ES2229533T3 - Proceso de separacion de compuestos aromaticos. - Google Patents
Proceso de separacion de compuestos aromaticos.Info
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Abstract
Un proceso para recuperar compuestos aromáticos a partir de una materia prima de hidrocarburos mezclados que contiene compuestos aromáticos y compuestos no aromáticos que comprende: aportar la materia prima de hidrocarburos mezclados directamente a una columna de destilación extractiva; aportar una corriente de cabeza condensada procedente de la columna de destilación extractiva a un extractor líquido- líquido; aportar una corriente de fondo procedente de extractor líquido-líquido al menos a una posición a lo largo de la longitud de la columna de destilación extractiva por debajo del punto de alimentación de dicha materia prima de hidrocarburos mezclados; y recuperar los compuestos aromáticos, sin lavado con agua, procedentes de la corriente de fondo de la columna de destilación extractiva de las materias primas de hidrocarburos mezclados.
Description
Proceso de separación de compuestos
aromáticos.
La presente invención se refiere a procesos de
separación química, y, más específicamente, a un proceso mejorado
para la separación de compuestos aromáticos procedentes de mezclas
de compuestos aromáticos y no aromáticos.
Los productos petroquímicos aromáticos, tales
como benceno, tolueno y xilenos (en conjunto, "BTX"), sirven
como bloques de construcción importantes para una diversidad de
plásticos, espumas y fibras. Estos compuestos fundamentales se han
producido, tradicionalmente, por reformado catalítico de la nafta o
mediante el craqueo con vapor de la nafta o de los gasóleos,
produciendo corrientes tales como la gasolina de reformado y de
pirólisis. Los BTX derivados de dichos procedimientos tradicionales
incluyen típicamente cantidades sustanciales de productos no
aromáticos que tienen puntos de ebullición similares, excluyendo de
hecho la destilación simple como medio de separación de los
aromáticos de los no aromáticos.
Por consiguiente, se ha desarrollado una variedad
de técnicas de extracción en un intento de separar los compuestos
aromáticos de los no aromáticos. El documento USP nº 3.862.254, por
ejemplo, describe un procedimiento para la separación y la
recuperación de benceno, tolueno e hidrocarburos aromáticos C_{8}
a partir de una materia prima rica en hidrocarburos aromáticos.
Además, el documento USP nº 3.723.256 describe un
procedimiento para la recuperación de hidrocarburos aromáticos a
partir de una mezcla de hidrocarburos que contiene hidrocarburos
aromáticos y no aromáticos, que incluye benceno y aromáticos
C_{8}. Dichas técnicas de extracción de la técnica anterior
implican normalmente la utilización de disolventes que presentan una
afinidad mayor para los compuestos aromáticos, extrayendo
selectivamente los compuestos aromáticos de la mezcla de compuestos
aromáticos y no aromáticos. Un ejemplo de otras técnicas de
extracción de la técnica anterior es el proceso de sulfolano
desarrollado por Shell Oil Company. El proceso de sulfolano utiliza
como disolvente el 1,1-dióxido de
tetrahidrotiofenona (o sulfolano) y agua como
co-disolvente. El proceso utiliza una combinación de
extracción líquido-líquido y stripping
extractivo en un diseño integrado, simple.
A pesar de su utilización muy difundida, el
proceso de sulfolano adolece de varios inconvenientes impuestos por
su diseño. Por ejemplo, dicho proceso está limitado en su capacidad
de producción disponible. Esto es debido a que para que tenga lugar
la extracción líquido-líquido, debe tener lugar una
separación de fases entre el disolvente/extracto y el material del
refinado. El contenido aromático máximo de la materia prima está
limitado al 80-90% aproximada-
mente.
mente.
Además, en los diseños tradicionales del proceso
de sulfolano, la gama de posibilidades de materias primas está
limitada. Esto es debido al hecho de que las unidades de extracción
de sulfolano existentes se construyeron cuando se suponía que la
materia prima incluía concentraciones de aromáticos de
aproximadamente el 30% al 60%. Con las mejoras en nuevos
catalizadores y el desarrollo de la regeneración catalítica en
continuo ("CCR"), el contenido de aromáticos de las corrientes
del reformado es significativamente mayor, superando el punto en el
que puede tener lugar la separación líquido-líquido
y por consiguiente la extracción simple. Un intento para resolver
este dilema ha sido reciclar artificialmente el material no
aromático o refinado para disminuir la concentración de aromáticos
totales y favorecer de este modo la separación de fases. Por otra
parte, se puede aumentar una composición de
co-disolvente en un intento de aumentar la
selectividad del sistema disolvente. Ambos intentos para acomodar
los desarrollos recientes en los catalizadores y en los sistemas
catalíticos a los diseños de la técnica anterior disminuyen de forma
significativa la eficacia de la operación y la capacidad de la
unidad del proceso.
Otro inconveniente relacionado con el proceso de
sulfolano de la técnica anterior es el efecto de la concentración de
los componentes no deseados presentes en la corriente de reflujo.
Los disolventes de la extracción se han agrupado selectivamente
favoreciendo la extracción de
aromáticos>naftenos/olefinas>parafinas y una selectividad
ligero/pesado que favorece a los componentes de número de carbono
menor. Por consiguiente, el diseño del proceso de sulfolano se
estableció sobre la teoría de que la operación de stripping
extractivo eliminaría fácilmente los compuestos no aromáticos más
ligeros, que fluirían como reflujo al extractor principal y
desplazarían a los aromáticos más
pesados.
pesados.
