ES2498719A1 - Columna flash mejorada y procedimiento para regenerar aceite mineral usado - Google Patents

Abstract

Columna flash mejorada y procedimiento para regenerar aceite mineral usado. El procedimiento se divide en seis etapas: Deshidratación, pretratamiento, extracción de glicoles y otros hidrocarburos, extracción de spindle oil, destilación de aceite base lubricante ligero y medio, y destilación de aceite pesado. Las etapas de destilación se llevan a cabo mediante la incorporación de la columna flash mejorada de la invención (1), con una precámara ciclónica de evaporación (10) descendente cuya sección aumenta progresivamente, y un separador ciclónico (14) en la salida. Este novedoso diseño de columna de destilación, sin reflujo, permite trabajar con altos vacíos, hasta 0,5 mbar, y consecuentemente con temperaturas del producto a destilar sensiblemente menores que los equipos de destilación actuales. La ausencia de reflujo y de elementos de contacto en el interior de la columna, permite pretratar el aceite usado con una solución básica en cantidad suficiente para obtener aceites base destilados que no requieren tratamiento final.

Description

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25-03-2013

DESCRIPCIÓN

COLUMNA FLASH MEJORADA Y PROCEDIMIENTO PARA REGENERAR ACEITE MINERAL USADO

Objeto y campo

La presente invención, se refiere a un procedimiento y equipos para regenerar aceite mineral usado, de forma sencilla, económica y eficaz.

Su campo de aplicación es el de la recuperación y regeneración de aceites minerales usados (industriales y de automoción). Más específicamente, al tratamiento que permite quitar los contaminantes del aceite mineral usado y producir aceite base regenerado para la formulación de nuevos lubricantes y productos industriales.

La presente invención, también se refiere en general a la destilación de aceites lubricantes usados, petróleo crudo y mezclas de hidrocarburos. Más específicamente, a la destilación de aceites usados para su recuperación como aceite base o combustible.

Antecedentes de la invención

Los aceites lubricantes nuevos contienen aproximadamente un 85 % de aceite base y un 15 % de aditivos de composición variada, dependiendo de la aplicación a la que vayan a ser destinados.

Durante su utilización los aceites sufren dos tipos de alteraciones, por un lado la concentración y variación de los aditivos que acompañan al mismo y por otro lado, el propio proceso, el combustible, el medio ambiente, añaden agua, sedimentos, productos oxidados, etc.

Un aceite usado de motor presenta a grandes rasgos la siguiente composición cualitativa:

•

Hidrocarburos de tres tipos o procedencias: Ligeros procedentes de contaminación por gasolina, gasóleos procedentes de aquellos motores que utilizan este carburante y aceite base.

•

Agua procedente de la combustión o contaminación.

•

Sedimentos que estarán formados por: Metales de desgaste de partes móviles de motor

o equipos lubricados, inquemados procedentes de los combustibles y polvo.

Presentan además un contenido variable de una serie de elementos metálicos y no metálicos que proceden de los aditivos que se incorporan al aceite inicialmente y otros adicionados de forma artificial o accidental.

El aceite base de los lubricantes usados no se desgasta. Las cadenas de hidrocarburos parafínicos, nafténicos y aromáticos de las que está compuesto el aceite base de los lubricantes, permanecen inalterables durante la vida útil del lubricante. El proceso de regeneración quita los aditivos, la suciedad y los contaminantes, dejando un aceite base lubricante de las mismas características que los obtenidos por refino del crudo de petróleo.

Cada año, se comercializan en el mundo unos 40 millones de toneladas de aceites lubricantes. Estos lubricantes, una vez que llegan al final de su vida útil, tienen que ser sustituidos, generando todo los años millones de toneladas de aceites minerales usados.

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En la actualidad, la mayor parte de este residuo peligroso es valorizado energéticamente en calderas y hornos industriales. Una parte importante de este tipo de instalaciones no cumple con las restricciones medioambientales en cuanto a emisiones se refiere, trasladando los contaminantes del aceite usado al medioambiente.

Aunque la Regeneración de los aceites minerales usados es el tratamiento prioritario en la Unión Europea, en la mayoría de los países desarrollados y en vías de desarrollo no lo es. Por lo que, son aspectos básicamente económicos los que establecen el tipo de gestión principal del aceite usado, combustión versus regeneración. Tan solo un pequeño porcentaje del aceite lubricante usado producido se regenera en el mundo.

Los primeros datos sobre la regeneración de los aceites usados datan de principios de 1900 en Europa, donde la escasa producción de petróleo y los altos costes de importación del mismo empujaron a la recuperación de los aceites.

Durante la segunda Guerra mundial el sector vivió un auge debido a la escasez de suministro de aceite base. Los procesos de regeneración utilizados hasta finales de los años 70 empleaban ácido sulfúrico y tierras decolorantes para quitar los contaminantes del aceite usado, generando grandes cantidades de residuos ácidos altamente tóxicos. El endurecimiento de las legislaciones medioambientales en países industrializados, ha llevado al tratamiento con ácido al declive.

Para resolver los problemas citados, y por las mismas fechas, se desarrollan diversos procesos de regeneración basados en una o varias destilaciones fraccionadas. Así, el documento US 3,173,859 propone una primera destilación inicial y una segunda destilación final separadas por un tratamiento intermedio, mientras que el documento US 3,879,282 describe un proceso que utiliza una destilación en columna flash convencional precedida de un pretratamiento con una base fuerte, y seguida de un tratamiento final para obtener las características deseadas de los distintos productos. Este último documento constituye el inicio de una linea de desarrollo que conduce hasta la presente invención.

En la actualidad la industria de la regeneración, utiliza distintos procesos en los que se alternan operaciones básicas como la deshidratación y la destilación con etapas de pretratamiento y acabado.

Pretratamiento

El pretratamiento común en los procesos de regeneración de aceites usados consiste en la decantación de agua y filtrado. Algunos procesos incorporan además, la neutralización del aceite con una base fuerte y/o la extracción de los contaminantes con propano líquido.

La adición de una base fuerte al aceite es un método sencillo, económico y eficaz para pretratar el aceite usado, previo a las operaciones de destilación. En la mayoría de los procesos se incorpora la base al aceite antes de ser sometido a la deshidratación, con lo que se diluye la base y proporcionalmente los efectos buscados del pretratamiento. El tiempo de reacción de la mezcla y la temperatura, tampoco son en la mayoría de los casos los adecuados. Por otro lado, los procesos que actualmente utilizan el pretratamiento con álkali, incorporan cantidades insuficientes para provocar las reacciones deseadas. De todos los contaminantes del aceite usado, los productos de la degradación oxidativa suponen la porción más grande. Por ello el grado de refino de un aceite base regenerado, se mide en función del porcentaje de compuestos oxigenados presente en el mismo. Para eliminar la totalidad de los compuestos oxigenados de un aceite usado tipo, es necesario adicionar una cantidad 13 veces superior a la necesaria para neutralizar los compuestos ácidos que se encuentran en el aceite usado. Aunque en las patentes que describen procesos de

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regeneración en los que se incorpora el pretratamiento con una solución básica al 50%, las cantidades que se establecen varían entre un 0,2% y un 10%, la realidad operacional de las plantas actuales que utilizan dicho pretratamiento, es que emplean cantidades inferiores al 3%. El motivo es que la formación de sales metálicas, producto de las reacciones del álkali con los contaminantes del aceite, produce un aumento de viscosidad proporcional a la cantidad de base adicionada, lo que provoca obstrucciones y ensuciamientos adicionales en las estructuras internas y circuitos de reflujo de los evaporadores y columnas de destilación empleados actualmente.

