ES2922166T3 - Procedimiento de craqueo catalítico para el tratamiento de una fracción con bajo contenido de carbono Conradson - Google Patents
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Abstract
La presente invención describe un método para el agrietamiento catalítico de una materia prima ligeramente coquizadora que contiene 0.1 % en peso de la carbone de Conradson, y tiene un contenido de hidrógeno de más de 12.7 % en peso de %, incluyendo al menos un área de agrietamiento para la alimentación, un área para separar/quitar Los efluentes de los granos de catalizador cocinado, y un área para regenerar dichos granos, caracterizados en eso, aguas arriba y/o durante el paso de regeneración del catalizador, al menos un material de carbono sólido en estado fluidizado, que tiene un contenido de carbono de no menos que 80 %en peso, se inyecta en un denso lecho de catalizador Coked. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de craqueo catalítico para el tratamiento de una fracción con bajo contenido de carbono Conradson
La presente invención se enmarca en el campo del craqueo catalítico de fracciones de petróleo, más particularmente fracciones que tienen un bajo nivel de carbono Conradson y un alto contenido de hidrógeno y que, en consecuencia, dificultan la obtención del equilibrio térmico de la unidad de craqueo catalítico (denominada FCC).
En una unidad FCC, el equilibrio térmico se asegura principalmente por la combustión del coque depositado sobre el catalizador durante la etapa de craqueo. El calor de la combustión permite calentar el catalizador a temperaturas que normalmente oscilan entre 670 y 750 °C. El catalizador cede al reactor el calor almacenado en el regenerador para vaporizar la carga que se va a craquear inyectada en forma líquida y proporcionar la energía necesaria para el craqueo de la carga mediante reacciones globalmente endotérmicas. Se dice que el FCC es una unidad térmicamente equilibrada porque la energía producida en el regenerador luego se transporta y después se consume en el reactor mediante la circulación del catalizador. Normalmente, el catalizador entra en la zona de regeneración con un contenido de coque (definido como la masa de coque con respecto a la masa de catalizador en porcentaje en peso) comprendido entre 0,5 y 1,45% en peso y sale de dicha zona con un contenido de coque comprendido entre 0,1 y 0,5% en peso para regeneradores que funcionan en combustión parcial, o comprendido entre 0,1 y 0,05% en peso o incluso menos de 0,01% en peso para regeneradores que funcionan en combustión total. Cuando se opera un regenerador en combustión parcial o total, la combustión se realiza utilizando un gas que contiene oxígeno.
En una regeneración con combustión total, todo el coque se quema (contenido típico de CO o monóxido de carbono en los gases de combustión cercano a cero), mientras que en una combustión parcial la combustión del coque produce CO hasta un pequeño porcentaje en volumen, típicamente de 0,5 a 10% del volumen según el caudal de aire y el grado de finalización de la combustión para combustiones incompletas.
El contenido de carbono Conradson (o CCR) de la carga está definido por la norma ASTM D 482 y representa para el experto en la materia una evaluación de la cantidad de coque que puede producir la carga durante la reacción de craqueo catalítico que tiene lugar en el reactor principal de la unidad. Dependiendo del contenido de carbono Conradson de la carga, es posible dimensionar la unidad para un rendimiento de coque correspondiente al craqueo de la carga con el fin de satisfacer el balance térmico de la unidad que controlará su correcto funcionamiento.
Las fracciones pesadas convencionales procesadas en una unidad FCC suelen tener valores de carbono de Conradson comprendidos en el rango de 0,2 a 10% en peso.
Las fracciones tratadas en una unidad FCC según la presente invención pueden tener un contenido de carbono Conradson inferior o igual a 0,1% en peso y un contenido de hidrógeno superior o igual a 12,7% en peso.
Examen de la técnica anterior
Es conocido por los expertos en la materia equilibrar los balances térmicos para aumentar la combustión en el regenerador inyectando más aire en él para una cantidad dada de coque, es decir, reducir el porcentaje en volumen de monóxido de carbono (o CO) en los gases de combustión, lo que contribuye a aumentar la temperatura en dicho regenerador y debe ayudar a asegurar el equilibrio térmico de la unidad.
Cuando esta medida no es suficiente o posible, se conoce por la técnica anterior reciclar, a nivel del regenerador, un combustible en forma líquida en un quemador colocado generalmente en la fase densa del lecho del catalizador. Este combustible, a menudo denominado por los expertos en la materia combustible de alta viscosidad o también “torch oH’ (aceite de antorcha), contiene generalmente una o varias fracciones “pesadas” cuyo punto de ebullición inicial es superior a 360 °C, predominantemente aromáticas. Estas fracciones pueden provenir del FCC o de cualquier otra unidad de conversión en la refinería, como un coquizador, un viscorreductor, etc. También es posible utilizar otro tipo de combustibles como el fueloil N° 2 o incluso fueloil que no cumplan las especificaciones requeridas para su comercialización. Esta inyección de combustible en el regenerador es una práctica habitual en las fases de arranque de la unidad, pero puede ser fuente de problemas durante el uso en continuo. En efecto, como las temperaturas en el regenerador son del orden de 650 °C a 750 °C, parte del reciclado se vaporiza, formando gases craqueados que no se oxidan completamente en la fase densa del regenerador y van entonces a encontrarse en la fase diluida del regenerador donde corren el riesgo de crear puntos calientes perjudiciales para el buen funcionamiento del regenerador. Este fenómeno, a menudo llamado "afterburning' o postcombustión, se puede definir como una reanudación de la combustión en un punto no deseado del regenerador, por ejemplo, en la fase diluida donde el catalizador sólido está presente en menor cantidad, o en la entrada o en el interior de los ciclones también presentes en el recinto del regenerador, o incluso en los conductos de evacuación de los gases de combustión. El término "postcombustión", que es bien aceptado y practicado por los expertos en la técnica, se mantendrá en el resto del texto.
Además, esta corriente de reciclado corre el riesgo de quemarse en el lecho del catalizador, formando localmente un frente de llama de alta temperatura. Este frente de llama genera puntos calientes con temperaturas localmente altas dentro del lecho del catalizador. Como también se forma vapor de agua durante la combustión de estos hidrocarburos, estas altas temperaturas locales combinadas con la presencia de vapor de agua debilitan la parte activa del catalizador (zeolita) y por tanto desactivan su función de craqueo. Esto se denomina desactivación hidrotérmica del catalizador.
Así, cuanto más ligera sea esta fracción reciclada, más rica será en hidrógeno, y más vapor de agua generará por combustión a nivel del regenerador. Todos estos fenómenos indeseables descritos anteriormente se ven evidentemente exacerbados a medida que aumenta la cantidad de combustible líquido reciclado en el regenerador para asegurar el equilibrio térmico de la unidad FCC.
En tal contexto, es decir, en presencia de una carga que produce poco coque durante la operación de craqueo, y para evitar la introducción en continuo en el regenerador de hidrocarburos líquidos (o "torch oí!’, aceite de antorcha" responsables, entre otras cosas, de los fenómenos de postcombustión y de la degradación del catalizador, las refinerías a menudo han optado por instalar un horno de precalentamiento de la carga utilizando un combustible con un alto contenido de hidrógeno anteriormente al reactor de craqueo. La adición de un horno de este tipo permite entonces aportar las calorías que se suman a las producidas por la combustión del coque sobre el catalizador en el regenerador y así equilibrar el balance térmico de la unidad. El aporte calórico del horno será tanto más elevado cuanto menor sea el aporte calórico del regenerador. Sin embargo, existe un límite en la temperatura máxima de precalentamiento de la carga, que corresponde a la temperatura a la que comienza su craqueo. Cabe señalar que la instalación de tales hornos es costosa de comprar, pero también de usar porque es costosa en términos de energía externa consumida.
