ES2821978T3 - Procedimientos para eliminar contaminantes de un efluente de deshidrogenación - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para producir una corriente de gas regenerante reutilizable, comprendiendo el procedimiento: comprimir un efluente del reactor de un procedimiento de deshidrogenación catalítica para proporcionar un efluente comprimido; eliminar cloruros del efluente comprimido en una zona de eliminación de cloruros para proporcionar un efluente tratado; eliminar agua y sulfuro de hidrógeno del efluente tratado en una zona de secador para proporcionar una corriente de salida del secador, teniendo la zona del secador al menos un recipiente que comprende un adsorbente regenerable; regenerar el adsorbente regenerable en la zona de secador con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de gas regenerante gastado, incluyendo la corriente de regenerante gastado agua y sulfuro de hidrógeno; y, eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpio, incluyendo la zona de limpieza del regenerante uno o más recipientes que tienen un sorbente configurado para eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado; en el que la zona de limpieza del regenerante comprende dos recipientes que funcionan en una configuración de avance-retardo; en el que al menos un recipiente se usa como intercambiador de calor para proporcionar calor o eliminar calor de una corriente de gas que incluye el regenerante; y en el que el intercambiador de calor enfría la corriente de regenerante limpio para proporcionar una corriente de regenerante enfriada; y en el que el procedimiento comprende además reciclar la corriente de regenerante enfriada a la zona de secador como corriente de gas regenerante.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimientos para eliminar contaminantes de un efluente de deshidrogenación
Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a procedimientos para eliminar contaminantes de un efluente de deshidrogenación, y más particularmente a procedimientos para eliminar compuestos de azufre del mismo, e incluso más particularmente a procedimientos para tratar un gas regenerante usado con un adsorbente usado para eliminar compuestos de azufre.
Antecedentes de la invención
La deshidrogenación catalítica se puede usar para convertir parafinas en la correspondiente olefina, p. ej., propano en propeno o butano en buteno. La patente de EE.UU. N° 5.481.060 describe un procedimiento de deshidrogenación de ejemplo. En una disposición típica para una deshidrogenación catalítica, el procedimiento incluye una sección de reactor, una sección de regeneración del catalizador y una sección de recuperación de producto. El sistema de recuperación de producto incluye varias zonas para eliminar uno o más contaminantes de un efluente de la sección de reacción.
Por ejemplo, el efluente de la sección de reactor pasa típicamente a través de una sección de eliminación de cloruros. Después de la eliminación de cloruros, el efluente tratado se pasa a un sistema de secador de efluente del reactor (RED) para su secado y purificación adicional, que incluyen eliminación de agua y sulfuro de hidrógeno (H2S). Un sistema de secador de efluente del reactor (RED) de ejemplo incluye dos o más lechos adsorbentes dispuestos en un sistema típico de adsorción por oscilación térmica (TSA).
Como se sabe, en un TSA, mientras uno o más lechos adsorbentes funcionan en modo de adsorción para purificar y deshidratar la corriente del proceso, el (los) otro(s) lecho(s) se hacen funcionar en modo de regeneración. Cuando el(los) lecho(s) adsorbente(s) en la etapa de adsorción comienza a saturarse de contaminantes, el(los) lecho(s) en modo adsorbente se cambia al modo de regeneración y el(los) lecho(s) recién regenerado(s) se ponen en modo de adsorción. Los lechos se cambian entre los modos de adsorción y regeneración para proporcionar una purificación continua de la corriente del proceso. La regeneración de los adsorbentes se logra purgando los lechos con una corriente regenerante tal como un gas inerte, gas neto o corriente de hidrocarburo vaporizado, a temperatura elevada para desorber las impurezas y el agua para rejuvenecer o regenerar el adsorbente y prepararlo para una nueva etapa de adsorción. El procedimiento de TSA es bien conocido por los expertos en la técnica.
Después de desorber y/o regenerar el regenerable adsorbido en el RED, el gas regenerante gastado se enfría típicamente y se pasa a un tambor de recolección para eliminar los hidrocarburos más pesados (formados en el reactor por reacciones secundarias), tales como productos aromáticos polinucleares. El gas enfriado se pasa luego a un lavador del gas regenerante y, después de ser limpiado, dependiendo de la composición del gas regenerante, el gas regenerante puede usarse como gas combustible.
El lavador del gas regenerante normalmente contiene una solución cáustica circulante (hidróxido de sodio (NaOH)) en la que el sulfuro de hidrógeno (H2S) se convierte en sulfuro de sodio (Na2S) y bisulfuro de sodio (NaHS). Ambos compuestos de sulfuro son tóxicos y presentan problemas ambientales. Además, la solución cáustica se considera gastada al 70% de utilización. La eliminación de la solución cáustica gastada es costosa y crea problemas de manipulación. Además, dado que la solución cáustica tiene que ser reemplazada continuamente, los costes operativos asociados con el suministro constante de producto cáustico y su eliminación pueden ser muy grandes. El uso de gránulos de hidróxido de potasio sólido (KOH) colocados en un recipiente puede no abordar estos problemas debido a las dificultades operativas asociadas con las partículas sólidas y los problemas continuos asociados con la eliminación del material gastado.
