ES2652032T3 - Procedimiento de hidrotratamiento selectivo de destilados medios - Google Patents

Abstract

Método de procesamiento de una carga de alimentación de hidrocarburos con punto de ebullición comprendido en el intervalo de entre 180ºC y 450ºC seleccionado de entre gasóleo de primera destilación, una fracción de destilado medio o una fracción de diésel, a fin de reducir la concentración de compuestos de organoazufre no deseados, que comprende: separar la carga de alimentación de hidrocarburos mediante extracción de aromáticos en una fracción pobre en aromáticos que contiene compuestos lábiles que contienen heteroátomos y una fracción rica en aromáticos que contiene compuestos refractarios que contienen heteroátomos, en la que la separación de la carga de alimentación de hidrocarburos en fracción pobre en aromáticos y fracción rica en aromáticos se lleva a cabo sometiendo la carga de alimentación de hidrocarburos y una cantidad eficaz de un solvente de extracción a una zona de extracción a fin de producir un extracto que contiene una proporción mayor del contenido de aromáticos de la carga de alimentación de hidrocarburos y una porción del solvente de extracción y un refinado que contiene una proporción mayor del contenido de no aromáticos de la carga de alimentación de hidrocarburos y una porción del solvente de extracción; separar por lo menos una proporción del solvente de extracción del refinado y retener la fracción pobre en aromáticos; separar por lo menos una porción del solvente de extracción del extracto y retener la fracción rica en aromáticos, en la que el solvente de reacción se selecciona de entre el grupo que consiste en furfural, N-metil-2-pirrolidona, dimetilformamida y dimetilsulfóxido, introducir la fracción pobre en aromáticos en una primera zona de hidrotratamiento que opera bajo condiciones de hidrotratamiento suave eficaces para reducir el contenido de azufre de la fracción pobre en aromáticos, incluyendo presiones parciales de hidrógeno de 40 bar e inferiores y recuperar un primer efluente hidrotratado, e introducir la fracción rica en aromáticos en una segunda zona de hidrotratamiento que opera bajo condiciones eficaces para reducir el contenido de azufre de la fracción rica en aromáticos, incluyendo presiones parciales de hidrógeno de 40 bar y superiores y recuperar un segundo efluente hidrotratado, eliminar los gases ligeros del segundo efluente hidrotratado a fin de producir un efluente líquido hidrotratado, y introducir el efluente de líquido hidrotratado a una zona de hidrogenación de aromáticos y recuperar un flujo de producto de hidrocarburos hidrogenados, en el que por lo menos una de entre la primera y segunda zonas de hidrotratamiento comprenden un lecho catalítico en capas que contiene por lo menos una primera y una segunda capas de diferente composición de catalizador y los catalizadores son Co-Mo sobre alúmina y Ni-Mo sobre alúmina.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de hidrotratamiento selectivo de destilados medios ANTECEDENTES DE LA INVENCION Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a procedimientos de hidrotratamiento para reducir eficientemente el contenido de azufre de hidrocarburos segun la reivindicacion 1.

Descripcion de la tecnica relacionada

La descarga a la atmosfera de los compuestos de azufre durante el procesamiento y uso final de los productos del petroleo derivado de petroleo crudo acido que contiene azufre plantea problemas sanitarios y medioambientales. Las estrictas normas de reduccion del azufre aplicables al transporte y a otros productos combustibles han impactado sobre la industria del refinado y ha resultado necesario que los refinadores realicen inversiones de capital para reducir en gran medida el contenido de azufre de los gasoleos a 10 partes por millon en peso (ppmp) o menos. En naciones industrializadas tales como Estados Unidos, Japon y los pafses de la Union Europea, ya se ha exigido a las refinenas que produzcan combustibles de transporte medioambientalmente limpios. Por ejemplo, en 2007 la Agencia Europea de Proteccion Medioambiental requirio reducir el contenido de azufre del combustible en carretera a 97%, de 500 ppmp (diesel bajo en azufre) a 15 ppmp (diesel ultrabajo en azufre). La Union Europea ha aplicado normas todavfa mas estrictas, que requieren que los combustibles diesel y gasolina comercializados en 2009 contengan menos de 10 ppmp de azufre. Otros pafses estan siguiendo los pasos de los Estados Unidos y la Union Europea y estan avanzando en la normativa que requerina a las refinenas que produzcan combustibles para el transporte con niveles ultrabajos de azufre.

Para adaptarse a las ultimas tendencias en produccion de combustibles ultrabajos en azufre, los refinadores deben seleccionar los procedimientos o crudos que permitan la flexibilidad que garantice cumplir con la normativa futura con inversiones adicionales de capital mmimas, en muchos casos utilizando los equipos existentes. Las tecnologfas convencionales, tales como el hidrocraqueo y el hidrotratamiento en dos estadios ofrecen soluciones a los refinadores para la produccion de combustibles para el transporte limpios. Estas tecnologfas se encuentran disponibles y pueden aplicarse a medida que se construyan nuevas instalaciones basicas de produccion. Sin embargo, muchas instalaciones de hidroprocesamiento existentes, tales como las que utilizan aparatos de hidrotratamiento de presion relativamente baja, representan una inversion previa sustancial y han sido construidas antes de la aplicacion de estos requisitos mas estrictos de reduccion del contenido de azufre. Resulta muy diffcil actualizar los reactores de hidrotratamiento existentes en dichas instalaciones debido a los requisitos operacionales comparativamente mas severos (es decir, la temperatura y presion mas altas) para obtener una produccion limpia de combustible. Entre las opciones de retroadaptacion disponibles para los refinadores se incluyen la elevacion de la presion parcial de hidrogeno mediante el incremento de la calidad del gas reciclado, la utilizacion de composiciones de catalizador mas activas, la instalacion de componentes de reactor mejorados para incrementar el contacto lfquido-solido, el incremento del volumen del reactor y el incremento de la calidad de la carga de alimentacion.

Se han instalado muchas unidades de hidrotratamiento en todo el mundo que producen combustibles para el transporte con contenidos de azufre de entre 500 y 3.000 ppmp. Dichas unidades han sido disenadas y se estan operando bajo condiciones relativamente suaves (es decir, presiones parciales de hidrogeno bajas, de 30 kilogramos por centimetre cuadrado de gasoleos de primera destilacion con puntos de ebullicion comprendidos en el intervalo de entre 180°C y 370°C).

Con la creciente prevalencia de una normativa medioambiental mas estricta para el azufre en los combustibles para el transporte indicada anteriormente, los niveles de azufre maximos permisibles se estan reducido a un tope de 15 ppmp y en algunos casos de 10 ppmp. Este nivel ultrabajo de azufre en el producto final tipicamente requiere la construccion de nuevas unidades de hidrotratamiento a alta presion o a una retroadaptacion sustancial de las instalaciones existentes, por ejemplo mediante la incorporacion de sistemas de purificacion de gases, la reingeniena de la configuracion interna y componentes de los reactores y/o la utilizacion de composiciones cataltiicas mas activas.

Los compuestos que contienen azufre presentes tipicamente en los combustibles a base de hidrocarburos incluyen moleculas alifaticas, tales como sulfuros, disulfuros y mercaptanos, asf como moleculas aromaticas, tales como tiofeno, benzotiofeno y sus derivados alquilados de cadena larga y dibenzotiofeno y sus derivados alquilo, tales como 4,6-dimetil-dibenzotiofeno.

Los compuestos que contienen azufre resultan mas facilmente desulfurizados (son mas labiles) utilizando metodos de hidrodesulfurizacion suave. Sin embargo, determinadas moleculas aromaticas altamente ramificadas pueden

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impedir estericamente la eliminacion del atomo de azufre y resultan moderadamente diffciles de desulfurizar (son refractarios) utilizando metodos de hidrodesulfurizacion suave.

