ES2645438T3 - Procedimiento para eliminar nitrógeno de corrientes de carburantes con líquidos iónicos de caprolactamio - Google Patents

Procedimiento para eliminar nitrógeno de corrientes de carburantes con líquidos iónicos de caprolactamio Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para eliminar compuestos nitrogenados de un combustible, que comprende (a) poner en contacto el combustible que comprende compuestos nitrogenados con un líquido iónico de caprolactamio inmiscible con combustible para producir una mezcla que comprende el combustible y el líquido iónico de caprolactamio inmiscible con combustible; y (b) separar la mezcla para producir un efluente de combustible y un efluente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible con combustible, comprendiendo el efluente de combustible-líquido iónico de caprolactamio inmiscible con combustible el compuesto nitrogenado.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para eliminar nitrogeno de corrientes de carburantes con Ifquidos ionicos de caprolactamio CAMPO DE LA INVENCION
Esta invencion se refiere a procedimientos para reducir el contenido de nitrogeno de combustibles Ifquidos hidrocarbonados tales como los gasoleos de vado (VGO) y los combustibles diesel. Mas particularmente, la invencion se refiere a la eliminacion de contaminantes de nitrogeno de VGO y combustibles diesel utilizando un lfquido ionico que es un compuesto intermedio en la fabricacion de caprolactama.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
VGO es una fraccion de hidrocarburos que se puede convertir en fracciones de hidrocarburos de mayor valor tales como combustible diesel, combustible para reactores, nafta, gasolina y otras fracciones de bajo punto de ebullicion en procesos de refinado tal como hidrocraqueo y craqueo catalftico de fluidos (FCC). Sin embargo, las corrientes de alimentacion de VGO que tienen mayores cantidades de nitrogeno son mas diffciles de convertir. Por ejemplo, el grado de conversion, los rendimientos del producto, la desactivacion del catalizador y/o la capacidad de cumplir con las especificaciones de calidad del producto pueden verse afectados adversamente por el contenido de nitrogeno de la corriente de alimentacion. Es conocido reducir el contenido de nitrogeno de VGO mediante reacciones de hidrogenacion catalttica tal como en una unidad de proceso de hidrotratamiento.
Problemas similares estan involucrados en el procesamiento del combustible diesel. El combustible diesel contiene moleculas que contienen azufre que son contaminantes bien conocidos. Por lo tanto, existe una necesidad cada vez mayor de proporcionar combustibles diesel que tengan un contenido de azufre ultra-bajo. Una forma tfpica de eliminar azufre del combustible diesel es mediante hidrodesulfuracion catalttica (HDS). Sin embargo, es cada vez mas diffcil hidrodesulfurar catalfticamente los combustibles diesel al nivel mas bajo de azufre que se requiere ahora. Dado que el contenido de nitrogeno interfiere con la eliminacion efectiva del azufre, es necesario eliminar el nitrogeno antes de eliminar el azufre.
Tambien se conocen diversos procedimientos que utilizan lfquidos ionicos para eliminar compuestos de azufre y nitrogeno de las fracciones de hidrocarburos. El documento US 7.001.504 B2 describe un procedimiento para la eliminacion de compuestos organosulfurados a partir de materiales hidrocarbonados, que incluye poner en contacto un lfquido ionico con un material hidrocarbonado para extraer compuestos que contienen azufre en el lfquido ionico. El documento US 7.553.406 B2 describe un procedimiento para eliminar impurezas polarizables a partir de hidrocarburos y mezclas de hidrocarburos que utilizan lfquidos ionicos como medio de extraccion. El documento US 7.553.406 B2 tambien describe que diferentes lfquidos ionicos muestran diferentes propiedades extractivas para diferentes compuestos polarizables.
ChemSusChem 2008, 1, 189-192, Fabos et al.; Hidrogeno-sulfato de £-caprolactamio: un lfquido ionico utilizado durante decadas en la produccion a gran escala de £-caprolactama.
El documento US 2010/0243532 describe un aparato y un procedimiento para tratar una corriente de hidrogeno.
El documento WO 2011/119807 describe un procedimiento de desulfuracion de lfquido ionico incorporado en un separador de baja presion.
El documento US 2009/0120841 describe metodos de desnitrogenar combustible diesel.
Sigue habiendo una necesidad en la tecnica de procedimientos mejorados que permitan la eliminacion de compuestos que comprenden nitrogeno a partir de gasoleo de vacfo (VGO) y combustibles diesel, asf como de otros combustibles.
El caprolactamio es un compuesto intermedio en la fabricacion de caprolactama, el cual se utiliza a su vez en la produccion de polfmeros de ingeniena tal como poliamida 6. Dado que se utilizan millones de toneladas de caprolactama al ano, se producen de manera correspondiente grandes cantidades del lfquido ionico de caprolactamio. Si bien este lfquido ionico se conoce desde hace muchos anos, se demuestra aqm que es eficaz en el tratamiento de combustibles tales como gasoleo y gasoleo de vacfo.
