ES2218871T3 - Produccion de olefinas ligeras a partir de una corriente de hidrocarburo liquido contaminado por craqueo termico. - Google Patents
Produccion de olefinas ligeras a partir de una corriente de hidrocarburo liquido contaminado por craqueo termico.Info
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Abstract
Un proceso para producir olefinas ligeras a partir de una carga de alimentación de hidrocarburos líquidos contaminada por medio de craqueo térmico, estando dicho proceso caracterizado por los pasos de (a) proveer la carga de alimentación a la entrada de una unidad de membrana provista con una membrana, y separar del lado para el producto difundido un producto difundido y del lado para el producto retenido un producto retenido; (b) proveer el producto difundido a la entrada de un horno de craqueo, dejar craquear el producto difundido en el serpentín del horno de craqueo en presencia de vapor a temperatura elevada, y separar del horno de craqueo una corriente craqueada enriquecida con olefinas ligeras; (c) enfriar la corriente craqueada; (d) proveer la corriente craqueada enfriada a una columna de fraccionamiento; (e) proveer el producto retenido a la columna fraccionamiento; y (f) separar de la cabeza de la columna de fraccionamiento una corriente gaseosa, del costado de la columna de fraccionamiento una corriente lateral de componentes de fuel oil y del fondo de la columna de fraccionamiento una corriente de fondo.
Description
Producción de olefinas ligeras a partir de una
corriente de hidrocarburo líquido contaminado por craqueo
térmico.
El documento
US-A-5635055 describe un proceso de
membrana para incrementar la conversión del craqueo catalítico o
unidades de craqueo térmico.
La presente invención se refiere a un proceso
para producir olefinas ligeras a partir de una carga de alimentación
de hidrocarburos líquidos que contiene nafta y/o gasoil por medio de
craqueo térmico, proceso que comprende los pasos de
- (a)
- proveer la carga de alimentación a la entrada de un horno de craqueo, dejar craquear la carga en los serpentines del horno de craqueo en presencia de vapor a temperatura elevada y separar del horno de craqueo una corriente craqueada enriquecida en olefinas ligeras;
- (b)
- enfriar la corriente craqueada;
- (c)
- proveer la corriente craqueada enfriada a una columna de fraccionamiento; y
- (d)
- separar de la cabeza de la columna de fraccionamiento una corriente gaseosa, del costado de la columna de fraccionamiento una corriente lateral que contiene componentes de fuel oil y del fondo de la columna de fraccionamiento una corriente de fondo.
Este proceso también se designa como craqueo con
vapor, craqueo de nafta o fabricación de etileno.
La columna de fraccionamiento también se llama
"fracionador primario".
La corriente gaseosa separada de la cabeza de la
columna de fraccionamiento comprende olefinas ligeras, tales como
etileno y propileno, y otros componentes, tales como hidrógeno,
metano, productos C_{4} y gasolina de pirólisis (C_{5}^{+}).
Corriente abajo de la columna de fraccionamiento, el producto de
cabeza gaseoso se sigue tratando para recuperar etileno.
Del costado de la columna de fraccionamiento se
separan una o más corrientes que contienen componentes de fuel
oil.
Del fondo de la columna de fraccionamiento se
separa una corriente de fondo líquida que contiene fuel oil
craqueado pesado. Parte de la corriente de fondo líquida es enfriada
y mezclada con la corriente craqueada, corriente arriba de la
columna de fraccionamiento, para enfriar esta corriente. El resto es
separado como fuel oil pesado.
Corriente arriba de la columna de
fraccionamiento, la carga de alimentación es craqueada en el horno
de craqueo. La carga de hidrocarburos líquidos es precalentada
corriente arriba del horno de craqueo o dentro de la parte superior
del horno de craqueo. En el horno de craqueo, la corriente de
hidrocarburos líquidos primero es vaporizada y luego craqueada. La
vaporización de la corriente de hidrocarburos líquidos tiene lugar
en presencia de vapor en un serpentín de vaporización situado en la
parte superior del horno de craqueo, en el cual el líquido es
vaporizado por el calor proveniente del gas de combustión caliente.
La parte superior del horno de craqueo es llamada "sección de
convencción". Una vez vaporizada, la corriente entra en el
serpentín de pirólisis en la sección de radiación del horno de
craqueo. En el serpentín de pirólisis, los hidrocarburos son
craqueados en presencia de vapor para obtener el producto deseado.
Esto es bien conocido, y las condiciones para la vaporización y el
craqueo también son bien conocidas.