Entre los compuestos aromaticos que contienen azufre, los tiofenos y los benzotiofenos resultan relativamente faciles de hidrodesulfurizar. La adicion de grupos alquilo a los compuestos anulares incrementa la dificultad de la hidrodesulfurizacion. Los dibenzotiofenos que resultan de la adicion de otro anillo a la familia de los benzotiofenos resultan todavfa mas diffciles de desulfurizar y la dificultad vana mucho segun su sustitucion de alquilos, siendo la

sustitucion di-beta la mas diffcil de desulfurizar, justificando de esta manera su denominacion de «refractarios».

Dichos sustituyentes beta dificultan la exposicion del heteroatomo al sitio activo en el catalizador.

Por lo tanto, la eliminacion economica de los compuestos refractarios que contienen azufre resulta extremadamente diffcil de conseguir y, por consiguiente, la eliminacion de los compuestos que contienen azufre en los combustibles a base de hidrocarburos a un nivel ultrabajo de azufre resulta muy costosa mediante las tecnicas actuales de

hidrotratamiento. Cuando la normativa anterior permiffa niveles de azufre de hasta 500 ppmp, exisffa poca

necesidad o incentivo para la desulfurizacion, mas alla de las capacidades de hidrodesulfurizacion convencional y, por lo tanto, los compuestos refractarios que contienen azufre no constitrnan un problema. Sin embargo, a fin de cumplir la normativa mas estricta relativa al azufre, dichos compuestos refractarios que contienen azufre deben eliminarse sustancialmente de los flujos de combustible a base de hidrocarburos.

La reactividad relativa de los tioles y sulfuros es mucho mas alta que la de los compuestos aromaticos de azufre, tal como indica un estudio publicado en Song, Chunshan, "An overview of new approaches to deep desulfurization for ultra-clean gasoline, diesel fuel and jet fuel", Catalysis Today 86:211-263, 2003. Los mercaptanos/tioles y sulfuros son mucho mas reactivos que los compuestos aromaticos de azufre. Las velocidades de reaccion relativas de determinados compuestos de azufre se representan graficamente como funcion del tamano de la molecula y la dificultad de hidrodesulfurizacion en la fig. 1. El documento n° US3.001.932A da a conocer un metodo de procesamiento de una carga de alimentacion en el intervalo de ebullicion de los destilados medios para la reduccion de la concentracion de compuestos organosulfurados no deseados mediante extraccion con solventes e hidrotratamiento.

La extraccion de aromaticos es un procedimiento establecido que se utiliza en determinados estadios de diversas operaciones de refinena y otras relacionadas con el petroleo. En determinados procedimientos existentes, resulta deseable eliminar los aromaticos del producto final, por ejemplo, aceites lubricantes y determinados combustibles, por ejemplo el combustible diesel. En otros procedimientos, se extraen los aromaticos para producir productos ricos en aromaticos, por ejemplo para la utilizacion en diversos procedimientos qrnmicos y como elevadores de octano para la gasolina.

Con el incremento constante de la demanda de combustibles a base de hidrocarburos que presentan un nivel ultrabajo de azufre, existe la necesidad de un procedimiento y un aparato eficientes y eficaces para la desulfurizacion.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto, es un objetivo de la presente invencion desulfurizar un flujo de combustible a base de hidrocarburos que contiene diferentes clases de compuestos que contienen azufre que presentan diferentes reactividades.

DESCRIPCION RESUMIDA DE LA INVENCION

Segun una o mas realizaciones, la invencion se refiere a un metodo de hidrotratamiento de cargas de alimentacion de hidrocarburos para reducir eficientemente el contenido de azufre segun la reivindicacion 1.

Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion «compuestos labiles» al describir los compuestos que contienen heteroatomo, tales como los compuestos de organoazufre y de organonitrogeno que pueden ser facilmente tratados para eliminar el heteroatomo, es decir, desulfurizados o denitrogenizados, bajo condiciones relativamente suaves de presion y temperatura de hidrodesulfurizacion, y la expresion «compuestos refractarios» al describir los compuestos que contienen heteroatomos, tales como los compuestos de organoazufre y de organonitrogeno que resultan relativamente mas diffciles de tratar, es decir, de ser desulfurizados o denitrogenizados, bajo condiciones suaves de hidrodesulfurizacion.

Ademas, tal como se utilizan en la presente memoria, las expresiones «hidrotratamiento suave», «condiciones de operacion suaves» y «condiciones suaves» (al utilizarse en referencia al hidrotratamiento) se refieren a procedimientos de hidrotratamiento que operan a temperaturas de 400°C e inferiores, a presiones parciales de hidrogeno de 40 bar e inferiores y a tasas de alimentacion de hidrogeno de 500 litros por litro de petroleo e inferiores.

Las expresiones «hidrotratamiento severo», «condiciones de operacion severas» y «condiciones severas» (al utilizarse en referencia al hidrotratamiento) se refieren a procedimientos de hidrotratamiento que operan a

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temperatures de 320°C y superiores, a presiones parciales de hidrogeno de 40 bar y superiores y a tasas de alimentacion de hidrogeno de 300 litros por litro de petroleo y superiores.

Debido a que las operaciones de extraccion de aromaticos tipicamente no proporcionan cortes limpios entre aromaticos y no aromaticos, la fraccion pobre en aromaticos contiene una mayor proporcion de contenido no aromatico de la carga de alimentacion inicial y una menor proporcion de contenido aromatico de la carga de alimentacion inicial (por ejemplo, una determinada porcion de tiofeno en la carga de alimentacion inicial y derivados alquilo de cadena corta) y la fraccion rica en aromaticos contiene una mayor proporcion de contenido de aromaticos de la carga de alimentacion inicial y una menor proporcion de contenido no aromatico de la carga de alimentacion inicial. La cantidad de no aromaticos en la fraccion rica en aromaticos y la cantidad de aromaticos en la fraccion pobre en aromaticos depende de diversos factores, tal como resultara evidente para el experto ordinario en la materia, incluyendo el tipo de extraccion, el numero teorico de platos en el extractor, el tipo de solvente y la proporcion de solventes.

La porcion de alimentacion que se pasa a la fraccion rica en aromaticos incluye compuestos aromaticos que contienen heteroatomos y aquellos que se encuentran libres de heteroatomos. Entre los compuestos aromaticos que contienen heteroatomos se incluyen los compuestos aromaticos que contienen azufre, tales como los compuestos tiofeno y derivados, incluyendo derivados alquilados de cadena larga, compuestos benzotiofeno y derivados, incluyendo derivados de los mismos, compuestos dibenzotiofeno y derivados, incluyendo derivados alquilo, tales como 4,6-dimetil-dibenzotiofeno estericamente impedidos y compuestos benzonaftenotiofeno y derivados, incluyendo derivados alquilo. Ademas, entre los compuestos aromaticos que contienen heteroatomos se incluyen compuestos aromaticos que contienen nitrogeno, tales como pirrol, quinolina, acridina, carbazoles y derivados de los mismos. Dichos compuestos aromaticos que contienen nitrogeno y azufre son las dianas en la etapa o etapas de separacion aromatica, generalmente por su solubilidad en el solvente de extraccion. Entre los diversos compuestos no aromaticos que contienen azufre que pueden haberse encontrado presentes en la carga de alimentacion inicial, es decir, antes del hidrotratamiento, se incluyen los mercaptanos, los sulfuros y los disulfuros. Dependiendo del tipo de operacion y/o condicion de la extraccion de aromaticos, una porcion preferentemente muy menor de compuestos no aromaticos que contienen nitrogeno y azufre pueden pasar a la fraccion rica en aromaticos.

Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion «proporcion mayor de los compuestos no aromaticos» se refiere a por lo menos mas de 50% en peso (% p) del contenido de no aromaticos de la carga de alimentacion a la zona de extraccion, en determinadas realizaciones, por lo menos mas de aproximadamente 85% en peso y en realizaciones adicionales, mas de por lo menos aproximadamente 95% en peso. Como tambien se utiliza en la presente memoria, la expresion «proporcion menor de compuestos no aromaticos» se refiere a no mas de 50% p del contenido de no aromaticos de la carga de alimentacion a la zona de extraccion; en determinadas realizaciones, no mas de aproximadamente 15% p y en realizaciones adicionales no mas de aproximadamente 5% p.

Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion «proporcion mayor de los compuestos aromaticos» se refiere a por lo menos mas de 50% p del contenido de aromaticos de la carga de alimentacion a la zona de extraccion, en determinadas realizaciones, por lo menos mas de aproximadamente 85% p y en realizaciones adicionales, mas de por lo menos aproximadamente 95% p. Como tambien se utiliza en la presente memoria, la expresion «proporcion menor de compuestos aromaticos» se refiere a no mas de 50% p del contenido de aromaticos de la carga de alimentacion a la zona de extraccion; en determinadas realizaciones, no mas de aproximadamente 15% p y en realizaciones adicionales no mas de aproximadamente 5% p.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La descripcion resumida anteriormente proporcionada, asf como la descripcion detallada, posteriormente, se entendera lefda junto con los dibujos adjuntos. En los dibujos, se utiliza el mismo numero o un numero similar para referirse a los mismos elementos o a elementos similares, en los que:

la fig. 1 es una representacion grafica de la reduccion relativa de reactividades de diversos compuestos en el procedimiento de hidrodesulfurizacion con el incremento del tamano de la molecula que contiene azufre.

La fig. 2 es un diagrama esquematico de un sistema y procedimiento de hidrotratamiento selectivo.

La fig. 3 es un diagrama esquematico de otra realizacion de un sistema y procedimiento de hidrotratamiento selectivo de destilados medios, incluyendo una zona de hidrogenacion.

La fig. 4 es un diagrama esquematico de una zona de separacion de aromaticos, y

las figs. 5 a 10 son diagramas esquematicos de aparatos ejemplares adecuados para la utilizacion como zona de extraccion de aromaticos.

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DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

Se describe un procedimiento selectivo de hidrotratamiento de destilados medios fuera del alcance de la invencion para la produccion de combustibles a base de hidrocarburos con un nivel ultrabajo de compuestos heteroatomicos, incluyendo compuestos de organoazufre y de organonitrogeno, que incluye las etapas siguientes:

a. someter la carga de alimentacion inicial de hidrocarburos a una zona de extraccion de aromaticos con el fin de proporcionar una fraccion pobre en aromaticos y una fraccion rica en aromaticos, conteniendo las fracciones diferentes clases de compuestos que contienen heteroatomos con diferentes reactividades al someterlas a reacciones de hidrotratamiento,

b. pasar la fraccion pobre en aromaticos que contiene principalmente compuestos labiles, incluyendo moleculas alifaticas, tales como sulfuros, disulfuros y mercaptanos, a una primera zona de hidrotratamiento que opera bajo condiciones suaves para eliminar el heteroatomo o heteroatomos de dichos compuestos labiles, incluyendo para eliminar el azufre de los compuestos de organoazufre, y

c. pasar la fraccion rica en aromaticos que contiene principalmente compuestos refractarios, incluyendo moleculas aromaticas, tales como determinados benzotiofenos (por ejemplo, benzotiofenos alquilados de cadena larga), dibenzotiofeno y derivados alquilo, tales como 4,6-dimetildibenzotiofeno estericamente impedido, a una segunda zona de hidrotratamiento que opera bajo condiciones relativamente severas para eliminar el heteroatomo o heteroatomos de dichos compuestos refractarios, incluyendo para eliminar el azufre de compuestos de organoazufre refractarios estericamente impedidos.

En referencia a la fig. 2, se ilustra esquematicamente un aparato de hidrotratamiento selectivo 20. El aparato 20 incluye una zona de separacion de aromaticos 22, una primera zona de hidrotratamiento 26 y una segunda zona de hidrotratamiento 32. La zona de separacion de aromaticos 22 incluye una entrada de alimentacion 21, una salida pobre en aromaticos 23 y una salida rica en aromaticos 24. Se describen diversas realizaciones de zona de separacion de aromaticos 22 junto con las figs. 4 a 10.

La primera zona de hidrotratamiento 26 incluye una entrada 25 en comunicacion de fluidos con la salida pobre en aromaticos 23, una entrada de gas hidrogeno 27 y una primera salida de efluente hidrotratado 28. La segunda zona de hidrotratamiento 32 incluye una entrada 29 en comunicacion de fluidos con la salida rica en aromaticos 24, una entrada de gas hidrogeno 30 y una segunda salida de efluente hidrotratado 31.

Se introduce un flujo de hidrocarburos mediante la entrada 21 de la zona de separacion aromatica 22 que debe separarse en un flujo pobre en aromaticos que se descarga por la salida pobre en aromaticos 23 y un flujo rico en aromaticos que se descarga por la salida rica en aromaticos 24.

La fraccion pobre en aromaticos contiene una proporcion mayor del contenido de no aromaticos de la carga de alimentacion inicial y contiene compuestos labiles de organoazufre y organonitrogeno y una proporcion menor del contenido de aromaticos de la carga de alimentacion inicial. La fraccion pobre en aromaticos se paso a la entrada 25 de la primera zona de hidrotratamiento 26 y se puso en contacto con un catalizador de hidrodesulfurizacion y una cantidad eficaz de hidrogeno a traves de la entrada 27. Debido a que los compuestos que contienen azufre estericamente impedidos se encuentran generalmente presentes a concentraciones relativamente bajas, o nulas, en el flujo pobre en aromaticos que debe desulfurizarse, la primera zona de hidrotratamiento 26 se opera bajo condiciones suaves.

La fraccion rica en aromaticos de la zona de extraccion de aromaticos 22 generalmente incluye una proporcion mayor del contenido de aromaticos de la carga de alimentacion inicial y una proporcion menor del contenido de no aromaticos de la carga de alimentacion inicial. La fraccion rica en aromaticos se transfirio a la entrada 29 de la segunda zona de hidrotratamiento 32 y se puso en contacto con un catalizador de hidrodesulfurizacion y una cantidad eficaz de hidrogeno a traves de la entrada 30. La segunda zona de hidrotratamiento 32 se opera bajo condiciones eficaces para eliminar el azufre y otros heteroatomos segun se requiera para cumplir las especificaciones del producto. Estas condiciones de operacion generalmente son mas severas que las condiciones de operacion que resultan eficaces en la primera zona de hidrotratamiento 26, por ejemplo, adaptadas para la eliminacion del heteroatomo o heteroatomos de dichos compuestos refractarios, incluyendo la eliminacion del azufre de compuestos de organoazufre refractarios estericamente impedidos.

Los flujos de hidrocarburos resultantes por la salida 28 y la salida 31 contienen un nivel reducido de compuestos que contienen heteroatomos. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, los compuestos de organoazufre pueden reducirse a un nivel ultrabajo, es decir, menos de 15 ppmp o incluso 10 ppmp, ya que sustancialmente la totalidad de los compuestos de organoazufre alifaticos y tiofenos son labiles bajo condiciones de hidrotratamiento suave y el azufre en los compuestos de organoazufre aromaticos refractarios, tales como los compuestos multianillo estericamente impedidos que se encontraban presentes en la carga de alimentacion inicial bajo las condiciones de hidrotratamiento severas.

