ES2887854T3 - Método para fraccionar una mezcla de hidrocarburos - Google Patents

Abstract

Método, en el que una mezcla de hidrocarburos (número de referencia C) se obtiene al menos parcialmente mediante craqueo con vapor (10) que contiene al menos hidrocarburos con uno, dos y tres átomos de carbono, entre ellos de etano y etileno, en el que se obtiene a partir de la mezcla de hidrocarburos (C) en primer lugar bajo al menos una separación parcial de otros componentes una primera fracción (número de referencia C2+) que contiene la parte principal de los hidrocarburos con dos o más átomos de carbono contenidos en la mezcla de hidrocarburos (C), en el que a partir de la primera fracción (C2+) a continuación pueden obtenerse fracciones adicionales (número de referencia C2, C2H4, C3+, C2H6), entre ellos etano (número de referencia C2H4) que se suministra al craqueo con vapor (10), y etileno (número de referencia C2H4), caracterizado porque después de la al menos separación parcial de los otros componentes y antes de la obtención de las fracciones adicionales (C2, C2H4, C3+, C2H6) a partir de la mezcla de hidrocarburos (C) además se separa una fracción que contiene etano (número de referencia R) en una cantidad que disminuye el contenido de etano en la primera fracción (C2+) a menos del 25 %, en el que la fracción que contiene etano (R) contiene como máximo el 10 % en base molar de otros hidrocarburos con dos átomos de carbono.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para fraccionar una mezcla de hidrocarburos

La invención se refiere a un método según el preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica

Son conocidos un método y dispositivos para el craqueo con vapor (en inglés Steam Cracking) de hidrocarburos y se describen, por ejemplo, en el artículo "Etileno" ("Ethylene") de la Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, en línea desde el 15 abril de 2007, DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2.

Los métodos de craqueo con vapor se llevan a cabo a escala comercial en reactores tubulares que, en principio, se pueden cargar con una variedad de hidrocarburos y mezclas de hidrocarburos que van desde el etano hasta el gasóleo, hasta un punto de ebullición típico de 600 0C (la denominada alimentación al horno). En general, los tubos de reacción o grupos de tubos de reacción que se hacen funcionar en condiciones de craqueo iguales o comparables (véase para ello a continuación), dado el caso pero también en reactores tubulares que se hacen funcionar en condiciones de craqueo homogéneas se designan respectivamente como "hornos de craqueo". Un horno de craqueo es también en la terminología usada en el presente documento una unidad constructiva usada para el craqueo con vapor que expone una alimentación al horno de condiciones de craqueo iguales o comparables. Una instalación para el craqueo con vapor puede presentar uno o varios hornos de craqueo semejantes.

Durante el craqueo con vapor se obtiene lo que se denomina un gas bruto al transformar la corriente de alimento, al menos de forma parcial, en el o en los reactores tubulares. El gas bruto de varios hornos de craqueo puede comprimirse y, como también se explica todavía haciendo referencia a las figuras 1A y 1B, se somete a una secuencia de etapas de postratamiento. Dichas etapas de postratamiento comprenden, en primer lugar, un acondicionamiento del gas bruto, por ejemplo, mediante extinción, enfriamiento y secado, con lo que se obtiene lo que se denomina un gas de craqueo. El gas bruto se denomina en ocasiones también gas de craqueo, y viceversa.

El gas de craqueo consiste en una mezcla de hidrocarburos de diferente longitud de cadena y estructura. Para obtener los productos deseados a partir del gas de craqueo, por lo tanto, es necesario efectuar la separación de este. Se conocen para ello diferentes métodos del estado de la técnica y se describen, por ejemplo, de forma detallada en el mencionado artículo "Etileno" ("Ethylene") de la Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Métodos para procesar gases de craqueo se describen también en los documentos US 5.372.009 A y US 5.361.589 A.

Tal como se describe también a continuación, se juntan en una instalación de craqueo con vapor la alimentación al horno de uno o varios hornos de craqueo normalmente de una o varias denominadas alimentaciones nuevas suministradas externamente y de una o varias corrientes o fracciones de recirculación separadas del gas de craqueo.

La composición del gas de craqueo resulta de entre otros de la composición de la alimentación al horno usada en cada caso.

En el documento WO 2007/018506 A1 se propone un método, que adapta una instalación de producción de olefinas existente para la obtención de al menos un producto de etileno limpio a partir de una mezcla de alimentación gaseosa. La instalación de producción de olefinas comprende un grupo de desmetanización y un grupo de destilación que separa un producto de etileno limpio a partir de una corriente que comprende etileno y etano. Mediante la adaptación se proporciona una batería de distribuidores que separa de la mezcla de alimentación una corriente primaria que comprende aproximadamente del 15 al 90 % del etileno en la mezcla de alimentación y metano y está esencialmente libre de etano, y una o varias corrientes secundarias que comprenden aproximadamente del 10 al 85 % del etileno en la corriente de alimentación y etano y están esencialmente libres de metano. La corriente primaria y una o varias corrientes secundarias se fraccionan adicionalmente proporcionándose un primer y un segundo producto de etileno limpio.

Cuanto más ricas en etano sean la o las alimentaciones nuevas que se usan en la alimentación al horno, más etano contiene también el gas de craqueo. Por consiguiente, se encuentran de nuevo en el gas de craqueo mediante el uso de mezclas de hidrocarburos ricas en etano porcentajes más altos de etano que mediante el uso de mezclas de hidrocarburos pobres en etano como la nafta.

