BRPI0619931A2 - processo para hidroconversão de óleos pesados - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA HIDROCONVERSãO DE óLEOS PESADOS. Um novo sistema de reator de pasta fluida para hidroconversão completa de resíduo foi desenvolvido, o qual permite ao catalisador, óleo não convertido e óleo convertido circularem em uma mistura contínua através de todo um reator sem confinamento da mistura. A mistura é parcialmente separada entre os reatores para remover apenas o óleo convertido, ao mesmo tempo em que permite que o óleo não convertido e o catalisador de pasta fluida continuem para o interior do próximo reator seqúencial onde uma porção do óleo não convertido é convertido para hidrocarbonetos de ponto de ebulição mais baixo, criando outra vez uma mistura de óleo não convertido, óleo convertido e catalisador de pasta fluida. Hidro-processamento adicional pode ocorrer em reatores adicionais que convertem completamente o óleo. O óleo pode, alternativamente, ser parcialmente convertido, deixando um catalisador altamente concentrado em óleo não convertido que pode ser reciclado diretamente para o primeiro reator. Oleo completamente convertido pode ser em seguida hidro-acabado para remoção quase completa de hetero-átomos tais como enxofre e nitrogênio.
Description
"PROCESSO PARA HIDROCONVERSÃO DE ÓLEOS PESADOS"
Este Pedido é uma continuação parcial dos Pedidos também pendentes Números 11/305.377, depositado em 16 de dezembro de 2005, 11/305.378, depositado em 16 de dezembro de 2005 e 11/303.425, depositado em 20 de março de 2006.
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção é relativa a um processo para aprimorar óleos pesados utilizando uma composição de catalisador de pasta fluida. Em uma configuração o aprimoramento é seguido por hidro-acabamento.
FUNDAMENTO DA INVENÇÃO Existe um interesse crescente neste momento por processamento de óleos pesados devido à maior demanda mundial por produtos de petróleo. Canadá e Venezuela são fontes de óleos pesados. Processos que resultam em conversão completa de alimentações de óleo pesado para produtos úteis são de interesse particular.
As Patentes a seguir, que são aqui incorporadas para referência, são orientadas para a preparação de composições de catalisador de pasta fluida altamente ativa e sua otimização em processos para aprimorar óleo pesado.
A US de número de série 10/938.202 é orientada para a preparação de uma composição de catalisador adequada para a hidro- conversão de óleos pesados. A composição de catalisador é preparada por uma série de etapas que envolvem misturar um óxido de metal do Grupo VIB e amônia aquosa para formar uma mistura aquosa e sulfetar a mistura para formar uma pasta fluida. A pasta fluida é então desenvolvida como um metal do Grupo VIII. Etapas subseqüentes envolvem misturar a pasta fluida com um óleo hidrocarboneto e combinar a mistura resultante com gás hidrogênio e um segundo óleo hidrocarboneto que tem uma viscosidade mais baixa do que o primeiro óleo. Uma composição de catalisador ativa é formada com isto. A US de número de série 10/938.003 é orientada para a preparação de uma composição de catalisador de pasta fluida. A composição do catalisador de pasta fluida é preparada em uma série de etapas que envolvem misturar um óxido de metal do Grupo VLB e amônia aquosa para formar uma mistura aquosa e sulfetar a mistura para formar uma pasta fluida. A pasta fluida é então desenvolvida com um metal do grupo VIIL Etapas subseqüentes envolvem misturar a pasta fluida com um óleo hidrocarboneto e combinar a mistura resultante com gás hidrogênio (sob condições que mantém água em uma fase líquida) para produzir o catalisador de pasta fluida ativa.
A US de número de série 10/938.438 é orientada para um processo que emprega composições de catalisador de pasta fluida no aprimoramento de óleos pesados. A composição de catalisador de pasta fluida não é deixada decantar, o que poderia resultar em possível desativação. A pasta fluida é reciclada para um reator de aprimoramento para utilização repetida e os produtos não requerem procedimentos de separação adicionais para remoção de catalisador.
A US de número de série 10/938.200 é orientada para um processo para aprimorar óleos pesados utilizando uma composição de pasta fluida. A composição de pasta fluida é preparada em uma série de etapas que envolvem misturar um óxido de metal do Grupo VIB com amônia aquosa para formar uma mistura aquosa e sulfetar a mistura para formar uma pasta fluida. A pasta fluida é então desenvolvida com um composto metálico do grupo VIII. Etapas subseqüentes envolvem misturar a pasta fluida com um óleo hidrocarboneto e combinar a mistura resultante com gás hidrogênio (sob condições que mantém água em uma fase líquida) para produzir o catalisador de pasta fluida ativa.
