ES2962516T3 - Proceso para eliminar compuestos oxigenados de corrientes de hidrocarburos - Google Patents
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Abstract
Un método para eliminar compuestos oxigenados de una corriente de hidrocarburos comprende hacer pasar una corriente de hidrocarburos a una torre cáustica que tiene una pluralidad de bucles, poner en contacto la corriente de hidrocarburos con un catalizador sulfurado entre un primer bucle de la pluralidad de bucles y un segundo bucle de la pluralidad de bucles. para producir un producto de reacción, pasar el producto de reacción al segundo bucle, eliminar al menos una porción del sulfuro de hidrógeno en el segundo bucle de la torre cáustica para producir una corriente de producto, y separar la corriente de producto en una pluralidad de corrientes de hidrocarburos en una zona de separación situada aguas abajo de la torre de cáustica. La corriente de hidrocarburos comprende hidrocarburos, componentes que contienen oxígeno y compuestos que contienen azufre. Al menos una porción de los compuestos de azufre reacciona en presencia del catalizador sulfurado para producir sulfuro de hidrógeno en el producto de reacción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Proceso para eliminar compuestos oxigenados de corrientes de hidrocarburos
Referencia cruzada a aplicaciones relacionadas
Esta solicitud reivindica prioridad a la Solicitud de Documento de Patente de los EE.UU. de Número de Serie 15/164,576, presentada el 25 de Mayo, 2016, y titulada "Process for Removing Oxigenates from Hydrocarbon Streams",
Antecedentes
El petróleo crudo y otros hidrocarburos (por ejemplo, diversas corrientes de gas, carbón, lignito, coque, biomasa, etc.) se pueden convertir en una variedad de productos mediante diversos procesos. Inicialmente, los componentes valiosos se pueden separar y purificar de una corriente de hidrocarburos, y los componentes restantes (por ejemplo, fracciones de crudo pesado) se pueden procesar usando diversas reacciones para convertir los componentes menos valiosos en componentes más valiosos. El craqueo es un ejemplo de un proceso usado para convertir hidrocarburos pesados en hidrocarburos más ligeros o convertir componentes más ligeros en compuestos más valiosos. Por ejemplo, se pueden producir olefinas a partir de materias primas de hidrocarburos mediante procesos catalíticos y/o de craqueo con vapor. Estos procesos de craqueo pueden mejorar varios reactivos y producir olefinas ligeras tales como etileno y propileno a partir de diversas materias primas. El oxígeno y los compuestos oxigenados pueden estar presentes en los diversos procesos de craqueo a través de una introducción en la corriente de alimentación, a través del proceso (por ejemplo, a través de la oxidación del coque en el catalizador en una unidad de craqueo catalítico fluido (FCC, por sus siglas en ingles), en la introducción de vapor en el craqueo con vapor, etc..), o similares. El oxígeno y los compuestos oxigenados resultantes se pueden eliminar junto con otros contaminantes mediante diversos procesos aguas abajo para producir cualquier número de corrientes de producto comercializables. El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US2009036727 describe un proceso para eliminar componentes ácidos de una corriente gaseosa que contiene hidrocarburos que comprende alimentar una corriente de alimentación gaseosa a una torre cáustica de múltiples etapas que tiene al menos una zona de recirculación de agente cáustico y al menos una zona cáustica de un solo paso ubicada aguas abajo de la(s) zona(s) de recirculación del agente cáustico.
Sumario
La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.
En una realización, un método para eliminar compuestos oxigenados de una corriente de hidrocarburos comprende hacer pasar una corriente de hidrocarburos a una torre cáustica con una pluralidad de circuitos, poner en contacto la corriente de hidrocarburos con un catalizador sulfurado entre un primer circuito de la pluralidad de circuitos y un segundo circuito de la pluralidad de circuitos para producir un producto de reacción, hacer pasar el producto de reacción al segundo circuito, eliminar al menos una porción del sulfuro de hidrógeno en el segundo circuito de la torre cáustica para producir una corriente producto, y preferiblemente separar la corriente producto en una pluralidad de corrientes de hidrocarburos en una zona de separación ubicada aguas abajo de la torre cáustica. La corriente de hidrocarburos comprende hidrocarburos, componentes que contienen oxígeno y compuestos que contienen azufre. Al menos una porción de los compuestos de azufre reacciona en presencia del catalizador sulfurado para producir sulfuro de hidrógeno en el producto de reacción.
En una realización, un sistema para eliminar compuestos oxigenados de una corriente de hidrocarburos comprende una unidad de lavado cáustico que comprende una pluralidad de circuitos de lavado cáustico y un reactor de hidrogenación configurado para recibir una primera corriente gaseosa procedente de un primer circuito de lavado cáustico de la pluralidad de circuitos de lavado cáustico y hacer pasar una segunda corriente gaseosa procedente del reactor de hidrogenación a un segundo circuito de lavado cáustico de la pluralidad de circuitos de lavado cáustico. El reactor de hidrogenación comprende un catalizador sulfurado.
