ES2687197T3 - Hydrotreatment and hydrocracking process and apparatus - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Proceso de hidrocraqueo para convertir parcialmente una materia prima de hidrocarburo que comprende las siguientes etapas: (a) el hidrotratamiento de una materia prima hidrocarbonada con un gas rico en hidrógeno para producir una corriente de efluente hidrotratado, que comprende una mezcla de líquido/vapor que se separa en una fase líquida y una fase de gaseosa, y (b) en una etapa de evaporación instantánea (o evaporación flash), que es una destilación de etapa única en la que la corriente de efluente hidrotratado que comprende una mezcla de líquido/vapor se separa en una porción de líquido y una porción de vapor más líquido y en la que no se requiere un cambio de presión, dividir la fase líquida en una porción de líquido controlada establecida por la conversión y una porción de líquido en exceso mediante la regulación del flujo de líquido controlado desde la etapa de separación con una válvula de control de flujo y combinar toda la fase gaseosa con la porción de líquido en exceso para formar una porción de vapor más líquido, (c) el retiro de la porción de vapor más líquido por desbordamiento, y (d) la separación posterior de una fracción líquida que contiene la alimentación para el craqueo catalítico de fluidos de la porción de líquido controlada de la etapa de evaporación instantánea y simultáneamente transferir la porción de vapor más líquido desde la etapa de evaporación instantánea a una etapa de hidrocraqueo para producir una fracción que contiene diésel, o la transferencia de la porción de líquido controlada desde la etapa de evaporación instantánea a una etapa de hidrocraqueo para producir una fracción que contiene diésel y separar simultáneamente una fracción líquida que contiene la alimentación para el craqueo catalítico de fluidos de la porción de vapor más líquido de la etapa de evaporación instantánea.Hydrocracking process for partially converting a hydrocarbon feedstock comprising the following steps: (a) hydrotreating a hydrocarbon feedstock with a hydrogen-rich gas to produce a hydrotreated effluent stream comprising a liquid/vapor mixture comprising is separated into a liquid phase and a gas phase, and (b) in a flash stage (or flash evaporation), which is a single-stage distillation in which the hydrotreated effluent stream comprising a liquid/ vapor is separated into a liquid portion and a more liquid vapor portion and in which no pressure change is required, divide the liquid phase into a controlled liquid portion established by conversion and an excess liquid portion by conversion. regulation of controlled liquid flow from the separation stage with a flow control valve and combining the entire gas phase with the excess liquid portion to forming a vapor plus liquid portion, (c) removal of the vapor plus liquid portion by overflow, and (d) subsequent separation of a liquid fraction containing the fluid catalytic cracking feed from the controlled liquid portion from the flash stage and simultaneously transferring the more liquid vapor portion from the flash stage to a hydrocracking stage to produce a diesel-containing fraction, or transferring the controlled liquid portion from the flash stage to a hydrocracking stage for producing a diesel-containing fraction and simultaneously separating a liquid fraction containing the fluid catalytic cracking feed from the vapor plus liquid portion of the flash stage.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Proceso y aparato de hidrotratamiento e hidrocraqueoHydrotreatment and hydrocracking process and apparatus
La invención se refiere a un proceso y un aparato de hidrocraqueo de conversión parcial, donde la alimentación de petróleo pesado se hidrotrata y se convierte parcialmente con la finalidad de producir una alimentación para una unidad de craqueo catalítico de fluidos (FCC). La invención es particularmente útil en la producción de diésel de contenido ultrabajo de azufre (ULSD) y alta calidad de alimentación de FCC, que puede usarse para producir gasolina de contenido ultrabajo de azufre (USLG) en la unidad de FCC sin someter a la gasolina de FCC a un tratamiento posterior para cumplir con las especificaciones de azufre.The invention relates to a process and a partial conversion hydrocracking apparatus, where the heavy oil feed is hydrotreated and partially converted in order to produce a feed for a fluid catalytic cracking unit (FCC). The invention is particularly useful in the production of ultra low sulfur (ULSD) and high quality FCC feed diesel, which can be used to produce ultra low sulfur (USLG) gasoline in the FCC unit without subjecting the gasoline from FCC to subsequent treatment to meet sulfur specifications.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
Durante muchos años, los refinadores han utilizado la conversión parcial o hidrocraqueo "suave" para producir rendimientos incrementales de destilado medio al tiempo que se mejora la materia prima para el craqueo catalítico de fluidos (FCC). Inicialmente, los catalizadores especializados se adaptaron a las condiciones de presión baja o moderada en los desulfuradores de alimentación de FCC para lograr una conversión del 20 al 30 por ciento de los gasóleos pesados en productos diésel y más livianos. La combinación de baja presión y altas temperaturas utilizada para lograr las condiciones de hidroconversión por lo general daba como resultado productos pesados, con alto contenido de aromáticos y bajo índice de cetano. Las nuevas especificaciones para los productos de gasolina y diésel exigen la fabricación de productos más livianos y con un menor contenido de azufre, que quepan en los tanques de reserva de diésel y gasolina de contenido ultrabajo de azufre (ULSD y ULSG) de las refinerías. El continuo aumento de la demanda de combustible destilado medio en comparación con la gasolina ha vuelto a centrar la atención en el hidrocraqueo y, particularmente, en el hidrocraqueo de conversión parcial como una alternativa de proceso clave para adaptarse a las actuales exigencias de combustibles limpios.For many years, refiners have used partial conversion or "gentle" hydrocracking to produce incremental yields of medium distillate while improving the raw material for catalytic cracking of fluids (FCC). Initially, the specialized catalysts were adapted to the conditions of low or moderate pressure in the FCC feed desulfurizers to achieve a conversion of 20 to 30 percent of the heavy diesel in diesel and lighter products. The combination of low pressure and high temperatures used to achieve hydroconversion conditions generally resulted in heavy products, with high aromatic content and low cetane number. The new specifications for gasoline and diesel products require the manufacture of lighter and lower sulfur products, which fit into the ultra low sulfur content diesel and gasoline reserve tanks (ULSD and ULSG) of the refineries. The continuous increase in the demand for medium distilled fuel compared to gasoline has once again focused attention on hydrocracking and, particularly, on partial conversion hydrocracking as a key process alternative to adapt to current clean fuel requirements.
Tanto en los Estados Unidos como en la Unión Europea, las nuevas especificaciones exigen reducciones dramáticas en los niveles de azufre del diésel y la gasolina. Actualmente se conoce que los niveles más bajos de azufre en estos productos proporcionan beneficios sustanciales en términos de disminución de emisiones de los caños de escape de automóviles y camiones. El sistema de transporte por tuberías de productos con grados de destilación de bajo y alto contenido de azufre sigue siendo una obra en curso. Estudios recientes en los EE.UU. indican que hasta el 10% del diésel con contenido ultrabajo de azufre (ULSD) será degradado por el sistema común de transporte por tuberías, y algunos transportistas requieren que el ULSD tenga un contenido de azufre de no más de 5 ppm en peso en el límite de la refinería. Los beneficios ambientales y la logística del transporte de productos aseguran que se ejercerán presiones continuas para lograr que todos los combustibles se encuadren en la categoría de contenido ultrabajo de azufre.Both in the United States and in the European Union, the new specifications require dramatic reductions in diesel and gasoline sulfur levels. It is currently known that lower sulfur levels in these products provide substantial benefits in terms of decreased emissions from car and truck exhaust pipes. The pipeline transport system for products with low and high sulfur distillation levels remains a work in progress. Recent studies in the US indicate that up to 10% of diesel with ultra-low sulfur content (ULSD) will be degraded by the common pipeline transport system, and some carriers require that the ULSD have a sulfur content of no more than 5 ppm by weight in the limit of the refinery. The environmental benefits and logistics of product transport ensure that continuous pressures will be exerted to ensure that all fuels fall into the category of ultra low sulfur content.
Las unidades de conversión parcial convencionales utilizadas en muchas refinerías de todo el mundo se han diseñado para niveles de presión en el intervalo de 50 a 100 barg, en función de la calidad de alimentación y los objetivos de vida del ciclo. Han sido diseñadas para lograr una conversión neta del 20% al 30% del gasóleo de vacío pesado y la eliminación total de azufre de aproximadamente el 95% para producir una alimentación de FCC adecuada para producir gasolina con bajo contenido de azufre. La configuración del proceso ha evolucionado para incluir separadores de alta presión para una mejor integración del calor y absorbedores de amina para mitigar los efectos del contenido muy elevado de sulfuro de hidrógeno en el gas reciclado.Conventional partial conversion units used in many refineries around the world have been designed for pressure levels in the range of 50 to 100 barg, depending on the feed quality and life cycle objectives. They have been designed to achieve a net conversion of 20% to 30% of heavy vacuum diesel and total sulfur removal of approximately 95% to produce an adequate FCC feed to produce gasoline with low sulfur content. The process configuration has evolved to include high pressure separators for better heat integration and amine absorbers to mitigate the effects of the very high hydrogen sulfide content in the recycled gas.
Una deficiencia importante de esta tecnología es su falta de capacidad para ejercer un control independiente de la hidroconversión y la severidad de la reacción de hidrodesulfuración. Mientras que el azufre del producto diésel puede reducirse en gran medida por medio de la aplicación de una mayor cantidad de catalizador de hidrotratamiento, con lo que se logra una severidad de HDS más profunda, la única opción real para mejorar la densidad y la calidad del Cetano es aumentar la presión operativa del reactor o la severidad del hidrocraqueo.An important deficiency of this technology is its lack of capacity to exercise independent control of hydroconversion and the severity of the hydrodesulfurization reaction. While the sulfur of the diesel product can be greatly reduced through the application of a greater amount of hydrotreatment catalyst, which achieves a deeper HDS severity, the only real option to improve the density and quality of the Cetane is to increase the operating pressure of the reactor or the severity of the hydrocracking.
Los grandes aumentos en la presión del reactor pueden elevar el consumo de hidrógeno químico entre un 70% y un 100%. Los elevados costes de capital y operativos asociados con los grandes aumentos del consumo de hidrógeno constituyen una desventaja significativa para utilizar diseños de alta presión con la finalidad de lograr la mejora del producto.Large increases in reactor pressure can increase the consumption of chemical hydrogen between 70% and 100%. The high capital and operating costs associated with large increases in hydrogen consumption constitute a significant disadvantage for using high pressure designs in order to achieve product improvement.