A US de número de série 10/938.269 é orientada para um processo para aprimorar óleos pesados utilizando composição de pasta fluida. A composição de pasta fluida é preparada em uma série de etapas que envolvem misturar um óxido de metal do Grupo VEB com amônia aquosa para formar uma mistura aquosa e sulfetar a mistura para formar uma pasta fluida. A pasta fluida é então desenvolvida com um metal do grupo VIII. Etapas subseqüentes envolvem misturar a pasta fluida com um óleo hidrocarboneto e combinar a mistura resultante com gás hidrogênio e um segundo óleo hidrocarboneto que tem uma viscosidade mais baixa do que o primeiro óleo. Uma composição de catalisador ativa é formada com isto.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um processo para a hidro-conversão de óleos pesados com uma pasta fluida, que resulta em remoção quase completa de enxofre ou nitrogênio do produtor final, dito processo empregando pelo menos dois reatores de escoamento ascendente em série com um separador opcionalmente localizado entre cada reator, dito processo compreendendo as etapas a seguir:
(a) combinar uma alimentação de óleo pesado aquecido, uma composição de catalisador de pasta fluida ativa e um gás que contêm hidrogênio para formar uma mistura;
(b) passar a mistura da etapa (a) para o fundo do primeiro reator que é mantido em condições de hidro-conversão de pasta fluida, que incluem temperatura e pressão elevadas;
(c) remover uma mistura de vapor que contém produto, gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida do topo do primeiro reator e passá-la para um primeiro separador;
(d) no primeiro separador remover uma corrente de vapor que compreende produto e gases de topo para um contactor de óleo pobre e passar um material líquido de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para o fundo do segundo reator que é mantido em condições de hidro-conversão, que incluem temperatura e pressão elevadas;
(e) remover uma mistura de vapor que contém produto, gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida a partir do topo do segundo reator e passá-la para um segundo separador; (f) no segundo separador remover uma corrente de vapor que compreende produto e de topo para o contactor de óleo pobre e passar um material líquido de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para processamento adicional;
(g) contatar a corrente que compreende produto e gases em contra-corrente com o óleo pobre em um contator de óleo pobre, no qual catalisador arrastado e qualquer material não convertido é removido por meio de contato com um óleo pobre que sai como o fundo enquanto produtos e gases são passados pelo topo;
(h) passar o material de topo da etapa (g) para uma unidade de hidro-processamento para a remoção de enxofre e nitrogênio.
O processo de aprimoramento de pasta fluida desta invenção converte aproximadamente 98% de resíduo de vácuo para produtos mais leves, na faixa de ponto de ebulição abaixo de 1000 F (538 °C). Alguns destes produtos requerem processamento adicional devido a seu teor elevado de nitrogênio, enxofre e aromáticos, bem como API baixo. A presente invenção emprega hidro-acabamento a jusante do processo de aprimoramento de pasta fluida, resultando em remoção quase completa de enxofre e nitrogênio do produto final.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A Figura 1 delineia um esquema de processo desta invenção que emprega três reatores, seguidos por um reator de hidro-acabamento.
A Figura 2 delineia um esquema de processo para esta invenção que emprega três reatores.
A Figura 3 delineia um esquema de processo desta invenção que emprega um reator de pré-tratamento de leito fixo a montante dos três reatores que empregam uma pasta fluida catalisadora dentro da mesma malha de processo. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção é orientada para um processo para hidro- craqueamento com pasta fluida catalisadora ativada como delineado na Figura 1. A corrente 1 compreende uma alimentação pesada tal como resíduo de vácuo. Esta alimentação entra na fornalha 80 onde ela é aquecida, saindo na corrente 4. A corrente 4 combina com um gás que contém hidrogênio (corrente 2), e uma corrente que compreende uma composição de pasta fluida ativa (corrente 23), resultando em uma mistura (corrente 24). A corrente 24 entra no fundo do primeiro reator 10. Corrente de vapor 5 sai do topo do reator e compreende produtos, gases, pasta fluida e material não convertido. A corrente 5 passa para o separador quente de alta pressão 40 que é preferívelmente um tambor de evaporação (flash). Uma corrente de vapor que compreende produtos e gases é removida no topo como corrente 6. A corrente 6 é passada para um contactor de óleo pobre para processamento adicional. Corrente líquida 7 é removida através do fundo do separador 40. A corrente 7 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido.
A corrente 7 é combinada com uma corrente gasosa que compreende hidrogênio (corrente 15) para criar a corrente 25. A corrente 25 entra no fundo do segundo reator 20. Corrente de vapor 8 que compreende produtos, gases, pasta fluida e material não convertido, sai do topo do segundo reator e passa para o separador 50 que é preferívelmente um tambor de vaporização instantânea. Produtos e gases são removidos no topo como corrente 9 e passados para o contactor de óleo pobre para processamento adicional. Corrente líquida 11 é removida através do fundo do tambor de evaporação. A corrente 11 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido.