Estas y otras características se entenderán más claramente a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos y reivindicaciones adjuntos.
Breve descripción del dibujo
Para una comprensión más completa de la presente descripción, ahora se hace referencia a la siguiente breve descripción, tomada en relación con los dibujos adjuntos y la descripción detallada, en donde números de referencia similares representan partes similares.
La Figura 1 ilustra un diagrama de flujo esquemático de un proceso para eliminar compuestos que contienen oxígeno según una realización.
Descripción detallada
Se debe entender procedente desde el principio que, aunque a continuación se ilustran implementaciones ilustrativas de una o más realizaciones, los sistemas y métodos descritos se pueden implementar usando cualquier número de técnicas, ya sean conocidas actualmente o aún no existentes. La descripción no se debe limitar de ninguna manera a las implementaciones, dibujos y técnicas ilustrativos que se ilustran a continuación, pero se pueden modificar dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
A lo largo de la solicitud se aplicarán la siguiente breve definición de términos:
El término "que comprende" significa que incluye, entre otros, y se debe interpretar en la forma en que se usa normalmente en el contexto de las patentes;
Las frases "en una realización", "según una realización" y similares generalmente significan que el rasgo, estructura o característica particular que sigue a la frase se puede incluir en al menos una realización de la presente invención, y se puede incluir en más de una realización de la presente invención (es importante destacar que tales frases no se refieren necesariamente a la misma realización);
Si la especificación describe algo como "ejemplar" o un "ejemplo", se debe entender que se refiere a un ejemplo no exclusivo;
Los términos "alrededor " o "aproximadamente" o similares, cuando se usan con un número, pueden significar ese número específico, o alternativamente, un intervalo cercano al número específico, como lo entienden los expertos en el campo de la técnica; y
Si la especificación establece que un componente o característica "puede", "podría", "debería", "pudiera", "preferiblemente", "posiblemente", "típicamente", "opcionalmente", "por ejemplo", "frecuentemente" o "podría" (u otro lenguaje similar) estar incluido o tener una característica, no es necesario que ese componente o característica en particular esté incluido, o tenga la característica. Dicho componente o característica se puede incluir opcionalmente en algunas realizaciones o se puede excluir.
En la presente invención se describe un sistema y métodos para eliminar compuestos oxigenados de una corriente de hidrocarburos, tal como una corriente procedente de un proceso de craqueo, que integra una unidad de hidrogenación con una unidad de eliminación de ácidos. La unidad de hidrogenación usa catalizadores sulfurados para manejar corrientes con azufre y otros gases ácidos. La unidad de hidrogenación está integrada entre dos circuitos de una torre de lavado cáustico. La integración del proceso de hidrogenación con la torre de lavado cáustico puede reducir la necesidad de procesos de tratamiento húmedo aguas arriba tales como un lavado con agua, una unidad de amina, lavados cáusticos adicionales y similares, y en algunas realizaciones, el proceso no tiene un etapa de lavado con agua inmediatamente antes de la torre de lavado cáustico o unidad de hidrogenación. El proceso integrado puede ser útil para tratar el efluente de una unidad de craqueo por vapor.
Se pueden producir corrientes que contienen olefinas a partir de diversas materias primas de petróleo a alta temperatura mediante procesos de craqueo con vapor, de craqueo catalítico fluido, de craqueo catalítico profundo o similares. Las corrientes que contienen olefinas también se pueden producir a partir de compuestos oxigenados, tales como alcoholes, o de gases de combustión tales como gas de síntesis. El gas de síntesis se puede producir mediante una reacción de combustión de gas natural, tal como metano, y una fuente de oxígeno para producir hidrógeno, monóxido de carbono y/o dióxido de carbono. Los procesos de producción de gas de síntesis son bien conocidos e incluyen reformado con vapor convencional, reformado autotérmico o una combinación de los mismos.
En los procesos de craqueo catalítico fluido (FCC), una materia prima de hidrocarburos precalentada con un intervalo de punto de ebullición alto se puede poner en contacto con un catalizador de craqueo caliente en un reactor de craqueo catalítico, generalmente un tubo ascendente. La alimentación se descompone en productos de bajo punto de ebullición, tales como gas seco, gas licuado de petróleo, gasolina y diversas fracciones de petróleo. Además, el coque y los productos no volátiles se depositan sobre el catalizador dando como resultado un catalizador gastado. El reactor sale a un separador en donde el catalizador gastado se separa de los productos de reacción. A continuación, el catalizador gastado se puede eliminar con vapor para eliminar los productos de hidrocarburos no volátiles del catalizador. El catalizador tratado con vapor se puede enviar a un regenerador en donde el coque y los materiales de hidrocarburos restantes se queman en presencia de oxígeno y el calor de combustión resultante se puede usar para calentar el catalizador a una temperatura requerida para las reacciones de craqueo. El catalizador regenerado caliente se puede devolver al reactor para reacciones de craqueo adicionales. Los productos resultantes se pueden luego separar en varias corrientes de producto usando diferentes trenes de separación. Algunos de los productos se pueden someter además a diversos procesos y/o pasos para convertir aún más los productos en corrientes de producto mejorado.