Sin embargo por motivos económicos puede ser preferible utilizar mezclas de hidrocarburos ricas en etano. Estas se producen en la producción de gas natural en grandes cantidades, entre otros en forma de los denominados condensados de gas natural (en inglés Natural Gas Liquids, NGL), y pueden transformarse mediante craqueo con vapor en productos de valor. Lo correspondiente es aplicable también para el gas de esquisto (en inglés Shale Gas) comparativamente rico en etano que se extrae mediante un método de fracturación hidráulica.

Una modificación de una instalación de craqueo con vapor montada para procesar alimentaciones nuevas exclusivamente libres de etano como la nafta en una o varias alimentaciones nuevas que comprenden no sólo cantidades insignificantes de etano, no es posible sin más, ya que el porcentaje de etano comparativamente alto en el gas de craqueo sólo puede controlarse en la separación posterior con grandes costes adicionales de construcción.

Por ejemplo, a este respecto, tienen que proporcionarse una serie de múltiples unidades de separación o ampliarse su capacidad de manera costosa.

Problemas análogos aparecen por supuesto no sólo entonces, si se utilizan completamente alimentaciones nuevas convencionales como por ejemplo nafta mediante alimentaciones nuevas ricas en etano, sino también mediante el uso parcial de alimentaciones nuevas ricas en etano. Dado el caso, esto hace de nuevo que no puedan alcanzarse en ningún caso las ventajas económicas. La invención quiere en el presente documento remediarlo.

Descripción de la invención

Dicho objetivo se alcanza en el marco de la presente invención mediante un método con las características de la reivindicación 1 de la patente. Las reivindicaciones dependientes, así como la descripción que sigue, tienen por objeto realizaciones preferidas.

Antes de explicar las características y ventajas de la presente invención, se explicarán sus principios y los términos utilizados.

Con el término ya usado "alimentación al horno" se designan en el presente documento una o varias corrientes líquidas y/o gaseosas que se suministran a uno o varios hornos de craqueo. También las corrientes obtenidas mediante un método de craqueo con vapor correspondiente, tal como se explica a continuación, pueden suministrarse a uno o varios hornos de craqueo y usarse de nuevo como alimentación al horno. Como alimentación al horno sirve, tal como se explica, una variedad de hidrocarburos y mezclas de hidrocarburos que van desde el etano hasta el gasóleo, hasta un punto de ebullición típico de 600 °C. Tal como se menciona, la presente invención se refiere principalmente al uso de alimentaciones al horno que comprenden alimentaciones nuevas con un contenido comparativamente alto en etano.

Una "alimentación nueva" de este tipo, tal como se menciona, se proporciona desde una instalación externa y se obtiene, por ejemplo, de una o varias fracciones de petróleo, componentes del gas natural con dos a cuatro átomos de carbono, entre ellos etano, y/o condensados de gas natural. Una alimentación al horno puede estar compuesta también de una o varias denominadas "corrientes de recirculación", por tanto corrientes que se generan en la propia instalación y se suministran a un horno de craqueo correspondiente. Una alimentación al horno también puede estar compuesta de una mezcla de una o varias alimentaciones nuevas con una o varias corrientes de recirculación.

Una "instalación de craqueo con vapor" comprende según la terminología usada en el presente documento uno o varios hornos de craqueo que se hacen funcionar en condiciones de craqueo iguales o diferentes y pueden cargarse con alimentaciones al horno iguales o diferentes, además de una “instalación de separación” para separar el gas de craqueo obtenido que comprende normalmente una serie de columnas de destilación y está montada para separar el gas de craqueo en varias fracciones basándose en los puntos de ebullición de los hidrocarburos obtenidos.

En el mundo técnico se usan abreviaturas para las fracciones correspondientes que señalan el número de carbonos de los hidrocarburos obtenidos principal o exclusivamente en cada caso. De manera que, una "fracción C1" es una fracción que contiene principal o exclusivamente metano (sin embargo, convencionalmente, si se da el caso, también hidrógeno, por tanto, también se le denomina "fracción C1 menos"). Por el contrario, una "fracción C2" contiene principal o exclusivamente etano, etileno y/o acetileno. Una "fracción C3" contiene principalmente propano, propileno, metilacetileno y/o propadieno. Una "fracción C4 " contiene principal o exclusivamente butano, buteno, butadieno y/o butino, en la que los correspondientes isómeros dependiendo de la fuente de la fracción C4 pueden contenerse en porcentajes diferentes. Lo mismo se aplica a la "fracción C5" y fracciones superiores. Varias de dichas fracciones también pueden juntarse según el método y/o la denominación. Por ejemplo, una "fracción C2 más" contiene principal o exclusivamente hidrocarburos con dos o más átomos de carbono y una "fracción C2 menos" contiene principal o exclusivamente hidrocarburos con uno o dos átomos de carbono.

Las corrientes líquidas y gaseosas, pueden ser, en la terminología utilizada en el presente documento, pobres o ricas en uno o varios componentes, donde "rica(s)” puede significar un contenido de, al menos, el 90 %, 95 %, 99 %, 99,5 %, 99,9 %, 99,99 %, o 99,999 %, y "pobre(s)" un contenido de, como máximo, el 10 %, 5 %, 1 %, 0,1 %, 0,01 % o 0,001 % basado en moles, peso o volumen. El término "principalmente" designa un contenido de al menos el 50 %, 60 %, 70 %, 80 % o 90 % o corresponde al término “rico”. Las mezclas líquidas y gaseosas pueden, en la terminología utilizada en la presente descripción, estar además enriquecidas o empobrecidas en uno o varios componentes, donde dichos términos se refieren a un contenido correspondiente en una mezcla de partida de la cual se haya obtenido la corriente líquida o gaseosa. La corriente líquida o gaseosa está "enriquecida" cuando contiene al menos 1,1, 1,5, 2, 5, 10, 100 o 1000 veces el contenido de un componente correspondiente, con respecto a la mezcla de partida, y está "empobrecida" cuando contiene como máximo 0,9, 0,5, 0,1, 0,01, o 0,001 veces dicho contenido.

