ES2282737T3 - Procedimiento para la destilacion a alta temperatura en un tiempo limitado de aceite residual. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la destilación a alta temperatura en un tiempo limitado de un aceite residual procedente de la transformación de petróleo, de betún natural o de arena petrolífera, según el cual el aceite residual se mezcla con coque granulado caliente como portador de calor en una mezcladora (1), se convierte en vapor de aceite, gas y coque y los gases y vapores se extraen de la mezcladora (1) en gran medida separados del coque granulado, los gases y vapores se enfrían y se genera un aceite producto en forma de condensado así como gas, y el coque retirado de la mezcladora (1) se calienta nuevamente y se realimenta como portador de calor a la mezcladora (1), caracterizado porque el aceite producto evaporado se condensa parcialmente en una columna (17) con adición de gas o de vapor de agua para disminuir la presión parcial a temperaturas inferiores a 450ºC, de esta columna (17) se extrae una fracción con un punto de ebullición alto y se evacúan los gases y vapores de aceite no condensados.
Description
Procedimiento para la destilación a alta
temperatura en un tiempo limitado de aceite residual.
La invención se refiere a un procedimiento para
la destilación a alta temperatura en un tiempo limitado de un
aceite residual procedente de la transformación de petróleo, de
betún natural o de arena petrolífera, según el cual el aceite
residual se mezcla con coque granulado caliente como portador de
calor en una mezcladora, se convierte en vapor de aceite, gas y
coque y los gases y vapores se extraen de la mezcladora en gran
medida separados del coque granulado, los gases y vapores se
enfrían y se genera un aceite producto como condensado así como
gas, y el coque retirado de la mezcladora se calienta nuevamente y
se realimenta como portador de calor a la mezcladora.
Procedimientos de este tipo se describen en los
documentos DE-C-19724074 y
DE-A-19959587. Estos procedimientos
se caracterizan porque el aceite producto generado sólo tiene una
concentración muy reducida de contaminantes como metales pesados
(níquel, vanadio), residuos de carbono de Conradson (CCR) así como
asfaltenos en comparación con el aceite residual empleado. Esta es
una gran ventaja para la conversión catalítica posterior de la
fracción de aceite producto con un punto de ebullición por encima
de aproximadamente 360ºC en gasolina y gasoil en un Fluidized
Catalytic Cracker (FCC). No obstante, si la conversión catalítica de
estas fracciones pesadas de aceite producto debe llevarse a cabo en
una instalación de hidrocraqueo, debido a las mayores exigencias del
catalizador respecto al contenido de contaminantes es preciso
reducirlo aún más.
Conforme a las experiencias, los contaminantes
residuales están concentrados en la fracción de aceite producto con
el punto de ebullición más alto. Por lo tanto, una reducción de los
contaminantes se puede conseguir básicamente mediante una posterior
destilación al vacío del aceite producto con un punto de ebullición
por encima de 360ºC mediante la cual se obtienen residuos de vacío
(VR) con contaminantes y gasoil al vacío (VGO) en gran medida libre
de contaminantes. La desventaja de este método es que una
destilación al vacío es técnicamente complicada y sólo es posible
hasta determinadas temperaturas de ebullición límite entre VGO y VR
en el intervalo de aproximadamente 500ºC a 560ºC. De esta manera se
obtiene una gran cantidad de VR con contaminantes apropiada para la
conversión en la instalación FCC, pero no en una instalación de
hidrocraqueo.
Basándose en este estado de la técnica, el
objetivo de la invención consiste en perfeccionar el procedimiento
para la destilación a alta temperatura en un tiempo limitado de
aceites residuales de tal manera que del aceite producto pueda
obtenerse de modo técnicamente sencillo una fracción residual lo más
reducida posible en la que estén concentrados mayoritariamente los
contaminantes no deseados para el catalizador.
Este objetivo se consigue conforme a la
invención por el hecho de que una fracción residual con alta
concentración de sustancias nocivas del aceite producto en forma de
vapor procedente de la mezcladora se condensa en una columna
después de mezclarla con vapor de agua o gas para reducir la presión
parcial a temperaturas inferiores a 450ºC y se extrae por separado
del aceite producto restante. A continuación es posible suministrar
de la columna los vapores de aceite producto no condensados a una
columna de fraccionamiento en la que el aceite producto restante
con baja concentración de contaminantes se descompone en una
fracción de VGO y una fracción de gasolina y
gasoil.
gasoil.