A corrente 11 é combinada com uma corrente gasosa que compreende hidrogênio (corrente 16) para criar a corrente 26. A corrente 26 entra no fundo do terceiro reator 30. Corrente 12 que sai do terceiro reator 30 passa para o separador 60, preferivelmente um tambor de evaporação. Produto e gases são removidos no topo do separador 60 como corrente 13. Corrente líquida 17 é removida através do fundo do separador 60. A corrente 17 compreende pasta fluida em combinação com óleo não convertido. Uma porção desta corrente pode ser retirada através da corrente 18.
Correntes de vapor de topo 6, 9 e 13 criam a corrente 14 que passa para o contactor de óleo pobre 70. Corrente 22 que contém um óleo pobre tal como gasóleo de vácuo entrar na porção de topo do contactor de óleo pobre 70 e escoa para baixo (1) removendo qualquer possível catalisador arrastado e (2) reduzindo materiais pesados (óleo de faixa de ebulição elevada que inclui pequenas quantidades de resíduo de vácuo).
Produtos e gases (corrente de vapor 21) saem no topo do contator de óleo pobre 70; enquanto a corrente líquida 19 sai no fundo. A corrente 19 compreende uma mistura de pasta fluida e óleo não convertido. A corrente 19 é combinada com a corrente 17 que também compreende uma mistura de pasta fluida e óleo não convertido. Pasta fluida fresca é adicionada na corrente 3, e a corrente 23 é criada. A corrente 23 é combinada com a alimentação para primeiro reator 10.
A corrente 21 entra no trocador de vapor (ou gerador) 90 para resfriar antes do hidro-acabamento. A finalidade do trocador de vapor é controlar a temperatura de entrada do reator hidro-acabador como necessário. A corrente 21 entra no leito do topo do hidro-acabador 100, um reator de leito fixo, que preferivelmente tem diversos leitos de catalisador ativo de hidro- tratamento. Hidrogênio (corrente 27) é inserido como banho entre leitos se diversos leitos são utilizados. Produto hidro-acabado é removido como corrente 28.
A unidade de hidro-tratamento ainda refina produtos aprimoradores de pasta fluida para produtos de alta qualidade removendo impurezas e estabilizando os produtos por meio de saturação. Remoção de enxofre e nitrogênio maior do que 99% em peso pode ser conseguida. O efluente do reator é resfriado por meio de recuperação de calor e enviado para a seção de recuperação de produto como em qualquer unidade convencional de hidro-processamento.
Condições para hidro-acabamento de hidrocarbonetos são bem conhecidas daqueles versados na técnica. Condições típicas são entre 400 e 800 °F (204,4 a 427 °C), 0,1 a 3 LHSV, e 200 até 3000 psig (14,1 a 210,9 kg/cm g). Catalisadores úteis para a reação de hidro-acabamento são preferívelmente combinações de níquel, cobalto e molibdênio suportadas em zeolitos ou material amorfo.
Configurações alternativas, não desenhadas, incluem uma série de reatores, nas quais um ou mais dos reatores contém dispositivo de separação interna ao invés de um separador externo (tambor de evaporação) em seguida ao reator. Em uma outra configuração não há qualquer separação entre estágios entre um ou mais dos reatores em série.
O processo para a preparação da composição de pasta fluida catalisadora utilizada nesta invenção está descrito na US de Número de Série 10/938.003 e US de Número de Série 10/ 938.202 e incorporadas para referência. A composição de catalisador é útil para, porém não limitada a processos de aprimoramento de hidrogênação tais como hidro- craqueamento térmico, hidro-tratamento, hidro-sulfurização, hidro-desnirificação e hidro- desmetalização.
As alimentações adequadas para utilização nesta invenção estão descritas na US de Número de Série 10/938.269 e incluem resíduo atmosférico, resíduo de vácuo, alcatrão a partir de uma unidade de desasfaltação com solvente, gasóleos atmosféricos, gasóleos de vácuo, óleos desasfaltados, olefinas, óleos derivados de areias de alcatrão ou betume, óleos derivados de carvão, óleos crus pesados, óleos sintéticos de processos Fischer-Tropsch, e óleos derivados de resíduos de óleo reciclado e polímeros. Alimentações adequadas também incluem resíduo atmosférico, resíduo de vácuo e alcatrão a partir de uma unidade de desasfaltação com solvente.
O tipo preferido de reator na presente invenção é um reator de circulação de líquido, embora outros tipos de reatores de escoamento ascendente possam ser empregados. Reatores de recirculação de líquido são discutidos ainda mais no Pedido também pendente S.N. 11/305.359 que é incorporado para referência.
