ES2660262T3 - Método de recuperación de calor a baja temperatura y aplicación del método al complejo aromático - Google Patents

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Abstract

Método de recuperación de calor a baja temperatura, es decir, comprendida entre 100 ºC y 180 ºC, a partir de fuente de calor denominada de baja temperatura en un complejo aromático, que incluye al menos una unidad de destilación extractiva (P1), una unidad de adsorción del paraxileno (P2), una unidad de isomerización de los xilenos (P3) y una unidad de transalquilación (P4), separándose los efluentes de dichas unidades en unas columnas de destilar anotadas de C1 a C11 con el siguiente significado: C1 columna de reformado, C2 columna de los xilenos, C3 columna de los aromáticos pesados, C4 columna de refinado, C5 columna de extracto, C6 columna de purificación, C7 desheptanizador, C8 extractor, C9 columna de benceno, C10 columna de tolueno, C11 columna de estabilización, consistiendo dicho método en la sucesión de siguientes etapas: - 1) se genera vapor de baja presión, es decir, a una presión comprendida entre 1 bar abs y 7 bar abs, por intercambio con al menos una fuente de calor a baja temperatura, elegida de entre los condensadores de algunas columnas de destilar del complejo que forman un primer conjunto E1, constituido por las columnas C3, C4 y C5, - 2) se aumenta la presión del valor generado a la salida de la etapa 1 en al menos una etapa de compresión, para crear vapor de MP, - 3) se modifican las condiciones operativas del procedimiento por una disminución de la presión operativa de una o varias columnas de destilación del complejo, de manera que se baje la temperatura de su evaporador por debajo de la temperatura del vapor procedente de la etapa 2, - 4) se utiliza al menos una parte del vapor de BP procedente de la etapa 1 como fluido caloportador aportado al evaporador de la columna C9 y al menos una parte del vapor de MP procedente de la etapa 2 después de recompresión, como fluido caloportador aportado a los evaporadores de las columnas C7, C8, C10 y C11, formando el conjunto de las columnas C7, C8, C9, C10 y C11 el conjunto E2 distinto de E1,

Description

Método de recuperación de calor a baja temperatura y aplicación del método al complejo aromático
5 Campo de la invención
La invención se sitúa en el campo de los procedimientos de refinación y de petroquímica que recurren a al menos una columna de fraccionamiento y que generan vapor de baja presión.
10 La invención se aplica, en particular, al caso de un complejo aromáticos que recurre a un gran número de columnas de destilar, El principio de la invención reside en la generación de vapor de baja presión al nivel de algunas columnas, utilizándose el vapor de BP generado de este modo como fluido caloportador, con o sin compresión intermedia, por ejemplo, para la evaporación de otras columnas que han experimentado eventualmente una bajada de presión que permite que el evaporador de dichas columnas funcione a más baja temperatura.
15 El vapor de BP generado puede, igualmente, con o sin compresión intermedia, utilizarse para precalentar otros fluidos cuya temperatura es inferior a la del vapor generado.
De manera más general, se modifican las condiciones operativas y/o la configuración del procedimiento, de forma
20 que se reduzca la parte de su consumo de calor de alto nivel térmico en beneficio de la parte de su consumo de calor de bajo nivel térmico (pudiendo este calor de bajo nivel térmico producirse en el complejo),
La utilización del vapor de BP generado de este modo, combinada con la modificación de las condiciones operativas de algunas columnas permite, para un complejo aromático, una ganancia energética global sustancial sobre el
25 consumo de combustible y de electricidad,
Estas ganancias son absolutamente significativas en el contexto de reducción de los costes energéticos y pueden aplicarse a diferentes procedimientos, en particular, a los complejos aromáticos.
30 La presente invención define los medios que permiten recuperar el calor considerado como perdido debido a su escaso nivel de temperatura (alrededor de 100 a 180 ºC) generando vapor de baja presión que puede eventualmente, según las utilizaciones, recomprimirse para utilizarse como fluido caloportador en los evaporadores de algunas columnas y/o los precalentadores de algunos fluidos de procedimientos.
35 Examen de la técnica anterior
La mejora de la eficacia energética de los procedimientos es una tendencia de fondo en el contexto económico actual. Hasta una fecha reciente, el calor disponible en algunos intercambiadores y, en concreto, los aerorrefrigerantes, a una temperatura situada en el intervalo de 100 ºC a 180 ºC se consideraba como perdido. En
40 efecto, un calor a este nivel de temperatura no encontraba utilización por intercambio directo con un fluido de procedimiento "frío" procedente de un procedimiento de refinación o de petroquímica, por ejemplo, un complejo aromático.
El experto en la materia conoce que se aumenta el nivel de temperatura de estas cantidades de calor cada vez más
45 importantes modificando unas condiciones operativas del procedimiento y/o haciendo complejo el propio esquema de procedimiento.
Por ejemplo, al nivel de una unidad de fraccionamiento, tal como una columna de destilar, el experto en la materia sabe practicar un aumento del nivel de presión de la columna de destilar, obteniéndose entonces los vapores de
50 cabecera a más alta temperatura. Pero este aumento de presión operativa se acompaña de manera inevitable de un aumento de la cantidad de calor necesario para el evaporador, que funciona él mismo a temperatura más elevada.
El documento de los Estados Unidos US 4.566.947 describe un procedimiento de producción de xilenos a partir de una carga que comprende unos aromáticos de C8, C9 y unos compuestos más pesados. El procedimiento descrito
55 en D1 comprende a) una etapa de destilación, b) una etapa de separación de los xilenos por adsorción y c) una etapa de recuperación del desorbente utilizado en la etapa de adsorción.