Si una alimentación nueva que contiene en la terminología utilizada en el presente documento etano "en no sólo cantidades insignificantes", así este presenta un contenido de etano que asciende a más del 5 %, 10 %, 20 %, 30 % o 40 %. En principio también podría usarse etano puro como alimentación nueva, por ejemplo junto con otras alimentaciones nuevas más pesadas como nafta. Sin embargo, normalmente el límite superior del contenido de etano de la alimentación nueva correspondiente es del 90 %, 80 %, 70 %, 60 % o 50 %. Por ejemplo, se trata de gas de esquisto o condensados de gas natural en alimentaciones nuevas que contienen etano no sólo en cantidades insignificantes.

En el marco de esta solicitud, los porcentajes representan porcentaje en volumen, porcentaje en moles o porcentaje en masa. Las presiones se indican como presiones absolutas.

Una corriente puede "derivarse" de otra corriente, por ejemplo, mediante dilución, concentración, enriquecimiento, empobrecimiento, separación o reacción de cualquiera de los componentes, mediante etapas de separación o también mediante una unión con al menos una corriente adicional. Una corriente derivada también puede estar formada por la división de una corriente de partida en al menos dos corrientes parciales, en la que entonces cada corriente parcial o también una corriente residual tras la separación de otra corriente es una corriente derivada de este tipo.

Ventajas de la invención

La presente invención parte de un método conocido con el que al menos parcialmente una mezcla de hidrocarburos se obtiene y separa mediante craqueo con vapor. Una mezcla de hidrocarburos semejante se denomina, tal como se explicó anteriormente, gas de craqueo o bruto y se somete a una o varias etapas de acondicionamiento La mezcla de hidrocarburos presenta al menos hidrocarburos con uno, dos o tres átomos de carbono entre ellos etano y etileno. Tal como se ha explicado, las cantidades de etano en un gas de craqueo de este tipo se aumentan con craqueo con vapor mediante el uso de alimentaciones nuevas que contienen etano en no sólo cantidades insignificantes.

Incluso si se usan mezclas de hidrocarburos que contienen principalmente etano como alimentaciones al horno para el craqueo con vapor, el gas de craqueo contiene hidrocarburos con más de tres átomos de carbono. Tal como se ha indicado, las alimentaciones nuevas convencionales como la nafta se sustituyen incluso no necesariamente por completo por alimentaciones nuevas ricas en etano, de manera que, por esta misma razón en el gas de craqueo están contenidas cantidades normalmente considerables de hidrocarburos con más de tres átomos de carbono.

La separación efectuada se diferencia de manera no necesariamente cualitativa, pero sí cuantitativa (es decir, en relación a los correspondientes porcentajes de cantidades de las fracciones separadas), si se utilizan alimentaciones nuevas que contienen etano no sólo en cantidades insignificantes en el craqueo con vapor.

A partir de la mezcla de hidrocarburos se obtiene en primer lugar con al menos una separación parcial de otros componentes una fracción que en el presente documento se denomina "primera fracción". Tal como también se explica todavía a continuación, en el estado de la técnica se diferencia entre los denominados métodos de "primer desmetanizador" y "primer desetanizador". Estos comprenden, en términos generales, que a partir de la mezcla de hidrocarburos se obtiene en primer lugar con al menos la separación parcial de otros componentes una "primera" fracción, que, tal como está previsto según la invención, contiene o bien la parte principal que contiene hidrocarburos con dos o más átomos de carbono que están contenidos anteriormente en la mezcla de hidrocarburos o bien, como no está previsto según la invención, la parte principal que contiene hidrocarburos con dos o menos átomos de carbono que están contenidos anteriormente en la mezcla de hidrocarburos.

Esta primera fracción contiene entonces el porcentaje principal de los hidrocarburos contenidos en la mezcla de hidrocarburos con dos o más átomos de carbono si se le ha realizado anteriormente una denominada desmetanización, es decir, se separaron los componentes más ligeros (metano y dado el caso hidrógeno). Por el contrario, en primer lugar se separan en un desetanizador los hidrocarburos con tres o más átomos de carbono a partir de una mezcla de hidrocarburos correspondiente, que da una primera fracción que contiene la parte principal en la mezcla de hidrocarburos que contiene anteriormente hidrocarburos con dos o menos átomos de carbono.

El método según la invención sirve para el método de primer desmetanizador y las variantes correspondientes de dicho método, tal como se conocen en general, ya que la fracción denominada en el presente documento "primera fracción" que consiste en el proceso de separación (desmetanizador) aguas abajo en cada caso contiene el porcentaje principal total o principal de las cantidades de etano contenidas en la mezcla de hidrocarburos inicial (gas de craqueo o bruto). Tal como se ha explicado varias veces, estas cantidades de etano se aumentan significativamente mediante el uso de alimentaciones nuevas que contienen etano en no sólo cantidades insignificantes.

Tanto con el método del primer desmetanizador como del primer desetanizador se obtienen posteriormente a partir de la primera fracción explicada fracciones adicionales. En estas fracciones adicionales puede tratarse de fracciones con hidrocarburos con longitudes de cadena diferentes y/o homogéneas y/o la misma fórmula aditiva y/o de estructura. Un ejemplo típico para las correspondientes fracciones adicionales son, por ejemplo, etileno y/o butadieno y/o fracciones de varios hidrocarburos con longitudes de cadena diferentes y/o homogéneas que se descarguen en una instalación correspondiente y/o se suministren a un proceso de craqueo con vapor (denominadas fracciones de recirculación). Una fracción de recirculación de este tipo es según la invención etano separado del gas de craqueo.