Um reator de recirculação de líquido é um reator de escoamento ascendente ao qual é alimentado óleo hidrocarboneto pesado misturado com catalisador de pasta fluida e um gás rico em hidrogênio em pressão e temperatura elevadas para hidro-conversão.
Hidro-conversão inclui processos tais como hidro- craqueamento e a remoção de contaminantes hetero-átomos (tais como enxofre e nitrogênio). Em catalisadores de pasta fluida se utilizam partículas catalisadoras extremamente pequenas (1-10 micra). Bombas não são genericamente necessárias para recirculação, embora possam ser utilizadas. Movimento suficiente do catalisador é usualmente estabelecido sem elas.
A Figura 2 ilustra uma outra configuração orientada para um processo para hidro-craqueamento com catalisador de pasta fluida ativada. A corrente 1 compreende uma alimentação pesada tal como resíduo de vácuo. Esta alimentação entra na fornalha 80 onde ela é aquecida saindo na corrente 4. A corrente 4 combina com um gás que contêm hidrogênio (corrente 2), e uma corrente que compreende uma composição de pasta fluida ativa (corrente 23) resultando em uma mistura (corrente 24). A corrente 24 entra no fundo do primeiro reator 10. Corrente de vapor 5 sai do topo do reator 10 compreendendo pasta fluida, produtos, hidrogênio e material não convertido. A corrente 5 passa a para o separador 40 que é preferivelmente um tambor de evaporação. Produtos e hidrogênio são removidos no topo como corrente 6. A corrente líquida 7 é removida através do fundo do tambor de evaporação. A corrente 7 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido.
A corrente 7 é combinada com uma corrente gasosa que compreende hidrogênio (corrente 15) para criar a corrente 25. A corrente 25 entra no fundo do segundo reator 20. A corrente de vapor 8 que compreende produtos, hidrogênio, pasta fluida e material não convertido, passa para o separador 50, preferivelmente um tambor de evaporação. Produto e hidrogênio em uma corrente de vapor são removidos no topo como corrente 9. A corrente de líquido 11 é removida através do fundo do tambor de evaporação. A corrente 11 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido.
A corrente 11 é combinada com uma corrente gasosa que compreende hidrogênio (corrente 16) para criar a corrente 26. A corrente 26 entra no fundo do terceiro reator 30.
A corrente de vapor 12 que compreende produtos, hidrogênio, pasta fluida e material não convertido, passa no topo do reator 30 para o separador 60, preferivelmente um tambor de evaporação. Produtos e hidrogênio são removidos no topo como corrente de vapor 13. Corrente líquida 17 é removida através do fundo do tambor de evaporação. A corrente 17 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido. Uma porção desta corrente pode ser retirada através da corrente 18.
Correntes de topo 6, 9 e 13 criam a corrente 14 que passa para o separador de alta pressão 70. A corrente 21 que compreende um óleo pobre tal como gasóleo de vácuo entra na porção de topo do separador de alta pressão 70. Produtos e hidrogênio saem do contator de óleo pobre 70 no topo como corrente de vapor 22 enquanto a corrente líquida 19 sai num fundo. A corrente 19 compreende uma mistura de pasta fluida e óleo não convertido. A corrente 19 é combinada com a corrente 17 que também compreende uma mistura de pasta fluida óleo não convertido. Pasta fluida fresca é adicionada na corrente 3 e a corrente 23 é criada. A corrente 23 é combinada com a alimentação para o primeiro reator 10.
A presente invenção é direcionada para um processo para hidro-craqueamento com pasta fluida catalisadora ativada com pré-tratamento em linha a montante como delineado na Figura 3. A corrente 1 compreende uma alimentação pesada tal como resíduo vácuo. Esta alimentação entra na fornalha 80 onde ela é aquecida saindo na corrente 4. A corrente 4 combina com um gás que contêm hidrogênio (corrente 2) resultando em uma mistura (corrente 101). A corrente 101 entra no topo do reator pré-tratador 100. O pré- tratador é ou uma unidade de hidro-tratamento de leito fixo ou uma unidade de desasfaltação. Em uma unidade de desasfaltação solvente genericamente escoa em contra-corrente com a alimentação. Desasfaltação não está delineada. A corrente 102 sai do fundo do pré-tratador e prossegue para o separador quente de alta pressão 110 que é preferivelmente um tambor de evaporação. Produto e hidrogênio são removidos no topo como uma corrente de vapor (corrente 103). A corrente 103 se junta com a corrente 22. Material não convertido sai do fundo do tambor de evaporação 110 como corrente líquida 1064. A corrente 104 se combina com a corrente 106. A corrente 106 é composta de reciclo de catalisador de pasta fluida (corrente 19) bem como catalisador de pasta fluida de complementação (corrente 3). As correntes 104 e 106 se combinam para formar a corrente 107.
