ES2530142A2

ES2530142A2 - Separación selectiva de gasóleo pesado de coquizador.

Info

Publication number: ES2530142A2
Application number: ES201490102A
Authority: ES
Inventors: Daniel B. Gillis
Original assignee: Foster Wheeler USA Corp; Foster Wheeler Inc
Current assignee: Foster Wheeler Inc; Amec Foster Wheeler USA Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: DE112013001549T5; ES2530142B1; CN104428400B; MY171258A; PH12014502059B1; RU2629938C2; RU2014141943A; CA2867920C; US9212322B2; ES2530142R1; MX2014011113A; CN104428400A; PH12014502059A1; CL2014002479A1; MX369900B; IN2014DN08557A; CO7170157A2; CA2867920A1; US20130240410A1; WO2013142315A1

Abstract

Método de separación selectiva de gasóleo pesado de coquer que comprende: introducir vapores del tambor del coquizador en una columna de fraccionamiento, retirar una corriente de gasóleo pesado de coquer, procesar dicha corriente de gasóleo para eliminar contaminantes, y obtener una corriente de gasóleo pesado, el cual es adecuado para hidrocraqueo; dando lugar dicho método a una mejora del diseño del sistema y proceso de coquización así como del rendimiento y separación del gasóleo pesado.

Description

imagen1

DESCRIPCIÓN

Separación selectiva de gasóleo pesado de coquizador

Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica beneficio conforme a 35 U.S.C. § 119(e) de la Solicitud Provisional de Patente de Estados Unidos Nº Ser. 61/612.860 presentada el 19 de marzo de 2012, que se incorpora por referencia en la presente memoria en su totalidad como se establece por completo en la presente memoria.

Antecedentes de la invención

La coquización retardada es un proceso contrastado y comercializado para convertir residuos en fracciones de petróleo de peso molecular más bajo apropiadas para el tratamiento o la conversión posterior en otros procesos de refinado y la producción de un sub-producto de residuo sólido (coque) que contiene la mayoría de los contaminantes en los residuos que son perjudiciales para el procesado en otros procesos de refinería. Algunos de los contaminantes de los residuos terminan en productos más ligeros de coquización retardada, especialmente el Gasóleo Pesado de Coquizador (HCGO).

Los procesos de coquización retardada se han usado en la técnica anterior para descomponertérmicamente los hidrocarburos líquidos pesados y dar lugar a gases, corrientes líquidas de varios intervalos de ebullición, y coque. El proceso de coquización retardada implica el calentamiento de líquidos de hidrocarburos en un horno de coquización y la transferencia de los líquidos calientes a un tambor del coquizador en el que los líquidos se descomponen para dar lugar a coque y componentes volátiles.

Con el fin de usar de forma práctica el proceso de coquización retardada, se requiere un sistema de separación de coquizador con horno de coquización y tambores de coquización. El sistema de separación de coquizador separa los componentes volátiles generados en el tambor del coquizador para dar lugar a diversas corrientes de hidrocarburos.

En el proceso de coquización retardada básico, inicialmente se añade una materia prima dehidrocarburos líquidos a la parte inferior de una columna de separación del coquizador, donde se mezcla con el líquido de las fracciones inferiores de la columna que es denominado "material de reciclaje natural". Esta mezcla de materia prima y material de reciclaje natural se extrae de la parte inferior de la columna de separación y posteriormente se bombea a través de tubos de horno del horno de coquización, donde se calienta hasta aproximadamente 1000 ºF (537,8 ºC). Posteriormente, se transfiere la corriente caliente al tambor del coquizador donde se mantiene la temperatura y la presión en condiciones de coquización, de manera que la corriente se descompone en coque y componentes volátiles. Los componentes volátiles, denominados "vapores del tambor de coque", posteriormente se envían de nuevo al sistema de separación de coquizador para la separación en diversos componentes. Cuando se llena el tambor de coque con coque sólido, la corriente caliente procedente del horno de coquizador se desvía a otro tambor de coque y se enfría y se vacía el tambor de coque completo.