En la práctica, el diseño produce al menos dos
efectos no deseados: (1) dificultad para recuperar los aromáticos
más pesados en la corriente extraída; y (2) acumulación de impurezas
ligeras en el stripper extractivo y en el sistema de reflujo.
El efecto anterior no deseado relacionado con dichos diseños de la
técnica anterior es la incapacidad de dichos diseños para eliminar y
recuperar completamente la especie más pesada de los compuestos
aromáticos en la mezcla de materias primas. Por ejemplo, una
operación que utiliza el diseño de la técnica anterior y que procesa
una materia prima en el intervalo BTX puede producir la recuperación
del benceno casi completa mientras la pérdida asciende al 15% o más
de los xilenos en la materia prima en el refinado debido a la menor
afinidad del disolvente para los xilenos en comparación con el
benceno. Dichos resultados requieren el empleo de esquemas de
recuperación adicionales y un esfuerzo para recuperar más
completamente los xilenos presentes en la materia prima.
Este último efecto no deseado produce aumentos
significativos en la concentración de los componentes de número de
carbonos inferiores (p. ej. naftenatos y olefinas C5 y C6) en la
corriente de reflujo, que puede conducir a la contaminación del
producto de los compuestos aromáticos con número de carbono más
bajo. Los intentos para hacer frente a este problema incluyen el
aumento de esfuerzos por el operador para extraer dichos componentes
no deseados en la corriente de reflujo y/o emplear una corriente de
arrastre desde la parte superior del fraccionador del producto
aromático para reciclo hasta la sección de extracción. Ambos
intentos producen aumento del consumo de energía y reducen la
capacidad del sistema.
Por lo tanto, es necesario un proceso de
recuperación para mejorar los procesos de recuperación de aromáticos
de la técnica anterior y para evitar los inconvenientes descritos
anteriormente.
Según la presente invención se proporciona un
proceso para recuperar los compuestos aromáticos a partir de una
materia prima de hidrocarburos mezclados que contiene compuestos
aromáticos y compuestos no aromáticos que comprende:
aportar la materia prima de hidrocarburos
mezclados directamente a una columna de destilación extractiva;
aportar una corriente de cabeza condensada
procedente de la columna de destilación extractiva a un extractor
líquido-líquido;
aportar una corriente de fondo procedente de
extractor líquido-líquido al menos a una posición a
lo largo de la longitud de la columna de destilación extractiva por
debajo del punto de alimentación de dicha materia prima de
hidrocarburo mezclado; y
recuperar los compuestos aromáticos, sin lavado
con agua, procedentes de la corriente de fondo de la columna de
destilación extractiva de las materias primas de hidrocarburos
mezclados.
En un aspecto, el proceso mejorado para la
separación de la presente invención incluye una operación de
destilación extractiva como etapa de separación primaria para la
recuperación de los compuestos aromáticos. Esta realización de la
invención se utiliza preferentemente con las materias primas que
contienen fracciones de 20 x, pero se indica que también se puede
utilizar con las fracciones de alimentación que contienen entre 5 y
12 carbonos.
Se descubrió que el proceso de sulfolano de la
técnica anterior y el sistema adjunto se basaba principalmente en su
diseño y en la ejecución en tres áreas principales: (1) el extractor
principal; (2) el stripper extractivo; (3) la operación de
recuperación del extracto. Aunque se hicieron otras mejoras
incrementativas en otros aspectos del proceso de la técnica
anterior, las principales mejoras descritas en la presente memoria
se realizan en estas tres áreas
principales.
principales.
En un proceso de separación, se emplea un sistema
híbrido de extracción/destilación extractiva. Una parte de la
materia primas de hidrocarburos mezclados se conduce a una nueva
columna de destilación extractiva ("EDC") independiente que
opera en paralelo con el extractor principal, el stripper
extractivo y las operaciones de lavado con agua del proceso. La
utilización de una EDC permite que tenga lugar la recuperación y
purificación de los compuestos aromáticos en una sola operación. La
utilización opcional de un co-disolvente; mejora
además la capacidad de recuperación de este proceso de recuperación
de aromáticos.
En un segundo proceso de recuperación de
aromáticos, la materia prima de hidrocarburos se origina en una
columna de fraccionamiento intermedio ("HFC"), como por ejemplo
una columna separadora de reformado. Las ventajas adicionales del
proceso se realizan segregando las fracciones de la materia prima
para la extracción y las operaciones de destilación extractiva. Con
este proceso de separación se puede poner en práctica la utilización
de un co-disolvente para mejorar la recuperación de
los compuestos aromáticos de la materia prima.
En una variación del proceso de separación
descrito anteriormente, se extrae de la columna prefraccionadora un
corte lateral de la materia prima que incluye una fracción más
pesada y se procesa en la EDC. La fracción de cabeza se alimenta a
la parte de la extracción líquido-líquido
tradicional del sistema. La ventaja principal asociada con esta
variación del proceso es la recuperación más completa de los
compuestos aromáticos más pesados, evitando las limitaciones de
aromáticos máximos relacionadas con otros diseños de la técnica
anterior y descritos con más detalle anteriormente.
En una realización del proceso de separación
aromático mejorado de la presente invención, la materia prima de
hidrocarburo se conduce directamente a la EDC para su tratamiento.
