ES2578200T3 - Procedimiento de craqueo catalítico con recirculación de un corte olefínico extraído corriente arriba de la sección de separación de gases para maximizar la producción de propileno - Google Patents

Procedimiento de craqueo catalítico con recirculación de un corte olefínico extraído corriente arriba de la sección de separación de gases para maximizar la producción de propileno Download PDF

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Abstract

Procedimiento de producción de gasolina y de producción simultánea de propileno mediante una unidad de craqueo catalítico que tiene al menos un reactor principal (1) que funciona en flujo ascendente (denominado "tubo ascendente") o descendente (denominado "tubo descendente") y que trata una carga pesada convencional (CH1), y opcionalmente un tubo ascendente secundario (2) que funciona en condiciones más rigurosas que el tubo ascendente principal (1) y que trata una carga más ligera (CH2), procedimiento en el que se trata además de la carga principal (CH1) y opcionalmente la carga más ligera (CH2), una carga constituida por moléculas olefínicas principalmente de C4, C5 y C6, extrayéndose dicha carga olefínica a la altura de la etapa intermedia del compresor de gas húmedo que forma parte de la sección de tratamiento de gases (SRG) asociada a la unidad de FCC y que constituye la corriente de la etapa intermedia (22).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de craqueo catalftico con recirculacion de un corte olefrnico ex^do corriente arriba de la seccion de separacion de gases para maximizar la produccion de propileno
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al ambito del craqueo catalftico de cortes de petroleo, mas concretamente a los cortes denominados "pesados", y en el contexto de la evolucion del craqueo catalftico hacia la produccion simultanea de olefinas ligeras, especialmente propileno.
La carga principal de la unidad FCC (abreviatura de craqueo catalftico en lecho fluidizado) de los cortes pesados esta compuesta, de forma general, por un hidrocarburo o una mezcla de hidrocarburos que contienen principalmente (es decir, como mmimo un 80 %) de moleculas cuyo punto de ebullicion es superior a 340 °C. Esta carga principal contiene, ademas cantidades limitadas de metales (Ni+V), en una concentracion normalmente inferior a 50 ppm, preferentemente inferior a 20 ppm, y un contenido en hidrogeno normalmente superior al 11% en peso, comprendido de forma tfpica entre 11,5 % y 14,5 %, y preferentemente comprendido entre 11,8 % y 14 % en peso.
El contenido en carbon Conradson (designado como CCR de forma abreviada) de la carga (de acuerdo con la norma ASTM D 482) proporciona una evaluacion de la produccion de coque durante el craqueo catalftico. Dependiendo del contenido en carbon Conradson de la carga, el rendimiento de coque requiere un dimensionamiento espedfico de la unidad para cumplir el balance de energfa.
Estos cortes pesados pueden proceder, especialmente de la destilacion a presion atmosferica, de la destilacion al vado, de la unidad de hidroconversion, de la unidad de coquefaccion, de la unidad de hidrotratamiento o de la de desasfaltado, pero tambien puede tener un origen de tipo biomasa, tal como por ejemplo, aceites vegetales o celulosa.
Los cortes pesados que conforma la carga principal de una unidad de craqueo catalftico se denominan en lo sucesivo cortes pesados convencionales, y se pueden tratar solos o mezclados.
La unidad de craqueo catalftico de una refinena tiene como objetivo principal la produccion de bases para gasolina, es decir, de cortes que tienen un intervalo de destilacion comprendido entre 35 °C y 250 °C.
Cada vez mas, este objetivo principal se combina con un nuevo objetivo, que es la produccion simultanea de olefinas ligeras, principalmente etileno y propileno.
La produccion de gasolina se garantiza mediante el craqueo de la carga pesada en el reactor principal, denominado lavador principal en el resto del texto, debido a la forma longilmea de este reactor y su modo de flujo ascendente. Cuando en el reactor principal el flujo es descendente, en este caso se habla de "tubo descendente".
La produccion simultanea de propileno se garantiza normalmente anadiendo al sistema catalftico de base una zeolita que tiene una selectividad tal que permita mejorar la selectividad para los LPG (abreviatura de gas licuado de petroleo) y gasolina, y tambien haciendo mas rigurosas las condiciones operativas del tubo ascendente principal, principalmente mediante el aumento de la temperatura a la salida de dicho reactor.
Para conseguir rendimientos mayores de propileno, es posible recircular a un reactor adicional, generalmente un tubo ascendente secundario, una parte del corte de gasolina producida en la unidad de craqueo catalftico, o una carga equivalente tal como oligomeros de C6, C7 y C8 procedentes de la refinena.
La presente invencion describe un novedoso flujo de recirculacion que permite maximizar el rendimiento de propileno.