Las patentes US Nº 6.398.948 B1, US Nº 7.267.760 y EP 1 171 554 B1, describen un método para quitar los contaminantes del aceite usado, empleando un catalizador de transferencia de fase para facilitar la transferencia de una base orgánica o inorgánica al substrato del aceite. En concreto el catalizador preferido en la aplicación de dicha patente es el glicol. Es conocido que los catalizadores de transferencia de fase pueden ser usados para acelerar la tasa de reacciones entre dos especies químicas que están inicialmente presentes en diferentes fases. En el caso de las reacciones entre una solución básica y el aceite usado, son más determinantes otras variables como el tiempo de contacto, la homogeneidad de la mezcla y la temperatura de la misma. Si estas variables se establecen correctamente, no se hace necesario la adición de un catalizador en el pretratamiento del aceite con una solución básica. En cualquier caso, los aceites lubricantes usados de los que se abastecen las plantas de regeneración, incorporan de media un 3 % de glicoles, debido por un lado a la contaminación del aceite con el líquido refrigerante del motor y por otro a los componentes utilizados en la fabricación de los aceites sintéticos (en la actualidad la comercialización de los aceites sintéticos supone un 10% del total de ventas de lubricantes). Esta cantidad sería más que suficiente para acelerar, en caso necesario, las reacciones de la solución básica con el aceite. Por lo tanto, si se establece un tiempo de reacción mínimo en un reactor con agitación suficiente para homogeneizar la mezcla y se selecciona la temperatura adecuada para promover las reacciones, se hace innecesario y accesorio la adición de un catalizador de transferencia de fase, que por otro lado ya lo incorpora el aceite usado que se usa como materia prima para las plantas de regeneración.

Destilación

Uno de los principales problemas que plantea la regeneración de los aceites lubricantes usados atañe a la destilación de los mismos. Se trata del ensuciamiento severo que sufren los equipos, debido a la conjunción de la cantidad de contaminantes que lleva el aceite usado junto con las altas temperaturas de calentamiento que se utilizan. Estas dos variables dan lugar a reacciones de craqueo térmico y degradación térmica de los compuestos más inestables, que originan la formación de coque en el interior de los equipos. Esto origina costes de mantenimiento, disminución de la eficiencia de los equipos y baja calidad de los destilados, los cuales requieren de un tratamiento final para poder ser comercializados.

Los procesos actuales de recuperación de aceites usados utilizan en las etapas de destilación evaporadores y/o columnas de destilación para separar los aceites base de sus contaminantes.

Evaporadores

Existen numerosos procesos de regeneración de aceites usados en los que se incorporan los evaporadores de película fina (TFE) en las etapas de destilación. El evaporador de película se compone básicamente de un cuerpo de evaporador cilíndrico, colocado verticalmente y calentado mediante una camisa de calefacción, y un rotor con aletas en su interior. El producto a tratar se introduce por encima de la camisa de calefacción y las aletas del rotor lo cogen y lo esparcen como una película fina por la pared de calefacción. Debido a

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la gravedad, el producto desliza hacia abajo evaporándose al mismo tiempo. Los vapores producidos recorren el aparato hacia arriba en contracorriente. Estos equipos presentan varios inconvenientes. Por un lado su alto coste de adquisición. Por otro lado hay que tener en cuenta que el rotor es una parte móvil compuesta por un eje, rodamientos, casquillos y cierres mecánicos para garantizar la estanqueidad del equipo en condiciones de alto vacío y altas temperaturas. Esto se traduce en costosas operaciones periódicas de mantenimiento y en una fuente potencial de problemas mecánicos. Por último, el inevitable ensuciamiento del cuerpo del evaporador y del rotor, obliga a parar el proceso para realizar operaciones de limpieza, que la mayoría de las veces incluyen la extracción del rotor.

La patente americana Nº 5.814.207, describe un método de regeneración de aceite usado en el que emplea un evaporador de vacío ciclónico en las etapas de destilación. Dicha patente describe el evaporador como “un evaporador ciclónico de vacío que comprende de una cámara de evaporación substancialmente vacía en la cual la alimentación es inyectada tangencialmente, y en el que una fracción de la alimentación condensa en un condensador de mezcla comunicado con la cámara de evaporación”. La patente arriba mencionada no presenta ningún plano de detalle del susodicho evaporador ni explica cómo evita los arrastres y la contaminación, de coke y gotas de aceite usado, al condensador. Adicionalmente los destilados obtenidos con este método pueden contener compuestos volátiles, compuestos sulfurados inestables y productos de la descomposición de los aditivos. Por lo que se contempla en la propia patente la implementación de un tratamiento final.

La patente PCT Nº WO 91/17804 describe un evaporador ciclónico de vacío mejorado para la destilación de aceites usados. El interior del evaporador contiene un número de conos concéntricos montados unos sobre otros, los cuales sirven para proporcionar una acción de reflujo. En la parte superior de la cámara de evaporación incorpora un condensador de mezcla en el que se condensa el destilado.

La patente PCT WO 92/15659, describe un método para regenerar aceite lubricante usado y un aparato para aplicar este método. El evaporador descrito en esta patente contiene una camisa interior a través de la cual circulan conjuntamente el aceite vaporizado y aceite usado en estado líquido. El método de regeneración descrito en esta patente, incluye tanques de decantación para los destilados obtenidos a fin de separar las partículas arrastradas durante la evaporación. Adicionalmente los destilados obtenidos en la etapa de destilación requieren de un costoso tratamiento final con hidrógeno.

La patente US Nº 4140212, describe una columna de destilación ciclónica para la destilación de aceites usados. La columna descrita contempla una serie de estructuras interiores para canalizar el flujo de vapor y líquido, así como una estructura inferior para separar la columna en dos mitades, con un conducto de conexión de ambas mitades para igualar las presiones. La entrada del líquido a la columna se realiza mediante una boquilla tangencial.

Las patentes US Nº 6.398.948 B1, US Nº 7.267.760 y EP 1 171 554 B1, describen un proceso en el que utilizan un evaporador que separa el aceite en tres fracciones. Las patentes arriba mencionadas no presentan ningún plano de detalle del susodicho evaporador ni explican cómo evitan los arrastres y la contaminación, de coke y gotas de aceite usado, a los respectivos condensadores. El único gráfico que se aporta en dichas patentes es un esquema muy básico de proceso en el que el evaporador para la destilación del aceite usado, se representa como una columna de destilación con tres salidas.

Las principales desventajas de los evaporadores descritos en las patentes US Nº 5.814.207, PCT Nº WO 91/17804, PCT WO 92/15659 y US Nº 4140212, son el ensuciamiento de las

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estructuras interiores por formación de coque y por depósitos de partículas carbonáceas, y los arrastres de coque y gotas de aceite usado a los condensadores.

En el caso de los evaporadores descritos en las patentes US Nº 5.814.207 y PCT Nº WO 91/17804, presentarían ensuciamiento de la bandeja de recogida de destilados y obstrucción del conducto de salida del mismo hacia el depósito de recepción de destilados, y ensuciamiento y obstrucción de las duchas del condensador de mezcla. Adicionalmente, la condensación por condensador de mezcla en el interior o el exterior del propio evaporador, contamina de forma continua el destilado, haciendo pasar a través de él todos los compuestos volátiles, compuestos de oxidación, compuestos inestables sulfurados y otros compuestos de descomposición térmica de los aditivos.

En el caso de la columna ciclónica descrita en la patente US Nº 4140212, la boquilla de entrada del aceite a la columna se iría obstruyendo por formación de coque y depósitos de residuos carbonosos con el paso de las horas, viendo reducida su capacidad al cabo de algunos días. También el conducto de igualación de presiones es una fuente potencial de problemas por ensuciamiento y obstrucciones.

Todos estos problemas dan lugar a frecuentes paradas para realizar la limpieza de los equipos. Adicionalmente, los aceites destilados obtenidos en los evaporadores descritos en las anteriores patentes requieren de un tratamiento final costoso.

Columnas de destilación

El diseño de las columnas de destilación que se usan en algunos procesos de regeneración de aceites usados, proviene de la industria del refino del petróleo. En la mayoría de los casos son columnas empacadas, lavadas con una alta tasa de flujo del líquido de reflujo para evitar el ensuciamiento prematuro del empaque. La caída de presión en este tipo de columnas no es despreciable, por lo que para poder destilar los componentes más pesados, es necesario calentar el aceite a una temperatura por encima de los 350 ºC. A estas temperaturas el craqueo de los compuestos más inestables es elevado, produciendo degradación térmica y coquización de los mismos. Esto da lugar, a paradas por mantenimiento y limpiezas más periódicas. Como resultado de los reflujos de los diferentes cortes de destilación obtenidos, y la gran superficie de contacto que ofrecen las columnas empacadas, se hace necesario en todos los procesos que incorporan este tipo de equipos, un tratamiento final de los destilados para poder cumplir con las especificaciones del mercado.