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En referencia a la fig. 3, se ilustra esquematicamente un aparato de hidrotratamiento selectivo 120 segun otra realizacion. El aparato 120 incluye una zona de separacion de aromaticos 122, una primera zona de hidrotratamiento 126, una segunda zona de hidrotratamiento 132, una unidad de destilacion flash 134 y una zona de hidrogenacion de aromaticos 138. La zona de separacion de aromaticos 122 incluye una entrada de alimentacion 121, una salida pobre en aromaticos 123 y una salida rica en aromaticos 124. Diversas realizaciones de operaciones unitarias contenidas dentro de la zona de separacion de aromaticos 122 se detallan adicionalmente en la presente memoria junto con las figs. 4 a 10.

La primera zona de hidrotratamiento 126 incluye una entrada 125 en comunicacion de fluidos con la salida pobre en aromaticos 123, una entrada de gas hidrogeno 127 y una primera salida de efluente hidrotratado 128. La segunda zona de hidrotratamiento 132 incluye una entrada 129 en comunicacion de fluidos con la salida rica en aromaticos 124, una entrada de gas hidrogeno 130 y una segunda salida de efluente hidrotratado 131. La unidad de destilacion flash 134 incluye una entrada 133 en comunicacion de fluidos con una segunda salida de efluente hidrotratado 131, una salida de vapor 135 y una salida de lfquidos 136. La zona de reaccion de hidrogenacion 138 incluye una entrada 137 en comunicacion de fluidos con la salida de lfquidos 136, una entrada de gas hidrogeno 139 y una salida de producto hidrogenado 140.

El procedimiento opera de manera similar a la indicada con respecto a la fig. 2 y el efluente hidrodesulfurizado de la salida 131 se pasa a la entrada 133 de la unidad de destilacion flash 134 para eliminar los gases mas ligeros, tales como H2S, NH3, metano, etano, propano, butanos y nafta, que hierven en el intervalo de 36°C a 180°C, y estos gases mas ligeros se descargan por la salida 135. El efluente lfquido de la salida 136 se transporta a la entrada 137 de la zona de hidrogenacion de aromaticos 138 para la hidrogenacion de los compuestos aromaticos, por ejemplo para incrementar el numero de cetano, para reducir la densidad del producto y para reducir el contenido de aromaticos polinucleares. El efluente hidrogenado, que contiene un nivel reducido de compuestos de organoazufre y un numero de cetano relativamente elevado, se descarga por la salida 140.

La adicion de una zona de separacion de aromaticos en el aparato y procedimientos de hidrotratamiento selectivo indicados en la presente memoria integra unidades de coste relativamente bajo, asf como condiciones operativas mas favorables en la zona de hidrodesulfurizacion suave, es decir, la presion y temperatura mas suaves y el consumo reducido de hidrogeno. Solo la fraccion rica en aromatico es sometida a condiciones relativamente mas severas en la segunda zona de hidrotratamiento para convertir los compuestos aromaticos refractarios que contienen azufre. Lo anterior resulta en una desulfurizacion de mejor coste-eficacia de los combustibles a base de hidrocarburos, incluyendo la eliminacion de los compuestos refractarios que contienen azufre estericamente impedidos, consiguiendo de esta manera, eficiente y economicamente, productos combustibles de contenido ultrabajo de azufre.

El aparato y procedimientos de hidrotratamiento selectivo ofrecen ventajas claras, descritas en la presente memoria, en comparacion con procedimientos convencionales de desulfurizacion profunda del combustible a base de hidrocarburos. Por ejemplo, en determinados enfoques convencionales de la desulfurizacion profunda, el flujo entero de hidrocarburos se somete a una unica etapa de hidrotratamiento, requiriendo operaciones unitarias de una capacidad adecuada para todo el flujo de alimentacion y operando bajo condiciones eficaces para tratar como mmimo una parte de los compuestos refractarios. Ademas, los elevados costes operativos y reacciones laterales no deseadas que pueden impactar negativamente determinadas caractensticas deseadas del combustible son evitadas al utilizar el aparato y procedimientos de hidrotratamiento selectivo descritos en la presente memoria. Ademas, en determinadas realizaciones, se pasan compuestos aromaticos sin heteroatomos (por ejemplo, uno o mas aromaticos que contienen anillos, tales como benceno, naftaleno y derivado sde los mismos) a la fraccion rica en aromaticos y son hidrogenados e hidrocraqueados en la segunda zona de hidrotratamiento, relativamente mas severa, produciendo destilados ligeros. El rendimiento de dichos destilados ligeros que cumplen la especificacion de producto derivado de los compuestos aromaticos sin heteroatomos es mayor que el rendimiento en las operaciones convencionales de hidrocraqueado debido a las zonas de hidrotratamiento concentradas y dirigidas.

Tal como demuestran los ejemplos indicados en la presente memoria, mediante la separacion de una carga de alimentacion en una fraccion rica en aromaticos y una fraccion pobre en aromaticos, y mediante el tratamiento de la fraccion rica en aromatico que contiene compuestos de azufre refractarios bajo condiciones de hidrodesulfurizacion relativamente severas, puede operarse la unidad de hidrotratamiento que procesa la parte pobre en aromaticos, bajo condiciones operativas relativamente suaves. En el caso de que deba tratarse el mismo flujo en una unica unidad de hidrotratamiento, debe incrementarse uno o mas de entre la presion parcial de hidrogeno, la presion operativa, la temperatura operativa y/o el volumen de catalizador a fin de conseguir los niveles de desulfurizacion mostrados en la presente memoria.

La carga de alimentacion inicial para la utilizacion en el aparato y procedimiento anteriormente descritos puede ser un producto de petroleo crudo o parcialmente refinado obtenido a partir de diversas fuentes. La fuente de la carga de alimentacion puede ser petroleo crudo, petroleo crudo sintetico, betun, arena bituminosa, petroleo de esquisto, lfquidos de carbono, o una combinacion que incluye una de las fuentes indicadas anteriormente. Por ejemplo, la carga de alimentacion puede ser un gasoleo de primera destilacion u otro flujo intermedio de refinena, tal como

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gasoleo de vado, petroleo desasfaltado y/o petroleo desmetalizado obtenidos de un procedimiento de desasfaltado con solventes, gasoleo de coque ligero o pesado obtenido a partir de un procedimiento de coquizacion, petroleo de ciclo obtenido a partir de un procedimiento de craqueo catalftico fluido (CCF), gasoleo obtenido de un procedimiento de reduccion de viscosidad ('visbreaking') o cualquier combinacion de los productos anteriormente indicados. En la invencion, la carga de alimentacion de hidrocarburos es un gasoleo de primera destilacion, una fraccion de destilado medio o una fraccion de diesel, con punto de ebullicion comprendido en el intervalo de entre aproximadamente 180°C y aproximadamente 450°C, en determinadas realizaciones de entre aproximadamente 180°C y aproximadamente 400°C y en realizaciones adicionales, de entre aproximadamente 180°C y aproximadamente 370°C, que tipicamente contiene hasta aproximadamente 2% p y hasta aproximadamente 3.000 ppmp de nitrogeno.

Sin embargo, el experto ordinario en la materia apreciara que otros flujos de hidrocarburos podran beneficiarse de la practica del sistema y metodo descritos en la presente memoria.

