ES2833045T3 - Sistema de reactor de alta velocidad - Google Patents
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Abstract
Un proceso para mejorar una materia prima orgánica que comprende: proporcionar una mezcla de materia prima orgánica y agua; alimentar la mezcla en un reactor de alta velocidad (32) que funciona con un Número de Reynolds de al menos 2000, en donde la mezcla se somete a calor y presión; mantener el calor y la presión aplicados a la mezcla durante un tiempo de residencia de menos de tres minutos para hacer que los componentes orgánicos de la mezcla experimenten una reacción que resulte en la formación de productos destilados de hidrocarburos mejorados, en donde los productos destilados de hidrocarburos mejorados se definen por tener un valor más alto y/o propiedades mejoradas en comparación con la materia prima; y recuperar los productos destilados de hidrocarburos mejorados.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de reactor de alta velocidad
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención se dirige a un sistema de reactor hidrotermal de alta velocidad para convertir una materia prima orgánica en un producto combustible mejorado, y más particularmente, un sistema de reactor hidrotermal de alta velocidad de flujo continuo que tiene un diseño simplificado y un método para mejorar una materia prima orgánica en un producto de petróleo crudo mejorado que tiene menor viscosidad, menor peso específico, menor contenido de azufre y menor contenido de minerales/metales. El sistema emplea alta velocidad de fluido, altas tasas de transferencia de calor y flujo turbulento para lograr tiempos de residencia cortos.
Descripción de la Técnica Relacionada
La demanda cada vez mayor de productos derivados del petróleo y las fuentes agotadas de los yacimientos de petróleo crudo ligero de alto valor han obligado a las refinerías a buscar fuentes alternativas de hidrocarburos y formas de convertir y mejorar estas fuentes o materias primas en productos viables. En particular, las refinerías necesitan procesos para mejorar las materias primas orgánicas renovables o no renovables, tales como aceites renovables, petróleo pesado, nafta y productos crudos cerosos en destilados de hidrocarburos ligeros y medios de alto valor. Como se usa en la presente descripción, las moléculas de hidrocarburo pueden definirse por el número de átomos de carbono. Por ejemplo, cualquier molécula de hidrocarburo que tenga dieciocho átomos de carbono se denomina C18 y un hidrocarburo de treinta y seis carbonos se denomina C36.
Los crudos de color amarillo ceroso o negro ceroso son productos viscosos que tienen un alto punto de fluidez y se vuelven semisólidos a temperaturas más bajas, lo que dificulta su manipulación y transporte. La refinación de crudos cerosos presenta algunos desafíos y requiere cambios en las operaciones y equipos actuales de la refinería. Un crudo ceroso generalmente consiste en una variedad de hidrocarburos ligeros e intermedios (parafinas, aromáticos, nafténicos, etcétera), cera, que consiste principalmente en hidrocarburos de parafina (C18-C36), conocidos como cera de parafina, e hidrocarburos nafténicos (C30-C60) y una variedad de otros compuestos orgánicos pesados (no hidrocarburos) tales como resinas, asfaltenos, diamondoides, mercaptanos, organometálicos, etcétera.
El refino de petróleo convencional implica complejos procesos catalíticos heterogéneos que emplean costosos catalizadores de platino, múltiples etapas del reactor requieren una regeneración periódica del catalizador y requieren una materia prima baja en compuestos de metales, azufre, nitrógeno u oxígeno para impedir el ensuciamiento del catalizador. Los procesos convencionales de craqueo catalítico de lecho fluidizado (FCC) también son complejos, se usan normalmente para craquear materias primas que son más pesadas que la nafta y formar compuestos aromáticos, que incluyen el benceno.
Se han realizado diferentes intentos para desarrollar procesos hidrotermales para mejorar los petróleos pesados. Varias desventajas de estos procesos incluyen transferencia deficiente de calor, operación discontinua o semicontinua, exceso de gasificación, formación de coque, precipitación mineral, corrosión, taponamiento del reactor, enfriamiento de la reacción y procesamiento de fluidos de alta viscosidad. Estos sistemas anteriores procesan normalmente los petróleos pesados a temperaturas de funcionamiento inferiores a 500 °C con tiempos de residencia que varían de minutos a horas. Muchos de estos sistemas de la técnica anterior no abordan la manipulación de sólidos que resultan del proceso de mejora o permiten que estos sólidos se acumulen en el sistema de reactor. Estos sistemas anteriores tampoco sugieren reformar o mejorar la nafta.
La industria del petróleo define la nafta como la fracción de hidrocarburos en el petróleo que hierve entre 30 y 200 °C. Consiste en una mezcla compleja de moléculas de hidrocarburos que generalmente tienen entre cinco y doce átomos de carbono (C5-C8) y normalmente constituye el 15-30 % del petróleo crudo, en peso. La nafta se usa principalmente como materia prima para producir gasolina de alto octanaje. Un índice de octano o un número de octano es una medida estándar del rendimiento de un combustible de motor o de aviación. Cuanto mayor sea el número de octano, más compresión puede soportar el combustible antes de detonar. En términos generales, los combustibles con un índice de octanaje más alto se usan en motores de alta compresión que generalmente tienen un rendimiento más alto. La nafta también se usa en la industria minera de betún como diluyente, en la industria petroquímica para producir olefinas en craqueadores de vapor y en la industria química para aplicaciones de limpieza o solventes. Los productos comunes hechos con nafta incluyen líquido para encendedores, combustible para estufas de campamento y algunos solventes de limpieza. La nafta ligera también se usa directamente como componente de mezcla en la producción de gasolina.
El documento US 2008/009374 a He enseña un reactor y un proceso para mejorar los aceites de hidrocarburos pesados mediante el uso de agua supercrítica. El reactor de He no funciona con un número de Reynolds de al menos 2000, sino que incluye medios para asegurar una mezcla adecuada del petróleo con el agua. Estos medios de mezcla
pueden incluir, entre otros (a) boquillas; (b) mezclador estático; (c) recipiente de agitación; (d) dispositivo de microcanales; y dispositivo sónico y ultrasónico.
Resumen de la invención
La presente invención se dirige a un sistema de reactor hidrotermal de flujo continuo de alta velocidad y un proceso para mejorar una materia prima orgánica a productos destilados de hidrocarburos mejorados. Por "productos destilados de hidrocarburos mejorados" se entiende productos de hidrocarburos que tienen un valor más alto y/o propiedades mejoradas en comparación con la materia prima. Los hidrocarburos de mayor valor incluyen, pero no se limitan a, productos que exhiben una fracción reducida de gasóleo y residuos; contenido reducido de asfaltenos y metales; mayores rendimientos de nafta, queroseno y combustibles diésel; concentraciones aumentadas de cicloparafina y compuestos aromáticos; y combustibles renovables de baja viscosidad y punto de fluidez más bajos que son casi idénticos a los equivalentes de petróleo y que contienen cicloparafina y compuestos aromáticos. Esta invención aborda muchas de las deficiencias de la técnica anterior que incluyen transferencia deficiente de calor, operación discontinua o semicontinua, tiempo de residencia prolongado, gasificación excesiva, formación de coque, precipitación mineral, corrosión, taponamiento del reactor y procesamiento de fluidos de alta viscosidad. El reactor de alta velocidad de la invención utiliza tanto una alta velocidad de fluido como un flujo turbulento para lograr tiempos de residencia muy cortos, tales como menos de tres minutos y una gestión eficaz de los sólidos. La presente invención puede usarse en combinación con procesos de alquilación u oligomerización convencionales para convertir el gas subproducto, que consiste principalmente en olefinas C3 y C4, en nafta de alto octanaje adicional u otros combustibles destilados.
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, un proceso para mejorar una materia prima orgánica comprende proporcionar una mezcla de materia prima orgánica y agua, alimentar la mezcla a un reactor de alta velocidad, en donde la mezcla se somete a calor y presión, manteniendo el calor y presión aplicada a la mezcla durante un tiempo de residencia de menos de tres minutos. El tiempo de residencia es una cantidad de tiempo que es suficiente para hacer que los componentes orgánicos de la mezcla experimenten reacciones de conversión que pueden incluir, pero no se limitan a, craqueo, isomerización, ciclación, reformado, descarboxilación y deshidratación. Este tiempo de residencia puede depender de varios factores, que incluye la temperatura y la presión de la mezcla y la composición química particular de la materia prima. El proceso incluye además enfriar los productos de hidrocarburos a una velocidad suficiente para inhibir una reacción adicional y permitir la recuperación del calor del proceso, despresurizar los productos de hidrocarburos y separar los productos de hidrocarburos para su posterior procesamiento.
El proceso puede incluir precalentar la materia prima orgánica y el agua antes o después del mezclado y también presurizar la mezcla a una presión inicial del reactor antes de alimentar la mezcla al reactor de alta velocidad. De acuerdo con una modalidad, la materia prima orgánica y el agua pueden precalentarse a una temperatura inicial de 100-400 °C y presurizarse a una presión inicial de reactor de ~10 300 —41400 kpa (1500-6000 psig).
La mezcla de agua y compuestos orgánicos puede calentarse rápidamente en el reactor de alta velocidad a una temperatura de 400-700 °C. Este calentamiento puede lograrse mediante un método de calentamiento directo o indirecto y calentar la mezcla a una velocidad de 10-50 °C/seg. El reactor de alta velocidad se diseña para mantener un flujo turbulento de la mezcla y lograr números de Reynolds de 2000-100000.
El proceso puede incluir la adición de un catalizador homogéneo al agua o materia prima orgánica para mejorar o dirigir reacciones específicas. Este catalizador puede ser uno cualquiera o una combinación de óxidos metálicos, compuestos que forman óxidos metálicos, carbonatos, sulfatos, sales de metales de transición y similares.
Pueden mejorarse diferentes tipos de materias primas orgánicas. Ejemplos de materias primas orgánicas que pueden mejorarse, de acuerdo con el proceso de la invención, incluyen betún de arenas bituminosas, petróleo crudo pesado, petróleo crudo, petróleo crudo ceroso, corrientes intermedias de refinería de petróleo, hidrocarburos sintéticos, aceites de pirólisis, líquidos de carbón, aceites renovables y mezclas de los mismos. Ejemplos de corrientes intermedias de refinería de petróleo incluyen gasóleo atmosférico, residuo de torre atmosférico, gasóleo en vacío, residuo de vacío, hidrocarburos ligeros, nafta de destilación directa y otros destilados tales como diésel de destilación directa o queroseno o fracciones de queroseno y mezclas de los mismos. Los ejemplos de hidrocarburos sintéticos que pueden procesarse y mejorarse incluyen hidrocarburos obtenidos de los procesos de Fischer-Tropsch, procesos de alquilación, procesos de oligomerización o polimerización y procesos biosintéticos. El petróleo crudo puede incluir crudos que exhiben gravedades API (Instituto Americano del Petróleo) superiores a 22°; petróleos crudos pesados que exhiben gravedades API inferiores a 22°; betún de arenas bituminosas; petróleo de esquisto; y petróleos crudos cerosos que comprenden cera amarilla y/o cera negra; y mezclas de los mismos. Las materias primas orgánicas renovables pueden incluir aceite vegetal que comprende canola, soja, carinata y ricino; aceite vegetal de desecho; aceite de maíz derivado de granos de destilería; sebo animal; aceite de algas; aceite microbiano; terpenos y otros subproductos relacionados con el pino a partir de los aceites de resina; aceites biosintéticos y mezclas de los mismos. Otros ejemplos de materias primas orgánicas incluyen líquidos de gas natural, gasolina natural, éter de petróleo, nafta ligera, nafta pesada, queroseno, diésel, gasóleo atmosférico, petróleo crudo ligero, petróleo crudo ceroso y mezclas de los mismos; que se reforman en el reactor de alta velocidad en destilados aromáticos y altamente nafténicos, nafta de alto octanaje y gas de reformado de subproducto que contiene hidrógeno que puede usarse para hidrotratar otras corrientes de productos.
