1129ºF) y un líquido hidrocarburo que puede ser bombeado a
temperatura ambiente que comprende:
- (a)
- granular dicha cera Fischer-Tropsch que es sólida a temperatura ambiente en hojuelas finamente divididas y mezclar la cera con dicho líquido hidrocarburo a temperatura ambiente que es nafta producida por síntesis de Fischer-Tropsch teniendo un rango de ebullición de 35ºC a 160ºC (95 a 320ºF), en un molino coloidal, para formar una mezcla, y
- (b)
- controlar la temperatura de dicha mezcla por debajo del punto de fusión de dicha cera Fischer-Tropsch.
2. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 1,
donde dicha mezcla contiene 1 a 22 por ciento en peso de cera.
3. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 1 o
2, donde el rango de ebullición de dicha cera es 371,1ºC a 551,7ºC
(700 a 1025ºF).
4. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 3, que comprende además transportar dicha cera
Fischer-Tropsch y dicho líquido hidrocarburo.
5. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 4,
que comprende además, al completarse el transporte, separar dicha
cera Fischer-Tropsch y dicho líquido
hidrocarburo.
6. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 5,
donde dicha separación es por recalentamiento.
7. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 5,
donde dicha separación es por destilación.
8. Un proceso de acuerdo a la Reivindicación 5,
donde dicha separación es por filtración.
9. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 8, donde dicha temperatura ambiente es 0ºC a
35ºC (32 a 95ºF).
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