La invención aprovecha el hecho de que todo el
aceite producto existe en la salida de la mezcladora en forma de
vapor y puede descomponerse en las fracciones deseadas por medio de
una condensación fraccionada. Para reducir la parte de VR con alta
concentración de contaminantes es preciso ajustar el límite de
ebullición entre VGO y VR lo más alto posible en el intervalo entre
450ºC y 650ºC para que la fracción VR separada contenga más de un
60% del residuo de carbono de Conradson (CCR) contenido aún en los
vapores de aceite producto, más de un 70% de los metales pesados
níquel (Ni) y vanadio (V) contenidos aún en los vapores de aceite
producto, así como más de un 80% de los asfaltenos contenidos aún
en los vapores de aceite producto.
Debido a que las fracciones de aceite
condensadas se descompondrían o calcinarían rápidamente a
temperaturas superiores a 450ºC, la presión parcial de las
fracciones de aceite a separar se reduce mediante suministro de
vapor de agua o de gas a la columna, de modo que a una temperatura
inferior a 450ºC se separa un condensado pesado con un punto de
inicio de ebullición superior a 450ºC. La condensación del VGO con
baja concentración de contaminantes (punto de inicio de ebullición
aproximadamente 360ºC, punto final de ebullición de 450ºC a 650ºC) y
de la fracción de gasolina y gasoil (intervalo de ebullición
C_{5-} hasta aproximadamente 360ºC) puede llevarse a cabo en una
segunda etapa de condensación a temperaturas más bajas. El VGO con
baja concentración de contaminantes obtenido de esta manera puede
convertirse a continuación de forma catalítica en una instalación
de hidrocraqueo en gasolina y gasoil y el condensado pesado puede
reintroducirse en la mezcladora o emplearse de otra manera, por
ejemplo como aceite combustible pesado.
Posibilidades de configuración del procedimiento
se explican a título de ejemplo con referencia al dibujo. En este
se muestra:
\newpage
Fig.
1
En la figura 1 se suministra coque portador de
calor con una temperatura de 500ºC a 700ºC de un depósito colector
(2) a través de la tubería (3) a un reactor mezclador (1). Al mismo
tiempo se suministra al reactor mezclador (1) a través de la
tubería (4) aceite residual con una temperatura de 100ºC a 400ºC.
Durante el mezclado se establece una temperatura de conversión de
la mezcla de 450ºC a 600ºC. El coque portador de calor en el reactor
mezclador (1) tiene usualmente un tamaño granulométrico en el
intervalo de 0,1 mm a 4 mm, por lo que en la salida de la
mezcladora tiene lugar en gran medida una separación del coque y de
los gases y vapores de aceite formados en la mezcladora.
La mezcladora (1) presenta por lo menos dos
tornillos sin fin entrelazados que giran en la misma dirección. Los
tornillos sin fin están configurados a modo de transportador de
tornillo sin fin con paletas transportadoras helicoidales. El coque
caliente granulado, en gran medida libre de aceite, sale del reactor
mezclador (1) con una temperatura de 450ºC a 600ºC en la salida del
mezclador y cae a través de un conducto (7) en un depósito (8) de
desgasificación posterior al que puede suministrarse por la parte
inferior un gas estabilizador (9). Los gases y vapores residuales
pueden salir del depósito (8) de desgasificación posterior hacia
arriba a través del conducto (7). El coque sobrante se extrae a
través de la tubería (2a), siendo posible extraer de forma
alternativa una parte del coque también a través de las tuberías
(12a). El coque llega de la tubería (12) al depósito colector (2)
por una línea (10) de transporte neumática, a la que se suministra
aire de combustión a través de la tubería (5) y combustible a
través de la tubería (6). Con el transporte hacia arriba por de la
línea (10) de transporte neumática se quema una parte del coque y/o
del combustible añadido. El coque calentado en la línea (10) de
transporte neumática llega al depósito colector (2) del cual se
extrae el gas de escape a través de la tubería (11). El coque en el
depósito colector (2) tiene una temperatura en el intervalo de 500ºC
a 700ºC.
Los productos en forma de gas y vapor
procedentes del reactor mezclador (1) se conducen a través de la
tubería 13 a un ciclón (14). Aquí se separan las partículas finas
de coque que se suministran a través de la tubería (15) al depósito
(8) de desgasificación posterior.
Los productos en forma de gas y vapor se
conducen del ciclón (14) a través de una tubería (16) a una columna
(17) en la que se enfrían rápidamente de una temperatura de 450ºC a
600ºC a una temperatura de 350ºC a 450ºC.