El material de cabeza se condensa posteriormente y se conduce al
extractor líquido-líquido que funciona en esta
realización como extractor de refinado. Es de importancia práctica
el hecho de que esta realización puede hacer uso de una torre de
stripping extractivo modificada como EDC.
El proceso de separación de aromáticos mejorado
se puede obtener modificando un sistema de extracción existente
basado en sulfolano. La modificación se realiza transformando la
columna de extracción líquido-líquido original en un
servicio vapor-líquido y utilizándola como parte
superior de una EDC. La columna de stripping extractivo del
sistema de la técnica anterior se utiliza como parte inferior de la
EDC. Se pueden eliminar otros elementos del sistema de la técnica
anterior (p. ej., la columna de lavado con agua). Es importante que
la capacidad hidráulica del sistema rediseñado supere la capacidad
original del sistema original.
Se puede también modificar un sistema de
extracción basado en el glicol del diseño de la técnica anterior
para emplear el sistema mejorado de recuperación de aromáticos. Para
realizar esta modificación, la materia prima de hidrocarburos fresca
se alimenta a la torre EDC (mejor que a la columna extractora
líquido-líquido principal) junto con el disolvente
pobre. La corriente de cabeza procedente de la EDC contiene el
compuesto no aromático y se puede evitar la etapa tradicional de
lavado con agua. La columna de extracción
líquido-líquido se transforma en un servicio de
destilación líquido-vapor. La corriente de fondo
procedente de la EDC se conduce al servicio de destilación
líquido-vapor y se procesa posteriormente. El
producto de la extracción de cabeza se conduce directamente a los
tanques del producto sin ninguna etapa adicional de lavado.
Una mejora del proceso de destilación extractivo
se obtiene transformando los recipientes originales en el sistema
extractivo líquido-líquido en un extractor de
refinado, una nueva EDC, un dispositivo de lavado con agua del
refinado y una operación de recuperación de la extracción.
Las ventajas principales derivadas de las
realizaciones identificadas anteriormente del proceso y del método
de recuperación de aromáticos mejorado para modificar el equipo
existente para la misma, y variaciones de éste, se pueden resumir de
la forma siguiente:
- Las realizaciones y sus variaciones utilizan
una operación de destilación extractiva autónoma o una combinación
híbrida que incluye la extracción líquido-líquido
para proporcionar ganancia al proceso, como por ejemplo de capacidad
y de recuperación;
- Todas las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria operan sin una corriente (de arrastre) de
aromáticos o de reciclo del refinado;
- Cada una de las realizaciones y sus variantes
descritas en esta memoria utilizan una operación de destilación
extractiva con disolventes muy eficaces y la adición selectiva y/o
el control de la relación del disolvente, si está presente, en el
proceso;
- Muchas de las realizaciones y variaciones
descritas en esta memoria de la misma segregan la materia prima y
las corrientes del producto intermedio para obtener ventaja de las
limitaciones presentes en el equipo existente y para mejorar la
eficacia de la unidad;
- Muchas de las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria permiten derivar la operación del
extractor líquido-líquido sin parar el sistema para
acondicionar los trabajos de mantenimiento;
- Muchas de las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria se pueden realizar en el momento de una
interrupción relativamente corta, de modo que se puedan realizar las
conexiones del proceso y otras operaciones de modificación;
- Todas las realizaciones para la modificación y
sus variaciones descritas en esta memoria se realizan entre un 20% y
un 100% de aumento de capacidad en comparación con la configuración
original con un mínimo de reconfiguración;
- Muchas de las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria segregan las corrientes del proceso y las
dirigen a la operación del proceso más deseable, proporcionando una
recuperación mayor tanto de los compuestos aromáticos ligeros como
de los pesados;
- Todas las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria optimizan las condiciones de recuperación,
disminuyendo de este modo los costes de operación asociados en
comparación con los diseños del sistema tradicional;
- Todas las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria utilizan más la operación de extracción
líquido-líquido, necesitando de este modo menos
inventario de disolvente en comparación con los diseños del proceso
de la técnica anterior; y
- Todas las realizaciones y sus variaciones
descritas en esta memoria mantienen altos niveles de pureza de la
fracción extraída de punto de ebullición más bajo más fácilmente,
debido a la derivación del reciclo y a la acumulación no deseada
asociada de las impurezas de peso ligero de la operación de
extracción líquido-líquido.
A partir de lo anterior, se puede observar que un
objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un
proceso de recuperación de aromáticos mejorado capaz de aumentar de
forma significativa la recuperación de los aromáticos procedente de
éste a la vez que se evitan los inconvenientes asociados a los
procesos y diseños de la técnica anterior. La manera en que se
alcanzan éste y otros objetivos de la invención se puede poner de
manifiesto por consideración de la siguiente Descripción Detallada
de la invención, junto con los dibujos adjuntos.
