ES2587399T3 - Sistema de inyección de múltiples catalizadores - Google Patents

Abstract

Un sistema de craqueo catalítico fluido que comprende: una unidad de craqueo catalítico fluido; un recipiente de inyección de catalizador acoplado a la unidad de craqueo catalítico fluido; el recipiente tiene una pluralidad de compartimientos de almacenamiento de catalizador; un separador acoplado a un fondo del recipiente y se extiende a una elevación corta de una parte superior del recipiente, en cuyo caso la pluralidad de compartimientos de almacenamiento de catalizador están separados por el separador; y un dispositivo dosificador respectivo acoplado a cada compartimiento.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de inyeccion de multiples catalizadores Antecedentes de la invencion Campo de la invencion

Las modalidades de la invencion se refieren generalmente a sistemas de inyeccion de catalizadores fluidos para unidades de craqueo catalltico fluido.

Antecedentes de la tecnica relacionada

Las unidades de craqueo catalltico fluido (FCCU por Fluid Catalyst Cracking Units) se usan comunmente en la refinacion del petroleo para romper hidrocarburos de cadena larga que se encuentran presentes en el petroleo crudo y para ajustar la mezcla recuperada en el destilador. Generalmente, un catalizador principal se introduce a la FCCU mediante un sistema de inyeccion del catalizador que dosifica periodicamente el catalizador mediante inyeccion durante un perlodo predeterminado de tiempo. Tales sistemas de inyeccion se encuentran disponibles en Intercat, Inc., localizada en Sea Girt, New Jersey. Otros ejemplos de sistemas de inyeccion convencionales se describen en la patente de los Estados Unidos de America No. 5,389,236, expedida el 14 de febrero de 1995.

Ademas del catalizador principal, con frecuencia trae beneficios inyectar otros catalizadores a la FCCU para influir aun mas en el procedimiento de refinacion. Por ejemplo, algunos catalizadores se formulan para controlar ciertos tipos de misiones tales como la cantidad de compuestos que contienen azufre y nitrogeno y que se encuentran presentes en las emisiones de una refinerla. Otros catalizadores pueden formularse para influir en la mezcla de producto recuperada en el destilador. Por ejemplo, un catalizador puede formularse para producir mas combustible diesel en relacion con la gasolina o para incrementar la cantidad de gas de petroleo llquido producido, entre otros. Puesto que estos sistemas de inyeccion son soportados normalmente sobre una cimentacion separada y se conectan con tuberla dura a la FCCU, es muy limitada la flexibilidad de la refinadora para adicionar rapidamente un sistema de inyeccion de catalizador adicional.

Por ejemplo, el tiempo requerido para planear e instalar un nuevo sistema de inyeccion de catalizador puede impedir que la refinadora aproveche las condiciones favorables de mercado para determinada mezcla de productos que no puede lograrse utilizando los sistemas de inyeccion de catalizador acoplados actualmente a la FCCU. La dificultad para proporcionar un ajuste rapido del procedimiento por medio de la inyeccion de catalizador adicional en un nuevo sistema de inyeccion de catalizador tambien obstaculiza la capacidad de la refinadora para ajustar rapidamente emisiones de refinerla debido a cambios en las regulaciones, diferencias en la composicion qulmica del petroleo crudo o fallas en el equipo de procesamiento. Ademas, puesto que los sistemas de inyeccion de catalizador son costosos de instalar, no es deseable tener sistemas de inyeccion de catalizador sin usar, estacionados sobre la llnea como una precaucion contra cualquier necesidad imprevista para control de procedimiento.

Por lo tanto, existe una necesidad de un sistema de inyeccion de catalizador que mejore la flexibilidad de procedimiento de las unidades de craqueo catalltico fluido.

Resumen de la invencion

La invencion es un sistema de craqueo catalltico fluido tal como se expone en la reivindicacion 1. En una modalidad, el sistema comprende un recipiente que tiene al menos dos compartimientos adaptados para almacenar catalizador en los mismos. Cada compartimiento esta acoplado a un mecanismo de suministro respectivo para controlar de manera independiente el flujo de catalizador desde cada compartimiento del sistema de inyeccion.

Breve descripcion de los dibujos

Para que pueda entenderse en detalle la manera en la cual se logran las caracterlsticas, ventajas y objetos de la presente invencion expuestos antes, puede considerarse una descripcion mas particular de la invencion, brevemente resumida antes, mediante referencia a las modalidades de la misma que se ilustran en los dibujos adjuntos. Sin embargo, debe notarse que los dibujos adjuntos ilustran solamente modalidades tlpicas de esta invencion y, por lo tanto, no deben considerarse como una restriccion de su alcance ya que la invencion puede admitir otras modalidades igualmente efectivas.

La figura 1 es un diagrama esquematico simplificado de una modalidad de un sistema de craqueo catalltico fluido que tiene un sistema de inyeccion de multiples catalizadores de acuerdo con la presente invencion.

La figura 2 es una vista transversal del sistema de inyeccion de la figura 1 tomada a lo largo de la llnea A-A.

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La figura 3 es una vista seccional, isometrica de una modalidad de una valvula de control para uso con el sistema de inyeccion de multiples catalizadores de las figuras 1 y 2.

La figura 4 representa una vista seccional de otra modalidad de un sistema de inyeccion de multiples catalizadores de acuerdo con la presente invencion.

La figura 5 representa una vista seccional de otra modalidad de un sistema de inyeccion de multiples catalizadores que tiene un separador ajustable de acuerdo con la presente invencion.

La figura 6 representa una modalidad de un gozne de separador.

La figura 7 representa una modalidad de un mecanismo de bloqueo de separador.

La figura 8 representa una modalidad de un sello de separador.

Las figuras 9-11 son graficas que ilustran la variacion de presion en sistemas de inyeccion que tienen regulacion de presion mecanica y electronica.

La figura 12 es un diagrama esquematico de un modulo de control de presion convencional; y

La figura 13 es un diagrama esquematico de una modalidad de un modulo de control de presion, adecuado para habilitar el suministro de cantidades precisas de catalizador desde un sistema de inyeccion.

