MXPA98007484A - Proceso para controlar el tamaño de particulas deaditivos o de catalizadores - Google Patents

Abstract

Se describe un proceso para controlar el tamaño de partículas de aditivo o catalizador mezcladas con un material de alimentación de petróleo hidrocarbúrico pesado que contiene asfaltenos y metales y que estásiendo sometido a hidrotratamiento. Una lechada de alimentación de una mezcla de materia prima de carga de petróleo hidrocarbúrico pesado y las partículas de catalizador o partículas de aditivo que inhiben el coque se hacen pasar arriba a través de una zona de hidrotratamiento vertical confinada en presencia de gas hidrógeno, mientras se remueve de la parte superior de la zona de hidrotratamiento un efluente mezclado que contiene una fase gaseosa que comprende hidrógeno e hidrocarburo evaporado y una fase líquida que comprende hidrocarburo pesado. El efluente mezclado se hace pasar a través de un recipiente de separación mientras que el gas de la parte superior del separador, una corriente gaseosa que comprende hidrógeno e hidrocarburos evaporados y se extrae del fondo del separador una corriente líquida que comprende hidrocarburos pesados y partículas de aditivo o catalizador que inhiben el coque. Al menos parte de la corriente líquida que contiene hidrocarburos pesados y partículas se recicla y se agrega un aceite aromático a la zona de hidrotratamiento en una cantidad suficiente para inhibir y sustancialmente la adsorción de asfaltante sobre las superficies de las partículas y la aglomeración subsecuente de las partículas de aditivo o catalizador.

Description

PROCESO PARA CONTROLAR EL TAMAÑO DE PARTÍCULAS DE ADITIVOS O DE CATALIZADORES Campo Técnico La presente invención está relacionada con el tratamiento de aceites de hidrocarburo y, más especificamente, con el hidrotratamiento de aceites de hidrocarburo pesado en la presencia de aditivos en forma de partículas . Son bien conocidos los procesos de hidroconversión que se emplean para la conversión de aceites de hidrocarburo pesado a naftas livianas e intermedias de buena calidad para el uso como materia prima de carga para reformación, combustóleos y gasóleos . Estos aceites de hidrocarburo pesado pueden ser materiales tales como petróleo crudo, productos residuales de alquitrán de destilación atmosférica, productos residuales de alquitrán de destilación- al vacio, aceites cíclicos pesados, aceites de lutita o arcilla esquistosa, liquidos derivados de carbón, residuos de petróleo crudo, crudos reducidos, y los aceites bituminosos pesados que se extraen de arenas petrolíferas. Particularmente interesantes son los crudos extraídos de arenas petrolíferas, los cuales contienen materiales con un intervalo amplio de puntos de ebullición que van desde naftas hasta keroseno, gasóleo, brea o betún, etc., y que contienen una gran porción de material HEF.28374 cuyo punto de ebullición se sitúa por encima de 524 °C, equivalente al punto de ebullición a presión atmosférica. A medida que disminuyen las reservas de petróleo crudo convencional, los aceites pesados tienen que ser mejorados para satisfacer las demandas. Durante ese mejoramiento, los materiales más pesados se convierten en fracciones más livianas y es necesario remover la mayor parte del azufre, nitrógeno y metales presentes. Esto se puede llevar a cabo bien sea a través de un proceso de coquificación, tal como una coquificación retardada, fluidizada, o mediante un proceso de adición de hidrógeno, tal como el *hidrocraqueo" térmico o catalítico (es decir, la descomposición o disociación térmica o catalítica de los hidrocarburos) . El rendimiento de producto destilado en el proceso de coquificación típicamente alcanza alrededor de un 80% en peso y este producto también produce cantidades considerables de coque como subproducto.

