ES2867960T3 - Procedimiento y dispositivo de separación inversa de aromáticos - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de separación de una carga que comprende benceno, tolueno y compuestos de 8 átomos de carbono o más, en un dispositivo de separación que comprende al menos una columna de reformado (C1), una unidad de extracción de los aromáticos (P1) y una unidad de transalquilación (P4), estando separados los efluentes de dichas unidades en las columnas de destilación siguientes: columna de benceno (C9), columna de tolueno (C10) y columna de estabilización (C11), comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: se alimenta directamente la columna de tolueno (C10) con un corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización (C11) dispuesto aguas abajo de la unidad de transalquilación (P4) para retirar un producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10) enriquecido en benceno y en tolueno, y un producto del fondo de la columna de tolueno (C10) enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más, se alimenta la columna de benceno (C9) con el producto de la parte superior de tolueno (C10) para retirar un producto de la parte superior de la columna de benceno (C9) enriquecido en benceno y un producto del fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno, y se alimenta la unidad de transalquilación (P4) con el producto de fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno, en el que se alimenta la columna de tolueno (C10) con un corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1), efectuándose la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) por separado y por encima de la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente del fondo de la columna de estabilización (C11), o en el que se alimenta la columna de benceno (C9) con el corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) en mezcla con, o por separado de, el producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo de separación inversa de aromáticos
Campo técnico
La presente invención se enmarca dentro del campo de los procedimientos y dispositivos de separación de compuestos aromáticos. El objeto según la invención se aplica en particular al caso de un complejo aromático que utiliza una separación por destilación entre benceno, tolueno y compuestos más pesados con 8 átomos de carbono o más (denominados en lo sucesivo compuestos C8+).
Estado de la técnica
La patente FR2998301 B1 describe un método que permite un ahorro energético global sobre el consumo de combustible y de electricidad de un complejo aromático para la separación por destilación entre benceno, tolueno, y compuestos C8+. Específicamente, el principio de dicho método se basa en la generación de vapor de baja presión a nivel de algunas columnas, utilizándose el vapor de baja presión así generado como fluido portador de calor, con o sin compresión intermedia, por ejemplo para rehervido a temperatura más baja de otras columnas que se han sometido a una bajada de presión.
Resumen
En el contexto descrito anteriormente, un primer objeto de la presente invención es permitir la reducción de la cantidad de energía requerida para realizar la separación entre el benceno, el tolueno y compuestos C8+.
Según un primer aspecto, el objeto antes citado, así como otras ventajas, se obtienen mediante un procedimiento de separación de una carga que comprende benceno, tolueno y compuestos con 8 átomos de carbono o más, en un dispositivo de separación que comprende al menos una columna de reformado, una unidad de extracción de aromáticos y una unidad de transalquilación, separándose los efluentes de dichas unidades en las columnas de destilación siguientes: columna de benceno, columna de tolueno y columna de estabilización, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
se alimenta directamente la columna de tolueno con un corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización dispuesta aguas abajo de la unidad de transalquilación para extraer un producto de la parte superior de la columna de tolueno enriquecido en benceno y en tolueno, y un producto de la parte inferior de la columna de tolueno enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más,
se alimenta la columna de benceno con el producto de la parte superior de la columna de tolueno para extraer un producto de la parte superior de la columna de benceno enriquecido en benceno y un producto de la parte inferior de la columna de benceno enriquecido en tolueno, y se alimenta la unidad de transalquilación con el producto de la parte inferior de la columna de benceno enriquecido en tolueno,
en el que se alimenta la columna de tolueno con un corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos, efectuándose por separado la alimentación de la columna de tolueno procedente de la unidad de extracción de los aromáticos y por encima de la alimentación de la columna de tolueno procedente de la parte inferior de la columna de estabilización, o
en el que se alimenta la columna de benceno con el corte esencialmente procedente de la unidad de extracción de los aromáticos en mezcla con, o por separado, el producto de la parte superior de la columna de tolueno.
Según una o varias realizaciones, la columna de tolueno se alimenta además con un producto de la parte superior de la columna de purificación en mezcla con, o separadamente, el corte C7+ procedente del fondo de una columna de estabilización.
Según una o varias realizaciones, la unidad de transalquilación se alimenta además con un producto de la parte superior de una columna de purificación en mezcla con, o separadamente, el producto del fondo de la columna de benceno.
Según una o varias realizaciones, el dispositivo de separación comprende además una unidad de separación del paraxileno y una unidad de isomerización de los xilenos, separándose dichos efluentes en las columnas de destilación adicionales siguientes: columna de xilenos, columna de aromáticos pesados, columna de refinado, columna de extracto, columna de purificación, desheptanizadora y extractora.
Según una o varias realizaciones, sólo la columna de los xilenos y la columna de los aromáticos pesados alimentan la unidad de transalquilación con compuestos aromáticos de C9+.
Según una o varias realizaciones, la columna de reformado se alimenta con la carga para producir un corte C7- en la parte superior de la columna de reformado, y la unidad de extracción de los aromáticos se alimenta con el corte C7-para extraer unos compuestos parafínicos del corte C7- y producir el corte esencialmente aromático.
Según una o varias realizaciones, las condiciones de funcionamiento de la columna de benceno C9 son las siguientes:
temperatura de 130°C a 180°C en el hervidor, de 70°C a 130°C en el condensador;
presión: entre 0,1 Mpa y 0,5 Mpa; y
entre 35 y 55 placas teóricas.
