ES2287271T3 - Proceso para producir una base de combustible diesel a partir de bitumen y gas de sintesis. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para producir una fracción de combustible diesel a partir del bitumen y a partir de una conversión de gas que comprende: (i) estimular la producción de bitumen con vapor obtenido a partir de un proceso de conversión de gas alimentado con gas de hidrocarburos, preferiblemente un gas natural, que produce vapor y fracciones de hidrocarburos diesel y de nafta, (ii) diluir el bitumen producido con la nafta producida por dicha conversión de gas para formar una mezcla de fluidos que pueda ser transportada por tubería que comprende dicho bitumen y el diluyente, (iii) transportar dicha mezcla por tubería hacia una instalación de mejoramiento del bitumen, (iv) mejorar dicho bitumen a hidrocarburos de punto de ebullición más bajo, incluyendo una fracción diesel, y (v) formar una mezcla de al menos una porción de dicha fracción diesel derivada de la conversión de gas y la fracción diesel derivada del bitumen.
Description
Proceso para producir una base de combustible
diesel a partir de bitumen y gas de síntesis.
La invención se relaciona con un proceso para
producir combustible diesel a partir de bitumen y a partir de una
conversión de gas. Más particularmente, la invención se relaciona
con un proceso en el cual un proceso de conversión de gas produce
vapor, una fracción diesel y nafta, con el vapor usado para la
producción de bitumen, la nafta para la transportación por tubería
del bitumen y el bitumen convertido para producir una fracción
diesel. Las dos fracciones diesel diferentes son mezcladas para
formar una base de combustible diesel.
Los depósitos de petróleo crudo muy pesado, tal
como las formaciones de arenas bituminosas encontradas en lugares
como Canadá y Venezuela, contienen trillones de barriles de un
petróleo viscoso, muy pesado, comúnmente referido como bitumen. El
bitumen tiene una gravedad API típicamente en el rango de desde 5º
hasta 10º y una viscosidad, a temperaturas y presiones de
formación, que pueden ser tan altas como un millón de centipoise.
Las moléculas hidrocarbonáceas que componen el bitumen son bajas en
contenido de hidrógeno y tienen un contenido de resina más
asfaltenos tan alto como el 70%. Esto hace al bitumen difícil de
producir, transportar y mejorar. Su viscosidad debe ser reducida
in-situ debajo de la superficie del suelo
para ser bombeado al exterior (producido); este necesita ser
diluido con un solvente si va a ser transportado por tubería hasta
una instalación de mejoramiento u otra, y su alto contenido de
resina y asfaltenos tiende a producir hidrocarburos bajos en
parafinas normales. Como consecuencia, el combustible diesel
producido a partir del bitumen tiende a tener un índice bajo de
cetano y un hidrocarburo con un índice de cetano superior debe ser
mezclado con él. De esta forma, producir una fracción diesel a
partir de bitumen requiere un suministro abundante de (i) vapor, la
mayoría del cual no es recuperable, (ii) un diluente que pueda ser
usado preferiblemente en un pase único y (iii) una fracción diesel
de alto índice de cetano para mezclarla con la fracción diesel
derivada del bitumen de bajo índice de cetano.
La patente canadiense 1,034,485 ha propuesto
estimular la producción de bitumen usando a dilución
in-situ con un solvente aromático. Sin
embargo, el bitumen debajo de la superficie del suelo es aún
producido por la estimulación con vapor en la cual el vapor
caliente es inyectado en la formación para disminuir la viscosidad
del petróleo de manera que pueda ser bombeado al exterior de la
superficie del suelo. Esto es conocido y descrito, por ejemplo, en
la patente U.S. 4,607,699. Un proceso para producir un diluente para
transportar el bitumen a las instalaciones de mejoramiento por
medio de tuberías es descrito, por ejemplo, en la patente U.S.
6,096,192. En este proceso, el bitumen crudo es parcialmente
hidroprocesado de manera catalítica para producir un hidrocarburo
de punto de ebullición más bajo que es mezclado con un condensado
del pozo de gas natural, para producir el diluyente. Es también
requerido el uso de un catalizador, hidrógeno, y un reactor de
hidroconversión del bitumen. La patente U.S. 5,958,365 describe un
proceso para producir una fracción de combustible diesel, que
comprende los pasos de producir un petróleo crudo pesado que
contiene una gran cantidad de bitumen, diluir el petróleo crudo
pesado con un diluente, transportar el petróleo pesado a una
refinería y mejorar dicho petróleo crudo pesado a fracciones de
punto de ebullición más bajo, incluyendo una fracción diesel.
Los procesos de conversión de gas, que producen
hidrocarburos a partir de un gas de síntesis derivado del gas
natural, son bien conocidos. El gas de síntesis comprende una mezcla
de H_{2} y CO, que reaccionan en presencia de un catalizador
Fischer-Tropsch para formar hidrocarburos. Los
procesos de síntesis de hidrocarburos en lecho fijo, lecho
fluidizado y lodo han sido usados, todos los cuales están bien
documentados en varios artículos técnicos y en patentes. Tanto los
hidrocarburos ligeros como los pesados pueden ser sintetizados,
incluyendo las fracciones de nafta de baja viscosidad y las
fracciones diesel relativamente altas en índice de cetano. Estos
procesos también producen vapor y agua. La patente U.S. 6,043,288
describe un proceso de conversión de gas que comprende los pasos de
convertir el gas natural a gas de síntesis y vapor, contactando
dicho gas de síntesis con un catalizador
Fischer-Tropsch para producir hidrocarburos líquidos
y mejorar una porción de dichos hidrocarburos líquidos a productos
más valiosos como gasolina motor y combustible diesel. Sería un
mejoramiento al arte si la producción de bitumen y la conversión de
gas pudieran ser integradas, para utilizar los productos del
proceso de conversión de gas para mejorar la producción y la
transportación del bitumen, y producir una fracción diesel que
tenga un índice de cetano superior que una fracción diesel
producida a partir del bitumen.
La invención se relaciona con un proceso en el
cual un gas de hidrocarburos es convertido a una alimentación de
gas de síntesis, a partir de la cual hidrocarburos líquidos,
incluyendo fracciones diesel y de nafta son sintetizados y es
generado vapor, para facilitar la producción y transportación del
bitumen y para mejorar el índice de cetano del diesel producido
mediante el mejoramiento del bitumen. La conversión de un gas de
hidrocarburos, y preferiblemente gas natural a gas de síntesis, y la
síntesis o producción de hidrocarburos a partir del gas de síntesis
será de aquí en lo adelante referido como "conversión de gas".
La conversión del gas natural a gas de síntesis y la sintetización
de los hidrocarburos a partir del gas de síntesis son logradas
mediante cualquier proceso de síntesis de hidrocarburos y gas de
síntesis apropiados. Al menos la porción de punto de ebullición más
alto de la fracción diesel producida por la conversión de gases
hidroisomerizada para reducir su punto de fluidez, mientras se
preserva el índice de cetano. La fracción diesel producida mediante
la conversión del bitumen es hidrotratada para reducir sus
contenidos de metales, aromáticos y heteroátomos. El gas natural
preferiblemente usado para producir el gas de síntesis típicamente y
preferiblemente vendrá del campo de bitumen o un pozo de gas
cercano. El gas de síntesis es producido por medio de cualquier
proceso apropiado. El proceso de la conversión de gas produce
hidrocarburos líquidos, incluyendo fracciones diesel y de nafta,
vapor y agua. El vapor es usado para estimular la producción de
bitumen, la nafta es usada para diluir el bitumen para la
transportación por tubería para el mejoramiento, y el diesel
hidroisomerizado, de índice de cetano superior es mezclado con el
diesel derivado del bitumen con índice de cetano inferior, para
producir una base de combustible diesel. De esta forma, la invención
se relaciona de manera general con un proceso integrado de
conversión de gas y producción y mejoramiento del bitumen, en el
cual el vapor de la conversión de gas, la nafta y los hidrocarburos
líquidos de la fracción diesel son usados respectivamente para
estimular la producción de bitumen, diluir el bitumen para su
transportación por tubería y mejorar una fracción diesel derivada
del bitumen.