A corrente 107 entra no fundo do reator de escoamento ascendente 10, que é preferivelmente um reator de recirculação de líquido. A corrente 5, uma corrente de vapor, sai do topo do reator e compreende pasta fluida, produtos, hidrogênio e material não convertido. A corrente 5 passa para o separador quente de alta pressão 40 que é preferivelmente um tambor de evaporação. Produto e hidrogênio são removidos no topo em uma corrente de vapor como corrente 6. Corrente líquida 7 é removida através do fundo do tambor de evaporação. A corrente 7 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido. A corrente 7 é combinada com uma corrente gasosa que compreende hidrogênio (corrente 15) para criar a corrente 25. A corrente 25 entra no fundo do segundo reator 20. A corrente 8, uma corrente de vapor que compreende pasta fluida, produtos, hidrogênio e material não convertido, passa no topo do reator 20 para o separador 50, preferivelmente um tambor de evaporação. Produtos e hidrogênio são removidos no topo como corrente de vapor 9. A corrente líquida 11 é removida através do fundo do tambor de evaporação. A corrente 11 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido. A corrente 11 é combinada com uma corrente gasosa que compreende hidrogênio (corrente 16) para criar a corrente 26. A corrente 26 entra no fundo do segundo reator (30). A corrente de vapor 12 passa no topo a partir do reator 30 para o separador quente de alta pressão 60, preferivelmente um tambor de evaporação. Produto e hidrogênio são removidos no topo como corrente de vapor 13. A corrente 17 é removida através do fundo do tambor de evaporação 60. A corrente líquida 17 contém pasta fluida em combinação com óleo não convertido. Uma porção desta corrente pode ser retirada através da corrente 18.
Correntes de vapor de topo 6, 9 e 13 criam a corrente 14 que passa para o contactor de óleo pobre 70. A corrente 22 que contém um óleo pobre tal como gasóleo de vácuo entra na porção de topo do contactor de óleo pobre 70 e escoa para baixo (1) removendo qualquer possível catalisador arrastado e (2) reduzindo materiais pesados (óleo de faixa de ebulição elevada que inclui pequenas quantidades de residuo de vácuo). Produto e hidrogênio (corrente 21) saem do contactor de óleo pobre 70 como vapor de topo, enquanto a corrente líquida 19 sai no fundo. A corrente 21 combina com a corrente de produto 103 para formar a corrente 22 que é enviada para hidro- acabamento.
A corrente 19 compreende uma mistura de pasta fluida e óleo não convertido. A corrente 19 é combinada com a corrente 17 que também compreende uma mistura de pasta fluida e óleo não convertido. Pasta fluida fresca é adicionada na corrente 3 e a corrente 106 é criada. A corrente 106 é combinada com a alimentação para o primeiro o reator 10 (corrente 104) para criar a corrente 107.
A fração de produto pesado é hidro-acabada para eliminar quaisquer olefinas remanescentes. O hidro-acabador ainda refina produtos do aprimorador de pasta fluida para produtos de alta qualidade removendo impurezas e estabilizando os produtos. Remoção de enxofre e nitrogênio maior do que 99% em peso pode ser conseguida. Efluente do reator é resfríado por meio de recuperação de calor e enviado para a seção de recuperação de topo como em qualquer unidade convencional de hidro- processamento.
Condições para pré-tratamento de hidrocarbonetos são bem conhecidas daqueles versados na técnica. Pré-tratamento pode envolver hidro- tratamento ou desasfaltação. Hidro-tratamento é uma forma bem conhecida de pré- tratamento de alimentação e ocorre o usualmente em reatores de hidro- tratamento de leito fixo, que tem um ou mais leitos. Hidro-tratamento está genericamente divulgado na Patente US Número 6.890.423 e é discutido em Gary and Handwerk, Petruleum Refining (segunda edição, 1984). Condições de hidrotratamento típicas variam sobre uma ampla faixa. Em geral o LHSV é cerca de 0,25 até 2,0, preferívelmente cerca de 0,5 até 1,0. A pressão parcial de hidrogênio é maior do que a 200 psia (14,1 kg/cm2), preferívelmente se situando desde cerca de 500 psia até cerca de 2000 psia (35,1 até 140,6 kg/cm ). Taxas de recirculação de hidrogênio são tipicamente maiores do que 50 scf/bbl, e estão preferívelmente entre 1000 e 5000 scfTbbl. Temperaturas se situam desde cerca de 300 ° F (148,9 °C) até cerca de 750 ° F (399 °C), se situando preferívelmente desde 450 ° F até 600 ° F (232,2 até 316 °C). Catalisadores úteis em operações de hidro-tratamento são bem conhecidos na técnica. Catalisadores adequados incluem metais nobres do grupo VIIIA (de acordo com as regras de 1975 do International Union of Purê nad Applied Chemistry) tais como platina ou paládio em uma matriz de alumínio ou de silício, e não sulfetados do Grupo VIIIA e Grupo VIB, tais como níquel- molibdênio ou níquel-estanho em uma matriz de alumínio ou de silício. O metal não nobre tal como metais de hidrogenação (tal como níquel molibdênio) estão usualmente presentes na composição de catalisador final como óxidos, ou mais preferívelmente, ou possivelmente, como sulfetos quando tais compostos são facilmente formados do metal especifico envolvido. Composições de catalisador de metal não nobre preferenciais contém em excesso cerca de 8% em peso. preferívelmente cerca de 5 até 40% em peso, de molibdênio e/ou tungstênio, e pelo menos cerca de 0,5, e genericamente cerca de 1 até cerca de 15% em peso de níquel e/ou cobalto, determinados como os óxidos correspondentes. O catalisador de metal nobre (tal como platina) pode conter acima de 0,1% de metal, preferívelmente entre 0,1 e 1,0% de metal. Combinações de metais nobres podem também ser utilizadas, tais como misturas de platina e paládio.