En uno de sus primeros objetivos, la presente invención se refiere a un procedimiento para el craqueo catalítico de una carga de baja coquización, que tiene un contenido de carbono Conradson menor o igual a 0,1% en peso y/o un contenido de hidrógeno mayor o igual a 12,7% en peso, que comprende la introducción en estado dividido en el lecho fluidizado denso del regenerador constituido por granos de catalizador más o menos coquizados de un material rico en coque que permite aumentar la cantidad de coque que se va a quemar en el regenerador sin favorecer la formación de puntos calientes alrededor de las partículas del catalizador (postcombustión) para evitar su desactivación.
Se conoce la introducción de compuestos tipo coque en el reactor de craqueo y mezclarlos con el catalizador regenerado en uno o más lotes, con el objetivo de promover la desmetalización de las cargas pesadas, estando los metales pesados del tipo níquel y vanadio atrapados en los poros de dicho coque. Tales aplicaciones se reivindican en patentes. US3092568 y US4875994.
En la patente US 4828680, el coque en estado dividido disperso en catalizador fresco se inyecta en el regenerador a nivel de la adición del catalizador complementario, siendo los granos de coque de un tamaño comparable al del catalizador de craqueo fresco. El problema encontrado para este tipo de introducción de coque es el problema de la dispersión homogénea de catalizador/coque antes de que entre en el regenerador.
Un segundo objeto de la invención es conseguir que la dispersión del coque en medio de los granos de catalizador coquizados o sobre estos últimos durante la regeneración sea homogénea.
Breve descripción de la invención
La presente invención se aplica tanto a las unidades FCC que utilizan un reactor que funciona con una corriente ascendente (llamadas "ríser' según la terminología anglosajona), como a las unidades que utilizan un reactor que funciona con una corriente descendente (llamadas "downef según la terminología anglosajona).
La presente invención también se aplica a las unidades FCC que funcionan con un solo reactor (en flujo ascendente o descendente), y a las unidades FCC que funcionan con dos o más reactores. Generalmente, cuando las unidades FCC operan con dos reactores, uno principal y otro secundario, ya sea que operen en modo maxi-gasolina, maxi-GLP o incluso en modo maxi-destilado (LCO o íght cycle oíl (aceite de ciclo ligero) en inglés), estos reactores son de flujo ascendente, pero una unidad que utilizara dos reactores de flujo descendente o un reactor de flujo ascendente y un reactor de flujo descendente no estaría fuera del alcance de la presente invención.
Las características técnicas esenciales de la invención se definen explícitamente en la redacción de las reivindicaciones independientes 1 y 12. Otras características técnicas de la invención se definen explícitamente en la redacción de las reivindicaciones dependientes 2-11 y 13-15.
Para ello, la invención se refiere a un procedimiento de craqueo catalítico de una carga de baja coquización con un contenido de carbono Conradson inferior o igual a 0,1% en peso y con un contenido de hidrógeno superior o igual a 12,7% en peso, implementándose dicho procedimiento en una unidad que comprende al menos una zona de craqueo de la carga, una zona de separación/extracción de los efluentes de los granos de catalizador coquizados y una zona de regeneración de dichos granos, caracterizada por que se introduce anteriormente a y/o durante la etapa de regeneración del catalizador al menos un material carbonado sólido en estado fluidizado, con un contenido de carbono Conradson mayor o igual a 10% en peso, en un lecho denso de catalizador coquizado en la zona de regeneración.
Según la invención, el procedimiento es tal que:
(a) se dispersa al menos un material carbonado sólido en estado fluidizado, con un contenido de carbono superior o igual a 80% en peso, sobre granos de catalizador coquizado,
(i) anteriormente a la zona de regeneración y posteriormente a la zona de separación/extracción, y/o
(ii) en la zona de regeneración del catalizador en el seno de los granos de catalizador coquizados de un lecho denso,
(b) se ajusta la cantidad de material carbonado sólido en estado fluidizado disperso en el seno de los granos de catalizador coquizado para proporcionar una cantidad de coque Qc adicional en el catalizador para satisfacer la siguiente ecuación (I):
donde Qi es el contenido de coque inicial sobre el catalizador coquizado después del craqueo de la carga y donde Qt, o coque Delta, es el contenido de coque necesario para mantener la temperatura del catalizador regenerado y por lo tanto el balance térmico del procedimiento,
(c) la mezcla de granos de catalizador coquizado y material carbonado sólido se quema en la zona de regeneración para producir un catalizador regenerado empobrecido en material carbonado,
(d) el catalizador regenerado se mezcla con la carga de baja coquización en la zona de craqueo para producir los granos de catalizador coquizado y los efluentes,
(e) los granos de catalizador coquizado se separan de los efluentes en la zona de separación/extracción y luego los granos de catalizador coquizados separados se envían a la zona de regeneración.
Ventajosamente, todo el material carbonado añadido puede quemarse en la zona de regeneración. En efecto, si el material carbonado añadido no se quemara completamente, se produciría la formación de finos de coque que se encuentran en parte en los ciclones del separador de la zona de separación/extracción y en parte en los ciclones de la zona de regeneración, donde estos finos de coque son responsables de la "postcombustión" y la degradación acelerada de los ciclones.
En la presente solicitud, los términos anteriormente y posteriormente se refieren al sentido de circulación previsto del catalizador en el regenerador.
El material carbonado puede fluidizarse por cualquier medio, en un efluente líquido o gaseoso que no se amalgame con el material carbonado, preferentemente aire.
Según la invención, la cantidad de material carbonado sólido en estado fluidizado dispersada en medio de los granos de catalizador coquizado del lecho denso se ajusta para proporcionar una cantidad de coque Qc adicional sobre el catalizador para satisfacer la siguiente ecuación (I):
donde Qi es el contenido de coque inicial sobre el catalizador coquizado después del craqueo de la carga, y Qt, o coque Delta, es el contenido de coque necesario para mantener la temperatura del catalizador regenerado y, por lo tanto, el balance térmico del procedimiento.
En particular, Qt puede elegirse que varíe de 0,5 a 1% en peso cuando la zona de regeneración comprende una sola etapa, y de 0,8 a 1,45% en peso para la combustión parcial en la primera etapa de una zona de regeneración de un regenerador multietapas, que comprende al menos dos etapas de regeneración.
El material carbonado puede elegirse entre el coque resultante de la coquización del carbón, coquizadores de efluentes hidrocarbonados con punto de ebullición superior a 350 °C elegidos entre las fracciones pesadas efluentes procedentes de la reacción principal de craqueo, HCO (abreviatura de "heavy cycle oí!’, aceite de ciclo pesado) con una rango de destilación típicamente comprendido entre 360 y 440 °C, y lodos con un rango de destilación superior a 360 °C (denominado 360°+), residuos de biomasa procedentes de la conversión de madera y/celulosa, carbón triturado disuelto en un hidrocarburo fluido y/o inyectado por soplado o pulverización, fracciones ricas en asfalto procedentes de unidades de desasfaltado, ceras no valorizables procedentes de la licuefacción de carbón por vía indirecta (denominada GTL “Gas to Líquíd” por sus iniciales en inglés) o del proceso Fischer Tropsch para transformar gas en hidrocarburos o una mezcla de dichas fracciones.