El gas de síntesis comprende una mezcla de
H_{2} y CO y, en el proceso de la invención, es contactado con un
catalizador de síntesis de hidrocarburos apropiado, en condiciones
de reacción efectivas para que el H_{2} y el CO que están en el
gas reaccionen y produzcan hidrocarburos, una porción al menos de
los cuales son líquidos e incluyen fracciones diesel y de nafta. Es
preferido que los hidrocarburos sintetizados comprendan mayormente
hidrocarburos parafínicos, para producir una fracción diesel con
índice de cetano alto. Esto puede ser logrado usando un catalizador
de síntesis de hidrocarburos que comprende un componente catalítico
de cobalto y/o rutenio, y preferiblemente al menos cobalto. Al
menos una porción de la fracción diesel sintetizada por conversión
de gas es mejorada mediante hidroisomeración para disminuir sus
puntos de congelación y fluidez. Los hidrocarburos diesel de punto
de ebullición más alto (por ejemplo, de 260-371ºC
(500-700ºF)) tienen un índice de cetano superior y
son preferiblemente hidroisomerizados bajo condiciones moderadas,
para preservar el índice de cetano. La parte de la conversión de
gas del proceso produce vapor de presión media y alta, todo o una
porción del cual es inyectada dentro de la superficie del suelo para
estimular la producción de bitumen. Agua también es producida
mediante la reacción de síntesis de hidrocarburos, todo o una
porción de uno de ellos o ambos puede ser calentada para producir
vapor para la producción de bitumen. De esta forma, por "vapor de
conversión de gas" o "vapor obtenido o derivado de un proceso
de conversión de gas" en el contexto de la invención se entiende
que incluye cualquiera o todos de (i) vapor de presión media o alta
producido por el proceso de conversión de gas y (ii) vapor
producido a partir del calentamiento del agua de la reacción de la
síntesis de hidrocarburos, y cualquier combinación de los mismos.
Por producción de bitumen se entiende la producción de bitumen
estimulada con vapor, en la cual el vapor es inyectado en la
formación de bitumen, para ablandar el bitumen y reducir su
viscosidad, de manera que pueda ser bombeado al exterior de la
superficie del suelo. Aunque el diluyente de nafta puede ser
recuperado del bitumen diluido después de la transportación, es
preferido que el diluyente de nafta sea usado en un pase único y no
sea reciclado de nuevo hacia la operación de dilución del bitumen.
En otra realización de la invención, se produce hidrógeno a partir
del gas de síntesis. Este hidrógeno puede ser usado para la
hidroisomerización de la fracción diesel derivada de la conversión
de gas para reducir su punto de fluidez y, si la instalación de
mejoramiento del bitumen está cerca, para el mejoramiento del
bitumen. La reacción de síntesis de hidrocarburos también produce un
gas de cola que contiene metano e hidrógeno que no reaccionó. Este
gas de cola puede ser usado como combustible para producir vapor
para la producción de bitumen, calderas de agua, bombas y otros
equipos del proceso.
El mejoramiento del bitumen en el proceso de la
invención comprende el fraccionamiento y una o más operaciones de
conversión, incluyendo la hidroconversión en la cual el hidrógeno
esta presente como un reactivo, para producir y mejorar la fracción
diesel. Por conversión se entiende al menos una operación en la cual
al menos una porción de las moléculas es cambiada. La conversión
del bitumen incluye el craqueo catalítico o no catalítico, y las
operaciones de hidroprocesamiento tales como hidrocraqueo, el
hidrotratamiento y la hidroisomerización, en las cuales el
hidrógeno es un reactivo. La coquización es más típicamente usada
para el craqueo y craquea el bitumen en un material de punto de
ebullición más bajo y coque, sin la presencia de un catalizador. Al
menos una porción de estos hidrocarburos de punto de ebullición más
bajo, incluyendo los hidrocarburos que bullen en el rango de los
combustibles diesel, son hidrotratados para reducir la cantidad de
heteroátomos (por ejemplo, azufre), aromáticos, incluyendo
aromáticos condensados y metales que pueden estar presentes.
El proceso de la invención brevemente comprende
(i) estimular la producción de bitumen con vapor obtenido de un
proceso de conversión de gas alimentado con gas de hidrocarburos
preferiblemente gas natural que produce vapor y fracciones de
hidrocarburos diesel y nafta, (ii) diluir el bitumen producido con
la nafta producida por la conversión de gas para formar una mezcla
de fluidos que pueda ser transportada por tubería que comprende el
bitumen y el diluyente, (iii) transportar la mezcla por tubería
hacia una instalación de mejoramiento del bitumen, (iv) mejorar el
bitumen para formar hidrocarburos de punto de ebullición más bajo,
incluyendo una fracción diesel, y (v) formar una mezcla de las
fracciones diesel derivadas del bitumen y de la conversión de gas.
En una realización más detallada, la invención comprende los pasos
de (i) estimular la producción de bitumen con vapor obtenido de un
proceso de conversión de gas alimentado con gas natural que produce
vapor y fracciones de hidrocarburos diesel y nafta, (ii) tratar al
menos una porción de la fracción diesel derivada de la conversión
de gas para reducir su punto de fluidez (iii) diluir el bitumen
producido con la nafta producida por la conversión de gas, para
formar una mezcla de fluidos que pueda ser transportada por tubería
que comprende el bitumen y el diluyente y transportar la mezcla por
tubería hacia una instalación de mejoramiento del bitumen, (iv)
mejorar el bitumen para formar hidrocarburos de punto de ebullición
más bajo, incluyendo una fracción diesel, y (v) tratar la fracción
diesel derivada del bitumen para reducir su contenido de azufre. Al
menos una porción de ambas fracciones diesel tratadas son
combinadas para formar una base de diesel que tiene un índice de
cetano superior que aquel de la fracción diesel tratada derivada del
bitumen. En una realización aún más detallada el proceso de la
invención comprende:
(i) convertir el gas natural en un gas de
síntesis caliente que comprende una mezcla de H_{2} y CO el cual
es enfriado por intercambio indirecto de calor con agua para
producir vapor;
(ii) contactar el gas de síntesis con un
catalizador de síntesis de hidrocarburos en uno o más reactores de
síntesis de hidrocarburos, en condiciones de reacción efectivas para
que el H_{2} y el CO que están en el gas reaccionen y produzcan
calor, hidrocarburos líquidos incluyendo fracciones de combustible
diesel y de nafta, y un gas que comprende metano y vapor de
agua;
(iii) remover el calor de uno o más reactores
por intercambio indirecto de calor con agua para producir vapor;
(iv) hidroisomerizar al menos una porción de la
fracción diesel formada en (ii) para reducir su punto de
fluidez;
(v) pasar al menos una porción del vapor
producido en uno o ambos pasos (i) y (iii) a una formación de arena
bituminosa para remojar en caliente y reducir la viscosidad del
bitumen;
(vi) producir el bitumen removiéndolo de la
formación;
(vii) reducir la viscosidad del bitumen
producido mezclándolo con un diluyente que comprende al menos una
porción de la nafta producida en el paso (ii);
(viii) transportar la mezcla por tubería a una
instalación de mejoramiento del bitumen;
(ix) mejorar el bitumen a hidrocarburos de punto
de ebullición más bajo, incluyendo una fracción de combustible
diesel que contiene compuestos heteroátomos;
(x) hidrotratar la fracción de combustible
diesel derivada del bitumen para reducir su contenido de
heteroátomos; y
(xi) combinar al menos una porción de las
fracciones de combustible diesel hidrotratadas y de punto de
fluidez reducido.
