ES2202657T3 - Procedimiento de dos etapas para obtener rendimientos significativos de olefinas a partir de materias primas de residuos. - Google Patents
Procedimiento de dos etapas para obtener rendimientos significativos de olefinas a partir de materias primas de residuos.Info
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Abstract
ESTA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO EN DOS ETAPAS PARA OBTENER UNA CANTIDAD IMPORTANTE DE PRODUCTO DE OLEFINA A PARTIR DE MATERIAS PRIMAS RESIDUALES. INCLUYE UNA PRIMERA Y UNA SEGUNDA ETAPAS. LA PRIMERA ETAPA, QUE TIENE UN TIEMPO DE PERMANENCIA BREVE, INCLUYE UNA UNIDAD DE TRATAMIENTO TERMICO QUE CONTIENE UNA ZONA DE REACCION (1) QUE COMPRENDE UN LECHO FLUIDIFICADO HORIZONTAL DE PARTICULAS CALIENTES FLUIDIFICADAS (15) QUE FUNCIONA A UNA TEMPERATURA DE 500 - 600 GRADOS C. LA ZONA DE CONVERSION TERMICA (2) DE LA SEGUNDA ETAPA, QUE TIENE TAMBIEN UN TIEMPO DE PERMANENCIA REDUCIDO, FUNCIONA A UNA TEMPERATURA DE 700 - 1100 GRADOS C.
Description
Procedimiento de dos etapas para obtener
rendimientos significativos de olefinas a partir de materias primas
de residuos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de dos etapas para obtener una cantidad sustancial de
producto olefínico a partir de una materia prima de residuos. La
primera etapa comprende una unidad de proceso térmico que contiene
una zona de reacción que comprende un lecho móvil horizontal de
partículas calientes fluidizadas operadas a temperaturas en un
intervalo de 500 a 600ºC y que tiene un tiempo de residencia corto
del vapor, y la segunda etapa contiene una zona de conversión
térmica operada a una temperatura en un intervalo de 700ºC a
1100ºC, y que tiene también un tiempo de residencia corto del vapor,
preferiblemente más corto que el de la zona de reacción de la
primera etapa.
En una refinería típica, los petróleos brutos se
someten a destilación atmosférica para producir fracciones más
ligeras tales como gasóleos, querosenos, gasolinas, naftas de
primera destilación, etc. Las fracciones del petróleo en el
intervalo de ebullición de la gasolina, tales como naftas, y
aquellas fracciones que se pueden convertir fácilmente de forma
térmica o catalítica a productos en el intervalo de ebullición de la
gasolina, tales como gasóleos, son las corrientes de producto más
valiosas en la refinería. El residuo procedente de la destilación
atmosférica se destila a presiones por debajo de la presión
atmosférica para producir un destilado de gasóleo a vacío y un
aceite residual reducido a vacío que a menudo contiene niveles
relativamente elevados de moléculas de asfalteno. Estas moléculas
de asfalteno contienen típicamente la mayoría del residuo de carbón
de Conradson y componentes metálicos de los residuos. También
contiene niveles relativamente elevados de heteroátomos, tales como
azufre y nitrógeno. Tales alimentaciones tienen poco valor
comercial, principalmente debido a que no se pueden usar como un
combustible debido a regulaciones medioambientales cada vez más
estrictas. También tienen poco valor como materias primas para
procesos de refinería, tales como craqueo catalítico fluido, debido
a que producen cantidades excesivas de gas y coque. Su elevado
contenido en metales también conduce a la desactivación de
catalizadores. De este modo, existe una necesidad en el refinado del
petróleo de mejores vías para utilizar materias primas residuales o
para mejorarlas a alimentaciones más valiosas, más limpias, y más
ligeras.
A diferencia de las materiales primas residuales,
las materias primas más valiosas como gasóleos se usan en el
craqueo catalítico fluido para producir combustibles de transporte
así como se están usando en unidades de craqueo de vapor para
obtener productos químicos olefínicos. Una unidad de craqueo de
vapor es una unidad de proceso térmico que comprende bobinas al
rojo vivo en la que la materia prima se craquea a temperaturas en
el intervalo aproximado de 540º a 800ºC en presencia de vapor.