El proceso puede incluir un procesamiento adicional, en donde el gas subproducto olefínico puede convertirse en nafta de alto octanaje adicional y/o hidrocarburos más pesados mediante un proceso de alquilación u oligomerización.
La mezcla de materia prima orgánica y agua puede alimentarse y procesarse en el reactor de alta velocidad de forma continua. La relación de volumen de agua a materia prima orgánica puede estar entre 1:100 y 1:1.
De acuerdo con otra modalidad de la presente invención, un sistema de reactor hidrotermal de flujo continuo y alta velocidad para mejorar una materia prima orgánica incluye un suministro de materia prima orgánica y agua, un dispositivo de mezcla para mezclar la materia prima orgánica y el agua para formar una mezcla, un dispositivo de presurización para presurizar la mezcla a una presión de funcionamiento inicial, y un dispositivo de calentamiento para precalentar la mezcla. El sistema incluye además un reactor de alta velocidad que incluye una entrada para recibir la mezcla presurizada y precalentada, el reactor de alta velocidad se configura para mantener la alimentación presurizada y precalentada para calentar y presurizar rápidamente la mezcla durante un tiempo de residencia suficiente para provocar que se produzca una reacción de reformado que dé como resultado la formación de un producto de hidrocarburo de alto octanaje y una salida para emitir el producto de hidrocarburo. El sistema también incluye un dispositivo de enfriamiento para enfriar rápidamente el producto de hidrocarburo para inhibir reacciones adicionales y recuperar el calor del proceso, un dispositivo de despresurización para reducir la presión del producto de hidrocarburo y un dispositivo de separación para separar el producto de hidrocarburo para su procesamiento posterior.
De acuerdo con una configuración, el dispositivo de enfriamiento puede incluir una bomba de agua para enfriar el producto de hidrocarburo para minimizar el craqueo, la coquización y la formación de gas. El sistema puede incluir además un dispositivo de alquilación o un dispositivo de oligomerización para convertir cualquier subproducto de gas en un producto usable. El sistema también puede incluir un separador gas-líquido para separar el producto que se produce a partir de uno de los dispositivos de alquilación o de oligomerización. De acuerdo con una modalidad, el sistema puede incluir un segundo reactor de alta velocidad para reformar el producto destilado de hidrocarburos y al menos un hidrotratador colocado en serie o en paralelo al segundo reactor de alta velocidad. El gas de reformado rico en hidrógeno del segundo reactor de alta velocidad puede usarse en al menos un hidrotratador.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista esquemática del sistema de reactor de alta velocidad que usa calor directo de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 2 es una vista esquemática del sistema de reactor de reformado de alta velocidad con alquilación como modalidad de la presente invención;
La Figura 3 es una vista esquemática del sistema de reactor de reformado de alta velocidad con oligomerización como una modalidad de la presente invención;
La Figura 4 es una vista esquemática del sistema de reactor de reformado de alta velocidad integrado con hidrotratamiento como una modalidad de la presente invención;
La Figura 5 es una vista esquemática del sistema de reactor de alta velocidad que usa calor indirecto de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 6 muestra la distribución del número de carbonos de todo el producto tratado con hidrógeno descrito en el Ejemplo 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 7 muestra la composición de todo el producto tratado con hidrógeno por tipo de hidrocarburo descrito en el Ejemplo 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 8 muestra un resumen de las condiciones de funcionamiento del reactor de alta velocidad de las pruebas de aceite de soja descrito en el Ejemplo 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 9 muestra la composición química del producto de nafta de reformado descrito en el Ejemplo 2 de acuerdo con una modalidad de la presente invención; y
La Figura 10 muestra la distribución de carbono de una materia prima de cera y la distribución de carbono de un producto parcialmente craqueado a partir del reactor hidrotermal de alta velocidad descrito en el Ejemplo 3 de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Como se usa en la presente descripción, a menos que se especifique expresamente de otro modo, todos los números tales como los que expresan valores, intervalos, cantidades o porcentajes pueden leerse como si estuvieran precedidos por la palabra "aproximadamente", incluso si el término no aparece expresamente. Cualquier intervalo numérico mencionado en la presente descripción pretende incluir todos los subintervalos incorporados en el mismo. El plural abarca el singular y viceversa. Por ejemplo, aunque la invención se ha descrito en términos de "un" estabilizador de poliéster, "un" monómero etilénicamente insaturado, "un" solvente orgánico y similares, pueden usarse mezclas de estos y otros componentes, que incluye mezclas de micropartículas. Como se usa en la presente descripción, el término "polímero" pretende referirse a prepolímeros, oligómeros y tanto homopolímeros como copolímeros; el prefijo "poli" se refiere a dos o más. Cuando se dan intervalos, cualquier punto final de esos intervalos y/o números dentro de esos intervalos puede combinarse con el alcance de la presente invención. "Que incluye", "tal como", "por ejemplo" y términos similares significa "que incluye/tal como/por ejemplo, pero no limitado a".
Para propósitos de la descripción de aquí en adelante, los términos "superior", "inferior", "derecho", "izquierdo", "vertical", "horizontal", "parte superior", "parte inferior", "lateral", "longitudinal" y derivados de los mismos, se relacionan a la invención como se orientan en las figuras. Sin embargo, debe entenderse que la invención puede asumir variaciones alternativas diferentes, excepto donde se especifique expresamente lo contrario. Debe entenderse además que los dispositivos específicos ilustrados en los dibujos adjuntos, y se describen en la siguiente especificación, son simplemente modalidades ilustrativas de la invención. Por lo tanto, dimensiones específicas y otras características físicas relacionadas con las modalidades descritas en la presente descripción, no deben considerarse como limitantes.
Como se usa en la presente descripción, a menos que se especifique expresamente de otro modo, todos los números tales como los que expresan valores, intervalos, cantidades o porcentajes pueden leerse como si estuvieran precedidos por la palabra "aproximadamente", incluso si el término no aparece expresamente. Cualquier intervalo numérico mencionado en la presente descripción pretende incluir todos los subintervalos incorporados en el mismo. El plural abarca el singular y viceversa. Cuando se dan intervalos, cualquier punto final de esos intervalos y/o números dentro de esos intervalos puede combinarse con el alcance de la presente invención. "Que incluye", "tal como", "por ejemplo" y términos similares significa "que incluye/tal como/por ejemplo, pero no limitado a".
Debe entenderse que cualquier intervalo numérico enumerado en la presente descripción se pretende que incluya todos los subintervalos dentro del intervalo enumerado. Por ejemplo, un intervalo de "1 a 10" pretende incluir cualquier y todos los subintervalos entre e incluyendo el valor mínimo mencionado de 1 y el valor máximo mencionado de 10, es decir, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo igual o mayor que 1 y terminan con un valor máximo igual o menor que 10, y todos los subintervalos dentro, por ejemplo, 1 a 6,3, o 5,5 a 10, o 2,7 a 6,1.
La presente invención se dirige a un proceso mejorado de mejora de la materia prima que utiliza un sistema de reactor de alta velocidad para mejorar la dinámica de fluido del reactor y lograr temperaturas de funcionamiento más altas, tales como temperaturas de funcionamiento entre 400 y 700 °C. Debido a que el sistema de la invención funciona a temperaturas mucho más altas que los sistemas de la técnica anterior, la velocidad de reacción aumenta considerablemente y el tiempo de residencia y el tamaño del reactor se reducen. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura de reacción, también aumenta el potencial de formación de coque y gasificación. El sistema de reactor de alta velocidad de la invención mitiga los efectos del funcionamiento a alta temperatura mediante el empleo de una combinación de características. Una de estas características incluye la gestión de la concentración de agua para mitigar la formación de coque. El proceso de reactor de alta velocidad de la presente invención utiliza relaciones de volumen de agua a producto orgánico entre 1:100 y 1:1, tal como entre 1:10 y 1:1. Otra característica es el uso de un calentamiento rápido del contenido a la temperatura de reacción. Las velocidades de calentamiento típicas pueden oscilar entre 10 y 50 °C por segundo. Otra característica empleada es el uso de alta presión para mitigar el craqueo excesivo y la formación de gas. El reactor de alta velocidad se opera a una presión en el intervalo de ~10 300 —41 400 kpa (1500-6000 psig), tal como en el intervalo de ~13 800 — 24 130 kpa (2000-3500 psig). El reactor de alta velocidad también utiliza la característica de flujo turbulento para optimizar la mezcla, maximizar la transferencia de calor, minimizar el ensuciamiento del reactor y suspender los sólidos que se forman o precipitan. Otra característica más incluye el uso de un tiempo de residencia corto para minimizar el craqueo secundario y la formación de coque. Pueden emplearse tiempos de residencia superficiales de 1 a 120 segundos. Finalmente, puede emplearse un enfriamiento rápido para minimizar el craqueo secundario, la formación de coque, las reacciones secundarias indeseables y la corrosión.
El reactor de alta velocidad opera a una temperatura de 400-700 °C para aumentar las velocidades de craqueo, isomerización, reformado, deshidrociclización y desalquilación y lograr un tiempo de residencia muy corto, pero a una temperatura mucho más baja que la utilizada en los reactores de craqueo al vapor convencionales. Al operar a temperaturas más bajas que los reactores de craqueo al vapor convencionales, la presente invención minimiza la formación de gas y coque. Puede apreciarse que las condiciones de conversión óptimas dependen de la calidad de la materia prima y las condiciones de funcionamiento pueden variarse para lograr el rendimiento y la química del producto deseados. Por ejemplo, cuando se procesan materias primas de alto peso molecular, las condiciones de funcionamiento pueden variarse para maximizar el rendimiento de diésel, queroseno o nafta, o para controlar el grado de ciclación y aromatización. Además, las condiciones de reformado de nafta pueden variarse para controlar el número de octano o la concentración de benceno en el producto reformado.
En una modalidad, el reactor de alta velocidad es un reactor tubular, con el diámetro interior del tubo o los tubos diseñado para mantener un flujo turbulento de la mezcla a través de una zona de reacción. El flujo turbulento ocurre con un número de Reynolds alto, es decir, la medida de la relación entre la fuerza de inercia y las fuerzas viscosas, y se domina por fuerzas de inercia, que tienden a producir remolinos caóticos, vórtices y otras inestabilidades de flujo. Un número de Reynolds alto da como resultado una alta tasa de transferencia de calor, una mezcla íntima y reduce la tasa de ensuciamiento del reactor. La presente invención emplea una combinación de un tiempo de residencia corto y un número de Reynolds alto (Re) dentro del intervalo de 2000-100000 o incluso superior a 100000 en toda la zona de reacción.
Puede inyectarse un enfriamiento rápido con agua en el efluente del reactor para enfriar rápidamente la corriente de producto a 100-200 °C y terminar las reacciones de reformado y/o craqueo. Este enfriamiento con agua también puede proporcionar diluyente adicional para mantener los sólidos en suspensión. La terminación y/o inhibición de una reacción adicional en el efluente del reactor puede lograrse mediante enfriamiento rápido u otros procesos conocidos, que se realizan para enfriar el producto del reactor a un enfriamiento suficiente para inhibir reacciones adicionales.