Se puede obtener una comprensión más completa del
proceso de separación mejorado de la presente invención haciendo
referencia a la siguiente Descripción Detallada cuando se considera
juntamente con los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una representación esquemática de
un sistema de recuperación de extracción
líquido-líquido de sulfolano de la técnica
anterior;
La Figura 2 es una representación esquemática de
un proceso de recuperación que utiliza un diseño híbrido de
extracción/destilación extractiva;
La Figura 3 es una representación esquemática de
un segundo proceso de recuperación que utiliza un prefraccionador y
la segregación de las fracciones de la materia prima;
La Figura 4 es una representación esquemática de
una variación del segundo procedimiento descrito anteriormente, que
utiliza una alimentación pesada a una columna de destilación
extractiva;
La Figura 5 es una representación esquemática de
una realización del proceso mejorado de recuperación de la presente
invención que utiliza un diseño híbrido, operando con una extracción
líquido-líquido como extractor de refinado;
La Figura 6 es una representación esquemática de
una modificación del sistema de extracción basado en el sulfolano de
la técnica anterior para efectuar una realización del proceso de
recuperación mejorado de la presente invención;
La Figuras 7A y 7B son representaciones
esquemáticas de un sistema de extracción basado en el glicol de la
técnica anterior y una modificación del mismo para realizar un
proceso de recuperación mejorado, respectivamente;
La Figura 8 es una representación esquemática de
una realización del proceso de recuperación mejorado de la presente
invención, que utiliza una configuración híbrida para duplicar
aproximadamente la capacidad de la unidad de extracción; y
La Figura 9 es una representación esquemática de
una modificación del sistema de recuperación de tipo UDEX de la
técnica anterior para realizar un proceso mejorado de
recuperación.
La presente invención se refiere a un desarrollo
de un proceso mejorado de recuperación de aromáticos, en comparación
con los procesos y sistemas de la técnica anterior utilizados
actualmente (p. ej., el proceso de sulfolano, los procesos del tipo
UDEX, etc.), la presente invención proporciona un proceso que opera
sin necesidad de una corriente (de arrastre) de reciclo aromático o
un reciclo de refinado y que utiliza con gran eficacia los sistemas
de disolventes superiores, que producen el aumento general de la
eficacia y de la capacidad de la unidad. Es importante, que la
presente invención se emplee con facilidad en los sistemas de la
técnica anterior con un mínimo de operaciones de modificación y
asociada al tiempo de parada.
El éxito del proceso de recuperación de
aromáticos mejorado está basado en el desarrollo de mejoras de
varios aspectos de los procesos de recuperación tradicionales (p.
ej., el proceso de sulfolano, los procesos del tipo UDEX, etc.). Más
específicamente, el proceso de recuperación de aromáticos mejorado
opera en una operación de destilación extractiva autónoma o en una
combinación híbrida de destilación extractiva y de extracción
líquido-líquido para producir las ventajas del
proceso.
En la Figura 1 se ilustra un sistema de
recuperación de la extracción líquido-líquido de
sulfolano de la técnica anterior. Dichos sistemas de la técnica
anterior comprenden generalmente un extractor 10 principal, un
stripper 20 extractivo, una operación 30 de recuperación del
extracto y un sistema 40 de lavado con agua. El proceso de
recuperación de aromáticos mejorado y el método para la modificación
del equipo existente de la presente invención se desarrolló
analizando y mejorando estos componentes principales del sistema.
Por ejemplo, se descubrió que existe, normalmente, capacidad
hidráulica sustancial en exceso en la operación de recuperación 30
del extracto de estos sistemas de la técnica anterior. En las
formas de determinación en las que se podría modificar el sistema de
la técnica anterior para mejorar la capacidad y la eficacia, los
inventores se centraron en tres de estos cuatro componentes
principales: el extractor 10 principal, el stripper 20
extractivo y el sistema 40 de lavado con agua. Obsérvese que aunque
la operación de recuperación 30 extractiva del sistema no fue
normalmente un aspecto limitativo, su capacidad se amplía fácilmente
modificando una parte de todos los componentes internos hasta una
combinación del dispositivo de pérdida de carga inferior.
Mucho más importantes fueron las modificaciones
en el extractor 10 principal, el stripper 20 extractivo y el
sistema 40 de lavado con agua. En el sistema de recuperación de la
técnica anterior, se alimenta una materia prima de hidrocarburos
mezclados al extractor 10 principal para el tratamiento inicial. La
corriente de fondo del extractor 10 principal se aporta al
stripper 20 extractivo. La corriente de cabeza del extractor
10 principal se alimenta al sistema 40 de lavado con agua. En la
Figura 1 se alimenta agua al sistema de lavado con agua. Se pueden
utilizar otros disolventes, si se desea. El refinado no aromático
del sistema 40 de lavado con agua se elimina para el tratamiento
posterior o se envía a almacenamiento. La corriente de reflujo del
stripper 20 extractivo se vuelve a reciclar a la sección
inferior del extractor 10 principal para su tratamiento adicional.
La corriente de fondo del stripper 20 extractivo se conduce a
la operación 30 de recuperación del extracto. Se añade vapor a la
operación 30 de recuperación del extracto para facilitar la
recuperación de los compuestos aromáticos. Se extraen los compuestos
aromáticos de la cabeza de la operación 30 de recuperación del
extracto y la corriente de fondo (disolvente pobre) se vuelve a
reciclar a la parte superior del extractor 10 principal. Se ilustran
asimismo un reciclo opcional por arrastre de benceno y el reciclo
del
refinado.
refinado.