Antecedentes de la Invención También se han realizado esfuerzos en una via de procesamiento alterna, la cual implica la • adición de hidrógeno a presiones y temperaturas elevadas, y se ha encontrado que esto resulta bastante prometedor. En este proceso, el hidrógeno y el aceite o petróleo pesado se bombean hacia arriba a través de un reactor tubular vacio, en ausencia de cualquier catalizador. Se ha encontrado que los compuestos de alto peso molecular se hidrogenan y/o se hidropirolizan (o 'hidrocraquean" ) para disociarse en fracciones que tienen un menor punto de ebullición. Simultáneamente, también ocurren reacciones de desazufrado, desmetalización y desnitrogenación. Se han empleado presiones de reacción de hasta 24 MPa y temperaturas de hasta 490°C. Igualmente, se han llevado a cabo esfuerzos de investigación para desarrollar aditivos que puedan suprimir la reacción de coquificación o que permitan remover el coque del reactor. En la patente canadiense No. 1,073,389, expedida el 10 de marzo de 1980 a nombre de Ternan et al., así como en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,214,977, expedida el 29 de julio de 1980 a nombre de Ranganathan et al., se ha mostrado que la adición de carbón o un aditivo basado en carbón resulta en la reducción de la deposición de coque durante el proceso de hidrocraqueo. Los aditivos de carbón actúan como sitios para la deposición de los precursores del coque y de esa manera suministran un mecanismo para la remoción de este material del sistema. Ternan et al., en la patente canadiense No. 1,077,917, describen un proceso para la hidroconversión de aceite hidrocarbúrico pesado en presencia de un catalizador preparado in si tu a partir de cantidades mínimas o trazas de metales añadidos al aceite como compuestos metálicos solubles en aceite. En la patente de los Estados Unidos de América No. 3,775,286, se describe un proceso para la hidrogenación de carbón, en donde el carbón fue ya sea impregnado con óxido de hierro hidratado, o un polvo de óxido de hierro hidratado se mezclaba físicamente con el carbón pulverizado. En la patente canadiense No. 1,202,588, se describe un proceso para el hidrocraqueo de aceites pesados en presencia de un aditivo en forma de una mezcla seca de carbón y una sal de hierro, tal como sulfato de hierro. Las partículas de aditivo especialmente útiles son aquellas que se describen en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,963,247, expedida a nombre de Belin o et al. el 16 de octubre de 1990. Conforme a ello, las partículas típicamente están constituidas por sulfato ferroso con un tamaño de partículas menor que 45 µm, de las cuales una porción principal, es decir, por lo menos un 50% en peso, tiene tamaños de partícula menores que 10 µm. El desarrollo de tales aditivos ha permitido reducir la presión de operación del reactor, sin que se produzca una reacción de coquificación. Sin embargo, la inyección de grandes cantidades de aditivo finamente divididos es costosa y la aplicación se ve limitada por la temperatura de coquificación incipiente, en cuyo punto se forma la esofase (un material previo al coque) en cantidades crecientes . Los aceites de hidrocarburo pesado normalmente contienen asfáltenos y metales que pueden conducir a la desactivación de los catalizadores y a la aglomeración de las partículas de aditivo. Los asfáltenos se encuentran presentes en forma de una suspensión coloidal que durante el hidrotratamiento tiende a ser adsorbida sobre la superficie de las partículas y también causa la aglomeración de las partículas. Jacquin et al., en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,285,804, tratan de resolver el problema de los asfáltenos mediante un proceso más bien complejo, en donde una solución de catalizador metálico fresco se inyecta en la materia prima de carga fresca antes del calentamiento. Por otra parte, se ha demostrado en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,969,988, expedida a nombre de Jain et al., que la conversión puede ser incrementada adicionalmente si se reduce la suspensión de la circulación de gas mediante la inyección de un agente antiespumante, preferiblemente en la sección superior del reactor. Sears et al., en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,374,34S, enseñan la recirculación de residuos pesados que salen del fraccionador al vacío hacia el reactor, disminuyendo así el consumo general de aditivos en un 40% o más. Alpert et al., en la Patente de los Estados Unidos de América 3,681,231, expedida en Agosto 1, 1972, se describe un procedimiento para mejorar ia operación de una operación de hidrocraqueo que utilizó un sistema de lecho catalítico en ebullición. Se encontró que la adición de un diluente aromático a materias de carga con asfáltenos superiores supera los problemas severos de coquización que se encontraron. En este sistema de lecho en ebullición, se evitó cualquier arrastre sustancial del catalizador de la zona de reacción. Las partículas de catalizador del lecho en ebullición tuvieron tamaños de hasta un octavo de pulgada. Un objeto de la presente invención consiste en suministrar un proceso para el hidrotratamiento de aceites de hidrocarburo pesado mediante el uso de partículas de aditivo en la materia prima de carga para suprimir la formación de coque, en donde se puede lograr una mejor utilización de las partículas de aditivo retardando la tendencia de los asfáltenos a ser adsorbidos sobre la superficie de las partículas y por ende retardando también la posterior aglomeración de las partículas.