Pré-tratamento pode, alternativamente, empregar desasfaltação se a alimentação a ser empregada contiver asfalto. Desasfaltação é usualmente realizada por meio da utilização de propano como o solvente, embora outros solventes possam incluir hidrocarbonetos parafínicos de (ponto de) ebulição mais baixa, tais como etano, butano ou pentano. Técnicas de desasfaltação são bem conhecidas nas técnicas de refino, porém estão discutidas no texto Petroleum Refining. Desasfaltação está divulgada genericamente em Patentes tais como as Patentes US Nos. 6.264.826 e 5.993.644.
Configurações alternativas para um sistema reator de pasta fluida, que não estão desenhadas, incluem uma série de reatores, nas quais um ou mais dos reatores contém dispositivo de separação interno, ao invés de um separador externo ou tambor de evaporação em seguida ao reator.
Exemplo Desempenho de hidro-acabamento em linha
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E evidente da Tabela acima que hidro-acabamento do produto de hidro-craqueamento com pasta fluida proporciona redução dramática de teor de enxofre e nitrogênio. Em ambos, faixa completa de produto e cortes individuais de produtos, tais como combustível de jato e diesel.
Claims (27)
1. Processo para hidroconversão de óleos pesados com uma pasta fluida, que resulta em remoção quase completa de enxofre ou nitrogênio do produtor final, dito processo empregando pelo menos dois reatores de escoamento ascendente em série com um separador localizado entre cada reator, dito processo caracterizado pelo fato de compreende as seguintes etapas: (a) combinar uma alimentação de óleo pesado aquecido, uma composição de catalisador de pasta fluida ativa e um gás que contêm hidrogênio para formar uma mistura; (b) passar a mistura da etapa (a) para o fundo do primeiro reator que é mantido em condições de hidro-conversão de pasta fluida, que incluem temperatura e pressão elevadas; (c) remover uma mistura de vapor que contém produto, gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida do topo do primeiro reator e passá-la para um primeiro separador; (d) no primeiro separador remover uma corrente de vapor que compreende produto e gases de topo para um contactor de óleo pobre e passar um material líquido de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para o fundo do segundo reator que é mantido em condições de hidro-conversão, que incluem temperatura e pressão elevadas; (e) remover uma mistura de vapor que contém produto, gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida a partir do topo do segundo reator e passá-la para um segundo separador; (f) no segundo separador remover uma corrente de vapor que compreende produto e de topo para o contactor de óleo pobre e passar um material líquido de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para processamento adicional; (g) contatar a corrente que compreende produto e gases em contra-corrente com o óleo pobre em um contator de óleo pobre, no qual catalisador arrastado e qualquer material não convertido é removido por meio de contato com um óleo pobre que sai como o fundo enquanto produtos e gases são passados pelo topo; (h) passar o material de topo da etapa (g) para uma unidade de hidro-processamento para a remoção de enxofre e nitrogênio.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade ser operada em condições de hidro-acabamento.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de hidro-processamento ser um reator de leito fixo que compreende pelo menos um leito de catalisador.
4. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de gás de resfriamento brusco ser introduzido entre leitos para controlar temperaturas de entrada do leito.
5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de pelo menos um leito de catalisador da unidade de hidro- processamento compreender catalisador de hidro acabamento.
6. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de condições de hidro-acabamento ainda compreenderem temperaturas na faixa desde 400 e 800 0F (204,4 a 427 °C), velocidades espaciais na faixa de 0,1 até 3 LHSV e pressões na faixa desde 200 até 3000 psig (14,1 até 210,9 kg/cm2).