Haciendo referencia ahora a la Figura 2, se
presenta una representación esquemática de un proceso de
recuperación de aromáticos. No distinto del proceso de recuperación
de la técnica anterior (Figura 1), el sistema de recuperación
mejorado se compone de un extractor 10 principal, un stripper
20 extractivo, una operación 30 de recuperación extractiva y un
sistema de lavado con agua 40. Sin embargo, a diferencia del sistema
de recuperación de la técnica anterior (Figura 1), el sistema
mejorado de recuperación comprende además una columna 50 de
destilación extractiva ("EDC") independiente. En esta
realización híbrida de extracción/destilación extractiva, una parte
de la materia prima de hidrocarburos se conduce al extractor 10
principal y una parte de la materia prima de hidrocarburos se
conduce a la EDC 50, que opera en paralelo con la operación
extractiva bosquejada anteriormente. La EDC 50 efectúa la
recuperación de aromáticos y la purificación en una sola operación.
Una parte del disolvente pobre efluente de la operación 30 de
recuperación extractiva se conduce a una sección superior de la EDC
50. La corriente de fondo de la EDC 50 se combina con la corriente
de fondo del stripper extractivo 20 y proporciona la
operación de recuperación 30 del extracto. La corriente de cabeza de
la EDC 50 se separa directamente para su tratamiento posterior o se
envía a almacenamiento. Como el efecto del disolvente es más
pronunciado en la destilación extractiva (en comparación con la
extracción líquido-líquido), se añade un
co-disolvente de forma ventajosa a la base de la EDC
50 o en combinación con un disolvente pobre a la EDC 50. Aunque el
co-disolvente está ilustrado como agua, obsérvese
que con este sistema se pueden utilizar ventajosamente cualquier
co-disolvente o combinaciones de
co-disolventes
adecuados.
adecuados.
En la operación normal, se mezcla previamente un
co-disolvente (p. ej., agua) con el disolvente pobre
y se alimenta a la parte superior de la EDC 50. La concentración de
co-disolvente disminuye a medida que el disolvente
desciende en la EDC 50. Por consiguiente, la concentración de
co-disolvente es mayor en la parte superior de la
EDC 50 y disminuye hacia la parte inferior de la EDC 50. Para
invertir el perfil de concentración del
co-disolvente en la EDC 50 y de este modo la
eficacia de la sobrealimentación, se puede añadir más
co-disolvente a la parte inferior de la EDC 50,
aumentando la selectividad del co-disolvente. El
aumento de eficacia y de capacidad sobre el diseño del sistema de la
técnica anterior se consigue reduciendo la situación de cuello de
botella asociada al extractor 10 principal, al stripper 20
extractivo y al lavado con agua 40 del refinado del sistema de la
técnica anterior (Figura 1).
En la Figura 3 se ilustra un segundo proceso de
recuperación de aromáticos. En este proceso, la materia prima de
hidrocarburos se alimenta y procede de un prefraccionador 60 (p.
ej., columna separadora del reformado), se obtienen ventajas
adicionales segregando las fracciones de la alimentación y
proporcionando una corriente al extractor 10 principal y otra
corriente a la EDC 50. Específicamente, se aporta un corte lateral
del prefraccionador 60 al extractor principal 10 y se aporta una
fracción de cabeza (que contiene materiales más ligeros) a la EDC
50. Como en el primer proceso, en esta realización se puede poner en
práctica la utilización selectiva de un
co-disolvente junto con la EDC 50. La eficacia y la
capacidad se mejoran de forma sustancial con este proceso ya que en
la EDC 50 se procesan más fácilmente los materiales ligeros (en
comparación con la operación 10, 20 y 30 en el
extractor/stripper) y la operación de la EDC 50 mejora debido
al intervalo del punto de ebullición estrechado para la materia
prima. Por otra parte, la corriente de refinado ligero de la EDC 50
se puede procesar en una unidad de isomerización C5/C6 y conducir la
corriente de refinado más pesada a un proceso de mezclas de materias
primas para el cracker de naftas o de
gasolina.
gasolina.
En la Figura 4 se ilustra una variación del
segundo proceso que ser acaba de describir. En esta variación del
segundo proceso, se extrae del prefraccionador 60 un corte lateral
de la materia prima de hidrocarburos mezclados (incluyendo los
materiales más pesados), y se aporta a la EDC 50 para su
tratamiento. Como en la primera variación del segundo proceso, se
aporta también un corte lateral al extractor 10 principal, al
stripper 20 extractivo y a la operación de recuperación 30
del extractor del sistema para el tratamiento en paralelo. Una
ventaja distinta asociada a esta variación del segundo proceso
procede del hecho de que los aromáticos más pesados se recuperan de
forma más completa para alimentar a la EDC 50 (en comparación con la
parte del extractor/stripper). Como los materiales pesados
son más ricos en aromáticos (en comparación con los materiales más
ligeros), se evita el límite de aromáticos máximo (descrito
anteriormente) alcanzado en el sistema de la técnica anterior. Otro
beneficio relacionado con esta configuración es que un operador
dispone de flexibilidad para purgar de forma selectiva una parte del
corte medio de la fracción de aromáticos en el refinado al aumentar
el punto de corte en la EDC 50 (p. ej., la purga de tolueno de la
alimentación del intervalo BTX). Esta característica se puede
utilizar para equilibrar la producción frente a los requisitos de
octano y las limitaciones aguas abajo.
En la Figura 5 se ilustra una realización de la
presente invención del proceso mejorado de recuperación de
aromáticos. En esta realización, una materia prima de hidrocarburos
mezclados se alimenta directamente a una EDC 50 para su tratamiento.