El documento de los Estados Unidos US 2012/0048714 describe un complejo aromático en el que se organiza una transferencia de calor entre dos columnas de dicho complejo por condensación del flujo de cabecera de una de las
60 columnas hacia el evaporador de la otra columna, en concreto, entre la primera columna de los xilenos y el evaporador de la columna de extracto.
Descripción somera de las figuras
La figura 1a es un esquema según la técnica anterior que muestra la configuración de base de una columna de destilar equipada con su condensador de cabecera y con su evaporador en el fondo, siendo dicho evaporador un horno. La figura 1b según la invención muestra cómo es posible reducir la presión operativa de una columna de destilar por un sistema de compresión y de enfriamiento de los vapores de cabecera de dicha columna. Esta modificación de presión operativa permite bajar la temperatura del fluido caliente requerido para evaporar esta columna, así como la cantidad de calor requerida para efectuar esta evaporación. La figura 2 según la invención ilustra la generación de vapor de baja presión y de media presión a partir del condensador de cabecera de la columna anotada C4 y la utilización de vapor de media presión como fluido caloportador en el evaporador de la columna anotada C7. La figura 3 es un esquema de procedimiento de un complejo aromático según la técnica anterior. La figura 4 es un esquema de procedimiento de un complejo aromático según la invención, es decir, que incluye varios circuitos de vapor de baja presión (marcado en trazos en negrita) que se refieren a un cierto número de columnas.
Descripción somera de la invención
La presente invención puede definirse como un método de recuperación del calor de baja temperatura contenido en algunos intercambiadores de calor de un procedimiento de refinación o de petroquímica llamado a continuación "complejo".
El método objeto de la invención consiste sustancialmente en crear una red de vapor de baja presión (BP) generado a partir de algunas fuentes de calores, en recomprimir (total o parcialmente) este vapor de baja presión para transformarlo en vapor de media presión (MP) y en utilizar los vapores (de BP y de MP) generados de este modo como fuente de calor para diferentes servicios del procedimiento. En particular, los vapores de BP y de MP generados pueden utilizarse para aportar las calorías necesarias para el evaporador de un cierto número de columnas de destilar, después de haber bajado eventualmente la presión de funcionamiento de dichas columnas, de manera que se disminuya la temperatura operativa de sus evaporadores.
En el contexto de la presente invención, se llama vapor de baja presión (BP) a un vapor de presión que va de 1 a 7 bar absolutos. Se llama vapor de media presión (MP) a un vapor que va de 7 bar absolutos a un valor comprendido entre 15 y 17 bar absolutos y se llama vapor de alta presión (HP) a un vapor de presión superior a 17 bar absolutos.
De manera más precisa, el método según la presente invención puede definirse como un método de recuperación de calor a baja temperatura, es decir, comprendida entre 100 ºC y 180 ºC, en un procedimiento de refinación o de petroquímica, llamado "complejo" que incluye al menos una columna de destilar, consistiendo dicho método en las siguientes etapas:
1) Generación del vapor de baja presión (es decir, a una presión comprendida entre 1 bar abs y 7 bar absoluto (abs) (1 bar=0,1 MPa) por intercambio con al menos una fuente de calor a baja temperatura, 2) Aumento de la presión del valor generado en al menos una etapa de compresión, para crear vapor de MP, 3) Modificación de las condiciones operativas y/o de la configuración del procedimiento, de forma que se reduzca la parte del consumo de calor de alto nivel térmico en beneficio de la parte de consumo de calor de bajo nivel térmico, 4) Utilización de al menos una parte del vapor de BP procedente de la etapa 1 y del valor de MP procedente de la etapa 2 para aportar las calorías necesarias para los puestos de consumo de calor de baja temperatura procedentes de la etapa 3.
Según una variante de la presente invención, se utiliza la otra parte de los vapores procedentes de la etapa 1 para generar electricidad.
Según una variante de la presente invención, la etapa 2 se realiza por medio de un compresor de dos fases.
Según otra variante de la presente invención, la etapa 2 se realiza por medio de un eyector que utiliza vapor de HP como fluido motor.
La etapa 3 puede realizarse de varias formas no exclusivas entre sí, es decir, que cualquier combinación de las diferentes maneras de realizar la etapa 3 permanece en el marco de la presente invención.
-
En un primer modo de realización, la etapa 3 se realiza por medio de una disminución de la presión operativa de uno o varias columnas de destilación del procedimiento, de manera que se baje la temperatura de su evaporador por debajo de la temperatura del vapor procedente de la etapa 2.
-
En un segundo modo de realización, la etapa 3 se realiza por medio de una modificación de la red de intercambiador de precalentamiento de las cargas de las columnas de destilación del complejo. Según el método de la presente invención, una parte al menos de las fuentes de calores de baja temperatura que permiten generar vapor de baja presión (BP) se elige de entre los condensadores de algunas columnas de destilar del complejo que forman un primer conjunto E1.
Según una variante de la presente invención, el vapor de baja presión procedente de la etapa 1 se utiliza directamente como fluido caloportador aportado a los evaporadores de algunas columnas del complejo.
Según otra variante de la presente invención, el vapor de baja presión procedente de la etapa 1 se utiliza después de recompresión como fluido caloportador aportado a los evaporadores de algunas columnas del complejo.
Las columnas cuyos evaporadores utilizan directamente o después de recompresión el vapor de baja presión procedente de la etapa 1 forman un segundo conjunto E2, distinto de E1. Conjunto distinto significa en el contexto de la presente invención que E1 y E2 no tienen columna en común.