El sistema de separación de coquizador usado en el proceso de coquización retardada generalmente incluye una columna de separación que incluye un depósito para la mezcla de material de reciclaje pesado y materia prima en la parte inferior de la columna. Por encima del depósito hay una zona de evaporación instantánea, un área abierta dentro de la columna, encuyo interior se introducen los vapores del tambor de coque. Los componentes más pesados de los vapores del tambor de coque se condensan en la zona de vaporización instantánea y los vapores restantes se separan por medio de bandejas múltiples por encima de la zona de evaporación instantánea. En la parte superior de la columna de separación del coquizador hay un sistema de reflujo de vapor en el que al menos una parte de la corriente de vapor de cabecera procedente de la columna se condensa y se envía de nuevo a la bandeja de separación superior. El resto de la corriente de vapor de cabecera condensada se extrae en forma de producto de nafta no estabilizado.

imagen2

Tradicionalmente, se retiran dos corrientes líquidas del sistema de separación de coquizador en diferentes puntos de la columna de separación. Se retira una corriente de gasóleo ligero de coquizador a partir de una bandeja próxima a la parte superior del separador, con el fin de proporcionar un producto final del sistema. Esto se conoce como extracto de gasóleo ligero de coquizador. La segunda corriente es una corriente de gasóleo pesado de coquizador retirada cerca de la bandeja de separación inferior, para proporcionar un segundo producto final del sistema. Esto se conoce como extracto de gasóleo pesado de coquizador.

Generalmente, una parte de esta segunda corriente se envía de nuevo a la columna como parte de un sistema de bombeo. Generalmente, los sistemas de bombeo se usan para recuperar la energía térmica procedente de la columna de separación e incluyen una bomba y un intercambiador de calor para proporcionar calor a otra corriente de proceso o para generar vapor. Cuando se conecta el sistema de bombeo al extracto de gasóleo pesado de coquizador, se retira energía térmica de la parte inferior del sistema de separación. La retirada de calor en este punto de la columna reduce la eficacia de separación y tiene como resultado una corrientede producto de gasóleo pesado de coquizador que contiene hidrocarburos finales ligeros. Estos hidrocarburos finales ligeros se retiran por medio del procesado posterior para cumplir con los requisitos de especificaciones de procesado aguas abajo del producto de gasóleo pesado de coquizador. Normalmente, esto se hace proporcionando un sistema de separación de vapor adicional que incluye una columna de separación, bombas de producto múltiples y un intercambiador de calor para recuperar calor procedente de la columna de separación.

La maximización de los rendimientos de líquidos en la coquización retardada resulta normalmente deseable para la mayoría de las aplicaciones, especialmente cuando se prepara coque de calidad de combustible en el que el valor del coque es relativamente bajo en comparación con los productos destilables a partir del proceso de coquización. Cuando se maximizan los rendimientos de líquidos, normalmente el rendimiento de HCGO y su punto de ebullición final se maximizan dentro de las capacidades del proceso de coquización retardada. Por consiguiente, cuando se maximiza el rendimiento de HCGO y el punto de ebullición final, los contaminantes de HCGO tales como azufre, nitrógeno, compuestos aromáticos de anillo múltiple y asfaltenos aumentan de forma significativa (véase la Figura 1 y la Figura 2). La Figura 1 muestra un proceso de hidrocraqueo que usa una alimentación combinada. La tasa dealimentación del proceso de hidrocraqueo aumentó con el punto final de HCGO y esto aumenta la conversión hasta productos valiosos de intervalo de destilado. El punto final de HCGO máximo viene determinado por los niveles de contaminantes en la alimentación mezclada, la cantidad de materiales insolubles C7, que resulta crítica y la necesidad de evaluar el impacto sobre la unidad de hidrocraqueo. La Figura 2 muestra las propiedades de HCGO a medida que aumenta el punto final. A un punto final de HCG más elevado, la cantidad de metales, carbono de Conradson y asfaltenos aumenta de forma rápida, la capacidad de la unidad de hidrocraqueo y el coste aumenta, y el coste de la unidad de coquización retardada disminuye,debido a un reciclaje más bajo. Estos contaminantes, especialmente los compuestos aromáticos de anillo múltiple y los asfaltenos, pueden experimentar un problema en las unidades de conversión de gasóleo a vacío aguas abajo, tal como los dispositivos de hidrocraqueo. Posteriormente, la operación del coquizador retardado puede verse limitada por las consideraciones impuestas por las unidades de procesado aguas abajo, debido a los impactos negativos de los componentes de punto final más elevado de HCGO sobre los procesos de conversión (VGO) de gasóleo a vacío aguas abajo, especialmente la vida delcatalizador de hidrocraqueo. La Tabla 1 muestra el impacto de aumentar el punto final de HCGO sobre la operación de la unidad de hidrocraqueo. Los niveles de contaminantes en el punto final de HCGO más elevado pueden provocar una desactivación excesiva del catalizador.