La carga que se introduce en la zona de craqueo puede elegirse entre el grupo que comprende las purgas de la unidad de hidrocraqueo, o “bleed’, cargas a base de la fracción de gasóleo de la destilación a vacío con punto de ebullición superior a 350 °C, y con contenidos de hidrógeno superiores o iguales a 12,7% en peso y los aceites vegetales e hidrocarburos con punto de ebullición inferior a 160 °C, estando estas cargas craqueadas solas o mezcladas en la zona de craqueo del procedimiento.
El material carbonado sólido en estado fluidizado que contiene el material coquizado puede introducirse en la fase densa de al menos una etapa de la zona de regeneración cuando es multietapas.
La dispersión del material carbonado sólido en estado fluidizado se puede obtener mediante la dispersión de este último por toda la sección de la zona de regeneración de forma que la distribución de los granos de catalizador sobre la del material carbonado en el interior de la zona de regeneración sea próxima a 1. En otras palabras, la proporción de los granos de catalizador con respecto a los granos de material carbonado es constante en cualquier punto de la sección de la zona de regeneración.
A tal efecto, la zona de regeneración está dotada de al menos un relleno estructurado, dispuesto anterior y/o posteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicha zona de regeneración, y cualquiera que sean los medios de dispersión, dicho relleno estructurado está formado tal como se define en la redacción de las reivindicaciones independientes 1 y 12. Ventajosamente, este relleno estructurado estará situado anteriormente a los medios de dispersión del material carbonado.
La zona de regeneración puede estar equipada con al menos un relleno estructurado para la dispersión homogénea de los granos de catalizador coquizado y la dispersión del material carbonado sólido en estado fluidizado puede realizarse a contracorriente de la circulación de catalizador posteriormente a dicho relleno estructurado, cubriendo este toda o parte de la sección de dicha zona de regeneración.
La dispersión homogénea puede realizarse, por ejemplo, en presencia de al menos un relleno colocado en la fase densa de una primera etapa de la zona de regeneración en el caso de una zona de regeneración multietapas.
El material carbonado sólido en estado fluidizado puede estar dispersado sobre toda o parte de la altura de cada lecho denso de la zona de regeneración, efectuándose cada dispersión después de la homogeneización del lecho fluidizado, estando equipado este último eventualmente con al menos un relleno estructurado.
La invención también se refiere a un dispositivo para implementar el procedimiento de acuerdo con la invención que comprende al menos un reactor principal y opcionalmente al menos un reactor secundario, al menos un separador/extractor, un regenerador de una o varias etapas, caracterizado por que comprende medios para la dispersión homogénea de un material carbonado en estado dividido sobre granos de catalizador coquizado procedente del separador/extractor, estando situados estos medios de dispersión homogénea anteriormente al regenerador, y/o en el regenerador mismo. Según la invención, el regenerador también está equipado con al menos un relleno estructurado, dispuesto anterior y/o posteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador.
Los medios para dispersar el material carbonado pueden estar situados en una tubería que conecta el extractor con el regenerador y conduce el catalizador coquizado y extraído a dicho regenerador.
Los medios para dispersar el material carbonado también pueden estar situados a nivel de una parte densa del lecho fluidizado en el regenerador.
Opcionalmente, se pueden colocar medios para dispersar el material carbonado en los dos lugares descritos anteriormente.
Cuando los medios de dispersión están situados en una tubería que conecta el extractor con el regenerador y conduce el catalizador coquizado y extraído a dicho regenerador, pueden comprender una tolva de almacenamiento del material carbonado previamente molido al tamaño de partícula deseado. En particular, es posible utilizar la misma tolva para almacenar e inyectar al mismo tiempo el catalizador, bien fresco o bien en equilibrio (procedente de la zona de craqueo) y las partículas de material carbonado.
Cuando los medios de dispersión están situados en el regenerador, se pueden elegir entre los medios capaces de dispersar las mezclas gas/sólido en un lecho denso. Se trata preferentemente de tubos abiertos y/o rastrillos formados por varios tubos paralelos que desembocan en el lecho denso, estando estos tubos conectados a un tubo distribuidor.
El regenerador puede estar equipado con al menos un relleno estructurado, dispuesto anterior y/o posteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador.
En particular, el regenerador puede estar equipado con al menos un relleno estructurado, dispuesto anteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador, a nivel del lecho fluidizado denso de la primera etapa de regeneración.
Estos rellenos están formados por una maraña de placas, cintas o aletas que constituyen un tamiz, ocupando este tamiz menos del 10% en superficie de la sección del volumen en que se coloca, pero cubriendo en proyección sobre la misma toda su superficie.
Descripción detallada de la invención
Las cargas que puede procesar una unidad FCC según la presente invención son cargas con un contenido de carbono Conradson inferior o igual a 0,1% en peso y que tienen un contenido de hidrógeno superior o igual al 12,7% en peso.
La presente invención se puede describir como un procedimiento para el craqueo catalítico de una carga de baja coquización con un contenido de carbono Conradson menor o igual a 0,1% en peso y con un contenido de hidrógeno mayor o igual a 12,7% en peso, realizándose este procedimiento en una unidad que comprende al menos una zona de craqueo de la carga, una zona de separación/extracción de los efluentes de los granos de catalizador coquizados y una zona de regeneración de dichos granos, siendo la característica del procedimiento que se introduce anteriormente y/o durante la etapa de regeneración del catalizador al menos un material carbonado sólido en estado fluidizado, cuyo contenido de carbono es mayor o igual a 80% en peso, en un lecho fluidizado denso de granos de catalizador coquizados.
Según la invención, el procedimiento es tal que:
(a) se dispersa al menos un material carbonado sólido en estado fluidizado, con un contenido de carbono superior o igual a 80% en peso, sobre granos de catalizador coquizado,
(i) anteriormente a la zona de regeneración y posteriormente a la zona de separación/extracción, y/o
(ii) en la zona de regeneración del catalizador en el seno de los granos de catalizador coquizado de un lecho denso,
(b) se ajusta la cantidad de material carbonado sólido en estado fluidizado disperso en el seno de los granos de catalizador coquizado para proporcionar una cantidad adicional de coque Qc sobre el catalizador, para satisfacer la siguiente ecuación (I):
donde Qi es el contenido de coque inicial sobre el catalizador coquizado después del craqueo de la carga y donde Qt, o coque Delta, es el contenido de coque necesario para mantener la temperatura del catalizador regenerado y por lo tanto el balance térmico del procedimiento,
(c) la mezcla de granos de catalizador coquizado y de material carbonado sólido se quema en la zona de regeneración para producir un catalizador regenerado empobrecido en material carbonado,
(d) el catalizador regenerado se mezcla con la carga de baja coquización en la zona de craqueo para producir los granos del catalizador coquizado y los efluentes,
(e) los granos de catalizador coquizados se separan de los efluentes en la zona de separación/extracción y luego los granos de catalizador coquizado separados se envían a la zona de regeneración.