El hidrotratamiento también reduce la cantidad
de compuestos de metal y aromáticos no saturados. Por la fracción
diesel derivada del bitumen, referida anteriormente, se entiende una
fracción de combustible diesel producida mejorando el bitumen que
incluye la coquización y el fraccionamiento. La formación de arena
bituminosa es preferiblemente una formación debajo de la superficie
del suelo o subterránea que tiene un área de drenaje penetrada con
al menos un pozo, con el bitumen ablandado y de viscosidad reducida
siendo producido al removerlo de la formación hacia arriba a través
del pozo.
La Figura 1 es un diagrama de flujo en bloques
simple de un proceso para producir bitumen y una base de diesel de
acuerdo a la invención.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de un
proceso de conversión de gas útil para llevar a la práctica la
invención.
La Figura 3 es un diagrama de flujo en bloques
de un proceso de mejoramiento del bitumen útil para llevar a la
práctica la invención.
El bitumen es producido a partir de arena
bituminosa la cual es un término usado para describir una formación
de roca sedimentaria, arenosa que contiene un petróleo extra pesado,
como el bitumen en cantidades suficientemente grandes para ser
producido de manera económica y refinado en productos de punto de
ebullición más bajo, más útiles. En el proceso de la invención,
vapor de presión media y/o alta, obtenido respectivamente mediante
el enfriamiento del gas de síntesis y el interior del reactor de
síntesis de hidrocarburos, es usado para estimular la producción de
bitumen. El bitumen producido a partir de un depósito o formación de
arena bituminosa es demasiado viscoso para ser transportado hasta
una instalación de mejoramiento o refinación por tubería y por lo
tanto debe ser diluido con un líquido de baja viscosidad compatible
para permitir que este sea transportado por tubería. Esto requiere
un suministro abundante de diluyente, el cual puede no ser económico
recuperarlo en la instalación de mejoramiento y reciclarlo
nuevamente al área de producción de bitumen para la dilución. La
sinergia del proceso de la invención proporciona un suministro no
renovable y abundante de diluyente para la transportación del
bitumen por tubería. En el proceso de la invención, los
hidrocarburos líquidos de punto de ebullición más bajo producidos
por el proceso de conversión de gas son usados como un diluyente
para disminuir la viscosidad del bitumen, de manera que pueda ser
transportado por tubería. Aunque el diluyente puede ser recuperado
y reciclado nuevamente para la dilución del bitumen antes de la
conversión del bitumen, es preferido que sea usado en un pase
único, para evitar la necesidad de transportarlo desde la
instalación de mejoramiento del bitumen, nuevamente hacia el área
del pozo de producción de bitumen. Por punto de ebullición más bajo
se entiende 371ºC- (700ºF-), preferiblemente 315ºC- (600ºF-), más
preferiblemente 260ºC- (500ºF-), y lo más preferido la nafta,
incluyendo ambas las fracciones de nafta pesada y ligera, y las
mezclas de las mismas. Una fracción de nafta tiene la viscosidad más
baja y puede comprender hidrocarburos que bullen en el rango de
desde C_{5} hasta tan alto como 215-232ºC
(420-450ºF). La nafta pesada puede tener un rango
del punto de ebullición de desde 132-215/232ºC
(270-420/450ºF), mientras para una nafta ligera es
típicamente de C_{5}-160ºC (320ºF). Cuando es
deseada la máxima producción de diesel, al menos toda la fracción
de diesel de 260ºC+ (500ºF+) más rica en cetano producida por la
conversión de gas será mezclada con una fracción diesel
hidrotratada producida por la conversión del bitumen, y no usada
como diluyente. Esto evita contaminar el diesel de la conversión de
gas con los compuestos heteroátomos y de metal en el bitumen, y el
hidrotratamiento subsiguiente requerido por tal contaminación, ya
que el diesel producido por la conversión de gas no requiere
hidrotratamiento para la remoción de los metales, aromáticos y
heteroátomos. O sea, si el diesel de la conversión de gas rico en
cetano es usado como parte del diluyente y recuperado durante el
mejoramiento del bitumen, este tendrá que ser hidrotratado debido a
la contaminación a partir del bitumen. Para preservar el índice de
cetano, este hidrotratamiento debe ser menos severo que aquel usado
para el diesel producido por la
conversión del bitumen y por lo tanto requerirá un reactor de hidrotratamiento separado e instalaciones asociadas.
conversión del bitumen y por lo tanto requerirá un reactor de hidrotratamiento separado e instalaciones asociadas.
El mejoramiento del bitumen comprende el
fraccionamiento y una o más operaciones de conversión en las cuales
al menos una porción de la estructura molecular es cambiada, con o
sin la presencia de hidrógeno y/o un catalizador. Estas operaciones
de conversión del bitumen incluyen craquear el bitumen a fracciones
de punto de ebullición más bajo. Este craqueo puede ser tanto
catalítico como no catalítico (coquización). La coquización es
típicamente usada y convierte la mayoría del bitumen de alrededor de
538ºC+ (1000ºF+) a hidrocarburos de punto de ebullición más bajo y
coque. El hidroprocesamiento parcial puede preceder el craqueo, pero
esto no es preferido para llevar a la práctica la invención. Los
hidrocarburos de punto de ebullición más bajo producidos por
coquización, incluyendo las fracciones diesel, son tratados
reaccionándolos con el hidrógeno para remover los compuestos de
metal, aromáticos insaturados y los compuestos heteroátomos, así
como añadir hidrógeno a las moléculas. Esto requiere un buen
suministro de hidrógeno, ya que estos hidrocarburos de punto de
ebullición más bajo son altos en compuestos heteroátomos (por
ejemplo, azufre), y tienen una relación de hidrógeno con respecto
al carbono baja (por ejemplo, \sim1.4-1.8). Si la
instalación de mejoramiento del bitumen está suficientemente cerca
de la operación de conversión de gas, todo o una porción del
hidrógeno para el mejoramiento puede ser obtenida a partir del gas
de síntesis producido en la parte de la conversión de gas del
proceso. El proceso integrado de la invención, el cual produce el
diluyente del bitumen, elimina la necesidad de la hidroconversión
catalítica del bitumen para reducir su viscosidad antes de ser
diluido y transportado por tubería, que el proceso descrito en la
patente '192 necesitaría.
Los productos líquidos, tal como las fracciones
diesel, que resultan del mejoramiento del bitumen son bajos en
parafinas normales. Como una consecuencia, el índice de cetano de
las fracciones diesel recuperadas del mejoramiento del bitumen
típicamente oscila entre alrededor de 35-45. Aunque
esto puede ser suficiente para un combustible diesel pesado para
tareas de carretera, es inferior a lo deseado para otros
combustibles diesel. Las fracciones diesel derivadas del bitumen
son por lo tanto mezcladas con las fracciones diesel que tienen un
índice de cetano superior. Las fracciones diesel derivadas del
bitumen producidas por la coquización del bitumen son hidrotratadas
para remover los compuestos heteroátomos, tal como el azufre y el
nitrógeno, y aromáticos y metales, para producir una fracción
diesel tratada útil como una base de mezclado. La fracción diesel
de índice de cetano superior producida a partir del proceso de
conversión de gas es mezclada con una o más fracciones diesel
tratadas, para producir bases de combustible diesel. El combustible
diesel es producido formando una mezcla de un paquete aditivo
apropiado y una base de combustible diesel. El término
"hidrotratamiento" como es usado aquí se refiere a los
procesos donde el hidrógeno o el hidrogeno en un gas de tratamiento
que contiene hidrógeno reacciona con una alimentación en presencia
de uno o más catalizadores activos para la remoción de heteroátomos
(tales como el azufre y el nitrógeno), metales, saturación de
aromáticos y, opcionalmente, saturación de alifáticos no saturados.