Alternativamente, se conoce el tratamiento de gas regenerante en una unidad de recuperación de azufre (SRU) que utiliza el procedimiento catalítico de Claus que convierte el sulfuro de hidrógeno en azufre elemental. Este tratamiento del gas regenerante sin utilizar producto cáustico es posible para grandes instalaciones que procesan corrientes residuales que contienen sulfuro de hidrógeno de diferentes unidades. Sin embargo, las unidades de deshidrogenación son típicamente parte de complejos petroquímicos que rara vez tienen una SRU. Por tanto, los complejos petroquímicos suelen recurrir a la utilización de producto cáustico.
Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de un procedimiento eficaz y eficiente para tratar un gas regenerante gastado que no utilice una solución cáustica o gránulos de sal de hidróxido sólido y que no requiera una SRU. También sería deseable disponer de un procedimiento de este tipo que permita reciclar el gas regenerante en lugar de utilizarlo como gas combustible.
Sumario de la invención
Se han inventado uno o más procedimientos en los que se usa un adsorbente sólido para eliminar compuestos de sulfuro de la corriente de gas regenerante gastado.
En un primer aspecto de la presente invención de acuerdo con la reivindicación 1, la presente invención se puede caracterizar en general por proporcionar un procedimiento para producir una corriente de gas regenerante reutilizable por: compresión de un efluente del reactor de un procedimiento de deshidrogenación catalítica para proporcionar un efluente comprimido; eliminar cloruros del efluente comprimido en una zona de eliminación de cloruros para proporcionar un efluente tratado; eliminación de agua y sulfuro de hidrógeno del efluente tratado en una zona de secador para proporcionar una corriente de salida del secador, teniendo la zona del secador al menos un recipiente que comprende un adsorbente regenerable; regeneración del adsorbente regenerable en la zona de secador con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de gas regenerante gastado, incluyendo la corriente de regenerante gastado agua y sulfuro de hidrógeno; y eliminación del sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpia, incluyendo la zona de limpieza del regenerante dos recipientes que tienen un sorbente configurado para eliminar el sulfuro de hidrógeno del gas regenerante gastado.
En diversas realizaciones de la presente invención, la regeneración del adsorbente regenerable comprende además enfriar el adsorbente regenerable. Se contempla que el adsorbente regenerable se enfríe con la corriente de regenerante limpia.
En algunas realizaciones de la presente invención, el procedimiento incluye además enfriar la corriente de regenerante limpia para proporcionar una corriente de regenerante enfriada. Se contempla que el procedimiento también incluye eliminar contaminantes de la corriente de regenerante enfriada. Además, se contempla que los contaminantes se eliminen de la corriente de regenerante por enfriamiento. El procedimiento incluye reciclar la corriente de regenerante enfriada a la zona de secador como la corriente de gas regenerante.
La zona de limpieza del regenerante comprende dos recipientes que funcionan en una configuración de avanceretardo. Se utiliza al menos un recipiente como intercambiador de calor para proporcionar calor o eliminar calor de una corriente de gas que incluye el regenerante. El intercambiador de calor enfría la corriente de regenerante limpia para proporcionar una corriente de regenerante enfriada.
En un segundo aspecto de la presente invención según la reivindicación 1, la presente invención se puede caracterizar en general por proporcionar un procedimiento para eliminar contaminantes de un efluente del reactor de un procedimiento de deshidrogenación catalítica mediante: deshidrogenación de una alimentación de hidrocarburos en una zona de reacción de deshidrogenación en condiciones de reacción de deshidrogenación en presencia de un catalizador de deshidrogenación para formar un efluente del reactor; compresión del efluente del reactor para proporcionar un efluente comprimido; eliminación de los contaminantes de cloruros del efluente comprimido en una zona de eliminación de cloruro para proporcionar un efluente tratado; eliminación de agua y sulfuro de hidrógeno del efluente tratado en una zona de secador para proporcionar una corriente de salida del secador que incluye olefinas y parafinas sin convertir, teniendo la zona de secador al menos un recipiente que comprende un adsorbente regenerable; regeneración del adsorbente regenerable en la zona de secador con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de regenerante gastada, incluyendo la corriente de regenerante gastada agua y sulfuro de hidrógeno; y eliminación del sulfuro de hidrógeno de la corriente de regenerante gastada en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpia, incluyendo la zona de limpieza del regenerante dos recipientes que tienen un sorbente configurado para eliminar sulfuro de hidrógeno del gas regenerante gastado.