Dentro de estos diversos procesos, también se pueden producir subproductos tales como alquinos (por ejemplo, acetileno, metil acetileno, etc.), diolefinas, hidrógeno, parafinas y compuestos que contienen oxígeno tales como monóxido de carbono, oxígeno, óxido nítrico, éteres, ésteres, ácidos, carbonilos, y similares. Cuando se combinan con diolefinas, los compuestos que contienen oxígeno pueden formar varios compuestos que pueden dañar varios separadores y, en algunos casos, formar gomas explosivas que pueden provocar problemas de seguridad en el funcionamiento de una instalación. La composición y cantidad de estos compuestos depende del tipo de tratamiento de conversión, y estos se pueden eliminar antes de introducir las corrientes de producto en los diversos tratamientos aguas abajo para evitar el envenenamiento de los diversos catalizadores (por ejemplo, catalizadores de hidrogenación, catalizadores de polimerización, etc.).
En algunas realizaciones, las corrientes de producto pueden comprender uno o más gases ácidos o componentes tales como compuestos de azufre (por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, óxidos de azufre, tioles, etc.), dióxido de carbono, óxidos nítricos y similares. Cuando hay azufre presente, éste puede envenenar los catalizadores de hidrogenación basados en metales nobles, tales como el platino, el paladio u otros metales del Grupo VIII. En lugar de usar estos tipos de catalizadores, se pueden usar varios catalizadores sulfurados que pueden tolerar la presencia de azufre dentro de ciertos intervalos de concentración para hidrogenar los compuestos oxigenados y otros compuestos subproductos. El uso de un proceso de hidrogenación con una corriente producto que comprende compuestos de azufre y/o compuestos oxigenados puede dar como resultado la generación de componentes de gases ácidos tales como dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno, que se pueden eliminar en un proceso de eliminación de gases ácidos. Uno de esos procesos incluye un ciclo de lavado cáustico.
Como se describe en la presente invención, se usa un catalizador sulfurado para hidrogenar y eliminar diversos subproductos, incluidos los compuestos que contienen oxígeno, en una corriente producto procedente de uno o más procesos de craqueo. En general, la corriente producto puede comprender una corriente de gas seco a la que se han eliminado los componentes condensables más pesados. El proceso de hidrogenación que usa el catalizador sulfurado se integra entre dos circuitos de un proceso de lavado cáustico. La colocación del proceso de hidrogenación entre los circuitos de lavado cáustico puede permitir retirar o eliminar del proceso un lavado con agua aguas arriba. Esta configuración del proceso también puede reducir la necesidad de lechos de protección para eliminar diversos componentes tales como arsina, fosfina, mercurio, sulfuro de carbonilo, agua, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y compuestos de azufre que se pueden asociar con un proceso de hidrogenación usando un metal del Grupo VIII. Incluso si estos procesos y lechos de protección están presentes, su tamaño se puede reducir basándose en el proceso que comprende el proceso de hidrogenación que usa el catalizador sulfurado ubicado entre los circuitos de lavado cáustico.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de proceso de un sistema 100 para eliminar compuestos que contienen oxígeno de una corriente producto. Como se muestra en la Figura 1, una unidad de procesamiento de hidrocarburos 101 puede generar inicialmente una corriente producto que contiene diversos hidrocarburos tales como metano, etano, olefinas (por ejemplo, etileno, propileno, etc.) y uno o más subproductos o contaminantes tales como compuestos que contienen oxígeno y azufre o compuestos de azufre.
La unidad de procesamiento de hidrocarburos 101 puede comprender cualquiera de los procesos de reformado o craqueo descritos en la presente invención, incluidos procesos de FCC, de craqueo con vapor, de craqueo catalítico profundo o similares. Procesos adicionales capaces de producir una corriente producto que comprende componentes de gases ácidos y/o azufre pueden formar parte de la unidad de procesamiento de hidrocarburos 101. Pueden estar presentes otras unidades de procesamiento tales como unidades de gas de síntesis, un reactor de metanol a olefina o similares, y producir una corriente producto que se puede hidrogenar en el proceso descrito en la presente invención.