Descripción de la Invención De acuerdo con la presente invención, se ha descubierto ahora de manera sorprendente que resulta relativamente fácil retardar esencialmente el revestimiento de las partículas de aditivo o de catalizador con asfáltenos y la posterior aglomeración de las partículas durante el hidrotratamiento de aceites de hidrocarburo pesado. Por lo tanto, el problema se resuelve suministrando en la fase de hidrotratamiento una cantidad suficiente de aceite aromático, de tal manera que los asfáltenos presentes en la materia prima de carga de aceite hidrocarbúrico pesado se vean esencialmente impedidos de fijarse por sí mismos a las partículas de aditivo. En el contexto de la presente invención, el hidrotratamiento incluye un proceso conducido bajo condiciones de hidrocraqueo. Los asfáltenos son materiales polares, de alto peso molecular, los cuales son insolubles en pentano pero solubles en tolueno. Estos asfáltenos normalmente se mantienen en suspensión coloidal en los aceites crudos a través de la atracción mutua con resinas (aromáticos polares) y aromáticos. Parece ser que la afinidad de las resinas y aceites aromáticos con los asfáltenos (o viceversa) es compartida por las partículas finas de aditivo o catalizador utilizadas en los procesos de hidrotratamiento. Este descubrimiento ha conducido a un esquema mediante el cual el tamaño de las partículas y la efectividad del aditivo se controlan en el procedimiento. Se ha encontrado que la adsorción de los asfáltenos sobre las partículas de aditivo es reversible, pudiendo ajustarse mediante la adición de un aceite aromático. Se piensa que esto ocurre debido a que los asfáltenos se caracterizan por ser solubles en tolueno, un aceite aromático que tiene un bajo punto de ebullición. Ya se había entendido previamente que el material hidrocarbúrico asociado con el aditivo era mesofase o coque. Los aceites aromáticos añadidos a la fase del hidrotratamiento típicamente se encuentran en la escala del gasóleo. Los mismos pueden ser obtenidos de distintas fuentes, tal como un aceite de decantación obtenido en una planta de reformación térmica catalítica de fluido, o también una corriente de gasóleo pesado que se hace recircular desde la propia planta de hidrocraqueo. Incluso se puede obtener de ciertos materiales de desecho, tal como poliestireno residual. Existe una variedad de partículas aditivas que pueden ser utilizadas en el proceso conforme a la invención, bajo la condición de que esas partículas sean capaces de sobrevivir al proceso de hidrotratamiento y conserven su eficacia al formar parte de la corriente de recirculación. Las partículas normalmente tienen un tamaño relativamente pequeño, por ejemplo, menor que aproximadamente 100 µ , pudiendo llegar a tener un tamaño inferior a 10 µm. Sin embargo, la presente invención también produce beneficios con partículas más grandes, por ejemplo, de hasta 1000 µm. Las partículas pueden obtenerse de una amplia variedad de fuentes, incluyendo carbón, coque, residuos que contienen óxido de hierro, minerales inorgánicos naturales que contienen hierro, así como compuestos metálicos seleccionados entre los grupos IVB, VB, VIB, VIIB y VIII de la Tabla Periódica de los Elementos. Estos metales normalmente forman sulfuros metálicos durante el hidroprocesamiento . La invención puede ser utilizada con una extensa variedad de materias primas de carga hidrocarbúricas, incluyendo aquellas que tradicionalmente han sido muy difíciles de procesar. Esos pueden incluir una variedad de aceites pesados y residuales incluyendo aceites pesados, esquistos bituminosos de arena de alquitrán, los residuos de la destilación al vacío de viscosidad reducida, los materiales residuales desasfaltados, el asfalto fuera de los límites de especificación, los residuos sedimentados que se extraen del fondo de los tanques de almacenamiento de petróleo, etc. El proceso también puede ser empleado para el coprocesa iento de carbón y para el procesamiento del alquitrán de hulla. El proceso de acuerdo con la presente invención puede ser llevado a cabo a una presión bastante moderada, preferiblemente situada en el alcance de 3.5 hasta 24 MPa, sin que ocurra una formación de coque en la zona de hidrotratamiento. La temperatura del reactor típicamente se sitúa en el alcance de 350°C hasta 600°C, aunque se prefiere una temperatura de 400°C hasta 500°C. El valor LHSV típicamente se encuentra por debajo de 4 h"1, sobre una base de materia prima fresca, prefiriéndose un alcance de 0.1 h-1 hasta 3 h"1, aunque se prefiere especialmente un alcance de valores de 0.3 h"1 hasta 1 h"1. Aunque el hidrotratamiento puede ser llevado a cabo en una