Tal como se ha explicado igualmente varias veces, dado el caso las instalaciones de separación que están configuradas como parte de las instalaciones de craqueo con vapor para tratar alimentaciones nuevas pobres en etano, en muchos casos no están montadas para controlar mediante técnicas capacitivas o de separación en el procesamiento de alimentaciones nuevas ricas en etano cantidades de etano más altas en la mezcla de hidrocarburos obtenida (gas de craqueo o bruto).

Se prevé según la invención, después de la separación al menos parcial de los otros componentes de la mezcla de hidrocarburos original, por lo tanto después de la formación de la primera fracción, en particular aguas abajo del desmetanizador, también separar una fracción que contiene etano, de modo que el contenido de etano en la primera fracción se reduce a menos del 25 %. La separación tiene lugar antes de la obtención posterior de las fracciones adicionales. Al tener lugar la separación aguas abajo de la al menos separación parcial de otros componentes de la mezcla de hidrocarburos original, se reduce el contenido de etano de la primera fracción. De esta manera puede adaptarse el contenido de etano en la primera fracción, por ejemplo, a los contenidos de etano obtenidos con el uso de alimentaciones nuevas pobres en etano. Esto posibilita, mediante la modificación de la o las alimentaciones nuevas seguir haciendo funcionar sin grandes cambios la instalación de separación hasta las medidas previstas según la invención.

Dicho de otro modo, por medio de la separación según la invención de la fracción que contiene etano se reduce en lo posible el contenido de etano de la primera fracción, de modo que las instalaciones de separación existentes están habilitadas para su procesamiento. A diferencia de la ampliación de la capacidad de las unidades de separación dependientes para obtener las fracciones adicionales que de otro modo serían necesarias para controlar las cantidades de etano elevadas, el método según la invención posibilita una reducción fácil y rentable en comparación de las cantidades de etano elevadas.

Dado el caso, la fracción que contiene etano contiene además de etano otros componentes que se ajustan según el método que se usa para obtener la primera fracción. Así una fracción que contiene etano de este tipo puede contener, por ejemplo, hidrocarburos con tres o más átomos de carbono si se utiliza un método de primer desmetanizador, como es el caso según la invención. La fracción que contiene etano puede también estar compuesta principalmente (en el sentido de la definición anterior) de etano.

La fracción que contiene principalmente etano es en cualquier caso, en el sentido anterior, pobre en otros hidrocarburos con dos átomos de carbono, preferiblemente libre de estos. Los otros hidrocarburos de este tipo con dos átomos de carbono se obtienen en las etapas de separación conectadas aguas abajo a partir de la primera fracción. Por ejemplo, está contenido etileno como máximo al 1,5 %, 1,0 %, 5000 ppm, 4000 ppm o 3000 ppm.

En particular, un método según la invención comprende un contenido de etano fijado que está permitido en las instalaciones de separación usadas en una realización del método. En la especificación correspondiente también pueden usarse los valores que se generan normalmente en el procesamiento de las alimentaciones nuevas pobres en etano. La cantidad de la fracción que contiene etano se adapta a ello en correspondencia. Por tanto, tal como se ha explicado, se reduce tanto la cantidad de etano en la primera fracción que puede respetarse el contenido de etano que puede tolerarse en los dispositivos dependientes o las unidades de separación. A este respecto, se trata por ejemplo también de un contenido de etano de menos del 20 %, 17 %, 15 %, 13 % o el 10 %.

El contenido de etano en la primera fracción después de la separación de la fracción que contiene principalmente etano define también sus cantidades totales o su flujo volumétrico, de modo que resultan en el presente documento cantidades de etano "permitidas" también, por ejemplo de las correspondientes limitaciones hidráulicas de las piezas existentes. Por ejemplo, los dispositivos de hidrogenación también están limitados, tal como se representan en las figuras adjuntas, en su caudal máximo, de modo que también en el presente documento no deberían sobrepasarse una cantidad de etano permitida (que define las cantidades o el flujo volumétrico de la correspondiente corriente).

Tal como se ha explicado, la fracción que contiene etano puede contener en particular todavía otros hidrocarburos, en particular trazas de etileno y acetileno así como dado el caso hidrocarburos con tres o más átomos de carbono. Estos pueden separarse de la fracción que contiene etano, de modo que a continuación está presente una fracción de etano puro o una fracción rica en etano.

Es ventajoso procesar la fracción que contiene etano al menos parcialmente mediante craqueo con vapor, lo que significa que el etano correspondiente se dirige hacia la instalación de craqueo con vapor usada como corriente de recirculación.

Tal como ya se ha explicado, el método según la invención sirve para el método de primer desmetanizador. Tal como se ha explicado anteriormente, en el método del primer desmetanizador se separa una fracción de la mezcla de hidrocarburos para obtener la primera fracción que contiene el porcentaje principal de metano e hidrógeno contenidos (por tanto, se separa la denominada fracción C1 menos). De este modo la primera fracción contiene el porcentaje principal de los hidrocarburos con dos o más átomos de carbono contenidos en la mezcla de hidrocarburos.