SUMARIO DE LA INVENCION
En una realizacion, la invencion es un procedimiento para eliminar un compuesto nitrogenado de un gasoleo de vacfo, que comprende poner en contacto el gasoleo de vacfo con un lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con VGO para producir un gasoleo de vacfo y una mezcla lfquida ionica de caprolactamio inmiscible con VGO y separar
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la mezcla para producir un efluente de gasoleo de vado y un efluente de Kquido ionico de caprolactamio inmiscible con VGO que comprende el compuesto nitrogenado. El l^quido ionico utilizado en la presente invencion se muestra en la formula que figura a continuacion que muestra su uso de la tecnica anterior en la produccion de caprolactama.
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En otra realizacion, la invencion es un procedimiento para eliminar un compuesto nitrogenado de un combustible diesel, que comprende poner en contacto el combustible diesel con un lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con diesel para producir una mezcla lfquida ionica de diesel y caprolactamio inmiscible con diesel, y separar la mezcla para producir un efluente de combustible diesel y un efluente lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con diesel que comprende el compuesto nitrogenado.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La FIG. 1 es un esquema de flujo simplificado que ilustra diversas realizaciones de la invencion.
Las FIGs. 2A y 2B son esquemas de flujo simplificados que ilustran diferentes realizaciones de una zona de extraccion de la invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
En general, la invencion se puede utilizar para eliminar un compuesto nitrogenado de un combustible lfquido hidrocarbonado, mas espedficamente una fraccion de hidrocarburo de gasoleo de vado (VGO) o de combustible diesel a traves del uso de un lfquido ionico de caprolactamio.
Las expresiones "gasoleo de vado", "VGO", "fase de VGO" y expresiones similares relacionados con el gasoleo de vado, tal como se utilizan en esta memoria, deben interpretarse ampliamente para recibir no solo sus significados ordinarios como los que utilizan los expertos en la tecnica de producir y convertir estas fracciones de hidrocarburos, sino tambien de una manera amplia para explicar la aplicacion de los procedimientos de los autores de la invencion a fracciones de hidrocarburos que exhiben caractensticas similares a VGO. Por lo tanto, las expresiones abarcan VGO de primera destilacion como puede producirse en una seccion de fraccionamiento de crudo de una refinena de petroleo, asf como cortes, fracciones o flujos de productos VGO que pueden producirse, por ejemplo, mediante unidades de procesamiento de coquizacion, desasfaltado y viscorreduccion, o que se pueden producir mezclando diversos hidrocarburos.
En general, el VGO comprende componentes de hidrocarburos de petroleo que hierven en el intervalo de 100° a 720°C. En una realizacion, el VGO hierve desde 250° a 650°C y tiene una densidad en el intervalo de 0,87 a 0,95
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g/cm . En otra realizacion, el VGO hierve desde 95° a 580°C; y en una realizacion adicional, el VGO hierve desde 300° a 720°C. En general, el VGO puede contener de 100 a 30.000 ppm de nitrogeno en peso; de 1000 a 50.000 ppm de azufre; y de 100 ppb en peso a 2000 ppm en peso de metales. En una realizacion, el contenido de nitrogeno del VGO oscila entre 200 y 5000 ppm en peso. En otra realizacion, el contenido de azufre del VGO oscila entre 1000 y 30.000 ppm en peso. El contenido de nitrogeno puede determinarse utilizando el metodo ASTM D4629-02, Trace Nitrogen in Liquid Petroleum Hydrocarbons by Syringe/Inlet Oxidative Combustion and Chemiluminscence Detection. El contenido de azufre puede determinarse utilizando el metodo ASTM D5453-00, Ultraviolet Fluorescence; y el contenido en metales puede determinarse por UOP389-09, Trace Metals in Oils by Wet Ashing and ICP-OES. A menos que se indique lo contrario, los metodos analtticos utilizados en esta memoria tales como ASTM D5453-00 y UOP389-09 estan disponibles de AsTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA: EE.UU.
El termino "diesel" y las expresiones "combustible diesel", "mezclas de diesel", "fase de diesel" y terminos y expresiones similares relacionados con el diesel pueden utilizarse repetidamente en la descripcion siguiente y en las reivindicaciones adjuntas. El o los terminos y expresiones deben interpretarse de manera amplia de modo que reciban no solo sus significados ordinarios tal como los utilizan los expertos en la tecnica, tal como un combustible destilado utilizado en motores diesel, pero de una manera mas amplia para explicar la amplia aplicacion de los procedimientos de los autores de la invencion a combustibles que exhiben caractensticas similares al diesel. Por lo tanto, los terminos y expresiones incluyen, pero no se limitan a diesel de primera destilacion, diesel mezclado, aceite de ciclo ligero, gasoleo de coquizador ligero, aceites de ciclo pesado-ligero, y similares.
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Los procedimientos de acuerdo con la invencion eliminan un compuesto nitrogenado de combustibles tales como gasoleo de vado y combustible diesel. Es decir, la invencion elimina al menos un compuesto nitrogenado. Se entiende que el combustible comprendera habitualmente una pluralidad de compuestos nitrogenados de diferentes tipos en diversas cantidades. Por lo tanto, la invencion elimina al menos una porcion de al menos un tipo de compuesto nitrogenado. La invencion puede eliminar las mismas o diferentes cantidades de cada uno de los tipos de compuesto nitrogenado, y algunos tipos de compuestos nitrogenados pueden no eliminarse. En una realizacion, el combustible con contenido en nitrogeno se reduce en al menos 40% en peso. En otra realizacion, el contenido en nitrogeno se reduce en al menos 75% en peso.