Tales catalizadores de hidrotratamiento incluyen cualquier
catalizador de hidrotratamiento convencional, tal como que
comprenda al menos un componente de metal catalítico del Grupo
VIII, preferiblemente al menos uno de Fe, Co y Ni, y preferiblemente
al menos un componente de metal catalítico del Grupo VI,
preferiblemente Mo y W, sobre un material de soporte de gran área de
superficie, tal como alumina, sílice y
sílice-alumina. Otros catalizadores de
hidrotratamiento apropiados incluyen componentes zeolíticos. Las
condiciones del hidrotratamiento son bien conocidas e incluyen
temperaturas y presiones de hasta alrededor de 450ºC y 20685 kPag
(3,000 psig) dependiendo de la alimentación y el catalizador.
El gas natural usado para producir el gas de
síntesis típicamente y preferiblemente vendrá del campo de bitumen
o un pozo de gas cercano. Cantidades abundantes de gas natural son
típicamente encontradas en o cerca de las formaciones de arena
bituminosa. El alto contenido de metano del gas natural lo convierte
en un combustible natural ideal para producir gas de síntesis. No
es inusual para el gas natural comprender tanto como 92+% en moles
de metano, siendo el resto principalmente hidrocarburos C_{2+},
nitrógeno y CO_{2}. De esta forma, es un combustible ideal y
relativamente limpio para la producción de gas de síntesis y
cantidades abundante son típicamente encontradas asociadas con o
cerca de las formaciones de arena bituminosa. Si es necesario, los
compuestos heteroátomos (particularmente HCN, NH_{3} y azufre) son
removidos para formar un gas de síntesis limpio, el cual es
entonces pasado a un reactor de gas de síntesis de hidrocarburos.
Aunque los hidrocarburos C_{2}-C_{5} presentes
en el gas pueden ser dejados para la producción de gas de síntesis,
ellos son típicamente separados para LPG, mientras los hidrocarburos
C_{5+} son condensados y son conocidos como condensado del pozo
de gas. El gas rico en metano que queda después de la separación de
los hidrocarburos superiores, el azufre y los compuestos
heteroátomos, y en algunos casos también nitrógeno y CO_{2}, es
pasado como combustible a un generador de gas de síntesis. Procesos
conocidos para la producción de gas de síntesis incluyen la
oxidación parcial, el reformado catalítico con vapor, la reacción de
conversión del gas de agua y combinaciones de los mismos. Estos
procesos incluyen la oxidación parcial en fase gaseosa (GPOX), el
reformado autotérmico (ATR), la generación de gas de síntesis en
lecho fluidizado (FBSG), la oxidación parcial (POX), la oxidación
parcial catalítica (CPO), y el reformado con vapor. La ATR y la FBSG
emplean la oxidación parcial y el reformado catalítico con vapor.
Un análisis de estos procesos y sus méritos relacionados puede ser
encontrado, por ejemplo, en la patente U.S. 5,883,138. Los procesos
de gas de síntesis son altamente exotérmicos y no es inusual para
el gas de síntesis salir del reactor, por ejemplo, a una temperatura
tan alta como 1093ºC (2000ºF) y a una presión de 5065 kPa (50
atmósferas). El gas de síntesis caliente que sale del reactor es
enfriado por intercambio indirecto de calor con agua. Esto produce
una cantidad sustancial de vapor de alta presión (por ejemplo,
60780-91170/202600 kPa (600-900/2000
psia)) a temperaturas respectivas de alrededor de
254-279/335-371ºC
(490-535/635-700ºF), el cual puede
ser calentado aún más. Este vapor puede ser pasado al interior de
una formación de arena bituminosa, con compresión si fuera
necesario, para calentar, ablandar y reducir la viscosidad del
bitumen, y de esta manera estimular la producción del bitumen. Tanto
la reacción del gas de síntesis como la reacción de producción de
hidrocarburos son altamente exotérmicas. El agua usada para enfriar
el reactor de síntesis de hidrocarburos típicamente produce vapor de
presión media y este puede ser usado para la producción de bitumen
u otras operaciones en el proceso total de la invención.
El gas de síntesis, después de la limpieza si
fuera necesario, es pasado a un reactor de síntesis de
hidrocarburos en el cual el H_{2} y el CO reaccionan en presencia
de un catalizador de tipo Fischer-Tropsch para
producir hidrocarburos, incluyendo las fracciones pesada y ligera.
La fracción ligera (por ejemplo, de 371ºC- (700ºF-)) contiene
hidrocarburos que bullen en los rangos del combustible diesel y la
nafta. Una fracción de nafta tiene la viscosidad más baja y puede
comprender hidrocarburos que bullen en el rango de desde C_{5}
hasta tan alto como 215-232ºC
(420-450ºF). La nafta pesada puede tener un rango
del punto de ebullición de desde 132-215/232ºC
(270-420/450ºF), mientras que para la nafta ligera
este es típicamente C_{5}-160ºC(320ºF). La
fracción de nafta más ligera tiene una viscosidad más baja que las
fracciones pesadas o anchas. Experimentos de dilución fueron
conducidos diluyendo un bitumen de Cold Lake con nafta
C_{5}-160ºC (250ºF) y con una fracción de
destilados medios de 121-371ºC
(250-700ºF), las cuales ambas fueron producidas en
un reactor de síntesis de hidrocarburos
Fischer-Tropsch. Se encontró que el 31% en volumen
de la nafta fue requerido para reducir la viscosidad del bitumen
hasta 40 cST a 40ºC. Por el contrario, 40% en volumen de la fracción
de destilados y 38% en volumen del diluyente de condensado de gas
del arte anterior fueron respectivamente requeridos para reducir la
viscosidad. De esta forma, diluir el bitumen con la nafta de la
conversión de gas requiere significativamente menos diluyente que
cuando se usa un condensado del pozo de gas como diluyente. Una
fracción de combustible diesel puede bullir dentro e incluyendo un
rango tan amplio como desde 121-371ºC
(250-700ºF), con desde 176-343ºC
(350-650ºF) siendo preferido para algunas
aplicaciones. Una fracción de combustible diesel de
260-371ºC (500-700ºF) producida por
conversión de gas tiene el más alto índice de cetano, punto de
congelación y punto de fluidez, mientras la porción más ligera de
\sim260ºC- (\sim500ºF-) es relativamente superior en oxigenados,
lo que imparte buena lubricidad al combustible diesel. La
hidroisomerización del material diesel más ligero removerá los
oxigenados, aunque la hidroisomerización del material superior para
reducir sus puntos de congelación y de fluidez puede reducir el
índice de cetano. Por lo tanto, al menos la fracción diesel de
260-371ºC (500-700ºF) producida por
el gas de síntesis es hidroisomerizada de manera moderada para
reducir su punto de fluidez, mientras minimiza la reducción del
índice de cetano. La hidroisomerización moderada es típicamente
lograda bajo condiciones de temperatura y presión de desde
alrededor de 689-10345 kPag
(100-1500 psig) y 260-454ºC
(500-850ºF). Esto es conocido y descrito en, por
ejemplo, la patente U.S. 5,689,031. El índice de cetano de una
fracción diesel producida por un producto de hidrocarburo del
proceso Fischer-Tropsch de conversión de gas puede,
después de la hidroisomerización moderada, ser
65-75+, con la mayoría del material de alto índice
de cetano presente en los hidrocarburos de 260-371ºC
(500-700ºF), de punto de ebullición más alto. Cuando
es deseada la máxima producción de diesel, toda o la mayoría de la
fracción diesel derivada de la conversión de gas, y al menos la
fracción diesel más pesada rica en cetano (por ejemplo de
260/288-371ºC (500/550-700ºF)
producida por la conversión de gas, será mezclada con una fracción
diesel hidrotratada producida a partir del bitumen.