Tratamiento final

Todos los procesos de regeneración en funcionamiento en la actualidad, requieren de un tratamiento final. Los más utilizados son: la hidrogenación (condiciones del tratamiento: 370ºC/100 bar), el hidrotratamiento (condiciones del tratamiento 320ºC/60 bar), la extracción de los contaminantes con disolventes y por último el tratamiento con tierras decolorantes.

Los dos primeros requieren una alta inversión en los equipos y tienen un alto coste de operación. Además en el caso de la hidrogenación, las condiciones tan severas de presión y temperatura rompen las cadenas lineales de los aceites sintéticos, impidiendo su recuperación.

Los tratamientos de extracción con disolventes también tienen un coste de adquisición no despreciable y elevan asimismo los costes operacionales.

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Por último el tratamiento con tierras, presenta dos problemas importantes. Por un lado la generación de residuos (tierras aceitosas) y por otro la disminución del rendimiento del proceso al quedar retenido en las tierras gastadas un porcentaje en peso de aceite entre el 50-100 %. Por supuesto los costes operacionales también se ven incrementados por la compra de tierras decolorantes y por los gastos de gestión de los residuos.

Con estos antecedentes, es compresible que la industria de la regeneración no haya despegado, y no se haya convertido en una verdadera alternativa a la combustión de los aceites usados. Los procesos actuales son costosos de adquirir y de operar.

En consecuencia, es un objetivo de la presente invención el disponer de un proceso cuyo coste de adquisición sea similar al de una planta de tratamiento de aceites usados para combustión, que no genere residuos, que sea polivalente y pueda alternativamente regenerar o producir combustibles con calidades que cumplan con todas las especificaciones del mercado.

Es otro objetivo de la presente invención el disponer de un proceso de regeneración de aceites usados que sea rentable y no produzca residuos tóxicos.

Descripción de la invención

Para alcanzar los objetivos propuestos se ha desarrollado el proceso de la invención, el cual separa los compuestos ácidos, los compuestos metálicos y organometálicos, los aditivos gastados, los hidrocarburos polinucleares aromáticos y separa o sustituye los hidrocarburos que contienen heteroátomos (cloro, boro, fósforo, azufre, oxígeno y nitrógeno), del aceite usado lubricante, obteniendo aceites base lubricantes libres de olores y con buen color, que cumplen con los requerimientos del Instituto Americano del Petróleo establecidos para los aceites base del Grupo I+.

Esta invención se refiere también a una columna flash mejorada para la destilación de aceites usados a alto vacío, esencialmente libre de mantenimiento, sin estructuras interiores ni sistemas de reflujo. Esta columna también puede aplicarse en otros procesos de destilación o evaporación como por ejemplo la destilación de petróleos o la recuperación de disolventes.

El componente esencial de la presente invención es el uso de la columna flash mejorada en las etapas de destilación del proceso que se propone.

La columna flash mejorada consta de un cuerpo cilíndrico de altura variable en función de los productos y caudales a destilar, un fondo toriesférico tipo klopper soldado en la parte inferior con una tubuladura de salida para el producto de fondo, una tapa superior embridada para las tareas de inspección y limpieza, una tubuladura lateral embridada en la parte superior de la columna, para la salida de los vapores, una tubuladura de entrada de producto a la columna, unida a una precámara ciclónica de evaporación descendente cuya sección aumenta de forma progresiva conforme el líquido se desplaza a lo largo de ella, y tubuladuras para la instrumentación.

El producto a destilar entra a la columna a través de la precámara ciclónica de evaporación, donde el producto empieza a evaporar y comienza la separación vapor-líquido, fluyendo la corriente de líquido por la zona inferior y la corriente de vapor por la zona superior. La forma ciclónica descendente de la precámara, crea un flujo de líquido giratorio descendente por la pared de la columna y un flujo de vapor limpio giratorio ascendente. Ambas corrientes, vapor y líquido, se van separando una de otra conforme se van formando, de forma progresiva. Con este diseño se minimizan los arrastres debidos a la evaporación instantánea. La

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ausencia de boquillas u otros dispositivos de restricción de caudal en la entrada de la columna, garantiza la estabilidad del rendimiento del equipo durante su operación continua, y una operación libre de mantenimiento.

En la parte superior de la columna y por debajo de la salida de vapores, se puede instalar, en caso necesario, un separador de impacto extraíble para las partículas de hasta 10 �m de diámetro. Para evitar la obstrucción del separador de impacto, se ha diseñado un separador con placas desviadoras en zig-zag con un espaciamiento adecuado. En la brida de salida de los vapores de la columna, puede instalarse un ciclón para la separación definitiva de las gotas que pudiera arrastrar el vapor, el cual incorpora ventajosamente una tubuladura central. De esta forma se evita que el vapor condensado se contamine y sea necesario un tratamiento final de los destilados. El líquido recolectado en el ciclón retorna por gravedad a la columna, por debajo de la precámara ciclónica de entrada.

Para evitar condensaciones del producto vaporizado en el interior de la columna, lo cual llevaría a una reducción del rendimiento del proceso, se hace necesario mantener una temperatura adecuada en el interior de la misma. Para ello se dispone de una capa de aislamiento de lana de roca o similar por toda la superficie exterior de la columna y del ciclón externo, la cual minimiza las pérdidas de calor. Adicionalmente, se dispone de un volumen extra en la parte inferior de la columna, el cual se mantiene lleno de producto caliente durante el funcionamiento del proceso. El propio calor que desprende la masa de producto caliente permite mantener una temperatura adecuada en el interior de la columna evitando las condensaciones indeseables.

La columna flash mejorada, a excepción del separador de impacto extraíble cuando proceda, no tiene estructuras interiores (deflectores), ni rellenos, ni platos, ni sistemas de reflujo. Con este diseño se logra por un lado poder adicionar todo el álkali necesario para provocar las reacciones de neutralización sin que se obstruya la columna, y por otro obtener un destilado limpio y claro, exento de contaminantes, que no requiere de un tratamiento final para su comercialización.

El proceso de regeneración objeto de la presente invención, consta de seis etapas diferenciadas que son: deshidratación, pretratamiento químico, extracción de glicoles y otros hidrocarburos, extracción de spindle oil, destilación de aceite base ligero y medio, y destilación de aceite base pesado.

Las etapas están diseñadas para ser construidas en forma modular, facilitando de esta forma el montaje en el destino. En el caso de las etapas de deshidratación, extracción de glicoles, extracción de spindle oil, destilación de aceite base ligero y medio, y destilación de aceite base pesado, el módulo se compone básicamente de una columna flash mejorada adaptada a la concreta operación a realizar, sistema de vacío, sistema de calentamiento y sistema de condensación. Aunque en el proceso preferido de esta invención se utiliza la columna flash mejorada en todas las etapas que requieren separación vapor-líquido, en las etapas de deshidratación, extracción de glicoles y extracción de spindle podría usarse otro tipo de columna o evaporador si se desea.

Todas las columnas que incorporan las distintas etapas tienen el mismo diseño. Sólo varían sus dimensiones, las cuales se adecuan a las condiciones de trabajo y a los productos que se obtienen en cada una de ellas.

Este proceso puede ser operado en modo continuo o por lotes. En caso de ser operado por lotes serían necesarios al menos dos módulos de columna flash mejorada y el módulo de pretratamiento.

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La secuencia del proceso en modo continuo es la siguiente:

a) Deshidratación del aceite usado.