7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o catalisador de hidro-acabamento compreender combinações selecionadas dentre o grupo que consiste de cobalto, níquel e molibdênio, sobre um suporte zeolítico ou amorfo.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura de entrada para a unidade de hidro-processamento ser controlada.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de um trocador de vapor ser empregado para controlar a temperatura de entrada da unidade de hidro-processamento.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material de fundo da etapa (f) ser reciclado para a etapa (a), a mistura da etapa (a) ainda compreendendo material não convertido reciclado e catalisador de pasta fluida.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material de fundo da etapa (f) ser passado para o fundo de um terceiro reator que é mantido em condições de hidro-conversão, que incluem temperatura e pressão elevadas.
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos um dos reatores ser um reator de recirculação de líquido.
13. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o reator de recirculação empregar uma bomba.
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de condições de hidro-processamento empregadas em cada reator compreenderem uma pressão total na faixa desde 1500 até 3500 psia (105,4 a -246,1 kg/cm2) e temperatura desde 700 até 900 0F (371 a 482 °C).
15. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a pressão total estar preferivelmente na faixa desde 2000 até 3000 psia (140,6 a 210,9 kg/cm2) e a temperatura estar preferivelmente na faixa desde 775 até 850 ° F (413 a 454 °C).
16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o separador localizado entre cada reator ser um tambor da evaporação.
17. Processo de hidro-conversão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o óleo pesado ser selecionado dentre o grupo que consiste de resíduo atmosférico, resíduo de vácuo, alcatrão de uma unidade de desasfaltação com solvente, gasóleos atmosféricos, gasóleos de vácuo, óleos desasfaltados, olefmas, óleos derivados de areias de alcatrão ou betume, óleos derivados de carvão, óleos crus pesados, óleos sintéticos de processos Fischer-Tropsch e óleos derivados de resíduos de óleo reciclado e polímeros.
18. Processo de hidro-conversão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o processo ser selecionado dentre o grupo que consiste de hidro-craqueamento, hidro-tratamento, hidro- desulfurização, hidro-desnitrificação e hidro-desmetalização.
19. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição de catalisador de pasta fluida ativa como definida na reivindicação 1 ser preparada por meio das seguintes etapas: (a) misturar um óxido de metal do Grupo VIB e amônia aquosa para formar uma mistura aquosa de composto de metal do Grupo VIB; (b) sulfetar em uma zona de reação inicial a mistura aquosa da etapa (a) com um gás que compreende sulfeto de hidrogênio até uma dosagem maior do que 8 SCF (0,23 Nm ) de sulfeto de hidrogênio por libra de metal do Grupo VIB para formar uma pasta fluida; (c) desenvolver a pasta fluida com um composto de metal do Grupo VIII; (d) misturar a pasta fluida da etapa (c) com um óleo hidrocarboneto que tem uma viscosidade de pelo menos 2 cst @ 212 ° F (100 °C) para formar uma mistura intermediária; (e) combinar a mistura intermediária com gás hidrogênio em uma segunda zona de reação sob condições que mantém água na mistura intermediária em uma fase liquida, formando com isto uma composição de catalisador ativa misturada com um hidrocarboneto líquido; e (f) recuperar a composição de catalisador ativa.
20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cerca de 98% em peso de alimentação de óleo pesado ser convertida em produtos mais leves.
21. Processo para hidroconversão de óleos pesados com uma pasta fluida, dito processo resultando em remoção quase completa de enxofre ou nitrogênio do produto final, em que pelo menos dois reatores de escoamento ascendente em série são empregados com um separador localizado internamente em ambos os reatores, dito processo caracterizado pelo fato de compreende as seguintes etapas: (a) combinar uma alimentação de óleo pesado aquecida, uma composição de catalisador de pasta fluida ativa e um gás que contêm hidrogênio para formar uma mistura; (b) passar a mistura da etapa (a) para o fundo do primeiro reator, que é mantido em condições de hidro-processamento, que incluem temperatura e pressão elevadas; (c) separar internamente no primeiro reator uma corrente que compreende produto, gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida em duas correntes, uma corrente de vapor que compreende produtos, hidrogênio e outros gases e uma corrente líquida que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida; (d) passar a corrente de vapor da etapa (c) no topo para um contator de óleo pobre e passar a corrente líquida que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida do primeiro reator como uma corrente de fundo; (e) combinar a corrente de fundo da etapa (d) com o óleo de alimentação adicional resultando em uma mistura intermediária; (f) passar a mistura intermediária da etapa (e) para o fundo do segundo reator que é mantido em condições de hidro-processamento que incluem temperatura e pressão elevadas; (g) separar internamente no segundo reator uma corrente que compreende produto, gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida em duas correntes, uma corrente de vapor que compreende produtos, hidrogênio e outros gases, e uma corrente líquida que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida; (h) passar a corrente de vapor da etapa (g) no topo para um contactor de óleo pobre e passar a corrente líquida da etapa (g) do segundo reator como uma corrente de fundo para processamento adicional, (i) passar o efluente de topo do contactor de óleo pobre da etapa (h) para uma unidade de hidro-processamento para remoção de enxofre e nitrogênio.