Según otra variante, compatible con las dos anteriores, el vapor de baja presión procedente de la etapa 1 o de la etapa 2 se utiliza como fluido caloportador para aportar calor a unos fluidos de procedimiento en unos intercambiadores de calor.
Según otra variante, también compatible con las anteriores, el vapor de baja presión procedente de la etapa 1 o de la etapa 2 se utiliza como fluido caloportador para aportar calor al aire de combustión de los hornos en unos precalentadores de aire.
Finalmente, según una variante del método de la presente invención, algunas columnas de destilación del conjunto E2 funcionan a presión operativa más escasa, con el fin de reducir el nivel de temperatura requerido para su evaporación.
La presente invención puede aplicarse a cualquier tipo de procedimientos que posean unas fuentes de calor a baja temperatura susceptibles de generar vapor de baja presión.
En particular, la presente invención se aplica al procedimiento denominado "complejo aromático" que recurre a al menos una unidad de destilación extractiva (P1), una unidad de adsorción del paraxileno (P2), una unidad de isomerización de los xilenos (P3) y una unidad de transalquilación (P4), separándose los efluentes de dichas unidades en unas columnas de destilar anotadas de C1 a C11 con el siguiente significado:
C1 columna de reformado, C2 columna de los xilenos, C3 columna de los aromáticos pesados, C4 columna de refinado, C5 columna de extracto, C6 columna de purificación, C7 desheptanizador, C8 extractor, C9 columna de benceno, C10 columna de tolueno, C11 columna de estabilización, complejo aromático en el que:
-
las fuentes de calores de baja temperatura que se eligen en el conjunto E1 formado por las siguientes columnas de destilar C3, C4 y C5 que permiten generar vapor de baja presión (BP)
-
las columnas de las que se baja la presión y a las que se aportan las calorías en forma de vapor de media presión (MP) después de compresión del vapor de BP generado por el conjunto E1 (o uno cualquiera de sus subconjuntos), que se eligen en el conjunto formado por las siguientes columnas C7, C8, C10, C11,
-
las columnas a las que se aportan las calorías del vapor de baja presión generado por el conjunto E1 (o uno cualquiera de sus subconjuntos), sin bajada de presión. En el caso de aplicación al complejo aromático, se trata de la columna C9.
En el caso de la aplicación al complejo aromático, el conjunto E2 de las columnas que utilizan el vapor generado por las columnas E1 está constituido, por lo tanto, por las columnas C7, C8, C9, C10 y C11.
Descripción detallada de la invención
En la descripción que sigue se habla de "procedimiento" o "complejo" para designar cualquier procedimiento de refinación o de petroquímica que incluya al menos dos columnas de destilar.
Esta definición es muy amplia y comprende, por ejemplo, el procedimiento de craqueo catalítico de las gasolinas y el procedimiento de producción de paraxileno o de metaxilenos a partir de cortes aromáticos denominado "complejo aromático",
La descripción que sigue y el ejemplo que ilustra la presente invención se dan en el caso del complejo aromáticos, pero queda entendido que este solo constituye un caso de aplicación y no limita en ningún caso el alcance del método expuesto.
El procedimiento según la presente invención puede definirse, de manera general, como un método de recuperación de calor a baja temperatura para producir vapor de baja presión que, después de recompresión, puede utilizarse para diferentes servicios, de los cuales el calentamiento de los evaporadores de algunas columnas del procedimiento considerado, eventualmente después de una bajada de la presión de funcionamiento de dichas columnas, de forma que se permita que el evaporador de dichas columnas funcione a más baja temperatura.
El método de recuperación de calor a baja temperatura según la presente invención consiste sustancialmente en generar vapor a partir del calor a baja temperatura disponible en el complejo aromático.
En la práctica, estas fuentes de calor están constituidas por los aerocondensadores de los vapores de cabecera de algunas columnas y la generación de vapor de BP se obtiene sustituyéndolos por unos intercambiadores llamados vaporizador o generador de vapor de BP.
El vapor generado de este modo se encuentra, por lo tanto, a un nivel de temperatura tradicionalmente comprendido entre 100 ºC y 170 ºC.
Este vapor de BP a temperatura comprendida entre 100 ºC y 170 ºC puede utilizarse de diferentes maneras:
a) Ya sea que este vapor puede enviarse directamente como fluido caloportador para utilizarse en diferentes puntos del complejo aromáticos, en particular (y de forma no limitativa) a los evaporadores de algunas columnas. Esta utilización corresponde al circuito del flujo f1 de la figura 2. b) Ya sea que puede enviarse a un circuito de compresión que comprenda una o varias fases de compresión que generan vapor de media presión (MP) que permite producir uno o varios fluidos sobrecalentados. Estos fluidos sobrecalentados se condensan, a continuación, cediendo su calor de condensación en diferentes puntos del complejo aromáticos, en concreto, a los evaporadores de algunas columnas cuya presión operativa se ha disminuido eventualmente. Para obtener un intercambio de calor lo suficientemente eficaz, se admite que la temperatura de los fluidos calientes debe situarse preferentemente entre 5 ºC y 15 ºC, por encima de la temperatura de las zonas donde se efectúa la transferencia de calor. Esta utilización corresponde al circuito del flujo f3 de la figura 2. c) Ya sea que este vapor de BP puede introducirse en un expansor, de manera que se produzca electricidad. Entonces, se utilizan preferentemente unos turboexpansores que permiten una condensación del vapor por debajo de la presión atmosférica (denominado de manera abreviada "turboexpansor al vacío"). Esta utilización corresponde al circuito del flujo f2 de la figura 2.