En algunas realizaciones, la unidad de procesamiento de hidrocarburos 101 puede comprender una unidad de FCC 102 que produce una primera corriente producto en la línea 103. La corriente producto de FCC puede comprender una serie de componentes que se pueden mejorar adicionalmente en una unidad de craqueo con vapor 106. Mientras que la totalidad de la corriente producto de FCC se puede enviar a la unidad de craqueo con vapor 106, algunas realizaciones pueden separar primero la corriente producto de FCC en la línea 103 en una variedad de corrientes. La corriente producto de FCC se puede separar en una unidad de separación 104 en una corriente de gas seco y en al menos otra corriente producto tal como una corriente de fueloil, una corriente de nafta y/u otras corrientes de producto. Por ejemplo, la corriente producto de FCC se puede comprimir y enfriar para condensar y separar una o más fracciones de la corriente producto de FCC. La corriente de gas seco generalmente comprende los componentes no condensables de la corriente producto de FCC tales como hidrógeno, metano, etano, propano y diversos contaminantes tales como compuestos que contienen oxígeno (por ejemplo, monóxido de carbono, dióxido de carbono, etc.) y azufre o compuestos de azufre (por ejemplo, sulfuro de hidrógeno, óxidos de azufre, tioles, etc.). Si bien se muestran dos líneas de producto separadas además de la línea 105 saliendo de la unidad de separación 104 en la Figura 1, se puede separar y producir cualquier número de corrientes de producto procedente de la unidad de separación 104.
La corriente de gas seco puede pasar a través de la línea 105 a la unidad de craqueo con vapor 106. Dentro de la unidad de craqueo con vapor 106, el gas seco se puede combinar con vapor a alta temperatura y alta presión para provocar una conversión de una porción del metano, etano y cualquier propano en etileno y propileno junto con diversos compuestos oxigenados y otros gases ácidos. Se puede introducir oxígeno mediante el uso de vapor para generar compuestos adicionales que contienen oxígeno en la unidad de craqueo con vapor 106. Dado que sólo se puede hacer pasar el gas seco a la unidad de craqueo con vapor 106, los componentes del gas ácido no se pueden eliminar del gas seco antes de que el gas seco pase a la unidad de craqueo con vapor 106 para su procesamiento.
En algunas realizaciones, la unidad de procesamiento de hidrocarburos 101 puede comprender cualquier número de unidades de FCC, de craqueo con vapor u otras unidades de procesamiento, y las unidades se pueden disponer en serie o en paralelo. Por ejemplo, la corriente producto de FCC se puede combinar con una corriente producto de la unidad de craqueo por vapor antes de pasar a las unidades de procesamiento aguas abajo.
La corriente producto resultante en la línea 107 puede comprender los productos procedentes de la unidad de procesamiento de hidrocarburos 101. En algunas realizaciones, se puede usar una unidad de enfriamiento rápido 108 para enfriar la corriente producto a una temperatura deseada y/o eliminar cualquier sólido (por ejemplo, finos de catalizador de FCC, etc.) o líquidos arrastrados antes de pasar la corriente producto a la unidad de eliminación de gases ácidos 110. Si bien en la Figura 1 se muestra una unidad de enfriamiento rápido 108, se puede usar cualquier unidad o proceso adecuado para enfriar la corriente de proceso tal como un intercambiador de calor o similar para reducir la temperatura de la corriente producto en la línea 109 a una temperatura deseada.
La corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 puede tener una concentración de gases ácidos y/o una concentración de azufre que podría envenenar un catalizador de hidrogenación de metales del grupo VIII. En una realización, la corriente producto de hidrocarburos puede tener un contenido de azufre de entre aproximadamente 1 ppm y aproximadamente 1.000 ppm en peso, entre aproximadamente 5 ppm y aproximadamente 250 ppm en peso. En algunas realizaciones, la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 puede tener un contenido de azufre mayor de aproximadamente 50 ppm, mayor de aproximadamente 60 ppm, mayor de aproximadamente 70 ppm o mayor de aproximadamente 80 ppm, cada uno en peso.
La unidad de eliminación de gases ácidos 110 puede comprender cualquier unidad adecuada para eliminar al menos una porción de los gases ácidos presentes en la corriente producto procedente de la unidad de procesamiento de hidrocarburos 101. La unidad de eliminación de gases ácidos 110 puede servir para eliminar gases ácidos tales como dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. En esta unidad de eliminación de gases ácidos 110 se pueden usar sistemas sólidos o líquidos de tratamiento de gases ácidos. En este tipo de unidades, el gas ácido se puede eliminar de la corriente producto poniendo en contacto la corriente producto con un absorbente o adsorbente de gases ácidos. Ejemplos de tales absorbentes o adsorbentes incluyen aminas, carbonato de potasio, compuestos cáusticos, alúmina, tamices moleculares y membranas, particularmente membranas formadas de polisulfona, poliimida, poliamida, polímero vítreo y acetato de celulosa. Los compuestos cáusticos adecuados para su uso en la unidad de eliminación de gases ácidos pueden incluir compuestos alcalinos, que son eficaces para eliminar gases ácidos de una corriente producto que contiene hidrocarburos, tales como diversos hidróxidos (por ejemplo, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, etc.). Cuando se usa una disolución cáustica como se describe en la presente invención, la disolución cáustica puede tener una concentración de aproximadamente el 1% a aproximadamente el 30% en peso, o de aproximadamente el 2% a aproximadamente el 20% en peso.