Según una o varias realizaciones, las condiciones de funcionamiento de la columna de tolueno C10 son las siguientes:
temperatura de 130°C a 260°C en el hervidor, de 50°C a 200°C en el condensador;
presión: entre 0,05 Mpa y 1 Mpa; y
entre 30 y 55 placas teóricas.
Según un segundo aspecto, el objeto antes citado, así como otras ventajas, se obtienen mediante un dispositivo de separación de una carga que comprende benceno, tolueno, y compuestos con 8 átomos de carbono o más, comprendiendo el dispositivo de separación al menos una columna de reformado, una unidad de extracción de los aromáticos y una unidad de transalquilación, comprendiendo el dispositivo de separación además las columnas siguientes para la destilación de los efluentes de dichas unidades: columna de benceno, columna de tolueno y columna de estabilización,
estando adaptada la columna de tolueno para ser alimentada con un corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización dispuesta aguas abajo de la unidad de transalquilación y para distribuir un producto de la parte superior de la columna de tolueno enriquecido en benceno y en tolueno, y un producto del fondo de la columna de tolueno enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más,
- estando adaptada la columna de benceno para ser alimentada con el producto de la parte superior de la columna de tolueno y para distribuir un producto de la parte superior de la columna de benceno enriquecido en benceno, y un producto del fondo de la columna de benceno enriquecido en tolueno,
- estando adaptada la unidad de transalquilación para tratar el producto del fondo de la columna de benceno enriquecido en tolueno,
en el que la columna de tolueno está adaptada para ser alimentada con un corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos, efectuándose por separado la alimentación de la columna de tolueno procedente de la unidad de extracción de los aromáticos y por encima de la alimentación de la columna de tolueno procedente del fondo de la columna de estabilización, o
en el que la columna de benceno está adaptada para ser alimentada con el corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos en mezcla con, o separadamente, el producto de la parte superior de la columna de tolueno.
Según una o varias realizaciones, la columna de tolueno está adaptada para ser alimentada con un producto de la parte superior de una columna de purificación en mezcla con, o separadamente, el corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización.
Según una o varias realizaciones, la unidad de transalquilación está adaptada para ser alimentada con un producto de la parte superior de una columna de purificación en mezcla con, o separadamente, el producto del fondo de la columna de benceno.
Según una o varias realizaciones, el dispositivo de separación comprende además una unidad de separación del paraxileno, una unidad de isomerización de los xilenos y las columnas adicionales siguientes para la destilación de dichos efluentes: columna de xilenos, columna de aromáticos pesados, columna de refinado, columna de extracto, columna de purificación, desheptanizadora y extractora.
Según una o varias realizaciones, el dispositivo de separación está adaptado para alimentar la columna de reformado con la carga para producir un corte C7- en la parte superior de la columna de reformado, y alimentar la unidad de extracción de los aromáticos con el corte C7- para extraer unos compuestos parafínicos del corte C7- y producir el corte esencialmente aromático.
Según una o varias realizaciones, las condiciones de funcionamiento de la columna de benceno C9 son las siguientes: temperatura de 130°C a 180°C en el hervidor, de 70°C a 130°C en el condensador;
presión: entre 0,1 Mpa y 0,5 Mpa; y
entre 35 y 55 placas teóricas.
Según una o varias realizaciones, las condiciones de funcionamiento de la columna de tolueno C10 son las siguientes:
temperatura de 130°C a 260°C en el hervidor, de 50°C a 200°C en el condensador;
presión: entre 0,05 Mpa y 1 Mpa; y
entre 30 y 55 placas teóricas.
Las realizaciones del procedimiento y del dispositivo referenciadas anteriormente, así como otras características y ventajas, aparecerán a partir la lectura de la descripción siguiente, dada a título únicamente ilustrativo y no limitativo, y en referencia a los dibujos siguientes.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 describe un esquema de un complejo aromático que comprende una sección de separación F de referencia para la separación de benceno, de tolueno y de los compuestos C8+.
La figura 2 describe un esquema de un complejo aromático que comprende una sección de separación F según la invención para la separación de benceno, de tolueno y de los compuestos C8+.
Descripción detallada
La invención se refiere al campo de los procedimientos y dispositivos para la separación de una carga que comprende benceno, tolueno y compuestos C8+ (por ejemplo de C8 a C10) que pueden comprender, especialmente, paraxileno. El procedimiento y el dispositivo de separación según la invención se puede definir como una serie de etapas y secciones de conversión y de separación destinadas a separar benceno/tolueno/xilenos y/o convertir tolueno en compuestos C8+ y especialmente compuestos aromáticos con ocho átomos de carbono, denominados xilenos, y más particularmente el paraxileno, a partir de una carga rica en compuestos aromáticos que van desde el benceno hasta compuestos aromáticos con más de 10 átomos de carbono (denominados C10+), procedentes, por ejemplo, de una unidad de reformado catalítico. La carga rica en compuestos aromáticos presenta típicamente unos contenidos en compuestos azufrados, nitrogenados, y olefínicos de muy reducidos a nulos (por ejemplo, contenido en azufre < 0,5 ppm en peso y/o contenido en nitrógeno < 0,5 ppm en peso y/o índice de bromo (bromine number en inglés) < 1 g/100 g según ASTM D1159), ya que estos compuestos pueden afectar a los rendimientos y a la vida útil de algunos catalizadores y de los tamices moleculares utilizados en las unidades del complejo aromático.