El experto en la materia sabe que la recirculacion de la gasolina catalftica del FCC a la zona de reaccion permite aumentar significativamente el rendimiento de propileno, mediante el uso de condiciones de operacion adaptadas, es decir, una temperatura mas alta a la salida del tubo ascendente y tasas de catalizador /carga (designado C/O) mas altas.
El interes de la presente invencion es derivar la nueva recirculacion, no despues de la seccion de separacion, sino corriente arriba de esta ultima, lo que permite ahorrarse los costes de separacion y beneficiarse de una recirculacion que tiene unas propiedades (composicion qrnmica, especialmente contenido en olefinas) igualmente buenas, incluso mejores (contenido bajo de aromaticos) que la de la recirculacion de gasolina realizada segun la tecnica anterior.
El punto de extraccion de la nueva corriente de recirculacion se situa en la etapa intermedia del compresor de gas humedo. Esta corriente tiene una composicion rica en compuestos de C4 C5 C6 a C8 con buena olefinidad (es decir,
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contenido en olefinas), y esta practicamente exento de compuestos aromaticos que, tras la recirculacion, tienen tendencia a formar principalmente coque y lastran de esta forma el balance de energfa de la unidad.
Examen de la tecnica anterior
El experto en la materia sabe que la recirculacion de la gasolina catalttica del FCC a la zona de reaccion permite aumentar significativamente el rendimiento de propileno, mediante el uso de condiciones de operacion adaptadas, es decir, una temperatura mas alta a la salida del tubo ascendente y tasas de catalizador/carga (C/O) mas altas. Este craqueo de la gasolina de recirculacion se puede realizar en el tubo ascendente principal de la unidad, o en un tubo ascendente exclusivo.
La tecnica anterior relativa a las unidades de craqueo catalttico de dos tubos ascendentes, uno, convencional, para la obtencion de gasolina, el otro, que opera en condiciones mas rigurosas para la obtencion de olefinas ligeras, esta especialmente descrita en la patente FR 2.918.070
En dicho texto se encuentran las nociones de tubo ascendente principal que trabaja sobre una carga pesada, y del tubo ascendente secundario que trabaja en condiciones muy rigurosas sobre una carga parcialmente compuesta por la gasolina recirculada producida en el tubo ascendente principal.
Por otra parte, la optimizacion independiente de las condiciones de funcionamiento de ambos tubos ascendentes que funcionan en paralelo se describe en la solicitud de patente FR 2.932.495.
La configuracion descendente se describe en las patentes EP 0 861 310 B1, US 6. 664.171 B1. La introduccion de un tubo interno en un tubo ascendente se describe en la patente US 7. 008. 527 B2.
Descripcion breve de la figura
La figura 1 es un esquema de un procedimiento de acuerdo con la invencion en el que se muestra la extraccion del corte olefmico C4 C5 C6 en la etapa intermedia del compresor de gas humedo y su recirculacion al tubo ascendente de una unidad de FCC.
Sumario de la invencion
La presente invencion se aplica a unidades de FCC que funcionan con un solo reactor (en flujo ascendente o flujo descendente), y a las unidades de FCC que funcionan con dos reactores.
En lo sucesivo, se hablara del reactor principal indicado (1) para designar el reactor orientado hacia la conversion de la carga principal, y del reactor secundario indicado (2) para designar el reactor dedicado a la produccion de propileno mediante craqueo de un corte de recirculacion. En general, cuando las unidades de FCC funcionan con dos reactores, uno principal y uno secundario, estos reactores son de flujo ascendente, pero una unidad que utilizara dos reactores de flujo descendente seguina comprendida en el ambito de la presente invencion. Es tambien posible considerar el caso de una unidad con un reactor ascendente y otro reactor descendente.
De forma tfpica, el tubo ascendente principal funciona con una tasa de catalizador con respecto a la carga comprendida entre 4 y 15, y preferentemente comprendida entre 5 y 10, y con temperaturas de salida del tubo ascendente (indicadas como TS) comprendidas entre 510 °C et 580 °C, y preferentemente comprendidas entre 520 °C y 570 °C.
Las condiciones optimas de produccion de propileno en el tubo ascendente secundario se obtienen para temperaturas de salida de dicho tubo ascendente secundario comprendidas entre 550 °C y 650 °C, y preferentemente comprendidas entre 580 °C y 610 °C, tiempos de contacto comprendidos entre 20 ms y 500 ms, preferentemente comprendidos entre 50 ms y 200 ms (ms = milisegundo), y corrientes de solido comprendidas entre 150 y 600 kg/s/m2.
El tiempo de contacto se define como la relacion entre el volumen de catalizador presente en el reactor y el caudal volumetrico de fluido que atraviesa el reactor en las condiciones de aplicacion de la reaccion de craqueo.