La solicitud de patente WO No. 99/47626 divulga un proceso de hidroconversión integrado que comprende hidrocraquear una corriente de hidrógeno y refinería combinada para formar componentes líquidos y gaseosos. El hidrógeno no reaccionado de la etapa de hidrocraqueo se combina con una segunda corriente de refinería y se hidrotrata. El producto se separa en una corriente de hidrógeno y una parte de esta corriente se recicla en la etapa de hidrocraqueo. Se obtuvieron mayores rendimientos de nafta y diésel y menores rendimientos de fueloil. Sin embargo, este proceso tiene la desventaja de requerir una materia prima con contenido relativamente bajo de nitrógeno, azufre y aromáticos. Esto implica, en muchos casos, que la materia prima debe tratarse previamente antes del proceso divulgado.Patent application WO No. 99/47626 discloses an integrated hydroconversion process comprising hydrocracking a combined hydrogen stream and refinery to form liquid and gaseous components. The unreacted hydrogen from the hydrocracking stage is combined with a second refinery stream and hydrotreated. The product is separated into a stream of hydrogen and a portion of this stream is recycled in the hydrocracking stage. Higher gasoline and diesel yields and lower fuel oil yields were obtained. However, this process has the disadvantage of requiring a raw material with relatively low nitrogen, sulfur and aromatic content. This implies, in many cases, that the raw material must be previously treated before the disclosed process.
La patente U.S. No. 6294079 divulga un proceso de baja conversión integrado, que comprende separar el efluente de una etapa de hidrotratamiento en tres fracciones: una fracción liviana, una fracción intermedia y una fracción pesada. La fracción liviana y una parte de las fracciones intermedia y pesada circunvalan la zona de hidrocraqueo y se envíanU.S. Patent No. 6294079 discloses an integrated low conversion process, which comprises separating the effluent from a hydrotreatment stage into three fractions: a light fraction, an intermediate fraction and a heavy fraction. The light fraction and a part of the intermediate and heavy fractions circle the hydrocracking zone and are sent
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a un separador. Se usa una serie de separadores de alta presión. Las fracciones intermedia y pesada restantes se hidrocraquean. Se produce materia prima de FCC. Se utiliza un separador aumentado y otros separadores para separar el efluente del hidrotratador en una corriente de vapor y dos corrientes de líquido. Las partes de cada corriente de líquido se controlan por flujo y se vuelven a mezclar con la corriente de vapor comprimida enfriada, se recalientan e hidrocraquean a alta severidad para obtener productos destilados medios de mayor calidad. La compleja disposición de separadores múltiples y el enfriamiento de la corriente de vapor derivan en el uso de equipo adicional y en un costo adicional.to a separator. A series of high pressure separators is used. The remaining intermediate and heavy fractions are hydrocracked. FCC raw material is produced. An increased separator and other separators are used to separate the effluent from the hydrotreator in a stream of steam and two streams of liquid. The parts of each liquid stream are flow controlled and re-mixed with the cooled compressed steam stream, reheated and hydrocracked at high severity to obtain higher quality middle distillate products. The complex arrangement of multiple separators and the cooling of the steam stream result in the use of additional equipment and at an additional cost.
El aumento de la severidad global del hidrocraqueo a veces no es una opción viable. Cuando el objetivo del proceso es obtener una cantidad requerida de alimentación de FCC, una conversión alta conduce a la formación de diésel de buena calidad. Sin embargo, la conversión alta también da como resultado una producción de alimentación de FCC insuficiente, ya que se produce más diésel.Increasing the overall severity of hydrocracking is sometimes not a viable option. When the objective of the process is to obtain a required amount of FCC feed, a high conversion leads to the formation of good quality diesel. However, high conversion also results in insufficient FCC feed production, as more diesel is produced.
El documento WO 01/31087 A1 divulga un proceso de hidroprocesamiento mediante el cual los líquidos y vapores se separan de un líquido hidrocarbúrico hidroprocesado. El líquido se separa con un gas de separación y el vapor resultante se combina con el vapor de separación y se elimina del recipiente del reactor. El líquido se envía para su posterior hidroprocesamiento. Se divulga un recipiente de reacción que comprende la primera y la segunda etapa de reacción (hidrotratamiento e hidroprocesamiento, respectivamente) con dos secciones de separación vapor-líquido. La primera sección de separación es una etapa de separación en la que el efluente de la primera etapa de reacción se pone en contacto con un gas que fluye hacia arriba y remueve el efluente que fluye hacia abajo. Se sugiere utilizar bandejas de fraccionamiento o, alternativamente, contenedores en lugar de bandejas. La segunda sección de separación se coloca entre la segunda y la primera etapa de reacción y se usan bandejas de separación de tipo chimenea.WO 01/31087 A1 discloses a hydroprocessing process whereby liquids and vapors are separated from a hydroprocessed hydrocarbon liquid. The liquid is separated with a separation gas and the resulting vapor is combined with the separation steam and removed from the reactor vessel. The liquid is sent for later hydroprocessing. A reaction vessel comprising the first and second reaction stage (hydrotreatment and hydroprocessing, respectively) with two vapor-liquid separation sections is disclosed. The first separation section is a separation stage in which the effluent from the first reaction stage is contacted with a gas that flows up and removes the effluent that flows down. It is suggested to use fractionation trays or, alternatively, containers instead of trays. The second separation section is placed between the second and the first reaction stage and chimney type separation trays are used.
La patente de los EE.UU. No. 4973396 A divulga un proceso de hidrotratamiento a baja presión, seguido de destilación o separación de la corriente de producto en fracciones predominantemente "dulces", algunas de las cuales pueden ser hidroprocesadas con un catalizador de metal noble. Los efluentes de hidrotratamiento típicamente se enfrían en un intercambiador de calor y luego se pasan a un separador gas-líquido y posteriormente, a otro separador, donde en ambos casos los gases se eliminan del líquido que a continuación se fracciona. No se proporcionan detalles del separador gas-líquido.U.S. Pat. No. 4973396 A discloses a low pressure hydrotreatment process, followed by distillation or separation of the product stream into predominantly "sweet" fractions, some of which can be hydroprocessed with a noble metal catalyst. Hydrotreatment effluents are typically cooled in a heat exchanger and then passed to a gas-liquid separator and subsequently to another separator, where in both cases the gases are removed from the liquid that is then fractionated. Details of the gas-liquid separator are not provided.
El documento EP 0537500 A2 divulga un método de hidrotratamiento de aceite de hidrocarburo pesado en presencia de catalizadores, que comprende hidrometalizar e hidrocraquear el aceite de hidrocarburo pesado sucesivamente y después hidrodesulfurar e hidrodesnitrogenar el aceite de hidrocarburo pesado tratado. La separación en fracciones de gas y líquido se realiza mediante destilaciones atmosféricas y al vacío.EP 0537500 A2 discloses a method of hydrotreating heavy hydrocarbon oil in the presence of catalysts, which comprises hydrometallizing and hydrocracking the heavy hydrocarbon oil successively and then hydrodesulfurizing and hydrodesnitrogenating the treated heavy hydrocarbon oil. The separation into gas and liquid fractions is carried out by atmospheric distillation and vacuum.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso y un aparato en el que se trata la alimentación de FCC para producir una alimentación de FCC de contenido ultrabajo de azufre adecuada para la producción de gasolina de contenido ultrabajo de azufre (USLG), que no requiere tratamiento posterior.The objective of the present invention is to provide a process and an apparatus in which the FCC feed is treated to produce an FCC feed of ultra low sulfur content suitable for the production of ultra low sulfur (USLG) gasoline, which is not It requires further treatment.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso y un aparato para producir diésel con un contenido ultrabajo de azufre y una calidad de ignición sustancialmente mejorada, medida por el número de cetano, el índice de cetano, el contenido de aromáticos y la densidad.Another objective of the present invention is to provide a process and an apparatus for producing diesel with an ultra low sulfur content and a substantially improved ignition quality, measured by the cetane number, the cetane number, the aromatic content and the density.
Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un aparato simple para realizar el proceso de la invención.A further objective of the present invention is to provide a simple apparatus for carrying out the process of the invention.
Sumario de la invenciónSummary of the invention
El proceso de la invención comprende hidrotratamiento y conversión parcial de una corriente de alimentación de petróleo pesado que hierve por encima de los 260°C y tiene un bajo contenido de asfaltenos (<0,1% en peso). Al producir simultáneamente una alimentación de FCC de alta calidad, el proceso brinda la posibilidad de producir gasolina de contenido ultrabajo de azufre (USLG) a partir de la unidad de FCC. También se produce diésel y nafta.The process of the invention comprises hydrotreatment and partial conversion of a heavy oil feed stream that boils above 260 ° C and has a low asphaltene content (<0.1% by weight). By simultaneously producing a high quality FCC feed, the process provides the possibility of producing ultra low sulfur (USLG) gasoline from the FCC unit. Diesel and naphtha are also produced.
El proceso de la invención comprende un proceso de hidrocraqueo de conversión parcial, que comprende las siguientes etapas:The process of the invention comprises a partial conversion hydrocracking process, which comprises the following steps:
(a) el hidrotratamiento de una materia prima hidrocarbonada con un gas rico en hidrógeno para producir una corriente de efluente hidrotratado, que comprende una mezcla de líquido/vapor que se separa en una fase líquida y una fase de gaseosa, y(a) hydrotreating a hydrocarbon feedstock with a hydrogen-rich gas to produce a stream of hydrotreated effluent, which comprises a liquid / vapor mixture that separates into a liquid phase and a gas phase, and
(b) en una etapa de evaporación instantánea (o evaporación flash), que es una destilación de etapa única en la que la corriente de efluente hidrotratado que comprende una mezcla de líquido/vapor se separa en una porción de líquido y una porción de vapor más líquido y en la que no se requiere un cambio de presión, dividir la fase líquida en una porción de líquido controlada establecida por la conversión y una porción de líquido en exceso mediante la regulación del flujo de líquido controlado desde la etapa de separación con una válvula de control de flujo y combinar toda la fase gaseosa con la porción de líquido en exceso para formar una porción de vapor más líquido,(b) in a stage of instantaneous evaporation (or flash evaporation), which is a single stage distillation in which the stream of hydrotreated effluent comprising a liquid / vapor mixture is separated into a portion of liquid and a portion of vapor more liquid and in which a pressure change is not required, divide the liquid phase into a portion of controlled liquid established by the conversion and a portion of excess liquid by regulating the flow of controlled liquid from the separation stage with a flow control valve and combine the entire gas phase with the excess liquid portion to form a more liquid vapor portion,
(c) el retiro de la porción de vapor más líquido por desbordamiento,(c) the removal of the portion of vapor plus liquid by overflow,
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(d) la separación posterior de una fracción líquida que contiene la alimentación para el craqueo catalítico de fluidos de la porción de líquido controlada de la etapa de evaporación instantánea y simultáneamente transferir la porción de vapor más líquido desde la etapa de evaporación instantánea a una etapa de hidrocraqueo para producir una fracción que contiene diésel, o(d) the subsequent separation of a liquid fraction containing the feed for catalytic cracking of fluids from the controlled liquid portion of the instant evaporation stage and simultaneously transferring the more liquid vapor portion from the instant evaporation stage to a stage hydrocracking to produce a fraction containing diesel, or
la transferencia de la porción de líquido controlada desde la etapa de evaporación instantánea a una etapa de hidrocraqueo para producir una fracción que contiene diésel y separar simultáneamente una fracción líquida que contiene la alimentación para el craqueo catalítico de fluidos de la porción de vapor más líquido de la etapa de evaporación instantánea.the transfer of the controlled liquid portion from the instant evaporation stage to a hydrocracking stage to produce a fraction containing diesel and simultaneously separating a liquid fraction containing the feed for catalytic cracking of fluids from the more liquid vapor portion of The instant evaporation stage.