El primer objeto según la presente invención se puede definir como una inversión del orden de las columnas de benceno y de tolueno combinada con alimentaciones distintas de las cargas de columnas (que se dirigían en mezcla hacia la columna de benceno según la patente FR2998301 B1), esto para una mejor eficacia energética.
En la descripción siguiente se habla de “complejo” para designar cualquier dispositivo de refinado o de petroquímica que comprende al menos dos columnas de destilación. Esta definición es muy amplia y comprende, por ejemplo, el dispositivo de craqueo catalítico de los combustibles y el dispositivo de producción de paraxileno o de metaxilenos a partir de cortes aromáticos denominados “complejo aromático”. La siguiente descripción y el ejemplo que ilustra el procedimiento y el dispositivo de separación según la invención se dan en el caso de un complejo aromático, pero se entiende claramente que un complejo aromático constituye sólo un caso de aplicación y no limita en ningún caso el alcance del procedimiento y del dispositivo de separación expuestos en la presente descripción.
La figura 1 describe un esquema de un procedimiento y de un complejo aromático de referencia para la separación de benceno, de tolueno y de compuestos C8+.
En referencia a la figura 1, se describe especialmente una serie de dos columnas, la columna de benceno C9 y la columna de tolueno C10. Esta serie de columnas se alimenta por la mezcla de un corte C6-C7 esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1, y de un corte C7+ procedente del fondo de la columna de la columna de estabilización C11 aguas abajo de la unidad de transalquilación P4. La columna de benceno C9 produce en la parte superior el benceno como producto final y en el fondo un corte C7+ enviado hacia la columna de tolueno C10. El tolueno se recupera en la parte superior de la columna de tolueno C10, mientras que se extrae un corte C8+ en el fondo de la columna de tolueno C10.
La figura 2 describe un esquema de un procedimiento y dispositivo de separación según una o varias realizaciones de la presente invención, que permite especialmente disminuir el consumo energético necesario para la separación entre el benceno, el tolueno y los C8+ con respecto al procedimiento y complejo aromático de referencia.
En referencia a la figura 2, se describen especialmente unas zonas del procedimiento y del dispositivo de separación que se han modificado de manera que la columna de tolueno (C10) se alimente con un corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización (C11) dispuesta aguas abajo de la unidad de transalquilación (P4) para retirar un producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10) enriquecido en benceno y en tolueno, y un producto del fondo de la columna de tolueno (C10) enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más; la columna de benceno (C9) se alimenta con el producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10) para retirar un producto de la parte superior de la columna de benceno (C9) enriquecido en benceno, y un producto del fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno; y la unidad de transalquilación (P4) se alimenta con el producto del fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno. Según una o varias realizaciones, la columna de tolueno (C10) se alimenta también con un corte esencialmente aromático (denominado en lo sucesivo corte C6-C7) procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1), efectuándose la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) por separado y por encima (aguas abajo) de la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente del fondo de la columna de estabilización (C11). Según una o varias realizaciones, la columna de benceno (C9) se alimenta también con el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) en mezcla con, o separadamente, el producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10).
Las etapas y secciones de conversión y de separación del procedimiento y dispositivo de separación según la invención se describen más en detalle a continuación.
Cuando el objetivo es únicamente separar el benceno y los compuestos C8 y, eventualmente, el tolueno de una carga, sólo están presentes las etapas o secciones C1, P1, C9, C10, P4 y C11. Las otras secciones descritas a continuación son útiles sólo cuando se desea separar los xilenos, incluso maximizar el rendimiento de paraxileno.
Columna de reformado C1
La carga a tratar se envía a través de la línea 1 hacia la primera columna de destilación denominada columna de reformado C1 que separa el tolueno y los compuestos más ligeros (corte de compuestos C7-) de los compuestos más pesados (corte de compuestos C8 a C10+).
Unidad de extracción de los aromáticos P1
El efluente de la parte superior de la columna de reformado C1 se dirige hacia la unidad de extracción de los aromáticos P1 a través de la línea 10.
El tolueno y, opcionalmente, los compuestos recuperados en el fondo del extractor C8 se envían a través de la línea 81 a la unidad de extracción de los aromáticos P1.
La unidad de extracción de los aromáticos P1 separa el corte C6-C7, esencialmente aromático, de un producto que comprende compuestos parafínicos enviados fuera del complejo aromático a través de la línea 13. El disolvente utilizado preferiblemente en la unidad de extracción de los aromáticos P1 es la N-formilmorfolina (NFM).
En referencia a la figura 1, el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 se dirige dentro de la sección de separación F a través de la línea 12 hacia la columna de benceno C9.
En referencia a la figura 2, el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 se dirige dentro de la sección de separación F a través de la línea 12, o bien hacia la columna de benceno C9, o bien con el fin de ser purificado de algunos C8 que pudiera contener hacia la columna de tolueno C10.
Según una o varias realizaciones, la unidad de extracción de los aromáticos P1 comprende una unidad de destilación extractiva.
Columna de xilenos C2
Los compuestos aromáticos C8-C10+ recuperados en el fondo de la columna C1 se envían a través de la línea 11 hacia la columna de xilenos C2 para separar los compuestos aromáticos de C9 y más pesados (compuestos C9+) de un corte de xilenos que comprende compuestos aromáticos de C8 que alimentan las unidades del complejo aromático situadas aguas abajo.