Los lfquidos ionicos se utilizan para extraer uno o mas compuestos nitrogenados a partir de VGO. En general, los lfquidos ionicos son sales organicas no acuosas compuestas por iones en los que el ion positivo se equilibra en la carga con iones negativos. Estos materiales tienen puntos de fusion bajos, a menudo por debajo de 100°C, presion de vapor indetectable y buena estabilidad qmmica y termica. La carga cationica de la sal se localiza sobre heteroatomos tales como nitrogeno, fosforo, azufre, arsenico, boro, antimonio y aluminio, y los aniones pueden ser cualquier especie inorganica, organica u organometalica.
Lfquidos ionicos adecuados para su uso en la presente invencion son inmiscibles con el combustible que esta siendo tratado con los lfquidos ionicos de caprolactamio. Tal como se utiliza en esta memoria, la expresion "Kquido ionico inmiscible" significa el lfquido ionico inmediato que se muestra en la siguiente ecuacion de reaccion:
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De acuerdo con terminos comunes de la tecnica, al lfquido ionico introducido en la etapa de eliminacion de nitrogeno puede aludirse como un "lfquido ionico de caprolactamio pobre", lo que generalmente significa un lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible que no esta saturado con uno o mas compuestos nitrogenados extrafdos. El lfquido ionico de caprolactamio pobre puede incluir un lfquido ionico de caprolactamio reciente o regenerado o ambos, y es adecuado para aceptar o extraer nitrogeno de la alimentacion de combustible. Del mismo modo, al efluente de lfquido ionico de caprolactamio puede aludirse como "lfquido ionico de caprolactamio rico", lo que generalmente significa un efluente lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible, producido por una etapa o proceso de eliminacion de nitrogeno o que incluye una mayor cantidad de compuestos nitrogenados extrafdos que la cantidad de compuestos nitrogenados extrafdos incluidos en el lfquido ionico de caprolactamio pobre. Un lfquido ionico de caprolactamio rico puede requerir regeneracion o dilucion, p. ej., con lfquido ionico de caprolactamio reciente, antes de reciclar el lfquido ionico de caprolactamio rico a la misma u otra etapa de eliminacion de nitrogeno del proceso.
En una realizacion, la invencion es un procedimiento para eliminar nitrogeno de gasoleo de vado (VGO), combustible diesel u otro combustible, que comprende una etapa de puesta en contacto y una etapa de separacion. En la etapa de puesta en contacto, se pone en contacto o se mezcla un combustible que comprende un compuesto nitrogenado y un lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible. La puesta en contacto puede facilitar la transferencia o extraccion del uno o mas compuestos nitrogenados del combustible al lfquido ionico de caprolactamio. Aunque un lfquido ionico de caprolactamio que es parcialmente soluble en el combustible puede facilitar la transferencia del compuesto nitrogenado del combustible al lfquido ionico, no se requiere una solubilidad parcial. Mezclas de combustible / lfquido ionico de caprolactamio insolubles pueden tener un area de superficie interfacial suficiente entre el combustible y el lfquido ionico de caprolactamio para que sean utiles. En la etapa de separacion, la mezcla de combustible y lfquido ionico de caprolactamio se sedimenta o forma dos fases, una fase de combustible y una fase de lfquido ionico de caprolactamio que estan separadas para producir un efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible y un efluente de gasoleo de vado.
El procedimiento puede llevarse a cabo en diversos equipos que son bien conocidos en la tecnica y son adecuados para el funcionamiento en tandas o continuo. Por ejemplo, en una forma a pequena escala de la invencion, el combustible y un lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con el combustible pueden mezclarse en un vaso de precipitados, matraz u otro recipiente, p. ej., mediante agitacion, sacudimiento, uso de un mezclador o un agitador magnetico. La mezcladura o agitacion se detiene y la mezcla forma una fase de combustible y una fase lfquida ionica de caprolactamio que se puede separar, por ejemplo, mediante decantacion, centrifugacion o el uso de una pipeta para producir un efluente de combustible que tenga un contenido de nitrogeno mas bajo en relacion con el
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combustible. El procedimiento tambien produce un efluente Uquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible que comprende uno o mas compuestos nitrogenados.
Las etapas de puesta en contacto y separacion pueden repetirse, por ejemplo cuando el contenido de nitrogeno del efluente de combustible deba reducirse aun mas para obtener un nivel de nitrogeno deseado en la corriente de producto de combustible final del procedimiento. A cada uno de los conjuntos, grupos o pares de etapas de puesta en contacto y separacion se puede aludir como etapa de eliminacion de nitrogeno. Por lo tanto, la invencion abarca etapas de eliminacion de nitrogeno unicas y multiples. Se puede utilizar una zona de eliminacion de nitrogeno para realizar una etapa de eliminacion de nitrogeno. Tal como se utiliza en esta memoria, el termino "zona" puede referirse a uno o mas elementos del equipo y/o una o mas sub-zonas. Los elementos del equipo pueden incluir, por ejemplo, uno o mas recipientes, calentadores, separadores, intercambiadores, conductos, bombas, compresores y controladores. Ademas, un elemento de equipo puede incluir, ademas, una o mas zonas o sub-zonas. El proceso o etapa de eliminacion de nitrogeno puede llevarse a cabo de una manera similar y con un equipo similar al que se utiliza para llevar a cabo otras operaciones de lavado y extraccion de Kquido-Kquido. Un equipo adecuado incluye, por ejemplo, columnas con: bandejas, empaquetaduras, discos o placas giratorios y mezcladores estaticos. Tambien se pueden utilizar columnas de impulsos y tanques de mezcladura / sedimentacion.