En varias realizaciones de la presente invención, el procedimiento incluye separar la corriente de salida del secador en un separador de productos en una corriente de vapor y una corriente líquida, comprendiendo la corriente líquida una corriente de producto olefínico. Se contempla que la corriente de gas regenerante comprenda una parte del efluente del reactor. También se contempla que la zona de reacción de deshidrogenación comprenda una pluralidad de reactores y en donde la corriente de gas regenerante comprenda una corriente de efluente. Se contempla que el procedimiento incluya además comprimir la corriente de gas regenerante limpio para proporcionar un gas regenerante comprimido; y pasar el gas regenerante comprimido a un recipiente de eliminación de agua para eliminar agua, hidrocarburos pesados o ambos del gas regenerante comprimido. También se contempla que el procedimiento incluya además pasar el gas regenerante comprimido al separador de productos. Se contempla además que el procedimiento también incluye combinar el gas regenerante comprimido con el efluente comprimido. Se contempla que el procedimiento también incluye combinar el gas regenerante comprimido con el efluente tratado.
En algunas realizaciones de la presente invención, el sorbente en la zona de limpieza del regenerante comprende un adsorbente sólido que incluye un óxido metálico sobre un soporte.
La zona de limpieza del regenerante comprende dos recipientes dispuestos en una configuración de avance-retardo.
En un tercer aspecto de la presente invención según la reivindicación 1, la presente invención puede caracterizarse en general por proporcionar un procedimiento para limpiar una corriente de regenerante mediante: regeneración de un adsorbente regenerable con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de regenerante gastada, incluyendo la corriente de regenerante gastada agua y sulfuro de hidrógeno; eliminación del sulfuro de hidrógeno de la corriente de regenerante gastada en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpia, incluyendo la zona de limpieza del regenerante dos recipientes que tienen un adsorbente sólido que incluye un óxido metálico sobre un soporte configurado para inmovilizar selectivamente sulfuro de hidrógeno; y regeneración de un adsorbente regenerable con al menos una porción de la corriente de regenerante limpia.
Aspectos, realizaciones y detalles adicionales de la invención, todos los cuales pueden combinarse de cualquier manera, se exponen en la siguiente descripción detallada de la invención.
Descripción detallada de la invención
Como se mencionó anteriormente, se han inventado varios procedimientos en los que se usa un adsorbente sólido para eliminar compuestos de sulfuro de la corriente de gas regenerante gastado. El uso del adsorbente aborda las preocupaciones ambientales porque algunos adsorbentes pueden reciclarse o al menos eliminarse más fácilmente en comparación con la solución cáustica o los gránulos de hidróxido sólido. Además, se cree que el coste de suministro y eliminación del adsorbente es considerablemente menor que los mismos costes asociados con la solución cáustica o los gránulos de hidróxido sólido. Finalmente, algunos de los procedimientos proporcionan el reciclaje de un gas regenerante limpio a la sección de secador en lugar de ser utilizado como gas combustible.
Con estos principios generales en mente, se describirán una o más realizaciones de la presente invención con el entendimiento de que la siguiente descripción no pretende ser limitante.
La presente invención se describirá en relación con un procedimiento de deshidrogenación catalítica. Una unidad de deshidrogenación catalítica 10 incluye una sección de reactor 12, una sección de regeneración de catalizador 14 y una sección de recuperación de producto 16. La sección de reactor 12 puede incluir uno o más reactores 18a, 18b, 18c, 18d. Como se muestra en la figura, están incluidos cuatro reactores 18a, 18b, 18c, 18d en la sección del reactor 12. Esta es simplemente una disposición preferida.
En una realización de ejemplo, una alimentación de hidrocarburos 20 que incluye hidrocarburos e hidrógeno se calienta inicialmente en un intercambiador de calor 22 mediante intercambio de calor indirecto con un efluente del reactor (descripción a continuación) de la sección de reactor 12. Después del calentamiento, la alimentación de hidrocarburos 20 normalmente pasa a través de un precalentador 24 para aumentar aún más la temperatura de los componentes de la alimentación para formar una alimentación precalentada 26 antes de que entre en los reactores 18a, 18b, 18c, 18d donde se pone en contacto con el catalizador de deshidrogenación.
Dado que la reacción de deshidrogenación es endotérmica, la temperatura de un efluente de deshidrogenación 28a del primer reactor 18a es menor que la temperatura de la alimentación precalentada 26. Por consiguiente, antes de pasar a un segundo reactor 18b, el efluente de deshidrogenación 28a del primer reactor 18a puede pasarse a un calentador intermedio 30a para elevar la temperatura a una temperatura de entrada deseada para el segundo reactor 18b.