Para dividir, o incluso fluidizar, las partículas de material carbonado sólido en un efluente líquido o gaseoso, se utiliza cualquier medio comparable al que se utiliza en particular para la fluidización del catalizador, debiendo dicho efluente mantener los granos de dicho material divididos y no amalgamados. Preferiblemente, se utilizará aire como efluente de fluidización de este material carbonado sólido en estado dividido.
Por zona de regeneración se entiende una zona en la que se realiza la regeneración del catalizador coquizado en una o más etapas, generalmente dos, en un mismo volumen que comprende una o más etapas, y/o en diferentes volúmenes de regeneración que comprenden una o más etapas en una o varias etapas.
La zona de craqueo, dedicada al craqueo de la carga, comprende al menos un reactor, en particular al menos un reactor principal y al menos un reactor secundario.
La zona de separación/extracción está dedicada a la separación y a la extracción de los granos de catalizador coquizado y de los efluentes resultantes del craqueo de la carga. Esta zona de separación/extracción comprende al menos un separador y al menos un extractor.
Una carga de baja coquización es una carga que producirá un catalizador débilmente coquizado a la salida del reactor de craqueo, cuya cantidad de coque no es lo suficientemente grande como para garantizar el equilibrio térmico de la unidad de craqueo catalítico en la que se utiliza, normalmente menor a 0,4% en peso. En efecto, la regeneración del catalizador por combustión del coque libera calor que debe ser recuperado en cantidad suficiente por el catalizador para que este último proporcione, por un lado, la energía suficiente para la vaporización casi total de la carga inyectada en forma líquida a la entrada del reactor, y por otra parte proporcione la energía suficiente para las reacciones de craqueo globalmente endotérmicas con el fin de asegurar una temperatura de reacción a la salida de dicho reactor generalmente comprendida entre 480 y 650 °C, dependiendo de las configuraciones y de los objetivos de conversión buscados.
Para permitir la dispersión de este material carbonado, la presente invención utilizará cualquier medio que permita la dispersión homogénea de material sólido como los que se utilizan actualmente para la introducción de catalizador fresco en un lecho denso de catalizador. Para una mejor compatibilidad entre los granos de catalizador coquizado y los granos de material coquizado, se buscará un tamaño de granos para el material carbonado que mejor se adapte para permitir tanto obtener un buen comportamiento de fluidización como limitar la elutriación de las partículas. de
material muy carbonado en la fase diluida sobre el lecho denso. Para este propósito, el material o materiales carbonados añadidos pueden ventajosamente tener un tamaño de partícula sustancialmente idéntico al tamaño de los granos del catalizador. Por sustancialmente idéntico se entiende un tamaño idéntico con una variación de ±10%.
La ventaja de la presente invención es esencialmente aumentar la cantidad de coque en el regenerador, lo que permite compensar el poco coque formado por la carga dentro del reactor de craqueo. Este aumento del coque para quemar en el regenerador, de muy bajo contenido de hidrógeno, tiene por efecto aumentar el calor resultante de la combustión del coque y por consiguiente aumentar la temperatura de los granos de catalizador así regenerados que serán reciclados en el reactor principal en una configuración de un solo reactor y en los reactores principal y secundario en una configuración de doble reactor. La última ventaja es permitir ajustar a demanda la cantidad de coque necesaria para el equilibrio térmico de la unidad y así asegurar su correcto funcionamiento.
Para el correcto funcionamiento de la unidad FCC alimentada con una carga de baja coquización, la cantidad de coque (Qt) presente en el catalizador que entra en la zona de regeneración, necesaria para equilibrar el balance térmico, corresponderá a la suma de la cantidad inicial de coque suministrada por el craqueo de la carga (Qi) sobre el catalizador (en el reactor principal o en los reactores de la unidad FCC, en número de dos o más) y la cantidad de coque aportada por fluidización del material carbonado (Qc) sobre el catalizador coquizado después del craqueo de la carga. Generalmente, Qt, la cantidad de coque que entra en el regenerador típica para un balance térmico equilibrado se mantiene entre 0,5 y 1% en peso cuando la combustión es en el caso de una zona de regeneración de una sola etapa, y entre 0,8 y 1,45% en peso para una combustión parcial en la primera etapa de una zona de regeneración de un regenerador multietapas, que comprende al menos dos etapas de regeneración.
En el contexto de la presente invención, la cantidad de material carbonado dispersado en medio de los granos de catalizador coquizados se ajusta para proporcionar una cantidad de coque Qc adicional sobre el catalizador para satisfacer la siguiente ecuación (I):
donde Qi es el contenido de coque inicial sobre el catalizador coquizado después del craqueo de la carga, y Qt, o coque Delta, es el contenido de coque necesario para mantener la temperatura del catalizador regenerado y, por lo tanto, el equilibrio térmico del procedimiento.
Para poner en práctica la invención, el material carbonado cuyo contenido de carbono es superior o igual a 80% en peso puede elegirse entre:
- coque con un contenido de hidrógeno inferior o igual a 10% en peso, procediendo este coque de la coquización del carbón, coquizadores de efluentes hidrocarbonados con un punto de ebullición superior a 350 °C seleccionados entre las fracciones pesadas efluentes procedentes de la reacción de una reacción de craqueo, HCO (abreviatura de “heavy cycle oí!’, aceite de ciclo pesado) con un rango de destilación comprendido típicamente entre 360 y 440 °C, y lodo con un rango de destilación superior a 360 °C (denominado 360°+),
- residuos de biomasa procedentes de la conversión de madera y/o celulosa,
- carbón triturado disuelto en un hidrocarburo fluido y/o inyectado por soplado o pulverización,
- fracciones ricas en asfalto de las unidades de desasfaltado,
- ceras no valorizables procedentes de la licuefacción indirecta de carbón (GTL) o del proceso Fischer T ropsch para transformar gas en hidrocarburos o una mezcla de dichas fracciones.
Entre las cargas de baja coquización que es posible tratar según la presente invención, se pueden encontrar:
- purgas de unidades de hidrocraqueo, denominadas "bleed' en la terminología anglosajona, que tienen un contenido de hidrógeno superior o igual a 12,7% en peso,
- cargas VGO (abreviatura de gasóleo a vacío, resultante de la destilación a vacío de residuos de destilación atmosférica) severamente pretratadas, generalmente con un punto de ebullición superior a 350 °C, y con un contenido de hidrógeno superior o igual a 12,7 % en peso,
- aceites vegetales,
- hidrocarburos con un punto de destilación inferior o igual a 160 °C como las gasolinas, o incluso determinadas moléculas de gas licuado como el butano, procedentes de unidades de destilación y/o de conversión.
Estas cargas se pueden craquear solas o mezcladas en el reactor principal de la unidad de craqueo catalítico.