Aunque los gasóleos son materias primas adecuadas para tales fines,
también son materias primas relativamente caras debido a que son
una materia prima preferida para producir combustibles para el
transporte. Sería deseable, desde un punto de vista económico, usar
alimentaciones de menor valor, tales como alimentaciones residuales,
en una unidad de craqueo de vapor, pero generalmente no son
adecuadas para tal uso debido a que son susceptibles de un craqueo
excesivo, formación de coque, y deposición de coque en las bobinas
de craqueo, lo que conduce al sobrecalentamiento y obturación del
equipo. Además, se ha encontrado que el vapor puede reaccionar con
coque a las temperaturas del proceso para formar cantidades
sustanciales de CO lo que diluye los vapores del producto y
complica seriamente la recuperación del producto.
En la Patente de EE.UU. nº 2.768.127, que enseña
el uso de materias primas residuales para la producción de
corrientes de productos aromáticos y olefínicos, se realizó un
intento para superar estos problemas. Esto se logra poniendo en
contacto la materia prima de residuos en un lecho fluidizado de
partículas de coque mantenidas a una temperatura de 675º hasta
760ºC. Aunque tal procedimiento es útil, existe aún una necesidad
de procedimientos mejorados para obtener productos olefínicos a
partir de materias primas residuales sin el craqueo excesivo de
vapores del producto.
La solicitud, en trámite junto con la presente US
número de serie 08/606.153, presentada el 22 de febrero de 1996
(concedida como patente de EE.UU. 5.714.663) enseña un
procedimiento de una sola etapa para obtener una cantidad sustancial
de productos olefínicos a partir de una materia prima residual
mediante uso de una unidad de proceso térmico con corto tiempo de
contacto del vapor que comprende un lecho móvil horizontal de
partículas calientes fluidizadas. Aunque tal procedimiento es una
mejora sobre la técnica anterior, existe aún una necesidad de
mejoras adicionales en los intervalos de temperaturas más
elevadas.
La patente de EE.UU. 4.985.136
(US-A-4985136) describe y reivindica
un procedimiento fluidizado para la conversión de materia prima de
carga de aceite de hidrocarburo a un producto líquido de menor peso
molecular, que comprende:
(a) atomizar una materia prima de carga primaria
para proporcionar una corriente de partículas líquidas de un tamaño
preseleccionado;
\newpage
(b) introducir dicha materia prima de carga
primaria atomizada sustancialmente de forma horizontal en una zona
de reacción primaria;
(c) introducir una corriente de partículas
catalíticas de craqueo fluidizadas calientes mezcladas con medios de
dispersión gaseosos aguas abajo en dicha zona de reacción a una
velocidad mayor que 3,05 m por segundo para poner en contacto íntimo
dicha materia prima de carga primaria atomizada de allí, siendo la
temperatura, presión y tiempo de contacto con dicha materia prima de
carga primaria atomizada suficientes para vaporizar hidrocarburos en
dicha materia prima de carga y craquear los hidrocarburos a producto
de menor peso molecular;
(d) vaporizar una porción sustancial de dichos
hidrocarburos para formar una mezcla de dichas partículas
catalíticas en los hidrocarburos vaporizados resultantes, y
craquear dichos hidrocarburos vaporizados en dicha zona de reacción
para formar vapores de producto craqueados y catalizador
gastado;
(e) hacer pasar rápidamente una mezcla de los
vapores del producto craqueados resultantes, dichos medios y una
parte principal de dichas partículas catalíticas gastadas de forma
sustancialmente horizontal a través de dicha zona de reacción y a
una zona de separación del reactor para proporcionar un tiempo de
contacto hidrocarburo/catalizador antes de hacer pasar a dicha zona
de separación no mayor que 0,5 segundos, y separar las partículas
catalíticas gastadas de dicho producto craqueado, conteniendo
dichas partículas catalíticas gastadas depósitos de material
carbonoso sobre ellas que reducen la actividad de craqueo de dicho
catalizador;
(f) hacer pasar dichas partículas catalíticas
gastadas a una zona de combustión;
(g) poner en contacto dicho catalizador gastado
con un gas que contiene oxígeno en dicha zona de combustión para