De manera similar, el segundo reactor 18b producirá un segundo efluente de deshidrogenación 28b que puede pasar a un calentador intermedio 30b, para elevar la temperatura a una temperatura de entrada deseada para un tercer reactor 18c. Asimismo, el tercer reactor 18c proporcionará un tercer efluente de deshidrogenación 28c que puede pasar a un calentador intermedio 30c, para elevar la temperatura a una temperatura de entrada deseada para un cuarto reactor 18d. Como se apreciará, el número de reactores puede ser diferente al de la realización representada. Después del último reactor (en este ejemplo, el cuarto reactor 18d), se puede pasar un efluente del reactor 28b, que comprende un efluente neto del reactor 28, al intercambiador de calor 22 para permitir el intercambio de calor con la alimentación de hidrocarburos 20 (descrito anteriormente). El efluente neto del reactor 28 se puede pasar luego a la sección 16 de recuperación de producto (descrita con más detalle a continuación).
La reacción de deshidrogenación es una reacción altamente endotérmica que típicamente se efectúa en condiciones de presión baja (casi atmosférica). La temperatura y la presión de deshidrogenación precisas empleadas en la zona de reacción de deshidrogenación dependerán de una variedad de factores, tales como la composición de la materia prima de hidrocarburos parafínicos, la actividad del catalizador seleccionado y la tasa de conversión de hidrocarburos. En general, las condiciones de deshidrogenación incluyen una presión de 0 MPa (0 bar) a 3,5 MPa (35 bares) y una temperatura de 480°C (900°F) a 760°C (1400°F).
La alimentación de hidrocarburos 20 se carga típicamente en los reactores 18a, 18b, 18c, 18d y se pone en contacto con el catalizador contenido en ellos a una LHSV de 1 a 10. Se mezcla adecuadamente hidrógeno, principalmente hidrógeno reciclado, con la alimentación de hidrocarburos 30 en una relación molar de 0,1 a 10. Condiciones de deshidrogenación preferidas, particularmente con respecto a materias primas de hidrocarburos parafínicos C3-C5, incluyen una presión de 0 MPa (0 bar) a 0,5 MPa (5 bares) y una temperatura de 540°C (1000°F) a 705°C (1300°F), una relación molar de hidrógeno a hidrocarburos de 0,1 a 2 y una LHSV de menos de 4.
La reacción de deshidrogenación puede utilizar un catalizador 34 que se mueve a través de la serie de reactores 18a, 18b, 18c, 18d. Un catalizador gastado 36 se puede pasar desde el último reactor 18d a la sección de regeneración del catalizador 14. La sección de regeneración del catalizador 14 incluye típicamente un reactor 38 donde el coque del catalizador gastado 36 se quema y el catalizador puede pasar por una etapa de reacondicionamiento. Un catalizador regenerado 40 puede enviarse de vuelta al primer reactor 18a como el catalizador 34. Además, también puede añadirse catalizador nuevo (no mostrado).
La deshidrogenación puede usar cualquier catalizador de deshidrogenación adecuado. Generalmente, el catalizador adecuado preferido comprende un componente de metal noble del Grupo VIII (p. ej., platino, iridio, rodio y paladio), un componente de metal alcalino y un material de soporte inorgánico poroso. El catalizador también puede contener metales promotores que mejoran ventajosamente el rendimiento del catalizador. El material de soporte poroso debe ser relativamente refractario a las condiciones utilizadas en la sección del reactor 12 y puede elegirse entre los materiales de soporte que se han utilizado tradicionalmente en catalizadores de conversión de hidrocarburos de función dual. Un material de soporte poroso preferido es un óxido inorgánico refractario, siendo el más preferido un material de soporte de alúmina. Las partículas normalmente son esferoidales y tienen un diámetro de 1,6 a 3,2 mm (1/16 a Y de pulgada), aunque pueden ser tan grandes como 6,4 mm ( / de pulgada).
El funcionamiento de la sección de reactor 12 producirá una mezcla de hidrógeno e hidrocarburos. Normalmente, una porción de los hidrocarburos incluirá una mezcla de equilibrio de la olefina deseada y su precursor alcano. El efluente del reactor 28 de la sección de reactor 12 pasa a la sección de recuperación de producto 16. Como se describirá con más detalle a continuación, la sección de recuperación de producto 16 elimina hidrógeno del efluente del reactor 28 y puede recuperarlo con alta pureza para reciclarlo a la sección de reactor 12. Las etapas de separación para la eliminación de hidrógeno normalmente incluirán enfriamiento y compresión con enfriamiento subsecuente y evaporación instantánea en un recipiente de separación. Dichos métodos para la separación de hidrógeno y gases ligeros son bien conocidos por los expertos en la técnica.
En la sección de recuperación de producto 16, el efluente neto del reactor 28 se comprime en un compresor 42 para proporcionar un efluente comprimido 44. El efluente comprimido 44 se puede introducir directamente en una zona de eliminación de cloruros 46, como se muestra, o se puede pasar a través de un enfriador o calentador para ajustar la temperatura del efluente comprimido 44, a una temperatura que esté por encima de la temperatura del punto de rocío de la corriente del efluente comprimido 44 en las condiciones particulares del procedimiento. En una realización de ejemplo, la temperatura de la zona de eliminación de cloruros 46 está entre 75 a 250°C (167 a 482°F), más preferiblemente entre 75 a 177°C (167 a 351°F), y lo más preferiblemente entre 93 a 157°C (199 a 315°F).