Ahora se hace referencia a la Figura 1, que muestra una vista esquemática del sistema de reactor de alta velocidad, generalmente indicado como 10, que usa calor directo para mejorar una materia prima orgánica en productos combustibles de mayor valor. La materia prima orgánica puede ser una o más de las siguientes: betún de arenas bituminosas; petróleo crudo pesado; petróleo crudo; petróleo crudo ceroso; corrientes intermedias de refinerías de petróleo; hidrocarburos sintéticos; aceites de pirólisis; líquidos de carbón; aceites renovables; y mezclas de los mismos. El petróleo crudo puede incluir petróleos crudos que exhiben gravedades API superiores a 22°; petróleos crudos pesados que exhiben gravedades API inferiores a 22°; betún de arenas bituminosas; petróleo de esquisto; y petróleos crudos cerosos que comprenden cera amarilla y/o cera negra; y mezclas de los mismos. Las corrientes intermedias de la refinería de petróleo incluyen gasóleo atmosférico, residuo de torre atmosférico, gasóleo en vacío, residuo de vacío, hidrocarburos ligeros, nafta de destilación directa, queroseno, destilados de diésel o mezclas de los mismos. Los hidrocarburos sintéticos pueden incluir hidrocarburos obtenidos de procesos de Fischer-Tropsch, procesos de alquilación, procesos de oligomerización, procesos de polimerización y/o procesos biosintéticos. Las materias primas orgánicas renovables pueden incluir aceite vegetal que comprende canola, soja, carinata y ricino; aceite vegetal de desecho; aceite de maíz derivado de granos de destilería; sebo animal; aceite de algas; aceite microbiano; terpenos y otros subproductos relacionados con el pino a partir de los aceites de resina; aceites biosintéticos y mezclas de los mismos. Otros ejemplos de materias primas orgánicas incluyen líquidos de gas natural, gasolina natural, éter de petróleo, nafta ligera, nafta pesada, queroseno, diésel, gasóleo atmosférico, petróleo crudo ligero, petróleo crudo ceroso y mezclas de los mismos; que se reforman en el reactor de alta velocidad en destilados aromáticos y altamente nafténicos, nafta de alto octanaje y gas de reformado de subproducto que contiene hidrógeno que puede usarse para hidrotratar otras corrientes de productos.
En modalidades que usan materias primas tales como aceites pesados, betún de arenas bituminosas, y materias primas similares que contienen compuestos deficientes en hidrógeno tales como aromáticos policíclicos y contienen metales y otros constituyentes inorgánicos, estas materias primas pueden sufrir una o más reacciones que incluyen craqueo, abertura de anillo, isomerización, hidrogenación y desmetalización. El sistema de reactor de alta velocidad de la invención puede funcionar sin la adición de ningún catalizador externo o hidrógeno externo. Sin embargo, de acuerdo con algunas modalidades, pueden añadirse catalizadores homogéneos al agua o a la materia prima orgánica para potenciar o dirigir reacciones específicas tales como hidrogenación, craqueo o descarboxilación. Estos catalizadores pueden incluir óxidos metálicos o compuestos que forman metales u óxidos metálicos en las condiciones del proceso, carbonatos, sulfatos y sales de metales de transición. El catalizador ideal permanecerá en solución en el producto de agua subcrítica y se reciclará con el agua de proceso. Alternativamente, los catalizadores que forman nanopartículas en condiciones de agua supercríticas pueden separarse físicamente mediante el uso de procesos convencionales de sedimentación por gravedad, filtración, hidrociclón o similares para recuperar el catalizador, que puede volver a convertirse en una sal y reutilizarse.
Haciendo referencia nuevamente a la Figura 1, un proceso y sistema de reactor de alta velocidad 10 que usa calentamiento directo de acuerdo con una modalidad de la invención incluye un depósito de suministro orgánico 12 para suministrar una materia prima orgánica 14 y un depósito de suministro de agua 16 para suministrar una alimentación de agua 18.
La materia prima orgánica 14 y la alimentación de agua 18 se bombean a través de bombas de alimentación separadas 20, 22, en una proporción seleccionada (es decir, 1:100-1:1, agua a materia prima orgánica, por volumen) para formar una corriente orgánica presurizada 15 y una corriente de agua presurizada 19. Las corrientes 15, 19 se mezclan juntas a 24 para formar una corriente de alimentación de mezcla orgánica y de agua 26. De acuerdo con una modalidad, dependiendo de la viscosidad y/o el punto de fluidez de la materia prima orgánica particular que se procesa, puede ser necesario proporcionar un precalentador para la materia prima orgánica 14 y/o un precalentador para la alimentación de agua 18. Puede apreciarse que ciertas materias primas orgánicas no requerirán una etapa de precalentamiento. Dependiendo de las características físicas particulares de la materia prima 14, el precalentamiento se produce a una temperatura que es suficiente para reducir la viscosidad de la materia prima 14 para facilitar la mezcla y el bombeo de la materia prima 14. Puede apreciarse que este precalentamiento puede realizarse mediante sistemas convencionales que incluyen vapor, aceite caliente, electricidad, intercambiadores de calor, recuperación de calor residual de corrientes de proceso y similares. Las bombas de alimentación 20, 22 pueden presurizar la corriente de alimentación de mezcla orgánica y de agua 26 a la presión de funcionamiento inicial del sistema. De acuerdo con una modalidad, la presión inicial del reactor de la corriente de alimentación de mezcla orgánica y de agua 26 puede presurizarse mediante las bombas de alimentación dentro del intervalo de ~10 300 —41 400 kpa (1500-6000 psig). Puede apreciarse que la mayoría de las materias primas orgánicas se vuelven miscibles con agua en condiciones de agua supercríticas o por encima de ellas. La mezcla puede proporcionarse usando cualquier tipo de mezclador conocido, tal como un dispositivo de cavitación, sónico, mecánico, de alto cizallamiento, y similares. De acuerdo con una modalidad, la corriente de alimentación de mezcla orgánica y de agua 26 puede estar en forma de una emulsión o dispersión de pequeñas gotas. La alimentación de agua 18, bien mezclada en la proporción seleccionada con la
materia prima orgánica 14, minimiza la formación de coque, el craqueo secundario y la formación de gas. Además, la proporción adecuada de la materia prima orgánica 14 con la alimentación de agua 18 acelera la disolución de la mezcla agua-aceite y promueve reacciones de conversión deseables.
La mezcla de corriente de alimentación 26 puede calentarse adicionalmente en uno o más intercambiadores de calor de alimentación-efluente 30 para formar una mezcla de corriente de alimentación calentada a alta presión 27. Esta mezcla de corriente de alimentación 27 se calienta a una temperatura que está por debajo de la condición en la que se inician las reacciones de conversión, que es normalmente a una temperatura inferior a 400 °C, tal como dentro del intervalo de 100-400 °C.
La mezcla de corriente de alimentación 27 calentada a alta presión fluye luego al reactor de alta velocidad 32. En una modalidad, cuando la mezcla de corriente de alimentación 27 calentada a alta presión entra en el reactor de alta velocidad 32, se calienta rápidamente a una velocidad de 10-50 °C por segundo hasta su temperatura de reacción y se convierte rápidamente en productos destilados más deseables. El calor y la presión se mantienen dentro del reactor de alta velocidad 32 durante un tiempo de residencia que es suficiente para hacer que los componentes orgánicos de la mezcla de corriente de alimentación 27 calentada a alta presión experimenten reacciones que dan como resultado la formación de productos de hidrocarburos de mayor valor. En una modalidad, el tiempo de residencia es menos de tres minutos, tal como 1-120 segundos o 1-60 segundos.
De acuerdo con la modalidad que se muestra en la Figura 1, el calentamiento puede lograrse mediante la aplicación de calor directo tal como mediante el uso de calentadores eléctricos o de fuego directo. Puede apreciarse que todas las variables del proceso, tales como la temperatura, la presión, la relación de peso de agua a producto orgánico y el tiempo de residencia, pueden controlarse para lograr el grado de conversión deseado. El reactor de alta velocidad 32 mantiene un alto número de Reynolds (es decir, alta velocidad y flujo turbulento) para maximizar la transferencia de calor, lo que da como resultado tiempos de residencia muy cortos y mantiene en suspensión cualquier sólido que pueda formarse.
De acuerdo con la modalidad que se muestra en la Figura 1, el producto 34 que sale del reactor de alta velocidad 32 puede enfriarse o apagarse inmediatamente inyectando una corriente de agua 36 a presión a través de la bomba 38 que se conecta en serie con la fuente de agua 39 que suministra agua 37. El enfriamiento rápido del producto 34 termina las reacciones de conversión y minimiza el craqueo secundario, la coquización y la formación de gas. El enfriamiento rápido puede lograrse mediante uno o una combinación de dos o más métodos que incluyen expansión adiabática, inyección de agua o intercambio de calor. Por ejemplo, la proporción de inyección de agua (proporción de volumen de agua a producto enfriado) para el enfriamiento rápido puede estar entre 1:10 y 2:1, tal como entre 1:5 y 1:2. El producto templado 40 puede pasar a través de uno o más intercambiadores de calor de alimentación-efluente 30 (u otro intercambiador de calor) para enfriar más el producto 40. El producto enfriado 41 a partir del intercambiador de calor de alimentación-efluente 30 puede enfriarse adicionalmente, mediante el uso de un intercambiador de calor de enfriamiento de producto 42, a la temperatura adecuada para una primera separación. La presión del producto enfriado 43 puede reducirse mediante el uso de dispositivos mecánicos de despresurización 44 convencionales tales como válvulas, orificios, capilares y similares para formar el vapor 45 de producto despresurizado.
La mejora de ciertos tipos de materias primas puede crear un ambiente corrosivo a temperaturas intermedias durante el enfriamiento del producto en un intercambiador de calor de alimentación-efluente. El enfriamiento del producto reducirá la zona de corrosividad. Puede emplearse una disminución de la presión capilar para reducir la presión del producto mientras se mantienen los sólidos en suspensión. Puede emplearse la expansión adiabática del producto a través de un capilar o un orificio en un tambor flash o dispositivo similar para evitar problemas asociados con la disminución de presión de una corriente que contiene sólidos, permitir la recuperación de hidrocarburos volátiles y agua y proporcionar un mecanismo para rechazar sólidos inorgánicos, coque y asfaltenos.
La corriente 45 de producto despresurizado se alimenta luego a un separador 46, tal como un separador multifásico, donde se separa en agua 47 y los productos de reacción, tales como, pero sin limitarse a, gas combustible 48 y producto líquido orgánico 50. Los productos de reacción 48, 50 pueden incluir dos o más fracciones que contienen (sólo dos se ilustran aquí por simplicidad) gases no condensables, vapores condensables, líquido orgánico, producto acuoso y sólidos. Puede apreciarse que los productos de reacción 48, 50 pueden separarse mediante una o más operaciones que incluyen separadores de alta presión, separadores de baja presión, separadores de dos y tres fases, tambores flash, destilación flash, decapantes, fraccionadores, condensadores o intercambiadores de calor, separadores por gravedad, dispositivos de filtración y similares.
El agua separada 47 puede tratarse si es necesario y reciclarse al suministro de agua 16. Alternativamente, el agua separada 47 puede alimentarse a la fuente de agua 39 y usarse como agua de enfriamiento 37. A modo de ejemplo, los productos de reacción pueden separarse en un gas combustible 48 y un producto orgánico mejorado o aceite destilado 50. El gas combustible 48 puede recuperarse para su posterior procesamiento para recuperar constituyentes valiosos tales como hidrógeno, etano, etileno, propano, propeno, butano, butano o isobuteno/butano. Puede usarse gas combustible tratado o sin tratar para proporcionar calor de proceso y/o electricidad mediante cogeneración. El producto orgánico mejorado o el aceite destilado 50 es adecuado para su posterior procesamiento en combustibles o productos químicos terminados. Este procesamiento adicional puede incluir hidrotratamiento, hidroisomerización y
fraccionamiento. Los subproductos pueden generarse a partir de materias primas que poseen un alto contenido inorgánico, un alto contenido de asfaltenos o ambos. Estos subproductos pueden separarse del producto líquido orgánico o del aceite destilado 50 y procesarse adicionalmente mediante operaciones de separación u operaciones de tratamiento térmico tales como coquización.