quemar dichos depósitos carbonosos y proporcionar un catalizador
regenerado y un gas de combustión;
(h) reciclar dicho catalizador caliente,
regenerado, a dicha zona de reacción para poner en contacto materia
prima de carga atomizada reciente; y
(i) recuperar un producto hidrocarbonado que
tiene un peso molecular menor que dicha materia prima de carga.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento de dos etapas para producir olefinas a partir de una
materia prima residual, cuyo procedimiento comprende convertir la
materia prima en dos etapas, en el que:
(1) la primera etapa comprende:
(i) una zona de calentamiento de primera etapa en
la que los sólidos que contienen depósitos carbonosos son recibidos
a partir de una zona de rectificación y se calientan en presencia
de un gas oxidante;
(ii) una zona de reacción de primera etapa que
contiene un lecho móvil horizontal de sólidos calientes fluidizados,
cuya zona de reacción se opera a una temperatura en un intervalo de
500ºC a 600ºC y en condiciones tales que el tiempo de residencia de
los sólidos y el tiempo de residencia del vapor se controlan
independientemente, cuyo tiempo de residencia del vapor es menor que
2 segundos, y cuyo tiempo de residencia de los sólidos está en un
intervalo de 5 a 60 segundos; y
(iii) una zona de rectificación a través de la
cual los sólidos que tienen depósitos carbonosos sobre ellos son
recibidos desde la zona de reacción y en la que se recuperan
hidrocarburos y volátiles de menor punto de ebullición con un gas de
rectificación; y
(2) la segunda etapa comprende:
(i) una zona de calentamiento de segunda etapa en
la que los sólidos que contienen depósitos carbonosos son recibidos
desde una zona de reacción de segunda etapa;
(ii) dicha zona de reacción de segunda etapa se
opera a una temperatura en el intervalo de 700ºC a 1100ºC, y los
tiempos de residencia del vapor son menores que 1 segundo;
cuyo proceso
comprende:
(a) hacer pasar dicha materia prima residual a
dicha zona de reacción de la primera etapa en la que se pone en
contacto con sólidos calientes fluidizados dando como resultado de
ese modo una fracción vaporizada y una fracción de sólidos que
tiene componentes de carbón de Conradson y componentes que contienen
metales depositados sobre ellos;
(b) separar la fracción vaporizada de la fracción
de sólidos;
(c) hacer pasar la fracción de sólidos a una zona
de rectificación en la que se extraen, de la fracción,
hidrocarburos y material volátil de bajo punto de ebullición
poniéndolos en contacto con un gas de rectificación;
(d) hacer pasar los sólidos rectificados a dicha
zona de calentamiento de la primera etapa en la que se calientan en
un medio oxidante hasta una temperatura efectiva que mantendrá la
temperatura de funcionamiento de dicha zona de reacción de la
primera etapa cuando los sólidos se hacen pasar a dicha zona de
reacción;
(e) separar el gas de combustión procedente de
los sólidos de dicha zona de calentamiento de la primera etapa;
(f) hacer circular los sólidos calientes desde
dicha zona de calentamiento de la primera etapa a dicha zona de
reacción de la primera etapa en la que se ponen en contacto con más
materia prima;
(g) hacer pasar la fracción vaporizada de dicha
zona de reacción de la primera etapa a dicha zona de reacción de la
segunda etapa en la que se pone en contacto con sólidos calientes a
una temperatura en un intervalo de 700ºC a 1100ºC, y a tiempos de
residencia del vapor menores que 1 segundo;
(h) separar una fracción de vapor a partir de una
fracción de sólidos;
(i) hacer pasar dicha fracción de sólidos a una
zona de calentamiento de la segunda etapa en la que se calienta
hasta una temperatura efectiva que quemará los depósitos carbonosos
sobre ella y mantendrá la temperatura de funcionamiento de dicha
zona de reacción de la segunda etapa cuando dichos sólidos se hacen
pasar a dicha zona de reacción de la segunda etapa; y
(j) hacer circular los sólidos calientes desde
dicha zona de calentamiento de la segunda etapa a dicha zona de
reacción de la segunda etapa en la que se ponen en contacto con el
producto de vapor procedente de dicha zona de reacción de la
primera etapa.