En una realización, la unidad de eliminación de gases ácidos 110 puede comprender una torre de lavado cáustico que tiene una pluralidad de circuitos de lavado. En una realización, la torre de lavado cáustico puede comprender una columna empaquetada, aunque también se puede usar una columna de absorción de placas. El líquido absorbente (la disolución alcalina) se puede distribuir uniformemente por la parte superior de la columna usando una placa distribuidora, boquillas pulverizadoras o similares. En la parte inferior de la columna de absorción hay una entrada de gas donde la corriente producto que contiene los compuestos que contienen oxígeno y gases ácidos puede ingresar a la columna de absorción. Los componentes vapor pueden subir por la columna a contracorriente con el absorbente líquido desciende por la columna en un proceso de absorción a contracorriente. El relleno o las placas de la columna proporciona una superficie de contacto entre los componentes vapor y los líquidos dentro de la columna. En una columna de absorción a contracorriente, la concentración de gases solubles tanto en la fase líquida como en la de vapor es mayor en la parte inferior de la columna y menor en la parte superior de la columna. La salida del líquido está en o cerca del fondo de la columna de absorción, normalmente debajo de la entrada del gas. La salida para la fase gaseosa pobre en los gases ácidos más solubles en el absorbente líquido está en la parte superior de la columna de absorción, normalmente por encima de la entrada del líquido. La torre de lavado cáustico puede funcionar a cualquier presión y, en general, puede funcionar a una presión ligeramente inferior a la presión de la corriente de hidrocarburos que contiene olefinas. La temperatura dentro de la torre de lavado cáustico se selecciona de manera que la disolución alcalina permanezca en estado líquido.
En una realización, el proceso de eliminación de gases ácidos puede comprender una pluralidad de circuitos 112, 114, 116. La concentración de la disolución cáustica dentro de cada circuito puede variar para efectuar la eliminación de los componentes de los gases ácidos. Los circuitos pueden representar torres de lavado cáustico individuales dispuestas en serie, o una serie de zonas de lavado cáustico dentro de una o más torres de lavado cáustico usando, por ejemplo, bandejas de recogida, tomas laterales, circuitos de bombeo, corriente de reposición de disolución cáustica y similares en diversas ubicaciones dentro de la columna. Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1, pueden estar presentes tres circuitos de lavado cáustico 112, 114, 116, pasando la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 a través de cada uno de los circuitos de lavado cáustico 112, 114, 116 en serie. Si bien se muestran tres circuitos de lavado cáustico 112, 114, 116, pueden estar presentes sólo dos circuitos de lavado cáustico o más de tres circuitos de lavado cáustico.
Cuando están presentes tres circuitos de lavado cáustico, la concentración de la disolución cáustica usada en cada circuito 112, 114, 116 de lavado cáustico generalmente puede aumentar desde el primer circuito 112 de lavado cáustico hasta el segundo circuito 114 de lavado cáustico, y aumentar aún más desde el segundo circuito 114 de lavado cáustico al tercer circuito de lavado cáustico 116. Por ejemplo, la disolución cáustica en el primer circuito de lavado cáustico 112 puede tener una concentración de agente cáustico entre aproximadamente el 0,5% y aproximadamente el 10% en peso, o entre aproximadamente el 1% y aproximadamente el 3% en peso. La disolución cáustica en el segundo circuito de lavado cáustico 114 puede tener una concentración de agente cáustico entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 15% en peso, o entre aproximadamente el 8% y aproximadamente el 12% en peso. La disolución cáustica en el tercer circuito de lavado cáustico 116 puede tener una concentración de agente cáustico entre aproximadamente el 15% y aproximadamente el 25% en peso, o entre aproximadamente el 18% y aproximadamente el 22% en peso.
Como se muestra en la Figura 1, se puede llevar a cabo un proceso de hidrogenación en una unidad de hidrogenación 122 entre dos de los circuitos de lavado cáustico 112, 114 de una unidad de lavado cáustico 110 de múltiples circuitos. Cuando el reactor de hidrogenación está entre el primer circuito de lavado cáustico 112 y el segundo circuito de lavado cáustico 114, la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 puede pasar a través del primer circuito de lavado cáustico 112 antes de pasar a través de la línea 113 a la unidad de hidrogenación 122. Los productos de la unidad de hidrogenación 122 pueden pasar luego a través de la línea 115 al segundo circuito de lavado cáustico 114. En algunas realizaciones, la corriente gaseosa del segundo circuito de lavado cáustico 114 puede pasar luego al tercer circuito de lavado cáustico 116 antes de salir de la unidad de eliminación de gases ácidos 110 a través de la línea 130.