Ahora se hace referencia a la Figura 2, que muestra una vista esquemática del sistema de reactor de alta velocidad, generalmente indicado como 10a, que usa calor directo para reformar una materia prima orgánica en un producto de mayor valor, tal como nafta de alto octanaje. Este sistema es similar al sistema de reactor de alta velocidad 10, descrito en la Figura 1, pero incluye un proceso de alquilación opcional para optimizar el rendimiento del producto líquido y maximizar el índice de octano del producto de nafta. Este sistema es similar al sistema de reactor de alta velocidad 10 como se muestra en la Figura 1 y donde se usan números de referencia similares para identificar componentes similares. La materia prima orgánica 14a para la modalidad del reformador de esta invención es normalmente un material de tipo nafta, que se suministra a través del depósito de suministro de nafta 12a y se presuriza mediante la bomba 20 para formar una corriente de nafta presurizada 15a. La materia prima orgánica 14a también puede ser una o más de las siguientes: petróleo crudo ligero, (gravedad API sobre aproximadamente 35-40°) petróleo crudo ceroso; líquidos de gas natural o gasolina natural; corrientes intermedias de refinerías de petróleo; hidrocarburos sintéticos; y aceites renovables. Las corrientes intermedias de la refinería de petróleo incluyen gasóleo atmosférico, gasóleo en vacío, nafta ligera y pesada, queroseno o destilados de diésel. Los hidrocarburos sintéticos pueden incluir hidrocarburos obtenidos de procesos de Fischer-Tropsch, procesos de alquilación, procesos de oligomerización, procesos de polimerización y/o procesos biosintéticos.
Todas las variables del proceso (temperatura, presión, relación agua:aceite y tiempo de residencia) se controlan para lograr el grado de reformado deseado. Las reacciones de reforma primaria observadas incluyen la conversión de nparafinas, isoparafinas, n-olefinas e isoolefinas en compuestos de nafteno (alquil cicloparafina) y aromáticos (alquilbenceno). Las reacciones adicionales observadas incluyen el craqueo de n-parafinas, isoparafinas, n-olefinas e isoolefinas; deshidrogenación de naftenos a compuestos aromáticos y desalquilación de alquil cicloparafinas y compuestos alquilbencenos.
En una modalidad, la fracción de nafta del producto líquido reformado 50a que sale del separador 46 es una mezcla de gasolina de alto octanaje que exhibe un contenido de n-parafina más bajo y un contenido de cicloparafina, aromáticos y olefinas más alto que la materia prima 14a.
El gas de reformado 48a producido durante el reformado exhibe un alto contenido de hidrógeno y puede usarse como fuente de hidrógeno para hidrotratar otros productos destilados para eliminar azufre o saturar olefinas. El gas de reformado 48a producido durante el reformado también contiene altas concentraciones de olefinas C3 y C4. Estas olefinas pueden convertirse en nafta de alto octanaje altamente ramificada mediante procesos de alquilación en el reactor de alquilación 60. Los productos de alquilación 62 se separan en un separador de gas-líquido 64 para formar gas combustible residual 66 y producto alquilato de alto octanaje 68. El producto alquilato 68 puede añadirse al producto líquido reformado 50a para formar el producto final 70 de nafta de alto octanaje. La capacidad de recuperar y licuar el gas subproducto no solo da como resultado nafta de mayor octanaje y queroseno y diésel de mayor calidad, sino también mayores rendimientos de productos líquidos.
Se hace ahora referencia a la Figura 3 que muestra una vista esquemática del sistema de reactor de alta velocidad generalmente indicado como 10b, usando calor directo para reformar una materia prima orgánica en nafta de alto octanaje e hidrocarburos superiores. Esta modalidad es similar al sistema de reactor de alta velocidad 10a descrito en la Figura 2, donde se usan números de referencia similares para identificar componentes similares. El sistema de reactor de alta velocidad 10b de la Figura 3 integra un proceso de oligomerización opcional a través del reactor de oligomización 80, diseñado para optimizar el rendimiento del producto líquido y maximizar el índice de octano del producto de nafta. Además de los hidrocarburos ramificados C6, C7 y C8 que se producen mediante alquilación convencional; se forman trímeros, tetrámeros e hidrocarburos superiores durante la oligomerización. Alternativamente, los gases del producto olefínico pueden hacerse reaccionar con benceno y otras olefinas de bajo peso molecular y compuestos aromáticos en el producto líquido orgánico para formar moléculas de alquilbenceno, alquilcicloparafina e isoparafina de peso molecular más alto mediante el uso de procesos de oligomerización convencionales.
Continuando con la referencia a la Figura 3, en esta modalidad una fracción 50b del producto de nafta de reformado 50a que sale del separador 46 puede procesarse adicionalmente en el reactor de oligomerización 80. La fracción de producto de nafta 50b se coprocesa con el gas de subproducto del reformador 48a que contiene hidrocarburos olefínicos para producir un producto oligomerizado 82. El producto oligomerizado 82 se alimenta a un separador de gas-líquido 84 donde el gas combustible 86, que ha sido empobrecido en gases de hidrocarburos olefínicos, se separa del producto oligomerizado 82 para formar la fracción de nafta 88. Si el reactor de oligomerización funciona de manera que produzca hidrocarburos superiores, la fracción de nafta 88 puede separarse de los hidrocarburos superiores 90 en un separador 92 de nafta para formar el producto de nafta 90. Los hidrocarburos superiores 90 del separador de nafta 92 pueden reciclarse al reformador 32 de alta velocidad, donde sufrirán reacciones adicionales de craqueo y reformado que darán como resultado una producción adicional de nafta de alto octanaje. El producto de nafta oligomerizado 94 del separador de nafta 92 puede combinarse con la nafta de alto octanaje reformada 50a para formar el producto final de nafta de alto octanaje 96.
Se hace ahora referencia a la Figura 4 que muestra una vista esquemática del sistema reformador de reactor de alta velocidad integrado con hidrotratamiento generalmente indicado como 10c. Esta modalidad de la presente invención puede mejorar cualquier materia prima de petróleo, sintética o renovable previamente descrita en una fracción de nafta de alto octanaje y un producto de hidrocarburo saturado que exhibe un índice de bromo bajo. Esto se logra en este sistema 10c mediante la adición de un separador de nafta 100, un segundo sistema de reactor de alta velocidad 132 que funciona como un reformador de nafta y los hidrotratadores de producto 141, 143. El producto orgánico 34 del reactor hidrotermal de alta velocidad 32 puede contener cantidades significativas de compuestos de olefina, isoolefina y cicloolefinas. Para ciertas aplicaciones de esta tecnología, el alto contenido de olefinas puede reformarse adicionalmente como se describe a continuación.
Continuando con la referencia a la Figura 4, la porción de nafta 103 del producto orgánico 34 que sale del separador 100 de nafta se alimenta a un segundo reactor de alta velocidad 132 donde se reforma para producir una nafta 105 altamente ciclada y un gas de reformado 107 que tiene una alta concentración de hidrógeno del 50 al 75 %. El gas de reformado 107 proporciona suficiente hidrógeno para saturar olefinas, isoolefinas y cicloolefinas a los correspondientes compuestos de parafina. El producto orgánico 109 del separador de nafta 100 puede dividirse mediante el separador de destilado 111 en una corriente de destilado limpio 113 y un reciclado de residuos 115, que puede reciclarse de nuevo al depósito de alimentación orgánica 16. Alternativamente, todo el producto orgánico 109 puede enviarse directamente a un hidrotratador 143. El paso de separación del destilado es beneficioso para ciertas materias primas orgánicas por dos razones: primero, reciclar una porción del residuo 115 permite adaptar la distribución del producto destilado y maximiza el rendimiento del producto líquido, y segundo, los venenos o incrustaciones potenciales del catalizador pueden eliminarse del producto de hidrocarburo 109 antes de que la fracción de destilado 113 se envíe al hidrotratador 143. Los contaminantes refractarios en la corriente de reciclado de residuos 115 pueden eliminarse mediante una corriente de deslizamiento como subproducto asfáltico.
El gas de reformado 107 rico en hidrógeno y el producto destilado 113 se alimentan luego al hidrotratador de destilado 143. Los catalizadores convencionales de níquel-molibdeno en el hidrotratador 143 saturan olefinas en condiciones muy suaves sin abrir anillos de nafteno ni hidrogenar compuestos aromáticos. El gas de reformado de alta calidad contiene pocas impurezas y puede requerir poco o ningún tratamiento antes de su uso en el hidrotratador 143. El producto destilado saturado 125 que sale del hidrotratador de destilado 143 tiene un índice de bromo muy bajo representativo de un destilado térmicamente estable con bajo contenido de olefinas.
La nafta de reformado 105 tiene un octanaje más alto que la nafta de destilación directa 103. La nafta de reformado 105 contiene compuestos aromáticos, nafteno y olefínico. Las olefinas en la nafta son aceptables en la gasolina y la gasolina de motor típica tiene un índice de bromo de aproximadamente 30. Las olefinas muy reactivas, tales como los dienos y las cicloolefinas, no son deseables y pueden eliminarse mediante hidrotratamiento en el hidrotratador 141. Si se reforma, la nafta de alto octanaje se proporcionará como un producto separado, tal como un componente de mezcla de gasolina, puede emplearse un hidrotratamiento parcial suave mediante el uso de un catalizador convencional de hidrotratamiento de níquel-molibdeno para saturar las olefinas reactivas y reducir el índice de bromo de la nafta estabilizada 151 entre 20 y 30. El gas de reformado 107 rico en hidrógeno contiene suficiente hidrógeno para saturar tanto el producto destilado en el hidrotratador de destilado 143 como para estabilizar la nafta en el hidrotratador 141. El gas de reformado 107 puede dividirse para alimentar cada hidrotratador 141, 143 en paralelo o alimentarse en serie como se representa en la Figura 4. La nafta 105 puede proporcionarse como un producto separado o combinarse con el producto destilado 117 del hidrotratador de destilado 143 para producir un petróleo crudo sintético. Alternativamente, la nafta de reformado 105 y el destilado 113 pueden combinarse e hidrotratarse en un solo hidrotratador.
Se hace ahora referencia a la Figura 5 que muestra una vista esquemática del sistema de reactor de alta velocidad, generalmente indicado como 210, usando calor indirecto de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Este sistema 210 es similar al sistema de reactor de alta velocidad 10 de la Figura 1. La materia prima orgánica 214 y la alimentación de agua 218 se suministran a través del depósito de suministro orgánico 212 y el depósito de suministro de agua 216. La materia prima orgánica 214 y la alimentación de agua 218 pueden precalentarse a una temperatura necesaria para reducir la viscosidad y permitir las operaciones de mezclado y bombeo. La materia prima orgánica 214 y la alimentación de agua 218 pueden bombearse y/o presurizarse mediante bombas 220, 222 en una proporción seleccionada y presurizarse a la presión de funcionamiento inicial del sistema para formar una corriente orgánica presurizada 215 y una corriente de agua presurizada 219. La corriente de agua 219 y la corriente orgánica 215 se calientan adicionalmente en uno o más intercambiadores de calor de alimentación-efluente 230, 231 a una temperatura que está por debajo de la condición en la que se inician las reacciones de conversión para formar la corriente de agua calentada 222 y la corriente orgánica calentada 220.