Unidad de separación del paraxileno P2
El corte de xilenos, es decir el corte de compuestos aromáticos de C8 que contienen paraxileno, metaxileno, ortoxileno y etilbenceno, se recupera en la parte superior de la columna de los xilenos C2 y se envía a través de la línea 20 hacia la unidad de separación del paraxileno P2 que recupera selectivamente el paraxileno contenido en dicho corte de xilenos.
Dicha unidad de separación del paraxileno P2 puede ser una unidad de adsorción del paraxileno, adaptada, por ejemplo, para producir una mezcla de paraxileno y desorbente (denominado extracto) y una mezcla de otros compuestos C8-aromáticos y de desorbente (denominado refinado).
El adsorbente utilizado es un tamiz molecular específico para la adsorción del paraxileno, es decir que presenta una afinidad particularmente elevada para a este compuesto.
Un sólido adsorbente habitualmente utilizado es una zeolita de tipo faujasita conformada con un aglutinante silícico intercambiado con bario o potasio. El desorbente preferiblemente utilizado es el paradietilbenceno (PDEB).
Según una o varias realizaciones, la unidad de separación del paraxileno P2 comprende una unidad de cristalización del paraxileno, por ejemplo tal como se describe en la patente US 3,467,724.
Según una o varias realizaciones, la unidad de separación del paraxileno P2 comprende una combinación de una unidad de adsorción del paraxileno y de una unidad de cristalización, tal como se describe, por ejemplo, en la patente EP-B-053191.
Columna de extracto C5
Esta columna se utiliza cuando la unidad de separación es del tipo de adsorción del paraxileno. El flujo de extracto procedente de la unidad de adsorción del paraxileno y que contiene el paraxileno y desorbente se envía a través de la línea 22 hacia la columna de extracción C5 que separa el paraxileno del desorbente. El desorbente recuperado en el fondo de la columna de extracción C5 se vuelve a enviar hacia la columna de adsorción a través de la línea 51. El paraxileno recuperado en la parte superior de columna de extracción C5 se envía hacia la columna de purificación C6. Columna de purificación C6
El flujo de la parte superior de la columna de extracción C5 se envía a través de la línea 50 hacia la columna de purificación C6 que separa el tolueno (que se ha extraído parcialmente con el paraxileno) del paraxileno.
El paraxileno de alta pureza producido se recupera en el fondo de la columna de purificación C6 y se transporta, como producto terminado, mediante bombeo para almacenamiento a través de la línea 61.
Según una o varias realizaciones, el producto de la parte superior de la columna de purificación C6 se dirige hacia la columna de benceno C9 (línea 60) dentro de la sección de separación F.
En referencia a la figura 2, el producto de la parte superior de la columna de purificación C6 puede: dirigirse hacia la columna de benceno C9, mezclado con el flujo de la parte superior de la columna C10 o mediante una alimentación separada, o bien hacia la columna de tolueno C10, por ejemplo en mezcla con el corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización C11 (línea 112), a fin de purificar dicho producto de la parte superior de algunos C8 que pudiera contener; y/o reciclar directamente hacia la unidad de transalquilación P4, por ejemplo en mezcla con el corte C7+ extraído en el fondo de la columna de benceno C9.
Columna de refinado C4
El refinado que proviene de la unidad de separación del paraxileno P2 se envía a través de la línea 23 hacia la columna de refinado C4 que separa los C8 aromáticos (refinado) del desorbente. El desorbente recuperado en el fondo de la columna C4 se envía hacia la sección de adsorción del paraxileno P2 a través de la línea 41.
El refinado (corte C8 aromático) se extrae mediante extracción lateral y se envía a través de la línea 40 como carga de la unidad de isomerización de los xilenos P3.
Columna de desorbente (no representada)
Esta columna se utiliza cuando la unidad de separación del paraxileno es del tipo de adsorción del paraxileno. Una pequeña porción del desorbente que circula en la unidad de adsorción del paraxileno se envía hacia la columna de desorbente (no representada) a fin de eliminar los compuestos pesados que de otra manera se acumularían en el circuito.
Unidad de isomerización de los xilenos P3
La unidad de isomerización de los xilenos P3 se utiliza para convertir una cara empobrecida en paraxileno en un flujo de xilenos en equilibrio termodinámico (denominado “isomerato”).
En el procedimiento y en el dispositivo de separación según la presente invención se puede utilizar cualquier tipo de catalizador susceptible de isomerizar los hidrocarburos cibon 8 átomos de carbono. Preferentemente, se utiliza un catalizador que contiene un metal deshidrogenante como el platino, el paladio o el níquel, y una fase ácida, por ejemplo una alúmina dopada, una zeolita tal como la mordenita, la MFI, la zeolita Y, o los tamices moleculares zeolíticos o no zeolíticos que comprenden una acidez, tales como los aluminofosfatos (por ejemplo aluminofosfatos AIPO, silicoaluminofosfatos SAPO). Se puede utilizar así, de manera más preferida, un catalizador de isomerización que comprende una zeolita de tipo estructural EUO, tal como la zeolita EUI, la zeolita ZSM 50 o la zeolita TPZ3, como se describe en las patentes US 4,640,829, EP-B-042226 o EP-B-051318.