En una realización preferida de la presente
invención, el producto de vapor procedente de la zona de reacción
de la segunda etapa se enfría rápidamente hasta una temperatura por
debajo de aquélla a la que ocurrirá el craqueo significativo o
sustancial, y se recupera un producto en fase de vapor que contiene
cantidades sustanciales de olefinas.
La única figura de este documento es un plano de
flujo esquemático de una realización preferida de la presente
invención.
Las materias primas residuales que son adecuadas
para uso en la presente invención son aquellas fracciones del
petróleo que hierven por encima de 480ºC, preferiblemente por
encima de 540ºC, más preferiblemente por encima de 560ºC. Ejemplos
no limitantes de tales fracciones incluyen residuos de vacío,
residuos atmosféricos, aceite bruto de petróleo pesado y reducido;
brea; asfalto; bitumen; aceite de arena de alquitrán; lodo;
producto derivado del petróleo de mala calidad, residuo
hidrocarbonoso pesado, y extractos lubrificantes. Se entenderá que
tales materias primas residuales también pueden contener cantidades
minoritarias de material de menor punto de ebullición. Estas
materias primas típicamente no se pueden usar como alimentaciones a
unidades de craqueo de vapor para producir productos olefínicos
debido a que forman excesivamente coque. Tales alimentaciones
tendrán típicamente un contenido en carbón de Conradson de al menos
5% en peso, generalmente de 5 a 50% en peso. En cuanto al residuo de
carbón de Conradson, véase el ensayo de ASTM
D189-165.
Los productos olefínicos se producen a partir de
materias primas residuales según la presente invención en un
sistema de dos etapas. La primera etapa contiene una zona de
reacción de lecho fluidizado horizontal en la que los tiempos de
residencia de los sólidos y del vapor se controlan
independientemente, y la segunda etapa contiene una zona de
reacción operada a una temperatura de al menos 100ºC mayor que la
primera etapa, y en la que el tiempo de residencia del vapor es
también corto, preferiblemente más corto que el de la primera etapa
de reacción. Ahora se hace referencia a la única figura de este
documento, en la que se alimenta una materia prima residual vía la
tubería 10 a una zona 1 de reacción que contiene un lecho móvil
horizontal de sólidos calientes fluidizados y que se opera a una
temperatura en el intervalo de 500ºC a 600ºC. Los sólidos en la
zona de reacción preferiblemente estarán fluidizados con ayuda de un
medio mecánico. Típicamente, las partículas se fluidizarán mediante
uso de un gas fluidizante, tal como vapor de agua, un medio
mecánico, y por los vapores que se producen in situ por la
vaporización de una fracción de la materia prima. Se prefiere que el
medio mecánico sea un sistema de mezclamiento mecánico
caracterizado por tener una eficiencia de mezclamiento relativamente
alta con sólo cantidades minoritarias de retromezclamiento axial.
Tal sistema de mezclamiento actúa como un sistema de flujo pistón
con un patrón de flujo que asegura que la residencia para
sustancialmente todas las partículas en la zona de reacción será
sustancialmente la misma. La mezcladora mecánica más preferida es
la mezcladora citada por Lurgi AG de Alemania como la mezcladora LR
o horno de destello LR que originalmente se diseñó para procesar
esquisto bituminoso, carbón y arenas de alquitrán. La mezcladora LR
comprende dos tornillos giratorios orientados horizontalmente que
ayudan a fluidizar las partículas. Aunque se prefiere que las
partículas sólidas sean partículas de coque, también pueden ser
cualquier otro material en partículas refractario adecuado.