Las cargas de alimentación usadas son nafta (una
fracción de gasolina destilada a presión atmosférica) y gasoil (un
destilado de carácter intermedio entre keroseno y aceites
lubricantes livianos). Tales cargas de alimentación, sin embargo,
tienden a ser más caras, y esto provoca el interés en usar otras
cargas de hidrocarburos para el proceso de craqueo. Ejemplos de
tales cargas de alimentación son ciertos condensados que comprenden
componentes de nafta y gasoil. Un condensado es una mezcla de
hidrocarburos que a veces son producidos con gas natural.
Estas cargas de alimentación sin embargo, también
contienen contaminantes. En relación con la presente invención, dos
contaminantes tienen un interés particular. Por un lado
hidrocarburos con un alto punto de ebullición, y por otro lado sales
presentes en gotas de agua que están dispersadas en la corriente de
hidrocarburos ligeros.
Hidrocarburos con altos puntos de ebullición son
hidrocarburos que no vaporizan fácilmente, aún en la presencia de
vapor. Ejemplos de tales hidrocarburos son aromáticos polinucleares,
cicloparafinas polinucleares, hidrocarburos parafinados grandes
(ceras), y componentes olefínicos tales como cicloolefinas
polinucleares hidrocarburos olefínicos grandes, especialmente
diolefinas. Estos hidrocarburos de alto punto de ebullición son
solubles en los hidrocarburos livianos, y la solución tiene
usualmente un color más oscuro, por ejemplo un color ASTM de 3 o
mayor, determinado según ASTM D1500. Un ejemplo de una corriente
líquida contaminada que contiene hidrocarburos ligeros es un
condensado negro, que es una mezcla de hidrocarburos que son
producidos a veces con gas natural, mezcla que tiene un color ASTM
de 3 o mayor. El líquido contaminado también puede incluir
corrientes de desechos para la refinería.
Las sales en las corrientes de hidrocarburos
provienen de agua de formación o de otros tratamientos efectuados en
una refinería. Ejemplos de sales contaminantes son cloruro de sodio,
cloruro de magnesio, cloruro de calcio y cloruro de hierro. También
pueden estar presentes otras sales, tales como sulfatos.
Estos componentes permanecerán líquidos en el
serpentín de vaporización y ensuciarán la superficie interna del
serpentín de vaporización. El ensuciamiento con componentes
depositados reducirá la transferencia térmica y, por lo tanto,
afectará adversamente el rendimiento de un craqueador a vapor.
Además el ensuciamiento puede causar incluso el taponamiento del
serpentín de vaporización.
Es un objeto de la presente invención proveer un
proceso para producir olefinas ligeras, en particular a partir de
cargas de alimentación contaminadas, en el cual se reduce el
ensuciamiento del serpentín de vaporización.
Con este fin el proceso para producir olefinas
livianas a partir de una carga de hidrocarburos líquidos
contaminados por medio de craqueo térmico de acuerdo con la presente
invención comprende los pasos de
- (a)
- proveer la carga de alimentación a la entrada de una unidad de membrana provista con una membrana, y separar del lado para el producto difundido un producto difundido y del lado para el producto retenido un producto retenido;
- (b)
- Proveer el producto difundido a la entrada de un horno de craqueo, dejar craquear el producto difundido en la serpentina del horno de craqueo en presencia de vapor a temperatura elevada, y separar del horno de craqueo una corriente craqueada enriquecida con olefinas ligeras;
- (c)
- enfriar la corriente carqueada;
- (d)
- proveer la corriente craqueada enfriada a una columna de fraccionamiento;
- (e)
- proveer el producto retenido a la columna de fraccionamiento; y
- (f)
- separar de la cabeza de la columna de fraccionamiento una corriente gaseosa, del costado de la columna de fraccionamiento una corriente lateral de componentes de fuel oil y del fondo de la columna de fraccionamiento una corriente de fondo.
En el caso de que los contaminantes comprendan
hidrocarburos con un punto de ebullición elevado, la membrana es una
membrana de nanofiltración, si el contaminante es una sal, la
membrana es una membrana de ultrafiltración, y si están presentes
ambos contaminantes, la membrana es una membrana de
nanofiltración.
La invención se describirá ahora con mayor
detalle por medio de un ejemplo con referencia al dibujo adjunto que
muestra esquemáticamente la planta para llevar a cabo la presente
invención.
La planta comprende una unidad de membrana 1, un
horno de craqueo 2, una columna de fraccionamiento 3, una torre de
rectificación por arrastre de fuel oil 4 y una torre de enfriamiento
5.