22. Processo para hidroconversão de óleos pesados, dito processo empregando pelo menos dois reatores de escoamento ascendente em série sem separação entre estágios, dito processo caracterizado pelo fato de compreende as seguintes etapas: (a) combinar uma alimentação de óleo pesado aquecida, uma composição de catalisador de pasta fluida ativa e um gás que contêm hidrogênio para formar uma mistura; (b) passar a mistura da etapa (a) para o fundo do primeiro reator, que é mantido em condições de hidro-processamento, que incluem temperatura e pressão elevadas; (c) passar a partir do primeiro reator uma corrente que compreende produto e gases, material não convertido e catalisador de pasta fluida para um segundo reator mantido em condições de hidro-processamento, para processamento adicional e separação subseqüente em correntes de vapor e de líquido, com hidro-processamento da corrente de vapor compreendendo produto para remoção de enxofre e nitrogênio.
23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de hidrogênio adicional poder ser adicionado à corrente da etapa (c) antes de sua entrada no segundo reator.
24. Processo para a hidro-conversão de óleos pesados, dito o processo empregando pelo menos dois reatores de escoamento ascendente em série com um separador entre cada reator, dito processo caracterizado pelo fato de compreende as seguintes etapas: (a) combinar uma alimentação de óleo pesado aquecido, uma composição de catalisador de pasta fluida ativa e um gás que contêm hidrogênio para formar uma mistura; (b) passar a mistura da etapa (a) para o fundo do primeiro reator que é mantido em condições de hidro-processamento que incluem temperatura e pressão elevadas; (c) remover uma corrente de vapor que compreende produtos, hidrogênio, material não convertido e catalisador de pasta fluida do topo do primeiro reator e passá-la para um primeiro separador; (d) no primeiro separador remover os produtos e hidrogênio para processamento adicional e passar uma corrente líquida de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para o fundo do segundo reator, o qual é mantido em condições de hidro-processamento de pasta fluida que incluem temperatura e pressão elevadas; (e) remover uma corrente de vapor que compreende produtos, hidrogênio, material não convertido e catalisador de pasta fluida do topo do segundo reator e passá-la para um segundo separador; (f) no segundo separador remover os produtos e hidrogênio de topo como uma corrente de vapor para processamento adicional e passar uma corrente de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para processamento adicional.
25. Processo de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de o material de fundo da etapa (f) ser reciclado para a etapa (a), a mistura da etapa (a) ainda compreendendo material não convertido reciclado e catalisador de pasta fluida.
26. Processo de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de o material de fundo da etapa (f) ser passado para o fundo de um terceiro reator que é mantido em condições de hidro-conversão, que incluem temperatura e pressão elevadas.
27. Processo para hidroconversão de óleos pesados com uma pasta fluida, dito processo empregando pelo menos dois reatores de escoamento ascendente em série com um separador entre cada reator, dito processo caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: (a) combinar uma alimentação de óleo pesado aquecida e um gás hidrogênio para formar uma mistura; (b) contatar a mistura em condições de pré-tratamento em pelo menos um reator de pré-tratamento; (c) passar o efluente da etapa (b) para um separador de pós- tratamento; (d) passar produtos e hidrogênio de topo do separador de pós- tratamento é combinar produtos de fiindo do separador de pós-tratamento com uma composição de catalisador de pasta fluida ativa para formar uma mistura; (e) passar a mistura da etapa (d) para o fundo do primeiro reator que é mantido em condições de hidro-conversão de pasta fluida que incluem temperatura e pressão elevadas; (f) remover uma corrente de vapor que compreende produto, hidrogênio, material não convertido e catalisador de pasta fluida de topo do primeiro reator e passá-la para um separador; (g) no separador da etapa (f) remover uma corrente de vapor que compreende produto e hidrogênio de topo para um outro processamento adicional e passar uma corrente de fundo líquida que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para o fundo do segundo reator que é mantido em condições de hidro-conversão de pasta fluida que incluem temperatura e pressão elevadas; (h) remover uma corrente de vapor que compreende produto e hidrogênio, material não convertido e catalisador de pasta fluida do topo do segundo reator e passá-la para um segundo separador; (i) no segundo separador remover uma corrente de vapor que compreende produtos e hidrogênio de topo para processamento adicional e passar uma corrente líquida de fundo que compreende material não convertido e catalisador de pasta fluida para processamento adicional.
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