Para facilitar la comprension se han usado numeros de referencia identicos, cuando ha sido posible, para designar elementos identicos que son comunes a las figuras.

Description detallada

La figura 1 es un diagrama esquematico simplificado de una modalidad de un sistema de craqueo catalltico fluido (FCC) 100 que tiene uno o mas sistemas de inyeccion 106 de multiples catalizadores de acuerdo con la presente invencion. El sistema de inyeccion 106 generalmente incluye un contenedor adecuado para almacenar al menos dos catalizadores y un sistema de suministro para suministrar de manera independiente el catalizador desde el recipiente 110. Se contempla que el sistema de suministro puede suministrar mas de un catalizador desde el recipiente 110 de manera simultanea, secuencial o mediante combinaciones de ambas. La capacidad del sistema de inyeccion 106 para manejar mas de un catalizador permite a la refinadora reducir la cantidad de sistemas de inyeccion requeridos para controlar el uso de una cantidad dada de catalizadores y proporciona medios economicos para tener la capacidad de suministro de catalizador excesivo disponible para adicion no planificada de un catalizador diferente (por ejemplo, uno nuevo) al procedimiento de refinacion.

El sistema de FCC 100 incluye una unidad 190 de craqueo catalltico fluido (FCC) acoplada a un destilador (no mostrado) y a uno o mas sistemas de inyeccion de catalizador 106. Un sistema de inyeccion 106 se muestra en la figura 1. Un modulo de control 104 se acopla al sistema de inyeccion 106 para controlar las operaciones del sistema 106.

La unidad 190 de FCC se adapta para calentar el petroleo crudo recibido de una fuente de materia prima de petroleo (no mostrada) y convertir el vapor de petroleo en uno o mas productos diferentes de petroleo que incluyen gas licuado de petroleo (LPG por liquefied petroleum gas) y gasolina. En una modalidad, la unidad 190 de FCC generalmente incluye un regenerador y una camara de craqueo dispuestos de una manera convencional. Un ejemplo de una unidad ejemplar de FCC esta descrita en la solicitud de patente estadounidense serie No. 10/445,453, presentada el 27 de mayo de 2003.

El sistema 106 de inyeccion de catalizador se acopla mediante una llnea de suministro 115 a la unidad 190 de FCC para suministrar y/o reabastecer catalizador para uso en la refinacion de la materia prima de petroleo crudo. En una modalidad, el sistema 106 de inyeccion de catalizador incluye un recipiente 110 de almacenamiento acoplado a un sistema 140 de suministro y a un sistema 198 de control de presion. El sistema de inyeccion de catalizador comprende ademas una fuente fluida 134 acoplada a una portion de la llnea de suministro 115 y en direction ascendente del recipiente 110 y la FCCU 190. Los sistemas de inyeccion ejemplares que pueden adaptarse para beneficiarse de la invencion se describen en la patente de Estados Unidos de America No. 5,389,236, expedida el 14 de febrero de 1995 y en la patente de Estados Unidos de America No. 6,358,401, expedida el 19 de marzo de 2002. Otros sistemas de inyeccion de catalizador que pueden adaptarse para beneficiarse de la invencion se encuentran disponibles en Intercat, Inc., de Sea Girt, New Jersey, entre otras fuentes.

En la modalidad representada en la figura 1, se muestra un unico sistema 106 de inyeccion de catalizador. Sin embargo, se contempla que pueda utilizarse cualquier cantidad de sistemas de inyeccion de catalizador, o un solo sistema para inyectar selectivamente catalizador a partir de una pluralidad de fuentes de catalizador.

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En referenda simultanea a la figura 1 y la figura 2, que es una vista transversal del recipiente 110 de almacenamiento que se ilustra en la figura 1 a lo largo de la linea A-A, el recipiente 110 de almacenamiento es normalmente un contenedor metalico u otro adecuado que tiene dos o mas compartimientos 103a y 103b (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "compartimientos 103") para almacenar individualmente un catalizador. En una modalidad, los compartimientos 103 comparten una camara 105 de presion comun, posicionada en el extremo superior del recipiente 110. Aunque se tiene la intencion de almacenar diferentes catalizadores en cada compartimiento 103, se contempla que dos o mas de los compartimientos 103 puedan almacenar el mismo catalizador.

El recipiente de almacenamiento 110 incluye dos o mas puertos de llenado 114a o 114b (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "puertos de llenado 114"), dos o mas puertos de descarga 116a y 116b (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "puertos de descarga 116"). Cada compartimiento 103 esta asociado con un par asociado de los puertos de descarga y de llenado 116, 114 para aislar el llenado, el almacenamiento y la descarga de los catalizadores almacenados en un compartimiento 103 respectivo del recipiente 110. Cada puerto de descarga 116 se acopla en el fondo del recipiente 110 al sistema de suministro 140. En una modalidad, el recipiente 110 es adecuado para usar a presiones elevadas.

En una modalidad, los compartimientos 103 estan separados por al menos un separador 101. El separador 101 esta acoplado al fondo del recipiente 110, separando los puertos de descarga 116. El separador 101 se extiende verticalmente dentro del interior del recipiente 110. El separador 101 se extiende verticalmente dentro del interior del recipiente 110 y se acopla a las paredes laterales del recipiente 110 para separar los compartimientos 103. En la modalidad representada en la figura 1, el separador no se extiende completamente hacia la parte superior del recipiente 110 de modo que la camara impelente 105 es libre para comunicarse a traves de la parte superior del separador 101 entre los compartimientos 103. Tambien se contempla que el separador 110 pueda extenderse desde el fondo hasta la parte superior del recipiente 110 y pueda incluir una pluralidad de agujeros (no mostrados) formados a traves del separador 101 cerca de los puertos de llenado 114 para permitir que la camara impelente 105 se comunique con cada uno de los compartimientos 103.