Continuando con la referencia a la Figura 5, la corriente de agua calentada 222 y la corriente orgánica 220 se calientan adicionalmente mediante la aplicación de calor directo tal como mediante el uso de calentadores eléctricos o de fuego directo 251, 253. La corriente orgánica 221 calentada adicionalmente se calienta a una temperatura que está por debajo de la condición en la que se inician las reacciones de conversión, que es normalmente a una temperatura inferior a 500 °C, tal como menos de 400 °C. La alimentación de agua calentada 220 adicional se calienta para formar una corriente de agua supercrítica 223 sobrecalentada, cuya agua se mezcla en el mezclador 224 con la corriente orgánica 221 calentada adicionalmente, y luego se alimenta al reactor de alta velocidad 232 donde se proporcionan las corrientes de mezcla 221, 223 tiempo suficiente para reaccionar. Puede apreciarse que la presión y la proporción
de agua supercrítica sobrecalentada pueden controlarse para alcanzar el tiempo de reacción y la temperatura deseados en el reactor de alta velocidad 232. Además, puede apreciarse que la mezcla de la corriente orgánica 221 calentada y la corriente de agua 223 supercrítica sobrecalentada puede realizarse mediante cualquier número de operaciones convencionales tales como adición directa, boquillas, eductores y eyectores. El calentamiento indirecto logrado en el sistema 210 evita exponer la corriente orgánica a las paredes del reactor de alta temperatura en el reactor de alta velocidad 232, lo que reducirá la coquización de la pared, logrará un perfil de temperatura del reactor casi isotérmico, aumentará el rendimiento de conversión general, reducirá el tiempo de residencia general y proporcionará más control de temperatura eficaz en comparación con el calentamiento directo.
La relación de volumen de agua sobrecalentada 223 a material orgánico 221 puede estar entre 1:5 y 3:1, tal como 1:2 o 2:1.
El diseño del reactor de alta velocidad para esta modalidad funciona como un reactor adiabático en el que no se suministra más calor externo que el calentamiento indirecto descrito anteriormente. El producto 234 del reactor de alta velocidad 232 puede enfriarse inmediatamente inyectando agua presurizada 236 en donde el agua 237 se suministra a través del tanque de agua 239 y se presuriza mediante la bomba 238. Como se indicó anteriormente, el enfriamiento rápido del producto 234 termina las reacciones de conversión y minimiza el craqueo secundario, la coquización y la formación de gas. A continuación, el producto templado 240 se enfría y se separa de una forma similar al proceso que se muestra en la Figura 1. El producto enfriado 240 pasa a través de uno o más intercambiadores de calor de alimentación-efluente 230, 231 y 233 para formar las corrientes 240a, 240b y 240c. La presión del producto 240c enfriado puede reducirse mediante el uso de dispositivos 244 mecánicos despresurizadores. El producto despresurizado 245 se alimenta luego al separador 246 y el agua 247 y los productos de la reacción 248 y 250 se separan. El agua 247 puede recuperarse, tratarse si es necesario y reutilizarse. El gas combustible 248 y el producto orgánico 240 mejorado se recuperan y pueden procesarse más mediante el uso de operaciones unitarias de separación y refinación.
Ejemplos
Ejemplo 1: Materia prima renovable
Este ejemplo se dirige a la conversión de aceites renovables de tipo triglicérido en precursores de nafta renovable, carburante y diésel mediante el uso del reactor hidrotermal de alta velocidad. Los aceites renovables pueden derivarse de plantas, algas o sebo e incluyen aceite vegetal de desecho. El proceso del reactor hidrotermal de alta velocidad ofrece beneficios únicos, en comparación con las tecnologías de conversión convencionales, tales como los procesos de hidrotratamiento, hidrocraqueo e hidroisomerización, en que los ácidos grasos se craquean y ciclan en alquil cicloparafina y compuestos alquil aromáticos además de isomoléculas de bajo peso y parafinas normales. La conversión de aceite renovable también produce subproductos de ácidos orgánicos que pueden reducirse a las correspondientes parafinas mediante hidrogenación, mediante el uso de catalizadores convencionales de hidrotratamiento de níquel-molibdeno. El hidrotratamiento y el fraccionamiento del petróleo crudo renovable da como resultado nafta renovable, carburante y diésel que exhiben propiedades químicas, físicas y de combustión que son casi idénticas a las del petróleo.
Este ejemplo se realizó en un sistema de reactor hidrotermal de flujo continuo de alta velocidad a escala de banco de acuerdo con la presente invención. La capacidad diseñada del sistema de banco es de 40 a 100 cm3/min de materia prima de petróleo renovable. La configuración y funcionamiento del sistema a escala de banco fue similar al proceso descrito en la Figura 1. En el sistema a escala de banco, el reactor de alta velocidad se calentó eléctricamente a alta velocidad. El diseño del reactor dio como resultado números de Reynolds superiores a 10 000 en las condiciones probadas. Para este ejemplo se empleó el enfriamiento opcional de la corriente de producto del reactor. La presión del reactor se controló mediante el uso de una válvula de alivio de presión y la producción de gas se midió mediante el uso de un medidor de prueba húmedo. Se midieron los caudales reales y se calcularon las relaciones reales del agua de alimentación junto con las tasas de producción de gas y los Números de Reynolds. La Tabla 1 proporciona un resumen de las condiciones de prueba.
Tabla 1: Condiciones de reactor de alta velocidad para el procesamiento de Aceite de Planta
La materia prima para este ejemplo era un aceite de triglicéridos similar a la colza que consistía principalmente en ácidos grasos C18 que incluían aproximadamente un 25 % de ácidos grasos saturados y un 75 % de ácidos grasos insaturados. Para los aceites renovables de tipo triglicérido, la conversión se define como el porcentaje de ácidos grasos que se craquean y se ciclan en compuestos de menor peso molecular y se determina por el porcentaje de ácidos grasos que quedan en el producto de petróleo crudo sintético. En este ejemplo, se alcanzaron niveles generales de conversión de 50 a 80 % en el intervalo de temperatura evaluado (500-530 °C). El objetivo de este ejemplo era maximizar la producción de diésel, que se logra mejor a niveles de conversión moderados. Pueden alcanzarse niveles de conversión muy por encima del 90 %, pero pueden resultar en mayores rendimientos de gas de escape, nafta y queroseno y menores rendimientos de diésel. Los análisis de subproductos de gases mostraron que contenía principalmente hidrocarburos C2-C6, monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno. Se generó dióxido de carbono mediante descarboxilación parcial de los ácidos grasos. El hidrógeno se generó a partir de la deshidrogenación de compuestos de cicloparafina y cicloolefina a compuestos aromáticos.
El producto del reactor hidrotermal en este ejemplo fue hidrotratado mediante el uso de un catalizador de níquelmolibdeno para remover el oxígeno restante por conversión en agua y saturar los dobles enlaces olefina que se formaron durante el craqueo en el reactor de alta velocidad y para reducir el índice de acidez total (TAN), que es una buena medida del contenido de oxígeno residual, de 166 a menos de 0,2 o menos. Después del hidrotratamiento, se eliminó el oxígeno a niveles muy bajos y se eliminó la mayoría de las olefinas. La Figura 6 muestra la distribución del número de carbonos del producto hidrotratado completo resultante. Esta distribución de producto es deseable para lograr un alto rendimiento de diésel. La Figura 7 proporciona la composición de todo el producto tratado con hidrógeno por tipo de hidrocarburo según se determina mediante análisis de cromatografía de gases y espectroscopía de masas (GC-MS). Para los propósitos de la presente descripción, "entero" se refiere a todo el producto tratado con hidrógeno antes de la destilación en fracciones específicas, es decir, nafta, queroseno, diésel, VGO y similares. Casi el 30 % del producto consistió en cicloparafina y compuestos aromáticos. No solo se formaron compuestos cíclicos en el reactor hidrotermal de alta velocidad, sino que también se retuvieron cicloparafinas y compuestos aromáticos durante el hidrotratamiento para eliminar los ácidos orgánicos y el oxígeno del petróleo crudo sintético.
Con referencia a la Figura 7, P se refiere a parafina; Me se refiere a isoparafina; O se refiere a olefina; CP se refiere a cicloparafina; CO se refiere a cicloolefina; y A se refiere a aromático.
El petróleo hidrotratado se fraccionó en fracciones de nafta, carburante/queroseno y diésel. La Tabla 2 proporciona un resumen de los rendimientos de masa y volumen por tipo de producto (con intervalos de punto de ebullición para estas fracciones particulares fraccionadas en la unidad de destilación). Además, el diésel renovable producido cumplió fácilmente con la especificación ASTM D975 para un combustible diésel número 2-D de contenido de azufre ultrabajo, de verano.
Tabla 2: Rendimientos de Productos para Aceite Vegetal
La Tabla 3 proporciona las propiedades clave del combustible diésel. La alta concentración de parafina de este diésel resultó en una gravedad específica relativamente baja y un índice de cetano alto. Se formaron suficientes isómeros cíclicos para dar como resultado propiedades aceptables a baja temperatura.
Tabla 3: Propiedades del Diésel Renovable del Proceso Hidrotermal de Alta Velocidad
Además, otros tipos de aceites renovables se convirtieron en crudos sintéticos renovables mediante sistemas de reactores piloto y de banco hidrotermales de alta velocidad. El aceite de soja (una materia prima sustituta) se probó en un amplio intervalo de condiciones de funcionamiento. Los resultados de varias pruebas de aceite de soja se resumen en la Figura 8. Todas estas pruebas se llevaron a cabo a presiones de funcionamiento superiores a 22060 kpa (3200 psig) y a concentraciones de agua de alimentación de 30-50 % de la tasa de aceite de alimentación. Las tasas de conversión, como se definieron anteriormente, oscilaron entre el 40 % y más del 90 %. Las temperaturas de funcionamiento oscilaron entre 500 °C y casi 600 °C. Los tiempos de residencia oscilaron entre 7 y 65 segundos. Los Números de Reynolds oscilaron entre 11 500 y 80 000. Este resumen demostró que las tasas de conversión se obtienen en un amplio intervalo de condiciones que pueden variarse para adaptarse a materias primas particulares o para cumplir con los requisitos de rendimiento y especificación del producto.
Ejemplo 2: Materia prima de nafta
Se fabricó y probó un sistema de reactor de alta velocidad, de flujo continuo y escala de banco. La configuración del sistema a escala de banco es la misma que la de la Figura 1. La materia prima de nafta se produjo mediante hidrotermólisis catalítica de aceite vegetal, que luego se trató con hidrógeno y se fraccionó en productos de nafta, carburante y productos inferiores. Las propiedades de la materia prima se muestran en la Tabla 4. Esta materia prima contenía 8 % de compuestos aromáticos, 19 % de compuestos de cicloparafina y más de 68 % de parafinas normales. La materia prima de nafta estaba muy saturada y tenía un índice de bromo inferior a 1,0.
Tabla 4: Materia prima de nafta
Las bombas de alimentación controlaron la velocidad de alimentación general de la alimentación de agua y nafta. La mezcla de alimentación se precalentó mediante el intercambiador de calor de alimentación-efluente antes de fluir al reactor de reformado de alta velocidad. El sistema de reactor se diseñó para alcanzar números de Reynolds superiores a 10000 en las condiciones probadas. El reactor se calentó eléctricamente para obtener un alto flujo de calor radiante y calentar rápidamente la mezcla de alimentación a la temperatura de reacción. El agua de enfriamiento se bombeó directamente a la corriente efluente del reactor inmediatamente después del reactor para enfriar las reacciones de reformado. El producto se enfrió adicionalmente mediante el intercambiador de calor de alimentación-efluente y el intercambiador de calor de enfriamiento del producto. La presión se redujo mediante el uso de una válvula de alivio de presión y la producción de gas se midió mediante el uso de un medidor de prueba húmedo. La Tabla 5 proporciona un resumen de las condiciones y los resultados de la prueba.
En este ejemplo, el objetivo de la prueba fue demostrar el efecto de la temperatura promedio del reactor y el tiempo de residencia sobre el grado de reformado y la capacidad de controlar la producción de benceno. Se evaluaron cuatro condiciones diferentes y se recolectaron muestras en cada condición y se analizaron mediante GC-MS. El tiempo de residencia superficial para las condiciones S5 y S6 fue de 64 segundos y para las condiciones S7 y S8 fue de 50 y 49 segundos, respectivamente. Se midieron los caudales reales y se calcularon las proporciones reales de agua de alimentación y agua de enfriamiento junto con las tasas de producción de gas, los tiempos de residencia superficial y los Números de Reynolds.