El aceite usado decantado y filtrado se envía a la etapa de deshidratación mediante una bomba. En esta etapa se separan del aceite usado, el agua, la gasolina y los disolventes. Para ello se emplea la columna flash mejorada, de la invención. El aceite lo aspira una bomba de la parte baja de la columna, envía una porción del aceite a la siguiente etapa del proceso, y el resto lo envía a un intercambiador de calor. El aceite se calienta en el intercambiador de calor a una temperatura por debajo de los 200 ºC, para evitar la coquización. Siendo el rango de temperaturas preferida entre 140 y 150 ºC. El aceite que sale del intercambiador, se mezcla con la corriente de entrada de alimentación a través de un mezclador estático. La corriente mezclada pasa al interior de la columna flash mejorada. Esta forma de calentamiento de la corriente de entrada mediante un sistema de recirculación, en el que se mezclan el caudal de alimentación con una gran cantidad de aceite caliente, reduce la tendencia a la coquización de los compuestos más inestables del aceite de entrada. Asimismo permite trabajar con un caudal alto, lo que reduce el diferencial de temperaturas, evitando la transición y los regímenes de ebullición de película. La velocidad por el intercambiador de calor debe ser también elevada para evitar ensuciamientos prematuros. Las velocidades del aceite usado en el interior del intercambiador de calor deben de estar por encima de los 4,5 m/s, sobre todo en las etapas de destilación. La corriente mezclada que entra a la columna de deshidratación contiene entre un 3 y un 12% en peso de la corriente de alimentación. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van a un condensador, preferiblemente de superficie, donde condensan. El condensado obtenido se envía por gravedad, para evitar emulsiones, a un decantador coalescente donde se separan los hidrocarburos del agua. El agua así obtenida puede ser reciclada, con un mínimo tratamiento, para su uso en los sistemas de enfriamiento de la planta. La columna trabaja a presión atmosférica o con un ligero vacío. Los incondensables son captados por el sistema de extracción y depuración y enviados a la caldera de la planta para su incineración, evitando de esta forma las emisiones de olores.

La ventaja de operar en la etapa de deshidratación a temperaturas moderadas y presión atmosférica es: la obtención de agua prácticamente libre de contaminantes, que apenas requiere un mínimo tratamiento para ser reutilizada en la planta, y la obtención de una fracción de hidrocarburos ligeros, aptos para ser utilizados como combustible en hornos y calderas industriales.

b) Pretratamiento con una solución básica.

El aceite usado deshidratado se envía, a través de un enfriador/recuperador de calor, a un reactor de proceso equipado con un agitador, donde se mezcla de forma homogénea con una solución básica, orgánica o inorgánica, a fin de conseguir la neutralización de los compuestos ácidos del aceite y el resto de reacciones que ayudarán junto con las etapas de destilación a conseguir quitar los contaminantes del aceite usado. La solución básica se inyecta, mediante una bomba dosificadora, en la tubería de conexión de la etapa de deshidratación con el reactor, y antes de un mezclador estático donde se produce una primera mezcla de las dos corrientes. En el reactor, las corrientes se siguen mezclando a una temperatura entre 80 y 90ºC. El tiempo de residencia en el mismo, dependerá del grado de contaminación que presente el aceite usado. Normalmente el tiempo de contacto para provocar las reacciones deseadas puede estar entre 30 y 90 minutos. Con un dimensionamiento adecuado del volumen del reactor se consigue un proceso en modo continuo. Del fondo del reactor aspira una bomba que envía el aceite a la siguiente etapa. Debido a su bajo coste y a su disponibilidad, la solución de hidróxido sódico concentrada al 50% es la preferida. Aunque se pueden obtener mejores resultados con el hidróxido

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potásico u otras soluciones básicas concentradas. La cantidad de solución de hidróxido sódico concentrada al 50 % adicionada al aceite usado estará en el rango de 0,2 a 15% en peso sobre aceite usado deshidratado, dependiendo del grado de contaminación que presente el aceite usado y de la calidad de los destilados que queramos obtener. Cuanto más álkali adicionemos al aceite usado, mejores serán los resultados sobre los destilados.

c) Extracción de glicoles y otros hidrocarburos.

En esta etapa se separan del aceite usado, los glicoles, hidrocarburos ligeros, productos de descomposición de los aditivos gastados, y el agua que incorpora la solución básica adicionada en la etapa de pretratamiento. Para ello se emplea una columna flash mejorada, similar a la utilizada en la etapa de deshidratación, pero dimensionada para las condiciones de trabajo de esta etapa. El aceite lo aspira una bomba de la parte baja de la columna, envía una porción del aceite a la siguiente etapa del proceso, y el resto lo envía a un intercambiador de calor. El aceite se calienta en el intercambiador de calor a una temperatura entorno a los 200 ºC, para evitar la coquización. Siendo el rango de temperaturas preferida entre 190 y 220 ºC. El aceite que sale del intercambiador, se mezcla con la corriente que viene del pretratamiento a través de un mezclador estático. La corriente mezclada pasa al interior de la columna flash mejorada. La corriente mezclada que entra a la columna contiene entre un 3 y un 12% en peso de la corriente de alimentación. Los vapores producidos en la columna salen por la parte superior de la misma y van a un condensador, preferiblemente de superficie, donde condensan. El condensado obtenido es una mezcla de glicoles, hidrocarburos ligeros, productos de descomposición de los aditivos y restos de agua. Esta mezcla tiene un elevado poder calorífico y se destina a la valorización energética en grandes hornos. La columna trabaja con un vacío en el rango de los 400 a 600 mbar. Los incondensables son captados por el sistema de extracción y depuración, y enviados a la caldera de la planta para su incineración. De esta forma se evitan las emisiones de olores.

La ventaja de incorporar esta etapa, antes de la extracción de spindle, es la obtención de un spindle oil libre de contaminantes y apto para ser utilizado en las calderas de la planta sin causar averías en quemadores y ensuciamientos en el hogar.

d) Extracción de Spindle oil.

En esta etapa se extrae el combustible principal que abastecerá a la planta de regeneración. Para ello se emplea la columna flash mejorada. El aceite lo aspira una bomba de la parte inferior de la columna, envía una porción del aceite a la siguiente etapa del proceso, y el resto lo envía a un intercambiador de calor. El aceite se calienta en el intercambiador de calor a una temperatura por debajo de los 275 ºC para minimizar el craqueo. Siendo el rango de temperaturas preferida entre 250 y 275 ºC. El aceite que sale del intercambiador, se mezcla con la corriente que viene de la etapa anterior a través de un mezclador estático. La corriente mezclada pasa al interior de la columna flash. La corriente mezclada que entra a la columna contiene entre un 3 y un 12% en peso de la corriente de alimentación. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van a un condensador, preferiblemente de superficie, donde condensan. El condensado obtenido es un spindle oil apto para ser usado en las calderas de la planta de regeneración sin ningún tipo de tratamiento. La producción de spindle oil cubre las necesidades térmicas de la planta, sin necesidad de recurrir a fuentes externas de suministro. La columna trabaja con un vacío en el rango de los 20 a 60 mbar. Los incondensables son captados por el sistema de extracción y depuración, y enviados a la caldera de la planta para su incineración. De esta forma se evitan las emisiones de olores.

e) Destilación de base lubricante ligera y media.