El conjunto de estas condiciones lleva a operar el tubo ascendente secundario a tasas de catalizador con respecto a la carga (indicado como C/O) entre 8 y 35, y preferentemente entre 10 y 25.
En el caso de un tubo descendente principal, funciona con una relacion entre el catalizador y la carga entre 5 y 40, y preferentemente entre 10 y 30, y con temperaturas de salida del tubo descendente (indicadas como TS) entre 500 °C y 650 °C, y preferentemente entre 550 °C y 630 °C.
Las condiciones optimas de produccion de propileno en el tubo descendente secundario se obtienen para temperaturas de salida de dicho tubo ascendente secundario entre 550 °C y 650 °C, y preferentemente entre 580 °C
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y 630 °C, tiempos de contacto entre 20 ms y 800 ms, preferentemente entre 50 ms y 500 ms (ms = milisegundo). La presente invencion consiste en recircular a la seccion de reaccion de una unidad de FCC una corriente de componentes olefmicos C4, C5 y C6 principalmente. Esta corriente de recirculacion se extrae en la etapa intermedia del compresor de gas humedo (indicado como CGH).
El interes de la presente invencion es derivar esta recirculacion, no despues de la seccion de separacion, sino corriente arriba de esta ultima, lo que permite ahorrarse los costes de separacion y beneficiarse de una recirculacion que tiene unas propiedades (composicion) igualmente buenas, incluso mejores (contenido bajo de aromaticos) que la de la recirculacion de gasolina.
Para simplificar, en lo sucesivo se denomina a esta corriente como corriente de la etapa intermedia.
La corriente que procede de la etapa intermedia del compresor de gas humedo esta compuesta en gran medida por olefinas C4 y C5, normalmente en una proporcion que va de 30 % a 80 %.
Estos compuestos C4 y C5 tienen un olefinidad elevada, es decir, una proporcion elevada de compuestos insaturados, que puede ser incluso de 50 % a 80 % en peso para el corte de C4, y de 40 % a 65 % en peso para el corte de C5. Estos compuestos insaturados de la corriente de la etapa intermedia se someten, en condiciones de operacion especiales, en un tubo ascendente de FCC a reacciones de oligomerizacion que conllevan la formacion de compuestos con una longitud de cadena de carbono mas grande. Estos compuestos oligomerizados experimentan a su vez reacciones de craqueo catalttico que conllevan la formacion de cantidades significativas de propileno.
Las moleculas olefmicas de C4, C5 y C6 contenidas en la corriente de la etapa intermedia en cuestion se pueden recircular tanto al reactor principal, como al reactor secundario, cuando la unidad de FCC ya comprende un reactor secundario de ese tipo.
En el caso de recircular al reactor principal, la recirculacion se podra realizar bien directamente mezclando con la carga pesada, o bien corriente arriba de los inyectores de dicha carga pesada mediante inyectores espedficos o un tubo interno en el tubo ascendente.
En el caso de recircular al tubo ascendente secundario, este podra ser tanto un tubo ascendente espedfico, es decir, que trate solamente la corriente recirculada en cuestion, o bien un tubo ascendente secundario que convierte ya una carga ligera tal que, por ejemplo, una parte de la gasolina producida en el tubo ascendente principal, con el fin de producir propileno.
Para garantizar un caudal estable de la corriente de la etapa intermedia al tubo ascendente principal o secundario (que podna variar opcionalmente dependiendo de fluctuaciones de funcionamiento de la unidad y del compresor), es posible asociar a la corriente de la etapa intermedia un complemento que puede proceder de una zona corriente abajo de la planta de gases, preferentemente una gasolina catalftica. Este complemento tambien puede estar constituido por cualquier componente lfquido del petroleo o que proceda de biomasa, que tenga preferentemente un contenido en olefinas superior al 20 % y un numero de atomos de carbono inferior a 12, con el fin de aumentar el potencial de produccion de propileno.
Este complemento puede extraerse en la cabeza del divisor de gasolina de FCC, en la parte inferior del equipo de despropanado. Tambien puede provenir de una unidad de oligomerizacion o de Pygas de Steam Cracker.
Descripcion detallada de la invencion
La descripcion siguiente se realiza mediante la figura 1.
La figura 1 representa una unidad de craqueo catalftico que tiene dos tubos ascendentes (FCC), un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2). El tubo ascendente principal (1) esta alimentado con catalizador regenerado desde la lmea (10), y el tubo ascendente secundario esta alimentado con catalizador regenerado desde la lmea (9). La zona de regeneracion tiene dos etapas, una primera etapa (4) y una segunda etapa (3) conectada a la primera etapa mediante una lmea de transferencia del catalizador (6).