La primera zona de hidrotratamiento utiliza un catalizador de hidrotratamiento que presenta uno o mas componentes de metal activos seleccionados de entre la Tabla periodica de los elementos grupos VI, VII o VIIIB. En la invencion, el catalizador es tal como se especifica en la reivindicacion 1. En determinadas realizaciones fuera del alcance de la invencion, el componente metal activo es uno o mas de entre cobalto, mquel, tungsteno y molibdeno, tfpicamente depositados o de otro modo incorporados sobre un soporte, por ejemplo, alumina, sflice alumina, sflice o zeolitas. En determinadas realizaciones fuera del alcance de la invencion, el catalizador de hidrotratamiento utilizado en la primera zona de hidrotratamiento, es decir, que opera bajo condiciones suaves, incluye una combinacion de cobalto y molibdeno depositado sobre un sustrato de alumina.

Tal como se utiliza en la presente memoria, las condiciones operativas «suaves» son relativas y el abanico de condiciones operativas depende de la carga de alimentacion que se procesa. Tal como se ha indicado anteriormente, dichas condiciones son generalmente una temperatura operativa de 400°C e inferior, una presion parcial de hidrogeno de 40 bar e inferior y una tasa de alimentacion de hidrogeno de 500 litros por litro de petroleo e inferior. En determinadas realizaciones del procedimiento descrito en la presente memoria, entre dichas condiciones operativas suaves tal como se utilizan junto con el hidrotratamiento de un flujo de destilado medio, es decir, punto de ebullicion comprendido en el intervalo de entre aproximadamente 180°C y aproximadamente 370°C, se incluyen: una temperatura comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 300°C y aproximadamente 400°C, y en determinadas realizaciones, entre aproximadamente 320°C y aproximadamente 380°C; una presion de reaccion comprendida en el intervalo de entre aproximadamente l0 bar y aproximadamente 40 bar; en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 20 bar y aproximadamente 40 bar, y en realizaciones adicionales, de aproximadamente 30 bar; una presion parcial de hidrogeno superior a aproximadamente 35 bar en determinadas realizaciones y de hasta aproximadamente 55 bar en otras realizaciones; un volumen de carga de alimentacion lfquida por hora ('velocidad espacial') (LHSV) comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,5 h-1 y aproximadamente 10 h-1, y en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 1,0 h-1 y aproximadamente

4,0 h-1, y una tasa de alimentacion de hidrogeno comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 100 litros estandares de hidrogeno por litro de petroleo (SLt/Lt) y aproximadamente 500 SLt/Lt, y en determinada realizaciones, de entre aproximadamente 100 SLt/Lt y aproximadamente 300 SLt/Lt.

La segunda zona de hidrotratamiento utiliza uno o mas catalizadores de hidrotratamiento, incluyendo uno o mas metales activos de la Tabla periodica de los elementos, grupos VIB, VIIB o VIIB tal como se especifica en la reivindicacion 1. En determinadas realizaciones fuera del alcance de la invencion, el componente metal activo es uno o mas de entre cobalto, mquel, tungsteno y molibdeno, tfpicamente depositados o de otro modo incorporados sobre un soporte, por ejemplo, alumina, sflice alumina, sflice o zeolitas. En determinadas realizaciones fuera del alcance de la invencion, el catalizador de hidrotratamiento utilizado en la segunda zona de hidrotratamiento, es decir, bajo condiciones relativamente severas, puede ser mquel y molibdeno depositados sobre un sustrato de alumina, mquel, cobalto y molibdeno depositados sobre un sustrato de alumina, o cualquiera o ambos de ellos en combinacion con cobalto y molibdeno depositados sobre un sustrato de alumina.

Tal como se utiliza en la presente memoria, las condiciones operativas «severas» son relativas y el abanico de condiciones operativas depende de la carga de alimentacion que se procesa. Tal como se ha indicado anteriormente, dichas condiciones son generalmente una temperatura operativa de 320°C y superior, una presion parcial de hidrogeno de 40 bar y superior y una tasa de alimentacion de hidrogeno de 300 litros por litro de petroleo y superior. En determinadas realizaciones del procedimiento descrito en la presente memoria, entre dichas condiciones operativas severas tal como se utilizan junto con el hidrotratamiento de un flujo de destilado medio, es decir, punto de ebullicion comprendido en el intervalo de entre aproximadamente 180°C y aproximadamente 370°C, se incluyen: una temperatura comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 300°C y aproximadamente 400°C, y en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 320°C y aproximadamente 400°C; una presion de reaccion comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 20 bar y aproximadamente 100 bar, y en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 40 bar y aproximadamente 80 bar; una presion parcial de hidrogeno superior a aproximadamente 35 bar y en determinadas realizaciones, comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 35 bar y aproximadamente 75 bar, una LHSV comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,5 h-1 y aproximadamente 6 h-1, y una tasa de alimentacion de hidrogeno comprendida en el

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intervalo de entre aproximadamente 100 SLt/Lt y aproximadamente 1.000 SLt/Lt, y en determinada realizaciones, de entre aproximadamente 300 SLt/Lt y aproximadamente 800 SLt/Lt.

Entre los aparatos de zona de hidrogenacion de aromaticos adecuados se incluyen cualquier aparato de reaccion adecuado capaz de mantener el tiempo de residencia y condiciones operativas deseados. En general, entre las condiciones operativas para la zona de hidrogenacion de aromaticos se incluyen: una temperatura comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 250°C y aproximadamente 400°C, y en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 280°C y aproximadamente 330°C; una presion de reaccion comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 40 bar y aproximadamente 100 bar, y en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 60 bar y aproximadamente 80 bar; una presion parcial de hidrogeno superior a aproximadamente 35 bar y en determinadas realizaciones, comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 35 bar y aproximadamente 75 bar, una LHSV comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,5 h-1 y aproximadamente 10 h-1, y en determinadas realizaciones, de entre aproximadamente 0,5 h-1 y aproximadamente 4,0 h-1, y una tasa de alimentacion de hidrogeno comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 100 SLt/Lt y aproximadamente

1.000 SLt/Lt, y en determinada realizaciones, de entre aproximadamente 300 SLt/Lt y aproximadamente 800 SLt/Lt.

La zona de hidrogenacion de aromaticos utiliza uno o mas catalizadores de hidrogenacion de aromaticos, incluyendo uno o mas metales activos de la Tabla periodica de elementos, grupos VI, VII o VIIIB. En determinadas realizaciones, el componente metal activo es uno o mas de entre paladio y platino, metal o compuesto de metal, tfpicamente depositado o de otro modo incorporado sobre un soporte, por ejemplo, alumina, sflice, sflice alumina, zeolitas, oxido de titanio, magnesia, oxido de boro, circonio y arcillas. Los metales activos tambien pueden ser rnquel y molibdeno en combinacion depositados sobre un soporte adecuado, por ejemplo alumina. La concentracion del metal o metales se encuentra comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,01% p y aproximadamente 10% p en el producto catalizador. En determinadas realizaciones, la zona de hidrogenacion utiliza catalizadores de hidrotratamiento con uno o mas de entre platino y paladio soportados sobre una base de alumina.

El aparato de separacion de aromaticos se basa generalmente en la extraccion selectiva de aromaticos. Por ejemplo, el aparato de separacion de aromaticos puede ser un aparato de separacion de aromaticos de extraccion con solventes adecuado capaz de dividir la carga de alimentacion en un flujo generalmente pobre en aromaticos y un flujo generalmente rico en aromaticos.

Tal como se muestra en la fig. 4, un aparato de separacion de aromaticos 222 puede incluir operaciones unitarias adecuadas para llevar a cabo una extraccion con solventes de los aromaticos, y recuperar los solventes para la reutilizacion en el procedimiento. Se transporta una carga de alimentacion 221 a un recipiente de extraccion de aromaticos 244 en el que se separa una primera fraccion pobre en aromaticos en forma de un flujo de refinado 246 de una segunda fraccion generalmente rica en aromaticos en forma de un flujo de extracto 248. Se introduce una carga de alimentacion de solventes 250 en el recipiente de extraccion de aromaticos 244.