En la modalidad ilustrada, el separador 101 divide el recipiente de almacenamiento 110 en dos compartimientos separados 103a y 103b, pero aquellos versados en la materia apreciara que el recipiente de almacenamiento 110 puede dividirse en cualquier cantidad de compartimientos 103 tal como se va ilustrar mas adelante en la presente. En una modalidad, el separador 101 tiene una forma sustancialmente plana que se encuentra posicionada para dividir el recipiente de almacenamiento 110 en compartimientos 103 que tienen volumenes sustancialmente iguales. En otra modalidad, el separador 101 tiene una forma de "doble curva" que divide el compartimiento de almacenamiento 110 en compartimientos 103 que tienen volumenes desiguales (indicados mediante una linea discontinua 101'). En otra modalidad mas, el separador 101 tiene una forma sustancialmente recta pero esta posicionada ligeramente fuera del centro dentro del recipiente de almacenamiento 110 para dividir el recipiente de almacenamiento 110 en compartimientos 103 que tienen volumenes desiguales (tal como se indica mediante la linea discontinua 101"). Configurar los compartimientos 103 con volumen desigual es particularmente adecuado para usar catalizadores de dos partes que requieren inyeccion separada a diferentes volumenes y en sistemas donde se usa una cantidad mas grande en relacion con la otra, pero el volumen total del catalizador usado hace deseable compartir un sistema de inyeccion comun.

Tambien se contempla que el separador 101 pueda extenderse a la parte superior del recipiente 110 tal como se muestra a manera de ilusion por el separador 155. En tal modalidad, cada compartimiento 103A, 103B incluye una camara impelente 105A, 105B por separado que no se encuentran acopladas de manera fluida.

El recipiente 110 tambien incluye al menos un puerto de presion 180 en comunicacion con la camara impelente 105. En modalidades donde se utilizan dos o mas camaras de distribucion aisladas fluidamente, puede disponerse de un numero requerido de puertos de presion a traves del recipiente 110. Por ejemplo, pueden proporcionarse dos puertos de presion 180, 178 para permitir que se monitoree la presion dentro de las respectivas camaras de distribucion 105b, 105a.

El sistema de suministro 140 comprende dispositivos dosificadores 112a, 112b (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "dispositivos dosificadores 112"), cada uno acoplado a un puerto de descarga 116 respectivo. En otras palabras, el sistema de suministro 140 comprende un dispositivo dosificador 112 para cada compartimiento 103 del recipiente de almacenamiento 100. Los dispositivos dosificadores 112 se acoplan normalmente al modulo de control 104 para que pueda monitorearse o dosificarse una cantidad de catalizador suministrada a la linea de suministro 115 con base en un plan de produccion o en respuesta a una necesidad en tiempo real, por ejemplo en respuesta a una senal del sensor de procedimiento.

El dispositivo dosificador 112 controla la cantidad de catalizador inyectado desde su compartimiento 103 asociado en el recipiente de almacenamiento 110 a la unidad 190 de FCC. El dispositivo dosificador 112 puede ser una valvula de cierre, una valvula giratoria, un controlador de flujo de masa, un disparador de inyeccion, un sensor de flujo, una bomba de desplazamiento positivo u otros dispositivos adecuados para regular la cantidad de catalizador suministrado desde el recipiente de almacenamiento 110 para suministro a la linea de suministro 115. El dispositivo

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dosificador 112 puede determinar la cantidad de catalizador por peso, volumen, suministro cronometrado o mediante otras maneras. Dependiendo de los requisitos de catalizador del sistema 100, el dispositivo dosificador 112 se configura tipicamente para suministrar alrededor de 5 hasta aproximadamente 4000 libras (2,26 a 1814,4 kg) al dia de catalizadores del tipo aditivo (catalizador de control de procedimientos) o puede configurarse para suministrar cerca de 1 a aproximadamente 20 toneladas al dia de catalizador principal. El dispositivo dosificador 112 normalmente suministra catalizadores en el transcurso de un ciclo de produccion planificado, tipicamente 24 horas, en multiples inyecciones de cantidades predeterminadas, espaciadas durante el ciclo de produccion. Sin embargo, tambien pueden adicionarse catalizadores con base en la necesidad o en respuesta a la informacion proporcionada por un dispositivo o sensor que monitorea los datos de un sistema de circuito cerrado.

En la modalidad representada en la figura 1, los dispositivos dosificadores 112 son valvulas de control 132a y 132b (en lo sucesivo denominadas de modo colectivo como "valvulas de control 132") que regulan la cantidad de catalizador suministrado desde el recipiente de almacenamiento 110 a la linea de suministros 115 mediante una activacion cronometrada.

Las valvulas de control 132 estan acopladas a la linea de suministros 115 entre la fuente de fluido 134 y la unidad de FCC 190. Aunque las valvulas de control 132 se muestran en la figura 1 como acopladas en serie sobre la linea de suministros 115, las valvulas de control 132 pueden acoplarse como una alternativa en paralelo entre la fuente de fluido 132 y la unidad de FCC 190.

Las valvulas de control 132 generalmente incluyen unos primeros puertos 142a, 142b que se acoplan a un puerto de descarga 116 respectivo del recipiente de almacenamiento 110. Los segundos puertos 144a, 144b (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "segundos puertos 144") de las valvulas de control 132 se acoplan a la porcion de la linea de suministros 108 que se extiende desde la fuente de fluido 134, tal como un compresor o maquina de soplado. Los terceros puertos 146a, 146b (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "terceros puertos 146") de las valvulas de control 132 se acoplan a una porcion de la linea de suministros 115 que lleva a la FCCU 190. Cuando se activa a una posicion abierta, las valvulas de control 132 permiten que el catalizador fluya desde el recipiente de almacenamiento 110 hacia el tercer puerto 146, donde el fluido proporcionado desde la fuente de fluido 134, que se mueve desde el segundo puerto 144 hacia el tercer puerto 146, entra y porta el catalizador a traves de la linea de suministros 115 hacia la FCCU 190. En una modalidad, la fuente de fluido 134 proporciona aire aproximadamente a 80 psi (aproximadamente 5.6 kg/cm2).