El catalizador se transfiere a la zona de refrigeracion situada a la salida de la zona de separacion de gases (8) mediante la lmea de transferencia (5).
El tubo ascendente principal (1) se alimenta con una carga convencional (CH1) y el tubo ascendente secundario (2) se alimenta con una carga mas ligera indicada como (CH2).
La corriente de efluentes (11) que salen de la unidad de FCC se introduce en la columna de separacion MC, de la que se extrae una corriente de cabeza indicada como (12), una o varias corrientes intermedias (14) y una corriente
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Se retoma, entonces, la descripcion de la corriente de cabeza (12) que se condensa en el bombm (BS) y se separa en dos fases.
- La fase ftquida alimenta para una parte el reflujo de la columna (MC), y por otra (25) la separacion situada corriente arriba del compresor de gas humedo (CGH) que incluye dos etapas (ET1, ET2).
- La fase gaseosa (15) procedente del globo (BS) se dirige a la primera etapa del compresor de gas (ET1) tras haber perdido las partmulas ftquidas que pudiera contener en el bombm separador (BS1).
La corriente comprimida (16) procedente de la primera etapa (ET1) se dirige hacia un segundo bombm separador (BS2) del que se extraen 3 corrientes:
- una corriente (19) que se dirige hacia la segunda etapa de compresion (ET2) tras pasar por el bombm separador (BS3), convirtiendose entonces en la corriente 19a desprovista de partmulas ftquidas. La corriente (19a) se comprime en la segunda etapa de compresion (ET2) para suministrar la corriente comprimida (21) que se une a la seccion de recuperacion de gases craqueados (SRG),
- una corriente (20) que se dirige a la seccion de tratamiento de aguas residuales (no representada en la figura 1),
- una corriente (22) que se recircula hacia el tubo ascendente principal (1) o el tubo ascendente secundario (2), o parcialmente hacia el tubo ascendente principal mediante la corriente (25), y parcialmente hacia el tubo ascendente secundario mediante la corriente (24) y que constituye la corriente de la etapa intermedia.
En la medida en que, como se observa claramente en la figura 1, esta corriente (22) esta correctamente extrafda entre ambas etapas de compresion ET1 y ET2 del compresor de gas, se denomina corriente de la etapa intermedia.
La invencion puede definirse por tanto de forma general como un procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico que tiene al menos un reactor principal que funciona en corriente ascendente (denominado "tubo ascendente") o en corriente descendente (denominado "tubo descendente") que tratan una carga pesada convencional, y en la que el reactor principal trata, ademas, una carga constituida por moleculas olefmicas principalmente de C4, C5 y C6 introducida en forma de mezcla con la carga pesada o bien, corriente arriba de dicha carga pesada, dicha carga olefmica se extrae a la altura de la etapa intermedia del compresor de gas humedo (CGH) que forma parte de la seccion de tratamiento de gases (SRG) asociada a la unidad de FCC y que constituye la corriente de la etapa intermedia.
En una variante del procedimiento de produccion de gasolina y produccion simultanea de propileno de acuerdo con la invencion, el corte olefmico de C4, C5 y C6 se introduce corriente arriba de la carga principal mediante un tubo interno en dicho tubo ascendente principal que desemboca de 1m a 0,5 m antes del nivel de los inyectores de la carga principal.
De manera general, si el reactor principal funciona en corriente descendente ("tubo descendente"), funciona en las condiciones operativas siguientes: temperatura de salida del reactor entre 580 °C y 630 °C y relacion C/O entre 15 y 40, y preferentemente entre 20 y 30, tiempo de residencia entre 0,1 y 1s y preferentemente entre 0,2 y 0,7 s.
En una variante del procedimiento de produccion de gasolina y produccion simultanea de propileno de acuerdo con la invencion, dicho procedimiento utiliza una unidad de craqueo catalftico que tiene un tubo ascendente principal (1) que trata una carga convencional (CH1) y un tubo ascendente secundario (2) que funciona en paralelo al tubo ascendente principal (1) que trata una carga (CH2) mas ligera que la carga pesada (CH1) y que funciona en condiciones operativas mas rigurosas que las del tubo ascendente principal, tratando dicho tubo ascendente secundario (2) el corte olefmico C4-C5-C6, representado por la corriente (22) procedente de la etapa intermedia del compresor de gas humedo (CGH).
Siempre en la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), dicho tubo ascendente secundario puede tratar como mezcla el corte olefmico C4-C5-C6 (corriente 22) procedente de la etapa intermedia del compresor de gas humedo (CGH), un corte de gasolina y o un oligomero C5, C6, C7 o C8 recirculados, no representado en la figura 1.