La carga de alimentación de hidrocarburos
líquidos contaminada es provista a través del conducto de
alimentación 6 a la entrada 7 de la unidad de membrana 1. La unidad
de membrana 1 comprende un lado para el producto retenido 8 y un
lado para el producto difundido 9, separados por medio de una
membrana 10 adecuada.
Del lado para el producto retenido 8 se separa un
producto retenido a través del conducto 12, y del lado para el
producto difundido 9 se separa un producto difundido a través del
conducto 14. El producto difundido está sustancialmente libre de
contaminantes, y los contaminantes separados están en el producto
retenido.
El producto difundido constituye la carga de
alimentación al horno de craqueo 2. Opcionalmente la carga de
alimentación es precalentada corriente arriba del horno de craqueo
2. En el horno de craqueo 2, la carga primero es vaporizada en un
serpentín de vaporización 15 en la parte superior del horno de
craqueo 2. Corriente abajo del serpentín de vaporización 15, la
corriente de vaporización es craqueada en un serpentín de pirólisis
16 en la parte inferior del horno de craqueo 2, donde se efectúa el
calentamiento por medio de radiación. En el serpentín de pirólisis
16, la corriente es craqueada en presencia de vapor provisto a
través del conducto 17, para obtener el producto deseado, una
corriente craqueada enriquecida con olefinas ligeras. Las
condiciones para el craqueo del producto difundido son similares a
las condiciones bien conocidas para el craqueo de nafta o
gasoil.
La corriente craqueada es separada del horno de
craqueo 2 a través del conducto 19. La corriente craqueada es
enfriada por intercambio término indirecto con vapor en el
intercambiador de calor 22 y por intercambio térmico directo con un
líquido provisto a través del conducto 24. La mezcla que incluye la
corriente craqueada se hace pasar a través del conducto 25 a la
columna de fraccionamiento 3.
La corriente craqueada enfriada es introducida a
una temperatura comprendida entre 200 y 230ºC y a una presión
comprendida entre 0,11 y 0,25 Mpa (absoluta) en la columna de
fraccionamiento 3, donde es separada en fracciones. Con este fin, la
columna de fraccionamiento 3 comprende varios platos de
fraccionamiento teóricos 26 y 27.
El producto retenido se hace pasar a través del
conducto 12 a la columna de fraccionamiento 3, y es introducido en
la misma a un nivel convenientemente cercano al nivel de
introducción a través del conducto 25 de la mezcla que incluye la
corriente craqueada.
De la cabeza de la columna de fraccionamiento 3
se separa una corriente gaseosa a través del conducto 30. La
corriente gaseosa es rica en olefinas ligeras, tales como etileno y
propileno, y comprende otros componentes tales como hidrógeno,
metano, productos C_{4} y gasolina de pirólisis (C_{5}^{+}).
La corriente gaseosa se hace pasar a través del conducto 30 a la
torre de enfriamiento 5 que comprende varios platos de
fraccionamiento teóricos 31 y 32. En la torre de enfriamiento 5, se
enfría la corriente que comprende el gas craqueado y se separan
componentes de la gasolina de pirólisis, además se condensa el vapor
de dilución. Con este fin se provee agua de enfriamiento a la torre
de enfriamiento a través de los conductos 34 y 35. A través del
conducto 37, se separa un producto de cabeza gaseoso de la torre de
enfriamiento 5, producto de cabeza gaseoso que se sigue tratando
para recuperar etileno (no mostrado). Del fondo de la columna de
enfriamiento 5 se separa una corriente rica en agua a través del
conducto 38, y del extremo inferior de la torre de enfriamiento 5 se
separa una corriente de gasolina a través del conducto 39. Una parte
de la corriente de gasolina es provista como reflujo a través del
conducto 40 al extremo superior de la columna de fraccionamiento 3,
y el resto es separado a través del conducto 41.
Del costado de la columna de fraccionamiento 3 se
separa una corriente lateral que contiene componentes de fuel oil a
través de la bandeja de extracción 44. Esta corriente se hace pasar
a través del conducto 45 a la torre de rectificación por arrastre
del fuel oil 4. La torre de rectificación por arrastre de fuel oil
4, está provista con platos teóricos de fraccionamiento 46. A través
del conducto 47, se provee vapor para el lavado por arrastre al
extremo inferior de la torre rectificadora por arrastre de fuel oil
4. Desde la cabeza de la torre rectificadora por arrastre de fuel
oil 4 se separa una corriente de producto de cabeza gaseoso que se
hace pasar a través del conducto 48 a la columna de fraccionamiento
3, y del fondo se separa un producto de fuel oil a través del
conducto 49.