La FIG. 1 es un esquema de flujo que ilustra diversas realizaciones de la invencion y algunas de las etapas y aparatos opcionales y/o alternativos abarcados por la invencion. La corriente de combustible 2 y la corriente de lfquido ionico de caprolactamio 4 inmiscible con combustible se introducen y se ponen en contacto y se separan en la zona 100 de eliminacion de nitrogeno para producir la corriente de efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible 8 y la corriente de efluente de combustible 6 tal como se describio anteriormente. La corriente de lfquido ionico de caprolactamio 4 puede estar compuesta por corriente de lfquido ionico de caprolactamio reciente 3 y/o una o mas corrientes de lfquido ionico de caprolactamio que se reciclan en el proceso tal como se describe mas adelante. En una realizacion, una parte o la totalidad de la corriente de efluente de combustible 6 se hace pasar a traves del conducto 10 a una zona de conversion de hidrocarburos 800. La zona de conversion de hidrocarburos 800 puede comprender, por ejemplo, al menos uno de un proceso de FCC y un proceso de hidrocraqueo que son bien conocidos en la tecnica.
Se puede utilizar una etapa opcional de lavado de combustible, por ejemplo, para recuperar lfquido ionico de caprolactamio que es arrastrado o permanece de otro modo en la corriente de efluente de combustible mediante el uso de agua para lavar o extraer el lfquido ionico del efluente de combustible. En esta realizacion, una parte o la totalidad de la corriente de efluente de combustible 6 (como alimentacion) y una corriente de agua 12 (como disolvente) se introducen en la zona de lavado de combustible 400. Las corrientes de efluente de combustible y agua introducidas en la zona de lavado de combustible 400 se mezclan y separan para producir una corriente de combustible lavada 14 y una corriente de agua gastada 16, que comprende el lfquido ionico de caprolactamio. La etapa de lavado de combustible puede llevarse a cabo de manera similar y con un equipo similar al utilizado para llevar a cabo otras operaciones de lavado y extraccion Kquido-Kquido tal como se comento anteriormente. Diversos equipos y condiciones de lavado de combustible tales como temperatura, presion, tiempos, y la relacion disolvente a alimentacion pueden ser iguales o diferentes del equipo y las condiciones de la zona de eliminacion de nitrogeno. En general, las condiciones de la etapa de lavado de combustible caeran dentro de los mismos intervalos que los indicados arriba para las condiciones de la etapa de eliminacion de nitrogeno. Una parte o la totalidad de la corriente de combustible lavada 14 se puede hacer pasar a la zona de conversion de hidrocarburos 800.
Se puede utilizar una etapa opcional de regeneracion ionica de caprolactamio, por ejemplo, para regenerar el lfquido ionico eliminando el compuesto de nitrogeno del lfquido ionico, es decir, reduciendo el contenido de nitrogeno del lfquido ionico de caprolactamio rico. En una realizacion, una parte o la totalidad de la corriente de efluente de lfquido ionico de caprolactamio 8 (como alimentacion) que comprende el compuesto nitrogenado y una corriente de disolvente de regeneracion 18 se introducen en la zona de regeneracion de lfquido ionico 500. El efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible y las corrientes de disolvente de regeneracion se mezclan y se separan para producir una corriente de extracto 20 que comprende el compuesto nitrogenado y una corriente de lfquido ionico de caprolactamio regenerada 22. La etapa de regeneracion de lfquido ionico de caprolactamio puede llevarse a cabo de una manera similar y con un equipo similar al utilizado para llevar a cabo otras operaciones de lavado y extraccion de Uquido-Kquido tal como se comento arriba. Diversas condiciones de la etapa de regeneracion de lfquido ionico de caprolactamio tales como temperatura, presion, tiempos y disolvente para la alimentacion, pueden ser iguales o diferentes de las condiciones de eliminacion de nitrogeno. En general, las condiciones de la etapa de regeneracion de lfquido ionico caeran dentro de los mismos intervalos indicados anteriormente para las condiciones de la etapa de eliminacion de nitrogeno.