variedad de reactores conocidos de flujo bien sea ascendente o descendente, el proceso se adapta particularmente bien a un reactor tubular, a través del cual la materia prima de carga y el gas se mueven hacia arriba. El efluente de la parte superior preferiblemente se separa dentro de un separador caliente y la corriente gaseosa proveniente del separador caliente puede ser alimentada hacia un separador de alta presión y baja temperatura, en donde se separa entonces en una corriente gaseosa que contiene hidrógeno y cantidades menores de hidrocarburos gaseosos, asi como una corriente de producto líquido que contiene el producto de aceite liviano. De acuerdo con una modalidad preferida, las partículas de sulfato de hierro se mezclan con la carga de aceite de hidrocarburo pesado y se bombean conjuntamente con hidrógeno a través de un reactor vertical. La mezcla de líquido/gas que emerge de la- parte superior de la zona de hidrotratamiento puede separarse de diferentes maneras. Una posibilidad consiste en separar la mezcla de líquido/gas en un separador caliente, el cual se mantiene a una temperatura situada en el orden de aproximadamente 200°C-470°C y a la misma presión de la reacción de hidrotratamiento. Una porción del producto de aceite de hidrocarburo pesado que sale del separador caliente se usa para formar la corriente de recirculación conforme a la presente invención, después de un tratamiento secundario. De esta manera, la porción del producto de aceite de hidrocarburo pesado saliente del separador caliente utilizada para la recirculación se fracciona en una columna de destilación, en donde se obtiene una corriente de líquido pesado o brea que tiene una temperatura de ebullición mayor que 450°C. Esta corriente de brea preferiblemente tiene una temperatura de ebullición situada por encima de 495°C, aunque se prefiere especialmente que su temperatura de ebullición sea mayor que 524°C. Esta corriente de brea se recircula entonces para formar parte nuevamente de la lechada de alimentación que ingresa en la zona de hidrotratamiento. De la columna de destilación también se remueve una fracción de gasóleo aromático que tiene un punto de ebullición situado por encima de 400°C y esa fracción también se recircula para formar parte nuevamente de la carga de materia prima que ingresa en la zona de hidrotratamiento, con el propósito de controlar la proporción o relación de los aromáticos polares con respecto a los asfáltenos. Preferiblemente, la corriente de recirculación de aceite o petróleo pesado representa alrededor de 5-15% en peso de la carga de materia prima que entra en la zona de hidrotratamiento, mientras que el aceite aromático, por ejemplo el gasóleo aromático recirculado, representa aproximadamente un 15% hasta 50% en peso de la carga de materia prima, dependiendo de las estructuras especificas de la materia prima. La corriente gaseosa que sale del separador caliente y que contiene una mezcla de gases hidrocarbúricos e hidrógeno se enfría y separa adicionalmente en un separador de baja temperatura/alta presión. Mediante el uso de este tipo de separador, la corriente gaseosa que al salir, contiene principalmente hidrógeno, con algunas impurezas tales como sulfuro de hidrógeno y gases hidrocarbúricos livianos. Esta corriente gaseosa se hace pasar a través de un depurador y el hidrógeno depurado o purificado puede ser recirculado para formar parte de la corriente de hidrógeno que se alimenta hacia el proceso de hidrotratamiento. La pureza del gas de hidrógeno se mantiene a través del ajuste de las condiciones de depuración y mediante la adición de hidrógeno nuevo . La corriente líquida que sale del separador de alta presión/baja temperatura representa un producto de aceite de hidrocarburo liviano conforme a la invención, el cual puede ser enviado directamente a una planta de tratamiento secundario . De acuerdo con una modalidad alterna de la presente invención, el producto de crudo pesado que sale del separador caliente se fracciona en una corriente superior de aceite liviano y una corriente inferior que contiene brea y gasóleo pesado. Una porción de esta corriente de residuos mixtos se recircula para formar parte nuevamente de la carga de materia prima que ingresa a la planta de hidrotratamiento, mientras que el resto de la corriente residual se separa adicionalmente en una corriente de gasóleo y un producto de brea o betún. La corriente de gasóleo se recircula nuevamente hacia la carga de materia prima que ingresa en la planta de hidrotratamiento, con el propósito de servir como material aromático de baja polaridad adicional para el control de los aromáticos polares en el sistema.