El aparato de la invención comprende un aparato para el proceso de hidrocraqueo de conversión parcial de conformidad con la reivindicación 7.The apparatus of the invention comprises an apparatus for the partial conversion hydrocracking process according to claim 7.
Sumario de las figurasSummary of the figures
La Fig. 1 muestra un proceso de hidrocraqueo de conversión parcial de la invención.Fig. 1 shows a partial conversion hydrocracking process of the invention.
La Fig. 2 muestra un proceso de hidrocraqueo de conversión parcial alternativo de la invención.Fig. 2 shows an alternative partial conversion hydrocracking process of the invention.
La Fig. 3 muestra una sección del final del reactor de hidrotratamiento.Fig. 3 shows a section of the end of the hydrotreatment reactor.
La Fig. 4 muestra el proceso de la invención, donde el sistema de separación líquido/vapor se encuentra entre el reactor de hidrotratamiento y el reactor de hidrocraqueo.Fig. 4 shows the process of the invention, where the liquid / vapor separation system is located between the hydrotreatment reactor and the hydrocracking reactor.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
El proceso de la invención es un proceso de hidrocraqueo de conversión parcial a media presión, que comprende una etapa de hidrotratamiento y una etapa de hidrocraqueo. El proceso y el aparato de la invención proporcionan una solución que cumple con las especificaciones actuales y esperadas del producto tanto para gasolina como para combustible diésel sin la necesidad de procesamiento adicional o mezcla con otros componentes más livianos y de mayor calidad. Una ventaja del proceso es que tanto la presión parcial de hidrógeno como la conversión de hidrocraqueo se pueden utilizar para la mejora de la calidad del diésel, mientras se mantienen los requisitos de severidad de conversión y HDS (hidrodesulfuración) relativamente bajos establecidos por las aplicaciones de pretratamiento de FCC.The process of the invention is a partial pressure medium conversion hydrocracking process, comprising a hydrotreatment stage and a hydrocracking stage. The process and apparatus of the invention provide a solution that meets the current and expected product specifications for both gasoline and diesel fuel without the need for additional processing or mixing with other lighter and higher quality components. An advantage of the process is that both hydrogen partial pressure and hydrocracking conversion can be used to improve diesel quality, while maintaining the relatively low conversion severity and HDS (hydrodesulphurization) requirements set by the applications of FCC pretreatment.
El "hidrotratamiento" (HDT) es un proceso realizado en presencia de hidrógeno mediante el cual los heteroátomos, como azufre y nitrógeno, se eliminan de la materia prima hidrocarbonada y se reduce así su contenido aromático. El hidrotratamiento comprende la hidrodesulfuración y la hidrodesnitrogenación."Hydrotreatment" (HDT) is a process carried out in the presence of hydrogen by which heteroatoms, such as sulfur and nitrogen, are removed from the hydrocarbon feedstock and thus reduce their aromatic content. Hydrotreatment comprises hydrodesulphurization and hydrodesnitrogenation.
La "hidrodesulfuración" (HDS) es el proceso mediante el cual se elimina azufre de la materia prima hidrocarbonada."Hydrodesulfurization" (HDS) is the process by which sulfur is removed from the hydrocarbon feedstock.
La "hidrodesnitrogenación" (HDN) es el proceso mediante el cual se elimina nitrógeno de la materia prima hidrocarbonada."Hydrodeneditrogenation" (HDN) is the process by which nitrogen is removed from the hydrocarbon feedstock.
El "hidrocraqueo" (HC) es un proceso mediante el cual una materia prima que contiene hidrocarburos se descompone catalíticamente en una especie química de menor peso molecular en presencia de hidrógeno."Hydrocracking" (HC) is a process whereby a hydrocarbon-containing feedstock decomposes catalytically into a chemical species of lower molecular weight in the presence of hydrogen.
En el proceso de la invención, el bucle principal del reactor del proceso tiene dos reactores en serie, un reactor de hidrotratamiento para el pretratamiento de la materia prima y un reactor de hidrocraqueo para hidrocraquear una parte del efluente del reactor de hidrotratamiento. "En serie" significa que el reactor de hidrocraqueo está situado corriente abajo del reactor de hidrotratamiento.In the process of the invention, the main loop of the process reactor has two reactors in series, a hydrotreatment reactor for pretreatment of the raw material and a hydrocracking reactor to hydrocrack a part of the effluent from the hydrotreatment reactor. "In series" means that the hydrocracking reactor is located downstream of the hydrotreatment reactor.
Hay un sistema de separación líquido/vapor integrado en el fondo del reactor de hidrotratamiento o contenido en un recipiente separador situado entre los dos reactores para separar el efluente, una mezcla de líquido y vapor que emerge de los lechos catalíticos del reactor de hidrotratamiento.There is a liquid / vapor separation system integrated in the bottom of the hydrotreatment reactor or contained in a separator vessel located between the two reactors to separate the effluent, a mixture of liquid and vapor that emerges from the catalytic beds of the hydrotreatment reactor.
En el sistema de separación líquido/vapor se realiza una evaporación instantánea mediante el uso de un dispositivo de salida y un tubo de salida. La mezcla de líquido/vapor se separa en una fase líquida y una fase gaseosa en el recipiente separador. El dispositivo de salida es una tubería vertical de desbordamiento interno para dividir la fase líquida en una porción de líquido controlada y una porción de líquido en exceso. La fase gaseosa se combina con la porción de líquido en exceso y esta porción de líquido más vapor se puede introducir en el reactor de hidrocraqueo. En este caso, la porción de líquido controlada se retira, circunvala el reactor de hidrocraqueo y se dirige a un separador para producir alimentación de FCC y nafta y productos más livianos. También es posible enviar la porción de líquido controlada al reactor de hidrocraqueo y simultáneamente separar una fracción que contiene alimentación de FCC de la porción de líquido más vapor.In the liquid / vapor separation system, an instant evaporation is carried out through the use of an outlet device and an outlet tube. The liquid / vapor mixture separates into a liquid phase and a gas phase in the separator vessel. The outlet device is a vertical internal overflow pipe to divide the liquid phase into a portion of controlled liquid and a portion of excess liquid. The gas phase is combined with the excess liquid portion and this vapor plus liquid portion can be introduced into the hydrocracking reactor. In this case, the controlled liquid portion is removed, bypasses the hydrocracking reactor and is directed to a separator to produce feed of FCC and naphtha and lighter products. It is also possible to send the controlled liquid portion to the hydrocracking reactor and simultaneously separate a fraction containing FCC feed from the liquid plus vapor portion.
El término “instantánea” o “flash” se refiere a una destilación de etapa única en la que la corriente de efluente hidrotratado que comprende una mezcla de líquido/vapor se separa en una porción de líquido y una porción de vaporThe term "instantaneous" or "flash" refers to a single stage distillation in which the stream of hydrotreated effluent comprising a liquid / vapor mixture is separated into a portion of liquid and a portion of vapor
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más líquido. No se requiere un cambio en la presión.more liquid No change in pressure is required.
Una ventaja del proceso de la invención es que se usa una simple etapa de evaporación instantánea en lugar de un esquema complejo aumentado y multiseparador para dividir el efluente de los lechos catalíticos del reactor de hidrotratamiento en las dos partes. La porción de vapor más líquido se envía al reactor de hidrocraqueo sin refrigerar sustancialmente el vapor, aparte del enfriamiento requerido para el control de la temperatura a la entrada del reactor de hidrocraqueo.An advantage of the process of the invention is that a simple stage of instant evaporation is used instead of a complex and multi-separator complex scheme to divide the effluent from the catalytic beds of the hydrotreatment reactor into the two parts. The more liquid vapor portion is sent to the hydrocracking reactor without substantially cooling the steam, apart from the cooling required for temperature control at the inlet of the hydrocracking reactor.
Parte de la fase líquida en el efluente de hidrotratamiento se dirige a un separador de alimentación de FCC. Opcionalmente, se puede agregar un tambor de evaporación de baja presión. Solo se recupera nafta e hidrocarburos más livianos. El diésel contenido en esta parte es de menor calidad ya que tiene una densidad más alta, un contenido aromático más alto y un valor de Cetano más bajo que el diésel producido en el reactor de hidrocraqueo, por lo que es más adecuado como alimentación de FCC. Todo el diésel producido mediante el proceso de la invención se produce en la etapa de hidrocraqueo y tiene una calidad mucho mejor.Part of the liquid phase in the hydrotreatment effluent is directed to an FCC feed separator. Optionally, a low pressure evaporation drum can be added. Only lighter gasoline and hydrocarbons are recovered. The diesel content in this part is of lower quality since it has a higher density, a higher aromatic content and a lower Cetane value than the diesel produced in the hydrocracking reactor, making it more suitable as an FCC feed . All diesel produced by the process of the invention is produced in the hydrocracking stage and has a much better quality.
Un aceite no convertido que tiene un intervalo de ebullición mayor que el producto diésel (>370°C+) se recupera del efluente hidrocraqueado en una columna de fraccionador. Dicho aceite no se ha convertido y puede usarse como alimentación de FCC o como materia prima para una planta de etileno o una planta de lubricación porque tiene un mayor contenido de hidrógeno y un menor contenido aromático que la alimentación de FCC producida en el separador de alimentación de FCC.An unconverted oil that has a boiling range greater than the diesel product (> 370 ° C +) is recovered from the hydrocracked effluent in a fractionator column. Said oil has not been converted and can be used as an FCC feed or as a raw material for an ethylene plant or a lubrication plant because it has a higher hydrogen content and a lower aromatic content than the FCC feed produced in the feed separator of FCC.