En algunas realizaciones, la unidad de hidrogenación se puede ubicar entre el segundo y tercer circuito de lavado cáustico. En esta realización, la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 puede pasar a través del primer circuito de lavado cáustico 112 antes de pasar al segundo circuito de lavado cáustico 114. Los productos gaseosos procedentes del segundo circuito de lavado cáustico 114 pueden pasar luego a través de la línea 117 a la unidad de hidrogenación 124. Los productos de la unidad de hidrogenación 124 pueden luego pasar a través de la línea 119 al tercer circuito de lavado cáustico 116. La corriente gaseosa del tercer circuito de lavado cáustico 116 puede luego pasar hacia la unidad de eliminación de gases ácidos 110 a través de la línea 130. En general, la unidad de hidrogenación solo estará presente en una ubicación entre dos de los circuitos de lavado cáustico. En algunas realizaciones, pueden estar presentes múltiples unidades de hidrogenación, de modo que, por ejemplo, tanto la unidad de hidrogenación 122 como la unidad de hidrogenación 124 están presentes en el sistema 100.
La unidad de hidrogenación 122 puede hidrogenar diversos componentes incluyendo alquinos, compuestos que contienen oxígeno y compuestos que contienen azufre para permitir que los componentes se conviertan en compuestos más fácilmente eliminables tales como dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y similares. Estos compuestos se pueden hidrogenar sobre un catalizador sulfurado tal como un catalizador de cobre sulfurado o de níquel sulfurado. En una realización, el catalizador puede comprender un catalizador de níquel sulfurado. También se podrían usar otros catalizadores sulfurados tales como sulfuros de zinc, cobre, galio, cadmio, cromo, molibdeno, tungsteno, cobalto, níquel, rutenio, hierro y cualquier mezcla de los mismos. El catalizador se puede formar y/o soportar adecuadamente sobre diversos soportes que incluyen, por ejemplo, sílice o alúmina, con o sin un metal promotor, como es bien conocido en la técnica. Para efectuar la hidrogenación, la corriente producto de hidrocarburos puede contener o mezclarse con un exceso de hidrógeno o gas rico en hidrógeno sobre el catalizador de hidrogenación en condiciones de hidrogenación adecuadas.
La unidad de hidrogenación 122 puede tolerar azufre en la corriente de proceso, pero es posible que sea necesario controlar el nivel de azufre. En una realización, la hidrogenación se puede llevar a cabo con el nivel de azufre en la corriente en la línea 113 reducido a menos de aproximadamente 80 ppm, menos de aproximadamente 70 ppm, menos de aproximadamente 60 ppm o menos de aproximadamente 50 ppm en peso. La concentración y las condiciones en el primer circuito de lavado cáustico 112 se pueden configurar para reducir el contenido de azufre en la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 a un nivel adecuado para hidrogenar la corriente en la unidad de hidrogenación 122. Por ejemplo, cualquier componente de los gases ácidos tal como el sulfuro de hidrógeno en la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109 se puede eliminar al menos parcialmente en el primer circuito de lavado cáustico 112 para reducir la concentración de azufre total por debajo de un umbral operativo para el catalizador sulfurado. Los componentes de gases ácidos resultantes de la unidad de hidrogenación 122 se pueden luego eliminar en los circuitos de lavado cáustico aguas abajo en la unidad de eliminación de gases ácidos 110.
La unidad de hidrogenación 122 y/o la unidad de hidrogenación 124 pueden eliminar al menos aproximadamente el 80%, al menos aproximadamente el 90%, al menos aproximadamente el 95%, al menos aproximadamente el 97%, al menos aproximadamente el 98% o al menos aproximadamente el 99% de los compuestos que contienen oxígeno y del azufre/de los compuestos de azufre de la corriente de hidrocarburos que entran en la unidad de hidrogenación. Los circuitos de lavado cáustico aguas abajo pueden entonces eliminar eficazmente al menos aproximadamente el 80%, al menos aproximadamente el 90%, al menos aproximadamente el 95%, al menos aproximadamente el 97% o al menos aproximadamente el 98% de los componentes de los gases ácidos producidos en la unidad de hidrogenación 122 y/o la unidad de hidrogenación 124. La corriente de hidrocarburos resultante en la línea 130 puede tener entonces un nivel reducido de subproductos, compuestos que contienen oxígeno y azufre en comparación con la corriente producto de hidrocarburos en la línea 109. Además, la integración de la unidad de hidrogenación 122 y/o de la unidad de hidrogenación 124 con el sistema de lavado cáustico puede reducir el número de procesos de depuración húmeda requeridos aguas arriba y/o aguas abajo de la unidad de hidrogenación/unidad de lavado cáustico integrada en comparación con otros procesos en donde la unidad de hidrogenación que usa un catalizador sulfurado no está integrada con la unidad de eliminación de gases ácidos 110.