Siempre en la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), es posible anadir a la corriente de la etapa intermedia una corriente complementaria (23) constituida de gasolina de recirculacion para garantizar que la suma de las dos corrientes, es decir, la corriente de la etapa intermedia (22) mas la corriente complementaria (23), es constante con un intervalo de mas/menos un 10 %, aproximadamente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Siempre en la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), la corriente
complementaria (23) puede estar compuesta de un corte de hidrocarburo del petroleo o con origen en la biomasa, que tenga un contenido en olefinas supera el 20 % de peso y que contenga compuestos con menos de 12 atomos de carbono.
Siempre en la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), la corriente
complementaria (23) puede extraerse tanto a la cabeza del divisor de gasolina de FCC, como del fondo del equipo
de despropanado que forma parte de la seccion de tratamiento de gases ("planta de gases").
Siempre en la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), la corriente
complementaria (23) puede provenir de una unidad de oligomerizacion o de Pygas de Steam Cracker.
En la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), el tubo ascendente secundario (2) funciona con un tiempo de contacto comprendido entre 20 y 500 ms, preferentemente entre 50 ms y 200 ms, y corrientes de solido comprendidas entre 150 y 600 kg/s. m2
En la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), la relacion C/O del tubo ascendente principal esta comprendida entre 6 y 14, preferentemente comprendida entre 7 y 12, y la relacion C/O del tubo ascendente secundario esta comprendida entre 8 y 35, preferentemente comprendida entre 10 y 25.
En la variante en la que el procedimiento de acuerdo con la invencion aplica una unidad de craqueo catalftico que utiliza un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2), la temperatura de salida del tubo ascendente principal esta comprendida entre 510 °C y 580 °C, preferentemente comprendida entre 520 °C y 570 °C, la temperatura de salida del tubo ascendente secundario esta comprendida entre 550 °C y 650 °C, preferentemente comprendida entre 580 °C y 610 °C.
Ejemplo
Para ilustrar la presente invencion se han empleado 5 ejemplos, indicados como 1,2, 3, 4 y 5.
Ejemplo 1:
Este primer ejemplo supone el caso base, y corresponde a una unidad de FCC de un solo tubo ascendente con una capacidad de 70000 BpSD, es decir, 500 m3/hora, (BPSD es la abreviatura de barriles por dfa), que trata una carga de residuo y que funciona en condiciones de propileno maximo, es decir, con un sistema catalftico que contiene un zeolita con selectividad de forma para mejorar la selectividad de los LPG respecto a la gasolina, y que funciona en condiciones de operacion mas rigurosas que las condiciones normalizadas de funcionamiento para gasolina maxima.
Las caractensticas principales de la carga, asf como las condiciones operativas consideradas, se muestran respectivamente en la Tabla 1 y la Tabla 2 siguientes.
Tabla 1: Caractensticas principales de la carga pesada
Densidad 15/4 °C
0,9305
Azufre
% en peso 1,671
Nitrogeno
ppm en peso 1222
Carbon Conradson
% en peso 4,36
Nfquel
ppm 12
Vanadio
ppm 19
Viscosidad (a 50°C)
cSt 84
Hidrogeno
% en peso 12,33
Tabla 2: Condiciones de operacion del Ejemplo 1
Ejemplo 1
Capacidad unitaria
Barril/dj 70000
Caudal de carga
t/h 431,6
Presion de salida del tubo ascendente
bar g 1,4
Temperatura de salida del tubo ascendente
°C 550
Ejemplo 1
Temperatura de precalentamiento de la carga
°C 260
Caudal de vapor (MP)
toneladas/h 29,6
Relacion masica, caudal de catalizador respecto a caudal de carga |
8
En estas condiciones, los caudales de los productos a la salida de la unidad se proporcionan en la Tabla 3 siguiente.
5
Tabla 3: Caudal de los productos del Ejemplo 1
kg/h
Ejemplo 1 Caso base
Gas seco
22446
NH3
43
H2S
3913
H2
516
C1
6020
C2
4988
C2=
6966
GPL
133171
C3
7568
C3=
46612
C4
17243
C4=
61748
LiQUIDO
236543
PI-160
113004
160-220
39302
PI-220°C
152306
220-360
54653
360 +
29584
Coque
37840
TOTAL
430000
Ejemplo 2:
El ejemplo 2 corresponde al ejemplo 1 con una recirculacion de la corriente de la etapa intermedia corriente arriba de 10 la carga principal.
Las condiciones operativas del tubo ascendente son identicas a las del ejemplo 1.
En estas condiciones, el caudal de la corriente de la etapa intermedia corresponde a 45 toneladas por hora y su 15 composicion se proporciona en la Tabla 4 siguiente.