imagen3

TABLA 1

Punto final de HCGO, ºC: Base +21 +41 +54

Tasa de alimentación de líquido de etapa 1: Base +4 % +7 % +8 %

Tasa de alimentación de líquido de etapa 2: Base +4 % +7 % +8 %

Presión: Base Base Base Base

Tasa de gas de formación: Base +7 % +13 % +17 %

Tasa de gas de reciclaje: Base +4 % +7 % +8 %

Volumen de catalizador

R-1 (Primera etapa): Base +6 % +12 % +25 %

R-2 (Primera etapa): Base +8 % +14 % +23 %

R-3 (Segunda etapa): Base +4 % +7 % +8 %

Si se retiran estos contaminantes, se reducen significativamente los costes de procesado aguas abajo y se maximizan los rendimientos de líquidos procedentes del coquizador retardado 5 combinado y los procesos de FCC o Hidrocraqueo VGP aguas abajo. La maximización del punto de ebullición final de HCGO de forma direccional maximiza los márgenes de mejora para la mayoría de las aplicaciones de combustibles para transporte. La Figura 3 muestra un ejemplo de los beneficios. Como se muestra en la Figura 3, el aumento incremental del puntofinal de HCGO hasta el nivel más elevado que se puede poner en práctica, aumenta el valor de

10 los productos sometidos a hidrocraqueo en casi 100 millones de dólares al año. Como compensación a una inversión incremental que es relativamente baja, la reducción de costes del coquizador equilibra parcialmente el punto final de HCGO.

De este modo, sería ventajoso disponer de un diseño de coquizador retardado que pueda maximizar el rendimiento de HCGO al tiempo que produce un HCGO apropiado para el

15 hidrocraqueo de VGO, lo que supondría beneficios tanto económicos como de rendimiento de líquidos.

Las unidades típicas de coquización retardada tienen configuraciones como la que se muestra en la Figura 4. Normalmente, la alimentación entra en la zona inferior del separador, donde se mezcla con cualesquiera corrientes de reciclaje tales como HCGO que se condensa a partir del

20 enfriamiento de los vapores del tambor de coque en el separador. Esto también proporciona una capacidad característica que tiene como resultado una tasa de alimentación estacionaria en el tambor de coque y con una calidad constante de alimentación. Posteriormente, se calienta la corriente de la parte inferior del separador y se envía hasta los tambores de coque donde tiene lugar la mayoría de las reacciones de craqueo térmico.

25 En una forma alternativa del coquizador retardado, normalmente se hace referencia a una coquización de reciclaje cero, se envía directamente la alimentación al calentador de proceso y se extrae un producto de HCGO pesado (HHCGO) de la parte inferior del separador (Figura 5).

La Tabla 2 muestra los rendimientos típicos cuando se produce el procesado de un residuo de vacío ácido medio. Normalmente, la coquización de reciclaje cero aumenta el rendimiento de

30 líquido de HCGO en 3-4 % en volumen. El coque se reduce 1-2 % en peso.

imagen4

TABLA 2

Reciclaje bajo: Reciclaje cero Incremento

Presión, kPa (psig): 103,4 (15) 103,4 (15)

Proporción de reciclaje: 1,05 1,00 -0,05

GAS SECO, % en peso: 3,80 3,79 -0,01

(continuación)

Reciclaje bajo: Reciclaje cero Incremento

LPG, % en volumen: 6,77 6,58 -0,19

Nafta, % en volumen: 13,86 12,91 -0,95

LCGO, % en volumen: 25,86 24,11 -1,75

HCGO, % en volumen: 34,38 37,56 3,18

Líquidos C5+, % en volumen: 74,01 74,58 0,57

Coque, % en peso: 27,67 26,53 -1,14

La Tabla 2 muestra las propiedades de HCGO con coquización convencional de bajo reciclaje y

5 coquización con reciclaje cero y el modo en el que se deterioran las propiedades de HCGO a medida que aumenta el punto final de HCGO y se maximiza en el caso de coquización con reciclaje cero. El deterioro de las propiedades tiene como resultado diseños de proceso de coquización con el retardo máximo para aplicaciones de combustible para transporte limitando el punto final de HCGO hasta aproximadamente 1065 ºF (573,9) que se puede obtener con

10 reciclaje bajo y coquización a presión, en particular cuando se envía HCGO a un proceso de hidrocraqueo de VGO.