En la presente invención se trata de producir efluentes como, por ejemplo, gasolina y GLP (gas licuado de petróleo) a partir de una carga de baja coquización, como una de las mencionadas anteriormente, mediante craqueo catalítico
(FCC) en una unidad correspondiente que tiene al menos un reactor principal que funciona con corriente ascendente (llamado "riser" en terminología anglosajona) o corriente descendente (llamado "downef en terminología anglosajona), introduciéndose el catalizador coquizado a la salida del reactor en una zona de separación/extracción a cuya salida el catalizador coquizado se recupera y se envía al regenerador de la unidad. El regenerador puede ser de una o varias etapas. En el caso de un reactor de una sola etapa, este comprende al menos un lecho fluidizado de granos de catalizador coquizados en el que se produce la combustión del coque, estando distribuidos según su respectiva densidad media, incluyendo al menos un lecho en fase densa en el que tiene lugar la mayor parte de la combustión, y un lecho en fase diluida donde los granos de catalizadores total o parcialmente descoquizados se separan de los efluentes gaseosos resultantes de la combustión. En la parte del lecho fluidizado denso, en la que la reacción de combustión es más completa, es donde el catalizador puede alcanzar la temperatura objetivo antes de ser reciclado al reactor principal. Es por tanto a nivel del lecho denso donde se introduce el material carbonado en forma fluidizada.
Para que el material carbonado introducido en forma fluidizada se mezcle homogéneamente en medio de los granos de catalizador, es necesario dispersar los granos de material carbonado por toda la sección del lecho por medios propios para esta dispersión, de manera que la distribución de los granos de catalizador sobre la de las partículas de material carbonado sea cercana a 1. Uno de los medios que permiten llegar a tal relación es homogeneizar la fase densa del lecho fluidizado mediante la inserción de rellenos estructurados que mejoran la dispersión de los granos de catalizadores coquizados anteriormente a la dispersión de los granos de material carbonado, obteniéndose esta dispersión por cualquier medio. Estos rellenos estructurados pueden cubrir toda o parte de la sección del regenerador y sobre al menos parte de la altura de la misma. Podría pues pensarse en introducir material carbonado sobre toda o parte de la altura del lecho denso, de forma estratificada o no, produciéndose cada dispersión de material carbonado tras la homogeneización del lecho fluidizado mediante un relleno estructurado.
El uso de rellenos estructurados permite asegurar un flujo continuo de catalizador de densidad homogénea. Según las características técnicas esenciales de la invención, los rellenos ocupan menos de 10% en superficie de la sección de paso en el volumen en el que se sitúan, aunque en proyección sobre este ocupan toda la superficie.
Una de las ventajas ligadas al uso de dicho relleno es facilitar la homogeneización y la combustión del material carbonado inyectado en la fase densa, lo que permite limitar la aparición de puntos calientes en el lecho fluidizado. Otra ventaja es limitar el arrastre de partículas carbonadas quemadas de forma incompleta en los gases que salen del regenerador.
Cuando se opera con un regenerador multietapas que comprende al menos dos etapas de regeneración, la primera etapa tiene como objetivo la combustión parcial del coque presente en los granos de catalizador procedentes del reactor, conduciendo esta combustión parcial a la formación de CO y sobre todo de vapor de agua a partir de los hidrógenos presentes. Como la combustión es parcial, incluso si hay formación de vapor de agua cerca de los granos de catalizador, la temperatura de reacción es menor y la probabilidad de debilitar la actividad de los granos de catalizador es menor. La adición de material carbonado con un contenido de hidrógeno inferior a 10% en peso no perturbará la combustión parcial si la cantidad de material carbonado con respecto a la de los granos de catalizador coquizados es equivalente, es decir, en una relación de masa cercana a 1. Por su parte, la segunda etapa se comporta como un regenerador de una sola etapa en combustión completa.
En el contexto de la presente invención, es posible inyectar material carbonado en estado fluidizado tanto en la primera etapa como en la segunda etapa de regeneración, pero siempre en la fase densa del lecho fluidizado contenido en estas etapas. Esta inyección se mejora mediante la introducción de rellenos estructurados como los que se han descrito anteriormente, con anterioridad a la dispersión del material carbonado en dicho lecho. Además, se preferirá la inyección de material carbonado en la primera etapa del regenerador para tener más tiempo (el de las dos etapas de regeneración) para finalizar la combustión de las partículas de material carbonado.
Sin embargo, la inyección de coque procedente en particular de coquizadores plantea otros problemas de funcionamiento para la unidad. El coque, como el coque procedente del coquizador, también llamado coque de petróleo (""petcoke" en terminología anglosajona), generalmente contiene una gran cantidad de metales pesados como el níquel y el vanadio, que son venenos para la actividad catalítica del catalizador utilizado en las unidades FCC, pero también azufre y nitrógeno, cuya cantidad debe ser limitada. Se sabe que la cantidad tolerable de metales pesados en el catalizador de una unidad FCC es, para un regenerador de dos etapas, como máximo 10.000 ppm, preferiblemente menos de 6.500 ppm, y para un regenerador de una etapa, de 5.000 a 7.000 ppm. Para controlar la cantidad de metales pesados acumulados en el catalizador, se inyecta en el regenerador un complemento de catalizador fresco o de equilibrio, llamado "flush cat' en terminología anglosajona por los expertos en la materia, para reducir la cantidad de metales que circulan en la unidad. La presencia de nitrógeno y azufre en el coque inyectado en el regenerador conducirá inevitablemente a la formación de especies contaminantes no deseadas en los gases de combustión que salen del regenerador, como NOx y SOx. Para limitar su formación durante la combustión del coque, se puede recurrir al uso de aditivos comerciales denominados DeSOx conocidos por el experto en la materia. Estos aditivos, comercializados por todos los proveedores de catalizadores, permiten capturar el SO2 en el regenerador y transportarlo a la zona de reacción donde, en presencia de vapor de agua, el SO2 se libera luego en forma de ácido sulfuroso, H2S, que luego será recuperado en la sección de lavado de gases craqueados. Para los NOx, se preferirá una solución de tipo SCR (Selective Catalytic Reduction o reducción catalítica selectiva) o SNCR (Selective Non Catalytic Reduction o reducción catalítica no selectiva). Por último, existen unidades de lavado de gases de combustión
de tipo scrubber en su terminología anglosajona que pueden eliminar tanto los NOx como los SOx, así como las partículas de catalizador. En todos los casos, será necesario realizar un estudio técnico y económico para seleccionar la opción de tratamiento de gases de combustión más adecuada según la legislación sobre vertidos.
La presente invención también tiene como objetivo un dispositivo para implementar la invención que comprende las diversas capacidades necesarias para la implementación de un procedimiento de craqueo catalítico, es decir, al menos un reactor principal y opcionalmente al menos un reactor secundario, al menos un separador y un extractor, y un regenerador de una o varias etapas, comprendiendo dicho dispositivo medios para dispersar homogéneamente material carbonado en estado dividido sobre los granos de catalizador coquizados en el mismo regenerador, cuyas características técnicas esenciales se definen en la redacción de la reivindicación independiente 12. Estos medios de dispersión homogénea son, por ejemplo, los utilizados para la introducción de catalizador fresco en un lecho denso de catalizador.