Una parte del solvente de extraccion tambien puede encontrarse presente en el flujo 246, por ejemplo entre aproximadamente 0% p y aproximadamente 15% p (respecto a la cantidad total de flujo 246), y en determinadas realizaciones, menos de aproximadamente 8% p. En operaciones en las que el solvente arrastrado en el flujo 246 excede una cantidad deseada o predeterminada, puede eliminarse solvente del producto hidrocarburo, por ejemplo utilizando una unidad de destilacion flash o de despojamiento 252 u otro aparato adecuado. El flujo de solvente 254 procedente de la unidad de destilacion flash 252 puede reciclarse al recipiente de extraccion de aromaticos 244, por ejemplo mediante un tanque compensador 256. Puede introducirse una alimentacion inicial de solvente o solvente adicional mediante el flujo 262. Se descarga un flujo pobre en aromaticos 223 a partir de la unidad de destilacion flash 252.

Ademas, tambien puede encontrarse presente una parte del solvente de extraccion en el flujo 248, por ejemplo en el intervalo de entre aproximadamente 70% p y aproximadamente 98% p (respecto a la cantidad total de flujo 250), preferentemente menos de aproximadamente 85% p. En realizaciones en las que el solvente presente en el flujo 248 excede una cantidad deseada o predeterminada, puede eliminarse solvente del producto hidrocarburo, por ejemplo tal como se muestra en la fig. 4 utilizando una unidad de destilacion flash o de despojamiento 258 u otro aparato adecuado. El solvente 260 de la unidad de destilacion flash 258 puede reciclarse al recipiente de extraccion de aromaticos 244, por ejemplo mediante el tanque compensador 256. Se descarga un flujo rico en aromaticos 224 a partir de la unidad de destilacion flash 258.

La seleccion del solvente, de las condiciones operativas y del mecanismo de puesta en contacto del solvente y la carga de alimentacion permiten controlar el nivel de extraccion de aromaticos. Por ejemplo, pueden proporcionarse solventes adecuados que incluyen furfural, N-metil-2-pirrolidona, dimetilformamida y dimetilsulfoxido en una proporcion de solvente-a-petroleo de aproximadamente 20:1; en determinadas realizaciones, de aproximadamente 4:1 y en realizaciones adicionales, de aproximadamente 1:1. El aparato de separacion de aromaticos puede operar a una temperatura comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 20°C y aproximadamente 120°C, y en determinadas realizaciones, en el intervalo de entre aproximadamente 40°C y aproximadamente 80°C. La presion de operacion del aparato de separacion de aromaticos puede encontrarse comprendida en el intervalo de entre

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aproximadamente 1 bar y aproximadamente 10 bar; en determinadas realizaciones, en el intervalo de entre aproximadamente 1 bar y 3 bar. Entre los tipos de aparato utiles como aparato de separacion de aromaticos en determinadas realizaciones del sistema y procedimiento descritos en la presente memoria se incluyen extractores de tipo por etapas o extractores diferenciales.

Un ejemplo de un extractor de tipo por etapas es un aparato mezclador-sedimentador 322, ilustrado esquematicamente en la fig. 5. El aparato mezclador-sedimentador 322 incluye un tanque vertical 380 que incorpora una turbina o un agitador de helice 382 y una o mas placas deflectoras 384. Las entradas de carga 386, 388 se encuentran situadas en el tope del tanque 380 y la salida 390 se encuentra situada en el fondo del tanque 380. La carga de alimentacion que debe extraerse se carga en el recipiente 380 por la entrada 386 y se anade una cantidad adecuada de solvente por la entrada 388. Se activa el agitador 382 durante un periodo de tiempo suficiente para provocar una mezcla mtima del solvente y la carga alimentada, y al concluir el ciclo de mezcla, se detiene la agitacion y, mediante el control de una valvula 392, se descarga por lo menos una parte del contenido y se pasa a un sedimentador 394. Se separan las fases en el sedimentador 394 y una fase de refinado que contiene una mezcla de hidrocarburos pobre en aromaticos y una fase de extracto que contiene una mezcla rica en aromaticos se extraen por las salidas 396 y 398, respectivamente. En general, puede utilizarse un aparato mezclador-sedimentador en modo por lotes, o puede organizarse una pluralidad de aparatos mezcladores-sedimentadores para que operen en un modo continuo.

Otro extracto de tipo por etapas es un contactor centnfugo. Los contactores centnfugos son maquinas rotatorias de alta velocidad caracterizadas por un tiempo de residencia relativamente bajo. El numero de etapas en un dispositivo centnfugo habitualmente es uno; sin embargo, tambien pueden utilizarse contactores centnfugos con multiples etapas. Los contactores centnfugos utilizan dispositivos mecanicos para agitar la mezcla para incrementar el area de interfase y para reducir la resistencia de transferencia de masa.

Entre los diversos tipos de extractores diferenciales (tambien conocidos como «extractores de contacto continuo») que tambien resultan adecuados para la utilizacion como aparato de extraccion de aromaticos en la zona 22 se incluyen, aunque sin limitarse a ellos, contactores centnfugos y columnas de contacto, tales como columnas de bandejas, columnas de pulverizacion, torres empaquetadas, contactores de discos rotatorios y columnas de pulsos.

Las columnas de contacto resultan adecuadas para diversas operaciones de extraccion lfquido-lfquido. Se utiliza el empaquetamiento, las bandejas, la pulverizacion u otros mecanismos de formacion de gotas u otros aparatos para incrementar la superficie en la que contactan las dos fases lfquidas (es decir, una fase de solvente y una fase de hidrocarburos), los cuales tambien incrementan la longitud eficaz del camino de flujo. En los extractores de columna, la fase con la viscosidad mas baja se selecciona tfpicamente como la fase continua, que, en el caso de un aparato de extraccion de aromaticos, es la fase de solvente. En determinadas realizaciones, la fase con la tasa de flujo mas alta puede dispersarse para crear mas superficie de interfase y turbulencia. Lo anterior se lleva a cabo mediante la seleccion de un material de construccion apropiado con las caractensticas de humectacion deseadas. En general, las fases acuosas humectan las superficies de metal y las fases organicas humectan las superficies no metalicas. Los cambios de flujos y propiedades ffsicas a lo largo de la longitud de un extractor tambien pueden ser consideradas al seleccionar el tipo de extractor y/o la configuracion espedfica, materiales o construccion y el tipo de material de empaquetamiento y caractensticas, por ejemplo, el tamano medio de partfcula, la forma, densidad, superficie y similares.

Una columna de bandejas 422 se ilustra esquematicamente en la fig. 6. Una entrada de lfquido ligero 488 en el fondo de la columna 422 recibe hidrocarburos lfquidos y una entrada de lfquido pesado 490 en el tope de la columna 422 recibe solvente lfquido. La columna 422 incluye una pluralidad de bandejas 480 y tubos descendentes asociados 482. Una placa deflectora del nivel del tope 484 separa el solvente de entrada del hidrocarburo lfquido que ha sido sometido a etapas de extraccion previas en la columna 422. La columna de bandejas 422 es un contactor en contracorriente multiestadio. La mezcla axial de la fase de solvente continuo se produce en la region 486 entre las bandejas 480 y la dispersion se produce en cada bandeja 480, resultando en una transferencia eficaz de masa de soluto a la fase de solvente. Las bandejas 480 pueden ser cribas con perforaciones comprendidas entre aproximadamente 1,5 y 4,5 mm de diametro y pueden encontrarse espaciadas aproximadamente 150 a 600 mm.