Ejemplos de tales otros materiales refractarios adecuados incluyen
los seleccionados del grupo que consta de sílice, alúmina, circonia,
magnesia, mulita, material sintéticamente preparado o de origen
natural tal como piedra pómez, arcilla, kieselguhr, tierra de
diatomeas o bauxita. Está dentro del alcance de la presente
invención que los sólidos sean inertes, o que tengan propiedades
catalíticas. Los sólidos tendrán un tamaño medio de partículas en
el intervalo de 40 \mum a 2000 \mum, preferiblemente de 200
\mum a 1200 \mum.
La materia prima se pone en contacto con los
sólidos calientes fluidizados a una temperatura suficientemente
alta para provocar que una porción sustancial de los componentes
ricos en carbón de Conradson y que contienen metales se depositen
sobre las partículas sólidas calientes en forma de carbón y restos
metálicos de elevado peso molecular, pero no tan alta como para
provocar la formación de cantidades sustanciales de productos
olefínicos. Esto se da preferiblemente a una temperatura que oscila
de 500ºC a 600ºC, más preferiblemente de 530ºC a 570ºC. La porción
restante de la materia prima se vaporizará al contacto con los
sólidos calientes. El tiempo de residencia de los productos del
vapor en la zona de reacción 1 será una cantidad efectiva de tiempo
de forma que se minimice el craqueo sustancial secundario. Esta
cantidad de tiempo típicamente será menor que 2 segundos. El tiempo
de residencia de los sólidos en la zona de reacción estará en un
intervalo de 5 a 60 segundos, preferiblemente de 10 a 30 segundos.
Un nuevo aspecto de esta zona de reacción de la primera etapa es que
los tiempos de residencia de los sólidos y de la fase del vapor se
pueden controlar independientemente. La mayoría de los procesos
fluidizados y de lecho fijo se diseñan de forma que el tiempo de
residencia de los sólidos, y el tiempo de residencia del vapor, no
se puedan controlar independientemente, especialmente a tiempos de
residencia del vapor relativamente cortos. También se prefiere que
la unidad del proceso del tiempo de contacto del vapor corto se
opere de forma que la relación de sólidos a alimentación esté en un
intervalo de 30 a 1, preferiblemente 20 a 1, más preferiblemente 10
a 1, y lo más preferible de 5 a 1. Se entenderá que la relación
precisa de sólidos a alimentación dependerá principalmente del
requisito de balance térmico de la zona de reacción de tiempo de
contacto del vapor corto. La asociación de la relación de sólidos a
alimentación con los requisitos del balance térmico está dentro de
la pericia de aquellos expertos en la técnica, y de este modo no se
elaborará aquí en lo sucesivo. Una porción de la materia prima se
depositará sobre los sólidos en forma de material carbonoso
combustible. Los componentes metálicos también se depositarán sobre
los sólidos. En consecuencia, la porción vaporizada tendrá
sustancialmente menor contenido de carbón de Conradson y de metales
cuando se compara con la alimentación original.
Los sólidos, que tienen material carbonoso
depositado sobre ellos, se hacen pasar desde la zona de reacción
(1) de la primera etapa vía la tubería (13) al lecho de sólidos
(15) en el extractor (3). El sólido se hace pasar aguas abajo a
través del extractor y pasa una zona de rectificación en la sección
inferior en la que se extraen hidrocarburos de menor punto de
ebullición y cualquier volátil restante, o material vaporizable, a
partir de los sólidos mediante uso de un gas de rectificación,
preferiblemente vapor de agua, introducido en la zona de
rectificación vía la tubería (17). Los sólidos extraídos se hacen
pasar vía la tubería (19) a la tubería de elevación (21) en la que
son transferidos al calentador (4) con un medio de elevación, tal
como vapor de agua vía la tubería (23) y gas de combustión
procedente del quemador (25) vía la tubería (42). El calor se
proporciona mediante uso de un quemador (25) auxiliar. La zona de
calentamiento de la primera etapa típicamente se operará a una
presión que oscila de 0 a 10,34 bares manométricos, preferiblemente
a una presión que oscila de 1,03 a 3,10 bares manométricos. Aunque
algo del residuo carbonoso se quemará a partir de los sólidos en la
zona de calentamiento, se prefiere que sólo tenga lugar la
combustión parcial del residuo carbonoso de forma que los sólidos,
tras hacerlos pasar a través del calentador, tendrán un valor como
combustible. Los sólidos en exceso se pueden eliminar de la vía del
procedimiento vía la tubería (27). El gas de combustión se elimina
por la parte superior desde el calentador (4) vía la tubería (29).