La concentración normal de parafina se redujo en aproximadamente un 50 % en todos los casos. La cantidad total de compuestos cíclicos (cicloparafinas más alquilbencenos) se duplicó aproximadamente del 27 % en la alimentación de nafta a entre el 51 y el 59 % en los productos. En la condición S5 (570 °C) no se formó benceno y en la condición S6 (581 °C) se formó un 4,7 % de benceno. Esto demostró que puede lograrse un reformado significativo sin producción de benceno y que la formación de benceno puede controlarse fácilmente mediante la temperatura del reactor. Los mismos resultados fueron evidentes con un tiempo de residencia más corto (condiciones S6 y S7). En la condición S6 (575 °C) no se formó benceno y en la condición S7 (588 °C) se formó un 4,5 % de benceno. Los índices de bromo eran relativamente altos, lo que indica una cantidad significativa de compuestos olefínicos de alto octanaje. Si es necesario, el índice de bromo (concentración de olefinas) puede reducirse mediante un hidrotratamiento muy suave.
El análisis mediante GC-MS mostró que la porción de hidrocarburo del gas subproducto formado durante la condición S5 era aproximadamente un 90 % de olefinas. La fracción de olefina contenía aproximadamente 23 % de propeno, 35 % de isobuteno y una mezcla de otras cicloolefinas lineales y que es una muy buena materia prima para la oligomerización de acuerdo con otras modalidades de esta invención que se muestran en las Figuras. 2 y 3.
Tabla 5: Resumen de las Condiciones y los Resultados de la Prueba
Se realizó otra prueba para obtener muestras de nafta de reformado para análisis de octano. Se emplearon la misma materia prima y condiciones de proceso similares como se describió anteriormente. Las muestras de producto se recolectaron y analizaron mediante GC-MS. La Figura 9 proporciona la composición química del producto de nafta de reformado. En la Figura 9, np se refiere a n-parafina; iP se refiere a isoparafina; O se refiere a olefina; iO se refiere a isoolefina; cO se refiere a cicloolefina; N se refiere a nafteno/cicloparafina; y A = aromático. La concentración normal de parafina se redujo del 50 % al 30 % aproximadamente. La concentración aromática aumentó desde el 11 % hasta aproximadamente el 28 %. La composición de nafteno disminuyó ligeramente y se formó aproximadamente un 5 % de cicloolefinas. Esto indica el funcionamiento de un mecanismo de reformado en el que se formaron cicloolefinas y naftenos a partir de parafinas y olefinas y que luego se deshidrogenaron para formar los compuestos aromáticos correspondientes.
La nafta de reformado no se hidrotrató y, por lo tanto, estaba muy insaturada. Esto se demostró por el aumento en el índice de bromo de menos de 2 a aproximadamente 40 como se muestra en la Tabla 6. El alto índice de bromo es aceptable con respecto al valor de la nafta de reformado como reserva de mezcla de gasolina porque las olefinas generalmente exhiben un índice de octano más alto que los correspondientes compuestos de parafina y la gasolina para motores tiene normalmente un índice de bromo de aproximadamente 30. Si es necesario, la nafta de reformado puede hidrotratarse suavemente para saturar las olefinas más reactivas (dienos y cicloolefinas) para producir un producto de nafta estabilizado. La mejora del octanaje se demostró claramente como se muestra en la Tabla 6. El número de octano de investigación (RON) aumentó más de 17 puntos y el número de octano del motor (MON) aumentó 10 puntos.
Tabla 6: Resumen de las Condiciones y los Resultados de la Prueba
Ejemplo 3: Cera Fischer-Tropsch (FT)
Este ejemplo ilustra que el proceso hidrotermal de alta velocidad puede usarse para convertir la cera Fischer-Tropsch (FT) en productos destilados. Existe un interés especial en los sistemas de FT pequeños (menos de 5000 barriles/día) para convertir "gas disperso" o gas de síntesis en producto líquido. Mientras que los grandes sistemas comerciales de FT usan el hidrocraqueo para convertir la cera FT de alto punto de fusión en destilado, el hidrocraqueo no es atractivo para los sistemas de FT pequeños debido a su complejidad y costo.
El producto de los procesos FT presenta un amplio intervalo de pesos moleculares, desde nafta ligera hasta ceras C80+. Normalmente, la fracción líquida (menor que C22) se separa de la cera y, a menudo, las ceras de mayor peso molecular (mayores que C50) también se separan para otras aplicaciones. La cera FT que se usa en este ejemplo es un producto destilado que contiene ceras C20 a C55 y es un producto disponible comercialmente identificado como IGI 1339A. Se calculó un ensayo de la cera IGI 1339A mediante el uso de destilación simulada y los resultados se muestran en la Tabla 7. Aproximadamente el 96 % de esta cera FT hierve por encima del intervalo de ebullición del diésel (más de 343 °C/650 °F), por lo que es evidente que las fracciones más ligeras ya se han eliminado. Esta cera se compone casi en un 100 % por compuestos de n-parafina.
Tabla 7: Ensayo FT de cera IGI 1339A
Es posible romper el 100 % del gasóleo en vacío (VGO) y el residuo en una operación de una sola pasada; sin embargo, este enfoque no es ni técnica ni económicamente ventajoso. Durante el hidrocraqueo catalítico de la cera FT, una técnica es romper parcialmente el VGO y la fracción de residuo, separar los productos destilados del material no craqueado y reciclar la porción no craqueada para lograr una conversión más completa. Los intentos de convertir toda la cera en destilado en un solo paso generalmente dan como resultado un craqueo secundario excesivo a gases y nafta ligera y se observará una desactivación más rápida del catalizador. Para maximizar el rendimiento del destilado líquido y minimizar la formación de gas subproducto, se seleccionaron las condiciones del reactor que dieron como resultado una conversión parcial en una sola pasada.
La configuración y operación del sistema de escala de banco que se usa para este ejemplo fue similar al proceso descrito en la Figura 1. En el sistema a escala de banco, el reactor hidrotermal de alta velocidad se calentó eléctricamente a alta velocidad. En este ejemplo, los Números de Reynolds del reactor superiores a 20000 se lograron en las condiciones probadas. La presión del reactor se controló mediante el uso de una válvula de alivio de presión y la producción de gas se midió mediante el uso de un medidor de prueba húmedo. Se midieron los caudales de alimentación reales y los índices de producción de gas y se calcularon el tiempo de residencia y los Números de Reynolds. La Tabla 8 proporciona un resumen de las condiciones de prueba.
Tabla 8: Condiciones del Reactor de Alta Velocidad para mejorar la Cera FT
La Figura 10 muestra la distribución de carbono de la materia prima de cera IGI 1339Ay la distribución de carbono de un producto parcialmente craqueado del reactor hidrotermal de alta velocidad. Este gráfico proporciona una representación que muestra una conversión significativa de ceras de alto peso molecular en destilados de bajo peso molecular.
Se realizó un ensayo sobre el producto de cera FT y los resultados se proporcionan en la Tabla 9. El crudo se caracterizó porfraccionarlo en cortes que se usan normalmente por la industria de refino para caracterizar los petróleos crudos. Cada corte de temperatura y volumen determinado por la destilación simulada ASTM D2887 se proporciona en la Tabla 9. El producto de cera FT también se fraccionó mediante destilación ASTM D2892. Las fracciones de nafta ligera y pesada se combinaron y las fracciones de queroseno y diésel se combinaron para un análisis adicional.
Tabla 9: Ensayo de Producto de Cera FT
__________ __________
El objetivo de conversión del craqueo parcial quedó claramente demostrado. La fracción de VGO y residuo se redujo del 96 % de la alimentación al 45,7 % del producto, es decir, una reducción del 52 %, siendo el 21,2 % del producto nafta y el 33,2 % del producto en el intervalo de ebullición del queroseno y el diésel.
El análisis del tipo de hidrocarburo en la Tabla 9 muestra la formación de una cantidad significativa de olefinas y algunas isoolefinas y cicloolefinas. La formación de nafteno y compuestos aromáticos fue baja para este ejemplo en las condiciones probadas. Para ciertas aplicaciones de esta tecnología, el alto contenido de olefinas del producto mejorado puede convertirse en parafinas mediante procesamiento adicional de acuerdo con otra modalidad de esta invención como se muestra en la Figura 4 mediante el uso del reformador integrado de alta velocidad con hidrotratamiento. En la modalidad del reformador integrado de esta invención, una porción de la nafta se reforma para producir una nafta muy ciclada y un gas de reformado que tiene una alta concentración de hidrógeno (50 a 75 %). El gas de reformado puede proporcionar fácilmente suficiente hidrógeno para saturar olefinas, isoolefinas y cicloolefinas
a los correspondientes compuestos de parafina. Los catalizadores convencionales de níquel-molibdeno saturarán las olefinas en condiciones muy suaves sin abrir anillos de nafteno o hidrogenar compuestos aromáticos.
Ejemplo 4: Petróleo crudo de Cera Amarilla
Este ejemplo demuestra que el proceso hidrotermal de alta velocidad puede usarse para reducir el punto de fluidez de un petróleo crudo ceroso tal como la cera amarilla de la Cuenca de Uintah en Utah. Los petróleos crudos cerosos exhiben altos puntos de fluidez y, por lo tanto, deben transportarse en camiones cisterna o vagones de ferrocarril con calefacción y no pueden introducirse en tuberías de crudo sin calefacción. Este ejemplo se realizó en un sistema de reactor hidrotermal de alta velocidad de flujo continuo a escala de banco. La capacidad diseñada del sistema de banco fue de 40 a 100 cm3/min de materia prima orgánica. La configuración y funcionamiento del sistema a escala de banco fue similar al proceso descrito en la Figura 1. En el sistema a escala de banco, el reactor de reformado de alta velocidad se calentó eléctricamente a alta velocidad. El diseño del reactor dio como resultado Números de Reynolds superiores a 10000 en las condiciones probadas. La presión del reactor se controló mediante el uso de una válvula de alivio de presión y la producción de gas se midió mediante el uso de un medidor de prueba húmedo. Se midieron los caudales reales y se calcularon las relaciones reales del agua de alimentación junto con las tasas de producción de gas y los Números de Reynolds. La Tabla 10 proporciona un resumen de las condiciones de prueba.
Tabla 10: Condiciones del Reactor de Alta Velocidad para mejorar la Cera Amarilla
El aceite de cera amarilla era muy parafínico y sólido en condiciones ambientales. Se realizó un ensayo sobre el crudo de cera amarilla y los resultados se proporcionan en la Tabla 11. El crudo se caracterizó por fraccionarlo en cortes que se usan normalmente por la industria de refino para caracterizar los petróleos crudos. Cada corte de temperatura y volumen según lo determinado por la destilación ASTM D2892 se proporciona en la Tabla 11. Aproximadamente el 60 % del crudo de cera amarilla se caracterizó como gasóleo en vacío (VGO) y residuo (residuo) y sólo el 40 % se caracterizó como "destilado". Aunque este crudo tenía una gravedad API de 43, mucho más alta que la mayoría de los crudos de petróleo, el contenido de VGO y residuo también era mucho mayor debido a la alta concentración de ceras de parafina de alto peso molecular. Por lo tanto, el punto de fluidez de todo el crudo también es muy alto, 42 °C, que está muy por encima de la temperatura ambiente y mucho más alto que el punto de fluidez de los petróleos crudos típicos.