El perfil de concentración de sólidos en un reactor para la lechada, tal como el descrito en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,963,247, con control de suspensión de aditivos finos y gas con antiespumante, puede ser representado a través de un modelo de dispersión axial. Las concentraciones relativas de sólidos en este modelo son logarítmicas con la altura, en donde las concentraciones de sólidos más altas ocurren en el fondo del reactor. Este modelo refleja la intensidad de mezcla relativa, así como el tamaño de partículas y la distribución de tamaños. Tener un intervalo pequeño de concentraciones de sólidos en un reactor es una ventaja obvia, y ello puede ser logrado mediante el control de los aromáticos, lo cual reduce el crecimiento del tamaño de partículas a través de los mecanismos descritos previamente. El nuevo descubrimiento, en el cual se basa la invención, permite lo siguiente: a) Un uso más efectivo del aditivo; b) controlar el crecimiento de las partículas de aditivo, así como una mayor eficacia del aditivo, debido a que la superficie no se bloquea por material adsorbido; c) mayores velocidades de gas en el reactor, si ello se desea, mediante un incremento en el mezclado; d) una mayor proporción de aditivo reciclado, ahora de hasta un 90%, ya que no se requiere una purga por el crecimiento del aditivo, sino solamente una purga para los metales de la alimentación y para el material hidrocarbúrico no convertible; e) la posibilidad de utilizar los metales contenidos en la materia prima de alimentación, los cuales tendrán una mayor probabilidad de absorberse sobre el aditivo para participar en la reacción,.