Tabla 4: Composicion de la corriente de la etapa intermedia del Ejemplo 2
Composicion de la corriente de la etapa intermedia
% en peso
C3 totales
4
C4 totales
20
C5 totales
30
C6-C8
46
C3= en los C3 totales
86
C4= en los C4 totales
60
C5= en los C5 totales
51
Caudal de recirculacion, t/h
45
20 Se proporcionan los caudales de los productos a la salida de la unidad con recirculacion, que se comparan con los del caso base en la Tabla 5 siguiente.
Tabla 5: Comparacion entre el Ejemplo 1 y el Ejemplo 2
kg/h
Ejemplo 1 Ejemplo 2 Delta
Caso base Corriente de la etapa intermedia procesada simultaneamente corriente arriba de la carga pesada %
Gas seco
22446 23627 5,3
NH3
43 43 0,0
5
10
15
20
25
H2S
3913 3913 0,0
H2
516 571 10,6
C1
6020 6511 8.2
C2
4988 5243 5.1
C2=
6966 7346 5.5
GPL
133171 134432 0.9
C3
7568 7927 4.7
C3=
46612 48616 4.3
C4
17243 17855 3.5
C4=
61748 60035 -2.8
LiQUIDO
236543 233089 -1.5
PI-160
113004 107500 -4.9
160-220
39302 40752 3.7
PI-220°C
152306 148252 -2.7
220-360
54653 55110 0.8
360 +
29584 29727 0.5
Coque
37840 38852 2.7
TOTAL
430000 430000 0.0
En estas condiciones, la comparacion en las tablas 3 y 5 muestra que el aumento en propileno es superior al 4 por ciento, lo que evidentemente es muy significativo respecto a los caudales industrials.
Se observa claramente una disminucion de C4 y C5 (para el corte PI-160°C), ya que estos compuestos se han recirculado y craqueado.
Tambien se observa un aumento en los gases y el coque, pero dentro de los lfmites aceptables para la unidad, especialmente desde el punto de vista del balance de energfa.
El aumento en etileno, que es tambien un producto valorizable, aumenta muy significativamente con un incremento de mas del 5 %.
La recirculacion de la corriente de la etapa intermedia (22) corriente arriba de la carga principal (CH1) permite, por tanto, cubrir ampliamente el objetivo buscado de maximizar la produccion de propileno ahorrando al mismo tiempo en los costes de separacion con respecto a una recirculacion clasica de la gasolina catalttica.
Ejemplo 3:
El ejemplo 3 es parecido al ejemplo 2, salvo que esta vez, la corriente de la etapa intermedia se recircula a un tubo ascendente secundario (2) espedfico, y se craquea en condiciones de operacion optimizadas, es decir, una temperatura de salida del tubo ascendente de 590 °C y un tiempo de contacto de 250 ms. Se presentan los caudales de los productos obtenidos, que se comparan con los del ejemplo 1 en la Tabla 6.
Tabla 6: Comparacion entre el Ejemplo 1 y el Ejemplo 3
kg/h
Ejemplo 1 Ejemplo 3 Delta
Caso base Caudal de la etapa intermedia craqueado en un tubo ascendente secundario espedfico %
Gas seco
22446 24133 7,5
NH3
43 43 0,0
H2S
3913 3913 0,0
H2
516 594 15,2
C1
6020 6721 11,7
C2
4988 5352 7,3
C2=
6966 7509 7,8
GPL
133171 134973 1,4
C3
7568 8080 6,8
C3=
46612 49475 6,1
C4
17243 18117 5,1
C4=
61748 59301 -4,0
LIQUIDO
236543 231609 -2,1
PI-160
113004 105141 -7,0
160-220
39302 41373 5,3
PI-220°C
152306 146514 -3,8
220-360
54653 55306 1,2
5
10
15
20
25
30
360 +
29584 29789 0,7.
Coque
37840 39286 3,8
TOTAL
430000 430000 0,0
Cuando la corriente de la etapa intermedia se recircula a un tubo ascendente espedfico (2) y se somete a condiciones de operacion optimizadas, el aumento en propileno con respecto al caso base (Ejemplo 1) es de mas del 6 %. Mejora ademas, por tanto, con respecto al aumento del 4 % observado cuando esta misma corriente recirculada se craqueaba en el tubo ascendente principal, ademas de la carga pesada.
En estas condiciones, el etileno tambien aumenta en mayor medida, con una ganancia cercana al 8 % comparada con el 5 % del Ejemplo 2.
El aumento del gas seco y del coque es mas importante que en el ejemplo 2, pero este aumento resulta limitado.
La recirculacion del corte rico en C4 y C5 en un tubo ascendente espedfico permite, por tanto aumentos de propileno mas importantes que cuando esta carga se craquea en un tubo ascendente unico corriente arriba de la carga principal.