Como apreciarán los expertos en la técnica, el uso de cloruro orgánico usado para acondicionar catalizadores de deshidrogenación de parafinas típicamente da como resultado compuestos de especies cloradas (cloruro) indeseables, tales como ácido clorhídrico (HCl) y cloruros orgánicos (RCl), en el efluente neto del reactor 28. Dichos compuestos se denominan en la presente memoria contaminantes cloruro en trazas. Ejemplos de efectos nocivos de los contaminantes cloruro en trazas no tratados incluyen corrosión, envenenamiento de catalizadores aguas abajo y otros efectos. Por consiguiente, la sección de recuperación de producto 16 en la unidad de deshidrogenación catalítica típica incluye un procedimiento para la eliminación de contaminantes cloruro en trazas.
En la zona de eliminación de cloruros 46, el cloruro presente en el efluente comprimido 44 se adsorbe con un adsorbente para proporcionar un efluente tratado 48. Una zona de eliminación de cloruros 46 de ejemplo se describe con más detalle en la patente de EE.UU. N° 2014/0378725. El efluente tratado 48 se puede pasar luego a una zona de secador 50.
La zona de secador 50 puede ser un sistema de secador de efluentes del reactor (RED) para secado y purificación, que incluye la eliminación de agua y sulfuro de hidrógeno (H2S). Un ejemplo de sistema de secador de efluentes de reactor (RED) incluye dos o más recipientes adsorbentes dispuestos en un sistema típico de adsorción por oscilación térmica (TSA). Mientras uno o más recipientes de adsorbente están en modo de adsorción para purificar y deshidratar la corriente del proceso, el(los) otro(s) recipiente(s) están en modo de regeneración. Cuando el(los) recipiente(s) de adsorbente en la etapa de adsorción comienzan a saturarse de contaminantes, el(los) recipiente(s) en modo adsorbente se cambian al modo de regeneración y el(los) recipiente(s) recién regenerado(s) se colocan en modo de adsorción. Los recipientes se cambian entre los modos de adsorción y regeneración para proporcionar una purificación continua del efluente tratado 48. El procedimiento de TSA es bien conocido por los expertos en la técnica.
La desorción del sulfuro de hidrógeno y la regeneración de los adsorbentes se logra purgando los lechos con una corriente de gas regenerante 52, tal como un gas inerte, gas neto o corriente de hidrocarburo vaporizado, a temperatura elevada para desorber las impurezas y el agua para rejuvenecer el adsorbente y prepararlo para una nueva etapa de adsorción. Un gas regenerante gastado 54, que incluye las impurezas eliminadas de los adsorbentes, se pasa a una zona de limpieza del regenerante 56 (que se describe con más detalle a continuación).
Desde la zona de secador 50, una corriente de salida del secador 58 se puede calentar en un intercambiador de calor 60 y luego separar en un separador de productos 62. Una corriente de gas 64 del separador de productos 62 puede expandirse en el expansor 66. Después de intercambiar calor en el intercambiador de calor 60 con la corriente 58 de salida del secador, la corriente de vapor del expansor 66 puede separarse en una corriente de hidrógeno reciclado 68 y una corriente de gas neto separador 70. La corriente de hidrógeno reciclado 68 puede combinarse con la alimentación de hidrocarburos 20.
Una corriente líquida 74, que incluye el producto de olefina y la parafina no convertida, desde el separador de productos 62 puede enviarse para un procesamiento adicional, donde se recupera el producto de olefina deseado y la parafina no convertida se recicla a la sección de reactor 12.
Volviendo a la zona de secador 50, como se ha descrito anteriormente, en contraste con los procedimientos de la técnica anterior en los que se usa una solución cáustica, sal de hidróxido sólido o una SRU para limpiar el gas regenerante gastado 54, en los procedimientos de la presente invención, la zona de limpieza del regenerante 56 incluye dos recipientes 76a, 76b, cada uno de los cuales tiene un sorbente configurado para eliminar el sulfuro de hidrógeno del gas regenerante gastado 54, preferiblemente inmovilizando sulfuro de hidrógeno.