Desheptanizadora C7
El efluente de la unidad de isomerización de los xilenos P3 se envía a través de la línea 42 a la desheptanizadora C7 que separa el isómero (compuestos C8+ aromáticos) de un corte ligero de C7- recuperado en la parte superior de dicha columna desheptanizadora C7. Este corte C7- se envía a través la línea 71 hacia el extractor C8 para separar los compuestos ligeros del corte C7.
El corte C8+, formado de xilenos y de compuestos más pesados, recuperado en el fondo de la desheptanizadora C7 se recicla a través de la línea 72 hacia la columna de los xilenos C2.
Teniendo en cuenta el alto contenido de compuestos ligeros (C4-) en la desheptanizadora C7, el producto de la parte superior de la desheptanizadora C7 puede comprender una fase de vapor 70 (constituida mayoritariamente de compuestos ligeros (C4-) y una fase líquida 71, ambas procedentes del matraz de reflujo (no representado).
Extractor C8
El extractor (o columna de extracción) C8 se alimenta por la parte superior de la desheptanizadora C7.
El corte C7- estabilizado se recupera en el fondo del extractor C8 para ser enviado a la unidad de extracción de los aromáticos P1 a través de la línea 81.
Los compuestos ligeros (C4-) procedentes de la parte superior del extractor se mezclan a través de la línea 80 con unos compuestos ligeros procedentes de la parte superior de la desheptanizadora (línea 70) y se purgan.
Columna de aromáticos pesados C3
Los compuestos aromáticos de C9+ recuperados en el fondo de la columna de los xilenos C2 se envían a través de la línea 21 hacia la columna de los aromáticos pesados C3 que separa los compuestos aromáticos de C9 y C10 de los compuestos más pesados (tales como el naftaleno) que pueden tener un efecto desfavorable sobre el catalizador de transalquilación y que se recuperan en el fondo a través de la línea 31.
Unidad de transalquilación P4
Los compuestos aromáticos de C9 y C10 recuperados en la parte superior de la columna de los aromáticos pesados C3 se envían a través de la línea 30 hacia la unidad de transalquilación P4.
En referencia a la figura 1, los compuestos aromáticos de C9 y C10 se mezclan con el tolueno que procede de la parte superior de la columna de tolueno C10.
En referencia a la figura 2, los compuestos aromáticos de C9 y C10 se mezclan con el tolueno que procede del fondo de la columna de benceno C9.
La unidad de transalquilación P4 convierte el tolueno y los compuestos aromáticos de C9+ que provienen de la columna de reformado C1 y del isomerato de la unidad de isomerización de los xilenos P3 (después del paso por la columna de los xilenos C2 y la columna de los aromáticos pesados C3) en una mezcla de xilenos y de benceno mediante una reacción limitada por la termodinámica. Según una o varias realizaciones, la columna de los xilenos C2 y la columna de los aromáticos pesados C3 proporcionan la mayoría (sustancialmente la totalidad) de los compuestos aromáticos de C9+ enviados hacia la unidad de transalquilación P4.
En el procedimiento y en el dispositivo de separación según la presente invención se puede utilizar cualquier tipo de catalizadores de transalquilación, por ejemplo los catalizadores a base de mordenita o faujasita descritos en la patente US 3,437,710 o los catalizadores a base de zeolitas MCM-22 o beta descritos en la patente US 5,030,787, o los catalizadores a base de zeolitas mordenita y MFI tales como los descritos en la solicitud de patente US2012/0065446. Estos catalizadores comprenden generalmente además un compuesto metálico seleccionado preferentemente del grupo formado por el renio, el níquel, el cobalto, el molibdeno, el tungsteno, el paladio, y el platino.
Columna de estabilización C11
El efluente de la unidad de transalquilación P4 que contiene benceno, tolueno no convertido, y aromáticos de C8 (por ejemplo xilenos) y de C9+ se envía a través de la línea 102 hacia la columna de estabilización C11 que separa los compuestos más ligeros que el benceno, el benceno y unos compuestos aromáticos más pesados denominados C7+. El gas que deja (el matraz de reflujo) la columna de estabilización C11 se envía a través de la línea 110 al límite del complejo aromático.
Se retira lateralmente un corte de benceno no purificado y se envía a través de la línea 111 hacia la columna de extracción C8 que permite separar los compuestos ligeros de dicho corte. Según una o varias realizaciones, la condensación parcial de los gases de la parte superior de la columna de estabilización C11 se obtiene mediante un aerorrefrigerante seguido opcionalmente por un refrigerante de agua.
Sección de separación F
La sección de separación F comprende la columna de benceno C9 y la columna de tolueno C10.
Columna de benceno C9 según el procedimiento y el complejo aromático de referencia
En referencia a la figura 1, el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 (línea 12) se mezcla con el corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización C11 (línea 112) y se envía hacia la columna de benceno C9. A partir de la columna de benceno C9, el benceno se extrae en la parte superior como producto final a través la línea 90. El corte C7+ extraído en el fondo de la columna de benceno C9 se dirige a través de la línea 91 hacia la columna de tolueno C10.
Columna de tolueno C10 según el procedimiento y el complejo aromático de referencia
En referencia a la figura 1, la columna de tolueno C10 se alimenta por el corte C7+ procedente del fondo de la columna de benceno C9. El tolueno recuperado en la parte superior de la columna de tolueno C10 se dirige a través de la línea 100 como carga de la unidad de transalquilación P4. El corte C8+ extraído en el fondo de la columna C10 se recicla a través de la línea 101 hacia la columna de los xilenos C2.