Ejemplo 4:
El ejemplo siguiente constituye un segundo caso base, y corresponde a una unidad de FCC con dos tubos ascendentes, un tubo ascendente principal (1) alimentado por una carga residual (CH1), analogo al del ejemplo 1, y un tubo ascendente secundario (2) en el que una parte de la gasolina catalttica producida (CH2) se recircula y se craquea en condiciones rigurosas. Como para el ejemplo 1, el sistema catalttico comprende una zeolita con selectividad de forma con el fin de optimizar el funcionamiento en condiciones de propileno maximo de la unidad.
Las condiciones de operacion del ejemplo 4 se describen en la Tabla 7.
Tabla 7: Condiciones de operacion del Ejemplo 4
Caso
Ejemplo 4
Capacidad unitaria
Barril/di 70.000
Tubo ascendente principal
Caudal de carga residual
t/h 431,6
Presion de salida del tubo ascendente
bar g 1,4
Temperatura de salida del tubo ascendente
°C 550
Temperatura de precalentamiento de la carga
°C 260
Caudal de vapor (MP)
t/h 29,6
Relacion masica, caudal de catalizador respecto a caudal de carga
8
|
Tubo ascendente secundario
Caudal de recirculacion de gasolina catalttica
t/h 108
Temperatura de salida del tubo ascendente
°C 590
Temperatura de recirculacion
°C 53
Caudal de vapor (MP)
t/h 3,3
Relacion masica, caudal de catalizador respecto a caudal de carga
12
Para esta base, el caudal de los productos a la salida de la unidad se proporciona en la Tabla 8.
Tabla 8: Caudal de los productos del Ejemplo 4
kg/h
Ejemplo 4
Caso base, doble tubo ascendente con recirculacion de gasolina
Gas seco
24940
NH3
43
H2S
3913
H2
602
C1
7095
C2
5504
C2=
7783
GPL
142115
C3
8600
C3=
51600
C4
18060
C4=
63855
LiQUIDO
224632
PI-160
97782
160-220
41667
PI-220°C
139449
220-360
55556
360 +
29627
Coque
38313
TOTAL
430000
Ejemplo 5:
El ejemplo 5 retoma el caso del ejemplo 4, pero esta vez, con una recirculacion de la corriente de la etapa intermedia 5 en el tubo ascendente secundario mezclado con la gasolina procedente de la unidad de FCC. Con respecto al ejemplo 2, la recirculacion ha cambiado su composicion, pero se ha considerado el mismo caudal de recirculacion.
La composicion de esta recirculacion se proporciona en la Tabla 9.
10 Tabla 9: Composicion de la corriente de la etapa intermedia del Ejemplo 5
Composicion de la corriente de la etapa intermedia
% en peso
C3 totales
6
C4 totales
20
C5 totales
56
C6-C8
18
C3= en los C3 totales
84
C4= en los C4 totales
80
C5= en los C5 totales
51
Caudal de recirculacion t/h
45
15
Se proporcionan los caudales de los productos a la salida de la unidad con recirculacion, que se comparan con los del ejemplo 4 en la Tabla 10.
Tabla 10: Comparacion entre el Ejemplo 4 y el Ejemplo 5
kg/h
Ejemplo 4 Ejemplo 5 Delta
Caso base, doble tubo ascendente con recirculacion de gasolina Doble tubo ascendente con recirculacion de gasolina Y corriente de la etapa intermedia al tubo ascendente secundario
Gas seco
24940 26911 7,9
NH3
43 43 0,0
H2S
3913 3913 0,0
H2
602 713 18,4
C1
7095 7921 11,6
C2
5504 5995 8,9
C2=
7783 8326 7,0
GPL
142115 142487 0,3
C3
8600 9119 6,0
C3=
51600 54550 5,7
C4
18060 18828 4,3
C4=
63855 59989 -6,1
LiQUIDO
224632 22 -1,7
PI-160
97782 92349 -5,6
160-220
41667 42873 2,9
PI-220°C
139449 135222 -3,0
220-360
55556 55959 0,7
360 +
29627 29707 0,3
Coque
38313 39714 3,7
TOTAL
430000 430000 0,0
La recirculacion de la corriente de la etapa intermedia mezclada con la gasolina procedente de la unidad de FCC permite un aumento muy evidente del rendimiento de propileno, junto con una ganancia de casi el 6 %. El etileno mejora de manera significativa, con una ganancia del 7 %. Los rendimientos de coque y de gas seco aumentan, pero se mantienen en los lfmites aceptables. El etileno aumenta en un 7 %, los gases secos casi un 8 % y el coque 5 menos de un 4 %. El conjunto de estos ejemplos pone de relieve que, en todos los casos de las figuras, la recirculacion de la corriente de la etapa intermedia (22) bien al tubo ascendente principal (1), bien al tubo ascendente secundario (2), bien parcialmente al tubo ascendente principal (1), y parcialmente al tubo ascendente secundario (2), permite aumentar el rendimiento de propileno de forma muy significativa.