La materia prima adecuada para el proceso de la invención es gasóleo de vacío (VGO), gasóleo de coque pesado (HCGO), gasóleo obtenido por craqueo térmico o visbroken (TCGO o VBGO) y desasfaltado (DAO) derivado de petróleo crudo u otro hidrocarburo sintético. El intervalo de ebullición de dichas alimentaciones está en el intervalo de 300°C a 700°C, con un contenido de azufre de 0,5 a 4% en peso y un contenido de nitrógeno de 500 a 10.000 ppm en peso.The suitable raw material for the process of the invention is vacuum diesel (VGO), heavy coke diesel (HCGO), diesel obtained by thermal cracking or visbroken (TCGO or VBGO) and deasphalting (DAO) derived from crude oil or other hydrocarbon synthetic. The boiling range of said feeds is in the range of 300 ° C to 700 ° C, with a sulfur content of 0.5 to 4% by weight and a nitrogen content of 500 to 10,000 ppm by weight.
El objetivo del reactor de hidrotratamiento es principalmente desulfurar la alimentación hasta un nivel de azufre de 200 a 1000 ppm en peso, lo que dará como resultado una gasolina de FCC con un contenido de azufre ultrabajo adecuado para mezcla, que cumple con las especificaciones tanto europeas como estadounidenses (10 y 30 ppm en peso, respectivamente), sin la necesidad de someter a la gasolina a un hidrotratamiento posterior. El bajo contenido de azufre en la alimentación también tiene el beneficio de reducir drásticamente las emisiones de óxidos de azufre (SOx) del regenerador de FCC. En segundo lugar, el reactor de hidrotratamiento reduce el contenido de nitrógeno en la alimentación al reactor de hidrocraqueo. En tercer lugar, también se reduce el contenido aromático de la alimentación de FCC, lo que dará como resultado una mayor conversión y mayores rendimientos de gasolina.The objective of the hydrotreatment reactor is mainly to desulfurize the feed to a sulfur level of 200 to 1000 ppm by weight, which will result in an FCC gasoline with an ultra-low sulfur content suitable for mixing, which meets both European specifications as Americans (10 and 30 ppm by weight, respectively), without the need to subject gasoline to subsequent hydrotreatment. The low sulfur content in the feed also has the benefit of drastically reducing sulfur oxides (SOx) emissions from the FCC regenerator. Second, the hydrotreatment reactor reduces the nitrogen content in the feed to the hydrocracking reactor. Thirdly, the aromatic content of the FCC feed is also reduced, which will result in higher conversion and higher gas mileage.
El reactor de hidrotratamiento comprende una zona de hidrotratamiento seguida de una zona de separación. La zona de hidrotratamiento contiene uno o más lechos catalíticos para la hidrodesulfuración (HDS) y la hidrodesnitrogenación (HDN) de la materia prima. Los productos de la zona de hidrotratamiento comprenden una mezcla de líquido y vapor. En un reactor de hidrotratamiento convencional, los lechos catalíticos están soportados por vigas de soporte del lecho y el espacio superior del cabezal del reactor inferior está lleno de esferas inertes que soportan el último lecho catalizador. La mezcla de vapor y líquido sale del reactor a través de un colector de salida, que se encuentra en el cabezal inferior del reactor.The hydrotreatment reactor comprises a hydrotreatment zone followed by a separation zone. The hydrotreatment zone contains one or more catalytic beds for hydrodesulfurization (HDS) and hydrodesnitrogenation (HDN) of the raw material. Products in the hydrotreatment zone comprise a mixture of liquid and steam. In a conventional hydrotreatment reactor, the catalyst beds are supported by bed support beams and the upper space of the lower reactor head is filled with inert spheres that support the last catalyst bed. The vapor and liquid mixture leaves the reactor through an outlet manifold, which is located in the lower head of the reactor.
En una realización del proceso de la invención, el último lecho catalítico en el reactor de hidrotratamiento se apoya en vigas de soporte del lecho al igual que los lechos superiores. Sin embargo, en lugar de sostener un gran volumen de esferas inertes, el espacio superior del cabezal inferior del reactor se usa para separar la mezcla líquido/vapor. El sistema de separación líquido/vapor se usa en el cabezal inferior para dividir la mezcla de líquido y vapor de los lechos catalíticos del reactor de hidrotratamiento en una porción de líquido y una porción de vapor que contiene una fracción de líquido, es decir, una porción de vapor más líquido.In one embodiment of the process of the invention, the last catalytic bed in the hydrotreatment reactor is supported on bed support beams as well as the upper beds. However, instead of supporting a large volume of inert spheres, the upper space of the lower reactor head is used to separate the liquid / vapor mixture. The liquid / vapor separation system is used in the lower head to divide the mixture of liquid and vapor from the catalytic beds of the hydrotreatment reactor into a portion of liquid and a portion of steam containing a fraction of liquid, that is, a portion of steam plus liquid.
La porción de vapor más líquido puede dirigirse al reactor de hidrocraqueo y convertirse en condiciones adecuadas para producir ULSD. La alimentación a la unidad de FCC se compone principalmente de la parte de líquido.The more liquid vapor portion can be directed to the hydrocracking reactor and become suitable conditions to produce ULSD. The feed to the FCC unit consists mainly of the liquid part.
El sistema de separación líquido/vapor está integrado en el reactor de hidrotratamiento y ubicado en el espacio superior en la parte inferior de este reactor. Comprende un dispositivo de salida para transferir la porción de vapor más líquido al reactor de hidrocraqueo. La porción de líquido está contenida en el fondo del reactor fuera del dispositivo de salida y abandona el reactor de hidrotratamiento por separado a través del tubo de salida para ser transferida, por ejemplo, a un separador. El nivel de la porción de líquido en el fondo del reactor y, por lo tanto, la cantidad de líquido transferido al separador se controla mediante válvulas de control de flujo convencionales. El exceso de líquido no requerido para la transferencia al separador entra en el dispositivo de salida con todo el vapor y sale del reactor como la porción de vapor más líquido.The liquid / vapor separation system is integrated in the hydrotreatment reactor and located in the upper space at the bottom of this reactor. It comprises an outlet device for transferring the portion of more liquid vapor to the hydrocracking reactor. The liquid portion is contained at the bottom of the reactor outside the outlet device and leaves the hydrotreatment reactor separately through the outlet tube to be transferred, for example, to a separator. The level of the liquid portion at the bottom of the reactor and, therefore, the amount of liquid transferred to the separator is controlled by conventional flow control valves. Excess liquid not required for transfer to the separator enters the outlet device with all the steam and leaves the reactor as the most liquid vapor portion.
La cantidad de líquido, es decir, la porción de líquido controlada, retirada mediante el tubo de salida se establece mediante la conversión de HVGO deseada. La porción de líquido controlada comprende entre el 30 y el 100% en peso de la fase líquida y la porción de líquido en exceso comprende entre el 0 y el 70% en peso de la fase líquida. Preferiblemente, la porción de líquido controlada comprende entre el 60 y el 95% en peso de la fase líquida y la porción de líquido en exceso, entre el 5 y el 40% en peso de la fase líquida.The amount of liquid, that is, the portion of controlled liquid, removed by the outlet tube is established by the conversion of desired HVGO. The controlled liquid portion comprises between 30 and 100% by weight of the liquid phase and the excess liquid portion comprises between 0 and 70% by weight of the liquid phase. Preferably, the controlled liquid portion comprises between 60 and 95% by weight of the liquid phase and the excess liquid portion, between 5 and 40% by weight of the liquid phase.
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La integración del sistema de separación líquido/vapor en el reactor de hidrotratamiento tiene la ventaja de reducir la cantidad de equipo de procesamiento cuando se compara con la separación convencional fuera del reactor. La separación convencional fuera del reactor requeriría la adición de un recipiente separador de alta presión con la desventaja adicional de un mayor costo de capital.The integration of the liquid / vapor separation system into the hydrotreatment reactor has the advantage of reducing the amount of processing equipment when compared to conventional separation outside the reactor. Conventional separation outside the reactor would require the addition of a high pressure separator vessel with the additional disadvantage of a higher capital cost.
La porción de líquido controlada se envía a un separador, donde una corriente de vapor elimina los hidrocarburos livianos en el intervalo de ebullición de la nafta, y el sulfuro de hidrógeno (H2S) y el amoníaco (NH3) se disuelven en el líquido. El producto extraído se utiliza como alimentación para la unidad de FCC. Los productos aéreos livianos del separador están compuestos predominantemente por hidrocarburos livianos de intervalo de ebullición de nafta junto con amoníaco y sulfuro de hidrógeno.The controlled liquid portion is sent to a separator, where a vapor stream removes light hydrocarbons in the boiling range of naphtha, and hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3) dissolve in the liquid. The extracted product is used as feed for the FCC unit. The light air products of the separator are predominantly composed of light hydrocarbons of boiling range of naphtha together with ammonia and hydrogen sulfide.
Toda la porción de vapor más líquido abandona la zona de separación del reactor de hidrotratamiento y se transfiere al reactor de hidrocraqueo. El reactor de hidrocraqueo también contiene uno o más lechos catalíticos. Este reactor puede contener algún catalizador de hidrotratamiento para reducir aún más el nitrógeno a un nivel óptimo (<100 ppm en peso) y una serie de lechos catalizadores de hidrocraqueo. Los productos del reactor de hidrocraqueo se enfrían y se transfieren a un recipiente separador externo de alta presión. Una corriente gaseosa de producto rica en hidrógeno se separa del producto craqueado y se recicla al reactor de hidrotratamiento. La corriente de líquido del separador se envía a una columna de destilación donde se fraccionan nafta, diésel y productos de petróleo no convertidos.The entire portion of more liquid vapor leaves the separation zone of the hydrotreatment reactor and is transferred to the hydrocracking reactor. The hydrocracking reactor also contains one or more catalytic beds. This reactor may contain some hydrotreatment catalyst to further reduce nitrogen to an optimal level (<100 ppm by weight) and a series of hydrocracking catalyst beds. Hydrocracking reactor products are cooled and transferred to an external high pressure separator vessel. A gaseous stream of hydrogen-rich product is separated from the cracked product and recycled to the hydrotreatment reactor. The liquid stream from the separator is sent to a distillation column where naphtha, diesel and unconverted petroleum products are fractionated.