Una instalación de separación correspondiente puede presentar una primera unidad de separación que esté montada para obtener una primera fracción a partir de la mezcla de hidrocarburos en primer lugar con al menos una separación parcial de otros componentes que contiene la parte principal de los hidrocarburos con dos o más átomos de carbono contenidos anteriormente en la mezcla de hidrocarburos. Pueden preverse unidades de separación adicionales que estén montadas para obtener fracciones adicionales posteriormente a partir de la primera fracción, entre ellas etano, que se suministra al craqueo con vapor y etileno. La instalación de separación puede presentar una unidad de separación adicional que está montada para separar una fracción que contiene etano después de la separación al menos parcial de otros componentes y antes de la obtención de las fracciones adicionales a partir de la mezcla de hidrocarburos en una cantidad que reduce el contenido de etano en la primera fracción a menos del 25 %. Las propiedades de esta fracción que contiene principalmente etano se han explicado ya con detalle.

La unidad de separación adicional puede configurarse como columna de destilación que presenta preferiblemente de 60 a 120, por ejemplo de 70 a 100, en particular de 80 a 90 pisos de separación. Un dimensionamiento de este tipo sirve en particular para el método de primer desmetanizador. Las presiones de funcionamiento y temperaturas de funcionamiento usadas de manera ventajosa se ajustan según el ambiente del proceso y el punto de integración en la correspondiente secuencia de desmontaje.

De manera ventajosa, una instalación de separación de este tipo está montada para llevar a cabo el método explicado anteriormente.

La invención se explica a continuación haciendo referencia a las figuras adjuntas con respecto al estado de la técnica y con respecto a ejemplos comparativos no según la invención.

Breve descripción de las figuras

La figura 1A ilustra de manera esquemática el desarrollo de un método para generar productos de hidrocarburos según el estado de la técnica.

La figura 1B ilustra de manera esquemática el desarrollo de un método para generar productos de hidrocarburos según el estado de la técnica.

La figura 2 ilustra de manera esquemática el desarrollo de un método para separar una mezcla de hidrocarburos según una forma de realización de la invención.

La figura 3 ilustra de manera esquemática el desarrollo de un método para separar una mezcla de hidrocarburos según una forma de realización de la invención.

La figura 4 ilustra de manera esquemática el desarrollo de un método para separar una mezcla de hidrocarburos según un ejemplo comparativo no según la invención.

La figura 5 ilustra de manera esquemática el desarrollo de un método para separar una mezcla de hidrocarburos según un ejemplo comparativo no según la invención.

En las figuras, los elementos correspondientes entre sí están dotados de números de referencia idénticos y no se explicarán reiteradamente por motivos de claridad.

Descripción detallada de las figuras

En la figura 1A se representa el desarrollo de un método para generar productos de hidrocarburos mediante craqueo con vapor y la separación posterior de un gas de craqueo contenido en fracciones según el estado de la técnica en forma de un diagrama esquemático.

El núcleo del método es un proceso de craqueo con vapor 10 que puede llevarse a cabo con el uso de uno o varios hornos de craqueo 11 a 13. A continuación se explica sólo el funcionamiento del horno de craqueo 11, los otros hornos de craqueo 12 y 13 pueden trabajar de manera correspondiente.

El horno de craqueo 11 se carga con una corriente A como alimentación al horno, que se trata parcialmente de una denominada alimentación nueva que puede estar disponible de fuentes externas a la instalación, y por otra parte de una denominada corriente de recirculación que se produce en el propio método. También los otros hornos de craqueo 12 y 13 pueden cargarse con corrientes correspondientes. Diferentes corrientes también pueden introducirse en los hornos de craqueo 11 a 13, una corriente puede repartirse en varios hornos de craqueo o varias corrientes parciales pueden unirse en una corriente de acumulación que, por ejemplo, como corriente A se suministra a los hornos de craqueo 11 a 13.

Mediante craqueo con vapor en el proceso de craqueo con vapor 10 se obtiene una corriente de gas bruto B que a veces en este contexto se denomina corriente de gas de craqueo. La corriente de gas bruto B se purifica en una serie de fases de purificación no representadas de un proceso de purificación 20, por ejemplo, se somete a una denominada extinción con aceite, se somete a prefraccionamiento, se condensa, se vuelve a enfriar y se seca.

La correspondiente corriente tratada B, el verdadero gas de craqueo C y con ello la mezcla de hidrocarburos separada en el marco de la presente invención, se somete posteriormente a un proceso de separación 30. El proceso de separación 30 se implementa en la correspondiente instalación de separación. Se obtiene un número de fracciones que en el presente documento, tal como se explicó al principio, de manera correspondiente se denomina el número de carbonos de los hidrocarburos contenidos principalmente. El proceso de separación 30 representado en la figura 1A trabaja según el principio de "primer desmetanizador", otro proceso de separación según el principio de "primer desmetanizador" se representa en la figura 1B.

En el proceso de separación 30 se separa del gas de craqueo C en primer lugar en una primera unidad de separación 31 (el denominado desmetanizador) una fracción gaseosa C1 o C1 menos (designada con el número de referencia C1), que, si no se ha eliminado ya anteriormente, también puede contener todavía hidrógeno. Se usa normalmente como gas de combustión. Queda una fracción líquida C2 más (número de referencia C2+) que se conduce a una segunda unidad de separación 32 (el denominado desetanizador). La fracción C2 más se denomina en el marco de esta solicitud "primera" fracción si se utiliza un método de primer desmetanizador.

En esta segunda unidad de separación 32 se separa una fracción gaseosa C2 (número de referencia C2) de la fracción C2 más. Por ejemplo, la fracción C2 más puede someterse a un proceso de hidrotratamiento 41, para transformar el acetileno contenido en etileno. A continuación, se fracciona la fracción C2 en una unidad de separación de C2 35 (denominada también como divisor C2) en etileno (número de referencia C2H4) y etano (número de referencia C2H6). El último puede someterse como corriente de recirculación D en uno o varios hornos de craqueo 11 a 13 de nuevo a un proceso de craqueo con vapor 10. En el ejemplo representado se añaden las corrientes de recirculación D y E a la corriente A. Las corrientes de recirculación D y E y la corriente A también pueden llevarse a diferentes hornos de craqueo 11 a 13.