Claims (12)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico que tiene al menos un reactor principal (1) que funciona en flujo ascendente (denominado "tubo ascendente") o descendente (denominado "tubo descendente") y que trata una carga pesada convencional (CH1), y opcionalmente un tubo ascendente secundario (2) que funciona en condiciones mas rigurosas que el tubo ascendente principal (1) y que trata una carga mas ligera (CH2), procedimiento en el que se trata ademas de la carga principal (CH1) y opcionalmente la carga mas ligera (CH2), una carga constituida por moleculas olefmicas principalmente de C4, C5 y C6, extrayendose dicha carga olefmica a la altura de la etapa intermedia del compresor de gas humedo que forma parte de la seccion de tratamiento de gases (SRG) asociada a la unidad de FCC y que constituye la corriente de la etapa intermedia (22).
  2. 2. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno de acuerdo con la
    reivindicacion 1 en el que, cuando la unidad de craqueo catalftico tiene solamente un reactor principal (1), el corte
    olefrnico de C4, C5 y C6, correspondiente a la corriente de la etapa intermedia (22), se introduce mezclado con la carga pesada (CH1).
  3. 3. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno de acuerdo con la
    reivindicacion 1 en el que, cuando la unidad de craqueo catalftico tiene solamente un reactor principal (1), el corte
    olefrnico de C4, C5 y C6, correspondiente a la corriente de la etapa intermedia (22), se introduce corriente arriba de la carga principal (CH1) mediante un tubo interno en dicho tubo ascendente principal (1) que desemboca de 1m a 0,5 m antes del nivel de los inyectores de la carga principal (CH1).
  4. 4. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno de acuerdo con la
    reivindicacion 1, en el que, cuando la unidad de craqueo catalftico posee ademas un tubo ascendente secundario (2)
    que trata una carga mas ligera (CH2), y que funciona en condiciones de operacion mas rigurosas que las del tubo ascendente principal, el corte olefrnico de C4, C5 y C6, correspondiente a la corriente de la etapa intermedia (22), se introduce en el tubo ascendente secundario (2).
  5. 5. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico que tiene un tubo ascendente principal (1) y un tubo ascendente secundario (2) de acuerdo con la reivindicacion 4, tratando dicho tubo ascendente secundario (2) como mezcla el corte olefrnico C4 C5 C6 correspondiente a la corriente de la etapa intermedia (22), y un corte de gasolina y o un oligomero C5, C6, C7 o C8 recirculados.
  6. 6. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que se anade a la corriente de la etapa intermedia (22) una corriente complementaria (23) constituida de gasolina de recirculacion para garantizar que la suma de las dos corrientes, es decir, la corriente de la etapa intermedia (22) mas la corriente complementaria (23), es constante con un intervalo de mas/menos un 10 %, aproximadamente.
  7. 7. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la corriente complementaria (23) esta compuesta de un corte de hidrocarburo del petroleo o con origen en la biomasa, que tenga un contenido en olefinas superior al 20 % de peso y que contenga compuestos con menos de 12 atomos de carbono.
  8. 8. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la corriente complementaria (23) se extrae tanto en la cabeza del divisor de gasolina de FCC, como del fondo del equipo de despropanado que forma parte de la seccion de tratamiento de gases (SRG).
  9. 9. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante una unidad de craqueo catalftico de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la corriente complementaria (23) proviene de una unidad de oligomerizacion o de Pygas de Steam Cracker.
  10. 10. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante la unidad de craqueo catalftico de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que el tubo ascendente secundario (2) funciona con un tiempo de contacto comprendido entre 20 y 500 ms, preferentemente entre 50 ms y 200 ms, y corrientes de solido comprendidas entre 150 y 600 kg/s. m2.
  11. 11. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno que utiliza la unidad de craqueo catalftico de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que la relacion C/O del tubo ascendente principal (1) esta comprendida entre 6 y 14, preferentemente comprendida entre 7 y 12, y la relacion C/O del tubo ascendente secundario (2) esta comprendida entre 8 y 35, preferentemente comprendida entre 10 y 25.
  12. 12. Procedimiento de produccion de gasolina y de produccion simultanea de propileno mediante la unidad de craqueo catalttico de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que la temperatura de salida del tubo ascendente principal (1) esta comprendida entre 510 °C y 580 °C, preferentemente comprendida entre 520 °C y 570 °C, y la temperatura de salida del tubo ascendente secundario (2) esta comprendida entre 550 °C y 650 °C, preferentemente 5 comprendida entre 580 °C y 610 °C.
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