El hidrocarburo ligero lfquido pasa por las perforaciones en cada bandeja 480 y emerge en forma de gotas finas. Las gotas finas de hidrocarburo se elevan por la fase continua de solvente y se fusionan en una capa de interfaz 496 y son nuevamente dispersadas a traves de la bandeja 480, en la parte superior. El solvente pasa a traves de cada plato y fluye hacia abajo desde la bandeja 480, en la parte superior, hasta la bandeja 480, en la parte inferior, por el tubo descendente 482. La interfaz principal 498 se mantiene en el tope de la columna 422. Se extrae el hidrocarburo lfquido pobre en aromaticos por la salida 492 en el tope de la columna 422 y el lfquido solvente rico en aromaticos se descarga por la salida 494 en el fondo de la columna 422. Las columnas de bandejas son un aparato eficiente de transferencia de solventes y presentan una capacidad de manipulacion de lfquidos y eficiencia de extraccion deseables, en particular para sistemas de baja tension interfacial.

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Un tipo adicional de operacion de la unidad adecuado para extraer aromaticos de la carga de alimentacion de hidrocarburos es una columna de lecho empaquetado. La fig. 7 es una ilustracion esquematica de una columna de lecho empaquetado 522 que presenta una entrada de hidrocarburos 590 y una entrada de solventes 592. Se proporciona una region de empaquetamiento 588 sobre un plato de soporte 586. La region de empaquetamiento 588 comprende un material de empaquetamiento adecuado, incluyendo, aunque sin limitacion, anillos Pall, anillos Raschig, anillos Kascade, sillas Intalox, sillas Berl, sillas super Intalox, sillas super Berl, mallas Demister, separador de gotas, telerrettes, empaquetamiento aleatorio de carbono de grafito, otros tipos de silla y similares, incluyendo combinaciones de uno o mas de dichos materiales de empaquetamiento. El material de empaquetamiento se selecciona de manera que se encuentre completamente humectado por la fase continua de solvente. El solvente introducido por la entrada 592 a un nivel superior al tope de la region de empaquetamiento 588 fluye hacia abajo y humecta el material de empaquetamiento y rellena una porcion grande de espacio hueco en la region de empaquetamiento 588. El espacio hueco remanente se rellena con gotas del hidrocarburo lfquido, que se elevan a traves de la fase continua de solvente y se fusionan formando la interfaz lfquido-lfquido 598 en el tope de la columna de lecho empaquetado 522. Se extrae el hidrocarburo lfquido pobre en aromaticos por la salida 594 en el tope de la columna 522 y el lfquido solvente rico en aromaticos se descarga por la salida 596 en el fondo de la columna 522. El material de empaquetamiento proporciona grandes superficies interfaciales para el contacto de fases, causando la fusion y reformado de las gotas. La tasa de transferencia de masa en las torres empaquetadas puede ser relativamente elevada debido a que el material de empaquetamiento reduce la recirculacion de la fase continua.

Entre los tipos adicionales de aparatos adecuados para la extraccion de aromaticos en el sistema y metodo en la presente memoria se incluyen los contactores de discos rotatorios. La fig. 8 es una ilustracion esquematica de un contactor de discos rotatorios 622 conocido como columna Scheiebel®, disponible comercialmente de Koch Modular Process Systems, LLC, de Paramus, New Jersey, USA. El experto ordinario en la materia apreciara que otros tipos de contactores de discos rotatorios pueden implementarse como unidad de extraccion de aromaticos incluida en el sistema y metodo en la presente memoria, incluyendo, aunque sin limitacion, las columnas Oldshue-Rushton y los extractores Kuhni. El contactor de discos rotatorios es un extractor en contracorriente con agitacion mecanica. La agitacion se proporciona mediante un mecanismo de discos rotatorios, que tipicamente funciona a velocidades mucho mas elevadas que un impulsor de tipo turbina, tal como se indica con respecto a la fig. 5.

El contactor de discos rotatorios 622 incluye una entrada de hidrocarburos 699 hacia el fondo de la columna y una entrada de solventes 692 proxima al tope de la columna, y se encuentra dividido en varios compartimientos formados por una serie de coronas del estator internas 682 y coronas del estator externas 684. Cada compartimiento contiene un disco rotor horizontal localizado centralmente 686 y conectado a un eje rotatorio 688 que crea un grado elevado de turbulencia en el interior de la columna. El diametro del disco rotor 686 es ligeramente inferior a la abertura en las coronas internas 682 del estator. Tfpicamente, el diametro de disco es de 33% a 66% del diametro de la columna. El disco dispersa el lfquido y lo fuerza hacia afuera, hacia las paredes del vaso 698, en donde las coronas externas 684 del estator crean zonas tranquilas en las que pueden separarse las dos fases. Se extrae el hidrocarburo lfquido pobre en aromaticos por la salida 694 en el tope de la columna 622 y el lfquido solvente rico en aromaticos se descarga por la salida 696 en el fondo de la columna 622. Los contactores de discos rotatorios proporcionan ventajosamente una eficiencia y capacidad relativamente elevadas y presentan costes operativos relativamente bajos.

Un tipo adicional de aparato adecuado para la extraccion de aromaticos en el sistema y metodo en la presente memoria es una columna de pulsos. La fig. 9 es una ilustracion esquematica de un sistema de columna de pulsos 722 que incluye una columna con una pluralidad de platos empaquetados o cribas 788, una fase ligera, es decir, solvente, una entrada 790, una fase pesada, es decir, la carga de alimentacion de hidrocarburos, una entrada 792, una salida de fase lfquida 794 y una salida de fase pesada 796.

En general, el sistema de columna de pulsos 722 es una columna vertical con un gran numero de platos de cribado 788 que no presentan tubos descendentes. Las perforaciones en los platos de cribado 788 tipicamente son mas pequenos que los de las columnas no pulsatiles, por ejemplo de entre aproximadamente 1,5 mm y aproximadamente

3,0 mm de diametro.

Un dispositivo productor de pulsos 798, tal como una bomba reciprocante, pulsa el contenido de la columna a intervalos frecuentes. El rapido movimiento alternativo, de amplitud relativamente pequena, esta superpuesto al flujo habitual de las fases lfquidas. Pueden utilizarse fuelles o diafragmas formados de acero recubierto (por ejemplo recubierto con politetrafluoroetileno) o cualquier otro mecanismo pulsante alternativo. Una amplitud de los pulsos de entre 5 y 25 mm esta generalmente recomendada con una frecuencia de 100 a 260 ciclos por minuto. La pulsacion provoca que el lfquido ligero (solvente) se disperse en la fase pesada (aceite) en la carrera hacia arriba y que la fase ifquida pesada sea impulsada a chorro hacia dentro de la fase lfquida en la carrera hacia abajo. La columna no presenta piezas moviles, mezcla axial baja y una elevada eficiencia de extraccion.

Una columna de pulsos tfpicamente requiere menos de un tercio del numero teorico de etapas que una columna no pulsatil. Se utiliza un tipo de mecnaismo reciprocante en una columna Karr, que se muestra en la fig. 10.

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EJEMPLOS

Ejemplo 1. Un flujo de gasoleo con punto de ebullicion comprendido en el intervalo de entre 180°c y 370°C, las propiedades del cual se proporcionan en la Tabla 1, se hidrodesulfurizo en un reactor de hidrotratamiento unico.

Para conseguir gasoleo de automocion con 10 ppmp de azufre, se opero la unidad de hidrotratamiento a 350°C, a una velocidad espacial horaria de la carga lfquida de 1,5 h-1 y a una presion parcial de hidrogeno de 30 kg/cm2.