Alternativamente, en otra realización de la invención, después de abandonar la zona de separación donde los productos de la zona de hidrotratamiento se dividen en una porción de líquido y una porción de vapor más líquido, la porción de vapor más líquido se dirige a un separador para la eliminación de una corriente rica en hidrógeno. La corriente rica en hidrógeno se puede purificar adicionalmente a partir de sulfuro de hidrógeno y amoníaco mediante lavado de amina y lavado con agua. El producto líquido de los separadores (un separador de alta presión en caliente en serie con un separador de alta presión en frío) se alimenta principalmente de FCC y se envía al separador para eliminar los hidrocarburos livianos, H2S y NH3 disueltos en el líquido. El producto extraído se utiliza como alimentación para la unidad de FCC.Alternatively, in another embodiment of the invention, after leaving the separation zone where the products of the hydrotreatment zone are divided into a liquid portion and a more liquid vapor portion, the more liquid vapor portion is directed to a separator. for the elimination of a stream rich in hydrogen. The hydrogen rich stream can be further purified from hydrogen sulfide and ammonia by amine washing and water washing. The liquid product of the separators (a high pressure hot separator in series with a high pressure cold separator) is fed primarily with FCC and sent to the separator to remove light hydrocarbons, H2S and NH3 dissolved in the liquid. The extracted product is used as feed for the FCC unit.
La porción de líquido de la zona de separación se envía al reactor de hidrocraqueo, que opera con una gravedad de craqueo suficiente para producir una fracción de diésel con propiedades de producto de conformidad con las especificaciones EN 590 ULSD. Las condiciones operativas en el reactor de hidrocraqueo se pueden ajustar para proporcionar un producto que satisfaga los requisitos del mercado de los EE.UU. Esta realización proporciona un entorno de amoníaco y sulfuro de hidrógeno inferior en el reactor de hidrocraqueo que aumenta la actividad del catalizador de hidrocraqueo.The liquid portion of the separation zone is sent to the hydrocracking reactor, which operates with a cracking gravity sufficient to produce a diesel fraction with product properties in accordance with EN 590 ULSD specifications. The operating conditions in the hydrocracking reactor can be adjusted to provide a product that meets the requirements of the US market. This embodiment provides a lower hydrogen ammonia and sulfide environment in the hydrocracking reactor that increases the activity of the hydrocracking catalyst.
En otra realización de la invención, se puede añadir una segunda alimentación como alimentación al reactor de hidrocraqueo. En esta realización, la segunda alimentación puede hidrotratarse e hidrocraquearse en el reactor de hidrocraqueo y circunvala el reactor de hidrotratamiento. Un ejemplo de una segunda alimentación es un aceite liviano de ciclo (LCO) del FCC, que necesita hidrotratamiento adicional e hidrocraqueo para su conversión en diésel, jet y nafta de alta calidad.In another embodiment of the invention, a second feed can be added as feed to the hydrocracking reactor. In this embodiment, the second feed can be hydrotreated and hydrocracked in the hydrocracking reactor and the hydrotreatment reactor is circumvented. An example of a second feed is a light cycle oil (LCO) from the FCC, which needs additional hydrotreatment and hydrocracking for conversion into high-quality diesel, jet and gasoline.
La Fig. 1 ilustra una realización de la invención en la que la porción de vapor más líquido de la zona de separación se craquea en el reactor de hidrocraqueo y la porción de líquido controlada se envía a un separador.Fig. 1 illustrates an embodiment of the invention in which the more liquid vapor portion of the separation zone is cracked in the hydrocracking reactor and the controlled liquid portion is sent to a separator.
Una alimentación 1 se combina con hidrógeno, por ejemplo, un gas reciclado rico en hidrógeno 2, y se envía a un reactor de hidrotratamiento 3 para someterse a hidrodesulfuración e hidrodesnitrogenación en uno o más lechos catalíticos. El efluente del o los lechos catalíticos es una mezcla de vapor y líquido que se separa en una fase líquida y una fase gaseosa. En la zona de separación corriente abajo 4, la última separación del lecho catalítico en una porción de vapor más líquido 5 y una porción de líquido 6 se produce mediante el uso de un sistema de separación líquido/vapor integrado en el reactor de hidrotratamiento.A feed 1 is combined with hydrogen, for example, a recycled gas rich in hydrogen 2, and is sent to a hydrotreatment reactor 3 to undergo hydrodesulfurization and hydrodesnitrogenation in one or more catalytic beds. The effluent of the catalytic bed (s) is a mixture of vapor and liquid that separates into a liquid phase and a gas phase. In the downstream separation zone 4, the last separation of the catalytic bed into a more liquid vapor portion 5 and a liquid portion 6 is produced by the use of a liquid / vapor separation system integrated in the hydrotreatment reactor.
El sistema de separación líquido/vapor comprende el dispositivo de salida y el tubo de salida (conforme se muestra en la Fig. 3). La porción de líquido 6 consiste únicamente en líquido y la porción de vapor más líquido 5 incluye todo el vapor. El caudal de la porción de líquido 6 se controla mediante la válvula de control de flujo convencional 7 y el exceso de líquido no requerido abandona la zona de separación 4 como desbordamiento a través del dispositivo de salida junto con todo el vapor y forma así la porción de vapor más líquido 5.The liquid / vapor separation system comprises the outlet device and the outlet tube (as shown in Fig. 3). The liquid portion 6 consists solely of liquid and the vapor portion plus liquid 5 includes all steam. The flow of the liquid portion 6 is controlled by the conventional flow control valve 7 and the excess liquid not required leaves the separation zone 4 as an overflow through the outlet device along with all the steam and thus forms the portion of steam plus liquid 5.
La porción de líquido controlada 6 está compuesta de hidrocarburos líquidos pesados con contenido de azufre y nitrógeno sustancialmente reducido en relación con la alimentación 1. Sale del reactor de hidrotratamiento 3 y circunvala el reactor de hidrocraqueo 8 para entrar en una columna de separación 9. Los hidrocarburos livianos, junto con el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno, se separan en la corriente superior 10 desde la columna de separación 9 y la corriente líquida resultante del fondo de la columna de separación 9 es adecuada como alimentación de FCC con bajo contenido de azufre 11.The controlled liquid portion 6 is composed of heavy liquid hydrocarbons with sulfur and nitrogen content substantially reduced in relation to the feed 1. It exits the hydrotreatment reactor 3 and circles the hydrocracking reactor 8 to enter a separation column 9. The Light hydrocarbons, together with ammonia and hydrogen sulfide, are separated in the upper stream 10 from the separation column 9 and the resulting liquid stream from the bottom of the separation column 9 is suitable as a low sulfur FCC feed eleven.
La porción de vapor más líquido 5 sale del reactor de hidrotratamiento 3. Opcionalmente se puede combinar con una segunda materia prima de hidrocarburo 22. Luego entra en el reactor de hidrocraqueo 8 donde se craquea catalíticamente para formar un efluente hidrocraqueado 12, que tiene propiedades adecuadas para la preparación de combustible diésel. Uno o más lechos catalizadores se encuentran presentes en este reactor. El efluenteThe more liquid vapor portion 5 leaves the hydrotreating reactor 3. Optionally it can be combined with a second hydrocarbon feedstock 22. Then it enters the hydrocracking reactor 8 where it is catalytically cracked to form a hydrocracked effluent 12, which has suitable properties for the preparation of diesel fuel. One or more catalyst beds are present in this reactor. Effluent
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hidrocraqueado 12 se envía a un recipiente separador 13 y una corriente de gas rica en hidrógeno 14 se recicla desde el recipiente separador 13 al reactor de hidrotratamiento 3 mediante un compresor de gas reciclado 15. El hidrógeno de reposición 16 se puede añadir a la corriente rica en hidrógeno 14 corriente arriba o corriente abajo del compresor 15 para mantener la presión requerida. El producto líquido 17 del recipiente separador 13, que comprende hidrocarburos livianos y pesados, junto con el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno disueltos, se envía luego a la columna de fraccionador 18, donde una corriente de nafta 19 con amoníaco y sulfuro de hidrógeno se eliminan por la parte superior. Los componentes de hidrocarburos pesados que comprenden una corriente de diésel 20 y una corriente de aceite no convertido 21 se separan y recuperan más abajo en la columna de fraccionador 18. La corriente de nafta 19 puede someterse a etapas de separación adicionales. La corriente de diésel 20 también puede separarse adicionalmente mediante puntos de ebullición en otros productos valiosos, como combustible jet de aviación.Hydrocracking 12 is sent to a separator vessel 13 and a stream of hydrogen-rich gas 14 is recycled from the separator vessel 13 to the hydrotreatment reactor 3 by a recycled gas compressor 15. The replacement hydrogen 16 can be added to the rich stream in hydrogen 14 upstream or downstream of compressor 15 to maintain the required pressure. The liquid product 17 of the separator vessel 13, which comprises light and heavy hydrocarbons, together with the dissolved ammonia and hydrogen sulfide, is then sent to the fractionator column 18, where a stream of naphtha 19 with ammonia and hydrogen sulfide is removed from the top. Heavy hydrocarbon components comprising a diesel stream 20 and an unconverted oil stream 21 are separated and recovered further down in the fractionator column 18. The gasoline stream 19 can be subjected to additional separation steps. The diesel stream 20 can also be further separated by boiling points in other valuable products, such as aviation jet fuel.
Las corrientes 11 (alimentación de FCC con bajo contenido de azufre) y 21 (corriente de aceite no convertido) se combinan típicamente como una única alimentación para la unidad de FCC. Sin embargo, la corriente de aceite no convertido 21 también puede mantenerse separada para su uso como un producto intermedio valioso para fabricar aceites lubricantes o como alimentación para fabricar etileno.Streams 11 (low sulfur FCC feed) and 21 (unconverted oil stream) are typically combined as a single feed for the FCC unit. However, the unconverted oil stream 21 can also be kept separate for use as a valuable intermediate for manufacturing lubricating oils or as a feed for manufacturing ethylene.
La separación de la fase líquida en una porción de líquido controlada y una porción de líquido en exceso hace posible derivar la porción de líquido controlada alrededor del reactor de hidrocraqueo. Esto permite una alta conversión en el reactor de hidrocraqueo y mejora la calidad del diésel, a la vez que mantiene una baja conversión global, de modo que se produce la cantidad deseada de alimentación de FCC.The separation of the liquid phase into a portion of controlled liquid and a portion of excess liquid makes it possible to derive the portion of controlled liquid around the hydrocracking reactor. This allows a high conversion in the hydrocracking reactor and improves the quality of diesel, while maintaining a low overall conversion, so that the desired amount of FCC feed is produced.
La Fig. 2 ilustra una realización de la invención en la que la porción de líquido de la zona de separación se craquea en el reactor de hidrocraqueo y la porción de vapor más líquido se envía a la columna de separación.Fig. 2 illustrates an embodiment of the invention in which the liquid portion of the separation zone is cracked in the hydrocracking reactor and the more liquid vapor portion is sent to the separation column.