Breve Descripción de los Dibujos Para facilitar un mejor entendimiento de la invención, a continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: La figura 1 es un diagrama de flujo esquemático que muestra un proceso de hidrocraqueo típico al que se puede aplicar la presente invención; y La figura 2 es un trazado que representa el efecto del punto de corte de recirculación VTB sobre la acumulación de aditivo en el reactor.

Descripción de las Modalidades Preferidas En el proceso de hidrotratamiento ilustrado en el dibujo, el aditivo de sal de hierro se mezcla con la materia prima de alimentación de aceite de hidrocarburo pesado en un tanque de alimentación 10, formando una lechada. Esta lechada, que incluye aceite pesado o- brea de recirculación 39, se bombea por medio de una bomba de alimentación 11 a través de una tubería de entrada 12 hacia el fondo de un reactor vacío 13. Simultáneamente, desde la tubería 30 y a través de la tubería 12, también se alimenta hidrógeno reciclado e hidrógeno nuevo hacia el interior del reactor. Desde la parte superior del reactor se retira una mezcla de gas/líquido a través de la tubería 14 y esa mezcla se introduce en un separador caliente 15. En el interior del separador caliente, el efluente de la torre 13 se separa en una corriente gaseosa 18 y una corriente líquida 16. La corriente líquida 16 se encuentra en forma de un aceite pesado que se recoge en 17. La corriente gaseosa proveniente del separador caliente 15 se transfiere a través de la tubería 18 hacia el interior de un separador de alta presión/baja temperatura 19. Dentro de ese separador, el producto es separado en una corriente gaseosa rica en hidrógeno, la cual se extrae a través de la tubería 22, y un producto de aceite que se extrae a través de la tubería 20 y se recoge en 21. La corriente rica en hidrógeno 22 se hace pasar a través de una torre depuradora empacada 23, en donde se depura con ayuda de un líquido depurador 24 que se hace recircular a través de la torre por medio de una bomba 25 y el circuito de recirculación 26. La corriente rica en hidrógeno ya depurada emerge de la torre depuradora por vía de la tubería 27 y se combina con hidrógeno fresco suplementario, el cual se añade a través de la tubería 28, y luego se recircula por medio de la bomba de recirculación de gas 29 y a través de la tubería 30 de vuelta hacia el reactor 13. El aceite pesado recogido en 17 se utiliza para proveer la corriente de recirculación de aceite pesado conforme a la invención, y antes de su recirculación hacia la materia prima de alimentación del reactor, una porción de dicha corriente de recirculación se extrae por vía de la tubería 35 y se alimenta hacia el fraccionador 36, de cuyo fondo se extrae una corriente de aceite pesado con una temperatura de ebullición mayor que 450°C, preferiblemente situada por encima de 524°C, a través de la tubería 39. Esta línea de tubería se conecta con la bomba de alimentación 11 para incorporar dicho material a la corriente de alimentación de materia prima que entra en el reactor 13. Una parte del aceite pesado extraído del fondo del fraccionador 36 también puede recogerse en forma de un producto de brea 40. El fraccionador 36 también puede servir como una fuente del aceite aromático a ser incluido en la materia prima que se carga en el reactor 13. De esa manera, una fracción de gasóleo pesado aromático 37 se retira del fraccionador 36 y se alimenta a través de la tubería de entrada 12 hacia el fondo del reactor 13. Esta corriente de gasóleo pesado preferiblemente tiene una temperatura de ebullición mayor que 400°C. Desde la parte superior del fraccionador 36 también se retira una corriente de aceite liviano 38, formando parte del producto de aceite liviano 21 obtenido conforme a la invención. Algunas modalidades preferidas de la presente invención serán ilustradas a continuación a través de los siguientes Ejemplos no limitantes.

Ejemplo 1 En una publicación anterior [Reilly, I. G. et al., Chem. Eng. Sci. Vol. 45, No. 8, pp. 2293-2299, (1990)], se ha demostrado que la concentración axial de sólidos en una columna de burbujas de tres fases se atiene a una distribución logarítmica del siguiente tipo: en donde Cx y Ct son concentraciones de sólidos en cualquier altura x y en la parte superior de la columna T. VP es la velocidad de asentamiento de las partículas y L es la altura total de la columna. Ds es el coeficiente de dispersión axial de sólidos. En la citada publicación, un trazado de In (C>:/Ct) versus la posición axial es una línea recta, cuya pendiente depende de la relación VP/DS. El valor de Ds, por su parte, depende de VP(DS a VP0-2) . El diámetro en particular, el cual resulta en VP a través de la ley de Stokes (VP a dez) , es un fuerte determinante del perfil de concentración de partículas. Esto se ilustra a través de la siguiente ecuación: - = exp\(L - X)kdpl 4] ; en donde k es una constante.

La concentración de sólidos en el fondo del reactor (x=0) se establece a través de esta ecuación. La concentración de sólidos en la parte superior del reactor tiene que aumentar o disminuir hasta que quede satisfecho el equilibrio general de materiales sólidos (ninguna acumulación) .