El gas regenerante gastado 54 puede introducirse, después de salir de la zona de secador 50, en la zona de limpieza del regenerante 56 que comprende, en una realización, dos recipientes de lecho fijo 76a, 76b operados en configuración de avance-retardo. Los recipientes 76a, 76b sirven también como intercambiadores de calor para proporcionar una corriente de gas regenerante con una temperatura reducida o más baja que se puede utilizar durante la operación de regeneración de la zona de secador 50. Por ejemplo, en el funcionamiento del calentador regenerante, la duración de los ciclos de regeneración/enfriamiento se pueden ajustar para mantener un cierto perfil de temperatura en la zona de limpieza del regenerante 56. El lecho de adsorbente regenerado en los recipientes 76a, 76b aún se puede enfriar con el regenerante 78 de nueva aportación que pasa a la zona de limpieza del regenerante 56 a través de los recipientes 76a, 76b o por una corriente de regenerante limpia 80 que se ha enfriado.
Se desea que el adsorbente sea capaz de operar a altas temperaturas similares a las aplicadas a la regeneración en RED. Además, el adsorbente tiene preferiblemente una alta capacidad de azufre y, lo más preferiblemente, también una baja reactividad y capacidad para manejar los contaminantes presentes en el regenerante gastado, principalmente sulfuro de hidrógeno (H2S) y sulfuro de carbonilo (COS), a una concentración residual muy baja. La capacidad de azufre del adsorbente a las temperaturas típicas de regeneración de los lechos de RED puede superar los 200 Kg/m3 sin ningún efecto perjudicial sobre la alimentación de hidrocarburos.
El sorbente puede comprender un adsorbente compuesto que contiene óxido de zinc (ZnO), GB-280, disponible de UOP LLC de Des Plaines, Illinois, es un ejemplo del sorbente adecuado para esta invención. Como se apreciará, los compuestos que contienen azufre reaccionarán químicamente con el metal en el adsorbente para formar sulfuro metálico. Además, todo el sulfuro de carbonilo puede ser convertido completamente por el metal en el adsorbente. El sorbente gastado preferiblemente no es peligroso y puede reciclarse. También se contempla que los adsorbentes comprendan otros absorbentes metálicos de alta capacidad, como manganeso o hierro. Preferiblemente, el sorbente comprende partículas de forma porosa con un tamaño medio de partículas de entre 0,5 - 12 mm.
La puesta en contacto del sorbente y el gas regenerante gastado 54 se puede llevar a cabo en un procedimiento discontinuo o continuo. El sorbente puede estar presente como un lecho fijo, lecho móvil o lecho de flujo radial y puede tener una densidad aparente entre 200 - 2000 kg/m3. Cuando se usa un lecho fijo, el gas regenerante gastado 54 puede fluir en una dirección de flujo ascendente o descendente, prefiriéndose generalmente el flujo ascendente para las alimentaciones líquidas. Si se utiliza un lecho móvil, el flujo de gas regenerante gastado 54 puede ser en paralelo o en contracorriente. Además, cuando se usa un lecho fijo, se pueden usar múltiples lechos y se pueden poner en uno 0 más recipientes del reactor. Las condiciones de adsorción generalmente incluyen una temperatura ambiente de 80°C (176°F), una presión atmosférica de 10.132 kPa (1.470 psi) y un tiempo de contacto en el que la velocidad espacial por hora del gas varía de 500 a 10.000 h-1. En algunas realizaciones, la temperatura puede estar entre 250 y 290°C (482 a 554°F). Además, la concentración de sulfuro de hidrógeno en el gas regenerante gastado 54 puede estar entre 1 y 10.000 ppm y variará lo más probablemente dentro de ese intervalo a lo largo del procedimiento. Como se apreciará, estas condiciones son meramente de ejemplo.
Después de una cierta cantidad de tiempo, cuyo tiempo depende de la concentración de contaminantes, el tamaño del lecho y la velocidad espacial, el sorbente estará sustancialmente gastado, es decir, ha adsorbido una cantidad de contaminante(s) tal que el nivel de contaminante en la corriente purificada está por encima de un nivel aceptable. En este momento, el sorbente se retira y se reemplaza con sorbente nuevo. El sorbente gastado se puede regenerar por medios bien conocidos en la técnica y luego volver a ponerse en servicio.
La configuración del lecho de avance-retardo de la zona de limpieza del regenerante 56 es tal que el recipiente de retardo tendría suficiente capacidad de azufre residual mientras que el recipiente de avance se puede enfriar y recargar con adsorbente nuevo. El adsorbente gastado eliminado puede reciclarse o la corriente de regenerante limpio 80 o corriente que incluye algo de regenerante nuevo 78 puede pasar por una zona de eliminación de hidrocarburos 82, para eliminar cualquier hidrocarburo pesado. Además, se puede utilizar un secador 84 tal como un depósito o recipiente de separación con un adsorbente para eliminar cualquier agua de la corriente de regenerante limpio 80 para proporcionar una corriente de regenerante purificado 86. La corriente de regenerante purificado 86 se puede hacer pasar en varias configuraciones diferentes. Por ejemplo, la corriente de regenerante purificado 86 puede comprimirse y reciclarse de nuevo a la zona de secador 50 para ser utilizada como gas regenerante 52. En al menos una realización, el gas regenerante 52 puede comprender una porción del efluente del reactor 28, o una porción de las corrientes de efluente 28a, 28b, 28c, 28d de uno de los reactores 18a, 18b, 18c, 18d. En este caso, la corriente de regenerante purificado 86 puede combinarse con una de las corrientes de efluente 28a, 28b, 28c, 28d o pasar al separador de productos 62, por ejemplo, combinándose con la corriente de salida del secador 58. Alternativamente, la corriente de regenerante purificado 86 puede comprimirse y combinarse con el efluente comprimido 44. Como se apreciará, el orden de compresión y eliminación del agua y otras impurezas de la corriente de regenerante limpio 80 pueden cambiarse a partir de las realizaciones descritas. En al menos una realización, un gas regenerante se limpia o se purifica adicionalmente mediante enfriamiento.