Los vapores de BP que son el resultado de las utilizaciones a), b) o c) se encuentran en el estado condensado y el fluido resultante puede tratarse en una red de condensados, de manera que se constituya un fluido adecuado para reciclarse a la entrada de los diferentes vaporizadores, de manera que se constituya un bucle agua/vapor cerrado (con un complemento de agua desmineralizada).
De este modo, se construye un circuito cerrado de utilidades basado
-
en la generación de vapor de baja presión al nivel del condensador de una primera serie de columnas de destilar,
-
en la utilización de este vapor (comprimido o no), como agente caloportador al nivel de algunos fluidos fríos del procedimiento, en particular, los evaporadores de una segunda serie de columnas de destilar o como fluido motor para generar electricidad, después,
-
en la recuperación de los condensados después de tratamiento, de manera que se reconstituya el fluido destinado a las vaporizaciones.
Descripción detallada de las figuras
La figura 1a muestra una columna (COL1) según la técnica anterior provista de un matriz de reflujo (CD1) que recurre a un aerorrefrigerante (AER) que enfría el flujo de cabecera de la columna y de un evaporador que es un horno (F1).
La presión de esta columna se minimiza, de forma que se puedan condensar los vapores a una temperatura al menos superior a la de las utilidades frías disponibles, limitando al mismo tiempo las pérdidas de producto mediante el fluido desgasificado en cabecera de columna. Para la estabilización de efluentes de la sección de reacción que contiene unas mezclas de cuerpo que tienen unas volatilidades muy diferentes, esto conduce a operar las columnas a una presión del orden de 5 a 12 bar absolutos.
La figura 1b muestra las modificaciones que hay que hacer experimentar en cabecera de columna (COL1) para compensar la bajada de presión operativa de dicha columna y recuperar el suplemento de fase gaseosa ocasionado por dicha bajada de presión.
En el fondo de columna, el horno se ha sustituido por un intercambiador de calor que funciona a más baja temperatura,
De manera más precisa, el sistema de condensación de los vapores de cabecera de la columna (COL 1) modificado según la presente invención puede describirse de la siguiente forma:
Los vapores de cabecera de la columna (COL 1) se condensan parcialmente, por ejemplo, en un aerorrefrigerante (AER) y se recuperan en forma de fase mixta en el matraz de reflujo (RD1) de la columna. El gas OVD1 que se escapa del matraz de reflujo (RD1) se envía a la aspiración del compresor de gas de cabecera (OVDC1).
El gas a la expulsión del compresor (OVDC1) está parcial (o totalmente) condensado mediante el condensador (OGC1). El flujo a la salida del condensador (OGC1) se recupera y se separa en el matraz (SEP1).
El líquido (LSEP 1) del matraz (SEP1) se vuelve a enviar al matraz de reflujo (RD1) y el gas VSEP1 procedente del matraz (SEP1) se envía a otra parte de la unidad o al límite de la unidad.
La figura 2 ilustra las utilizaciones que corresponden a los circuitos de los flujos f2) y f3) del vapor de BP procedente de la condensación de los vapores de cabecera de una columna.
El calor de condensación de los vapores de cabecera (OVD2) de la columna C4 permite a través del intercambiador de calor (STG1) vaporizar un fluido líquido. La presión de este líquido se elige para que su temperatura de vaporización sea inferior a la de los vapores OVD2 que hay que condensar.
El vapor de baja presión obtenido de este modo se divide en 3 flujos f1), f2) y f3) que toman unos circuitos diferentes que se pueden describir de la siguiente manera:
-
flujo f1): una parte del vapor de BP puede enviarse directamente como fluido caloportador al evaporador de algunas columnas. Esta utilización de vapor de BP muy habitual para el experto en la materia, no se ilustra en la figura 2.
-
flujo f2): otra parte del vapor de BP se envía hacia dos fases de compresión (ST1 y ST2), de manera que se genere vapor de media presión que se utiliza como fluido caloportador en el evaporador (REB1) de la columna C7. Aguas abajo del evaporador (REB1) el vapor se condensa (CD1). Esta utilización es según la presente invención.
-
flujo f3): otra parte del vapor de BP se introduce en una turbina de vapor de BP (TES), de manera que se produzca electricidad. En la expulsión de la turbina de vapor (TES), el fluido se condensa totalmente en un aerorrefrigerante para producir un condensado (CD2).
Esta utilización es, igualmente, según la invención.
La figura 3 muestra un esquema de procedimiento tradicional de un complejo aromático según la técnica anterior y se describe en detalle en el siguiente párrafo.
La figura 4 pone de relieve las zonas del complejo aromático que se modifican según la presente invención con respecto al procedimiento tradicional de la técnica anterior (figura 3) rodeando dichas zonas con un trazo con punteado.
En las figuras 2 y 4, en interés de simplificación, las secciones de reflujo, matraces de reflujo o condensadores no están representados.
Ejemplo:
El ejemplo que sigue es una aplicación del método anteriormente descrito en el caso de un complejo aromáticos. La buena comprensión de esta aplicación necesita una descripción del propio complejo aromático que se hace por medio de la figura 3 según la técnica anterior.
La figura 4 según la invención muestra las zonas del complejo aromático que se han modificado según los medios de la presente invención:
-
reducción de la presión operativa de algunas columnas del complejo,
-
utilización de los efluentes de cabecera de algunas columnas para la generación de vapor,
-
utilización del vapor producido en el interior del complejo aromático
Un complejo aromático tal como se describe en el ejemplo que sigue, puede definirse como una serie de etapas de conversión y de separación destinada a producir unos compuestos aromáticos de ocho átomos de carbono, llamado xilenos y más particularmente el paraxileno anotado PX, a partir de una carga rica en compuestos aromáticos que van del benceno a unos compuestos aromáticos de más de 10 átomos de carbono (anotados C10+) que provienen de una unidad de reformado catalítico.