La tabla a continuación ilustra una distribución
del producto de hidrocarburo típica, por rango de punto de
ebullición, de un reactor de lodos Fischer-Tropsch
de síntesis de hidrocarburos empleando un catalizador que comprende
un componente catalítico de cobalto sobre un componente soporte de
sílice y alumina que contienen titania.
Como muestran los datos en la tabla, la fracción
de nafta ligera es el 13% en peso del producto total del reactor de
síntesis de hidrocarburos. La fracción diesel total es mayor que el
42% en peso. La fracción de 260ºC-371ºC
(500-700ºF) de alto índice de cetano es el 19% en
peso del producto total, o más del 45% en peso de la fracción
diesel total posible. Aunque no es mostrado, la fracción
C_{5}-204ºC (C_{5}-400ºF) total
es desde alrededor del 18-20% en peso del producto
total. Si el reciclado del diluyente es empleado, una vez que el
equilibrio es logrado en el proceso, solamente una pequeña fracción
de la nafta derivada de la conversión de gas será necesaria como
aporte para la dilución del bitumen, con el resto siendo enviado a
un procesamiento adicional para el uso en el mezclado de la
gasolina.
Para la máxima producción de diesel, la fracción
cerosa de 371ºC+ (700ºF+) es convertida a hidrocarburos que bullen
en el rango de los destilados medios. Aquellos expertos en el arte
conocen que la hidroisomerización de la fracción cerosa de 371ºC+
(700ºF+) incluye el hidrocraqueo moderado (ver, la patente U.S.
6,080,301 en la cual hidroisomerizando la fracción de 371ºC+
(700ºF+) se convirtió el 50% a hidrocarburos de punto de ebullición
más bajo). De esta forma, si se desea, todo o una porción de la
fracción de 371ºC+ (700ºF+) superior puede ser hidrocraqueada e
hidroisomerizada para producir material diesel adicional. La
invención será adicionalmente entendida con referencia a las
Figuras.
Con referencia a la Figura 1, una planta de
conversión de gas 10 esta localizada por encima, adyacente o
próxima a una instalación de producción de bitumen 12, la cual
produce el bitumen desde una formación debajo de la superficie del
suelo. El bitumen producido es diluido con nafta y la mezcla
resultante de bitumen y diluyente es transportada, a través de la
tubería 22, hacia una instalación de mejoramiento del bitumen 14.
La instalación de producción 12 comprende una formación de arena
bituminosa debajo de la superficie del suelo y medios (no
mostrados) para inyectar vapor en la formación, bombear al exterior
el bitumen ablandado, y separar el gas y el agua del bitumen
producido. Un gas natural que contiene metano y aire u oxígeno son
respectivamente pasados a la planta de conversión de gas a través
de las líneas 16 y 18. La planta de conversión de gas produce gas
de síntesis, hidrocarburos pesados e hidrocarburos ligeros, con los
hidrocarburos ligeros comprendiendo nafta e hidrocarburos que
bullen en el rango del diesel. También se produce vapor de alta y
media presión, agua, un gas de cola útil como combustible e
hidrógeno. El vapor de alta presión de la planta de conversión de
gas es pasado a la formación de arena bituminosa a través de la
línea 20 para estimular la producción de bitumen. La nafta para la
dilución del bitumen es removida de la planta de conversión de gas.
Una fracción diesel de alto índice de cetano es removida de la
planta de conversión de gas hacia la línea 32, a través de las
líneas 28 y 30. En la instalación de mejoramiento, el bitumen es
mejorado mediante fraccionamiento, coquización e hidrotratamiento
para producir una fracción diesel que es removida y pasada, a través
de la línea 26, hacia la línea 30. La fracción diesel derivada de
la conversión de gas de índice de cetano superior y el diesel
derivado del bitumen de índice de cetano inferior se mezclan en 30
para formar una mezcla de ambas fracciones diesel. Esta mezcla es
pasada, a través de la línea 32, hacia un tanque (no mostrado) como
una base de diesel. El hidrógeno para el hidrotratamiento es pasado
a 14 a través de la línea 24. Opcionalmente, al menos una porción
del diluyente de nafta es recuperado a partir del bitumen en 14 y
reciclado nuevamente. Otras corrientes del proceso no son mostradas
para una mayor simplicidad.
Con respecto ahora a la Figura 2, en esta
realización la planta de conversión de gas 10 comprende una unidad
generadora de gas de síntesis 32, una unidad de síntesis de
hidrocarburos 34 que comprende al menos un reactor de síntesis de
hidrocarburos (no mostrado), una unidad de hidroisomerización de la
fracción pesada de hidrocarburos 36, una unidad de
hidroisomerización de la fracción diesel 38, una columna de
fraccionamiento 40 y una unidad que produce hidrógeno 41. El gas
natural que ha sido tratado para remover los compuestos
heteroátomos, particularmente el azufre, y los hidrocarburos
C_{2}-C_{3+}, es pasado al generador de gas de
síntesis 32, a través de la línea 42. En una realización preferida,
el gas natural hubiera sido procesado de manera criogénica para
remover el nitrógeno y el CO_{2}, en adición a los compuestos
heteroátomos y los hidrocarburos C_{2}-C_{3+}.
El oxígeno o el aire, y preferiblemente el oxígeno desde una planta
de oxígeno es alimentado al generador de gas de síntesis a través
de la línea 44. Opcionalmente, agua o vapor de agua es pasado al
generador de gas de síntesis a través de la línea 46. El gas de
síntesis caliente producido en el generador es enfriado por
intercambio indirecto de calor (no mostrado), con agua que entra a
la unidad a través de la línea 49. Esto produce vapor de alta
presión, todo o una porción del cual puede ser pasado, a través de
la línea 50, a la instalación que produce el bitumen para estimular
la producción de bitumen. La presión y la temperatura de este vapor
pueden ser tan altas como 13790-15169 kPaa
(2000/2200 psia) y 335/343ºC (635/650ºF). Este vapor puede ser
calentado adicionalmente antes de ser usado para la producción de
bitumen. El gas de síntesis frío es pasado desde la unidad 32 a la
unidad de síntesis de hidrocarburos 34, a través de la línea 48.
Una corriente desviada del gas de síntesis es removida a través de
la línea 52 y pasada a una unidad de producción de hidrógeno 41, en
la cual el hidrógeno es producido a partir del gas y pasado, a
través de la línea 54, a una unidad de hidroisomerización de
hidrocarburos pesados 36. En la unidad 41, el hidrógeno es
producido a partir del gas de síntesis por uno o más de (i) medios
de separación física tal como adsorción por cambio de presión PSA,
adsorción por cambio de temperatura (TSA) y separación con
membranas, y (ii) medios químico tal como un reactor de conversión
del gas de agua. Si un reactor de conversión es usado debido a la
capacidad insuficiente del generador de gas de síntesis, los medios
de separación física serían aún usados para separar una corriente
pura de hidrógeno del efluente gaseoso del reactor de conversión.