En la cabeza de la columna (17) se introduce a
través de la tubería (24a) gas producto C_{4} reciclado del
recipiente (23) o vapor de agua. La presión parcial del vapor de
aceite producto disminuye en tal medida que a una temperatura de
350ºC a 450ºC condensa una fracción de aceite pesado con un punto de
inicio de ebullición entre 450ºC y 650ºC, en la que están
concentrados casi todos los contaminantes. De esta manera se evita
que el aceite condensado se descomponga o coquice. La columna (17)
es preferentemente un refrigerador rápido con un lavador
multiventuri intercalado a continuación en el cual se refrigeran de
forma muy eficiente los gases y vapores procedentes del reactor
mezclador (1) mediante un procedimiento de corriente paralela y el
polvo de coque restante se lava con el propio condensado. Pero
pueden emplearse también otros aparatos para este fin.
Para reducir la proporción de aceite pesado con
alta concentración de contaminantes, el punto límite de ebullición
entre VGO y VR se ajusta a una temperatura lo más alta posible en el
intervalo de 450ºC a 650ºC. Esto se lleva a cabo mediante el
suministro de gas o de vapor de agua a la cabeza de la columna (17)
a través de la tubería (24a) y mediante el enfriamiento de los
gases y vapores por medio del condensado de aceite pesado
refrigerado procedente de la tubería (27a). El condensado de aceite
pesado se extrae con una temperatura de 350ºC a 450ºC del fondo de
la columna (17) a través de la tubería (27), se refrigera en un
intercambiador de calor (25) a la temperatura requerida y se
reintroduce en parte como medio de refrigeración y de lavado en la
cabeza de la columna (17). La parte restante del condensado de
aceite pesado se extrae como producto a través de la tubería (27b).
El condensado de aceite pesado procedente de la tubería (27b) puede
reintroducirse a continuación en el reactor mezclador (1) o puede
emplearse de otra manera, por ejemplo como aceite combustible
pesado.
De la parte inferior de la columna (17) se
extrae la mezcla de gas y vapor de aceite no condensada a través de
la tubería (18). Conforme a otra configuración de la invención, esta
mezcla puede suministrarse a una columna (19) de fraccionamiento.
En esta se separa el aceite producto restante en VGO con baja
concentración de contaminantes y una fracción de gasolina y gasoil
libre de contaminantes. El VGO con un punto final de ebullición
entre 450ºC y 650ºC se extrae del fondo de la columna (19) de
fraccionamiento a través de la tubería (21). El VGO obtenido de
esta manera puede convertirse a continuación de forma catalítica en
una instalación de hidrocraqueo en gasolina y gasoil. La mezcla
restante de gas y vapor de aceite se extrae de la cabeza de la
columna (19) de fraccionamiento a través de la tubería (20), se
enfría en el condensador (22) y se separa en el depósito (23) en
una fracción de gasolina y gasoil con un intervalo de ebullición de
por ejemplo C_{5} de 360ºC y un gas C_{4}. La fracción de
gasolina y gasoil se extrae a través de la tubería (26) y se
reintroduce en parte por la tubería (26b) en la cabeza de la
columna (19) de fraccionamiento. El resto de la mezcla de gasolina y
gasoil se extrae como producto a través de la tubería (26a).
El gas C_{4} no condensado se extrae del
depósito (23) hacia arriba a través de la tubería (24) y se
reintroduce en parte por la tubería (24a) en la columna (17) y se
extrae en parte como producto a través de la tubería (24b).
Al reactor mezclador (1) se suministran a través
de la tubería (4) 100 tm/h de aceite residual con una temperatura
de 300ºC. Del reactor mezclador (1) se conducen 75 tm/h de mezcla de
gas y vapor de aceite con una temperatura de 550ºC a través de la
tubería (13) a un ciclón (14) para el desempolvado. Los 25 tm/h
restantes de coque se conducen a través de la tubería (7) junto con
el coque portador de calor al depósito (8) de desgasificación.
La mezcla de gas y vapor de aceite se conduce
del ciclón (14) a través de la tubería (16) a una columna (17) en
la que se diluye con gas y se enfría de 550ºC a 425ºC. Para este fin
se suministran a la columna (17) 43 tm/h de gas C_{4} de la
tubería (24a) y 55 tm/h de condensado de aceite pesado refrigerado
de la tubería (27a) con una temperatura de 380ºC. Del fondo de la
columna (17) se extraen 65 tm/h de condensado de aceite pesado con
un punto de inicio de ebullición de 600ºC a través de la tubería
(27) y se refrigeran en un intercambiador de calor (25) de 425ºC a
380ºC. A continuación se reintroducen 55 tm/h de condensado de
aceite pesado refrigerado a través de la tubería (27a) a la cabeza
de la columna (17) y 10 tm/h se extraen como producto a través de la
tubería (27b).