En una realizacion, la corriente de disolvente de regeneracion 18 comprende una fraccion de hidrocarburos mas ligeros que el combustible y que es inmiscible con el lfquido ionico de caprolactamio. La fraccion de hidrocarburos mas ligeros puede consistir en un solo compuesto hidrocarbonado o puede comprender una mezcla de hidrocarburos. En una realizacion, la fraccion de hidrocarburos mas ligeros comprende al menos una fraccion de hidrocarburos de nafta, gasolina, diesel, aceite de ciclo ligero (LCO) y gasoleo de coquizador ligero (LCGO). La fraccion de hidrocarburos mas ligeros puede comprender fracciones de primera destilacion y/o productos de
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procesos de conversion tales como hidrocraqueo, hidrotratamiento, craqueo catalttico fluido (FCC), reformado, coquizacion y viscorreduccion. En esta realizacion, la corriente de extracto 20 comprende el disolvente de regeneracion de hidrocarburos mas ligeros y el compuesto nitrogenado. En otra realizacion, la corriente de disolvente de regeneracion 18 comprende agua y la etapa de regeneracion de lfquido ionico produce la corriente de extracto 20 que comprende el compuesto nitrogenado y el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible regenerado 22 que comprende agua y el lfquido ionico de caprolactamio. En una realizacion en la que la corriente de disolvente de regeneracion 18 comprende agua, una parte o la totalidad de la corriente de agua gastada 16 puede proporcionar una parte o la totalidad de la corriente de disolvente de regeneracion 18. Independientemente de si la corriente de disolvente de regeneracion 18 comprende una fraccion de hidrocarburo mas ligero o agua, una parte o la totalidad de la corriente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con VGO regenerada 22 puede reciclarse a la etapa de eliminacion de nitrogeno a traves de un conducto que muestra no ser consistente con otras condiciones operativas del proceso. Por ejemplo, se puede cumplir una limitacion del contenido de agua de la corriente de lfquido ionico de caprolactamio 4 inmiscible con VGO o la mezcla de lfquido ionico de caprolactamio / combustible en la zona de eliminacion de nitrogeno 100 controlando la proporcion de contenido de agua y corrientes de lfquido ionico reciente y reciclado.
La etapa de secado de lfquido ionico opcional se ilustra por la zona de secado 600. La etapa de secado de lfquido ionico se puede emplear para reducir el contenido de agua de una o mas de las corrientes que comprenden lfquido ionico para controlar el contenido de agua de la etapa de eliminacion de nitrogeno tal como se describio arriba. En la realizacion de la FIG. 1, una porcion o la totalidad de la corriente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible regenerada 22 se introduce en la zona de secado 600. Aunque no se muestra, otras corrientes que comprenden lfquido ionico tal como la corriente de lfquido ionico de caprolactamio reciente 3, la corriente de efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible 8, y la corriente de agua gastada 16, tambien se pueden secar en cualquier combinacion en la zona de secado 600. Para secar la corriente o corrientes de lfquido ionico de caprolactamio, el agua puede eliminarse mediante uno o mas diversos metodos bien conocidos, que incluyen destilacion, destilacion instantanea y utilizando un gas inerte seco para arrastrar el agua. Generalmente, la temperatura de secado puede oscilar entre 100°C y menos de la temperatura de descomposicion del lfquido ionico, habitualmente inferior a 300°C. La presion puede oscilar entre 35 kPa(g) y 250 kPa(g). La etapa de secado produce una corriente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible secada 24 y una corriente de efluente de agua 26 de la zona de secado. Aunque no se ilustra, una parte o la totalidad de la corriente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible secada 24 puede ser reciclada o hecha pasar para proporcionar la totalidad o una parte del lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible introducido en la zona de eliminacion de nitrogeno 100. Una parte o la totalidad de la corriente de efluente de agua 26 de la zona de secado se puede reciclar o hacer pasar para proporcionar la totalidad o una parte del agua introducida en la zona de lavado de VGO 400 y/o la zona de regeneracion de liquido ionico 500.
En otra realizacion de la invencion, la corriente de efluente de lfquido ionico 8 que consiste en el IL de caprolactamio gastado que contiene las especies de nitrogeno extrafdo del combustible lfquido hidrocarbonado se utiliza directamente sin regeneracion en la produccion de caprolactama.
La FIG. 2A ilustra una realizacion de la invencion que puede llevarse a la practica en la zona de eliminacion o extraccion de nitrogeno 100 que comprende una columna 105 de extraccion en contracorriente, de multiples etapas, en donde el combustible y el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible se ponen en contacto y se separan. La corriente de alimentacion de combustible 2 ingresa en la columna de extraccion 105 a traves de la entrada de alimentacion 102 y la corriente de lfquido ionico de caprolactamio pobre 4 ingresa en la columna de extraccion 105 a traves de la entrada de lfquido ionico 104. En las FIGURAS, los numeros de referencia de las corrientes y las lmeas o los conductos en los que fluyen son los mismos. La entrada de alimentacion de combustible 102 se encuentra debajo de la entrada de lfquido ionico 104. El efluente de combustible pasa a traves de la salida de efluente de combustible 112 en una parte superior de la columna de extraccion 105 para alimentar el conducto de efluente 6. El efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible que incluye los compuestos nitrogenados eliminados de la alimentacion de combustible pasa a traves de la salida 114 del efluente de lfquido ionico de caprolactamio en una parte inferior de la columna de extraccion 105 al conducto 8 de efluente de lfquido ionico de caprolactamio.