Los medios de separación física para la producción de hidrógeno
serán usados típicamente para la separación del hidrógeno del gas
de síntesis, sin importar si los medios químicos tal como la
reacción de conversión de gas de agua son usados o no, para obtener
hidrógeno de un grado de pureza deseado (por ejemplo,
preferiblemente de al menos alrededor del 90%). La TSA o PSA las
cuales usan tamices moleculares pueden producir una corriente de
hidrógeno de 99+% de pureza, mientras la separación con membranas
típicamente produce al menos hidrógeno puro al 80%. En la TSA o PSA
el gas emitido rico en CO es algunas veces referido como gas de
purga de adsorción, mientras que para la separación con membranas
es frecuentemente referido como el gas no permeado. En una
realización preferida el generador de gas de síntesis produce gas
de síntesis suficiente para la reacción de síntesis de
hidrocarburos y al menos una porción del hidrógeno necesario para la
producción de hidrocarburos por medios de separación física, de
manera que un reactor de conversión del gas de agua no será
necesario. Producir hidrógeno a partir del gas de síntesis usando
medios de separación física proporciona un hidrógeno relativamente
puro, conjuntamente con un gas emitido el cual comprende una mezcla
de H_{2} y CO rica en CO e hidrógeno agotado. Este gas emitido
rico en CO es removido de 41 a través de la línea 56 y es usado como
combustible o alimentado a la unidad de síntesis de hidrocarburos
34. Si es factible, cuando el hidrógeno es producido a partir del
gas de síntesis, es preferido que la relación molar del H_{2} con
respecto al CO en el gas sea mayor que la estoiquiométrica, con al
menos una porción del CO recuperado y pasado nuevamente a la línea
48, a través de la línea 56. Es particularmente preferido que el
proceso se ajuste de manera que el gas emitido rico en CO pasado
nuevamente al reactor de síntesis de hidrocarburos sea suficiente
para ajustar la relación molar del H_{2} con respecto al CO en el
gas de síntesis que pasa a 34 cercana a la estoiquiométrica. Esto
evita el derroche de CO de valor quemándolo como combustible. La
producción de hidrógeno a partir del gas de síntesis por uno o más
de la (PSA), (TSA), separación con membranas, o una reacción de
conversión del gas de agua es conocida y descrita en las patentes
U.S. 6,043,288 y 6,147,126. En otra realización preferida, una
porción del hidrógeno separado es removida de la línea 54, a través
de la línea 58, y pasada a una o más de (i) la instalación de
mejoramiento del bitumen si está lo suficientemente cerca, para
proporcionar hidrógeno de reacción para la hidroconversión del
bitumen y particularmente el hidrotratamiento de la fracción diesel
derivada del bitumen, (ii) la unidad de hidroisomerización 38 para
la hidroisomerización moderada de al menos la fracción diesel
pesada derivada de la conversión de gas, para reducir su punto de
fluidez con un mínimo efecto en el índice de cetano, y
preferiblemente al menos a la unidad de hidroisomerización 38. En la
unidad de reacción de síntesis de hidrocarburos 34, el H_{2} y el
CO que están en el gas de síntesis reaccionan en presencia de un
catalizador de síntesis de hidrocarburos apropiado, preferiblemente
uno que comprende un componente catalítico de cobalto soportado,
para producir hidrocarburos, incluyendo una fracción ligera y una
fracción pesada. La reacción de síntesis es altamente exotérmica y
el interior del reactor debe ser enfriado. Esto es realizado por
medios de intercambio de calor (no mostrados) tal como tubos en el
reactor, en los cuales el agua de enfriamiento mantiene la
temperatura de reacción deseada. Esto convierte el agua de
enfriamiento en vapor de presión media que tiene una presión y
temperatura de, por ejemplo, desde 1034-4137 kPaa
(150-600 psia) y 121-254ºC
(250-490ºF). De esta forma el agua de enfriamiento
entra en la unidad a través de la línea 60, enfría el interior del
reactor de síntesis (no mostrado) y se convierte en vapor de presión
media el cual pasa a través de la línea 62. Todo o una porción de
este vapor puede también ser usada para la producción de bitumen;
para los equipos en el proceso de conversión de gas, para el
fraccionamiento, etc. Si la instalación de mejoramiento del bitumen
está suficientemente cerca, todo o una porción de este vapor puede
ser pasada a la unidad de mejoramiento del bitumen, donde puede ser
usada para la generación de energía, para suministrar calor para el
fraccionamiento, para lanzar el coque fuera de un coquizador, etc.
Es preferido calentar este vapor de presión media hasta una calidad
súper-caliente, antes de ser usado para la
producción de bitumen. La fracción pesada de hidrocarburos (por
ejemplo, de 371ºC+ (700ºF+)) es removida de 34 a través de la línea
74 y pasada a la unidad de hidroisomerización 36 en la cual es
hidroisomerizada e hidrocraqueada de manera moderada. Esto
convierte a alguno de los hidrocarburos pesados en hidrocarburos de
punto de ebullición más bajo, incluyendo los hidrocarburos que
bullen en el rango del diesel. La fracción de hidrocarburos más
ligera de 371ºC- (700ºF-) es removida de 34 a través de la línea 64
y pasada a la unidad de hidroisomerización moderada 36. El
hidrógeno para la reacción de hidroisomerización entra a 38 a través
de la línea 37. Esta fracción más ligera puede o puede no incluir
los hidrocarburos de 260ºC- (500ºF-) de la fracción diesel total,
dependiendo de si es o no deseado retener los oxigenados en esta
fracción (ver, la patente U.S. 5,689,031). Los productos gaseosos
de la reacción de síntesis de hidrocarburos comprenden los
hidrocarburos C_{2}-C_{3+}, incluyendo los
hidrocarburos que bullen en los rangos inferiores de ebullición del
diesel y la nafta, el vapor de agua, el CO_{2} y el gas de
síntesis que no reaccionó. Este vapor es enfriado en una o más
etapas (no mostrado), durante las cuales el agua y los
hidrocarburos C_{2}-C_{3+} se condensan y son
separados del resto del gas, y extraídos del reactor a través de la
línea 64. El agua es retirada a través de la línea 66 y los
hidrocarburos ligeros, líquidos a través de la línea 70. Estos
hidrocarburos ligeros incluyen los hidrocarburos que bullen en los
rangos del diesel y la nafta, y son pasados a la línea 80. El agua
puede ser usada para enfriamiento, generación de vapor y similares
y, si una fuente abundante de agua apropiada no está disponible,
entonces preferiblemente para al menos el enfriamiento del gas de
síntesis caliente para producir vapor de alta presión para la
producción de bitumen. El gas no condensado remanente comprende
mayormente metano, CO_{2}, pequeñas cantidades de hidrocarburos
ligeros C_{3-}, y gas de síntesis que no reaccionó. Este gas es
removido a través de la línea 72 y usado como combustible para
calentar las calderas para hacer vapor para la generación de
energía, la estimulación del bitumen, el mejoramiento, y otros usos.