El gas de combustión se puede hacer pasar a través de un sistema
ciclónico (no mostrado) para eliminar la mayoría de los finos
sólidos. El gas de combustión libre de polvos se enfriará
preferiblemente adicionalmente en un sistema de recuperación por
calor de residuos (no mostrado), se frota para eliminar
contaminantes y material en partículas, y se puede hacer pasar a una
caldera de CO (no mostrada) para generar vapor de agua.
La fracción vaporizada procedente de la zona de
reacción de la primera etapa se hace pasar vía la tubería (11) al
reactor (2) de la zona de reacción de la segunda etapa. La
temperatura de funcionamiento de esta zona de reacción de la segunda
etapa está en un intervalo de 700ºC a 1100ºC, preferiblemente de
700ºC a 900ºC. Ejemplos de diseños de reactor que pueden comprender
esta segunda etapa incluyen una vasija de contracorriente en la que
los sólidos fluyen hacia abajo y el vapor fluye hacia arriba
pasados los sólidos en movimiento hacia abajo. El reactor de la
segunda etapa puede ser también (es decir, como alternativa), un
reactor vertical en el que tanto los sólidos como el vapor fluyen
hacia arriba. Aunque la vasija de reacción de la segunda etapa puede
tener cualquier diseño que permita un tiempo de contacto del vapor
corto, se prefiere más que sea un diseño en contracorriente como se
ha explicado anteriormente. El tiempo de contacto del vapor de esta
zona de reacción es preferiblemente menor que 1 segundo, más
preferiblemente menor que 0,5 segundos. Los sólidos calientes son
recibidos desde un calentador (5) de la segunda etapa vía la
tubería (33) y fluyen hacia abajo a través del reactor (2) de la
segunda etapa. Se encuentran con la corriente de producto de vapor
que fluye en contracorriente desde la zona (1) de reacción de la
primera etapa, vapor el cual se introduce en la zona (2) de
reacción de la segunda etapa vía la tubería (11). Los sólidos en
exceso se pueden eliminar de la segunda etapa vía un sistema de
purga adecuado, por ejemplo, vía la tubería (42). Los sólidos
calientes salen de la zona de reacción de la segunda etapa y se
hacen pasar vía la tubería (35) a la tubería (37) de elevación en la
que son transportados al calentador (5) de la segunda etapa con
vapor de agua que se inyecta vía la tubería (39) y gas de
combustión caliente procedente del quemador (25) auxiliar vía una
tubería adecuada, por ejemplo la tubería (44). Se puede inyectar un
hidrocarburo del intervalo de punto de ebullición ligero,
preferiblemente en la fase de vapor, en la sección superior de la
zona (2) de reacción de la segunda etapa vía la tubería (40) para
enfriar rápidamente los productos de reacción para reducir
sustancialmente el craqueo secundario perjudicial. Esto requerirá
preferiblemente una disminución de 100º a 200ºC en la temperatura de
los productos en fase de vapor. El medio de enfriamiento rápido
puede ser cualquier hidrocarburo adecuado, ejemplos de los cuales
incluyen gas de petróleo líquido, y destilados.