Se extrae una corriente de cabeza de la EDC 50, se condensa y se
alimenta posteriormente al extractor 10 principal para su
tratamiento posterior. En esta realización, el extractor 10
principal está operando como extractor del refinado. Una corriente
de fondo del extractor 10 principal se aporta como alternativa a
varios puntos a lo largo de la EDC 50, colocando la fracción rica en
benceno en una posición óptima para su recuperación. Como se expuso
con más detalle anteriormente, se puede modificar el stripper
20 extractivo del diseño de la técnica anterior y los procesos
iniciales para actuar como la EDC 50 para esta realización o se
puede sustituir el stripper extractivo 20 por un nuevo
recipiente para su utilización como EDC 50. Alimentando la materia
prima fresca de hidrocarburos mezclados directamente a la EDC 50, la
recuperación de los xilenos se mantendrá mientras se reduzca de
forma sustancial la cantidad de aromáticos presente en la corriente
de reflujo de la EDC 50 al extractor principal 10 (operando como
extractor de refinado). Ganancias adicionales de eficacia y
capacidad se derivan de esta realización ya que la corriente
alimentada al extractor principal 10 (que actúa como extractor de
refinado) se diseñarán para la operación óptima del extractor
líquido-líquido.
La Figura 6 ilustra la modificación de un proceso
del tipo de recuperación de sulfolano de la técnica anterior para
llevar a cabo un proceso de recuperación de aromáticos. En esta
operación de modificación, el extractor
líquido-líquido original se transforma en un
servicio 10 vapor-líquido que se utiliza como parte
superior de una EDC. El stripper extractivo original se
transforma para su utilización como la parte de fondo de la EDC 50.
El evaporador 52 para la EDC 50 se utiliza en su estado existente y
el condensador 54 para el stripper extractivo original se
puede utilizar para condensar los vapores de cabeza del servicio 10
vapor-líquido. En una configuración, el lavado con
agua 40 del refinado ya no es necesario y se puede eliminar del
sistema o derivar si se desea. Una ventaja distinta de la
modificación ilustrada en la Figura 6 es que la capacidad hidráulica
del servicio 10 vapor-líquido y el stripper
extractivo original que opera en serie en la EDC 50 es
sustancialmente mayor que la capacidad hidráulica del sistema
original de la técnica anterior.
Como se ilustra en las Figuras 7A y 7B, se puede
modificar también de manera fácil y económica un sistema de
extracción basado en glicol de la técnica anterior para realizar un
proceso mejorado de recuperación de aromáticos. En la Figura 7A, se
ilustra el sistema original de recuperación basado en el glicol. En
dicho sistema, la alimentación de hidrocarburos mezclados, el
disolvente pobre y el reflujo se alimentan a un extractor 10
(líquido-líquido) principal. El disolvente rico
extraído del fondo del extractor 10 principal se alimenta a la
columna 20 de recuperación de la combinación de stripping
extractivo/extracto. Los aromáticos se extraen mediante vapor
extraído de la columna 20 de recuperación del stripping
extractivo/extracto y se lavan. El disolvente pobre y el reflujo se
reciclan al extractor 10 principal.
Haciendo referencia ahora a la Figura 7B, se
ilustra un sistema de recuperación modificado basado en glicol,
capaz de realizar un proceso de recuperación de aromáticos mejorado.
Como modificación, se alimentan una materia prima de hidrocarburos
mezclados y un disolvente pobre a una EDC 50 para su tratamiento. La
columna 20 de recuperación de la combinación stripping
extractivo/extracto (Figura 7a) del sistema original se ha
transformado en la EDC 50. La corriente de cabeza de la EDC 50 que
contiene los no aromáticos está efectivamente exenta de disolventes
y por lo tanto puede derivar una etapa de lavado. La corriente de
fondo de la EDC 50 está provista de la operación 10 de recuperación
del extracto, que se ha modificado desde el extractor
líquido-líquido original hasta un servicio de
destilación líquido-vapor. La corriente de cabeza de
la operación 10 de recuperación del extracto es el producto
aromático y se puede recoger sin una etapa de lavado. La
transformación descrita en esta memoria es particularmente sencilla
y fácil de realizar ya que la unidad de extracción original (Figura
7A) utilizó dos condensadores y acumuladores, que se pueden adaptar
de forma conveniente al nuevo sistema. Los evaporadores de la torre
de stripping original (Figura 7A) y una columna de agua (no
mostrada) se pueden reutilizar de forma conveniente en el nuevo
sistema. Como en el proceso anterior descrito en esta memoria, se
puede añadir un co-disolvente o un sistema
co-disolvente a la base de la EDC 50 o añadir junto
con un disolvente pobre a la EDC 50 (Figura 7B) para mejorar la
selectividad de la
operación.
operación.
En la Figura 8, se ilustra una segunda
realización del proceso de recuperación de aromáticos mejorado. En
esta realización se emplea una configuración híbrida de
extractor/destilación extractiva. En esta realización, se alimenta
una mezcla de hidrocarburos y se aporta un disolvente pobre
directamente a una EDC 50 para su tratamiento. La corriente de fondo
procedente de la EDC 50 se aporta a una operación 20 y 30 de
recuperación del extracto. El producto aromático se extrae de la
parte superior de la operación 20 y 30 de recuperación del extracto.