De la parte inferior de la columna (17) se
conducen 108 tm/h de mezcla no condensada de gas y vapor de aceite
a través de la tubería (18) a una columna (19) de fraccionamiento.
Del fondo de la columna (19) de fraccionamiento se extraen a través
de la tubería (21) 40 tm/h de VGO con baja concentración de
contaminantes con una temperatura de 350ºC. Las 68 tm/h restantes
de mezcla de gas y vapor de aceite se extraen de la cabeza de la
columna (19) de fraccionamiento a través de la tubería (20), se
refrigeran en un condensador (22) a 43ºC, se conducen al recipiente
(23) y se separan en una fracción líquida de gasolina y gasoil con
un intervalo de ebullición de C_{5} de 360ºC y un gas C_{4}. A
través de la tubería (24) se extraen 53 tm/h de gas C_{4} de las
cuales se reintroducen 43 tm/h a través de la tubería (24a) en la
cabeza de la columna (17). Las restantes 10 tm/h de gas C_{4} se
extraen como producto a través de la tubería (24b). Del recipiente
(23) se extraen como producto además 15 tm/h de mezcla de gasolina y
gasoil a través de la tubería (26a).
Con una condensación en una sola etapa según el
estado de la técnica se obtendrían 50 tm/h de residuos con un
inicio de ebullición de 600ºC en vez de 10 tm/h de condensado de
aceite pesado. De estos residuos es posible obtener incluso con una
complicada destilación al vacío sólo 20 tm/h de VGO con baja
concentración de contaminantes y con un intervalo de ebullición de
360ºC a 510ºC. No obstante, conforme a la invención es posible
obtener de una manera técnicamente más sencilla 40 tm/h de VGO con
baja concentración de contaminantes y con un intervalo de ebullición
de 360ºC a 600ºC, es decir, el doble de la cantidad anteriormente
mencionada.
Claims (8)
1. Procedimiento para la destilación a
alta temperatura en un tiempo limitado de un aceite residual
procedente de la transformación de petróleo, de betún natural o de
arena petrolífera, según el cual el aceite residual se mezcla con
coque granulado caliente como portador de calor en una mezcladora
(1), se convierte en vapor de aceite, gas y coque y los gases y
vapores se extraen de la mezcladora (1) en gran medida separados
del coque granulado, los gases y vapores se enfrían y se genera un
aceite producto en forma de condensado así como gas, y el coque
retirado de la mezcladora (1) se calienta nuevamente y se realimenta
como portador de calor a la mezcladora (1), caracterizado
porque el aceite producto evaporado se condensa parcialmente en una
columna (17) con adición de gas o de vapor de agua para disminuir la
presión parcial a temperaturas inferiores a 450ºC, de esta columna
(17) se extrae una fracción con un punto de ebullición alto y se
evacúan los gases y vapores de aceite no condensados.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque los gases y vapores de
aceite no condensados de la columna (17) se suministran a una
segunda columna (19) de fraccionamiento en la que el aceite
producto no condensado en la primera columna (17) se descompone en
gasoil de vacío con baja concentración de contaminantes así como en
una fracción de gasolina y gasoil.
3. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 2 caracterizado porque el gas producto
autogenerado reconducido a la columna (17) se introduce como
gas.
4. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque la presión
parcial del aceite producto se reduce en la columna (17) en tal
medida que a temperaturas inferiores a 450ºC se condensa una
fracción con un punto de ebullición alto, que empieza a hervir entre
450ºC y 650ºC, y se puede extraer por separado de las otras
fracciones de aceite producto.
5. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la fracción
separada con un alto punto de ebullición contiene más de un 60% del
residuo de carbono de Conradson (CCR) contenido aún en los vapores
de aceite producto, más de un 70% de los metales pesados níquel (Ni)
y vanadio (V) contenidos aún en los vapores de aceite producto, así
como más de un 80% de los asfaltenos contenidos aún en los vapores
de aceite producto.
6. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque la mezcla de gas
y vapor de aceite procedente de la mezcladora (1) se desempolva en
un ciclón (14) antes de introducirla en la columna (17).
7. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la columna (17)
está configurada como refrigerador rápido con un lavador
multiventuri intercalado a continuación en el cual se refrigeran
los gases y vapores procedentes de la mezcladora y se lava el polvo
de coque restante.
8. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque la fracción con
un alto punto de ebullición separada en la columna (17) se
realimenta a la mezcladora (1).
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