Debe presentar unas proporciones en compuestos azufrados, nitrogenados y olefinas de muy escasa a nula, ya que estos compuestos pueden afectar a las prestaciones y a la vida útil de algunos catalizadores y de los tamices moleculares implementados en las unidades del complejo.
Columna de reformado (C1)
La carga que hay que tratar se envía mediante la línea (1) y el intercambiador ECH1 a una primera columna de destinar anotada (C1) que separa el tolueno y los compuestos más ligeros de los compuestos más pesados (que van de C8 a C10+).
Véase la tabla 1 de más abajo para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Unidad de destilación extractiva (P1)
El tolueno y los compuestos más ligeros recuperados en cabecera de la columna C1 se envían mediante la línea 10 a una unidad de destilación extractiva anotada (P1) que separa un corte C6-C7 puramente aromático de un producto llamado "refinado" constituido por compuestos parafínicos.
Dicho refinado se envía al exterior del complejo mediante la línea (13). El disolvente utilizado preferentemente en esta unidad de destilación extractiva es la N-Formilmorfolina (NFM).
Columna de los xilenos (C2)
Los compuestos aromáticos C8-C10+ recuperados en el fondo de la columna (C1) se envían mediante la línea (11) a la columna (C2) denominada columna de los xilenos que separa los compuestos de C9 y más pesados de los compuestos aromáticos de C8 (llamados xilenos) que alimentan las unidades del complejo situadas aguas abajo.
Según la técnica anterior, el calor recuperado por la condensación de los vapores de cabecera de la columna C2 se utiliza para aportar el calor necesario para los evaporadores de la columna C1, de la columna C4 (denominada columna de refinado) y de la columna C5 (denominada columna de extracto) que se examinarán más adelante.
Con esta finalidad, la presión operativa en cabecera de la columna C2 se mantiene generalmente a la presión mínima requerida (generalmente comprendida entre 7,0 y 9,0 bar absolutos), que permite una temperatura de condensación de los vapores de cabecera de la columna de xilenos (C2) suficiente para utilizarse como fluido caloportador para los evaporadores de las columnas (C1), (C4) y (C5).
Véase la tabla 1 de más abajo para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Unidad de adsorción del paraxileno (P2)
El corte de xilenos, es decir, un corte de C8 aromáticos que contiene paraxileno, metaxileno, ortoxileno y etilbenceno, se recupera, por lo tanto, en cabecera de la columna C2 y se envía mediante la línea (20) a la unidad de adsorción P2 que recupera selectivamente el paraxileno contenido en dicho corte. La unidad de adsorción P2 produce, por lo tanto, una mezcla de paraxileno y de desorbente (llamada el extracto) y una mezcla de los otros compuestos C8-aromáticos y de desorbente (llamada el refinado).
El adsorbente es un tamiz molecular especialmente dedicado para la adsorción del paraxileno, es decir, que presenta una afinidad particularmente elevada hacia este compuesto.
Un sólido adsorbente habitualmente utilizado es una zeolita de tipo faujasita conformada con un aglutinante silícico intercambiada con el bario o con el potasio. El desorbente preferentemente utilizado es el paradietilbenceno (PDEB).
Columna de extracto (C5)
El flujo de extracto procedente de la columna de adsorción y que contiene el paraxileno y desorbente se envía mediante la línea (22) a la columna de extracto (C5) que separa el paraxileno del desorbente.
El desorbente recuperado en el fondo de la columna (C5) se vuelve a enviar a la columna de adsorción mediante la línea 51.
La columna de extracto se opera preferentemente a baja presión, es decir, en una gama de presión que va de 1,0 a 2,0 bar absolutos en el matraz de reflujo, de manera que se minimicen a la vez la temperatura del evaporador y la cantidad de calor que hay que proporcionar a dicho evaporador.
Según la técnica anterior, la condensación de los vapores de cabecera de la columna de extracto (C5) se realiza por medio de un aerorrefrigerante.
Véase tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Columna de Purificación (C6)
El flujo de cabecera de la columna (C5) se envía mediante la línea (50) a la columna de purificación (C6) que separa el tolueno (que se ha extraído parcialmente con el paraxileno) del paraxileno. El tolueno que sale en cabecera de la columna (C6) se envía mediante la línea (60) a la entrada de la columna de benceno (C9). El paraxileno de alta pureza producido se recupera en el fondo de la columna de purificación (C6) y se conduce en calidad de producto terminado por bombeo hacia el almacenamiento mediante la línea (61).
Preferentemente, la columna de purificación C6 se opera a baja presión (en una gama de presión que va de 1,0 a 2,0 bar absolutos en el matraz de reflujo), de manera que se minimicen a la vez la temperatura del evaporador y la cantidad de calor que hay que aportar a dicho evaporador.
Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Columna de refinado (C4)
El flujo de refinado que proviene de la columna de adsorción (P2) se envía mediante la línea 23 a la columna de refinado (C4) que separa los C8 aromáticos (refinado) del desorbente.
El desorbente recuperado en el fondo de la columna (C4) se vuelve a enviar a la sección de adsorción (P2) mediante la línea (41).
El refinado (corte C8 aromáticos) se extrae por un trasvase lateral y se envía mediante la línea (40) como carga de la unidad de isomerización de los xilenos (P3).