Estos medios de dispersión pueden comprender una tolva de almacenamiento de material carbonado previamente molido al tamaño de partícula deseado. Las partículas de material carbonado se mantendrán preferentemente en estado fluidizado inyectando aire en la tolva. Desde esta tolva, un sistema de inyección permite transportar las partículas de material carbonado al regenerador mediante un gas de transporte, típicamente aire, cuyo caudal se regula mediante un orificio de restricción y que permite controlar la cantidad de material carbonado enviado a la fase densa del regenerador. Este es un sistema similar al utilizado para introducir el catalizador fresco en cualquier unidad de FCC y conocido por los expertos en la materia. Se puede citar, en una de las posibles variantes de la invención, que es posible utilizar la misma tolva para almacenar e inyectar tanto el catalizador, ya sea fresco o de equilibrio, como las partículas de material carbonado.
Los medios de dispersión, que se colocan en el regenerador, pueden elegirse también entre los medios capaces de dispersar las mezclas gas/sólido en un lecho denso. Se trata preferentemente de tubos abiertos y/o rastrillos formados por varios tubos paralelos que desembocan en el lecho denso, estando estos tubos conectados a un tubo distribuidor.
Según la invención, el regenerador también está equipado con al menos un relleno estructurado, dispuesto anterior y/o posteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador.
En un primer modo de realización del dispositivo, los medios para dispersar el material carbonado están colocados en una tubería que conecta el extractor con el regenerador y conduce el catalizador coquizado y extraído a dicho regenerador. Ventajosamente, se puede colocar al menos un relleno estructurado en dicha tubería entre el extractor y el regenerador, después del punto de inyección de las partículas de material carbonado (respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador), para asegurar una mejor homogeneización de la mezcla material carbonado/catalizador.
En un segundo modo de realización del dispositivo, los medios de dispersión están ventajosamente situados a nivel de la parte del lecho denso. El regenerador estará equipado con al menos un relleno estructurado, dispuesto posterior y/o anteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador.
En una variante, varios rellenos, cada uno de los cuales está asociado a un medio de dispersión de material carbonado, pueden sucederse con al menos un relleno asociado a un medio de dispersión.
Como elemento de relleno de acuerdo con las características técnicas esenciales en la redacción de las reivindicaciones independientes 1 y 12, se podría utilizar uno o más de los rellenos estructurados descritos en las patentes. EP719850, US7022221, US7077997, WO2007/09477l, WO00/35575 y CN1763150. Se trata aquí en cada uno de los rellenos previstos de airear el flujo de granos coquizados haciéndolos seguir caminos preferentes obtenidos por una maraña de placas, cintas o aletas que constituyen un tamiz. La sección de este tamiz paralela a la sección del volumen que lo contiene ocupa menos de 10% en superficie de la sección de paso de dicho volumen, y cubre en proyección sobre el mismo toda la superficie de su sección. Estas marañas se disponen generalmente en capas del mismo tipo, lo que permite controlar esta aireación de los granos.
Anteriormente a los medios para dispersar el material carbonado, el material carbonado bruto se muele finamente, luego se tamiza y solo los granos que tienen el tamaño requerido, es decir, aproximadamente el tamaño de los granos de catalizador fresco, se envían a un conducto en el que se inyecta gas de transporte, normalmente aire, que arrastrará el sólido dividido hacia los dispositivos de dispersión en el catalizador coquizado.
El dimensionamiento de un dispositivo de dispersión de este tipo sigue las mismas reglas que las utilizadas por los expertos en la materia para asegurar el transporte neumático de un sólido finamente dividido, como el catalizador, desde su tolva de almacenamiento hasta su lugar de inyección en un lecho denso. Entre los medios capaces de dispersar las mezclas gas/sólido en un lecho denso, se utilizarán preferentemente tubos abiertos y/o rastrillos formados por varios tubos paralelos que desembocan en el lecho denso, estando estos tubos conectados a un tubo distribuidor.
Con el dispositivo de dispersión del material carbonado en el lecho denso, el regenerador puede funcionar en combustión total o parcial, en presencia de un gas que contiene oxígeno. Para el funcionamiento en combustión
parcial, el aire inyectado no podrá quemar todo el coque presente en el regenerador, procedente tanto del coque sobre los granos de catalizador coquizado como de las partículas de material carbonado inyectadas voluntariamente en el regenerador. En este caso, las partículas de coque irán hacia la zona de reacción. La ventaja de tal situación es poder diluir la actividad catalítica de la masa de catalizador circulante y, por lo tanto, reducir el nivel de conversión de la carga tratada para maximizar la producción de destilado. Otra ventaja de esta operación en combustión parcial es que el balance térmico no se modifica significativamente ya que las partículas de coque se encuentran a la temperatura de la fase densa en el regenerador.
La invención se describe ahora con referencia a los dibujos no limitativos adjuntos, en los que:
- La figura 1 es una sección de un regenerador equipado con un sistema de dispersión de granos de material carbonado en un fluido gaseoso hasta la entrada del dispositivo de dispersión, en el mismo: son posibles dos tipos de montaje AB y BC dependiendo de si la inyección de material carbonado se realiza en la tubería entre el extractor y el regenerador o directamente en el regenerador (por ejemplo, por otra tubería).
La figura 1 comprende en su parte principal B un regenerador (1) que contiene un lecho denso de catalizador (2) equipado con dos ciclones (3) para una separación final gas-sólido antes de la evacuación del gas de combustión cargado de CO2. El regenerador (1) está equipado con una entrada de catalizador coquizado (4), un tubo de salida de catalizador regenerado (5) y una entrada de aire en la parte inferior. El regenerador (1) está acoplado a un sistema de introducción del material carbonado, por ejemplo, coque, según dos tipos de configuración posibles AB o BC. Estos dos sistemas de introducción del material carbonado correspondientes a las partes A y C están representados en la figura 1. En cada parte A o C, el material carbonado se muele en volúmenes (6 o 6') luego, el material carbonado en forma de partículas pulverizadas llega a una tubería (4) para la implementación AB, o una tubería (8) en la configuración BC. En esta última configuración, la tubería (8) está equipada con un soplador neumático (7) capaz de mantener las partículas de material carbonado introducidas en estado fluidizado circulando hasta el regenerador donde el material carbonado se mezcla con el lecho denso de catalizador coquizado. Las líneas (4) y (8) están equipadas con inyectores (9) y (9') para la introducción de aditivos DeSox y DeNOx.
A continuación, se dan ejemplos con el objetivo de ilustrar la invención, pero no pueden interpretarse como limitaciones de la invención.
Ejemplo
El presente ejemplo muestra las ventajas de la presente invención comparando la eficacia en rendimiento de productos cuando se craquean cargas de bajo poder coquizante en una unidad FCC con o sin reciclado de fracciones coquizantes.
La producción de coque en el coquizador es de 250 t/h con la siguiente composición: C = 85,2%, H = 3,6% (en peso), N = 1% (en peso), S = 7,5% (en peso), Ni = 179 ppm (en peso) y V = 565 ppm (en peso). Se supone que el poder calorífico del coque es de 7,75 kcal/kg. Es este coque el que se usa en el presente ejemplo.
Se distingue un caso básico sin inyección de coque con una unidad de craqueo catalítico (FCC) con un único reactor ascendente o “riser” con una capacidad de 4.800 toneladas por día, es decir 200 toneladas por hora, y procesando una carga correspondiente de VGO hidrotratado cuyas propiedades se dan a continuación.