Sumario de la invención

Una realización de la invención va destinada a un método se separación de vapores del tambor del coquizador, que comprende: introducir los vapores del tambor del coquizador en una zona 15 de vaporización instantánea de una columna de separación de un coquizador; retirar una corriente de gasóleo pesado de coquizador de la columna de separación del coquizador;procesar la corriente de gasóleo pesado de coquizador para retirar los contaminantes; y producir una corriente de gasóleo pesado de coquizador que es apropiada para hidrocraqueo. En determinadas realizaciones, se procesa el gasóleo pesado de coquizador en una unidad de

20 desasfaltado con disolvente que se integra con la columna de separación del coquizador.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra el rendimiento obtenido a partir de un proceso de hidrocraqueo usando una alimentación combinada;

La Figura 2 muestra las propiedades de HCGO a medida que aumenta el punto final;

25 La Figura 3 muestra los beneficios de maximizar el punto de ebullición final de HCGO de manera direccional;

La Figura 4 muestra la configuración de una unidad de coque retardada típica; 5

imagen5

La Figura 5 muestra la configuración de una unidad de coquización de reciclaje cero;

La Figura 6 muestra la configuración de una unidad de desasfaltado con disolvente;

La Figura 7 muestra la integración del proceso de separación de HCGO con un proceso de SDA dedicado para la separación selectiva de HCGO de acuerdo con una realización de la 5 invención;

La Figura 8 muestra la separación de HHCGO de acuerdo con una realización de la invención;

La Figura 9 muestra la combinación de un proceso de coquización retardada con el proceso de separación de HHCGO de acuerdo con una realización de la invención;

La Figura 10 muestra la combinación de un proceso de coquización de reciclaje cero con el 10 proceso de separación de HCGO de acuerdo con una realización de la invención; y

La Figura 11 muestra la combinación de un proceso de coquización de reciclaje cero con un proceso de separación de HHCGO de acuerdo con una realización de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones ejemplares

En una primera realización de la invención, se envía el producto HCGO a una Unidad de

15 Desasfaltado de Disolvente (SDA) destinada a la separación de HCGO. La Figura 6 muestra un esquema de flujo de SDA típico. La Figura 7 muestra la integración de HCGO con un proceso de SDA destinado a la separación selectiva de HCGO. Los contaminantes de HCGO se rechazan en una corriente extra de gasóleo pesado de coquizador (XHCGO) que se recicla de nuevo a la alimentación del separador de coquización retardada. Esto tiene como resultado el

20 rechazo final de estos contaminantes en el coque de subproducto residual de la unidad de coquización retardada. Se envía el gasóleo pesado de coquizador más ligero de mayor calidad (LHCGO) a la unidad de conversión de VGO aguas abajo. La Tabla 3 muestra la comparación de las propiedades de HCGO en una operación de reciclaje ultra-bajo hasta una operación de reciclaje cero verdadero cuando se produce el procesado de un residuo ácido medio a vacío.

25 La Tabla 4 muestra las corrientes de alimentación de la unidad de conversión de VGO en un sistema que usa una coquización de reciclaje cero acoplado a una separación selectiva de HHCGO.

TABLA 3

Reciclaje bajo: Reciclaje cero

Gravedad, API %: 13,7 12,5

Densidad: 0,9746 0,9829

Azufre, % en peso: 3,33 3,30

Nitrógeno, ppm en peso: 2035 2015

CCR, % en peso: 1,68 2,8

C7 insolubles, ppm en peso: 1013 3530

Ni+V, ppm en peso: 2,0 4,0

Destilación ºF

10 %: 693 698

50 %: 840 869

EP: 1072 1141

Watson K: 11,20 11,19

imagen6

TABLA 4

Reciclaje bajo: Reciclaje cero Reciclaje cero con separación selectiva de HHCGO

Gravedad, API %: 13,7 12,5 14,9

Densidad: 0,9746 0,9829 0,9664

Azufre, % en peso: 3,33 3,30 3,22

Nitrógeno, ppm en peso: 2035 2015 1700

CCR, % en peso: 1,68 2,12 0,97

C7 insolubles, ppm en peso: 1013 2673 220

Ni+V, ppm en peso: 2,0 3,1 0,69

Watson K: 11,20 11,19 11,28

En una realización adicional de la invención como se muestra en la Figura 8, se extrae una corriente de HCGO (HHCGO) más pequeña y más pesada que contiene la mayoría de las 5 contaminantes de HCGO; tales como compuestos aromáticos de anillo múltiple y asfaltenos, a partir del separador, combinado con parte del producto de nafta ligero de la unidad de coquización retardada, y se envía a un extractor de SDA. Este disolvente de nafta ligera extraela mayoría de los componentes de HCGO a una fase de DAO/disolvente y rechaza los compuestos aromáticos más pesados de anillo múltiple y todos los asfaltenos a una fase de 10 brea. La fase de DAO del extractor se envía de nuevo a la sección de reflujo de HCGO del separador: o primero a una torre de vaporización instantánea para recuperar el volumen de disolvente de nafta ligera. La fase se lava con una corriente de nafta de cabecera que se envía de nuevo al separador con la fase de DAO y la corriente de HHCGO se envía a la sección de alimentación del separador. Debido a que no se requieren otros recipientes de separación o

15 intercambio térmico, el coste de extraer los compuestos multi-aromáticos es relativamente bajo en comparación con una unidad de SDA específica.