La figura 3 es una vista seccional, isometrica de una modalidad de una valvula de control 132. La valvula de control 132 incluye un cuerpo de valvula 302 y un activador 304. El cuerpo de valvula 302 incluye un primer reborde 306 que tiene el primer puerto 142 formado a traves del mismo. El primer reborde 306 tambien incluye una pluralidad de agujeros de montaje 308 para facilitar el acoplamiento del cuerpo de valvula 302 a un puerto de descarga 116 del recipiente de almacenamiento 110 mostrado en la figura 1. El primer reborde 306 esta acoplado a un armazon 310. El armazon 310 del cuerpo de valvula 302 define una cavidad 312 que esta acoplada al primer puerto 142 mediante un asiento de valvula 316 dispuesta en un extremo y un primer canal 314 acoplado a un segundo canal 320 (mostrados parcialmente a manera de ilusion) que acopla al segundo o tercer puertos 144, 146 en un segundo extremo. El asiento de valvula 316 tiene un orificio 318 formado a traves del mismo que acopla de modo fluido la cavidad 312 con el puerto de descarga 116 del recipiente de almacenamiento 110 (mostrado en la figura 1). El orificio 318 se encuentra tipicamente entre aproximadamente 7/8 a aproximadamente 1-3/4 pulgadas (2,22 a 4,44 cm) en diametro.

El orificio 318 de la valvula de control 132 se abre y se cierra moviendo selectivamente un disco de cizallamiento 322 lateralmente a traves del asiento 316. El disco de cizallamiento 322 generalmente tiene una superficie de sellado superior metalica, solapada que sella contra el asiento de valvula 316, el cual normalmente tambien es metalico. A medida que el disco de cizallamiento 322 se coloca sobre el lado en direccion descendente del asiento de la valvula 316, cualquier contrapresion generada en la FCCU 190 no abrira de manera inadvertida la valvula 132.

Un montaje de activador 324 acopla el disco de cizallamiento 322 con el activador que controla el estado abierto y cerrado de la valvula de control 132. El montaje de activador 324 incluye un eje 326 que se extiende a traves del armazon 310. Un primer brazo 328 del montaje de activador 324 se acopla a un extremo del eje 326 dispuesto sobre la parte externa del armazon 310. Un segundo brazo 330 del montaje del activador 324 se acopla a un extremo del eje 326 dispuesto en la cavidad 312 del armazon 310. Un perno 332 se extiende desde el segundo brazo 330 y engrana el disco de cizallamiento 322. Una hendidura 334 formada en una superficie inferior del disco de cizallamiento 322 recibe el perno 332 e impide que el perno 332 y el disco de cizallamiento 322 se desengranen a medida que el perno 332 presiona al disco de cizallamiento 322 lateralmente sobre o fuera del orificio 318.

Un buje anular 336 que reside en la hendidura 334 circunscribe el extremo del perno 332. El buje 336 es retenido por el perno 332 y puede moverse axialmente a lo largo del perno 332. Un diametro del buje 336 es generalmente menor que un diametro de la hendidura 334 por lo que el disco de cizallamiento 322 puede girar excentricamente alrededor del buje 336 y el perno 332 a medida que el disco de cizallamiento 322 se mueve lateralmente.

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Un elemento de presion 338 (por ejemplo, un muelle) se dispone alrededor del perno 332 entre el segundo brazo 330 y el buje 336. El elemento 338 presiona el buje 336 y el disco de cizallamiento 322 lejos del segundo brazo 330 y contra el asiento de la valvula 316 para que el disco de cizallamiento 322 selle el orificio 318 cuando el disco de cizallamiento 322 este posicionado sobre el asiento de la valvula 316.

Tal como se muestra en la figura 3, el activador 304 esta acoplado al primer brazo 328 y gira el eje 326 para mover el disco de cizallamiento 322 entre las posiciones que abren y cierran el orificio 318. A medida que el perno y el buje 332, 336 tienen un diametro menor que la hendidura 324 formada en el disco de cizallamiento 322, el disco de cizallamiento 322 rota sobre el eje 326 cuando la valvula de control 132 se abre y se cierra (es decir, el disco de cizallamiento 322 gira excentricamente sobre el perno 332, mientras que adicionalmente gira alrededor del eje 326). Este movimiento del disco de cizallamiento 322 sobre el asiento de la valvula 316 proporciona una accion de auto- superposicion, una accion de limpieza del asiento que impide que el catalizador forme ranuras en las superficies de sellado del disco de cizallamiento 322 y el asiento de la valvula 316 que podrla causar fugas de valvula. Se ha encontrado que esta configuracion de funcionamiento de la valvula extiende considerablemente la vida util de la valvula 132. Sin embargo, el sistema de inyeccion de catalizador de la presente invencion puede utilizar como alternativa otras valvulas de control.

Volviendo a la Figura 1, un sistema de control de presion 198 esta interconectado con el modulo de control 104 para regular la presion dentro de la camara impelente 105 del recipiente de almacenamiento 110. El sistema de control de presion 198 generalmente presuriza el recipiente de almacenamiento 110 a aproximadamente 5 a aproximadamente 80 libras por pulgada cuadrada (aproximadamente 0,35 a aproximadamente 5,6 kg/cm2) durante las operaciones de suministro. El modulo 198 ventila de forma intermitente el recipiente de almacenamiento 110 a aproximadamente la presion atmosferica para alojar la recarga del recipiente 110 con catalizador.

El sistema de control de presion 198 esta generalmente acoplado a una bomba u otra fuente de presion, e incluye reguladores y/u otros dispositivos de control de presion y/o de flujo adecuados para la regulacion de la presion dentro de la camara impelente 105. El sistema de control de presion 198 generalmente controla la presion dentro de la camara impelente controlando el flujo de gas a traves de uno o mas puertos dispuestos en el recipiente 110. En una modalidad, un puerto de entrada 196 y un puerto de salida 194 se forman en el recipiente 110 a traves de los cuales los flujos de gas dentro y fuera del recipiente 110 son regulados por el sistema de control de presion 198. En modalidades donde las camaras impelentes 105A, 1058 estan fluidamente aisladas, unos puertos de entrada separados 192, 196 y unos puertos de salida 190, 194 por separado acoplan cada camara impelente al sistema de control de presion 198 de tal manera que pueden controlarse de manera independiente las presiones dentro de cada camara impelente 105A, 1058.