La FIG. 2B ilustra otra realizacion de la zona de lavado 100 de eliminacion de nitrogeno que comprende una zona de contacto 200 y una zona de separacion 300. En esta realizacion, corriente de lfquido ionico de caprolactamio pobre 4 y corriente de alimentacion de combustible 2 se introducen en la zona de contacto 200 y se mezclan introduciendo corriente de alimentacion de combustible 2 en la corriente de lfquido ionico de caprolactamio pobre 4 fluyente y haciendo pasar las corrientes combinadas a traves del mezclador estatico en lmea 155. Mezcladores estaticos en lmea son bien conocidos en la tecnica y pueden incluir un conducto con elementos internos fijos tales como deflectores, aletas y canales que mezclan el fluido a medida que fluye a traves del conducto. En otras realizaciones, no ilustrado, la corriente de lfquido ionico de caprolactamio pobre 4 puede introducirse en la corriente de alimentacion de combustible 2, o la corriente de lfquido ionico de caprolactamio pobre 4 y la corriente de alimentacion de combustible pueden combinarse tal como a traves de un conducto en “Y”. En otra realizacion, la
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corriente de Kquido ionico de caprolactamio pobre 4 y la corriente de alimentacion de combustible 2 se introducen por separado en el mezclador estatico en lmea 155. En otras realizaciones, las corrientes pueden mezclarse por cualquier metodo bien conocido en la tecnica que incluye tanque agitado y operaciones de mezcladura. La mezcla que comprende combustible y lfquido ionico de caprolactamio es transferida a la zona de separacion 300 a traves del conducto de transferencia 7. La zona de separacion 300 comprende el recipiente de separacion 165 en donde se deja que las dos fases se separen en una fase de lfquido ionico de caprolactamio rica que se retira de una parte inferior del recipiente de separacion 165 a traves del conducto de efluente lfquido ionico de caprolactamio 8 y la fase de combustible se retira de una parte superior del recipiente de separacion 165 a traves del conducto de efluente de combustible 6. El recipiente de separacion 165 puede comprender una tolva, no ilustrada, de la que lfquido ionico de caprolactamio rico es retirado a traves del conducto 8.
El recipiente de separacion 165 puede contener medios solidos 175 y/u otros dispositivos coalescentes que facilitan la separacion de fases. En otras realizaciones, la zona de separacion 300 puede comprender multiples recipientes que pueden estar dispuestos en serie, en paralelo o en una combinacion de los mismos. Los recipientes de separacion pueden tener cualquier forma y configuracion para facilitar la separacion, recogida y eliminacion de las dos fases. En una realizacion adicional, la zona de eliminacion de nitrogeno 100 puede incluir un unico recipiente en el que la corriente de lfquido ionico de caprolactamio pobre 4 y la corriente de alimentacion de combustible 2 se mezclan, luego permanecen en el recipiente para sedimentarse en el efluente de combustible y las fases de lfquido ionico de caprolactamio rico. En una realizacion, el procedimiento comprende al menos dos etapas de eliminacion de nitrogeno. Por ejemplo, el efluente de combustible de una etapa de eliminacion de nitrogeno puede hacerse pasar directamente como la alimentacion de combustible a una segunda etapa de eliminacion de nitrogeno. En otra realizacion, el efluente de combustible de una etapa de eliminacion de nitrogeno puede tratarse o procesarse antes de introducirse como la alimentacion de combustible a la segunda etapa de eliminacion de nitrogeno. No existe requisito alguno de que cada una de las zonas de eliminacion de nitrogeno comprenda el mismo tipo de equipo. Se pueden utilizar diferentes equipos y condiciones en diferentes zonas de eliminacion de nitrogeno.
La etapa de eliminacion de nitrogeno puede llevarse a cabo bajo condiciones de eliminacion de nitrogeno que incluyen temperaturas y presiones suficientes para mantener el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible y las alimentaciones de combustible y los efluentes como lfquidos. Por ejemplo, la temperatura de la etapa de eliminacion de nitrogeno puede oscilar entre 10°C y menos que la temperatura de descomposicion del lfquido ionico de caprolactamio; y la presion puede oscilar entre la presion atmosferica y 700 kPa(g). Cuando el lfquido ionico inmiscible con combustible comprende mas de un componente de lfquido ionico de caprolactamio, la temperatura de descomposicion del lfquido ionico de caprolactamio es la temperatura mas baja a la que se descompone cualquiera de los componentes del lfquido ionico de caprolactamio. La etapa de eliminacion de nitrogeno puede llevarse a cabo a una temperatura y presion uniformes o las etapas de contacto y separacion de la etapa de eliminacion de nitrogeno pueden hacerse funcionar a diferentes temperaturas y/o presiones. En una realizacion, la etapa de puesta en contacto se lleva a cabo a una primera temperatura, y la etapa de separacion se lleva a cabo a una temperatura al menos 5°C inferior que la primera temperatura. En un ejemplo no limitativo, la primera temperatura es 80°C. Dichas diferencias de temperatura pueden facilitar la separacion de las fases de combustible y de lfquido ionico de caprolactamio.