Una alimentación 1 se combina con hidrógeno, por ejemplo, un gas reciclado rico en hidrógeno 2, y se envía a un reactor de hidrotratamiento 3 para someterse a hidrodesulfuración e hidrodesnitrogenación en uno o más lechos catalíticos. La corriente de efluente hidrotratado que comprende una mezcla de líquido/vapor entra en la zona de separación corriente abajo 4 del último lecho catalítico y se separa en una porción de vapor más líquido 5 y una porción de líquido controlada 6 mediante el uso del dispositivo de salida, como se describe en la Fig. 1. El caudal de la porción de líquido controlada 6 se controla mediante la válvula de control de flujo convencional 7 y el exceso de líquido no requerido abandona la zona de separación 4 como desbordamiento a través del dispositivo de salida (conforme se muestra en la Fig. 3) junto con todo el vapor y forma así la porción de vapor más líquido 5.A feed 1 is combined with hydrogen, for example, a recycled gas rich in hydrogen 2, and is sent to a hydrotreatment reactor 3 to undergo hydrodesulfurization and hydrodesnitrogenation in one or more catalytic beds. The hydrotreated effluent stream comprising a liquid / vapor mixture enters the downstream separation zone 4 of the last catalyst bed and is separated into a vapor portion plus liquid 5 and a controlled liquid portion 6 by using the device outlet, as described in Fig. 1. The flow rate of the controlled liquid portion 6 is controlled by the conventional flow control valve 7 and the excess liquid not required leaves the separation zone 4 as overflow through the device outlet (as shown in Fig. 3) together with all the steam and thus form the most liquid vapor portion 5.
La porción de vapor más líquido 5 sale del reactor de hidrotratamiento 3 y fluye al recipiente separador 13A. Se produce una corriente de vapor rica en hidrógeno 900 desde la parte superior del separador y una corriente de líquido de hidrocarburo 10A desde el fondo del recipiente separador 13A. La corriente de líquido de hidrocarburo 10A también contiene amoniaco y sulfuro de hidrógeno disueltos y fluye a la columna de separación 9. Una corriente de hidrocarburos livianos 120, junto con el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno, se separan de la columna de separación 9 y la corriente líquida resultante del fondo de la columna de separación 9 es adecuada como alimentación de FCC con bajo contenido de azufre 11.The more liquid vapor portion 5 leaves the hydrotreatment reactor 3 and flows to the separator vessel 13A. A hydrogen rich vapor stream 900 is produced from the top of the separator and a stream of hydrocarbon liquid 10A from the bottom of the separator vessel 13A. The hydrocarbon liquid stream 10A also contains dissolved ammonia and hydrogen sulfide and flows to the separation column 9. A stream of light hydrocarbons 120, together with the ammonia and hydrogen sulfide, are separated from the separation column 9 and The liquid stream resulting from the bottom of the separation column 9 is suitable as a low sulfur FCC feed 11.
La porción de líquido controlada 6 está compuesta de hidrocarburos líquidos pesados con contenido de azufre y nitrógeno sustancialmente reducido en relación con la alimentación 1. Deja el reactor de hidrotratamiento a través de la válvula de control de flujo 7 y se combina con la corriente de vapor rica en hidrógeno 900 del recipiente separador 13A para formar la corriente mixta de vapor y líquido 140. Opcionalmente, se puede añadir una segunda carga de hidrocarburo 26 a la corriente mixta de vapor-líquido 140 si es necesario. La corriente mixta de vapor-líquido 140, opcionalmente combinada con la segunda alimentación, entra en el reactor de hidrocraqueo 8, donde se craquea catalíticamente en los componentes del recipiente de corriente 12 que tiene propiedades de efluente hidrocraqueado adecuadas para la preparación de combustible diésel. Uno o más lechos catalizadores se encuentran presentes en este reactor de hidrocraqueo 8. La corriente 12 fluye al recipiente separador 13, donde una corriente de vapor rica en hidrógeno 14 se separa en la parte superior y se recicla al reactor de hidrotratamiento a través de un compresor de reciclado 15. El hidrógeno de reposición 16 se puede añadir a la corriente rica en hidrógeno 14 corriente arriba o corriente abajo del compresor 15 para mantener la presión requerida.The controlled liquid portion 6 is composed of heavy liquid hydrocarbons with sulfur and nitrogen content substantially reduced in relation to the feed 1. Leave the hydrotreatment reactor through the flow control valve 7 and combine with the steam stream Hydrogen-rich 900 of the separator vessel 13A to form the mixed vapor and liquid stream 140. Optionally, a second hydrocarbon charge 26 may be added to the mixed vapor-liquid stream 140 if necessary. The mixed vapor-liquid stream 140, optionally combined with the second feed, enters the hydrocracking reactor 8, where it is catalytically cracked into the components of the stream vessel 12 having properties of hydrocracked effluent suitable for the preparation of diesel fuel. One or more catalyst beds are present in this hydrocracking reactor 8. Stream 12 flows to separator vessel 13, where a stream of hydrogen-rich vapor 14 is separated at the top and recycled to the hydrotreatment reactor through a recycle compressor 15. The replacement hydrogen 16 can be added to the hydrogen-rich stream 14 upstream or downstream of the compressor 15 to maintain the required pressure.
El producto líquido 17 del recipiente separador 13, que comprende hidrocarburos livianos y pesados, junto con el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno disueltos, se envía luego a la columna de fraccionador 18, donde una corriente de nafta 19 con amoníaco y sulfuro de hidrógeno se elimina por la parte superior en la corriente de nafta 19. Los componentes de hidrocarburos pesadosque comprenden una corriente de diésel 20 y una corriente de aceite no convertido 21 se separan y recuperan más abajo en la columna de fraccionador 18. La corriente de nafta 19 puede someterse a etapas de separación adicionales. La corriente de diésel 20 también puede separarse adicionalmente mediante puntos de ebullición en otros productos valiosos, como combustible jet de aviación.The liquid product 17 of the separator vessel 13, which comprises light and heavy hydrocarbons, together with the dissolved ammonia and hydrogen sulfide, is then sent to the fractionator column 18, where a stream of naphtha 19 with ammonia and hydrogen sulfide is removed from the top in the gasoline stream 19. The heavy hydrocarbon components comprising a diesel stream 20 and an unconverted oil stream 21 are separated and recovered further down in the fractionator column 18. The gasoline stream 19 can undergo additional separation steps. The diesel stream 20 can also be further separated by boiling points in other valuable products, such as aviation jet fuel.
La Fig. 3 muestra una realización de la invención en la que la sección inferior del reactor de hidrotratamiento está adaptada para incluir el sistema de separación líquido/vapor. El recipiente separador, por lo tanto, está integrado en la sección inferior del reactor de hidrotratamiento. El dispositivo de salida está situado debajo del soporte del último lecho catalítico 100 y el soporte puede proporcionarse típicamente mediante vigas y rejillas 200. Se crea un espacio de desacoplamiento 300 en el fondo del recipiente del reactor para permitir la separación de las fases gaseosa y líquida.Fig. 3 shows an embodiment of the invention in which the lower section of the hydrotreatment reactor is adapted to include the liquid / vapor separation system. The separating vessel, therefore, is integrated in the lower section of the hydrotreatment reactor. The outlet device is located under the support of the last catalytic bed 100 and the support can typically be provided by beams and grilles 200. A decoupling space 300 is created at the bottom of the reactor vessel to allow separation of the gas and liquid phases .
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En esta realización de la invención, el dispositivo de salida tiene forma de tubo vertical 40, provisto de un deflector antitorbellino 50 en el extremo abierto superior del tubo vertical 40. Se crea un nivel de interfaz líquida 60 a la altura del deflector 50, que permite que todo el vapor del reactor y una parte de la fase líquida se desborden como una porción de vapor más líquido y salga del reactor a través del tubo de transferencia 70 al reactor de hidrocraqueo corriente abajo (no mostrado).In this embodiment of the invention, the outlet device is in the form of a vertical tube 40, provided with an anti-whirlpool deflector 50 at the upper open end of the vertical tube 40. A liquid interface level 60 is created at the height of the deflector 50, which It allows all steam in the reactor and a part of the liquid phase to overflow as a portion of more liquid vapor and out of the reactor through the transfer tube 70 to the downstream hydrocracking reactor (not shown).
Se proporciona un tubo de salida 80 para eliminar una parte controlada de la fase líquida desde el punto inferior central de la parte inferior del reactor, también cubierto por un deflector antitorbellino 50. El flujo de la porción de líquido a través del tubo de salida 80 se regula mediante el elemento de control de flujo 90 a través de una válvula de control de flujo estándar 1000 a través del tubo de transferencia 110 a un extractor corriente abajo (no mostrado).An outlet tube 80 is provided to remove a controlled part of the liquid phase from the lower center point of the bottom of the reactor, also covered by an anti-whirlpool baffle 50. The flow of the liquid portion through the outlet tube 80 it is regulated by the flow control element 90 through a standard flow control valve 1000 through the transfer tube 110 to a downstream extractor (not shown).
La Fig. 4 ilustra otra realización de la invención en la que se añade un recipiente separador 13 que contiene el dispositivo de salida y el tubo de salida corriente abajo del reactor de hidrotratamiento. El recipiente separador 13 está conectado por el tubo 120 que transfiere todo el contenido de vapor y líquido desde el lecho catalítico inferior 100 del reactor de hidrotratamiento al recipiente separador 13. En esta realización, el dispositivo de salida tiene forma de tubo vertical 40, provisto de un deflector antitorbellino 50 en el extremo abierto superior del tubo. Se crea un nivel de interfaz líquida 60 a la altura del deflector 50, que permite que todo el vapor del reactor y una parte de la fase líquida, es decir, la porción de vapor más líquido, se desborden y salgan del reactor a través del tubo de transferencia 70 al reactor de hidrocraqueo corriente abajo (no mostrado). Se proporciona un tubo de salida 80 para eliminar una parte controlada de la fase líquida, es decir, la porción de líquido controlada, desde el punto inferior central de la parte inferior del reactor, también cubierto por un deflector antitorbellino 50. El flujo a través de este tubo se regula mediante el elemento de control de flujo 90 a través de una válvula de control de flujo estándar 1000 a través del tubo de transferencia 110 a un extractor corriente abajo (no mostrado).Fig. 4 illustrates another embodiment of the invention in which a separator vessel 13 containing the outlet device and the outlet tube downstream of the hydrotreatment reactor is added. The separator vessel 13 is connected by the tube 120 which transfers all the vapor and liquid content from the lower catalytic bed 100 of the hydrotreatment reactor to the separator vessel 13. In this embodiment, the outlet device is in the form of a vertical tube 40, provided of an anti-whirlpool baffle 50 at the upper open end of the tube. A liquid interface level 60 is created at the height of the baffle 50, which allows all the steam in the reactor and a part of the liquid phase, that is, the most liquid vapor portion, to overflow and exit the reactor through the transfer tube 70 to the hydrocracking reactor downstream (not shown). An outlet tube 80 is provided to remove a controlled part of the liquid phase, that is, the controlled liquid portion, from the lower center point of the lower part of the reactor, also covered by an anti-whirlpool deflector 50. Flow through of this tube is regulated by the flow control element 90 through a standard flow control valve 1000 through the transfer tube 110 to a downstream extractor (not shown).