En otra realización de la invención, como se muestra en la Figura 9, se mezcla HHCGO con un disolvente seleccionado para rechazar selectivamente los compuestos aromáticos medios de anillo múltiple y otros contaminantes. Se requiere el equipo de recuperación de disolvente

20 adicional en esta realización. Esta versión se usa para producir HCGO apropiado para un hidrocraqueo VGO de aguas abajo que tiene capacidades limitadas para procesar materias primas difíciles.

En otra realización de la invención para aplicaciones de coquización de reciclaje cero, se extrae la corriente de HHCGO de la parte inferior del separador de la unidad de coquización25 retardada. Posteriormente, se separa la corriente de HHCGO en la unidad de SDA tal como en las realizaciones anteriores. La Figura 10 muestra la configuración para el rechazo de asfaltenos y los compuestos aromáticos de anillo múltiple más pesados con nafta ligera del coquizador. Esta realización maximiza los rendimientos de coquización retardada, garantizando que las propiedades de HHCGO recuperado son apropiadas para el hidrocraqueo de VGO. La 30 Figura 11 muestra un proceso de coquización de reciclaje cero combinado con el proceso de

imagen7

separación de HHCGO.

Las ventajas de retirar contaminantes en HCGO se pueden observar en la Figura 3 en forma de rendimientos de líquido incrementales que se producen a medida que se maximiza HCGO. El SDA también elimina la necesidad de costes de operación y de inversión incrementales en el

5 dispositivo de hidrocraqueo de VGO cuando se maximiza el punto final de HCGO. La Tabla 3 muestra las diferencias en las corrientes de alimentación y las propiedades para una coquización de reciclaje/baja presión y una coquización de reciclaje cero y una separación selectiva de SDA y HHCGO. La Tabla 5 muestra los rendimientos combinados de la coquización retardada y el hidrocraqueo de VGO para estas dos opciones.

10 TABLA 5

Coquización de reciclaje bajo: Coquización dereciclaje cero +separación selectiva de HHCGO

Alimentación VR, % en peso: -100,00 -100,00

Hidrógeno, % en peso: -0,90 -0,98

Coque, % en peso: 27,62 26,72

Gas combustible, % en peso: 6,28 6,35

Butanos, % en volumen: 3,89 3,85

Nafta, % en volumen: 17,86 17,49

Destilado, % en volumen: 60,28 61,40

Aceite no convertido, % en volumen: 0,55 0,61

Total de C5+, % en volumen: 78,69 79,50

Inc C5+, % en volumen: 0,81

Aumento margen, $/bbl VR: 0,50

La producción de coque disminuye en un 0,9 % en peso, los rendimientos de líquidos totalesaumentan en un 0,81 % en volumen, y los rendimientos de destilado aumentan en un 1,1 % en volumen. Para un Coquizador Retardado de Residuos de Vacío, el valor de esta opción de

15 coquización con respecto a la coquización de reciclaje bajo convencional es de 0,50 $/bbl de la Corriente de Alimentación de Residuo a Vacío.

Se ha descrito el proceso de la invención y se ha explicado con referencia a las figuras de proceso esquemáticas. Las variaciones adicionales y las modificaciones pueden resultar evidentes para el experto ordinario en la materia, basándose en la descripción anterior y el

20 alcance de la invención viene determinado por las siguientes reivindicaciones.

Claims

imagen1

REIVINDICACIONES

1. Un método de separación selectiva de gasóleo pesado de cóquer apropiado para ser alimentado en una unidad de hidrocraqueo, que comprende:

introducir los vapores del tambor del coquizador en una zona de vaporización instantánea de 5 una columna de separación del coquizador;

retirar una corriente de gasóleo pesado de coquizador de la columna de separación del coquizador;

procesar la corriente de gasóleo pesado de coquizador para retirar los contaminantes; y

producir una corriente de gasóleo pesado de coquizador que sea apropiada para hidrocraqueo.

10 2. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el gasóleo pesado de coquizador se procesa en una unidad de desasfaltado con disolvente.
3. El método de la reivindicación 2 en el que la unidad de desasfaltado con disolvente está integrada con la columna de separación del coquizador.
4. El método de la reivindicación 1, que además comprende una etapa de recuperación de 15 disolvente.

9