El gas regenerante gastado 54 se limpia en una zona de limpieza 56. La zona de limpieza 56 puede comprender adsorbente sólido configurado para adsorber e inmovilizar selectivamente sulfuro de hidrógeno. El gas regenerante limpio 80 se puede utilizar en un circuito cerrado o semicerrado en el que se recicla y se reutiliza para regenerar el adsorbente regenerable. Se puede agregar gas regenerante nuevo o de reposición según sea necesario durante todo el procedimiento. Varios gases regenerantes contemplados incluyen nitrógeno, hidrocarburos saturados y gas natural.
En resumen, utilizando dicho procedimiento de limpieza para el gas regenerante, los diversos procedimientos de acuerdo con la presente invención permiten que el uso de producto cáustico pueda eliminarse o minimizarse. Como se ha descrito anteriormente, el adsorbente desechable aborda las preocupaciones ambientales porque algunos adsorbentes son más fáciles de eliminar en comparación con la solución cáustica o los gránulos de hidróxido sólido. Además, se cree que el coste de suministro y eliminación del adsorbente es considerablemente menor que los mismos costes asociados con la solución cáustica o los gránulos de hidróxido sólido. Finalmente, los procedimientos proporcionan el reciclado de un gas regenerante limpio a la sección de secador en lugar de ser utilizado como gas combustible.
Realizaciones específicas
Si bien lo siguiente se describe junto con realizaciones específicas, se entenderá que esta descripción pretende ilustrar y no limitar el alcance de la descripción anterior y las reivindicaciones adjuntas.
Una primera realización de la invención es un procedimiento para producir una corriente de gas regenerante reutilizable, comprendiendo el procedimiento comprimir un efluente del reactor de un procedimiento de deshidrogenación catalítica para proporcionar un efluente comprimido; eliminar cloruros del efluente comprimido en una zona de eliminación de cloruros para proporcionar un efluente tratado; eliminar agua y sulfuro de hidrógeno del efluente tratado en una zona de secador para proporcionar una corriente de salida del secador, teniendo la zona de secador al menos un recipiente que comprende un adsorbente regenerable; regenerar el adsorbente regenerable en la zona de secador con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de gas regenerante gastado, incluyendo la corriente de regenerante gastado agua y sulfuro de hidrógeno; y eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado en una zona de limpieza de regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpio, incluyendo la zona de limpieza de regenerante dos recipientes que tienen un sorbente configurado para eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado. Una realización de la invención es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la primera realización de este párrafo en la que la regeneración del adsorbente regenerable comprende además enfriar el adsorbente regenerable. Una realización de la invención es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la primera realización de este párrafo, en la que el adsorbente regenerable se enfría con la corriente de regenerante limpio. Una realización de la invención es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la primera realización de este párrafo que comprende además enfriar la corriente de regenerante limpio para proporcionar una corriente de regenerante enfriada.
Una realización de la invención es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores en este párrafo hasta la primera realización en este párrafo que comprende además eliminar contaminantes de la corriente de regenerante enfriada. La zona de limpieza del regenerante comprende dos recipientes que funcionan en una configuración de avanceretardo. Se utiliza al menos un recipiente como intercambiador de calor para proporcionar calor o eliminar el calor de una corriente de gas que incluye regenerante. El intercambiador de calor enfría la corriente de regenerante limpio para proporcionar una corriente de regenerante enfriada.