Esta realización de la invención es especialmente ventajosa cuando las plantas existentes deben ser renovadas. En dichos casos, puede que no sea posible instalar el sistema de separación líquido/vapor en un reactor de hidrotratamiento ya existente. La instalación del sistema de separación líquido/vapor fuera del reactor de hidrotratamiento en forma de un recipiente separador que contiene el dispositivo de salida y el tubo de salida directamente corriente abajo del reactor de hidrotratamiento permite la separación de la mezcla de vapor y efluente líquido del reactor de hidrotratamiento en una corriente líquida y una corriente de vapor más líquido adecuada para un procesamiento posterior.This embodiment of the invention is especially advantageous when existing plants must be renewed. In such cases, it may not be possible to install the liquid / vapor separation system in an existing hydrotreatment reactor. The installation of the liquid / steam separation system outside the hydrotreatment reactor in the form of a separating vessel containing the outlet device and the outlet tube directly downstream of the hydrotreatment reactor allows separation of the mixture of steam and liquid effluent from the Hydrotreatment reactor in a liquid stream and a vapor stream plus liquid suitable for further processing.
El efluente del o los lechos catalíticos en el reactor de hidrotratamiento es una mezcla de vapor y líquido que se separa en una fase líquida y una fase gaseosa. El intervalo de ebullición de la fase líquida es ligeramente menor que el intervalo de ebullición de la alimentación que ingresa al reactor de hidrotratamiento. La fase líquida tiene un intervalo de ebullición de entre 200 y 580°C.The effluent of the catalytic bed (s) in the hydrotreatment reactor is a mixture of vapor and liquid that separates into a liquid phase and a gas phase. The boiling range of the liquid phase is slightly less than the boiling range of the feed entering the hydrotreatment reactor. The liquid phase has a boiling range of between 200 and 580 ° C.
Los catalizadores de hidrocraqueo de conversión parcial útiles en el proceso de la invención deben cumplir los siguientes requisitos funcionales clave:Partial conversion hydrocracking catalysts useful in the process of the invention must meet the following key functional requirements:
• Clasificación de tamaño y actividad para minimizar la contaminación y la caída de presión• Size and activity classification to minimize pollution and pressure drop
• Desmetalización y reducción de residuos de carbono• Demetalization and reduction of carbon waste
• Hidrodesulfuración para el pretratamiento de alimentación de FCC a niveles de azufre típicamente de entre 100 y 1000 ppm en peso.• Hydrodesulfurization for pretreatment of FCC feed at sulfur levels typically between 100 and 1000 ppm by weight.
• Hidrodesnitrogenación para el pretratamiento de la alimentación de hidrocraqueo a niveles de nitrógeno típicamente de entre 50 y 100 ppm en peso.• Hydrodesnitrogenation for the pretreatment of the hydrocracking feed at nitrogen levels typically between 50 and 100 ppm by weight.
• Hidrocraqueo con alta actividad de conversión y alta selectividad al diésel.• Hydrocracking with high conversion activity and high diesel selectivity.
Para maximizar el rendimiento en cada una de estas categorías funcionales, los sistemas de catalizadores apilados (múltiples) son útiles y proporcionan un mejor rendimiento global y un menor costo en comparación con los sistemas de catalizador único multifuncional. El proceso descrito en la presente es útil para facilitar el control independiente de la severidad de la reacción para catalizadores múltiples que resultan en mejor rendimiento y una vida útil más larga.To maximize performance in each of these functional categories, stacked (multiple) catalyst systems are useful and provide better overall performance and lower cost compared to multifunctional single catalyst systems. The process described herein is useful to facilitate independent control of the severity of the reaction for multiple catalysts resulting in better performance and a longer shelf life.
Los catalizadores de hidrotratamiento se especifican individualmente para optimizar la eliminación de azufre para el pretratamiento de alimentación de FCC y para la eliminación de nitrógeno para el pretratamiento de alimentación de hidrocraqueo. Los catalizadores de hidrocraqueo de sílice-alúmina zeolítica y amorfa también son útiles en el procedimiento de la invención para convertir la alimentación pesada en productos más livianos con alto rendimiento de diésel.Hydrotreatment catalysts are specified individually to optimize sulfur removal for FCC feed pretreatment and for nitrogen removal for hydrocracking feed pretreatment. The silica-zeolitic and amorphous alumina hydrocracking catalysts are also useful in the process of the invention to convert the heavy feed into lighter products with high diesel yield.
Los catalizadores de hidrotratamiento pueden estar basados, por ejemplo, en combinaciones de cobalto, molibdeno, níquel y wolframio (tungsteno), como CoMo, NiMo, NiCoMo y NiW y soportados en portadores adecuados. Algunos ejemplos de dichos catalizadores son TK-558, TK-559 y TK-565 de Haldor Tops0e A/S. Los materiales portadores adecuados son sílice, alúmina, sílice-alúmina, titania y otros materiales de soporte conocidos en la técnica. Se pueden incluir otros componentes en el catalizador, por ejemplo, fósforo.Hydrotreatment catalysts can be based, for example, on combinations of cobalt, molybdenum, nickel and tungsten (tungsten), such as CoMo, NiMo, NiCoMo and NiW and supported on suitable carriers. Some examples of such catalysts are TK-558, TK-559 and TK-565 from Haldor Tops0e A / S. Suitable carrier materials are silica, alumina, silica-alumina, titania and other support materials known in the art. Other components may be included in the catalyst, for example, phosphorus.
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Los catalizadores de hidrocraqueo pueden incluir un componente de craqueo amorfo y/o una zeolita, como zeolita Y, zeolita Y ultraestable, zeolitas desaluminizadas, etc. Se pueden incluir también combinaciones de níquel y/o cobalto y molibdeno y/o wolframio. Algunos ejemplos incluyen TK-931, TK-941 y TK-951 de Haldor Tops0e A/S. Los catalizadores de hidrocraqueo también están soportados por portadores adecuados, como sílice, alúmina, sílice-alúmina, titania y otros portadores convencionales conocidos en la técnica. Se pueden incluir otros componentes, por ejemplo, fósforo, como promotores de reactividad.Hydrocracking catalysts may include an amorphous cracking component and / or a zeolite, such as zeolite Y, ultrastable zeolite Y, de-illuminated zeolites, etc. Combinations of nickel and / or cobalt and molybdenum and / or tungsten may also be included. Some examples include TK-931, TK-941 and TK-951 from Haldor Tops0e A / S. Hydrocracking catalysts are also supported by suitable carriers, such as silica, alumina, silica-alumina, titania and other conventional carriers known in the art. Other components, for example, phosphorus, can be included as reactivity promoters.
Las condiciones de reacción en el reactor de hidrotratamiento incluyen una temperatura de reactor de entre 325°C y 425°C, una velocidad espacial horaria del líquido (LHSV) en el intervalo de 0,3 h-1 y 3,0 h-1, una relación gas/aceite de 500-1.000 Nm3/m3 y una presión de reactor de entre 80 y 140 bares.The reaction conditions in the hydrotreatment reactor include a reactor temperature between 325 ° C and 425 ° C, a liquid hourly space velocity (LHSV) in the range of 0.3 h-1 and 3.0 h-1 , a gas / oil ratio of 500-1,000 Nm3 / m3 and a reactor pressure between 80 and 140 bar.
Las condiciones de reacción en el reactor de hidrocraqueo incluyen una temperatura de reactor de entre 325°C y 425°C, una velocidad espacial horaria del líquido (LHSV) en el intervalo de 0,3 h-1 y 3 h-1, una relación gas/aceite de 500-1.500 Nm3/m3 y una presión de reactor de entre 80 y 140 bares.The reaction conditions in the hydrocracking reactor include a reactor temperature between 325 ° C and 425 ° C, a liquid hourly space velocity (LHSV) in the range of 0.3 h-1 and 3 h-1, a gas / oil ratio of 500-1,500 Nm3 / m3 and a reactor pressure between 80 and 140 bar.
La porción de líquido controlada puede comprender entre el 30 y el 100% en peso de la fase líquida y la porción de líquido en exceso puede comprender entre el 0 y el 70% en peso de la fase líquida. Preferiblemente, la porción de líquido controlada comprende entre el 60 y el 95% en peso de la fase líquida y la porción de líquido en exceso, entre el 5 y el 40% en peso de la fase líquida.The controlled liquid portion may comprise between 30 and 100% by weight of the liquid phase and the excess liquid portion may comprise between 0 and 70% by weight of the liquid phase. Preferably, the controlled liquid portion comprises between 60 and 95% by weight of the liquid phase and the excess liquid portion, between 5 and 40% by weight of the liquid phase.
Las especificaciones para el diésel de conformidad con el estándar europeo actual EN 590 EU ULSD son las siguientes:The specifications for diesel in accordance with the current European standard EN 590 EU ULSD are as follows:
- Azufre: Sulfur:
- 10 - 50 ppm en peso 10 - 50 ppm by weight
- Densidad: Density:
- <845 kg/m3 <845 kg / m3
- T95 (D-86): T95 (D-86):
- <360°c <360 ° c
- Número de cetano D-630: Cetane number D-630:
- >51 > 51
- Índice de cetano D-4737: Cetane Index D-4737:
- >46 > 46
- Poliaromáticos: Polyaromatic:
- <11% en peso. <11% by weight.
Las especificaciones de conformidad con los estándares actuales de EE.UU. son menos restrictivas que las especificaciones de conformidad con el estándar europeo mencionadas anteriormente.Specifications in accordance with current US standards they are less restrictive than the specifications in accordance with the European standard mentioned above.