La figura 13 representa una modalidad del sistema de control de presion 198 acoplado a un recipiente 1300. El recipiente 1300 puede ser configurado como cualquiera de los recipientes de almacenamiento descritos en este documento, por ejemplo, los recipientes 110, 401, 501, o como un recipiente 1301 de compartimento unico que tiene una unica salida 1303 de suministro del catalizador, como se muestra en la figura 13. Tambien se contempla que los tanques de almacenamiento con otras configuraciones se beneficiaran del control de presion por el sistema de control de presion 198. Para facilitar el debate, el recipiente 1300 incluye los puertos 180, 194, 196 y una camara impelente 105.

El sistema de control de presion 198 incluye un circuito de control que tiene una valvula de control de presion 1330, una valvula de control de ventilacion 1310 y un transmisor de presion 1320. Una entrada de la valvula de control de presion 1330 se acopla a una fuente de gas como una planta de suministro de aire 1332, mientras que una salida de la valvula de control de presion 1330 se acopla al puerto de entrada 196 del recipiente para permitir que el recipiente 110 este presurizado cuando se abre la valvula de control de presion 1330. Una entrada de la valvula de ventilacion de control 1310 esta acoplada al puerto de salida 194 del recipiente 110, mientras que una salida de la valvula de control de ventilacion 1310 esta abierta a la atmosfera para permitir que la camara impelente 105 del recipiente 110 se ventile cuando se abre la valvula de ventilacion de control 1310. Por lo general, un mecanismo de control del filtro o de otro tipo de conducto (no mostrado) se interpone entre la valvula de control de ventilacion 1310 y el recipiente 110 para evitar el escape de polvo de catalizador a la atmosfera o la contaminacion de la valvula 1310. Se contempla que los sistemas con multiples camaras impelentes fluidamente aisladas puedan controlarse respectivamente a traves de un unico sistema de control de presion 198 que tiene circuitos de control dedicados de valvulas reguladoras de presion, valvulas de control de ventilacion y transmisores de presion similares a los mostrados en la figura 13 para cada camara impelente.

El estado de activacion de las valvulas de control de presion y de ventilacion 1330, 1310 es controlado por las senales proporcionadas por el modulo de control 104. Las senales pueden ser electricas, fluidas, neumaticas u otras formas de comunicacion. En la modalidad representada en la figura 13 se utiliza un par de valvulas piloto 1302 para proporcionar senales neumaticas que determinan el estado de activacion (es decir, la apertura y cierre) de las valvulas 1310, 1330. El aire a las valvulas piloto 1302 puede proporcionarse desde un instrumento de suministro de aire de 1304. El aire del instrumento de suministro de aire 1304 se seca, se filtra y se mantiene a una presion baja adecuada para la activacion de las valvulas 1330, 1310.

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El transmisor del sensor de presion 1320 se acopla a un puerto de presion 180 del recipiente 110 para monitorizar la presion dentro de la camara impelente 105 y proporcionar informacion de la presion al modulo de control 104. Se contempla que se utilicen transmisores de presion adicionales, como un transmisor de presion acoplado al puerto 178, con camaras impelentes aisladas. El transmisor del sensor 1320 tiene tlpicamente un rango desde aproximadamente 0 a aproximadamente 689,5 kPa (100 psig). El transmisor del sensor 1320 en general, tiene una resolution de aproximadamente 3,4475 kPa (0.5 psi), y en una modalidad tiene una resolution mejor que aproximadamente 0,6895 kPa (0.1 psi). Un transmisor del sensor adecuado esta disponible en Rosemount, Inc., con sede en Chanhassen, Minnesota.

El modulo de control 104 se acopla al sistema de inyeccion 106 para controlar las velocidades y/o cantidades de catalizador que se suministran mediante el sistema de inyeccion 106 en el conducto de suministro 115. En una modalidad, el modulo de control 104 se acopla a los dispositivos dosificadores 112 de modo que una cantidad de catalizador suministrado a la llnea de suministro 115 puede ser monitorizada o medida. Un modulo de control adecuado se describe en la solicitud de patente de Estados Unidos N° 10/304.670, presentada el 26 de noviembre 2002.

En una modalidad, el sistema de inyeccion 106 opcionalmente incluye uno o mas sensores 124 para proporcionar un indicador adecuado para resolver la cantidad de catalizador que pasa por los dispositivos dosificadores 112 durante cada inyeccion de catalizador. Los sensores 124 pueden configurarse para detectar los niveles (es decir, el volumen) de catalizadores en los compartimentos 103 del recipiente de almacenamiento 110, los pesos de los catalizadores en los compartimentos 103 del recipiente de almacenamiento 110, las tasas de movimiento de catalizadores a traves del recipiente de almacenamiento 110, puertos de descarga 116, dispositivos dosificadores 112 y/o llnea de suministro de catalizador 115 o similares.

En la modalidad representada en la figura 1, el sensor 124 es una pluralidad de celdas de carga 126 adaptadas para proporcionar un indicativo metrico del peso del catalizador en los compartimentos 103 del recipiente de almacenamiento 110. Las celdas de carga 126 son respectivamente acopladas a una pluralidad de patas 136 que soportan el recipiente de almacenamiento 110 por encima de una superficie 120, tal como una almohadilla concreto. Cada una de las patas 136 tiene una celda de carga 126 acoplada a la misma. El modulo de control 104 recibe las salidas de las celdas de carga 126. A partir de muestras de datos secuenciales obtenidas a partir de las celdas de carga 126, el modulo de control 104 puede resolver la cantidad neta de catalizador inyectado despues de cada activation del dispositivo dosificador 112. Mediante el uso de los cambios medidos en el peso total del catalizador en el sistema 110, y la asignacion de estos cambios a un compartimento individual 103 en funcion de cual valvula 132 estaba abierta cuando cambio el peso, puede determinarse de forma secuencial la cantidad de cada catalizador que se suministra. Ademas, la cantidad neta de catalizador suministrada a lo largo del ciclo de production puede ser controlada de forma que las variaciones en la cantidad de catalizador suministrado en cada inyeccion individual puede ser compensada mediante el ajuste de los atributos de suministro de los dispositivos dosificadores 112, por ejemplo, cambiando el tiempo de apertura de las valvulas de control 132 para permitir que mas (o menos) catalizador pase a traves de las mismas y dentro de la FCCU 190.