Tal como se ha explicado, se aumenta por la alimentación de alimentaciones nuevas que contienen etano no sólo en una cantidad insignificante en particular el porcentaje del etano en el gas de craqueo C. Las unidades de separación explicadas están en instalaciones existentes que están montadas para el uso de alimentaciones nuevas exclusivamente pobres en etano, no se diseñan para las correspondientes grandes cantidades de etano.

En la segunda unidad de separación 32 queda una fracción líquida C3 más (número de referencia C3+) que se conduce a una tercera unidad de separación 33 (el denominado despropanizador). En esta se separa una fracción C3 (número de referencia C3) de la fracción C3 más y, por ejemplo, se somete a un proceso de hidrotratamiento 42 adicional para transformar el metilacetileno en la fracción C3 en propileno. A continuación se fracciona la fracción C3 en una unidad de separación de C3 36 en propeno (número de referencia C3H6) y propano (número de referencia C3H8). El último como corriente de recirculación E puede someterse de nuevo a un proceso de craqueo con vapor 10 en uno o varios hornos de craqueo 11 a 13, individualmente o con otras corrientes. En la tercera unidad de separación 33 queda una fracción líquida C4 más (número de referencia C4+) que se conduce a una cuarta unidad de separación 34 (el denominado desbutanizador). En esta se separa una fracción C4 (número de referencia C4) de una fracción C4 más. Queda una fracción líquida C5 más (número de referencia C5+).

Mediante el uso exclusivamente de alimentaciones al horno gaseosas no se producen, dado el caso, ninguna o cantidades o significativamente bajas de hidrocarburos C3 más, C4 más o C5 más, de modo que puede prescindirse de dichas últimas unidades de separación.

Se entiende que todas las fracciones representadas pueden someterse también a etapas de postratamiento adecuadas. Por ejemplo, puede separarse de la corriente de hidrocarburos C4, en caso de obtenerse, 1,3-butadieno. Además, pueden usarse corrientes de recirculación adicionales que de manera análoga a las corrientes de recirculación D y E se someten al proceso de craqueo con vapor 10.

En la figura 1B se representa el desarrollo de un método alternativo para generar hidrocarburos mediante craqueo con vapor según el estado de la técnica en forma de diagrama esquemático. También en este caso el núcleo del método es un proceso de craqueo con vapor 10 que puede desarrollarse bajo el uso de uno o varios hornos de craqueo 11 a 13 A diferencia del método de la figura 1A, en este caso se somete el gas de craqueo C a un proceso de separación 30 según el principio de "primer desetanizador".

En el proceso de separación 30 se separa a este respecto del gas de craqueo C en primer lugar en una primera unidad de separación 37 una fracción gaseosa C2 menos (número de referencia C2-) que puede contener principalmente metano, etano, etileno y acetileno, si no se ha eliminado ya anteriormente, también todavía hidrógeno. La fracción C2 menos se denomina en el marco de esta solicitud "primera" fracción, si se utiliza un método de primer desetanizador.

En general, la fracción C2 menos puede someterse a un proceso de hidrotratamiento 43 para transformar el acetileno contenido en etileno. A continuación se separa una fracción C1 de la fracción C2 menos en una unidad de separación de C2 menos 38 y se usa adicionalmente como anteriormente. Queda una fracción C2 que se fracciona en una unidad de separación de C235 como anteriormente en etileno y etano. El último también puede someterse de nuevo en este caso como corriente de recirculación D a un proceso de craqueo con vapor 10 en uno o varios hornos de craqueo 11 a 13. En la primera unidad de separación 37 queda también en este caso, dado el caso, una fracción líquida C3 más que se trata en las unidades de separación 33 a 36 y dado el caso en la unidad de hidrotratamiento 42, tal como explica ya la figura 1.

También en este caso representa un porcentaje elevado de etano en el gas de craqueo un problema ya que las unidades de separación en las instalaciones están diseñadas para alimentaciones nuevas exclusivamente pobres en etano no para las grandes cantidades de etano correspondientes.

Por ejemplo, el experto en la técnica conoce varias alternativas de métodos adicionales a partir del artículo nombrado al principio “Etileno” ("Ethylene") de la Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry que se diferencian en particular en el acondicionamiento del gas de craqueo C y/o el proceso de separación usado.

La figura 2 muestra un planteamiento para resolver el problema del elevado porcentaje de etano en el gas de craqueo usando alimentaciones nuevas que contienen etano no sólo en una cantidad insignificante, según una forma de realización de la invención.

El método mostrado en la figura 2 se representa en forma de un diagrama esquemático y consiste en el método mostrado en la figura 1A según el principio de primer desmetanizador. A modo de ilustración de la capacidad de uso universal del método según la forma de realización mostrada se prescindió de los procesos o dispositivos para la producción del gas de craqueo C.

Sin embargo, un gas de craqueo C correspondiente puede obtenerse de manera análoga al método mostrado, por ejemplo, en la figura 1A. En particular, un gas de craqueo C de este tipo procede de uno o varios hornos de craqueo 11 a 13 que se cargan al menos parcialmente con una alimentación nueva como alimentación al horno que presenta etano no sólo en una cantidad insignificante.