Tabla 1

Propiedad

Unidad Valor

Gravedad espedfica

0,8262

Azufre

% p 1

Nitrogeno

ppmp 63

ASTM D 2887

°C

PEI

°C 84

5

°C 136

10

°C 162

30

°C 219

50

°C 267

70

°C 309

90

°C 351

95

°C 362

PEF

°C 375

Ejemplo 2. Se fracciono el mismo gasoleo en dos fracciones, una fraccion rica en aromaticos y una fraccion pobre en aromaticos. El contenido de azufre y rendimientos de dichas fracciones se proporcionan en la Tabla 2. Puede observarse que solo 31% p de los aromaticos se encuentra presente en el flujo de gasoleo. El 69% p restante es la fraccion pobre en aromaticos, es decir, rica en parafinas y naftenos.

Tabla 2

Propiedad/Fraccion

Rica en aromaticos Pobre en aromaticos

Rendimientos, %p

31 69

Azufre, %p

0,88 0,12

Las fracciones rica en aromaticos y pobre en aromaticos se sometieron a hidrotratamiento en reactores separados para producir gasoleo de automocion con 10 ppmp de azufre. Los requisitos de catalizador en ambos reactores se calcularon a la misma presion parcial de hidrogeno, de 30 kg/cm2, y temperatura operativa, de 350°C; se requirio una cantidad de catalizador en la zona de reaccion de hidrodesulfurizacion severa 70% inferior a la necesaria para el flujo de gasoleo no fraccionado, y se requirio 61% menos catalizador en la zona de reaccion de hidrodesulfurizacion suave que para el flujo de gasoleos no fraccionados. De esta manera, los requisitos globales de catalizador y/o el volumen del reactor se redujeron en 33%.

Ejemplo 3. Las mismas fracciones de gasoleo que en el Ejemplo 2 se sometieron a hidrotratamiento en reactores separados, en los que se mantuvieron determinadas condiciones operativas a niveles equivalentes para producir gasoleo de automocion que contema 10 ppmp de azufre. Se calcularon las presiones parciales de hidrogeno en ambos reactores bajo las condiciones operativas de: temperatura de 350°C y velocidad espacial horaria de la carga lfquida de 1,5 h-1. El requisito de presion parcial de hidrogeno para la zona de reaccion de hidrodesulfurizacion suave era 50% inferior al necesario para el flujo de gasoleo no fraccionado y el requisito de presion parcial de hidrogeno para la zona de reaccion de hidrodesulfurizacion severa era 20% superior al necesario para un flujo de gasoleo no fraccionado. La reduccion global de presiones parciales de hidrogeno resulto en un ahorro relativo de hidrogeno de 67% en volumen.

Claims (4)

1. 10

   15

   20

   25

   30

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2. 2.

   40

   45 3.

   50
3. 4.
4. 5.

   55 6.

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   REIVINDICACIONES

   Metodo de procesamiento de una carga de alimentacion de hidrocarburos con punto de ebullicion comprendido en el intervalo de entre 180°C y 450°C seleccionado de entre gasoleo de primera destilacion, una fraccion de destilado medio o una fraccion de diesel, a fin de reducir la concentracion de compuestos de organoazufre no deseados, que comprende:

   separar la carga de alimentacion de hidrocarburos mediante extraccion de aromaticos en una fraccion pobre en aromaticos que contiene compuestos labiles que contienen heteroatomos y una fraccion rica en aromaticos que contiene compuestos refractarios que contienen heteroatomos, en la que la separacion de la carga de alimentacion de hidrocarburos en fraccion pobre en aromaticos y fraccion rica en aromaticos se lleva a cabo sometiendo la carga de alimentacion de hidrocarburos y una cantidad eficaz de un solvente de extraccion a una zona de extraccion a fin de producir un extracto que contiene una proporcion mayor del contenido de aromaticos de la carga de alimentacion de hidrocarburos y una porcion del solvente de extraccion y un refinado que contiene una proporcion mayor del contenido de no aromaticos de la carga de alimentacion de hidrocarburos y una porcion del solvente de extraccion; separar por lo menos una proporcion del solvente de extraccion del refinado y retener la fraccion pobre en aromaticos; separar por lo menos una porcion del solvente de extraccion del extracto y retener la fraccion rica en aromaticos, en la que el solvente de reaccion se selecciona de entre el grupo que consiste en furfural, N-metil-2-pirrolidona, dimetilformamida y dimetilsulfoxido,

   introducir la fraccion pobre en aromaticos en una primera zona de hidrotratamiento que opera bajo condiciones de hidrotratamiento suave eficaces para reducir el contenido de azufre de la fraccion pobre en aromaticos, incluyendo presiones parciales de hidrogeno de 40 bar e inferiores y recuperar un primer efluente hidrotratado, e

   introducir la fraccion rica en aromaticos en una segunda zona de hidrotratamiento que opera bajo condiciones eficaces para reducir el contenido de azufre de la fraccion rica en aromaticos, incluyendo presiones parciales de hidrogeno de 40 bar y superiores y recuperar un segundo efluente hidrotratado, eliminar los gases ligeros del segundo efluente hidrotratado a fin de producir un efluente lfquido hidrotratado, y

   introducir el efluente de lfquido hidrotratado a una zona de hidrogenacion de aromaticos y recuperar un flujo de producto de hidrocarburos hidrogenados,

   en el que por lo menos una de entre la primera y segunda zonas de hidrotratamiento comprenden un lecho catalftico en capas que contiene por lo menos una primera y una segunda capas de diferente composicion de catalizador y los catalizadores son Co-Mo sobre alumina y Ni-Mo sobre alumina.

   Metodo segun la reivindicacion 1, en el que:

   la temperatura operativa en la primera zona de hidrotratamiento se encuentra comprendida en el intervalo de entre 300°C y 400°C,

   la tasa de alimentacion de hidrogeno en la primera zona de hidrotratamiento se encuentra comprendida en el intervalo de entre 100 litros estandares de hidrogeno por litro de petroleo y 500 litros estandares de hidrogeno por litro de petroleo, y

   la velocidad espacial horaria de la carga lfquida en la primera zona de hidrotratamiento se encuentra comprendida en el intervalo de entre 0,5 h-1 y 10 h-1.

   Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la temperatura operativa en la segunda zona de hidrotratamiento se encuentra comprendida en el intervalo de entre 300°C y 400°C; la tasa de alimentacion hidrogeno en la segunda zona de hidrotratamiento se encuentra comprendida en el intervalo de entre 100 SLt/Lt y 1.000 SLt/Lt y la velocidad espacial horaria de la carga lfquida en la segunda zona de hidrotratamiento se encuentra comprendida en el intervalo de entre 0,1 h-1 y 6,0 h-1.

   Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la zona de extraccion es un extractor de tipo por etapas.

   Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la zona de extraccion es un extractor diferencial.

   Metodo segun la reivindicacion 1, en el que:

   la presion parcial de hidrogeno en la zona de hidrogenacion de aromaticos se encuentra comprendida en el intervalo de entre 40 bar y 100 bar,

   la temperatura operativa en la zona de hidrogenacion de aromaticos se encuentra comprendida en el intervalo de entre 250°C y 400°C,

   la tasa de alimentacion de hidrogeno en la zona de hidrogenacion de aromaticos se encuentra comprendida en el intervalo de entre 100 SLt/Lt y 1.000 SLt/Lt; la velocidad espacial horaria de la carga lfquida en la zona de hidrogenacion de aromaticos se encuentra comprendida en el intervalo de entre 0,5 h"1 y 10 h"1, y el catalizador en la zona de hidrogenacion de aromaticos incluye platino, paladio o una combinacion de platino y paladio.