Tabla 1: Propiedades del VGO hidrotratado
Las pruebas piloto mostraron que esta carga producía muy poco coque, alrededor del 3,3% para una temperatura de reacción de 525 °C y una relacción C/O de 8. En base a estos datos piloto, se realizaron cálculos de balance térmico en diferentes casos de operación de una planta industrial que, por definición, debe completar su balance térmico. Los resultados de estos cálculos se registran en la Tabla 2 a continuación. Los cálculos del balance térmico se realizaron sobre la base de las fórmulas de cálculo mencionadas en el manual: "Fluid catalytic cracking handbook', segunda edición de 2.000, por Reza SADEGHBIGI, publicado por Gulf Professional Publishing.
Tabla 2
En la tabla 2 se registran tres casos de funcionamiento de una unidad industrial.
En la primera columna titulada "caso 1 o caso base sin inyección de coque", no se inyecta coque en el regenerador y se ha calculado la temperatura de precalentamiento de la carga inyectada en el reactor necesaria para obtener 3,3% (en peso) de coque con una temperatura de reacción de 525°C. En este caso, para obtener el balance térmico de la unidad, la temperatura de precalentamiento de la carga debe ser muy alta y, por lo tanto, inaceptable, porque más allá de 400 °C la carga comienza a craquearse incluso antes de entrar al reactor de la unidad. Además, la temperatura de la fase densa del regenerador sería de apenas 627 °C, temperatura también inaceptable por ser inferior a la temperatura a la que se inicia la combustión del coque depositado sobre el catalizador contenido en el regenerador.
Se han considerado otros dos casos para permitir alcanzar a la vez temperaturas de precalentamiento de la carga inyectada en el reactor y del catalizador coquizado en la fase densa en el regenerador aceptables con un funcionamiento de una unidad FCC industrial, presentando un balance térmico equilibrado.
En la configuración del caso 2 de la tabla 2, hay inyección de coque en el regenerador sin horno anexo de precalentamiento de la carga, siendo esta última precalentada únicamente por una serie de intercambiadores carga/efluente. En este caso, la temperatura de precalentamiento no puede superar los 208 °C. Por lo tanto, para obtener una temperatura suficientemente alta del catalizador coquizado en la fase densa del regenerador, típicamente por encima de 650 °C, y para lograr un balance térmico equilibrado en la unidad, es necesario suministrar energía por combustión de coque adicional. En este caso, un aporte de 35 Mkcal/h al regenerador permite entonces obtener una temperatura de fase densa de 714 °C. Para tal aporte de calorías, será necesario inyectar entonces aproximadamente 4.500 kg/h de coque procedente del coquizador dentro del catalizador coquizado que se va a regenerar.
La desventaja de inyectar coque procedente del coquizador al regenerador es la introducción de metales tales como el Ni y el V, conocidos por ser venenos del catalizador que tienen el efecto de desactivar el catalizador. Conociendo el caudal de inyección de coque procedente del coquizador en el regenerador y los contenidos de Ni y V, entonces es posible calcular el contenido equivalente de Ni y V en relación con la carga depositada en el catalizador en recirculación. Este ejercicio permite calcular la adición de catalizador complementario que será necesaria para mantener un nivel satisfactorio de actividad catalítica dentro de la unidad de craqueo. Para poder comparar con el caso 1, se ajusta la adición de catalizador complementario hasta obtener el mismo nivel de superficie activa, es decir, aproximadamente 147 m2/gramo. Por lo tanto, se puede ver que en comparación con el caso de base, será necesario aumentar la adición de catalizador complementario de 2 a 10,6 t/día, lo que representa un costo adicional no despreciable para implementar la invención.
Para limitar este sobrecoste operativo ligado a la introducción de una mayor adición de catalizador complementario, la energía suministrada al regenerador por la introducción de coque procedente del coquizador puede reducirse aumentando la suministrada por la carga al reactor. Este es el caso 3, que consiste en inyectar coque en el regenerador mientras se precalienta la carga con un horno de precalentamiento presente en la tubería de entrada de la carga anterior al reactor de craqueo. Si la energía suministrada al regenerador pasa a 25 Mkcal/h frente a 35 Mkcal/h, esto permitirá reducir la cantidad de coque procedente del coquizador que se debe inyectar en el regenerador hasta 3.200 kg/h. Haciendo el mismo ejercicio que antes, la adición de catalizador complementario fresco se reducirá a 8,2 t/d en comparación con 10,6 t/día. Si la energía en el regenerador se reduce así para un rendimiento de coque equivalente producido por la carga, para lograr un equilibrio térmico de la unidad aceptable, entonces es necesario suministrar energía al catalizador a nivel del reactor de craqueo precalentando más la carga. En este caso, la temperatura de precalentamiento debe ser de aproximadamente 274 °C. Si la temperatura máxima de precalentamiento de la carga a la salida de los intercambiadores carga/efluente es de 208 °C, después de los intercambiadores se añadirá un horno en la tubería de entrada de la carga que se va a craquear para aumentar la temperatura de ésta de 208 °C hasta 274 °C, lo que requerirá 9,3 Mkcal/h de aporte de calor a la carga. En este caso, el cálculo del balance térmico muestra que se consigue así el equilibrio térmico de la unidad ya que la pérdida de energía que aporta la adición de coque al regenerador de aproximadamente 10 Mkcal/h, se compensa con el aporte energético a través del precalentamiento de la carga, por medio de un horno.
Los beneficios de los costes de explotación ligados a la reducción de la adición de catalizador complementario se equilibrarán entonces con el aumento de los costes de explotación ligados al uso de combustible de calentamiento a nivel del horno para calentar la carga. Desde un punto de vista económico, el caso 3 no es necesariamente mejor que el caso 2. En efecto, la suma de los costes de la inversión ligada a la instalación de un horno y del consumo de un combustible de mejor calidad quemado en dicho horno adicional es al menos igual, si no mayor, que el coste de agregar coque procedente del coquizador molido como se ha descrito en el caso 2 con una adición de catalizador fresco aumentada.
En este caso 3, la temperatura en el regenerador apenas supera los 690 °C: será difícil reducir aún más el volumen de coque inyectado en el regenerador y por tanto la energía que aporta este sin correr el riesgo de comprometer el buen funcionamiento del regenerador, es decir una combustión completa del coque presente sobre el catalizador que se va a regenerar.
También se observará que los rendimientos en productos de craqueo se mantienen equivalentes en los tres casos considerados, salvo por un ligero aumento en el volumen de gases secos para los casos 2 y 3 con inyección de coque, aumento ligado a la presencia de metales en el catalizador.
Finalmente, calculando el rendimiento de coque equivalente con respecto a la carga, es posible estimar el caudal de aire necesario para que el regenerador permita la combustión simultánea del coque depositado en el catalizador tras el craqueo de la carga en el reactor y el coque procedente del coquizador añadido al regenerador, y esto con isoexceso de oxígeno en los gases de combustión.