Columna de tolueno C10 según el procedimiento y el dispositivo de separación según la presente invención En referencia a la figura 2, la columna de tolueno C10 se alimenta con el corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización C11 (línea 112). El producto de la parte superior de la columna de tolueno C10 es un corte rico en compuestos C7-(por ejemplo esencialmente tolueno compuestos C6-) y el producto del fondo un corte C8+ rico en compuestos aromáticos con 8 átomos de carbono.
El corte C8+ extraído en el fondo de la columna de tolueno C10 (es decir, el producto del fondo de la columna de tolueno 10 enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más) se recicla a través de la línea 101 hacia la columna de los xilenos C2 que separa los C9+ y más pesados del corte C8 aromático que alimenta el dispositivo de separación del paraxileno.
Según una o varias realizaciones, el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 se envía hacia la columna de tolueno C10 de manera distinta, y por encima de la alimentación del corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización C11.
Dado que el efluente procedente de la parte superior de la columna de purificación C6 puede ser de un caudal muy bajo con respecto a los otros dos flujos tratados por la sección de separación F, según una o varias realizaciones de la presente invención, dicho efluente se mezcla con el corte C7+ procedente del fondo de la columna C11. Es posible cualquier otra posición de alimentación del flujo procedente de la parte superior de la columna C6 en la sección de separación F. Por ejemplo, la parte superior de la columna de purificación C6 puede reciclarse hacia la columna de benceno C9, o directamente hacia la unidad de transalquilación P4. Se puede, por ejemplo, alimentar la unidad de transalquilación P4 con una mezcla que comprende el producto del fondo de la columna de benceno C9 y un producto de la parte superior de la columna de purificación C6.
Según una o varias realizaciones, las condiciones de funcionamiento de la columna de tolueno C10 son las siguientes: temperatura de 130°C a 260°C en el hervidor, de 50°C a 200°C en el condensador;
presión: entre 0,05 Mpa y 1 Mpa; y
entre 30 y 55 placas teóricas.
Columna de benceno C9 según el procedimiento y el dispositivo de separación según la presente invención En referencia a la figura 2, el corte C7- extraído en la parte superior de la columna de tolueno C10 (es decir, el producto de la parte superior de la columna de tolueno enriquecido en benceno y en tolueno) se dirige a través de la línea 91 hacia la columna de benceno C9.
Según una o varias realizaciones de la presente invención, por ejemplo cuando el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 contiene muy poco C8+ (por ejemplo <1% en peso de C8+ en el corte C6-C7, de manera preferida <0,5% en peso y aún más preferida <0,3% en peso), el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 se dirige hacia la columna de benceno C9 aguas abajo de la columna de tolueno C10 (en mezcla con, o por separado de, la parte superior de la columna de tolueno C10). Según una o varias realizaciones, la alimentación de la columna de benceno C9 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 se efectúa separadamente, y de manera preferida por arriba (aguas abajo) de la alimentación procedente de la parte superior de la columna de tolueno C10.
A partir de la columna de benceno C9, el producto de la parte superior enriquecido en benceno se extrae como producto final a través de la línea 90. Según una o varias realizaciones, el producto enriquecido en benceno se extrae por extracción lateral. Según una o varias realizaciones, unos compuestos ligeros e incondensables se purgan mediante un flujo de vapor en la parte superior de columna (línea 92). El producto del fondo de la columna de benceno C9 enriquecido en tolueno se dirige a través de la línea 100 hacia la unidad de transalquilación P4.
Según una o varias realizaciones, las condiciones de funcionamiento de la columna de benceno C9 son las siguientes temperatura de 130°C a 180°C en el hervidor, de 70°C a 130°C en el condensador;
presión: entre 0,1 Mpa y 0,5 Mpa; y
entre 35 y 55 placas teóricas.
En las figuras 1 y 2, por simplicidad, las secciones de reflujo, matraz de reflujo o condensadores no están representadas; se puede utilizar cualquier medio conocido de condensación (por ejemplo: aerorrefrigerante y/o refrigerante con agua).
Ejemplos
En los ejemplos, la sección de separación F es alimentada por las dos cargas siguientes:
- Carga 1: corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1; y
- Carga 2: corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización C11.
En los ejemplos, la parte superior de la columna de purificación C6 se recicla directamente a la unidad de transalquilación P4.
Ejemplo 1
Las composiciones de las dos cargas (Carga 1 y Carga 2) de la sección de separación F se indican en la tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000009_0001
Los cortes en la salida de la sección de separación F son productos enriquecidos en benceno, tolueno y C8+, respectivamente, según las composiciones de la tabla 2.
Tabla 2
Figure imgf000010_0001
Se evalúan cuatro configuraciones de fraccionamiento:
- configuración 1 (según el procedimiento y el dispositivo de separación de referencia): la columna de benceno se alimenta por la mezcla de las dos cargas. El fondo de la columna de benceno alimenta la columna de tolueno. - Configuración 2 (comparativa): la columna de benceno se alimenta por las dos cargas introducidas por separado en la columna. El fondo de la columna de benceno alimenta la columna de tolueno.