Preferentemente, la columna (C4) se opera a baja presión (en una gama de presión que va de 1,0 a 2,0 bar absolutos en el matraz de reflujo), de manera que se minimicen a la vez la temperatura del evaporador y las calorías que hay que aportar a dicho evaporador. Según la técnica anterior, la condensación de los vapores de cabecera de la columna de refinado (C4) se obtiene utilizando un aerorrefrigerante.
Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Columna de desorbente (no representada en las figuras 3 o 4)
Una pequeña porción del desorbente que circula en la sección de adsorción (P2) se envía a la columna denominada columna de desorbente, de manera que se eliminen de ahí los compuestos pesados que si no se acumularían en el bucle,
Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Unidad de isomerización de los xilenos (P3)
La unidad de isomerización de los xilenos (P3) se utiliza para convertir una carga pobre en paraxileno en un flujo de xilenos en equilibrio termodinámico.
Puede utilizarse cualquier tipo de catalizador susceptible de isomerizar los hidrocarburos de 8 átomos de carbonos en la presente invención. Preferentemente, se utiliza un catalizador que contenga un metal deshidrogenante como el platino, el paladio o el níquel y una fase ácida, por ejemplo, una alúmina dopada, una zeolita tal como la mordenita, la MFI, la zeolita Y o los tamices moleculares zeolíticos o no zeolíticos que incluyen una acidez tales como los aluminofosfatos (AlPO, SAPO). De este modo, se puede utilizar de manera más preferente un catalizador de isomerización que comprenda una zeolita de tipo estructural EUO, tal como la zeolita EU1, la zeolita ZSM 50 o la zeolita TPZ3 tales como se describen en las patentes de los Estados Unidos US 4.640.829, europeas EP-B-042226
o EP-B-051318.
Desheptanizador (C7) y extractor (C8)
El efluente del reactor de isomerización (sección (P3)) se envía mediante la línea 42 al desheptanizador (C7) que separa el isómero (compuestos C8+ aromáticos) de un corte ligero de C7- recuperado en cabecera de dicha columna desheptanizador (C7). Este corte C7- se envía mediante la línea (71) hacia la columna de extracción (C8) para separar los compuestos ligeros del corte C7. El corte C7 estabilizado de este modo se recupera en el fondo de
la columna de extracción (C8) para reciclarse mediante la línea (81) y combinarse con el destilado que proviene de la columna (C1) antes de enviarse a la unidad de destilación extractiva (P1).
Según la técnica anterior, la condensación parcial de los vapores de cabecera de la columna desheptanizador (C7) se obtiene por utilización de un aerorrefrigerante eventualmente seguido de un refrigerante de agua.
El parámetro limitante que determina la presión operativa del desheptanizador (C7) es la cantidad de compuestos aprovechables (tal como el benceno) que se pierde a través del producto desgasificado en el matraz de reflujo. Con la finalidad de minimizar estas pérdidas, la presión operativa en el matraz de reflujo del desheptanizador (C7) se mantiene generalmente en una horquilla de presión comprendida entre 5,0 y 8,0 bar absolutos.
La temperatura resultante en el fondo del desheptanizador (C7) está comprendida generalmente entre 230 ºC y 250 ºC, lo que necesita la utilización de una fuente de calor de calorías a una temperatura superior a 250 ºC. Generalmente, el fluido calorífico utilizado es ya sea vapor de alta presión, ya sea un horno o ya sea un aceite caliente,
El corte C8+ formado por los xilenos y por los compuestos más pesados recuperado en el fondo del desheptanizador (C7) se recicla mediante la línea (72) a la entrada de la columna de los xilenos (C2). Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de las columnas (C7) y (C8) según la técnica anterior.
Columna de los aromáticos pesados (C3)
El flujo de compuestos aromáticos de C9+ recuperado en el fondo de la columna de los xilenos (C2) se envía mediante la línea (21) a la columna de los aromáticos pesados (C3) que separa los compuestos aromáticos de C9 y C10 de los compuestos más pesados (tales como el naftaleno) que tienen un efecto desfavorable sobre el catalizador de transalquilación. La columna de los aromáticos pesados se opera generalmente a baja presión (es decir, en una gama de presión comprendida entre 1,0 y 2,0 bar absolutos en el matraz de reflujo), de manera que se minimicen a la vez la temperatura y la cantidad de calor que hay que aportar al evaporador de dicha columna.
Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de la columna C3 según la técnica anterior.
Unidad de transalquilación (P4)
Los compuestos aromáticos de C9 y C10 recuperados en cabecera de la columna de los aromáticos pesados (C3) se envían mediante la línea (30) para mezclarse con el tolueno que proviene de la columna de tolueno (C10) para alimentar la unidad de transalquilación (P4). Esta unidad convierte el tolueno y los compuestos aromáticos de C9+ que provienen del reformado y del isomerato de la unidad (P3) en una mezcla de xilenos y de benceno mediante una reacción limitada por la termodinámica.
Es utilizable cualquier tipo de catalizadores de transalquilación en el procedimiento según la invención, por ejemplo, unos catalizadores a base de mordenita o faujasita descritos en la patente de los Estados Unidos US 3.437.710 o los catalizadores a base de zeolitas MCM-22 o beta descritos en la patente de los Estados Unidos US 5.030.787 o los catalizadores a base de zeolitas mordenita y MFI tales como se describen en la solicitud de patente de los Estados Unidos US2012/0065446. Estos catalizadores comprenden generalmente adicionalmente un compuesto metálico elegido preferentemente de entre el grupo formado por el renio, el níquel, el cobalto, el molibdeno, el tungsteno, el paladio y el platino.