Toda o una porción del agua removida a través de la línea 66 puede
también ser calentada para hacer vapor para alguno de estos
propósitos y, si no está disponible una fuente abundante de agua
apropiada, entonces preferiblemente para al menos el enfriamiento
del gas de síntesis caliente para producir vapor de alta presión
para la producción de bitumen. La fracción pesada hidroisomerizada
es removida de 36 a través de la línea 76 y pasada a la línea 80. El
material diesel hidroisomerizado de manera menos severa es removido
de 38 a través de la línea 78 y pasado a la línea 80, donde se
mezcla con la fracción pesada hidroisomerizada. Esta mezcla,
conjuntamente con los hidrocarburos ligeros condensados de la línea
70 pasa al fraccionador 40. Las fracciones producidas en 40 incluyen
una fracción de nafta 82, una fracción diesel 84 y una fracción
lubricante 86. Cualquier hidrocarburo C_{3-} presente en el
fraccionador es removido a través de la línea 88 y usado como
combustible. Opcionalmente, todo o una parte de la fracción
lubricante puede ser reciclada nuevamente hacia la unidad de
hidroisomerización 36 a través de la línea 89, en la cual es
convertida en hidrocarburos que bullen en el rango del diesel, para
incrementar la producción de diesel total. Todo o una porción de la
fracción de nafta, y preferiblemente que comprenda al menos una
fracción de nafta ligera, es removida del fraccionador a través de
la línea 82 y pasada a la instalación de producción de bitumen 12,
para la dilución del bitumen.
\newpage
Una realización de una instalación de
mejoramiento del bitumen 14 útil para llevar a la práctica la
invención es mostrada en la Figura 3 que comprende una retorta
tubular atmosférica 90, un fraccionador al vacío 92, un coquizador
fluido 94, un dispositivo de hidrotratamiento de gasóleo 96, un
dispositivo de hidrotratamiento de destilados medios y nafta
combinados 98 y un fraccionador de destilados 100. El bitumen es
pasado, a través de la línea 22, desde la instalación de producción
de bitumen a la retorta tubular atmosférica 90. En el fraccionador
90 los hidrocarburos de 343-399ºC-
(650-750ºF-) más ligeros son separados de los
hidrocarburos de 343-399ºC+
(650-750ºF+) más pesados y pasados, a través de la
línea 102 al dispositivo de hidrotratamiento 98. Los hidrocarburos
de 343-399ºC+ (650-750ºF+) son
pasados, a través de la línea 104, al fraccionador al vacío 92.
Opcionalmente, los hidrocarburos que bullen en el rango de
bullición de la nafta (por ejemplo, el diluyente de nafta) pueden
ser separados y removidos de 90. Puede ser deseable remover esta
nafta, la cual es en su mayoría la nafta diluyente, por medio de un
fraccionador de rebaba, en lugar de pasar la mezcla completa de
diluyente y bitumen a 90. En 92, la fracción más pesada producida
en 90 es separada en una fracción de 538ºC- (1000ºF-) de gasóleo
pesada y materiales de residuo de 538ºC+ (1000ºF+). Los materiales
de residuo son pasados al coquizador fluido 94, a través de la
línea 106 y la fracción de gasóleo pesada es pasada al dispositivo
de hidrotratamiento de gasóleo 96, a través de las líneas 108 y
110. El coquizador fluido 94 es una unidad no catalítica en la cual
la fracción de 538ºC+ (1000ºF+) contacta las partículas de coque
caliente, que la craquea de manera térmica a hidrocarburos de punto
de ebullición más bajo y coque. El coque es retirado del fondo del
coquizador a través de la línea 112. Aunque no es mostrado, este
coque es parcialmente combustionado para calentarlo nuevamente
hasta la temperatura de craqueo del bitumen de alrededor de
482-593ºC (900-1100ºF). Esto consume
parte del coque y el coque caliente remanente es pasado nuevamente
al coquizador, para proporcionar el calor para el craqueo térmico.
Los hidrocarburos de punto de ebullición más bajo producidos en el
coquizador comprenden nafta, destilados medios y un gasóleo pesado.
Estos hidrocarburos de punto de ebullición más bajo, que incluyen
los hidrocarburos de 371ºC- (700ºF-) que bullen en el rango del
diesel deseado, son pasados, a través de las líneas 114 y 102, al
dispositivo de hidrotratamiento 98. El gasóleo de 371ºC+ (700ºF+) es
pasado al dispositivo de hidrotratamiento de gasóleo 96, a través
de la línea 110. El hidrógeno o un gas de tratamiento que contiene
hidrógeno es pasado a los dispositivos de hidrotratamiento a través
de las líneas 116 y 118. En los dispositivos de hidrotratamiento,
los hidrocarburos reaccionan con el hidrógeno en presencia de un
catalizador de hidrotratamiento resistente a los aromáticos y el
azufre apropiado para remover los compuestos heteroátomos (por
ejemplo, nitrógeno y azufre), metales y aromáticos no saturados. La
fracción de gasóleo contiene más de estos compuestos no deseables
que la fracción de combustibles destilados y por lo tanto requiere
un hidrotratamiento más severo. El gasóleo hidrotratado es removido
del dispositivo de hidrotratamiento 96 y pasado, a través de la
línea 120, al almacenamiento para la transportación o a operaciones
adicionales de mejoramiento. Los hidrocarburos hidrotratados de
371ºC- (700ºF-) pasan del dispositivo de hidrotratamiento 98 al
fraccionador 100, a través de la línea 122, en el cual estos son
separados en fracciones diesel y de nafta ligera. La nafta es
removida a través de la línea 124 y el diesel a través de la línea
126. El diesel de índice de cetano superior de la instalación de
conversión de gas es pasado a la línea 126 desde la línea 84 para
formar una mezcla de los dos, para producir una base de combustible
diesel que tiene un índice de cetano superior que la fracción diesel
derivada del bitumen removida del fraccionador 100. Esta base de
combustible diesel mezclada es enviada al almacenamiento para
mezclarla o para procesarla adicionalmente en uno o más tipos de
combustible diesel. La nafta hidrotratada es preferiblemente usada
como gasolina.
Los catalizadores de síntesis de hidrocarburos
son bien conocidos y son preparados combinando el (los)
componente(s) de metal catalítico con uno o más componentes
soportes del metal catalítico, el (los) cual(es)
puede(n) o puede(n) no incluir uno o más componentes
de zeolita apropiados, por intercambio iónico, impregnación,
humedad incipiente, combinación o a partir de una sal fundida, para
formar el catalizador precursor. Tales catalizadores típicamente
incluyen un compuesto de al menos un componente de metal catalítico
del Grupo VIII soportado sobre, o combinado con, al menos un
material de soporte de óxido de metal refractario inorgánico, tal
como alumina, sílice-alumina, amorfos, zeolitas y
similares. Los Grupos elementales aquí referidos son aquellos
encontrados en la Tabla Periódica de Elementos de
Sargent-Welch, © 1968 de la
Sargent-Welch Scientific Company. Los catalizadores
que comprenden un componente catalítico de cobalto o cobalto y
renio, particularmente cuando están combinados con un componente de
titania, son conocidos para maximizar la producción de
hidrocarburos alifáticos a partir de un gas de síntesis, mientras
los catalizadores de hierro son conocidos para producir cantidades
más altas de alifáticos no saturados. Estos y otros catalizadores de
síntesis de hidrocarburos y sus propiedades y sus condiciones de
operación son bien conocidos y discutidos en artículos y en
patentes.