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En esta etapa se obtienen mediante destilación a vacío los aceites base ligero y medio, con viscosidades medias de 100 y 150 SUS respectivamente. Para ello se emplea la columna flash mejorada. El sistema de recirculación aspira el aceite de la parte inferior de la columna, mediante una bomba principal, y lo envía a un intercambiador de calor. Una bomba secundaria, controlada por el sistema de control de nivel de la columna, aspira también del fondo de la columna y envía una porción del aceite a la siguiente etapa del proceso. El aceite se calienta en el intercambiador de calor a una temperatura por debajo de los 345 ºC para minimizar el craqueo. Siendo el rango de temperaturas preferida entre 290 y 305 ºC. El aceite que sale del intercambiador, se mezcla con la corriente que viene de la etapa de extracción de spindle a través de un mezclador estático. La corriente mezclada pasa al interior de la columna flash mejorada. La corriente mezclada que entra a la columna contiene entre un 3 y un 12% en peso de la corriente de alimentación. El vacío en el interior de la columna se mantiene en el rango de 0,5 a 5 mbar. Tal y como se explicó anteriormente, durante el funcionamiento del proceso, se mantiene en el interior de la columna un volumen mínimo de aceite caliente para mantener la temperatura en la misma y evitar condensaciones indeseables. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van a un separador ciclónico donde se separan las gotas de líquido arrastradas. El líquido recolectado en el separador ciclónico, retorna por gravedad a la columna. Los vapores, una vez separados de cualquier resto de líquido, pasan a través de un primer condensador de superficie donde condensa el aceite base medio a una temperatura entre 230 y 280 ºC. Utilizando el sistema de control de temperatura del condensador podemos obtener la viscosidad deseada, en función de los requerimientos de los clientes. Aunque se puede emplear cualquier sistema de condensación por superficie, el sistema de condensación preferido para minimizar la pérdida de carga, es mediante un intercambiador de calor del tipo de carcasa y tubo, de un solo paso por tubos, instalado verticalmente y haciendo pasar los vapores por el interior de los tubos. El aceite medio condensando cae por gravedad del condensador a un depósito de regulación, donde lo aspira una bomba y lo envía a un enfriador para su posterior almacenamiento. Los vapores que no condensan se envían, a través de un separador ciclónico, a un segundo condensador. En el separador ciclónico se recogen los arrastres de aceite base medio, que caen por gravedad al depósito de regulación. De esta forma se maximiza el rendimiento de cada corte de destilación. La instalación preferida del segundo condensador, es mediante un intercambiador de calor del tipo de carcasa y tubo, de un solo paso por tubos, instalado verticalmente y haciendo pasar los vapores por el interior de los tubos. En este segundo condensador, condensa el aceite base ligero a una temperatura entre 150 y 190 ºC. Los vapores que no condensan en el segundo condensador se envían, a través de un separador ciclónico, al sistema de captación de gomas, previo a su aspiración por el sistema de vacío. Debido a las altas temperaturas de calentamiento del aceite en las etapas de destilación, se producen craqueos de los compuestos más inestables del aceite y de los aditivos gastados. Cuando estos compuestos condensan, polimerizan formando un material gomoso que ensucia y avería intercambiadores y equipos de vacío. Para evitar estos inconvenientes, el proceso de la presente invención, trabaja por un lado con temperaturas de condensación de los cortes de destilación, más altas que las temperaturas de condensación de los compuestos craqueados, y por otro lado incorpora un sistema de extracción del material gomoso, previo a la aspiración de los equipos de vacío. Este sistema consiste básicamente de un condensador de mezcla, un enfriador, un sistema de recirculación y un sistema de control del nivel líquido del sistema de recirculación. Los vapores no condensados en el primer y segundo condensador, se hacen pasar a contracorriente, por un condensador de mezcla donde se recircula una corriente de spindle oil obtenido en el proceso. La bomba del sistema de recirculación, aspira del fondo del condensador de mezcla y envía la corriente, a través de un enfriador, de nuevo a la entrada de líquido del condensador de mezcla. De esta forma se atrapan y se diluyen los compuestos gomosos en la corriente de spindle oil. El sistema de control de nivel actúa sobre una válvula de regulación que saca del sistema de recirculación una corriente igual a la cantidad de compuestos condesados en el sistema. La temperatura

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de condensación debe de estar por debajo de los 50ºC, preferiblemente cercana a los 40ºC. La corriente que sale del sistema, consistente en una mezcla de spindle oil y de los compuestos condensados, se envía al tanque de combustible para su aprovechamiento energético en las calderas.

Al trabajar este tipo de columna flash mejorada en las etapas de destilación, sin platos ni rellenos, se obtienen vacíos más altos y consecuentemente el proceso trabaja con temperaturas de calentamiento del aceite sensiblemente más bajas, del orden de 30 a 40 ºC menos que los procesos actuales. Lo cual evita por un lado el craqueo del aceite, aumentando el rendimiento del proceso y por otro lado el ensuciamiento de los equipos por coquización de los compuestos más inestables. Adicionalmente, la ausencia de reflujos y el sistema de recolección de líquido, evitan por un lado la contaminación continua de los vapores limpios, y por otro la contaminación de los condensados con arrastres de la corriente de recirculación de la columna. De esta forma se obtienen destilados claros, brillantes y sin olor, los cuales no requieren tratamiento final alguno.

La versatilidad de la columna flash mejorada permite también otras opciones de destilación como: obtener un solo corte de destilación con un solo condensador o instalar una columna de rectificación en la salida de los vapores de la columna.

f) Destilación de base lubricante pesada.

En esta etapa se obtiene mediante destilación a vacío el aceite base pesado, con una viscosidad media de 300 SUS. Para ello se emplea una columna flash mejorada. El funcionamiento es el mismo que en la etapa anterior, con la única diferencia, que en esta etapa sólo se contempla la instalación de un condensador de superficie, ya que se obtiene un único corte de destilación. En esta etapa la corriente de recirculación se calienta en el intercambiador de calor a una temperatura entre 310 y 320 ºC. El aceite que sale del intercambiador, se mezcla con la corriente que viene de la etapa de destilación previa a través de un mezclador estático. La corriente mezclada pasa al interior de la columna flash mejorada. La corriente mezclada que entra a la columna contiene entre un 3 y un 12% en peso de la corriente de alimentación. El vacío en el interior de la columna se mantiene en el rango de 0.5 a 5 mbar. Los vapores, una vez separados de cualquier resto de líquido, pasan a través del condensador de superficie donde condensa a una temperatura entre 230 y 280 ºC. Esta etapa, al igual que la anterior dispone de un sistema de captación de gomas previo al sistema de vacío. Los fondos de destilación que salen del sistema de recirculación de forma continua, se extraen de la misma preferiblemente mediante una bomba independiente de la bomba de recirculación, la cual es controlada por el sistema de control de nivel de la columna. Los fondos de destilación se componen básicamente de metales pesados, sales de las reacciones de los contaminantes con el álkali, sedimentos, partículas de carbón y restos de aditivos pesados del aceite. Estudios llevados a cabo por The Asphalt Institute y el

U.S. Department of Energy sobre el uso de fondos de destilación (obtenidos en procesos de regeneración de aceites) en asfaltos de pavimentación, concluyen que la adición de los fondos a los asfaltos mejora la susceptibilidad a la temperatura y la resistencia al agua de los mismos. Este subproducto, similar a un betún asfáltico, se comercializa como modificador de asfaltos para la fabricación de láminas asfálticas. Las propiedades de este subproducto lo hacen apto para este uso sin que exista riesgo de lixiviación.

La diferencia característica del proceso de la invencion respecto a la técnica anterior es la supresión del tratamiento final gracias a la utilización de la columna flash mejorada a lo largo del proceso y, muy especialmente, en las etapas finales de destilación de las bases. El novedoso diseño de la columna de destilación sin reflujo, permite trabajar con altos vacíos, hasta 0,5 mbar, y consecuentemente con temperaturas de calentamiento del producto a destilar sensiblemente menores que los equipos de destilación actuales. Debido a que este

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tipo de columna no tiene elementos en su interior tales como platos, rellenos o conos de reflujo, tanto su coste de fabricación como su coste de mantenimiento es muy inferior a los equipos actuales que se utilizan en el sector. Adicionalmente, la ausencia de sistemas de reflujo y de elementos de contacto en el interior de la columna, permite pretratar el aceite usado con una solución básica en cantidad suficiente para obtener aceites base destilados que no requieren tratamiento final.

En lo que se refiere a la propia columna flash mejorada, objeto de la invención, podemos considerar que la técnica anterior mas próxima lo constituye la columna no convencional descrita en el documento US 4140212. Esta columna consigue evaporar de forma instantánea del orden del 90% de producto gracias a una boquilla de entrada ciclónica ayudada por diversas estructuras internas que, sin embargo, están sujetas a un fuerte ensuciamiento. En la columna de la invención se sustituye la brusca expansión de la boquilla de entrada por una precámara ciclónica descendente cuya sección aumenta de forma progresiva, manteniendo la tasa de evaporación instantánea gracias a una intensificación del vacío, que es posible gracias a la mínima perdida de carga que hay en la columna flash, ya que no tiene elementos en su interior como rellenos o platos. Las columnas de destilación convencionales llevan en su interior empaques o platos que producen una pérdida de carga considerable, teniendo que trabajar con un vacío medio y, por consiguiente, con temperaturas de calentamiento más altas. La adición de un separador ciclónico externo sin reflujo, en la salida, y la utilización cuando sea necesario de un pequeño separador de impacto, fácilmente extraíble para su limpieza, permiten la supresión del tratamiento final habitual en la técnica anterior.