Ejemplo 2 En este ejemplo se ofrecen datos correspondientes a la operación comercial de una unidad de hidrotratamiento de 5000 BPD que emplea una vía de flujo tal como se muestra en la figura 1. En este caso, el reactor tenía un diámetro de 2 m y una altura de 21.3 m. Las condiciones para una operación en donde se utilizó una alimentación de materia prima en forma de un residuo de destilación al vacío de viscosidad reducida con adición de aromáticos y recirculación de brea fueron como sigue: Carga Líquida: Materia prima de alimentación 2570 BPD, 6° API virgen: Adición de aromáticos: 800 BPD Recirculación de brea: 550 BPD Carga Total: 3920 BPD Temperatura de la unidad: 454°C Presión de la unidad: 13.8 MPa (2000 psi) Pureza del gas recirculado: 90% en peso Conversión a 524°C+: 74% en peso Absorción de H : 865 SCFB Proporción de aditivo: 2.7% en peso de sulfato férrico, basado en la materia prima de alimentación. La fracción de material de 524°C+ en la brea de recirculación fue variada para determinar cómo afectaría eso el tamaño de partículas del aditivo en el reactor. En la Tabla 1 siguiente se muestra el efecto del punto de corte de recirculación de brea sobre la acumulación de aditivo en el reactor. "Ceniza Rx" , o Ceniza del Reactor, es el contenido de ceniza de una muestra del reactor tomada a la mitad de la altura del reactor. "Ceniza B" , o Ceniza de la Brea, es el contenido de ceniza en la brea tanto recirculada como del producto. Los parámetros "Brea", "524°C" y "frB" son el porcentaje y la fracción, respectivamente, de material de 524°C+ en la brea de recirculación y de producto, una medida para el punto de corte de la brea. En todos los casos, el contenido de ceniza es una medida de la materia mineral presente en la muestra, la cual es proporcional a, y prácticamente igual que, el contenido de sulfato de hierro.

Tabla 1 Los datos anteriores fueron utilizados para construir la figura 2. En ese gráfico, el parámetro NRp = (Ceniza Rx) 1 (Ceniza B) * (frB) / (frR) normaliza la concentración de ceniza a la cantidad de 524°C+ en el reactor (frR) y en la brea (frB), conforme a lo necesario. Basado en un simulacro, el valor frB se ajustó en -0.302 para todos los casos. Todos los datos, correspondientes al reactor comercial de 5000 bpd, fueron para velocidades superficiales de gas similares y conversiones de brea comparables. El valor de NRP tiene que ser 1.0 cuando se calcula en base a (Ceniza RX)/(frR) en la parte superior del reactor, ya que la ceniza permanece con el mismo material de 524°C+ cuando abandona el reactor y fluye a través de los separadores y fraccionadores, finalizando en la brea de producto . Debido a la relación logarítmica descrita en el Ejemplo 2, el contenido de ceniza en la muestra obtenida a la mitad de la altura del reactor es mayor que en la parte superior del reactor, y el valor de NR/P es correspondientemente mayor en ese punto. Los números históricos para un valor frB de 0.9 eran de aproximadamente 3.0. En la figura 2 se muestra que el valor NR/P de la muestra tomada en el centro del reactor se redujo con el punto de corte de la brea, cuando la unidad operaba a un régimen constante. Esto puede explicarse por la reducción en el tamaño de partículas, disminuyendo el valor NR/P de acuerdo con las ecuaciones presentadas en el Ejemplo 1. También se explica por un descenso en la cantidad de material de 524°C+ en el reactor como una función del punto de corte de la brea. Un incremento en el gasóleo en la recirculación de brea aumenta el nivel de gasóleo y en consecuencia la cantidad de aceite aromático en el reactor, pero no lo suficiente como para explicar los grandes cambios observados. La brea recirculada representa sólo aproximadamente 1/6 de la materia prima de alimentación total hacia la unidad. En todas las pruebas, excepto en una, la recirculación de brea se utilizó para formar la mezcla con aditivo fresco. En la excepción, se empleó aceite de decantación o mezcla FCC para la adición del aditivo, mientras que la brea se hizo recircular a través de la bomba de alimentación de materia prima. El aceite de mezcla FCC parece contribuir a disminuir el tamaño de partículas aún más . En base a las anteriores pruebas, resulta evidente que el hecho de aumentar el aceite aromático en el reactor sirve para disminuir el tamaño de partículas, de tal manera que disminuye el nivel de ceniza en el reactor (medido a la mitad de su altura) . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para hidrotratar materia de carga de aceite de hidrocarburo que contiene asfáltenos y metales en presencia de partículas de aditivo o catalizador que inhiben la formación de coque, que comprende hacer pasar una lechada de materia prima de alimentación de una mezcla de la materia de alimentación de aceite de hidrocarburo pesado y pequeñas partículas de un aditivo que inhiben la formación de coque o partículas de catalizador que tienen tamaños de partícula promedio menores de 100 µm hacia arriba a través de una zona de hidrotratamiento vertical confinada en presencia de gas hidrógeno, remover de la parte superior de la zona de hidrotratamiento un efluente mezclado que contiene una fase gaseosa que comprende hidrógeno e hidrocarburo evaporado y una fase líquida que comprende hidrocarburos pesados con partículas que inhiben la formación de coque incluidas, hacer pasar el efluente mezclado a través de un recipiente de separación, extraer de la parte superior del separador una corriente gaseosa que comprende hidrógeno e hidrocarburos evaporados, extraer de la parte inferior del separador una corriente líquida que comprende hidrocarburos pesados y partículas incluidas de un aditivo o catalizador que inhiben la formación de coque y reciclar al menos parte de la corriente líquida que contiene hidrocarburos pesados y partículas que inhiben la formación de coque en ella, caracterizado porque el tamaño de las partículas del aditivo o catalizador que inhibe la formación de coque se controla agregando un aceite aromático a la zona de hidrotratamiento en una cantidad suficiente para inhibir sustancialmente la adsorción- de los asfáltenos sobre las superficies de las partículas y la subsecuente aglomeración de las partículas de aditivo o catalizador.