Los productos de reacción que tienen un contenido
olefínico significativo salen del reactor (2) de la segunda etapa
vía la tubería (41), y se hacen pasar a un lavador (6) en el que se
enfrían rápidamente adicionalmente hasta temperaturas
preferiblemente por debajo de 450ºC, más preferiblemente por debajo
de 340ºC. Los productos pesados, incluyendo cualesquiera materiales
en partículas, se eliminan vía la tubería (43), y se pueden
reciclar a la zona (1) de reacción de la primera etapa. Los
productos ligeros procedentes del lavador (6) se eliminan por la
parte superior vía la tubería (45). La corriente de producto ligera
contiene una cantidad sustancial de olefinas. Por ejemplo, se da
típicamente una corriente de producto de 510ºC-, y contiene de 7 a
10% en peso de metano, 12 a 18% en peso de etileno, y 7 a 12% en
peso de propileno, y 6 a 9% en peso de C_{4} insaturados, tales
como butenos y butadienos, basado en el peso total de la
alimentación.
Esta porción vaporizada contendrá una cantidad
sustancial de productos olefínicos, típicamente en el intervalo de
20 a 50% en peso, preferiblemente de 25 a 50% en peso, y más
preferiblemente de 30 a 50% en peso, basado en el peso total de la
corriente del producto. La porción vaporizada de la corriente del
producto obtenida mediante la práctica de la presente invención
puede estar compuesta típicamente de 5 a 15% en peso,
preferiblemente de 7 a 10% en peso de metano; de 10 a 20% en peso,
preferiblemente de 12 a 18% en peso de etileno; y de 5 a 15% en
peso, preferiblemente 7 a 12% en peso de propileno, basado en la
alimentación.
El siguiente ejemplo (que no es un ejemplo de la
invención) se presenta para mostrar que un modo de procedimiento de
tiempo de contacto corto es importante para obtener rendimientos
crecientes de olefinas a partir de materias primas residuales.
Ejemplo (no según la
invención)
Se usaron residuos de vacío de South Louisiana
como la materia prima, y se alimentaron a un caudal de alimentación
de 100 barriles/día a una unidad piloto de formación de coque
fluido de tiempo de contacto corto. La temperatura de funcionamiento
de la unidad piloto fue 745ºC a un tiempo de residencia del vapor
menor que 1 segundo. En la Tabla I a continuación se da la
conversión estimada y los rendimientos del producto.
| Temperatura ºC | 745 |
| Conversión de C_{3}^{-}, % en peso en la alimentación | 35 |
| Rendimientos de gas, % en peso en la alimentación | |
| Metano | 7-10 |
| Etileno | 14-16 |
| Propileno | 9-12 |
| C_{4} insaturados | 6-9 |
| Rendimientos de líquido, % en peso en la alimentación | |
| C_{5}/220ºC | 17,5 |
| 220º/340ºC | 8,0 |
| 340ºC | 13,0 |
| Total C_{5}^{+} | \overline{38,5} |
| Coque grueso, % en peso en la alimentación | 18,7 |
| Olefina/Parafina, relación en peso | |
| Etileno/Etano | 6,0 |
| Propileno/Propano | 19,0 |
| Butileno/Butano | 30,0 |
Claims (10)
1. Un procedimiento de dos etapas para producir
olefinas a partir de una materia prima residual, cuyo procedimiento
comprende convertir la materia prima en dos etapas, en el que:
(A) una primera etapa comprende:
(i) una zona de calentamiento de primera etapa en
la que los sólidos que contienen depósitos carbonosos son recibidos
a partir de una zona de rectificación y se calientan en presencia
de un gas oxidante;
(ii) una zona de reacción de primera etapa que
contiene un lecho móvil horizontal de sólidos calientes fluidizados,
cuya zona de reacción se opera a una temperatura en un intervalo de
500ºC a 600ºC y en condiciones tales que el tiempo de residencia de
los sólidos y el tiempo de residencia del vapor se controlan
independientemente, cuyo tiempo de residencia del vapor es menor que
2 segundos, y cuyo tiempo de residencia de los sólidos está en un
intervalo de 5 a 60 segundos; y
(iii) una zona de rectificación a través de la
cual los sólidos que tienen depósitos carbonosos sobre ellos son
recibidos desde la zona de reacción y en la que se recuperan
hidrocarburos y volátiles de menor punto de ebullición con un gas de
rectificación; y
(B) una segunda etapa comprende:
(i) una zona de calentamiento de segunda etapa en
la que los sólidos que contienen depósitos carbonosos son recibidos
desde una zona de reacción de segunda etapa;
(ii) dicha zona de reacción de segunda etapa se