Después de la unidad de eliminación de gases ácidos 110, la corriente de hidrocarburos en la línea 130 se puede tratar adicionalmente usando varias unidades de procesamiento aguas abajo. En algunas realizaciones, la corriente de hidrocarburos en la línea 130 se puede secar usando una unidad opcional de eliminación de agua 131 que incluye un secador desecante, un secador de tamices, absorbentes o similares para proporcionar una corriente sustancialmente seca, que puede ayudar a prevenir la formación de hielo o hidratos en cualesquiera sistemas de recuperación de destilación criogénica posterior.
En algunas realizaciones, se puede llevar a cabo una etapa de hidrogenación adicional aguas abajo de la unidad de eliminación de gases ácidos integrada 110 y la unidad de hidrogenación 122 y/o la unidad de hidrogenación 124, dependiendo de la presencia de diversos componentes en la corriente de hidrocarburos en la línea 130.
Luego, el gas seco se puede enviar a una unidad de separación aguas abajo 132 para separar la corriente de hidrocarburos en una o más corrientes de productos. La unidad de separación 132 puede incluir cualquier número de separadores o trenes de separación adecuados para producir una pluralidad de corrientes de productos (por ejemplo, pasar a través de líneas de salida 134, 136, etc.). Las corrientes de productos típicas pueden incluir una o más de una corriente de gas ligero que comprende hidrógeno y/o metano, una corriente de etano, una corriente de etileno, una corriente de propileno y corrientes potencialmente adicionales dependiendo de la composición de la corriente de hidrocarburos que ingresa a la unidad de separación 132.
Si bien se han mostrado y descrito anteriormente varias realizaciones según los principios descritos en la presente invención, un experto en la técnica puede realizar modificaciones de las mismas sin apartarse de las enseñanzas de la descripción. Las realizaciones descritas en la presente invención son sólo representativas y no pretenden ser limitantes. Son posibles muchas variaciones, combinaciones y modificaciones y están dentro del alcance de la descripción. En consecuencia, el alcance de la protección no está limitado por la descripción establecida anteriormente, sino que está definido por las reivindicaciones que siguen. Todas y cada una de las reivindicaciones se incorporan como descripción adicional en la especificación y las reivindicaciones son una(s) realización(es) de la presente invención. Además, cualesquiera ventajas y características descritas anteriormente pueden estar relacionadas con realizaciones específicas, pero no limitarán la aplicación de dichas reivindicaciones emitidas a procesos y estructuras que logren cualquiera o todas las ventajas anteriores o que tengan cualquiera o todas las características anteriores.
El uso del término "opcionalmente", "puede", "podría", "posiblemente" y similares con respecto a cualquier elemento de una realización significa que el elemento no es requerido, o alternativamente, el elemento es requerido, estando ambas alternativas dentro del alcance de la(s) realización(es). Además, las referencias a los ejemplos se proporcionan meramente con fines ilustrativos y no pretenden ser exclusivas.
Si bien se han proporcionado varias realizaciones en la presente descripción, se debe entender que los sistemas y métodos descritos se pueden incorporar en muchas otras formas específicas sin apartarse del alcance de la presente descripción. Los presentes ejemplos se deben considerar ilustrativos y no restrictivos, y la intención no se limita a los detalles aquí proporcionados.
Además, las técnicas, sistemas, subsistemas y métodos descritos e ilustrados en las diversas realizaciones como discretos o separados se pueden combinar o integrar con otros sistemas, módulos, técnicas o métodos sin apartarse del alcance de la presente descripción. Otros elementos mostrados o discutidos como directamente acoplados o comunicándose entre sí pueden estar acoplados o comunicándose indirectamente a través de alguna interfaz, dispositivo o componente intermedio, ya sea eléctrica, mecánica o de otro modo. Un experto en la técnica puede determinar otros ejemplos de cambios, sustituciones y alteraciones y podrían realizarse sin apartarse del alcance descrito en la presente invención.
Claims (14)
1. Un método para eliminar compuestos oxigenados de una corriente de hidrocarburos, comprendiendo el método:
hacer pasar una corriente de hidrocarburos a una torre cáustica, en donde la corriente de hidrocarburos comprende uno o más hidrocarburos, uno o más componentes que contienen oxígeno y uno o más compuestos que contienen azufre, y en donde la torre cáustica comprende una pluralidad de circuitos; poner en contacto la corriente de hidrocarburos con un catalizador sulfurado entre un primer circuito de la pluralidad de circuitos y un segundo circuito de la pluralidad de circuitos para producir un producto de reacción, en donde al menos una porción de uno o más compuestos que contienen azufre reaccionan en presencia de el catalizador sulfurado para producir sulfuro de hidrógeno en el producto de reacción; hacer pasar el producto de reacción al segundo circuito;
eliminar al menos una porción del sulfuro de hidrógeno en el segundo circuito de la torre cáustica para producir una corriente producto.