- Configuración 3 (comparativa): la columna de tolueno se alimenta mediante las dos cargas. La parte superior de la columna de tolueno alimenta la columna de benceno.
- Configuración 4 (según el procedimiento y el dispositivo de separación según la invención): la columna de tolueno se alimenta por las dos cargas introducidas por separado en la columna. La Carga 1 se alimenta por encima de la Carga 2. La parte superior de la columna de tolueno alimenta la columna de benceno.
Las posiciones de las alimentaciones se optimizan en cada una de las configuraciones, a fin de minimizar los consumos energéticos de evaporación de cada una de las columnas.
Las geometrías y los consumos energéticos de cada una de las configuraciones se indican en la tabla 3.
Se observa que, de manera sorprendente, solamente invirtiendo el orden de las columnas e introduciendo por separado las dos cargas (configuración 4 según la invención) se obtiene un ahorro energético significativo (superior al 10%) con respecto al ejemplo de referencia. La simple inversión de las columnas (configuración 3) o la introducción separada de las dos alimentaciones (configuración 2), realizadas de manera independiente la una de la otra, no permite obtener un ahorro energético importante.
En este ejemplo, se elige dirigir el corte C6-C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 directamente hacia la columna de benceno C9 cuando ésta se encuentra aguas abajo de la columna de tolueno C10, ya que su contenido en C8+ (767 kg/h) es superior al contenido en C8+ buscado en el producto del fondo de la columna de tolueno C10 (267 kg/h).
Tabla 3
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000011_0001
Ejemplo 2
Las composiciones de las 2 cargas en la sección de separación de benceno, tolueno, C8+ (F) se indican en la tabla 4.
Tabla 4
Figure imgf000011_0002
En este ejemplo, el contenido de C8+ (192 kg/h) en la Carga 1 permite, en el esquema según la invención en el que la columna de benceno C9 está aguas abajo de la columna de tolueno C10, dirigir directamente la Carga 1 procedente del corte C6/C7 procedente de la unidad de extracción de los aromáticos P1 hacia la columna de benceno C9. Se evalúan tres configuraciones de fraccionamiento:
- configuración 1 (según el procedimiento y el dispositivo de separación de referencia): la columna de benceno se alimenta por las 2 cargas. El fondo de la columna de benceno alimenta la columna de tolueno.
- Configuración 5 (según la invención): la columna de tolueno se alimenta por la Carga 2 únicamente. La Carga 1 se mezcla en la parte superior de la columna de tolueno. Esta mezcla alimenta la columna de benceno.
- Configuración 6 (según la invención): la columna de tolueno se alimenta mediante la Carga 2 únicamente. La Carga 1 y la parte superior de la columna de tolueno alimentan la columna de benceno por separado.
Los cortes en la salida de la sección de separación F son productos enriquecidos en benceno, tolueno y C8+, respectivamente, según las composiciones de la tabla 5 según la configuración 1 y de la tabla 6 según las configuraciones 5 y 6.
Tabla 5
Figure imgf000011_0003
Tabla 6
Figure imgf000012_0001
El contenido en C8+ en la Carga 1 es suficientemente bajo para que se pueda obtener el mismo contenido de C8+ en el producto enriquecido en tolueno en las configuraciones 5 y 6 (268 kg/h) que en la configuración 1.
Las posiciones de las alimentaciones se optimizan en cada una de las configuraciones a fin de minimizar los consumos energéticos de evaporación de cada una de las columnas.
Las geometrías y los consumos energéticos de cada una de las configuraciones se indican en la tabla 7.
Tabla 7
Figure imgf000012_0002
Las configuraciones 5 y 6 según la invención son más eficaces energéticamente que la configuración 1 según el procedimiento y el dispositivo de separación de referencia.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de separación de una carga que comprende benceno, tolueno y compuestos de 8 átomos de carbono o más, en un dispositivo de separación que comprende al menos una columna de reformado (C1), una unidad de extracción de los aromáticos (P1) y una unidad de transalquilación (P4), estando separados los efluentes de dichas unidades en las columnas de destilación siguientes: columna de benceno (C9), columna de tolueno (C10) y columna de estabilización (C11), comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
se alimenta directamente la columna de tolueno (C10) con un corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización (C11) dispuesto aguas abajo de la unidad de transalquilación (P4) para retirar un producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10) enriquecido en benceno y en tolueno, y un producto del fondo de la columna de tolueno (C10) enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más,
se alimenta la columna de benceno (C9) con el producto de la parte superior de tolueno (C10) para retirar un producto de la parte superior de la columna de benceno (C9) enriquecido en benceno y un producto del fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno, y
se alimenta la unidad de transalquilación (P4) con el producto de fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno,
en el que se alimenta la columna de tolueno (C10) con un corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1), efectuándose la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) por separado y por encima de la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente del fondo de la columna de estabilización (C11), o
en el que se alimenta la columna de benceno (C9) con el corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) en mezcla con, o por separado de, el producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10).
2. Procedimiento de separación según la reivindicación 1, en el que se alimenta además la columna de tolueno (C10) con un producto de la parte superior de una columna de purificación (C6) en mezcla con, o por separado de, el corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización (C11).
3. Procedimiento de separación según la reivindicación 1, en el que se alimenta además la unidad de transalquilación (P4) con un producto de la parte superior de una columna de purificación (C6) en mezcla con, o por separado de, el producto del fondo de la columna de benceno (C9).