Las ventajas del proceso descrito son considerables. Así, el proceso es fácilmente automatizable, requiriendo para su operación un solo operario en la sala de control. Otra ventaja añadida de este proceso es el mínimo tiempo que requiere para su puesta en marcha y su parada, que está en ambos casos por debajo de las dos horas. Adicionalmente, en caso de una eventual avería en alguna de las etapas, el proceso se queda en modo stand-by hasta su solución. En este modo, el sistema de control cierra las entradas y salidas de las etapas, bloquea el aporte de calor y mantiene en marcha los sistemas de recirculación. La versatilidad del proceso permite también, en caso necesario, poner en bypass la etapa averiada, y seguir funcionando con el resto de las etapas hasta la solución de la avería. La operación de limpieza del proceso es sencilla y rápida, normalmente se requieren una pocas horas para completar la limpieza de los equipos. Esta operación consiste en llenar todo el circuito de aceite usado con un líquido de limpieza base agua y recircular, mediante los sistemas de recirculación de cada una de las etapas, durante dos o tres horas a una temperatura en torno a los 55 ºC. Una vez transcurrido el tiempo se vacían los circuitos mediante las propias bombas del proceso.

Breve descripción de las figuras

Para complementar la descripción que antecede, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se va realizar una descripción detallada de una realización preferida, en base a un juego de planos que se acompañan a esta memoria descriptiva y en donde, con carácter orientativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.

La figura 1 muestra el diagrama de flujo del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 2 muestra una representación esquemática de la etapa de deshidratación del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

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La figura 3 muestra una representación esquemática de la etapa de pretratamiento químico del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 4 muestra a de extracción de glicoles y otros hidrocarburos del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 5 muestra una representación esquemática de la etapa de extracción de spindle oil del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 6 muestra una representación esquemática de la primera parte de la etapa de destilación de base lubricante ligera y media, del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 7 muestra una representación esquemática de la segunda parte de la etapa de destilación de base lubricante ligera y media, del procedimiento de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 8 muestra una representación esquemática de la primera parte de la etapa de destilación de base lubricante pesada, del proceso de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 9 muestra una representación esquemática de la segunda parte de la etapa de destilación de base lubricante pesada, del proceso de regeneración de aceite usado de la invención.

La figura 10 muestra una vista en alzado de la columna flash mejorada de la invención.

La figura 11 muestra una sección horizontal por la linea A A’ de la columna flash mejorada de la invención.

La figura 12 muestra una vista en planta de la columna flash mejorada de la invención.

La figura 13 muestra una sección vertical media de la columna flash mejorada de la invención y el separador centrifugo externo.

La figura 14 muestra vista en planta del separador centrifugo externo acoplado a la columna flash mejorada de la invención.

Descripción detallada de una realización preferida

En el caso particular que se va a describir el procedimiento de la invención comprende varias etapas, tal como se muestra en el diagrama de flujo general de la figura 1.

a) Deshidratación,

b) Pretratamiento químico,

c) Extracción de glicoles y otros hidrocarburos,

d) Extracción de spindle oil, e) Destilación de base ligera y media, en una columna flash mejorada (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, a una presión de 0,5 a 5 mbar y una temperatura entre 290 y 305°C.

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f) Destilación de base pesada, en una columna flash mejorada (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, a una presión de 0,5 a 5 mbar y una temperatura entre 310 y 320°C.

El procedimiento comienza con la etapa a) de deshidratación (sección 100), tal y como se muestra en la figura 2, en la que el aceite de alimentación, una vez decantado y filtrado, entra al proceso por medio de la bomba P101, la cual lo inyecta al mezclador estático M101 a través: del recuperador de calor E201, donde se precalienta absorbiendo calor de la corriente de salida de la columna EFC101, y del sistema de control de caudal compuesto por el caudalímetro FT101, un controlador de flujo y la válvula de control CV101. En el mezclador estático M101 se mezclan la corriente de alimentación con la corriente de recirculación de la columna EFC101. El aceite de la corriente de recirculación, es aspirado por la bomba P102 de la parte baja de la columna EFC101, y enviado de nuevo a la columna EFC101 a través, primero del intercambiador de calor E101 A o B, donde se calienta a una temperatura entre 140 y 150 ºC, y después del mezclador estático M101. La corriente así mezclada pasa al interior de la columna EFC101, la cual se mantiene a presión atmosférica. En la columna EFC101 se separan el agua y los hidrocarburos ligeros del aceite. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van al condensador E102 donde condensan. El condensado obtenido se envía por gravedad, para evitar emulsiones, a un decantador coalescente donde se separan los hidrocarburos ligeros del agua. El agua así obtenida puede ser reciclada, con un mínimo tratamiento, para su uso en los sistemas de enfriamiento de la planta. El nivel en la columna EFC101 se controla mediante un sistema de control de nivel, el cual se compone de un transmisor de nivel, un controlador de nivel y una válvula de control CV101. El aceite deshidratado que sale de la válvula de control CV101, se envía a la etapa b) de pretratamiento químico (sección 200), ver figura 3, a través de un recuperador de calor E201, donde se enfría a una temperatura entre 80 y 90 ºC. El aceite enfriado pasa a través del mezclador estático M201 donde se mezcla con una solución de KOH al 50%. La corriente mezclada pasa finalmente al reactor de proceso R201. Para adicionar la cantidad correcta de potasa, entre un 1% y un 15% en peso del aceite usado, se dispone de un sistema de control compuesto por un caudalímetro de aceite FT201, una caudalímetro de KOH FT202, un variador de frecuencia y una bomba dosificadora P202, la cual aspira de un depósito de alimentación de potasa V201. En el reactor R201, el aceite deshidratado y la potasa se mezclan y reaccionan durante una hora. Tiempo éste suficiente para conseguir una mezcla completa y provocar las reacciones deseadas. Con un dimensionamiento adecuado del volumen del reactor se consigue un proceso en modo continuo. La bomba P201, aspira del fondo del reactor el aceite tratado y lo envía a la siguiente etapa. El reactor R201 dispone de un sistema de control de nivel para evitar el sobrellenado y vaciado del mismo.

En la figura 4 se muestra el esquema de la etapa c) de extracción de glicoles y otros hidrocarburos (sección 300). El aceite pretratado que sale del reactor R201 se envía, por medio de la bomba P201 al mezclador estático M301 de la sección 300. En el mezclador estático M301 se mezclan la corriente que sale del reactor con la corriente de recirculación de la columna EFC301. El aceite de la corriente de recirculación, es aspirado por la bomba P301 de la parte baja de la columna EFC301, y enviado de nuevo a la columna EFC301 a través primero del intercambiador de calor E301 A o B, donde se calienta a una temperatura entre 190 y 220 ºC, y después del mezclador estático M301. La corriente así mezclada pasa al interior de la columna EFC301, la cual se mantiene con un vacío entre 400 y 600 mbar. Los vapores producidos en la columna salen por la parte superior de la misma y van a un condensador donde condensan. El condensado obtenido es una mezcla de glicoles, hidrocarburos ligeros, productos de descomposición de los aditivos y restos de agua. Esta mezcla tiene un elevado poder calorífico y se destina a la valorización energética en grandes hornos. El nivel en la columna EFC301 se controla mediante un sistema de control de nivel, el cual se compone de un transmisor de nivel, un controlador de nivel y una válvula de

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control CV301. El aceite que sale de la válvula de control CV301, se envía a la etapa d) de extracción de spindle (sección 400) figura 5. El funcionamiento de la etapa de extracción de spindle es similar a la etapa anterior. Sólo cambian la temperatura de calentamiento y el vacío en la columna. En este caso la corriente de recirculación de la columna EFC401 se calienta en el intercambiador E401 A o B a una temperatura entre 250 y 275 ºC, y el vacío en la columna EFC401 se mantiene entre 20 a 60 mbar. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van a un condensador, preferiblemente de superficie, donde condensan. El condensado obtenido es un spindle oil apto para ser usado en las calderas de la planta. El aceite que sale de la válvula de control CV401, se envía a la etapa de destilación de la base ligera y media.

Todos los módulos de evaporación/destilación contemplan la instalación de dos intercambiadores de calentamiento para permitir la limpieza de uno mientras el otro está en funcionamiento. Para alcanzar las temperaturas de calentamiento deseadas en las diferentes etapas del proceso, se utiliza un circuito de fluido térmico con una temperatura máxima entre 340º y 350ºC. En las etapas de deshidratación, extracción de glicoles y extracción de spindle, se recomienda trabajar con una temperatura de fluido térmico inferior a la máxima de salida de caldera, mediante la implementación de un sistema de recirculación específico para cada etapa. De esta forma se puede trabajar, por ejemplo, con temperaturas de fluido térmico en torno a los 200 ºC en la etapa de deshidratación, 260ºC en la etapa de extracción de glicoles y 315 ºC en la etapa de extracción de spindle. Con este sistema de utilización de temperaturas de fluido térmico progresivo se previene el ensuciamiento de los intercambiadores.