Los términos de rendimiento se definen con respecto a los cortes de punto de ebullición verdadero (TBP) y las siguientes definiciones se usan en los ejemplos:The performance terms are defined with respect to true boiling point cuts (TBP) and the following definitions are used in the examples:
- componente: component:
- corte TBP TBP cut
- Nafta: Naphtha:
- <150°c <150 ° c
- Querosén: Kerosene:
- 150-260°c 150-260 ° c
- Diésel pesado: Heavy diesel:
- 260-390°c 260-390 ° c
- Diésel de gama completa: Full range diesel:
- 150-390°c 150-390 ° c
- No convertido: Unconverted:
- >390°c > 390 ° c
Los términos de conversión se definen a continuación. Los valores de alimentación y producto están expresados en %:The conversion terms are defined below. The food and product values are expressed in%:
390°C + Conversión neta = Alimentación390"c+ - Producto390"c+390 ° C + Net conversion = Feeding 390 "c + - Product 390" c +
390°C + Conversión real = (Alimentación390°c+ - Producto390°c+) / Alimentación390°c 390°C + conversión bruta = 100 - Producto390°c+390 ° C + Actual conversion = (Feed 390 ° C + - Product 390 ° C +) / Feed 390 ° C 390 ° C + gross conversion = 100 - Product 390 ° C +
EJEMPLOS Ejemplo 1:EXAMPLES Example 1:
En este ejemplo, el sistema de separación líquido/vapor está integrado en el reactor de hidrotratamiento. Este ejemplo muestra cómo los diferentes intervalos de ebullición del efluente del reactor de hidrotratamiento se dividen en 5 la evaporación instantánea en el dispositivo de salida y el tubo de salida en el sistema de separación líquido/vapor.In this example, the liquid / vapor separation system is integrated in the hydrotreatment reactor. This example shows how the different boiling ranges of the effluent from the hydrotreatment reactor are divided into 5 instantaneous evaporation in the outlet device and the outlet tube in the liquid / vapor separation system.
La temperatura y la presión del reactor de hidrotratamiento se muestran en las condiciones de inicio de funcionamiento en la Tabla 1 y las condiciones de fin de funcionamiento en la Tabla 2.The temperature and pressure of the hydrotreatment reactor are shown in the operating start conditions in Table 1 and the end operating conditions in Table 2.
Tabla 1Table 1
- Presión = 87,5 bar g Temp. = 396°C Pressure = 87.5 bar g Temp. = 396 ° C
- Nafta (C5-150°C) Jet (150-260°C) Diésel (260-390°C) Gas oil (390°C +) Naphtha (C5-150 ° C) Jet (150-260 ° C) Diesel (260-390 ° C) Gas oil (390 ° C +)
- % en peso en fase de vapor % by weight in vapor phase
- 73,9 58,4 23,8 5,2 73.9 58.4 23.8 5.2
- % en peso en fase líquida % by weight in liquid phase
- 26,1 41,6 76,2 94,8 26.1 41.6 76.2 94.8
10 Tabla 210 Table 2
- Presión = 87,5 bar g Temp. = 430°C Pressure = 87.5 bar g Temp. = 430 ° C
- Nafta (C5-150°C) Jet (150-260°C) Diésel (260-390°C) Gas oil (390°C +) Naphtha (C5-150 ° C) Jet (150-260 ° C) Diesel (260-390 ° C) Gas oil (390 ° C +)
- % en peso en fase de vapor % by weight in vapor phase
- 83,4 73,7 44,9 17,8 83.4 73.7 44.9 17.8
- % en peso en fase líquida % by weight in liquid phase
- 16,7 26,3 55,1 82,2 16.7 26.3 55.1 82.2
Los resultados muestran que la fase líquida contiene principalmente material del intervalo de ebullición de gas oil con algo de material diésel, pero solo una pequeña porción de jet y nafta. El material diésel del intervalo de ebullición del reactor de hidrotratamiento tiene un contenido de azufre relativamente alto y alta densidad y un alto contenido de 15 monoaromáticos, por lo que es más adecuado como alimentación de FCC que como ULSD de alta calidad.The results show that the liquid phase mainly contains material from the boiling range of gas oil with some diesel material, but only a small portion of jet and naphtha. The diesel material of the boiling range of the hydrotreatment reactor has a relatively high sulfur content and high density and a high content of 15 monoaromatics, making it more suitable as an FCC feed than as a high quality ULSD.
El proceso de la invención produce beneficios económicos sustanciales, como se ilustra en la Tabla 2.The process of the invention produces substantial economic benefits, as illustrated in Table 2.
Ejemplo 2: (Comparativo)Example 2: (Comparative)
Este ejemplo muestra cómo la calidad del diésel a 260-390°C mejora con hidrocraqueo adicional cuando se compara con el hidrotratamiento de un HVGO solamente. Los resultados se muestran en la Tabla 3. El diésel a 260-390°C se 20 produce a una presión de hidrógeno de 80 bar.This example shows how the quality of diesel at 260-390 ° C improves with additional hydrocracking when compared to the hydrotreatment of an HVGO only. The results are shown in Table 3. Diesel at 260-390 ° C is produced at a hydrogen pressure of 80 bar.
Tabla 3Table 3
- Propiedades Properties
- Efluente del hidrotratador 37% de conversión en hidrocraqueador 66% de conversión en hidrocraqueador Hydrotreatment effluent 37% conversion in hydrocracker 66% conversion in hydrocracker
- Azufre, ppm en peso Sulfur, ppm by weight
- 45 <10 <10 45 <10 <10
- Gravedad específica Specific gravity
- 0,890 0,881 0,860 0.890 0.881 0.860
- Índice de Cetano D-976 Cetane Index D-976
- 44,6 46,7 51,7 44.6 46.7 51.7
- Aromáticos totales,% en peso Total aromatics,% by weight
- 46,2 40,0 31,6 46.2 40.0 31.6
Los resultados en la Tabla 3 muestran que las cualidades de un HVGO mejoran con la conversión, a medida que disminuye la gravedad específica y aumenta el índice de cetano.The results in Table 3 show that the qualities of an HVGO improve with conversion, as the specific gravity decreases and the cetane number increases.
25 Ejemplo 3 (Comparativo):25 Example 3 (Comparative):
Este ejemplo ilustra una comparación simplificada de un proceso de hidrocraqueo convencional a presión media y un proceso de hidrocraqueo a presión alta mediante un hidrocraqueador convencional, frente al proceso de la invención. Tanto en el MHC como en el proceso de la invención se usó el mismo nivel de presión. Se usó suficiente catalizador para alcanzar el nivel de azufre ULSD (10 ppm en peso). La Tabla 4 muestra el desempeño que puede lograrse 30 mediante el proceso de la invención.This example illustrates a simplified comparison of a conventional medium pressure hydrocracking process and a high pressure hydrocracking process by a conventional hydrocracker, versus the process of the invention. Both the MHC and the process of the invention used the same pressure level. Enough catalyst was used to reach the ULSD sulfur level (10 ppm by weight). Table 4 shows the performance that can be achieved by the process of the invention.
Tabla 4Table 4
- Tipo de proceso Process type
- Presión media HC Presión parcial HC Proceso de la invención Medium pressure HC Partial pressure HC Process of the invention
- Presión del reactor, barg Reactor pressure, barg
- 100 160 100 100 160 100
- Conversión bruta'1', % vol. Gross conversion '1',% vol.
- 30 30 30 30 30 30
- Rendimiento del diésel12-1, % vol. Diesel yield 12-1,% vol.
- O co 31,5 28,0 O co 31.5 28.0
- Azufre del diésel, ppm en peso Diesel sulfur, ppm by weight
- 10 10 10 10 10 10
- Densidad del diésel, kg/m3 Density of diesel, kg / m3
- 875 845 845 875 845 845
- Índice de Cetano, D-4737 Cetane Index, D-4737
- 46 52 47 46 52 47
- Costo instalado total13-1 Total installed cost13-1
- 1,0 1,3 1,1 1.0 1.3 1.1
- Demanda de hidrógeno Hydrogen demand
- 1,0 1,8 1,3 1.0 1.8 1.3
(1) 100 menos porcentaje en volumen de los fondos del fraccionador de alimentación de FCC(1) 100 minus volume percentage of FCC power fractionator funds
(2) Corte diésel de gama completa, TBP (verdadero punto de ebullición) 150-360°C(2) Full-range diesel cut, TBP (true boiling point) 150-360 ° C
(3) Costo relativo a la unidad HC de presión media (sin incluir la generación de hidrógeno)(3) Cost relative to the medium pressure HC unit (not including hydrogen generation)
55
Los resultados que se muestran en la Tabla 4 indican que no es posible que un proceso de MHC produzca una densidad de diésel y calidad de Cetano equivalentes comparadas con el proceso de la invención. El aumento de la presión de hidrógeno para lograr una saturación aromática suficiente de modo que coincida con la densidad de diésel conseguida con la invención requiere una presión operativa aproximadamente 60% mayor para la unidad de 10 hidrocraqueo convencional, como se muestra en los resultados de la Tabla 4.The results shown in Table 4 indicate that it is not possible for an MHC process to produce an equivalent diesel density and Cetane quality compared to the process of the invention. Increasing the hydrogen pressure to achieve sufficient aromatic saturation to match the diesel density achieved with the invention requires an operating pressure approximately 60% higher for the conventional hydrocracking unit, as shown in the results of the Table 4
Para una unidad que procesa 5.000 toneladas por día de carga total, se estima que el proceso de la invención permite ahorrar de 10 a 20 millones de euros en costes de capital si se compara con un hidrocraqueador de conversión parcial convencional de presión alta que produce la misma calidad de producto. El hidrógeno también se utiliza de manera más eficiente mediante el aparato de la invención, lo que permite un ahorro de 250.000 metros cúbicos 15 normales de hidrógeno por día. Los ahorros anuales de costes operativos por la demanda de hidrógeno ascenderían a 2 a 3 millones de euros. Los costes de los servicios públicos se reducen en relación con la opción de hidrocraqueo a presión alta, principalmente como resultado de la disminución de la composición de hidrógeno y los requisitos de compresión de reciclaje.For a unit that processes 5,000 tons per day of total cargo, it is estimated that the process of the invention saves 10 to 20 million euros in capital costs when compared to a conventional high pressure partial conversion hydrocracker that produces the Same product quality. Hydrogen is also used more efficiently by the apparatus of the invention, which allows savings of 250,000 normal cubic meters of hydrogen per day. The annual savings in operating costs due to the demand for hydrogen would amount to 2 to 3 million euros. The costs of public services are reduced in relation to the option of high pressure hydrocracking, mainly as a result of the decrease in hydrogen composition and recycling compression requirements.
Claims (9)
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DK2005001334 | 2005-09-26 | ||
WOPCT/DK2005/001334 | 2005-09-26 | ||
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2006
- 2006-09-12 ES ES06791993.6T patent/ES2687197T3/en active Active
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