Tal como se ha explicado, si se usan alimentaciones al horno exclusivamente gaseosas dado el caso para formar ninguna o cantidades significativamente bajas de hidrocarburos C3 más, C4 más o C5 más, de modo que se prescindió de una representación de los procesos o dispositivos usados para separar las fracciones correspondientes. Si estos hidrocarburos correspondientes se producen, también pueden estar previstos en los métodos mostrados en la figura 2 tales procesos o dispositivos.

En lugar de un gas de craqueo C también puede usarse, por ejemplo, una fracción de un gas de craqueo correspondiente que resulta de la separación en hidrocarburos con cuatro o más átomos de carbono por un lado e hidrocarburos con tres o menos átomos de carbono por otro.

El método representado en la figura 2 según una forma de realización de la invención se diferencia del método mostrado en la figura 1A en particular mediante el uso de una unidad de separación 51 adicional en el proceso de separación 30.

En la unidad de separación 51 adicional, por ejemplo una columna de destilación, que muestra las características mostradas anteriormente, se separa una fracción líquida que contiene etano que contiene todavía, sin embargo en un método de primer desmetanizador, tal como se representa en el presente documento, componentes de alto punto de ebullición adicionales, en particular hidrocarburos C3 más y superiores. El contenido se ajusta, tal como se ha comentado, a la alimentación al horno y es relativamente bajo en alimentaciones al horno exclusivamente gaseosas. Esta fracción que contiene principalmente etano lleva en la figura 2 el número de referencia R.

Esta fracción R que contiene principalmente etano y los componentes de alto punto de ebullición, es al mismo tiempo pobre en otros hidrocarburos con dos átomos de carbono. A continuación, se conduce a una unidad de separación 52 adicional en la que se separan entre sí los componentes C3 más de alto punto de ebullición y el etano. La unidad de separación 52 también puede conducir una parte del etano o una parte de la fracción rica en etano correspondiente fuera de la unidad de separación 35 (representada con puntos) explicada anteriormente. De este modo puede ahorrarse energía y se aprovecha la capacidad de separación presente de todos modos de la unidad de separación 52. En la unidad de separación 52, que está formada normalmente con una columna de destilación, puede dejarse esta fracción de etano de la unidad de separación 35, en particular, en la cabeza. Además puede introducirse, tal como se ilustra con una flecha discontinua, etano adicional.

Una fracción de etano obtenida en la unidad de separación 52, por ejemplo un producto de cabeza de una columna de destilación correspondiente, puede retirarse, limpiarse con corrientes adicionales, y reconducirse a un proceso de craqueo, tal como se ha ilustrado ya anteriormente con la corriente D.

La corriente adicional obtenida en la unidad de separación 51, que este documento se designa con C2, se trata del porcentaje que queda de la fracción C2 más tras la separación de la fracción R que contiene principalmente etano (con los hidrocarburos C3 más) que mediante la separación puede ajustarse a cualquier cantidad de etano. Así las unidades de separación dispuestas aguas abajo de la unidad de separación 51 (tal como se muestra en la figura 1A) no es necesario que se cambien de alimentaciones al horno pobres en etano a ricas en etano en la modificación de una instalación de craqueo correspondiente.

La función de la unidad de separación 51 adicional corresponde así parcialmente a la función de la unidad de separación 32 de un método convencional (compárese con la figura 1A), en la que, sin embargo, no se separa en la unidad de separación 51 ninguna fracción C3 más "pura" sino una fracción C3 más con un porcentaje considerable de etano (es decir, la fracción que contiene etano nombrada varias veces). También la función de la unidad de separación 52 corresponde parcialmente a la función de la unidad de separación 32 del método convencional, sin embargo, con la diferencia, que en la unidad de separación 52 se separa en comparación un etano puro de los hidrocarburos C3 más. Se trata de manera funcional de un denominado desetanizador que de todas formas está presente.

En la figura 3 se ilustra el método ilustrado en la figura 2 otra vez en forma de una representación alternativa. Como resulta evidente a partir de la figura 3, las unidades de separación 31, 35, 51 y 52 se implementan en las instalaciones correspondientes en forma de columnas de destilación.

En una a su vez representación correspondiente de la figura 2, la figura 4 muestra un ejemplo comparativo no según la invención, en el que tiene lugar la separación de una mezcla de hidrocarburos o del gas de craqueo C según el principio de "primer desetanizador". Esto significa, tal como se ha explicado, que se forma una fracción en una primera unidad de separación 37 allí prevista a partir del gas de craqueo C que contiene el porcentaje principal de los hidrocarburos con dos o menos átomos de carbono contenidos en el gas de craqueo C. Sin embargo, esta fracción C2 menos contiene alimentaciones nuevas ricas (o más ricas) en etano en el craqueo con vapor así como altos contenidos de etano tal como anteriormente que dado el caso no puede tolerarse en instalaciones de separación convencionales, cuando está montada esta separación de gases de craqueo que se obtienen mediante craqueo con vapor de las alimentaciones nuevas pobres en etano.

Una unidad de separación 33 montada para procesar los hidrocarburos C3 más se ilustra en el presente documento sólo esquemáticamente, sin embargo, puede estar presente, dado el caso, además de los dispositivos dependientes.

Por consiguiente, en primer lugar se separa una fracción que contiene etano S en una unidad de separación 53 adicional de la primera fracción, en este caso de la fracción C2 menos presente en primer lugar aguas abajo de la unidad de separación 37, concretamente en una cantidad que reduzca el contenido de etano en la fracción C2 menos que queda aguas abajo de la, unidad de separación 53 en una cantidad tolerable, por ejemplo, menos del 25 %. A diferencia de anteriormente, la fracción que contiene etano, no contiene en este caso sin embargo ninguna cantidad apreciable de compuestos pesados, es decir, hidrocarburos C3 más.