4. Procedimiento de separación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de separación comprende además una unidad de separación del paraxileno (P2) y una unidad de isomerización de los xilenos (P3), estando dichos efluentes separados en las columnas de destilación adicionales siguientes: columna de xilenos (C2), columna de aromáticos pesados (C3), columna de refinado (C4), columna de extracción (C5), columna de purificación (C6), desheptanizadora (C7) y extractora (C8).
5. Procedimiento de separación según la reivindicación 4, en el que sólo la columna de xilenos (C2) y la columna de aromáticos pesados (C3) alimentan la unidad de transalquilación (P4) de compuestos aromáticos de C9+.
6. Procedimiento de separación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que: se alimenta la columna de reformado (C1) con la carga para producir un corte C7- en la parte superior de la columna de reformado (C1), y se alimenta la unidad de extracción de los aromáticos (P1) con el corte C7- para extraer unos compuestos parafínicos del corte C7- y producir el corte esencialmente aromático.
7. Procedimiento de separación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo las condiciones de funcionamiento de la columna de benceno C9 las siguientes:
temperatura de 130°C a 180°C en el hervidor, de 70°C a 130°C en el condensador;
presión: entre 0,1 Mpa y 0,5 Mpa; y
comprendiendo la columna de benceno C9 que comprende entre 35 y 55 placas teóricas.
8. Procedimiento de separación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo las condiciones de funcionamiento de la columna de tolueno C10 las siguientes:
temperatura de 130°C a 260°C en el hervidor, de 50°C a 200°C en el condensador;
presión: entre 0,05 Mpa y 1 Mpa; y
comprendiendo la columna de tolueno C10 que comprende entre 30 y 55 placas teóricas.
9. Dispositivo de separación de una carga que comprende benceno, tolueno y compuestos de 8 átomos de carbono o más, comprendiendo el dispositivo de separación al menos una columna de reformado (C1), una unidad de extracción de los aromáticos (P1) y una unidad de transalquilación (P4), comprendiendo el dispositivo de separación además las columnas siguientes para la destilación de los efluentes de dichas unidades: columna de benceno (C9), columna de tolueno (C10) y columna de estabilización (C11),
estando adaptada la columna de tolueno (C10) para ser alimentada con un corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización (C11) dispuesto aguas abajo de la unidad de transalquilación (P4) y para distribuir un producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10) enriquecido en benceno y en tolueno, y un producto del fondo de la columna de tolueno (C10) enriquecido en compuestos con 8 átomos de carbono o más,
- estando adaptada la columna de benceno (C9) para ser alimentada con el producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10) y para distribuir un producto de la parte superior de la columna de benceno (C9) enriquecido en benceno y un producto del fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno, y
- estando adaptada la unidad de transalquilación (P4) para tratar el producto del fondo de la columna de benceno (C9) enriquecido en tolueno,
en el que la columna de tolueno (C10) está adaptada para ser alimentada con un corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1), efectuándose la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) por separado y por encima de la alimentación de la columna de tolueno (C10) procedente del fondo de la columna de estabilización (C11), o
en el que la columna de benceno (C9) está adaptada para ser alimentada con el corte esencialmente aromático procedente de la unidad de extracción de los aromáticos (P1) en mezcla con, o por separado de, el producto de la parte superior de la columna de tolueno (C10).
10. Dispositivo de separación según la reivindicación 9, en el que la columna de tolueno (C10) está adaptada para ser alimentada con un producto de la parte superior de una columna de purificación (C6) en mezcla con, o por separado de, el corte C7+ procedente del fondo de la columna de estabilización (C11).
11. Dispositivo de separación según la reivindicación 9, en el que la unidad de transalquilación (P4) está adaptada para ser alimentada con un producto de la parte superior de una columna de purificación (C6) en mezcla con, o por separado de, el producto de fondo de la columna de benceno (C9).
12. Dispositivo de separación según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además una unidad de separación del paraxileno (P2), una unidad de isomerización de los xilenos (P3) y las columnas adicionales siguientes para la destilación de dichos efluentes: columna de xilenos (C2), columna de aromáticos pesados (C3), columna de refinado (C4), columna de extracción (C5), columna de purificación (C6), desheptanizadora (C7) y extractora (C8).
13. Dispositivo de separación según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que la columna de reformado (C1) está adaptada para ser alimentada con la carga para producir un corte C7- en la parte superior de la columna de reformado (C1), y la unidad de extracción de los aromáticos (P1) está adaptada para ser alimentada con el corte C7-para extraer unos compuestos parafínicos del corte C7- y producir el corte esencialmente aromático.
14. Dispositivo de separación según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que la columna de benceno C9 está adaptada para utilizarse en las condiciones de funcionamiento siguientes:
temperatura de 130°C a 180°C en el hervidor, de 70°C a 130°C en el condensador;
presión: entre 0,1 Mpa y 0,5 Mpa; y
comprendiendo la columna de benceno C9 entre 35 y 55 placas teóricas.
15. Dispositivo de separación según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en el que la columna de tolueno C10 está adaptada para utilizarse en las condiciones de funcionamiento siguientes:
temperatura de 130°C a 260°C en el hervidor, de 50°C a 200°C en el condensador;
presión: entre 0,05 Mpa y 1 Mpa; y
comprendiendo la columna de tolueno C 10 entre 30 y 55 placas teóricas.
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