Tabla 11. Ensayo de Crudo de Cera Amarilla
Después de procesar el petróleo crudo de cera amarilla en el reactor hidrotermal de alta velocidad en las condiciones identificadas en la Tabla 10, el 50 % del VGO y la fracción de residuo se convirtió en destilados de bajo punto de ebullición que incluyen nafta, queroseno y diésel. Además, el punto de fluidez de todo el producto se redujo de 42 °C a -6 °C mientras que la gravedad API aumentó de 43° a 51°. La Tabla 12 informa un ensayo del producto mejorado que muestra que las ceras de alto peso molecular se craquearon en fracciones de nafta, queroseno y diésel. Además, las propiedades de las fracciones de queroseno y diésel después de la mejora aumentaron enormemente. La fracción de queroseno mejorada cumple con los requisitos de especificación de gravedad específica y punto de congelación del carburante, mientras que el queroseno de destilación directa no lo hizo. Asimismo, la fracción de diésel mejorado exhibió valores de punto de enturbiamiento y punto de fluidez que son 10 °C más bajos que el diésel de destilación directa correspondiente.
Tabla 12. Ensayo de Cera Amarilla Mejorada
El análisis del tipo de hidrocarburo de la Tabla 12 muestra la formación de una cantidad significativa de olefinas, isoolefinas y cicloolefinas. El alto contenido de olefinas del producto mejorado puede reducirse mediante el uso de el reformador de nafta hidrotermal integrado de alta velocidad como se describe y muestra en la Figura 4. En la modalidad del reformador integrado de esta invención, una porción de la nafta se reforma para producir una nafta muy ciclada y un gas de reformado que tiene una alta concentración de hidrógeno (50 a 75 %). El gas de reformado puede proporcionar fácilmente suficiente hidrógeno para saturar olefinas, isoolefinas y cicloolefinas a los correspondientes compuestos de parafina. Los catalizadores convencionales de níquel-molibdeno pueden saturar olefinas en condiciones muy suaves sin abrir anillos de nafteno o hidrogenar compuestos aromáticos. El gas de reformado de alta calidad contiene pocas impurezas y requiere poco o ningún tratamiento antes de su uso. Los beneficios de este enfoque incluyen: 1) producto mejorado con un índice de bromo muy bajo, 2) nafta de alta calidad que exhibe números de octano más altos que la nafta de destilación directa, 3) productos con contenido de hidrógeno maximizado, 4) reducción en la producción de gas combustible y 5) eliminación de la necesidad de generación de hidrógeno in situ.
Ejemplo 5: Gasóleo Atmosférico
El proceso hidrotermal de alta velocidad de la presente invención se usó para mejorar el AGO (Gasóleo Atmosférico) suficientemente para aumentar los rendimientos generales de nafta y destilado. La capacidad y rentabilidad de las refinerías están fuertemente ligadas y limitadas por el volumen de petróleo crudo que puede refinarse. Muchas refinerías se limitan por su capacidad para procesar AGO y gasóleo en vacío (VGO) en productos destilados. La práctica estándar de la industria es craquear AGO y en un hidrocraqueador o un craqueador catalítico fluidizado (FCC). Si se procesa mediante hidrocraqueo, es posible que el AGO o VGO deba hidrotratarse primero para eliminar las impurezas que desactivarán los catalizadores de hidrocraqueo. El proceso hidrotermal de alta velocidad de la presente invención proporciona una alternativa de hidrocraqueo que es menos sensible a los contaminantes (azufre, nitrógeno, oxígeno, metales, etcétera), más pequeña, de menor costo de capital y no requiere hidrógeno o catalizadores de hidrocraqueo.
Este ejemplo se realizó en un sistema de reactor hidrotermal de alta velocidad de flujo continuo a escala de banco. La capacidad diseñada del sistema de banco fue de 40 a 100 cm3/min de materia prima orgánica. La configuración y funcionamiento del sistema a escala de banco fue similar a la modalidad de esta invención descrita en la Figura 1. En el sistema a escala de banco, el reactor de alta velocidad se calentó eléctricamente a alta velocidad. El diseño del reactor dio como resultado Números de Reynolds superiores a 10000 en las condiciones probadas con enfriamiento. La presión del reactor se controló mediante el uso de una válvula de alivio de presión y la producción de gas se midió mediante el uso de un medidor de prueba húmedo. Se midieron los caudales reales y se calcularon las relaciones reales del agua de alimentación junto con las tasas de producción de gas y los Números de Reynolds. La Tabla 13 proporciona un resumen de las condiciones de prueba.
Tabla 13. Condiciones del Reactor de Alta Velocidad para la Mejora del AGO
Los resultados analíticos de la alimentación AGO analizada se resumen en la Tabla 14. Además de la viscosidad y la densidad, el destilado AGO se caracterizó por destilación simulada. Por consiguiente, según ASTM D2887, la mayor parte del AGO (87 %) hirvió por encima del punto de corte del diésel de 650 °F, que es típico de AGO. La gravedad API era relativamente baja a 24,3° y la viscosidad era alta a 20,4 mm2/s.
Tabla 14. Ensayo de AGO como se Recibe
La Tabla 15 proporciona un ensayo parcial del AGO mejorado después del procesamiento en el reactor hidrotermal de alta velocidad. Fue evidente una cantidad significativa de craqueo en las condiciones probadas. La fracción del aceite de más de 650 °F se redujo del 87 % al 56,3 %, lo que representa una reducción del 35 % de la cantidad inicial. Además, la gravedad API del producto aumentó de 24,3 a 28,6° y la viscosidad se redujo de 20,4 a 1,8 mm2/s. El rendimiento de nafta, queroseno y diésel aumentó proporcionalmente. Este ejemplo demuestra el potencial o el proceso de reactor hidrotermal de alta velocidad como una alternativa al hidrocraqueo para AGO y otras corrientes intermedias de refinería.
Tabla 15. Ensayo Parcial de AGO Mejorado
Aunque la invención se describió en detalles para el propósito de ilustrar basada en lo que se considera actualmente las modalidades más prácticas y preferidas, debe entenderse que tal detalle es solamente para ese propósito y que la invención no se limita a las modalidades descritas.
Claims (15)
- REIVINDICACIONESi. Un proceso para mejorar una materia prima orgánica que comprende:proporcionar una mezcla de materia prima orgánica y agua;alimentar la mezcla en un reactor de alta velocidad (32) que funciona con un Número de Reynolds de al menos 2000, en donde la mezcla se somete a calor y presión;mantener el calor y la presión aplicados a la mezcla durante un tiempo de residencia de menos de tres minutos para hacer que los componentes orgánicos de la mezcla experimenten una reacción que resulte en la formación de productos destilados de hidrocarburos mejorados, en donde los productos destilados de hidrocarburos mejorados se definen por tener un valor más alto y/o propiedades mejoradas en comparación con la materia prima; yrecuperar los productos destilados de hidrocarburos mejorados.
- 2. El proceso de la reivindicación 1, que comprende, además:inyectar una corriente de agua presurizada (36) en los productos destilados de hidrocarburos (34) que salen del reactor de alta velocidad (32) de manera que se inhiba la reacción adicional y se minimice el craqueo secundario, la coquización y la formación de gas; y/odespresurizar los productos destilados de hidrocarburos.
- 3. El proceso de la reivindicación 1, que comprende además precalentar la materia prima orgánica y el agua antes o después de mezclar y presurizar la mezcla a una presión inicial del reactor antes de alimentar la mezcla al reactor de alta velocidad, en donde la materia prima orgánica y el agua se precalientan preferiblemente a una temperatura inicial de 100-400 °C y la presión inicial del reactor es 10342-41 368 kPa (1500-6000 psig).
- 4. El proceso de la reivindicación 1, en donde la mezcla se calienta en el reactor de alta velocidad a una temperatura de 400-700 °C, en donde el reactor de alta velocidad preferiblemente calienta la mezcla a una velocidad de 10-50 °C/segundo.
- 5. El proceso de la reivindicación 1, en donde la mezcla se calienta en el reactor de alta velocidad mediante al menos uno de entre calentamiento directo, calentamiento indirecto y una combinación de los mismos, en donde el calentamiento indirecto se logra preferiblemente sobrecalentando agua supercrítica; precalentar la materia prima orgánica; mezclar el agua supercrítica sobrecalentada y la materia prima orgánica precalentada; alimentar la mezcla al reactor de alta velocidad; proporcionar suficiente tiempo de reacción para lograr el equilibrio térmico y lograr la conversión en productos de mayor valor; y separar el agua, los productos orgánicos, residuales y gaseosos.
- 6. El proceso de la reivindicación 1, en donde el reactor de alta velocidad se configura para mantener un flujo turbulento de la mezcla y lograr un Número de Reynolds superior a 10000.
- 7. El proceso de la reivindicación 1, que incluye la adición de un catalizador homogéneo al agua o la materia prima orgánica para mejorar o dirigir reacciones específicas, y en donde el catalizador se selecciona del grupo que consiste en óxidos metálicos, compuestos que forman óxidos metálicos, carbonatos, sulfatos y sales de metales de transición.
- 8. El proceso de la reivindicación 1, en donde la relación de volumen de agua:orgánico de la mezcla está entre 1:100 y 1:1 y/o en donde el tiempo de residencia superficial es de 1-120 segundos.
- 9. El proceso de la reivindicación 1, en donde la materia prima orgánica se selecciona del grupo que consiste en petróleo crudo; corrientes intermedias de refinerías de petróleo; hidrocarburos sintéticos; aceites de pirólisis; líquidos de carbón; aceites renovables; y mezclas de los mismos;en donde el petróleo crudo comprende preferiblemente petróleos crudos que exhiben gravedades API superiores a 22°; petróleos crudos pesados que exhiben gravedades API inferiores a 22°; betún de arenas bituminosas; petróleo de esquisto; y petróleos crudos cerosos que comprenden cera amarilla y/o cera negra; y mezclas de los mismos;y/oen donde las corrientes intermedias de la refinería de petróleo comprenden preferiblemente gasóleo atmosférico, residuo atmosférico, gasóleo en vacío, residuo en vacío, hidrocarburos ligeros, nafta de destilación directa, queroseno y fracciones de diésel y mezclas de los mismos;y/oen donde los hidrocarburos sintéticos comprenden preferiblemente hidrocarburos obtenidos de los procesos de Fischer-Tropsch, procesos de alquilación, procesos de oligomerización, procesos de polimerización y/o procesos biosintéticos;y/oen donde los aceites renovables comprenden preferiblemente aceite vegetal que comprende canola, soja, carinata y ricino; aceite vegetal de desecho; aceite de maíz derivado de granos de destilería; sebo animal; aceite de algas; aceite microbiano; terpenos y otros subproductos relacionados con el pino a partir de aceites de resina; aceites biosintéticos y mezclas de los mismos.
- 10. El proceso de la reivindicación 1, en donde la materia prima comprende líquidos de gas natural, gasolina natural, éter de petróleo, nafta ligera, nafta pesada, queroseno, diésel, gasóleo atmosférico, petróleo crudo ligero, petróleo crudo ceroso y mezclas de los mismos; que se reforman en el reactor de alta velocidad en destilados aromáticos y altamente nafténicos, nafta de alto octanaje y gas de reformado de subproducto que contiene hidrógeno que puede usarse para hidrotratar otras corrientes de productos.
- 11. El proceso de la reivindicación 1, en donde se produce gas olefínico como subproducto y el proceso comprende además convertir el gas subproducto olefínico en nafta de alto octanaje y/o hidrocarburos más pesados mediante alquilación u oligomerización.
- 12. El proceso de la reivindicación 1, en donde la mezcla orgánica y de agua se alimenta de forma continua al reactor de alta velocidad.
- 13. Un sistema de reactor hidrotermal de flujo continuo, de alta velocidad (10) para mejorar una materia prima orgánica que comprende:una materia prima orgánica y un suministro de agua (12, 14, 16, 18);un dispositivo de mezcla (24) para mezclar la materia prima orgánica y el agua para formar una mezcla (26);un reactor de alta velocidad (32) que funciona con un Número de Reynolds de al menos 2000, que incluye una entrada para recibir la mezcla, dicho reactor de alta velocidad se configura para aplicar y/o mantener calor y presión a la mezcla, durante un tiempo de residencia de menos de tres minutos para provocar una reacción que da como resultado la formación de productos destilados de hidrocarburos mejorados (34, 48, 50), en donde los productos destilados de hidrocarburos mejorados se definen por tener un valor más alto y/o propiedades mejoradas en comparación con la materia prima; yrecuperar los productos destilados de hidrocarburos mejorados (48, 50).