La fracción C2 menos, tal como se muestra ya en la figura 1, se suministra a una unidad de separación 38 que trabaja tal como explica la figura 2B. Debido a la unidad de separación 53 conectada aguas arriba, esta debe procesar sin embargo una cantidad de etano significativamente pequeña.

La unidad de hidrogenación 43 se dispone preferiblemente tal como se representa en la figura 4 (compárese la disposición diferente en relación con la figura 1), de modo que tiene que procesar sólo la corriente C2 menos aguas abajo de la unidad de separación 53 adicional.

De manera alternativa a la disposición representada en la figura 4 de la unidad de separación 53 adicional aguas abajo de la unidad de separación 37 puede preverse esta también, por ejemplo, paralela a la unidad de separación 37 o aguas abajo de la unidad de separación 38 para adaptar la corriente C2 allí producida.

En la figura 5 se representa la alternativa citada en primer lugar como un ejemplo comparativo no según la invención, es decir, la disposición paralela a la unidad de separación 37. La unidad de separación 37 se ilustra con detalle junto con la unidad de separación 53 adicional.

La unidad de separación 37 comprende en el ejemplo representado un primer dispositivo de separación 371 y un segundo dispositivo de separación 372 (también denominada columna doble).

Se suministra el gas de craqueo C al primer dispositivo de separación 371. El primer dispositivo de separación 371 se hace funcionar con el uso de un reflujo líquido 371a. En el resto líquido del primer dispositivo de separación 371 se separa un producto residual líquido que esencialmente contiene todavía todos los componentes del gas de craqueo C. Esta se retira como corriente 371b y se introduce en el segundo dispositivo de separación 372. En la cabeza del primer dispositivo de separación 371 se retira una corriente de cabeza 371c, que se trata de una corriente C2 menos cuyo contenido de etano entre otros puede ajustarse mediante la cantidad de reflujo 371a.

En el segundo dispositivo de separación 372 se obtendrá un producto residual líquido 372a en forma de una fracción C3 más pobre en o libre de otros hidrocarburos. En una zona superior de este segundo dispositivo de separación 372 se retira una corriente 372b y abandona parcialmente (tras la condensación en un condensador no representado) como el reflujo líquido 371a se conduce al primer dispositivo de separación 371 y parcialmente a la unidad de separación 53 que, por ejemplo, se forma como una columna de destilación tal como se ha explicado anteriormente.

La unidad de separación 53, tal como se ha explicado ya anteriormente, está formada para separar la fracción que contiene etano S. En el caso de la fracción que contiene etano S (que, dado el caso, puede contener todavía restos de hidrocarburos C3 más) se trata del producto residual líquido de esta unidad de separación 53. De la cabeza de esta unidad de separación se retira, por el contrario, una corriente 53a que contiene además de etano (que no se separa en el resto líquido de la unidad de separación 53) también otros hidrocarburos con tres átomos de carbono. Esta corriente puede con ello unirse con la corriente de cabeza 371c retirada en la cabeza del primer dispositivo de separación 371.

Las corrientes unidas 53a y 371c corresponden a una corriente C2 menos tal como se obtiene según la figura 4 en la unidad de separación 53.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Método, en el que una mezcla de hidrocarburos (número de referencia C) se obtiene al menos parcialmente mediante craqueo con vapor (10) que contiene al menos hidrocarburos con uno, dos y tres átomos de carbono, entre ellos de etano y etileno, en el que se obtiene a partir de la mezcla de hidrocarburos (C) en primer lugar bajo al menos una separación parcial de otros componentes una primera fracción (número de referencia C2+) que contiene la parte principal de los hidrocarburos con dos o más átomos de carbono contenidos en la mezcla de hidrocarburos (C), en el que a partir de la primera fracción (C2+) a continuación pueden obtenerse fracciones adicionales (número de referencia C2, C2H4, C3+, C2H6), entre ellos etano (número de referencia C2H4) que se suministra al craqueo con vapor (10), y etileno (número de referencia C2H4), caracterizado porque después de la al menos separación parcial de los otros componentes y antes de la obtención de las fracciones adicionales (C2, C2H4, C3+, C2H6) a partir de la mezcla de hidrocarburos (C) además se separa una fracción que contiene etano (número de referencia R) en una cantidad que disminuye el contenido de etano en la primera fracción (C2+) a menos del 25 %, en el que la fracción que contiene etano (R) contiene como máximo el 10 % en base molar de otros hidrocarburos con dos átomos de carbono.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el contenido de etano en la primera fracción (C2+) mediante la separación de la fracción que contiene etano (R) puede disminuirse a un contenido de etano de menos del 20 %, menos del 17 %, menos del 15 %, menos del 13 % o menos del 10 %.

3. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracción que contiene etano (R) contiene menos del 1,5 %, menos del 1,0 %, menos de 5000 ppm, menos de 4000 ppm o menos de 3000 ppm de etileno.

4. Método según la reivindicación 2 o 3, en el que la fracción que contiene etano (R) se procesa al menos parcialmente mediante craqueo con vapor (10).

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que para obtener la primera fracción (C2+) a partir de la mezcla de hidrocarburos (C) se separa una fracción (C1 -) que contiene el porcentaje principal del metano e hidrógeno contenidos anteriormente en la mezcla de hidrocarburos (C), de modo que en la primera fracción (C2) está contenido el porcentaje principal de los hidrocarburos con dos o más átomos de carbono contenidos anteriormente en la mezcla de hidrocarburos (C).

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de hidrocarburos (C) o una fracción (C2+) derivada en este caso de ella se somete a un método de hidrogenación.