Las figuras 6 y 7 muestran la etapa e) de destilación de la base lubricante ligera y media (sección 500). El aceite proveniente de la sección 400 se mezcla, en el mezclador estático M501, con la corriente de recirculación de la columna EFC501, la cual ha sido calentada previamente en el intercambiador E501 A o B, a una temperatura entre 290 y 305 ºC. La corriente mezclada entra en la columna EFC501 donde se vaporizan los cortes de destilación deseados. El resto del aceite que no vaporiza cae al fondo de la columna donde la bomba de recirculación P501 lo aspira y recircula a través del intercambiador E501 A o B. Una porción de los fondos de la columna EFC501 es aspirada por la bomba P502 y enviada a la siguiente etapa. La bomba P502 es controlada por el sistema de control de nivel de la columna EFC501. El vacío en el interior de la columna se mantiene en el rango de 0,5 a 5 mbar. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van a un separador ciclónico V501 donde se separan las gotas de líquido arrastradas. El líquido recolectado en el separador ciclónico, retorna por gravedad a la columna EFC501. Los vapores, una vez separados de cualquier resto de líquido, pasan a través de un primer condensador de superficie E502 donde condensa el aceite base medio a una temperatura entre 230 y 280 ºC. El aceite medio condensando cae por gravedad del condensador a un depósito de regulación V502, donde lo aspira la bomba P503 y lo envía al enfriador E503 para su posterior almacenamiento y comercialización. Los vapores que no condensan en el intercambiador E502 se envían, a través de un separador ciclónico V503, a un segundo condensador E504. En el separador ciclónico se recogen los arrastres de aceite base medio, que caen por gravedad al depósito de regulación V502. En el condensador E504, condensa el aceite base ligero a una temperatura entre 150 y 190 ºC. El aceite ligero condensando cae por gravedad del condensador al depósito de regulación V504, donde lo aspira la bomba P504 y lo envía al enfriador E505 para su posterior almacenamiento y comercialización. Los vapores que no condensan en el E504 se envían, a través de un separador ciclónico V505, al condensador de mezcla E506. En el separador ciclónico V505 se recogen los arrastres de aceite base ligero, que caen por gravedad al depósito de regulación V504. Los vapores no condensados en el primer y segundo condensador se hacen pasar a contracorriente, en el condensador E506, con una corriente de spindle oil obtenido en el proceso. La bomba del sistema de recirculación P505, aspira del fondo del condensador de mezcla E506 y envía la

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corriente, a través del enfriador E507, de nuevo a la entrada de líquido del condensador de mezcla. De esta forma se atrapan y se diluyen los compuestos gomosos en la corriente de spindle oil. El sistema de control de nivel actúa sobre la válvula de regulación CV501 que saca del sistema de recirculación una corriente igual a la cantidad de compuestos condensados en el sistema. La temperatura de condensación debe de estar por debajo de los 50ºC, preferiblemente cercana a los 40ºC. La corriente que sale del sistema, consistente en una mezcla de spindle oil y de los compuestos condensados, se envía al tanque de combustible para su aprovechamiento energético.

Las figuras 8 y 9 muestran la etapa f) de destilación de la base lubricante pesada (sección 600). El aceite proveniente de la sección 500 se mezcla, en el mezclador estático M601, con la corriente de recirculación de la columna EFC601, la cual ha sido calentada previamente en el intercambiador E601 A o B, a una temperatura entre 310 y 320 ºC. La corriente mezclada entra en la columna EFC601 donde se vaporizan los cortes de destilación deseados. El resto del aceite que no vaporiza cae al fondo de la columna donde la bomba de recirculación P601 lo aspira y recircula a través del intercambiador E601 A o B. Una porción de los fondos de destilación de la columna EFC601 es aspirada por la bomba P602 y enviada al depósito de almacenamiento de asfalto para su posterior comercialización. La bomba P602 es controlada por el sistema de control de nivel de la columna EFC601. El vacío en el interior de la columna se mantiene en el rango de 0,5 a 5 mbar. Los vapores producidos salen por la parte superior de la columna y van a un separador ciclónico V601 donde se separan las gotas de líquido arrastradas. El líquido recolectado en el separador ciclónico, retorna por gravedad a la columna EFC601. Los vapores, una vez separados de cualquier resto de líquido, pasan a través del condensador de superficie E602 donde condensa el aceite base pesado a una temperatura entre 230 y 280 ºC. El aceite pesado condensando cae por gravedad del condensador a un depósito de regulación V602, donde lo aspira la bomba P603 y lo envía al enfriador E603 para su posterior almacenamiento y comercialización. Los vapores que no condensan en el intercambiador E602 se envían, a través de un separador ciclónico V603, al condensador de mezcla E604. En el separador ciclónico V603 se recogen los arrastres de aceite base pesado, que caen por gravedad al depósito de regulación V602. Los vapores no condensados en el condensador E602, se hacen pasar a contracorriente, en el condensador E604, con una corriente de spindle oil obtenido en el proceso. La bomba del sistema de recirculación P604, aspira del fondo del condensador de mezcla E604 y envía la corriente, a través del enfriador E605, de nuevo a la entrada de líquido del condensador de mezcla. De esta forma se atrapan y se diluyen los compuestos gomosos en la corriente de spindle oil. El sistema de control de nivel actúa sobre la válvula de regulación CV601 que saca del sistema de recirculación una corriente igual a la cantidad de compuestos condesados en el sistema. La temperatura de condensación debe de estar por debajo de los 50ºC, preferiblemente cercana a los 40ºC. La corriente que sale del sistema, consistente en una mezcla de spindle oil y de los compuestos condensados, se envía al tanque de combustible para su aprovechamiento energético.

Las figuras 10 a 12 muestran la columna flash mejorada 1. La columna consta de un cuerpo cilíndrico vertical 2 con soportes laterales 3 para su instalación, y un fondo tipo klopper 4 o similar en la parte inferior, en el que se encuentran situadas la tubuladura de salida de los fondos de la columna 5 en el centro y una tubuladura para instrumentación 6. La columna dispone también de una tapa superior embridada 7 para las tareas de inspección y limpieza del separador de impacto interior 12. Dicha tapa dispone de unas orejetas 8 para facilitar su montaje y desmontaje. El producto a destilar entra por la tubuladura 9, y se desplaza en sentido descendente hacia la precámara ciclónica de evaporación 10. En la precámara, el líquido se desplaza por la parte inferior, que tiene pendiente hacia el fondo de la columna para imprimir al líquido un movimiento ciclónico descendente. El vapor se forma progresivamente en el interior de la precámara al tiempo que se separa del líquido por la acción de la gravedad y de la fuerza centrífuga. Cuando la mezcla de líquido y vapor

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incipiente entra en la columna por la abertura 11 se produce la evaporación total del producto a destilar. El líquido que entra en la columna se desplaza con un movimiento giratorio descendente hacia el fondo de la misma y el vapor, formado con la ayuda del alto vacío en el interior de la columna, se eleva hacia la parte superior. Los vapores ascendentes, atraviesan el separador de impacto extraíble opcional 12 para la separación de gotas y partículas de hasta 10 �m de diámetro, y salen de la columna por la tubuladura superior lateral 13. En la figura 6 se puede ver una vista en sección de la columna donde se aprecia la situación del separador de impacto interno opcional. Tal y como se muestra en las figuras 13 y 14, la columna puede llevar acoplado un ciclón externo 14 conectado en la tubuladura de salida de los vapores mediante una unión embridada 15. Los vapores que salen de la columna entran directamente en el ciclón 14, donde se separan de forma definitiva las gotas que pudiera arrastrar el vapor. Los vapores secos salen del ciclón hacia los condensadores por la tubuladura 16 que, ventajosamente, puede presentar su fondo acampanado para reducir los arrastres, y el líquido recolectado sale del ciclón por la tubuladura inferior 17 para retornar a la columna a través de la tubuladura 18. El ciclón 14 lleva una tapa superior embridada 19 para labores de limpieza e inspección, la cual dispone de elementos para su izado 20 en las tareas de montaje y desmontaje. El ciclón 14 dispone también de soportes 21 para su instalación. Para evitar condensaciones indeseables y maximizar el rendimiento de la destilación, la columna 1 y el ciclón externo 14 disponen de una capa de aislante 22 del tipo lana de roca o similar, recubierta en su exterior con un material resistente, tipo chapa de aluminio o similar, para protegerla. La columna dispone también de un volumen extra 23 en el fondo de la misma, para mantener una masa de producto de fondo caliente en cantidad suficiente para aportar el calor necesario a la columna que contrarreste el enfriamiento producido por la evaporación de los compuestos más volátiles, y para alimentar el sistema de recirculación en el caso de aplicaciones con aceites usados y con productos sensibles al calor. Se dispone también de tubuladuras laterales 24 para la instrumentación.