Del fondo de la columna de fraccionamiento 3 se
separa una corriente líquida de fondo que contiene fuel oil
craqueado pesado a través del conducto 50. Una parte de la corriente
de fondo líquida es enfriada por intercambio térmico indirecto en el
intercambiador de calor 52 y provista a través del conducto 24 a la
corriente craqueada enriquecida en olefinas ligeras que se
encuentran en el conducto 19 para enfriar esta corriente. El
remanente es separado como fuel oil pesado a través del conducto 54.
Opcionalmente, el fuel oil pesado es rectificado por arrastre con
vapor en un recipiente separado para rectificación por arrastre (no
mostrado), y los vapores rectificados son introducidos en la parte
inferior de la columna de fraccionamiento 3.
La separación por membrana es llevada a cabo a
una temperatura en la gama de 10 a 100ºC y convenientemente a 40ºC,
y la relación de peso entre el producto difundido y el producto
retenido está comprendida entre 1 y 20, y convenientemente entre 5 y
10.
En el caso de que la separación por membrana sea
llevada a cabo a un temperatura menor que la temperatura
prevalecente en la columna de fraccionamiento 3, el producto
retenido provisto a través del conducto 12 tendrá una temperatura
menor que la temperatura en la columna de fraccionamiento 3. Si se
prevé que esta diferencia de temperatura podría afectar adversamente
el fraccionamiento, puede incluirse un intercambiador de calor (no
mostrado) en el conducto 12 para calentar, durante la operación
normal, el producto retenido que pasa por él.
Si los contaminantes comprenden hidrocarburos con
un alto punto de ebullición, la membrana usada convenientemente en
la unidad de membrana 1 es una membrana de nanofiltración. Un
material adecuado para tal membrana de nanofiltración es un
polisiloxano y convenientemente un poli (dimetilsiloxano). La
membrana de nanofiltración trabaja con una diferencia de presión
entre los dos lados comprendida entre 1 y 8 Mpa y con un caudal
entre 1.000 y 4.000 kg/m^{2} de superficie de membrana por
día.
Si el contaminante es una sal, se usa una
membrana de ultrafiltración. Materiales convenientes para la
membrana de ultrafiltración son politetrafluoroetileno (PTFE) y poli
(fluoruro de vinilideno) (PVDF), pudiendo usarse también membranas
cerámicas. La membrana de ultrafiltración trabaja con una diferencia
de presión entre los dos lados comprendida entre 0,2 y 1 Mpa y con
un caudal comprendido entre 3.000 y 20.000 kg/m^{2}de superficie
de membrana por día.
La membrana de nanofiltración también se usa si
están presentes ambos contaminantes.
Una primera ventaja de la presente invención es
que ofrece la posibilidad de craquear cargas de alimentación que
normalmente causarían un ensuciamiento.
El producto retenido que contiene una
concentración aumentada de contaminantes es provisto a la columna de
fraccionamiento. Esto es ventajoso porque los componentes más
livianos que están presentes en el producto retenido serán separados
en la columna de fraccionamiento y dejarán la columna de
fraccionamiento con la gasolina de pirólisis y/o con el gasoil
craqueado. Los contaminantes remanentes son separados por lavado con
la corriente de fondo líquida.
Por lo tanto, la presente invención provee un
proceso sencillo para producir olefinas ligeras por medio del
craqueo térmico de una carga de hidrocarburos líquidos que contiene
nafta y/o gasoil, procedimiento en el cual se previene el
ensuciamiento del serpentín de vaporización en el horno de
craqueo.
Claims (1)
1.Un proceso para producir olefinas ligeras a
partir de una carga de alimentación de hidrocarburos líquidos
contaminada por medio de craqueo térmico, estando dicho proceso
caracterizado por los pasos de
(a) proveer la carga de alimentación a la
entrada de una unidad de membrana provista con una membrana, y
separar del lado para el producto difundido un producto difundido y
del lado para el producto retenido un producto retenido;
(b) proveer el producto difundido a la entrada de
un horno de craqueo, dejar craquear el producto difundido en el
serpentín del horno de craqueo en presencia de vapor a temperatura
elevada, y separar del horno de craqueo una corriente craqueada
enriquecida con olefinas ligeras;
(c) enfriar la corriente craqueada;
(d) proveer la corriente craqueada enfriada a una
columna de fraccionamiento;
(e) proveer el producto retenido a la columna
fraccionamiento; y
(f) separar de la cabeza de la columna de
fraccionamiento una corriente gaseosa, del costado de la columna de
fraccionamiento una corriente lateral de componentes de fuel oil y
del fondo de la columna de fraccionamiento una corriente de
fondo.
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