Columna de estabilización (C11)
El efluente de la unidad de transalquilación (P4) que contiene benceno, el tolueno no convertido y unos aromáticos de C8 y de C9+ se envía mediante la línea (102) a la columna de estabilización (C11) que separa los compuestos más ligeros que el benceno, del benceno y de los compuestos aromáticos más pesados anotados C7+.
El gas que abandona el matraz de reflujo de la columna de estabilización (C11) se envía mediante la línea (110) al límite del complejo aromático.
Un corte de benceno no purificado se trasvasa lateralmente y se envía mediante la línea (111) a la columna de extracción (C8) que permite separar los compuestos ligeros de dicho corte.
Según la técnica anterior, la condensación parcial de los vapores de cabecera de la columna de estabilización C11 se obtiene por medio de un aerorrefrigerante eventualmente seguido de un refrigerante de agua.
El parámetro limitante que determina la presión operativa de la columna de estabilización (C11) es la cantidad de compuestos aprovechables (tal como el benceno) que se pierde a través del gas que abandona el matraz de reflujo.
Con la finalidad de minimizar estas pérdidas, la presión operativa en el matraz de reflujo de la columna de estabilización (C11) se mantiene generalmente en una gama de presión comprendida entre 5,0 y 8,0 bar absolutos en el matraz de reflujo.
5 La temperatura resultante al nivel del evaporador está comprendida entre 210 ºC y 230 ºC, lo que necesita la utilización de una fuente de calorías que hay que aportar al evaporador a una temperatura superior a 230 ºC (y que está constituida generalmente ya sea por vapor de alta presión, ya sea por un horno o ya sea por un aceite caliente). Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
10 Columna de benceno (C9)
A partir de la columna de benceno (C9), el benceno se extrae en cabecera en calidad de producto final mediante la línea (90). El corte C7+ se extrae en el fondo de la columna (C9) y se dirige mediante la línea (91) hacia la columna de tolueno (C10).
15 La columna (C9) se opera preferentemente a baja presión en una gama que va de 1,0 a 2,0 bar absolutos en el matraz de reflujo, de manera que se minimicen a la vez la temperatura y la cantidad de calor que hay que aportar al evaporador,
20 Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
Columna de tolueno (C10)
El tolueno recuperado en cabecera de la columna de tolueno (C10) se dirige mediante la línea (100) como carga de 25 la unidad de transalquilación, El corte C8+ extraído en el fondo de la columna (C10) se recicla mediante la línea
(101) en la columna de los xilenos (C2) que separa los C9+ y más pesados del corte C8 aromáticos que alimentan el complejo aromáticos.
Según la técnica anterior, una fracción del calor de condensación de los vapores de cabecera de la columna de 30 tolueno (C10) se utiliza para aportar las calorías necesarias para el evaporador de la columna de benceno (C9).
Con esta finalidad, la presión operativa de la bandeja de cabecera de la columna de tolueno (C10) está comprendida generalmente entre 5,0 y 7,0 bar absolutos, lo que permite una temperatura de condensación para los vapores de cabecera de la columna de tolueno (C10) suficiente para utilizarse para la evaporación de la columna de benceno
35 (C9).
La temperatura correspondiente en el fondo de la columna de tolueno (C10) se sitúa entre aproximadamente 240 ºC y 250 ºC, lo que necesita una fuente de calor de calorías que hay que aportar al evaporador a una temperatura superior a 250 ºC (que está constituida generalmente ya sea por vapor de alta presión, ya sea por un horno o ya sea
40 por un aceite caliente).
Véase la tabla 1 para la configuración del evaporador y del condensador de esta columna según la técnica anterior.
La Tabla 1 según la técnica anterior, resume los medios utilizados para la condensación de los vapores de cabecera 45 y la evaporación del fondo de las columnas del complejo aromáticos.
La Tabla 2 según la presente invención, permite distinguir:
-
El conjunto E1 de las columnas que se utilizan para la generación de vapor de baja presión (en el ejemplo según 50 la invención las columnas C3, C4, C5), según el ejemplo de la figura 2.
-
El conjunto E2 de las columnas que utilizan el vapor generado para el aporte de calorías al evaporador (en el ejemplo según la invención las columnas C7, C8, C9, C10, C11). En este conjunto algunas columnas funcionan a una presión operativa más escasa: las columnas (en el ejemplo según la invención las columnas C7, C8, C10, C11) y algunas (en el ejemplo según la invención las columnas C7 y C11), necesitan por este hecho una etapa
55 de recompresión de su gas de cabecera según el esquema de principio de la figura 1 b.
-
Algunas columnas del conjunto E2 (en el ejemplo según la invención las columnas C7, C10, C11), utilizan vapor de MP obtenido por 2 fases de compresión del vapor de BP como fluido caloportador en la evaporación, según el esquema de principio de la figura 2 (circuito del flujo f2).