opera a una temperatura en el intervalo de 700ºC a 1100ºC, y los
tiempos de residencia del vapor son menores que 1 segundo;
cuyo proceso
comprende:
(a) hacer pasar dicha materia prima residual a
dicha zona de reacción de la primera etapa en la que se pone en
contacto con sólidos calientes fluidizados dando como resultado de
ese modo la producción de una fracción vaporizada y una fracción de
sólidos que tiene componentes de carbón de Conradson (cantidad
elevada) y componentes que contienen metales depositados sobre
ellos;
(b) separar la fracción vaporizada de la fracción
de sólidos;
(c) hacer pasar la fracción de sólidos a dicha
zona de rectificación en la que se extraen, de la fracción,
hidrocarburos y material volátil de bajo punto de ebullición
poniéndolos en contacto con un gas de rectificación;
(d) hacer pasar los sólidos rectificados a dicha
zona de calentamiento de la primera etapa en la que se calientan en
un medio oxidante hasta una temperatura efectiva que mantendrá la
temperatura de funcionamiento de dicha zona de reacción de la
primera etapa cuando los sólidos se hacen pasar a dicha zona de
reacción de la primera etapa;
(e) separar el gas de combustión procedente de
los sólidos de dicha zona de calentamiento de la primera etapa;
(f) hacer circular los sólidos calientes desde
dicha zona de calentamiento de la primera etapa a dicha zona de
reacción de la primera etapa en la que se ponen en contacto con más
materia prima;
(g) hacer pasar la fracción vaporizada de dicha
zona de reacción de la primera etapa a dicha zona de reacción de la
segunda etapa en la que se pone en contacto con sólidos calientes a
una temperatura en un intervalo de 700ºC a 1100ºC, y a tiempos de
residencia del vapor menores que 1 segundo;
(h) separar una fracción de vapor a partir de una
fracción de sólidos;
(i) hacer pasar dicha fracción de sólidos a una
zona de calentamiento de la segunda etapa en la que se calienta
hasta una temperatura efectiva que quemará los depósitos carbonosos
sobre ella y mantendrá la temperatura de funcionamiento de dicha
zona de reacción de la segunda etapa cuando dichos sólidos se hacen
pasar a dicha zona de reacción de la segunda etapa; y
(j) hacer circular los sólidos calientes desde
dicha zona de calentamiento de la segunda etapa a dicha zona de
reacción de la segunda etapa en la que se ponen en contacto con el
producto de vapor procedente de dicha zona de reacción de la
primera etapa.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el producto del vapor procedente de la zona de reacción de la
segunda etapa se enfría rápidamente hasta una temperatura por
debajo de aquélla a la cual ocurre sustancialmente el craqueo, y se
recupera un producto en fase de vapor que contiene cantidades
sustanciales de olefinas.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o
reivindicación 2, en el que el tiempo de residencia del vapor de la
primera etapa es menor que 0,5 segundos.
4. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el tiempo de residencia de los
sólidos de la zona de reacción de la primera etapa está en un
intervalo de 10 a 30 segundos.
5. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que las partículas de la zona de
reacción de la primera etapa de tiempo de contacto corto del vapor
se fluidizan con la ayuda de un medio mecánico.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el
que el medio mecánico comprende tornillos dispuestos horizontalmente
en el reactor.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que la zona de reacción de la segunda
etapa se hace funcionar en modo de contracorriente.
8. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que la zona de reacción de la segunda
etapa se hace funcionar en modo a favor de la corriente usando un
reactor vertical.
9. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que la materia prima se selecciona
del grupo que consta de residuos a vacío, residuos atmosféricos,
aceite bruto de petróleo pesado y reducido; brea; asfalto; bitumen;
aceite de arena de alquitrán; aceite de esquisto bituminoso; lodo,
producto derivado del petróleo de mala calidad, residuo
hidrocarbonoso pesado, y extractos de lubricantes.
10. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que la materia prima residual es un
residuo de vacío.
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