Una segunda realización (no de acuerdo con esta invención) es un procedimiento para eliminar contaminantes de un efluente del reactor de un procedimiento de deshidrogenación catalítica, comprendiendo el procedimiento la deshidrogenación de una alimentación de hidrocarburo en una zona de reacción de deshidrogenación en condiciones de reacción de deshidrogenación en presencia de un catalizador de deshidrogenación para formar un efluente del reactor; comprimir el efluente del reactor para proporcionar un efluente comprimido; eliminar los contaminantes cloruros del efluente comprimido en una zona de eliminación de cloruros para proporcionar un efluente tratado; eliminar agua y sulfuro de hidrógeno del efluente tratado en una zona de secador para proporcionar una corriente de salida del secador que incluye olefinas y parafinas sin convertir, teniendo la zona de secador al menos un recipiente que comprende un adsorbente regenerable; regenerar el adsorbente regenerable en la zona de secador con una corriente de gas regenerante para producir una corriente de regenerante gastado, incluyendo la corriente de regenerante gastado agua y sulfuro de hidrógeno; y eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de regenerante gastado en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpio, incluyendo la zona de limpieza del regenerante uno o más recipientes que tienen un sorbente para eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de regenerante gastado. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores en este párrafo hasta la segunda realización en este párrafo, que comprende además separar la corriente de salida del secador en un separador de productos en una corriente de vapor y una corriente líquida, comprendiendo la corriente líquida una corriente de producto de olefina. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la segunda realización de este párrafo, en donde la corriente de gas regenerante comprende una parte del efluente del reactor. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la segunda realización de este párrafo en donde la zona de reacción de deshidrogenación comprende una pluralidad de reactores, y en donde la corriente de gas regenerante comprende una corriente de efluente. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la segunda realización de este párrafo, que comprende además comprimir la corriente de gas regenerante limpio para proporcionar un gas regenerante comprimido; y pasar el gas regenerante comprimido a un recipiente de eliminación de agua para eliminar agua, hidrocarburos pesados o ambos del gas regenerante comprimido. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores en este párrafo hasta la segunda realización en este párrafo, que comprende además pasar el gas regenerante comprimido al separador de productos. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la segunda realización de este párrafo que comprende además combinar el gas regenerante comprimido con el efluente comprimido. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores de este párrafo hasta la segunda realización de este párrafo que comprende además combinar el gas regenerante comprimido con el efluente tratado. Una realización es una, cualquiera o todas las realizaciones anteriores en este párrafo hasta la segunda realización en este párrafo en donde el sorbente en la zona de limpieza del regenerante comprende un adsorbente sólido que incluye óxido metálico sobre un soporte.
Una tercera realización (no de acuerdo con esta invención) es un procedimiento para limpiar una corriente de regenerante, comprendiendo el procedimiento regenerar un adsorbente regenerable con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de regenerante gastado, incluyendo la corriente de regenerante gastado agua y sulfuro de hidrógeno; eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de regenerante gastado en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpio, incluyendo la zona de limpieza del regenerante uno o más recipientes que tienen un adsorbente sólido que incluye un óxido metálico sobre un soporte configurado para inmovilizar selectivamente sulfuro de hidrógeno; y regenerar un adsorbente regenerable con al menos una porción de la corriente de regenerante limpio.
Por lo tanto, las realizaciones específicas preferidas anteriores deben interpretarse como meramente ilustrativas y no limitan el resto de la descripción de ninguna manera, y se pretende que cubran diversas modificaciones y disposiciones equivalentes incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
En lo anterior, todas las temperaturas se indican en grados Celsius y todas las partes y porcentajes son en peso, a menos que se indique lo contrario.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para producir una corriente de gas regenerante reutilizable, comprendiendo el procedimiento: comprimir un efluente del reactor de un procedimiento de deshidrogenación catalítica para proporcionar un efluente comprimido;
eliminar cloruros del efluente comprimido en una zona de eliminación de cloruros para proporcionar un efluente tratado;
eliminar agua y sulfuro de hidrógeno del efluente tratado en una zona de secador para proporcionar una corriente de salida del secador, teniendo la zona del secador al menos un recipiente que comprende un adsorbente regenerable;
regenerar el adsorbente regenerable en la zona de secador con una corriente de gas regenerante para proporcionar una corriente de gas regenerante gastado, incluyendo la corriente de regenerante gastado agua y sulfuro de hidrógeno; y,
eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado en una zona de limpieza del regenerante para proporcionar una corriente de regenerante limpio, incluyendo la zona de limpieza del regenerante uno o más recipientes que tienen un sorbente configurado para eliminar el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas regenerante gastado;
en el que la zona de limpieza del regenerante comprende dos recipientes que funcionan en una configuración de avance-retardo;
en el que al menos un recipiente se usa como intercambiador de calor para proporcionar calor o eliminar calor de una corriente de gas que incluye el regenerante; y
en el que el intercambiador de calor enfría la corriente de regenerante limpio para proporcionar una corriente de regenerante enfriada; y
en el que el procedimiento comprende además reciclar la corriente de regenerante enfriada a la zona de secador como corriente de gas regenerante.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la regeneración del adsorbente regenerable comprende además enfriar el adsorbente regenerable.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el adsorbente regenerable se enfría con la corriente de regenerante limpio.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende:
eliminar los contaminantes de la corriente de regenerante limpio para proporcionar una corriente regenerada purificada.
5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la corriente de gas regenerante comprende una parte del efluente del reactor.
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