La columna flash que se representa en las figuras 13 y 14 corresponde a una configuración hipotética que incorpora todas las opciones de la invención. La tabla I indica para el procedimiento particular descrito en la realización preferida, la configuración y condiciones de operación de la columna flash mejorada correspondiente a las distintas etapas. La configuración indica elementos añadidos sobre la precámara ciclónica de evaporación (10), esencial en cualquier caso.

TABLA I

ETAPA CONFIGURACION PRESION TEMPERATURA

Deshidratación

Separador impacto Atmosférica 140 – 150 °C

Extracción de glicoles

Separador impacto 400 – 600 mbar 190 – 220 °C

y otros hidrocarburos

Extracción de spindle oil

Separador impacto 20 – 60 mbar 250 – 275 °C

Destilación base ligera

Salida ciclónica 0,5 – 5 mbar 290 – 305 °C

y media

Destilación base pesada

Salida ciclónica 0,5 – 5 mbar 310 – 320 °C

El separador ciclónico de salida (14), sólo es imprescindible en las etapas de destilación de bases, ya que el alto vacío con el que se trabaja produce arrastres de partículas y gotas de líquido indeseables que el separador de impacto (12) no llega a eliminar al 100% debido a la

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alta velocidad de las mismas, y que hay que separar para evitar la contaminación de los destilados.

Lo fundamental del procedimiento es la utilización de la nueva columna flash mejorada en las etapas de destilación de las bases lubricantes. En las etapas de deshidratación, extracción de glicoles y extracción de spindle oil, se podría utilizar otro diseño de columna o evaporador capaz de separar mediante evaporación/destilación dos fases líquidas. Pero debido a la sencillez constructiva y a la eficiencia de la columna flash mejorada, es ventajoso utilizar este diseño en estas etapas. La polivalencia de la columna flash mejorada permite, con un único diseño básico y una configuración adicional adaptada, evaporar agua, destilar disolventes, destilar spindle oil, destilar bases lubricantes o incluso petróleo crudo. Tan solo hay que dimensionar adecuadamente los distintos elementos y establecer las presiones (vacio) y temperaturas de trabajo.

En cuanto al separador de impacto (12), es necesario en las etapas previas a las etapas de destilación de bases, ya que evita de una forma sencilla y eficaz los arrastres que se producen en éstas. Es más sencillo y económico que colocar en la salida de la columna un separador ciclónico externo.

Serán evidentes para el experto en la materia una serie de variantes y alternativas que, manteniendo la esencialidad de la invención, permitan adaptar la realización al diseño y los medios de producción disponibles.

Claims (15)

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   25-03-2013

   REIVINDICACIONES

   1. Columna flash mejorada (1) para la destilación de aceites usados, petróleos y mezclas de hidrocarburos, caracterizada por comprender;

   un cuerpo cilíndrico vertical (2), que termina inferiormente en un fondo toriesférico tipo klopper (4) en el que se dispone una tubuladura de salida (5) para el producto de fondo,

   una tapa superior (7) para las tareas de inspección y limpieza,

   una tubuladura lateral (13), embridada en la parte superior de la columna (1), para la salida de los vapores,

   una tubuladura de entrada de producto (9) a la columna (1), unida a una precámara ciclónica de evaporación (10), descendente, cuya sección aumenta de forma progresiva conforme el líquido se desplaza a lo largo de ella, dispuesta a suficiente distancia sobre el fondo toriesférico tipo klopper (4) para configurar un volumen extra (23),

   una capa aislante (22) que recubre el conjunto.

2. 2.

   Columna flash mejorada (1) para la destilación de aceites usados, petróleos y mezclas de hidrocarburos, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por comprender, conectado a la tubuladura lateral (13), un ciclón externo (14), recubierto de una capa aislante (22), para la separación de las gotas de liquido que pudiera arrastrar el vapor, retornando por gravedad el líquido recolectado en el ciclón (14) a la columna (1) por debajo de la precámara ciclónica de evaporación (10).

3. 3.

   Columna flash mejorada (1) para la destilación de aceites usados, petróleos y mezclas de hidrocarburos, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que el ciclón externo

   (14) incorpora para salida de vapores una tubuladura central (16).

4. 4.

   Columna flash mejorada (1) para la destilación de aceites usados, petróleos y mezclas de hidrocarburos, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que en el interior de la columna (1), y entre la precámara ciclónica de evaporación (10) y la tubuladura lateral (13) de salida, se dispone un separador de impacto extraíble (12), con placas desviadoras en zigzag.

5. 5.

   Columna flash mejorada (1) para la destilación de aceites usados, petróleos y mezclas de hidrocarburos, de acuerdo con las reivindicaciónes anteriores, caracterizada por que la capa de aislante (22) es de lana de roca, recubierta en su exterior con chapa de aluminio.

6. 6.

   Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, caracterizado por comprender las siguientes etapas:

   a) Deshidratación,

   b) Pretratamiento químico,

   c) Extracción de glicoles y otros hidrocarburos,

   d) Extracción de spindle oil,

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   e) Destilación de base ligera y media, en una columna flash mejorada (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, a una presión de 0,5 a 5 mbar y una temperatura entre 290 y 305°C.

   f) Destilación de base pesada, en una columna flash mejorada (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, a una presión de 0,5 a 5 mbar y una temperatura entre 310 y 320°C.

7. 7.

   Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el calentamiento de la corriente de alimentación de la columna flash mejorada (1) se lleva a cabo mediante la mezcla con una corriente de recirculación, con más caudal que la corriente de alimentación, la cual es aspirada por una bomba del fondo de la columna y calentada en un intercambiador de calor con una velocidad de paso alta.

8. 8.

   Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la etapa a) de deshidratación comprende evaporar el agua y los vapores ligeros de aceite en una columna flash mejorada (1), de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4, a presión atmosférica y una temperatura entre 140 y 150°C.

9. 9.

   Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la etapa b) de pretratamiento químico comprende adicionar al aceite usado deshidratado una base orgánica o inorgánica, en una proporción entre un 1% y un 15% en peso del aceite usado, y mezclar de forma homogénea el aceite y la base en un recipiente con sistema de agitación a una temperatura entre 80ºC y 90ºC durante un tiempo entre 30 y 90 minutos.

10. 10.

    Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que la base utilizada es una solución de hidróxido potásico al 50%.

11. 11.

    Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la etapa c) de extracción de glicoles y otros hidrocarburos comprende su evaporación en una columna flash mejorada (1), de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4, a una presion entre 400 y 600 mbar y una temperatura entre 190 y 220°C.

12. 12.

    Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la etapa d) de extracción de spindle oil comprende su evaporación en una columna flash mejorada (1), de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4, a una presión entre 20 y 60 mbar y a una temperatura entre 250 y 275°C.

13. 13.

    Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los vapores destilados en las etapas e) y f) condensan en al menos un condensador de superficie.

14. 14.

    Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que los vapores no condensados en los condensadores de superficie, se hacen pasar a contracorriente en un condensador de mezcla con una corriente de hidrocarburos de peso molecular bajo o medio.

15. 15.

    Procedimiento para regenerar aceite mineral usado, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que el hidrocarburo de peso molecular bajo o medio utilizado es el spindle oil obtenido en la etapa d) del procedimiento.

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