El funcionamiento del sistema de FCC 100 se inicia cuando el modulo de control 104 determina, por ejemplo basado en un programa de inyeccion preestablecido, activacion manual, la salida de un modelo de ordenador ejecutado para optimizar el funcionamiento de la FCCU o sobre informacion proporcionada por sensores, la cantidad de catalizador requerida por el sistema 100 para funcionar con una eficiencia optima (por ejemplo, la cantidad de catalizador necesaria para devolver las salidas del sistema a una ventana de proceso predefinida). Por ejemplo, las adiciones de catalizador en respuesta a un indicador de salida detectado pueden utilizarse para mantener el sistema de emisiones a un nivel aceptable o para obtener una mezcla de productos deseada de la materia prima de petroleo.

Sobre la base de la determination del modulo de control, al menos un catalizador particular adecuado para hacer frente a una necesidad particular del sistema (por ejemplo, la reduction de emisiones) puede suministrarse desde el sistema 106 de inyeccion de multiples catalizadores y liberarse en el conducto de suministro 115. En una modalidad, varios catalizadores se suministran de forma simultanea desde un unico sistema de inyeccion 106 y se liberan en el conducto de suministro 115. Asl, puede reducirse el numero total de tanques de almacenamiento 110 para contener los catalizadores, y el sistema de la FCC 100 puede ser adaptado para funcionar de manera mas eficiente con las modificaciones mlnimas del sistema.

La figura 4 representa una vista en section de otra modalidad de un sistema de inyeccion de multiples catalizadores 400. El sistema de inyeccion de multiples catalizadores 400 es similar al sistema 106 representado en las figuras 1 y 2 y comprende un recipiente de almacenamiento 401, un separador 402 y una pluralidad de compartimentos 404. En la modalidad ilustrada, el recipiente de almacenamiento 401 se separa en tres compartimentos 404a, 404b y 404c (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "compartimentos 404") mediante el separador 402. El separador 402 comprende tres rebordes 406a, 406b y 406C (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "rebordes 406") que dividen el recipiente de almacenamiento en los tres compartimentos 404. Cada uno de los tres compartimentos 404 ademas esta asociado con un puerto de descarga 408a, 408b o 408c (en adelante denominados de modo colectivo como "puertos de descarga 408") formado por el recipiente 401 y los puertos de entrada (no mostrados). En una modalidad, los rebordes 406 del separador 402 estan uniformemente separados

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para dividir el recipiente de almacenamiento 401 en los compartimentos 404 sustancialmente del mismo volumen. En otra modalidad, los rebordes 406 estan espaciados para dividir el recipiente de almacenamiento 401 en los compartimentos de 404 de volumenes diferentes (segun lo indicado por la llnea discontinua 406'). Aunque el separador 402 que se ilustra en la figura 4 se representa con tres rebordes 402, los expertos en la tecnica apreciaran que el separador 402 puede comprender cualquier numero de rebordes 402, para dividir el recipiente de almacenamiento 401 en cualquier numero de compartimentos 404 donde la relacion de volumen entre al menos dos de los compartimentos 404 puede ser sustancialmente igual o dispuesta en relaciones de volumen predefinido. La configuracion de los compartimentos 404 con un volumen desigual es particularmente adecuada para el uso con catalizadores de dos partes que requieren la inyeccion separada en diferentes volumenes y en sistemas donde se utiliza una mayor cantidad de un catalizador respecto de otro, pero el volumen total de catalizador utilizado hace deseable compartir un sistema de inyeccion comun. Por otra parte, uno de los compartimentos 404 pueden mantenerse vaclo para proporcionar un sistema de inyeccion de emergencia en llnea listo para cargar catalizador para satisfacer cambios no planificados en los requisitos de procesamiento, permitiendo as! que la refinadora aproveche rapidamente las condiciones del mercado o las cuestiones reglamentarias, tales como las emisiones.

La figura 5 representa una vista en seccion de otra modalidad de un sistema de inyeccion de multiples catalizadores 500. El sistema de inyeccion de multiples catalizadores 500 es similar al sistema 400 que se muestra en la figura 4 y comprende un recipiente de almacenamiento 501, un separador ajustable 502 y uno o mas compartimientos 504. En la modalidad ilustrada, un recipiente de almacenamiento 501 se divide en tres compartimentos 504a, 504b y 504c (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "compartimentos 504") mediante el separador ajustable 502. Cada uno de los tres compartimentos 504 esta ademas asociado con el puerto de descarga 508a, 508b y 508c (en adelante denominados de modo colectivo como "puertos de descarga 508") y puertos de llenado (no mostrados).

El separador 502 incluye dos o mas rebordes 506. Al menos dos de los rebordes 506 se acoplan en un gozne 510 que se extiende en una orientacion axial dentro del recipiente 501. El gozne 510 permite que se ajuste la orientacion relativa de los rebordes 405 permitiendo as! que se ajuste selectivamente la relacion volumetrica entre los compartimientos. En la modalidad ilustrada, el separador ajustable 510 comprende tres rebordes 506a, 506b y 506c (en lo sucesivo denominados de modo colectivo como "rebordes 506") que dividen el recipiente de almacenamiento 501 en los tres compartimentos 504. Al menos uno de los rebordes 506 puede ser girado alrededor del gozne 510 para ajustar la relacion volumetrica entre los compartimentos 504.