El disolvente pobre de los fondos de la operación 20 y 30 de
recuperación del extracto se aportan a la EDC 50 y a un extractor 10
de refinado. Se proporciona también al extractor 10 de refinado una
corriente de cabeza de la EDC 50. Una corriente de cabeza del
extractor 10 de refinado se aporta al dispositivo 40 de lavado con
agua y se eliminan los no aromáticos procedentes del dispositivo 40
de lavado con agua para su tratamiento posterior o el envío a
almacenaje.
Al ejecutar esta realización del proceso de
recuperación de aromáticos de la presente invención también es
posible una modificación fácil y conveniente de los recipientes
originales de un proceso de sulfonado de la técnica anterior. Para
reconfigurar, el extractor 10 principal original (Figura 1), se
transforma el extractor 10 de refinado. El stripper
extractivo 20 y la operación 30 de recuperación del extracto (Figura
1) se transforman para operar en paralelo como en las operaciones 20
y 30 de recuperación del extracto. El lavado con agua 40 del
refinado (Figura 1) conserva el lavado con agua 40 del refinado y se
añade una nueva EDC 50. Como se ilustra también en la Figura 5 y se
describió anteriormente con más detalle, se realiza un aumento
sustancial en la capacidad y la eficacia utilizando dicho sistema
transformado. Es importante que la configuración ilustrada en la
Figura 8 aumente sustancialmente la capacidad de la unidad (hasta el
doble de la capacidad) mediante la adición de una sola nueva columna
de fraccionamiento. Haciendo referencia ahora a la Figura 9, se
ilustra un sistema modificado de recuperación de aromáticos tipo
UDEX, capaz de realizar un proceso de recuperación de aromáticos.
Para los fines de esta exposición, se utilizará el término
"UDEX", marca registrada de un proceso de extracción BTX que
utiliza mezclas de glicoles y agua como disolvente extractivo, para
referirse a los sistemas de recuperación que utilizan dos (2)
columnas principales para efectuar la separación de los compuestos
aromáticos de una mezcla que contiene compuestos aromáticos y
compuestos no
aromáticos.
aromáticos.
En un sistema básico UDEX, una materia prima de
hidrocarburos mezclados 1 se alimenta a la parte media o al fondo de
una columna extractora 10 líquido-líquido y se
mezcla en contracorriente con el disolvente pobre 2, que se alimenta
a la sección superior de la columna extractora 10
líquido-líquido. El disolvente pobre 2 extrae los
aromáticos, dejando una corriente de refinado 3 pobre en aromáticos
que se ha de extraer de la cabeza de la columna extractora 10
líquido-líquido. El disolvente rico 4 que contiene
el disolvente de extracción, aromáticos y algunos no aromáticos
residuales sale de la columna extractora
líquido-líquido 10 por el fondo y se dirige a la
parte superior de una columna stripper 20. En la columna
stripper 20, el vapor se rocía de forma típica (en una sola
etapa o múltiples etapas), vapores que se combinan con el destilado
procedente de las secciones inferiores de la columna stripper
20 en una corriente de reflujo 5. La corriente de reflujo 5 sale
de la columna del stripper 20 hacia la parte superior de la
columna y se condensa y se vuelve a dirigir a la columna 10
extractora líquido-líquido para su tratamiento
posterior. El disolvente pobre 7 extraído en la columna 20
stripper se extrae de la sección superior de la columna 20
stripper y se dirige a la sección inferior de la columna 20
stripper para la recuperación de los aromáticos.
En la sección inferior de la columna 20
stripper, los aromáticos se extraen del disolvente pobre en
un extractor 6 con vapor, se condensan y se tratan posteriormente en
una etapa de lavado o de acabado para producir compuestos aromáticos
de alta pureza. El evaporador R1 suministra calor a la columna 20
stripper y, opcionalmente, mediante vapor de extracción
añadido al fondo de la columna 20 stripper. La extracción y
el disolvente pobre 8 se pueden enfriar por intercambio de calor u
otros métodos conocidos en la técnica antes de su reciclado en la
columna 10 extractora líquido-líquido para repetir
el ciclo.
Estos sistemas básicos se operan con frecuencia
por debajo de su capacidad de eficacia debido al escaso diseño
inicial y/o a la necesidad de tratar la materia prima adicional. Es
importante que estos sistemas de recuperación de tipo UDEX se
modifiquen fácil y rápidamente para llevar a cabo un proceso de
recuperación de aromáticos mejorado sin necesitar modificaciones
extensas ni el tiempo de parada de los métodos de ampliación más
convencionales. Además, en algunos casos las sencillas
modificaciones requeridas son reversibles, proporcionando una
flexibilidad añadida al sistema y al equipo asociado.
Como modificación, una parte de la alimentación
1A de los hidrocarburos mezclados se dirige a una nueva columna de
destilación extractiva ("EDC") 50, que separa los aromáticos de
los no aromáticos en una sola operación. El disolvente pobre 8a se
alimenta a la sección superior de la EDC 50. El contenido en agua en
la EDC 50 se puede controlar mediante el vapor 8a antes de la
destilación para alimentar a la EDC 50 y/o eliminar el exceso de
agua dentro de la EDC 50 mediante evaporación súbita. El vapor de
cabeza 3a se condensa y se refluye en parte opcionalmente y se
dirige directamente al almacenamiento del refinado, o se combina con
la corriente 3 de cabeza de la columna 10 extractora
líquido-líquido y se procesa posteriormente en las
etapas de acabado del refinado. La corriente 7a de fondo de la EDC
50 contiene principalmente aromáticos y disolventes y se dirige por
lo tanto a la sección inferior de la columna 20 stripper para
la recuperación de aromáticos. Se aplica calor a la EDC 50 a través
del evaporador
R2.