Las anteriores y otras condiciones de la etapa de eliminacion de nitrogeno tales como el tiempo de contacto o de mezcladura, el tiempo de separacion o sedimentacion, y la relacion de alimentacion de combustible a lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible (lfquido ionico de caprolactamio pobre) pueden variar mucho en base, por ejemplo, al lfquido o lfquidos ionicos espedficos para caprolactamio empleados, a la naturaleza de la alimentacion de combustible (de primera destilacion o procesado previamente), al contenido de nitrogeno de la alimentacion de combustible, al grado de eliminacion de nitrogeno requerido, al numero de etapas de eliminacion de nitrogeno empleadas y al equipo espedfico utilizado. En general, se espera que el tiempo de contacto oscile entre menos de un minuto y dos horas; el tiempo de sedimentacion puede oscilar entre un minuto y ocho horas; y la relacion ponderal de alimentacion de combustible a lfquido ionico de caprolactamio pobre introducida en la etapa de eliminacion de nitrogeno puede oscilar entre 1:10.000 y 10.000:1. En una realizacion, la relacion ponderal de alimentacion de combustible a lfquido ionico de caprolactamio pobre puede oscilar entre 1:1.000 y 1.000:1; y la relacion ponderal de alimentacion de combustible a lfquido ionico de caprolactamio pobre puede oscilar entre 1:100 y 100:1. En una realizacion, el peso de la alimentacion de VGO es mayor que el peso del lfquido ionico de caprolactamio introducido en la etapa de eliminacion de nitrogeno.
En una realizacion, una unica etapa de eliminacion de nitrogeno reduce el contenido de nitrogeno del combustible en mas del 40% en peso. En otra realizacion, se extrae o elimina mas del 50% del nitrogeno en peso de la alimentacion de combustible 2 en una unica etapa de eliminacion de nitrogeno; y mas del 60% del nitrogeno en peso puede extraerse o eliminarse de la alimentacion de combustible en una unica etapa de eliminacion de nitrogeno. Tal como se comenta en esta memoria, la invencion abarca multiples etapas de eliminacion de nitrogeno para proporcionar la cantidad deseada de eliminacion de nitrogeno. El grado de separacion de fases entre el combustible y las fases de lfquido ionico de caprolactamio es otro factor a considerar, ya que afecta a la recuperacion del lfquido ionico de caprolactamio y combustible. El grado de nitrogeno eliminado y la recuperacion del combustible y el lfquido ionico de
caprolactamio pueden verse afectados de manera diferente por la naturaleza de la alimentacion de combustible, las variaciones en el Kquido o los Kquidos ionicos de caprolactamio espedficos, el equipo y las condiciones de eliminacion de nitrogeno tales como las arriba comentadas.
La cantidad de agua presente en la mezcla de combustible / Kquido ionico de caprolactamio inmiscible con 5 combustible durante la etapa de eliminacion de nitrogeno tambien puede afectar a la cantidad de nitrogeno eliminada y/o al grado de separacion de fases, es decir, la recuperacion del combustible y el lfquido ionico de caprolactamio. En una realizacion, la mezcla de combustible / lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible tiene un contenido de agua inferior al 10% con respecto al peso del lfquido ionico de caprolactamio. En otra realizacion, el contenido en agua de la mezcla de combustible / lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible es 10 inferior al 5% con respecto al peso del lfquido ionico de caprolactamio; y el contenido en agua de la mezcla de combustible / lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible puede ser inferior al 2% con relacion al peso del lfquido ionico. En una realizacion adicional, la mezcla de combustible / lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible esta exenta de agua, es decir, la mezcla no contiene agua.
A menos que se establezca de otro modo, el punto de conexion exacto de diversas corrientes de entrada y efluente 15 dentro de las zonas no es esencial para la invencion. Por ejemplo, es bien conocido en la tecnica que una corriente a una zona de destilacion puede enviarse directamente a la columna, o la corriente puede enviarse primero a otro equipo dentro de la zona tal como intercambiadores de calor para ajustar la temperatura, y/o bombas para ajustar la presion. Del mismo modo, las corrientes que penetran y abandonan las zonas de eliminacion, lavado y regeneracion de nitrogeno pueden pasar a traves de equipos auxiliares tales como intercambios de calor dentro de las zonas. Las 20 corrientes, incluidas las corrientes de reciclaje, introducidas en las zonas de lavado o extraccion pueden introducirse individualmente o combinadas antes o dentro de dichas zonas.
La invencion abarca una diversidad de realizaciones de esquemas de flujo que incluyen destinos opcionales de corrientes, corrientes de division para enviar la misma composicion, es decir, porciones alfcuotas, a mas de un destino, y el reciclaje de diversas corrientes dentro del proceso. Ejemplos incluyen: diversas corrientes que 25 comprenden lfquido ionico y agua pueden secarse y/o pasar a otras zonas para proporcionar toda o una parte del agua y/o lfquido ionico requerido por la zona de destino. Las diversas etapas del procedimiento pueden ser hechas funcionar de manera continua y/o intermitente segun sea necesario para una realizacion dada, p. ej., en base a las cantidades y propiedades de las corrientes a procesar en tales etapas. Tal como se comento arriba, la invencion abarca multiples etapas de eliminacion de nitrogeno, que se pueden realizar en paralelo, secuencialmente o una 30 combinacion de los mismos. Multiples etapas de eliminacion de nitrogeno se pueden realizar dentro de la misma zona de eliminacion de nitrogeno y/o multiples zonas de eliminacion de nitrogeno se pueden emplear con o sin zonas intermedias de lavado, regeneracion y/o secado.