2. El método de la reivindicación 1, que comprende, además:
producir la corriente de hidrocarburos en un proceso de craqueo, en donde el proceso de craqueo comprende al menos uno de un proceso de craqueo catalítico fluido, un proceso de craqueo con vapor o un proceso de craqueo catalítico profundo.
3. El método de la reivindicación 1, en donde producir la corriente de hidrocarburos comprende:
producir una primera corriente producto en un proceso de craqueo catalítico fluido;
separar la primera corriente producto para obtener una corriente de gas seco a partir de la primera corriente producto;
hacer pasar la corriente de gas seco a una unidad de craqueo con vapor; y
craquear la corriente de gas seco en la unidad de craqueo con vapor para producir la corriente de hidrocarburos.
4. El método de la reivindicación 1, en donde la corriente de hidrocarburos comprende una concentración de azufre superior a aproximadamente 80 ppm en peso; comprendiente preferiblemente, además:
reducir la concentración de azufre de la corriente de hidrocarburos a menos de aproximadamente 80 ppm en peso en el primer circuito de la torre cáustica antes de poner en contacto la corriente de hidrocarburos con el catalizador sulfurado.
5. El método de la reivindicación 1, en donde el catalizador sulfurado comprende sulfuro de níquel.
6. El método de la reivindicación 1, en donde el primer circuito usa una disolución cáustica con una concentración de agente cáustico de entre aproximadamente el 0,5% y aproximadamente el 10%.
7. El método de la reivindicación 1, en donde al menos una porción de uno o más componentes que contienen oxígeno reaccionan en presencia del catalizador sulfurado para producir dióxido de carbono en el producto de reacción, y en donde el método comprende además eliminar al menos una porción del dióxido de carbono en el segundo circuito de la torre cáustica.
8. El método de la reivindicación 1, en donde la corriente de hidrocarburos comprende una olefina; y/o en donde la corriente producto comprende hidrógeno, metano, etano, propano, butano, etileno, propileno, buteno o cualquier combinación de los mismos.
9. El método de la reivindicación 1, que comprende además separar la corriente producto en una pluralidad de corrientes de hidrocarburos en una zona de separación ubicada aguas abajo de la torre cáustica.
10. Un sistema para eliminar compuestos oxigenados de una corriente de hidrocarburos, comprendiendo el sistema:
una unidad de lavado cáustico que comprende una pluralidad de circuitos de lavado cáustico; y un reactor de hidrogenación configurado para recibir una primera corriente gaseosa procedente de un primer circuito de lavado cáustico de la pluralidad de circuitos de lavado cáustico y hacer pasar una segunda corriente gaseosa procedente del reactor de hidrogenación a un segundo circuito de lavado cáustico de la pluralidad de circuitos de lavado cáustico, en donde el reactor de hidrogenación comprende un catalizador sulfurado.
11. El sistema de la reivindicación 10, que comprende, además:
una unidad de craqueo configurada para convertir uno o más hidrocarburos en productos más ligeros, en donde la unidad de craqueo está acoplada de manera fluida a la unidad de lavado cáustico y está dispuesta aguas arriba de la unidad de lavado cáustico; preferentemente en donde la unidad de craqueo comprende una unidad de craqueo catalítico fluido, una unidad de craqueo con vapor o cualquier combinación de las mismas; o en donde la unidad de craqueo comprende:
una unidad de craqueo catalítico fluido;
una unidad de separación acoplada fluidamente a la unidad de craqueo catalítico fluido y configurada para recibir una primera corriente producto procedente de la unidad de craqueo catalítico fluido y separar una corriente de gas seco de la primera corriente producto; y
una unidad de craqueo con vapor acoplada fluidamente a la unidad de separación y configurada para recibir la corriente de gas seco procedente de la unidad de separación.
12. El sistema de la reivindicación 10, en donde el catalizador sulfurado comprende un sulfuro de níquel, zinc, cobre, galio, cadmio, cromo, molibdeno, tungsteno, cobalto, rutenio, hierro o cualquier mezcla de los mismos.
13. El sistema de la reivindicación 10, que comprende, además:
un secador acoplado fluidamente a la unidad de lavado cáustico, en donde el secador está configurado para recibir una corriente producto gaseoso procedente de la unidad de lavado cáustico y eliminar al menos una porción del agua en la corriente producto gaseosa.
14. El sistema de la reivindicación 10, que comprende, además:
una unidad de separación acoplada fluidamente a la unidad de lavado cáustico, en donde la unidad de separación está dispuesta aguas abajo de la unidad de lavado cáustico, y en donde la unidad de separación está configurada para recibir una corriente de producto gaseoso procedente de la unidad de lavado cáustico y separar la corriente de producto gaseoso en una pluralidad de flujos de productos.
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