La figura 6 es una vista lateral de una modalidad del gozne 510. El gozne 510 incluye un primer elemento 602 acoplado a un primer reborde de los rebordes (506a) y un segundo elemento 604 acoplado a un segundo reborde de los rebordes (506b). Los elementos 602, 604 incluyen una pluralidad de aberturas intercaladas 606 que aceptan una barra 608 que pasa a traves de las mismas. La barra 608 pasa a traves de un orificio 620 formado a traves de una abrazadera superior 610 acoplada a las paredes laterales del recipiente 501 y engrana con un orificio 612 formado en la parte inferior del recipiente 501. La abrazadera 610 y el orificio 612 mantienen la barra 608 en una orientacion que permite que los rebordes 506, retenidos por los elementos 602, 604 giren libremente alrededor de la barra 608.

Los rebordes moviles 506 estan fijados en la orientacion mediante un mecanismo de bloqueo 640. En una

modalidad, un mecanismo de bloqueo 640 se acopla a cada borde 642 de los rebordes 506 adyacentes a la pared

lateral del recipiente 501. El mecanismo de bloqueo 640 esta generalmente adaptado para engranar de manera liberable con la pared lateral del recipiente 501 en una forma que evita la rotacion del reborde 506. Como alternativa, el mecanismo de bloqueo 640 puede estar dispuesto en otra ubicacion dentro del recipiente 501, y configurarse para asegurar la posicion relativa de los rebordes 506. Por ejemplo, un mecanismo de bloqueo puede configurarse para presionar el gozne 510 o estar en forma de una abrazadera (que no se muestra) dispuesta entre dos o mas de las aletas.

La figura 7 representa una modalidad del mecanismo de bloqueo 640 que puede utilizarse para fijar la orientacion de los rebordes 502 dentro del recipiente 501. En la modalidad representada en la figura 7, el mecanismo de bloqueo

640 incluye un tornillo 702 roscado a traves de un bloque 701 fijado en el reborde 506a. El bloque 501 puede

acoplarse al reborde 506a mediante soldadura, tornillos, remaches, union, y similares. A medida que el tornillo 702 se gira para extenderse a traves del bloque 701, el tornillo 702 se aprieta contra el recipiente 501 bloqueando as! el reborde 506a en una posicion predefinida. Se contempla que el mecanismo de bloqueo 640 puede ser parte de, o interactuar con el gozne 510, o puede ser una abrazadera, perno u otro dispositivo adecuado para la fijacion del reborde 506a (u otros rebordes moviles 506) en una posicion predefinida. Ademas, como el mecanismo de cierre 640 permite reposicionar los rebordes 506, la relacion volumetrica entre los compartimentos 504 pueden ser reconfigurados para permitir una mayor flexibilidad en la eleccion de los catalizadores utilizados en el sistema 500.

Cada una de los rebordes moviles 506 incluye un sello 650 que minimiza y/o elimina la contaminacion cruzada del catalizador entre los compartimientos 504. El sello 650 se configura para interactuar entre cada reborde 506 y las paredes laterales del recipiente 501. El sello 650 puede ser cualquier dispositivo adecuado para evitar el paso de catalizador entre el reborde 506 y el recipiente 501. Ejemplos de sellos 520 adecuados incluyen tapas y escobillas. El sello 650 puede estar dispuesto en uno o ambos lados de los rebordes 506.

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En referenda ademas a la vista en seccion parcial de la figura 8, el sello 650 por lo general incluye un elemento sellante 810 acoplado en un primer borde 802 a un reborde de montaje 804. El reborde de montaje 804 se acopla al reborde 506a en una posicion que permite un segundo borde 806 del sello 650 extenderse mas alla del borde 642 del reborde 506 para engranar con las paredes del recipiente 501. El segundo borde 806 del sello 650 esta generalmente configurado para permitir al reborde 506 un movimiento relativo al recipiente 501 mientras que substancialmente previene que el catalizador pase entre los compartimientos a traves del espacio definido entre el borde 642 del reborde 506 y el recipiente 501. En la modalidad representada en la figura 8, el sello 650 es una escobilla que tiene su primer borde 802 prensado o fijado de otra manera en el reborde de montaje 804. El reborde de montaje 804 es remachado o asegurado de otra manera al reborde 506. Aunque no se muestra en la figura 8, se contempla que el sello 650 se extiende substancialmente a lo largo de todo el borde del reborde 506 dispuesto adyacente a las paredes y al fondo del recipiente 501.

Tambien se contempla que el sello 560 puede estar dispuesto entre un borde superior 652 de los rebordes 506 y la parte superior del recipiente 501 en modalidades en las que la abrazadera 610 forma el sellamiento del recipiente. El sello 650 dispuesto entre el borde superior 652 y la parte inferior 654 del sellamiento del recipiente 501 permite que cada compartimento este fluidamente aislado como se describe en referencia a la modalidad alternativa mostrada a manera de ilusion en la figura 1.

Por lo tanto, los rebordes 506 del separador 502 pueden estar uniformemente separados como se ilustra para dividir el recipiente de almacenamiento 501 en compartimentos 504 de volumen sustancialmente igual, o los rebordes 506 pueden moverse a distancia para dividir el recipiente de almacenamiento 501 en al menos dos compartimientos 504 de volumenes diferentes. Aunque el separador 502 que se ilustra en la figura 5 se representa con tres rebordes moviles 502, los expertos en la materia apreciaran que el separador 502 puede incluir cualquier numero de rebordes moviles 502, para dividir el recipiente de almacenamiento 501 en cualquier numero de compartimentos 504.

Un control mas exacto de las operaciones de suministro de catalizador tambien se proporciona mediante el sistema 100. Como el transmisor del sensor 1320, como se muestra en la figura 13, proporciona informacion de la presion en tiempo real al modulo de control 104, la presion dentro del recipiente 110 se puede controlar con mas exactitud en comparacion con los sistemas convencionales de control de presion.