EJEMPLO
El ejemplo se presenta para ilustrar adicionalmente algunos aspectos y beneficios de la invencion y no debe 35 considerarse que limite el alcance de la invencion. Se realizaron dos experimentos de extraccion para investigar si el IL de caprolactamio es eficiente para la extraccion de las especies de nitrogeno de alimentaciones de VGO HT (hidrotratado) y diesel. Las muestras se mezclaron durante 30 minutos a 60°C con una relacion ponderal de 0.5:1 = IL:alimentacion. Las capas se separaron por decantacion y la contaminacion cruzada (IL en la alimentacion) se determino mediante analisis anionico SO42- por cromatograffa lfquida de las fases HT VGO y diesel.
Lfquido de Alimentacion /ionico
T de mezcladura (°C) Nitrogeno (ppm) % de Eliminacion de Nitrogeno Azufre (%) Contaminacion cruzada (ppm IL en Alimentacion)
HT VGO
430 — 0,11 —
HT VGO + lfquido ionico de caprolactamio
60 180 58 0,13 312
Mezcla de diesel
— 650 — 1,7 —
Diesel + lfquido ionico de caprolactamio
60 155 76,2 1,67 343
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Se encontro que el lfquido ionico de caprolactamio era eficaz para eliminar compuestos nitrogenados de las dos corrientes de combustible que se procesaron. Las grandes cantidades de lfquidos ionicos de caprolactamio que se fabrican en la produccion de caprolactamas pueden tener ahora una funcion util adicional. Los lfquidos ionicos de caprolactamio pueden neutralizarse y convertirse en caprolactama, que luego puede purificarse para la venta. La 45 presente invencion proporciona un uso adicional para los lfquidos ionicos de caprolactamio que se pueden utilizar en el tratamiento a gran escala de corrientes de combustible hidrocarbonadas. Tambien se contempla que los lfquidos ionicos de caprolactamio que se utilizan en la practica de la presente invencion, se pueden reciclar, purificar
mediante la eliminacion de impurezas que pueden introducirse por contacto con la corriente de combustible y luego volver a utilizarse en la produccion de caprolactama.

Claims (13)

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    10
    15
    20
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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para eliminar compuestos nitrogenados de un combustible, que comprende
    (a) poner en contacto el combustible que comprende compuestos nitrogenados con un Kquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible para producir una mezcla que comprende el combustible y el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible; y
    (b) separar la mezcla para producir un efluente de combustible y un efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible, comprendiendo el efluente de combustible-lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible el compuesto nitrogenado.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que dicho efluente de combustible comprende al menos 50% menos de dichos compuestos nitrogenados que dicho combustible, antes de ser puesto en contacto con dicho lfquido ionico de caprolactamio.
  3. 3. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la mezcla comprende, ademas, agua en una cantidad menor que 10% con relacion a la cantidad de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible en la mezcla, sobre una base en peso.
  4. 4. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende, ademas, hacer pasar al menos una parte del efluente de combustible a un proceso de conversion de hidrocarburos.
  5. 5. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende, ademas, lavar al menos una parte del efluente de combustible con agua para producir una corriente de combustible lavada y una corriente de agua gastada.
  6. 6. El procedimiento de la reivindicacion 5, que comprende, ademas, hacer pasar al menos una parte de la corriente de efluente de combustible lavada a un proceso de conversion de hidrocarburos.
  7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende, ademas, poner en contacto el efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible con un disolvente de regeneracion y separar el efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible del disolvente de regeneracion para producir una corriente de extracto que comprende el compuesto nitrogenado y una corriente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible regenerada.
  8. 8. El procedimiento de la reivindicacion 7, en el que el disolvente de regeneracion comprende una fraccion de hidrocarburos mas ligeros con relacion al combustible y la corriente de extracto comprende, ademas, la fraccion de hidrocarburos mas ligeros, siendo la fraccion de hidrocarburos mas ligeros inmiscible con el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible.
  9. 9. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que el efluente de combustible comprende lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible, que comprende, ademas, lavar al menos una parte del efluente de combustible con agua para producir un gasoleo de vacfo lavado o combustible diesel y una corriente de agua gastada, comprendiendo la corriente de agua gastada el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible; en donde al menos una parte de la corriente de agua gastada es al menos una parte del disolvente de regeneracion.
  10. 10. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que el efluente de lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible se purifica y despues se utiliza en la produccion de caprolactama.
  11. 11. El procedimiento de cualquier reivindicacion precedente, en el que el combustible es una fraccion hidrocarbonada de gasoleo de vacfo (VGO) o un combustible diesel.
  12. 12. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la relacion ponderal del combustible que comprende compuestos nitrogenados con el lfquido ionico de caprolactamio inmiscible con combustible es de 1:1.000 a 1.000:1, preferiblemente de 1:100 a 100:1.
  13. 13. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la etapa de puesta en contacto (a) se lleva a cabo a una primera temperatura, y la etapa de separacion se lleva a cabo a una temperatura al menos 5°C inferior a la primera temperatura.
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