2. El procedimiento de conformidad con lá reivindicación 1, caracterizado porque al menos algunas de las partículas tienen un tamaño promedio menor de 10 µm.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el aceite aromático tiene un punto de ebullición superior a aproximadamente 400°C.

4. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el aceite aromático es aceite decantado de un fraccíonador catalítico líquido.

5. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el aceite aromático es una corriente reciclada de aceite de gas pesado obtenido mediante la fraccionación de la corriente líquida del recipiente separador.

6. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aceite aromático comprende aproximadamente 15% a 50% en peso de la materia de carga a la zona de hidrotratamiento.

7. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las partículas incluyen metales los cuales están en forma de o forman sulfuros metálicos durante el hidrotratamiento.

8. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la zona de hidrotratamiento es operada a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 350°C a 600°C, y a una presión en el intervalo de aproximadamente 3.5 a 24 MPa. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe un proceso para controlar el tamaño de partículas de aditivo o catalizador mezcladas con un material de alimentación de petróleo hidrocarbúrico pesado que contiene asfáltenos y metales y que está siendo sometido a hidrotratamiento. Una lechada de alimentación de una mezcla de materia prima de carga de petróleo hidrocarbúrico pesado y las partículas de catalizador o partículas de aditivo que inhiben el coque se hacen pasar hacia arriba a través de una zona de hidrotratamiento vertical confinada en presencia de gas hidrógeno, mientras se remueve de la parte superior de la zona de hidrotratamiento un efluente mezclado que contiene una fase gaseosa que comprende hidrógeno e hidrocarburo evaporado y una fase líquida que comprende hidrocarburo pesado. El efluente mezclado se hace pasar a través de un recipiente de separación mientras que el gas de la parte superior del separador, una corriente gaseosa que comprende hidrógeno e hidrocarburos evaporados y se extrae del fondo del separador una corriente líquida que comprende hidrocarburos pesados y partículas de aditivo o catalizador que inhiben el coque. Al menos parte de la corriente líquida que contiene hidrocarburos pesados y partículas se recicla y se agrega un aceite aromático a la zona de hidrotratamiento en una cantidad suficiente para inhibir y sustancialmente la adsorción de asfáltenos sobre las superficies de las partículas y la aglomeración subsecuente de las partículas de aditivo o catalizador.