- 14. El sistema de la reivindicación 13, que incluye:un segundo reactor de alta velocidad (132) para reformar el producto destilado de hidrocarburos y al menos un hidrotratador (141, 143) que se coloca en serie o en paralelo al segundo reactor de alta velocidad. un dispositivo de enfriamiento (36, 37, 38, 39, 42) para enfriar los productos destilados de hidrocarburos; un dispositivo de despresurización (44) para reducir la presión de los productos destilados de hidrocarburos; yun dispositivo de separación (46) para separar los productos destilados de hidrocarburos para su posterior procesamiento,que incluye preferiblemente al menos uno de un dispositivo de alquilación y un dispositivo de oligomerización para procesar adicionalmente los productos destilados de hidrocarburos y un separador de gas-líquido para separar los productos producidos a partir de al menos un dispositivo de alquilación y dispositivo de oligomerización.
- 15. El sistema de la reivindicación 13, que incluye un segundo reactor de alta velocidad (132) para reformar los productos destilados de hidrocarburos y al menos un hidrotratador (141, 143) que se coloca en serie o en paralelo al segundo reactor de alta velocidad, en donde el gas de reformado rico en hidrógeno que sale del segundo reactor de alta velocidad se usa preferiblemente en al menos un hidrotratador.
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|---|---|---|---|---|
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| US9505678B2 (en) * | 2014-05-12 | 2016-11-29 | Saudi Arabian Oil Company | Process to produce aromatics from crude oil |
| US9738572B2 (en) | 2014-10-14 | 2017-08-22 | Uop Llc | Methods and apparatuses for selective hydrogenation of olefins |
| US9567530B2 (en) * | 2014-11-26 | 2017-02-14 | Saudi Arabian Oil Company | Process for heavy oil upgrading in a double-wall reactor |
| HRP20231303T1 (hr) | 2015-01-28 | 2024-02-02 | Applied Research Associates, Inc. | Postupak hidrotermalnog čišćenja |
| EP3331969B1 (en) | 2015-08-06 | 2020-06-17 | Uop Llc | Process for reconfiguring existing treating units in a refinery |
| US10113122B2 (en) | 2015-08-31 | 2018-10-30 | University Of New Brunswick | Process for upgrading heavy hydrocarbon liquids |
| US10066176B2 (en) * | 2015-12-15 | 2018-09-04 | Saudi Arabian Oil Company | Supercritical water upgrading process to produce high grade coke |
| WO2018009808A1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Applied Research Associates, Inc. | Supercritical water separation process |
| US10703999B2 (en) | 2017-03-14 | 2020-07-07 | Saudi Arabian Oil Company | Integrated supercritical water and steam cracking process |
| DE212018000181U1 (de) * | 2017-04-07 | 2019-10-29 | Petrogal, S. A. | Netzwerk-Wärmetauschervorrichtung und Anwendungen dafür |
| CA3076666A1 (en) | 2017-09-26 | 2019-04-04 | Valero Services, Inc. | Production of renewable fuels and intermediates |
| US10870805B2 (en) | 2018-02-12 | 2020-12-22 | Saudi Arabian Oil Company | Removal of olefins from hydrothermally upgraded heavy oil |
| US11001766B2 (en) | 2018-02-14 | 2021-05-11 | Saudi Arabian Oil Company | Production of high quality diesel by supercritical water process |
| US11286434B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-03-29 | Saudi Arabian Oil Company | Conversion process using supercritical water |
| AU2019268408B2 (en) * | 2018-05-14 | 2024-07-11 | Renergi Pty Ltd | Method of and system for reactive distillation of bio-crudes |
| WO2019222307A1 (en) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Worcester Polytechnic Institute | Water-assisted zeolite upgrading of oils |
| IT201800009329A1 (it) * | 2018-10-10 | 2020-04-10 | Three Es Srl | Reattore a cavitazione |
| US10526552B1 (en) | 2018-10-12 | 2020-01-07 | Saudi Arabian Oil Company | Upgrading of heavy oil for steam cracking process |
| WO2020247515A1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | Ewo Solutions Llc | Additives for enhancement of oil flow |
| US11118121B2 (en) * | 2019-12-19 | 2021-09-14 | Saudi Arabian Oil Company | Catalyst and process of upgrading heavy oil in the presence of steam |
| US11034897B1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-06-15 | Saudi Arabian Oil Company | Scheme for supercritical water process for heavy oil upgrading |
| US11390816B2 (en) * | 2020-06-16 | 2022-07-19 | Saudi Arabian Oil Company | Process to improve the stability of thermally cracked petroleum products |
| US11345861B2 (en) * | 2020-06-22 | 2022-05-31 | Saudi Arabian Oil Company | Production of linear olefins from heavy oil |
| US12098334B2 (en) | 2020-06-30 | 2024-09-24 | Duke Technologies, Llc | Method for treating renewable feedstocks |
| US11254883B2 (en) | 2020-06-30 | 2022-02-22 | Duke Technologies, Llc | Method and system for treating renewable feedstocks |
| US11525096B2 (en) | 2020-06-30 | 2022-12-13 | Duke Technologies, Llc | Method for treating renewable feedstocks |
| US12391893B2 (en) | 2020-06-30 | 2025-08-19 | Duke Technologies, Llc | Sustainable diesel production from lignins |
| US12595429B2 (en) | 2020-06-30 | 2026-04-07 | Duke Technologies, Llc | Conversion of gums to naphtha, sustainable jet fuel, and diesel products |
| US11781075B2 (en) | 2020-08-11 | 2023-10-10 | Applied Research Associates, Inc. | Hydrothermal purification process |
| EP4471110A1 (en) | 2020-10-29 | 2024-12-04 | Marathon Petroleum Company L.P. | Systems and methods for separating water and removing solids from pre-treated and unfiltered feedstock |
| US11926801B2 (en) * | 2021-01-28 | 2024-03-12 | Saudi Arabian Oil Company | Processes and systems for producing upgraded product from residue |
| EP4056668A1 (de) * | 2021-03-10 | 2022-09-14 | Linde GmbH | Verfahren und anlage zum steamcracken |
| US20220372381A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-11-24 | Saudi Arabian Oil Company | Integrated slurry hydroprocessing catalyst and process |
| US20220372378A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-11-24 | Saudi Arabian Oil Company | Catalyst and process to upgrade heavy oil |
| KR102573887B1 (ko) * | 2021-09-10 | 2023-09-04 | 한국화학연구원 | 전기 가열로를 활용한 순환 유동층 반응기 |
| US11613715B1 (en) | 2021-10-12 | 2023-03-28 | Marathon Petroleum Company Lp | Systems and methods of converting renewable feedstocks into intermediate hydrocarbon blend stocks and transportation fuels |
| US11866447B2 (en) | 2022-02-03 | 2024-01-09 | Saudi Arabian Oil Company | Reactive deasphalting process |
| FR3138440A1 (fr) | 2022-07-29 | 2024-02-02 | Totalenergies Onetech | Procede de purification d’une composition d’huile de liquefaction de plastique en regime turbulent et utilisation |
| US12583745B2 (en) | 2022-11-14 | 2026-03-24 | Saudi Arabian Oil Company | Process to hydrothermally produce gases from residue streams using a series of reactors |
| AU2023408315A1 (en) * | 2022-12-22 | 2025-07-03 | Championx Llc | Paraffin wax dispersant |
Family Cites Families (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2694075A (en) * | 1951-12-04 | 1954-11-09 | Texas Co | Preparation of thiophene compounds |
| US3956417A (en) | 1974-10-18 | 1976-05-11 | Texaco Inc. | Isoparaffin-olefin alkylation utilizing a continuous sulfuric acid phase in a tubular reaction zone |
| GB1583170A (en) * | 1976-06-25 | 1981-01-21 | Occidental Petroleum Corp | Pyrolysis of agglomerative coals |
| US4243509A (en) * | 1978-01-20 | 1981-01-06 | Rockwell International Corporation | Coal hydrogenation |
| DE3314132A1 (de) * | 1983-04-19 | 1984-10-25 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren zum betreiben einer anlage fuer die spaltung von kohlenwasserstoffen |
| US4840900A (en) * | 1987-04-13 | 1989-06-20 | National Distillers And Chemical Corporation | Continuous process for the preparation of immobilized glucoamylase |
| US5611947A (en) * | 1994-09-07 | 1997-03-18 | Alliant Techsystems, Inc. | Induction steam plasma torch for generating a steam plasma for treating a feed slurry |
| US5578647A (en) * | 1994-12-20 | 1996-11-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method of producing off-gas having a selected ratio of carbon monoxide to hydrogen |
| JP3273118B2 (ja) * | 1995-04-20 | 2002-04-08 | 東北電力株式会社 | 高圧処理装置 |
| US20040129646A1 (en) | 1997-02-27 | 2004-07-08 | Lawrence Conaway | Method and apparatus for separating bitumen from particulate substrates |
| US5760297A (en) * | 1997-03-24 | 1998-06-02 | Mesa Laboratories, Inc. | System for measuring acid concentration in an alkylation process |
| US5948242A (en) | 1997-10-15 | 1999-09-07 | Unipure Corporation | Process for upgrading heavy crude oil production |
| JP2002155286A (ja) | 2000-11-20 | 2002-05-28 | Mitsubishi Materials Corp | 重質炭素資源の改質方法 |
| WO2002074881A1 (en) * | 2001-03-19 | 2002-09-26 | Deinking/Solvent Extraction Technologies Ltd. | A process for the catalytic reduction of heavy oils, kerogens, plastics, bio - masses, sludges, and organic waste to light hydrocarbon liquids, carbon dioxide-and amines |
| JP4098181B2 (ja) | 2003-08-05 | 2008-06-11 | 株式会社日立製作所 | 重質油の処理方法及び重質油類処理システム |
| US7947165B2 (en) | 2005-09-14 | 2011-05-24 | Yeda Research And Development Co.Ltd | Method for extracting and upgrading of heavy and semi-heavy oils and bitumens |
| US20070289898A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-20 | Conocophillips Company | Supercritical Water Processing of Extra Heavy Crude in a Slurry-Phase Up-Flow Reactor System |
| US7691159B2 (en) | 2006-09-19 | 2010-04-06 | Applied Research Associates, Inc. | Method of converting triglycerides to biofuels |
| AU2007308739A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-05-02 | Blue Diesel Pty Ltd | Process and apparatus for biofuel production |
| US20080099374A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-01 | Chevron U.S.A. Inc. | Reactor and process for upgrading heavy hydrocarbon oils |
| WO2009034045A1 (en) | 2007-09-10 | 2009-03-19 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | A process for hydrocracking and hydro-isomerisation of a paraffinic feedstock |
| WO2009073442A2 (en) | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Saudi Arabian Oil Company | Process to reduce acidity of crude oil |
| US20090166262A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Chevron U.S.A. Inc. | Simultaneous metal, sulfur and nitrogen removal using supercritical water |
| US7754067B2 (en) * | 2008-02-20 | 2010-07-13 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for upgrading heavy hydrocarbons using supercritical water |
| US7955508B2 (en) * | 2008-03-11 | 2011-06-07 | Xtrudx Technologies, Inc. | Supercritical fluid biomass conversion systems |
| GB0807904D0 (en) * | 2008-04-30 | 2008-06-04 | Invista Technologies Srl | Oxidation reactions |
| US8865080B2 (en) * | 2008-06-09 | 2014-10-21 | Renewable Energy Group, Inc. | Devices, processes and methods for the production of lower alkyl esters |
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| US8394260B2 (en) * | 2009-12-21 | 2013-03-12 | Saudi Arabian Oil Company | Petroleum upgrading process |
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