Claims (12)
1. Un proceso para producir una fracción de
combustible diesel a partir del bitumen y a partir de una conversión
de gas que comprende:
- (i)
- estimular la producción de bitumen con vapor obtenido a partir de un proceso de conversión de gas alimentado con gas de hidrocarburos, preferiblemente un gas natural, que produce vapor y fracciones de hidrocarburos diesel y de nafta,
- (ii)
- diluir el bitumen producido con la nafta producida por dicha conversión de gas para formar una mezcla de fluidos que pueda ser transportada por tubería que comprende dicho bitumen y el diluyente,
- (iii)
- transportar dicha mezcla por tubería hacia una instalación de mejoramiento del bitumen,
- (iv)
- mejorar dicho bitumen a hidrocarburos de punto de ebullición más bajo, incluyendo una fracción diesel, y
- (v)
- formar una mezcla de al menos una porción de dicha fracción diesel derivada de la conversión de gas y la fracción diesel derivada del bitumen.
2. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 1,
donde la fracción diesel producida mediante dicha conversión de gas
tiene un índice de cetano superior que aquella fracción diesel
producida a partir de dicho bitumen.
3. Un proceso de acuerdo a las reivindicaciones
1 o 2, donde dicho vapor comprende al menos uno de un vapor de alta
presión y un vapor de baja presión.
4. Un proceso de acuerdo a una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde dicha fracción diesel producida a
partir de dicho proceso de conversión de gas es hidroisomerizada
para reducir su punto de fluidez mientras minimiza la reducción en
el índice de cetano.
5. Un proceso de acuerdo a una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, donde dicho diluyente de nafta comprende
una fracción de nafta ligera.
6. Un proceso de acuerdo a una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, donde dicha fracción diesel derivada del
bitumen es hidrotratada para reducir el contenido de heteroátomos,
aromáticos y metales.
7. Un proceso de acuerdo a una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, donde dicho diluyente de nafta es usado en
un único pase.
8. Un proceso de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, donde dicha mezcla de las fracciones diesel
tiene un índice de cetano superior que aquel de la fracción diesel
derivada del bitumen.
9. Un proceso de acuerdo a una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, donde dicho mejoramiento del bitumen
comprende la coquización y el fraccionamiento.
10. Un proceso de acuerdo a una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, donde dicha conversión de gas también
produce agua y un gas de cola útil como combustible usado para hacer
vapor a partir de dicha agua.
11. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 1,
donde:
(i) el gas natural es convertido en un gas de
síntesis caliente que comprende una mezcla de H_{2} y CO el cual
es enfriado por intercambio indirecto de calor con agua para
producir vapor;
(ii) dicho gas de síntesis es contactado con un
catalizador de síntesis de hidrocarburos en uno o más reactores de
síntesis de hidrocarburos, en condiciones de reacción efectivas para
que dicho H_{2} y el CO que están en dicho gas reaccionen y
produzcan calor, hidrocarburos líquidos incluyendo las fracciones de
combustible diesel y de nafta, y un gas que comprende metano y
vapor de agua;
(iii) el calor es removido de dicho uno o más
reactores por intercambio indirecto de calor con agua para producir
vapor;
(iv) al menos una porción de dicha fracción
diesel en (ii) es hidroisomerizada para reducir su punto de
fluidez;
(v) al menos una porción del vapor producido en
uno o ambos pasos (i) y (iii) es pasada a una formación de arena
bituminosa para remojar en caliente y reducir la viscosidad del
bitumen;
(vi) dicho bitumen es producido removiéndolo de
dicha formación;
(vii) la viscosidad del bitumen producido es
reducida mezclándolo con un diluyente que comprende dicha nafta
producida en el paso (ii);
(viii) dicha mezcla es transportada por tubería
a una instalación de mejoramiento del bitumen;
(ix) dicho bitumen es convertido a hidrocarburos
de punto de ebullición más bajo, incluyendo una fracción de
combustible diesel que contiene compuestos heteroátomos;
(x) dicha fracción de combustible diesel
derivada del bitumen es hidrotratada para reducir su contenido de
heteroátomos; y
(xi) al menos una porción de dichas fracciones
de combustible diesel hidrotratadas y de punto de fluidez reducido
son combinadas.
12. Un proceso de acuerdo a la reivindicación
11, donde dichas fracciones combinadas comprenden una base de
combustible diesel que tiene un índice de cetano superior que dicha
fracción diesel producida mediante dicha conversión del bitumen.
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| US7770646B2 (en) * | 2006-10-09 | 2010-08-10 | World Energy Systems, Inc. | System, method and apparatus for hydrogen-oxygen burner in downhole steam generator |
| US7703519B2 (en) * | 2006-11-14 | 2010-04-27 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Combined hydrogen production and unconventional heavy oil extraction |
| US8616294B2 (en) * | 2007-05-20 | 2013-12-31 | Pioneer Energy, Inc. | Systems and methods for generating in-situ carbon dioxide driver gas for use in enhanced oil recovery |
| US20080296018A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Zubrin Robert M | System and method for extracting petroleum and generating electricity using natural gas or local petroleum |
| US7637243B2 (en) * | 2007-07-10 | 2009-12-29 | Qamhiyeh Ziyad A | Rotary internal combustion engine |
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| US8261831B2 (en) * | 2009-04-09 | 2012-09-11 | General Synfuels International, Inc. | Apparatus and methods for the recovery of hydrocarbonaceous and additional products from oil/tar sands |
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| US8312928B2 (en) * | 2009-04-09 | 2012-11-20 | General Synfuels International, Inc. | Apparatus and methods for the recovery of hydrocarbonaceous and additional products from oil shale and oil sands |
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|---|---|---|---|---|
| US2464810A (en) * | 1944-08-25 | 1949-03-22 | Foster Wheeler Corp | Catalytic conversion |
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| US4127470A (en) * | 1977-08-01 | 1978-11-28 | Exxon Research & Engineering Company | Hydroconversion with group IA, IIA metal compounds |
| US4149597A (en) * | 1977-12-27 | 1979-04-17 | Texaco Exploration Canada Ltd. | Method for generating steam |
| US4172857A (en) * | 1978-04-03 | 1979-10-30 | Arthur G. Mckee & Company | Process and apparatus for ethylene production |
| US4330038A (en) * | 1980-05-14 | 1982-05-18 | Zimpro-Aec Ltd. | Oil reclamation process |
| US5097903A (en) * | 1989-09-22 | 1992-03-24 | Jack C. Sloan | Method for recovering intractable petroleum from subterranean formations |
| US5316659A (en) * | 1993-04-02 | 1994-05-31 | Exxon Research & Engineering Co. | Upgrading of bitumen asphaltenes by hot water treatment |
| US5733941A (en) * | 1996-02-13 | 1998-03-31 | Marathon Oil Company | Hydrocarbon gas conversion system and process for producing a synthetic hydrocarbon liquid |
| US5929126A (en) * | 1998-01-30 | 1999-07-27 | Exxon Research And Engineering Co. | Gas conversion with rejuvenation ammonia removal |
| US6147126A (en) * | 1998-02-10 | 2000-11-14 | Exxon Research And Engineering Company | Gas conversion using hydrogen from syngas gas and hydroconversion tail gas |
| US6043288A (en) * | 1998-02-13 | 2000-03-28 | Exxon Research And Engineering Co. | Gas conversion using synthesis gas produced hydrogen for catalyst rejuvenation and hydrocarbon conversion |
| US6016868A (en) * | 1998-06-24 | 2000-01-25 | World Energy Systems, Incorporated | Production of synthetic crude oil from heavy hydrocarbons recovered by in situ hydrovisbreaking |
| US5958365A (en) * | 1998-06-25 | 1999-09-28 | Atlantic Richfield Company | Method of producing hydrogen from heavy crude oil using solvent deasphalting and partial oxidation methods |
| US6357526B1 (en) * | 2000-03-16 | 2002-03-19 | Kellogg Brown & Root, Inc. | Field upgrading of heavy oil and bitumen |
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