R2.
Si se desea, el calor aportado a la columna 20
stripper se reequilibra añadiendo un evaporador R1a lateral.
La adición de esta característica permitirá generar vapores de
cabeza del stripper en el punto medio de la columna 20
stripper y reducir de forma correspondiente el vapor de la
sección inferior y la carga al evaporador R1. Esta modificación al
diseño se aconseja en particular para las aplicaciones que requieran
periodos de parada muy cortos, o cuando exista una columna parada
situada muy cerca de la unidad UDEX.
Se ha observado que los disolventes siguientes
son útiles en la recuperación de los productos petroquímicos
aromáticos y se pueden emplear con eficacia en los métodos de la
presente invención descritos en esta memoria: tetraetilenglicol,
trietilenglicol, dietilenglicol, etilenglicol, éter metoxi
triglicólico, diglicolamina, dipropilenglicol,
N-formil morfolina, N-metil
pirrolidona, sulfolano, 3-metil sulfolano y
sulfóxido de dimetilo, solos y/o mezclados con agua y/o en
combinación entre sí y/o agua.
\newpage
Mejora en la separación de los
componentes de punto de ebullición próximos Sistema:
Heptano/Benceno
| Agente | Disolvente: Alimentación (p/p) | Volatilidad relativa |
| Ninguno | 3 | 0,8 |
| Tetraetilenglicol/ éter | ||
| metoxi triglicólico | 3 | 2,2 |
| Tetraetilenglicol | 3 | 2,6 |
| NMP | 3 | 2,4 |
| NFM | 3 | 3,0 |
| 2-pirrolidona | 3 | 3,1 |
| DMSO | 3 | 3,3 |
| Sulfolano | 3 | 4,0 |
La tabla anterior ilustra el aumento de la
separación de los componentes de punto de ebullición próximos que
emplean disolventes selectivos y los métodos mejorados de la
presente invención. En este ejemplo, se demuestra la volatilidad
relativa entre heptano (no aromático de tipo ligero) y benceno
(aromático de tipo pesado). En general, a volatilidad relativa
mayor, mejor recuperación y pureza de los aromáticos. Los datos de
volatilidad relativa se utilizan en modelos informáticos para
producir diseños de proceso y de ingeniería para los sistemas de
separación de aromáticos.
Aunque en los dibujos adjuntos se han ilustrado
las realizaciones preferidas del método y el método para modificar
el equipo existente de la presente invención y se describen en la
Descripción Detallada, debe entenderse que la invención no se limita
a las realizaciones expuestas, pero es capaz de numerosas
reestructuraciones, modificaciones y sustituciones sin apartarse de
la invención tal como se indica y se define en las reivindicaciones
siguientes.
Claims (7)
1. Un proceso para recuperar compuestos
aromáticos a partir de una materia prima de hidrocarburos mezclados
que contiene compuestos aromáticos y compuestos no aromáticos que
comprende:
aportar la materia prima de hidrocarburos
mezclados directamente a una columna de destilación extractiva;
aportar una corriente de cabeza condensada
procedente de la columna de destilación extractiva a un extractor
líquido-líquido;
aportar una corriente de fondo procedente de
extractor líquido-líquido al menos a una posición a
lo largo de la longitud de la columna de destilación extractiva por
debajo del punto de alimentación de dicha materia prima de
hidrocarburos mezclados; y
recuperar los compuestos aromáticos, sin lavado
con agua, procedentes de la corriente de fondo de la columna de
destilación extractiva de las materias primas de hidrocarburos
mezclados.
2. El proceso de recuperación según la
reivindicación 1, en el que se aporta disolvente a la columna de
destilación extractiva para aumentar la recuperación de los
compuestos aromáticos.
3. El proceso de recuperación según la
reivindicación 1 o 2, en el que se aporta disolvente a la parte
superior de la columna de destilación extractiva para aumentar la
recuperación de los compuestos aromáticos.
4. El proceso de recuperación según la
reivindicación 1, 2 o 3, en el que el disolvente se selecciona del
grupo que consta de: tetraetilenglicol, trietilenglicol,
dietilenglicol, etilenglicol, éter metoxi triglicólico,
diglicolamina, dipropilenglicol, N-formil morfolina,
N-metil pirrolidona, sulfolano,
3-metil sulfolano y sulfóxido de dimetilo, y sus
mezclas.
5. El proceso de recuperación según la
reivindicación 1 a 4, en el que se aporta
co-disolvente al proceso de recuperación para
aumentar la recuperación de compuestos aromáticos y la pureza de
dichos compuestos aromáticos.
6. El proceso de recuperación según la
reivindicación 5, en el que se aporta un
co-disolvente a la parte inferior de la columna de
destilación extractiva para aumentar la selectividad del
co-disolvente.
7. El proceso de recuperación según la
reivindicación 5 o 6, en el que el co-disolvente
contiene agua.
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| US5788997P | 1997-09-03 | 1997-09-03 | |
| US57889P | 1997-09-03 | ||
| US09/000,579 US6565742B1 (en) | 1997-09-03 | 1997-12-30 | Aromatics separation process and method of retrofitting existing equipment for same |
| US579 | 1997-12-30 |
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