En comparacion, un sistema de control de presion convencional 1250 se muestra en la figura 12. El sistema de control de presion 1250 por lo general incluye una valvula reguladora piloto 1202, una valvula de control 1204 y un indicador de presion 1206. La valvula reguladora piloto 1202 es ajustada manualmente a una presion predefinida. Cuando la presion en un puerto de deteccion 1208 de la valvula reguladora piloto 1202, que esta en comunicacion con una camara impelente 1205 de un recipiente 1200, la valvula reguladora piloto 1202 se abre para proporcionar presion a un activador de la valvula de control 1204. La valvula de control 1204, al ser accionada por la valvula reguladora piloto 1202, proporciona gas de una fuente de aire de la planta 1210 para aumentar la presion de la camara impelente 1205. El indicador de presion 1206 se acopla generalmente en comunicacion con el puerto de deteccion 1208 y la camara impelente 1205 para facilitar la configuracion manual de la valvula reguladora piloto 1202 de tal manera que se mantiene una presion predefinida en la camara impelente 1205 mediante la apertura intermitente controlada de la valvula de control 1204.

Aunque el sistema de control de presion convencional 1205 se puede utilizar con cualquiera de las modalidades de sistema de inyeccion descritas anteriormente, el sistema de control de presion 198 proporciona beneficios que en muchos casos valen la pena el costo adicional de implementacion. Por ejemplo, como el modulo de control 104, usando informacion en tiempo real del sistema de control 198, monitorea ambos recipientes a presion y la adicion del catalizador, el modulo de control 104 puede bloquear la regulation de la presion o las operaciones de llenado/suministro de catalizador para evitar que los cambios de peso asociados con cambios en la presion afecten a la medicion del peso de catalizador suministrado o anadido al recipiente 110. Esto es beneficioso ya que el peso del fluido (por ejemplo, aire) dentro de la camara impelente 105 contribuye al peso total del recipiente 110 detectado por las celdas de carga 126. Por lo tanto, un cambio en la masa de fluido dentro de la camara impelente 105 causado por el aire de ventilation o la adicion a la camara impelente 105 a traves del sistema de control de presion 198 introducirla un error en la determination del peso del catalizador, si una de las valvulas 1310, 1330 que regulan la presion dentro del recipiente 110 estuvieran abiertas. Beneficiosamente, el modulo de control 104 impide estos hechos mediante el bloqueo o la suspension de la regulacion de presion mediante las valvulas 1310, 1330 del sistema de control de presion 198 durante las operaciones de llenado y suministro de catalizador. Por el contrario, las inyecciones de catalizador a la unidad de FCC 190 o la recarga del recipiente 110 con catalizador pueden demorarse durante la regulacion de la presion mediante el sistema de control de presion 198 hasta que ambas valvulas 1310, 1330 esten cerradas.

Por otra parte, ya que la presion dentro del recipiente 110 es controlada electronicamente sin la dependencia de sistemas mecanicos tales como los descritos en la figura 12, se facilita una regulacion precisa de la presion dentro del recipiente 110. Esto permite un calculo mas exacto del peso del recipiente, y en ultima instancia, un control mas exacto de la cantidad de catalizador inyectado en la unidad de FCC 190, lo que proporciona un control de proceso mas robusto.

Las figuras 9 a 11 muestran el efecto de las variaciones de presion en la lectura del peso de un sistema de adicion que tiene un sistema de control de presion mecanico, como se muestra en la figura 12 respecto a un sistema de control de presion electronico como el sistema de control de presion 198. La figura 9 representa un grafico 900 que ilustra los trazados 910, 912 de control de presion de sistemas de adicion que, respectivamente, tienen control de 5 presion electronico y mecanico. El trazado 912 fue tomado de un sistema de inyeccion equipado con el sistema 1200, mientras que el trazado 910 fue tomado de un sistema de inyeccion que utiliza el sistema de control 198. El eje y 902 representa la presion dentro del recipiente, mientras que el eje x 904 representa el tiempo. Las fluctuaciones de presion vistas en los trazados 910, 912 fueron tomadas durante un perlodo de una hora. El aumento de presion en ambos trazados normalmente es debido al controlador de presion que incrementa la presion 10 dentro del recipiente.

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema de craqueo catalltico fluido que comprende: una unidad de craqueo catalltico fluido;

   un recipiente de inyeccion de catalizador acoplado a la unidad de craqueo catalltico fluido; el recipiente tiene una pluralidad de compartimientos de almacenamiento de catalizador;

   un separador acoplado a un fondo del recipiente y se extiende a una elevacion corta de una parte superior del recipiente, en cuyo caso la pluralidad de compartimientos de almacenamiento de catalizador estan separados por el separador; y

   un dispositivo dosificador respectivo acoplado a cada compartimiento.
2. 2. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el separador comprende:

   dos o mas rebordes que se extienden radialmente hacia afuera desde una junta comun y al menos dos de los rebordes forman una orientacion con forma de curva doble y al menos uno de los dos o mas rebordes es preferiblemente capaz de girar alrededor de la junta comun.
3. 3. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el cual comprende ademas:

   una pluralidad de puertos de llenado de catalizador que estan dispuestos a traves de una parte superior del recipiente; y

   una camara impelente que esta posicionada dentro del recipiente, proxima a los puertos de llenado y acoplada de modo fluido con los compartimientos.
4. 4. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, que ademas comprende:

   un sistema de presurizacion acoplado al recipiente, adaptado para controlar la presion dentro del recipiente en un intervalo de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 80 libras por pulgada cuadrada (aproximadamente 0.35 hasta aproximadamente 5.6 kg/cm2).
5. 5. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que ademas comprende:

   un transmisor electronico de presion que tiene preferiblemente una resolucion de al menos 1 psi (0,6895 kPa), para determinar presion dentro de la camara impelente.
6. 6. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 5, que ademas comprende: un controlador acoplado al transmisor de presion; y

   una primera valvula que tiene un estado de activacion seleccionado por el controlador en respuesta a una medicion de presion proporcionada al controlador por el transmisor.