60 La tabla 3 de más abajo resume las ganancias energéticas del complejo aromático según la invención a partir de una base 1 para el procedimiento según la técnica anterior. Hay una ganancia absolutamente significativa sobre los 3 puestos de consumo de combustible, producción de vapor y de electricidad,
Tabla 1
Configuración de los evaporadores y condensadores de las columnas según la técnica anterior,
Servicio
Medio de condensación vapores de cabecera Medio de evaporación
Fraccionamiento de los Xilenos
C1
Extractor de Reformado Aerorrefrigerante Vapor de cabecera de columna de los Xilenos
C2
Columna de los Xilenos Fracc. Xilenos - Evaporador Extractor de Reformado Adsorción del PX - Evaporador Columna Extracto Adsorción del PX - Evaporador Columna Refinado Destil. Extractiva corte de BT - Evaporador Extractor Horno de combustión
Adsorción del Paraxileno
C5
Columna de Extracto Aerorrefrigerante Vapor de cabecera de columna de los Xilenos
C4
Columna de Refinado Aerorrefrigerante + Refrigerante de agua Vapor de cabecera de columna de los Xilenos Circuito aceite caliente fondo de columna de los Xilenos
C6
Columna de Purificación Aerorrefrigerante Carga de la sección Adsorción del PX Desorbente de la sección Adsorción del PX
Columna del Desorbente
(No aplicable) Circuito aceite caliente fondo de columna de los Xilenos
Isomerización de los Xilenos
C7
Desheptanizador Carga del Desheptanizador Aerorrefrigerante Horno de combustión
C8
Extractor (no aplicable) Evaporador de vapor de MP,
Transalquilación
C3
Columnas de los Aromáticos Pesados Aerorrefrigerante Horno de combustión
C11
Columna de estabilización Aerorrefrigerante Circuito aceite caliente fondo de columna de los Xilenos
Fraccionamiento Benceno/Tolueno
C9
Columna de Benceno Aerorrefrigerante Vapor de cabecera de la columna de Tolueno
C10
Columna de Tolueno Evaporador Columna Benceno Aerorrefrigerante Horno de combustión
Tabla 2
Aplicación a un complejo aromático según la invención
Unidades Servicio
Reducción de la presión operativa Vapores de cabecera utilizados para generación de vapor Utilización del vapor producido en el interior del Complejo Número de fase de compresión de vapor requerido
Fraccionamiento de los Xilenos
C1 Extractor de Reformado
No No No (n.a.)
C2 Columna de los Xilenos
No No No (n.a.)
Adsorción del Paraxileno
C5 Columna de Extracto
No Sí No (n.a.)
C4 Columna de Refinado
No Sí No (n.a.)
C6 Columna de Purificación
No No No (n.a.)
Isomerización de los Xilenos
C7 Desheptanizador
Sí No Sí 2
C8 Extractor
No (n.a.) Sí 0
Transalquilación
C3 Columnas de los Aromáticos Pesados
No Sí No (n.a.)
C11 Columna de estabilización
Sí No Sí 2
Fraccionamiento Benceno/Tolueno
C9 Columna de Benceno
No No Sí 1
C10 Columna de Tolueno
Sí No Sí 2
Nota (n.a.) no aplicable nota 1: (n.a.) significa no aplicable nota 2: la presión de la columna C8 se baja, ya que esta presión se ajusta a la presión de la columna C7.
Tabla 3
Técnica anterior (Fig 3)
Invención (Fig 4)
Consumo de combustible
1,0 0,71
Consumo de vapor
1,0 0,84
Consumo eléctrico
1,0 0,58

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método de recuperación de calor a baja temperatura, es decir, comprendida entre 100 ºC y 180 ºC, a partir de fuente de calor denominada de baja temperatura en un complejo aromático, que incluye al menos una unidad de destilación extractiva (P1), una unidad de adsorción del paraxileno (P2), una unidad de isomerización de los xilenos
    5 (P3) y una unidad de transalquilación (P4), separándose los efluentes de dichas unidades en unas columnas de destilar anotadas de C1 a C11 con el siguiente significado:
    C1 columna de reformado, C2 columna de los xilenos, C3 columna de los aromáticos pesados, C4 columna de refinado, C5 columna de extracto, C6 columna de purificación, C7 desheptanizador, C8 extractor, C9 columna de 10 benceno, C10 columna de tolueno, C11 columna de estabilización, consistiendo dicho método en la sucesión de siguientes etapas:
    -
    1) se genera vapor de baja presión, es decir, a una presión comprendida entre 1 bar abs y 7 bar abs, por intercambio con al menos una fuente de calor a baja temperatura, elegida de entre los condensadores de
    15 algunas columnas de destilar del complejo que forman un primer conjunto E1, constituido por las columnas C3, C4 yC5,
    -
    2) se aumenta la presión del valor generado a la salida de la etapa 1 en al menos una etapa de compresión, para crear vapor de MP,
    -
    3) se modifican las condiciones operativas del procedimiento por una disminución de la presión operativa de
    20 una o varias columnas de destilación del complejo, de manera que se baje la temperatura de su evaporador por debajo de la temperatura del vapor procedente de la etapa 2,
    -
    4) se utiliza al menos una parte del vapor de BP procedente de la etapa 1 como fluido caloportador aportado al evaporador de la columna C9 y al menos una parte del vapor de MP procedente de la etapa 2 después de recompresión, como fluido caloportador aportado a los evaporadores de las columnas C7, C8, C10 y C11,
    25 formando el conjunto de las columnas C7, C8, C9, C10 y C11 el conjunto E2 distinto de E1, 2.
    Método de recuperación de calor según la reivindicación 1, en el que se utiliza una parte del vapor de baja presión procedente de la etapa 1 para generar electricidad.
    30 3. Método de recuperación de calor según la reivindicación 1, en el que la etapa 2 se realiza por medio de un compresor de dos fases.
  2. 4. Método de recuperación de calor según la reivindicación 1, en el que la etapa 2 se realiza por medio de un eyector
    que utiliza vapor de HP como fluido motor. 35
  3. 5. Método de recuperación de calor según la reivindicación 1, en el que el vapor de baja presión (BP) procedente de la etapa 1 o el vapor de media presión (MP) procedente de la etapa 2 se utiliza como fluido caloportador para aportar calor al aire de combustión de los hornos en unos precalentadores de aire.
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