Claims (15)
1. Procedimiento de craqueo catalítico de una carga de baja coquización con un contenido de carbono Conradson inferior o igual al 0,1% en peso y con un contenido de hidrógeno superior o igual a 12,7% en peso, implementado en una unidad que comprende al menos una zona de craqueo de la carga, una zona de separación/extracción de los efluentes de los granos de catalizador coquizados y una zona de regeneración de dichos granos, caracterizado por que:
(a) se dispersa al menos un material carbonado sólido en estado fluidizado, con un contenido de carbono superior o igual a 80% en peso, en el seno de los granos de catalizador coquizado,
en la zona de regeneración del catalizador en el seno de los granos de catalizador coquizado de un lecho denso, siendo constante la proporción de los granos de catalizador con respecto a los granos de material carbonado en cualquier punto de la sección de la zona de regeneración, estando equipada esta última a tal efecto con al menos al menos un relleno estructurado, dispuesto anterior y/o posteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en la zona de regeneración, estando formado dicho relleno estructurado por una maraña de placas, cintas o aletas que constituyen un tamiz, ocupando este tamiz menos de 10% en superficie de la sección del volumen en la que está situado, pero cubriendo toda su superficie en proyección sobre la misma,
(b) por que se ajusta la cantidad de material carbonado sólido en estado fluidizado dispersada en el seno de los granos de catalizador coquizado para proporcionar una cantidad adicional de coque Qc en el catalizador para satisfacer la siguiente ecuación (I):
donde Qi es el contenido de coque inicial sobre el catalizador coquizado después del craqueo de la carga y donde Qt, o coque Delta, es el contenido de coque necesario para mantener la temperatura del catalizador regenerado y, por lo tanto, el balance térmico del procedimiento,
(c) por que se quema la mezcla de granos de catalizador coquizado y de material carbonado sólido en la zona de regeneración para producir un catalizador regenerado empobrecido en material carbonado,
(d) por que el catalizador regenerado se mezcla con la carga de baja coquización en la zona de craqueo para producir los granos de catalizador coquizado y los efluentes,
(e) y por que los granos de catalizador coquizado se separan de los efluentes en la zona de separación/extracción y luego los granos de catalizador coquizado separados se envían a la zona de regeneración.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que todo el material carbonado añadido se quema en la zona de regeneración.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el material carbonado se fluidiza por cualquier medio, en un efluente líquido o gaseoso que no se amalgame con el material carbonado, preferentemente aire.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que Qt se elige para que varíe de 0,5 a 1% en peso cuando la zona de regeneración comprende una sola etapa, y de 0,8 a 1,45% en peso para una combustión parcial en la primera etapa de una zona de regeneración de un regenerador multietapas, que comprende al menos dos etapas de regeneración.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material carbonado se elige entre el coque resultante de la coquización del carbón, los coquizadores de efluentes hidrocarbonados con un punto de ebullición superior a 350 °C elegidos entre las fracciones pesadas de efluentes procedentes de la reacción de craqueo principal, HCO ("heavy cycle oil", aceite de ciclo pesado) con un rango de destilación típicamente comprendido entre 360 y 440 °C, y lodos con un rango de destilación superior a 360 °C (denominados 360°+), residuos de biomasa resultantes de la conversión de madera y/o celulosa, carbón triturado disuelto en un hidrocarburo fluido y/o inyectado por soplado o pulverización, fracciones ricas en asfalto provenientes de unidades de desasfaltado, ceras no valorizables procedentes de la licuefacción de carbón por vía indirecta (GTL) o del proceso Fischer Tropsch para transformar gas en hidrocarburos o una mezcla de dichas fracciones.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carga que se introduce en la zona de craqueo se elige del grupo que comprende purgas de la unidad de hidrocraqueo, o ''bleed', cargas a base de fracciones de gasóleo procedentes de la destilación a vacío con punto de ebullición superior a 350 °C, y con contenidos de hidrógeno superiores o iguales a 12,7% en peso, aceites vegetales e hidrocarburos con punto de ebullición inferior a 160 °C, estando estas cargas craqueadas solas o mezcladas en la zona principal de craqueo del procedimiento.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material carbonado sólido en estado fluidizado que contiene el material coquizado se introduce en la fase densa de al menos una etapa de la zona de regeneración cuando es multietapas.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la dispersión del material carbonado sólido en estado fluidizado se obtiene por medios de dispersión del mismo por toda la sección de la zona de regeneración de forma que la distribución de los granos de catalizador respecto a la del material carbonado dentro de la zona de regeneración sea próxima a 1.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la dispersión del material carbonado sólido en estado fluidizado se realiza a contracorriente de la circulación del catalizador, posteriormente a dicho relleno estructurado, cubriendo este último todo o parte de la sección de dicha zona de regeneración.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que la dispersión se realiza en presencia de al menos un relleno colocado en la fase densa de una primera etapa de la zona de regeneración en el caso de una zona de regeneración multietapas.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material carbonado sólido en estado fluidizado se dispersa sobre toda o parte de la altura de cada lecho denso de la zona de regeneración, produciéndose cada dispersión después de la homogeneización del lecho fluidizado, estando opcionalmente equipado este último con al menos un relleno estructurado.
12. Dispositivo para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende al menos un reactor principal y opcionalmente al menos un reactor secundario, al menos un separador y un extractor, y un regenerador de una o varias etapas, caracterizado por que comprende medios de dispersión homogénea de un material carbonado en estado dividido sobre granos de catalizador coquizados procedentes del separador y un extractor, estando situados estos medios de dispersión homogénea en el propio regenerador, y por que el regenerador está equipado de al menos un relleno estructurado, dispuesto anterior y/o posteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador, estando formado dicho relleno estructurado por una maraña de placas, cintas o aletas que constituyen un tamiz, ocupando este tamiz menos de 10% en superficie de la sección del volumen en el que se sitúa, pero cubriendo en proyección sobre él toda su superficie.
13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado por que los medios de dispersión se sitúan a nivel de una parte densa del lecho fluidizado del regenerador.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado por que los medios de dispersión se eligen entre los medios capaces de dispersar las mezclas gas/sólido en un lecho denso, preferentemente tubos abiertos y/o rastrillos formados por varios tubos paralelos que desembocan en el lecho denso, estando estos tubos conectados a un tubo distribuidor.
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que el regenerador está equipado con al menos un relleno estructurado, dispuesto anteriormente a los medios de dispersión del material carbonado con respecto a la circulación prevista del catalizador en dicho regenerador a nivel del lecho fluidizado denso de una primera etapa de regeneración.
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Families Citing this family (6)
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Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2429127A (en) * | 1943-08-24 | 1947-10-14 | Standard Oil Dev Co | Treating hydrocarbon fluids |
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| US3092568A (en) | 1960-01-07 | 1963-06-04 | Kellogg M W Co | Method for cracking high boiling hydrocarbons |
| US3692667A (en) * | 1969-11-12 | 1972-09-19 | Gulf Research Development Co | Catalytic cracking plant and method |
| US4259175A (en) * | 1978-10-10 | 1981-03-31 | Union Oil Company Of California | Process for reducing sox emissions from catalytic cracking units |
| US4395325A (en) * | 1981-09-01 | 1983-07-26 | Mobil Oil Corporation | Reducing sulfur trioxide concentration in regeneration zone flue gas |
| US4436613A (en) * | 1982-12-03 | 1984-03-13 | Texaco Inc. | Two stage catalytic cracking process |
| US4828680A (en) * | 1988-01-20 | 1989-05-09 | Mobil Oil Corporation | Catalytic cracking of hydrocarbons |
| US4875994A (en) * | 1988-06-10 | 1989-10-24 | Haddad James H | Process and apparatus for catalytic cracking of residual oils |
| US4980050A (en) * | 1988-06-10 | 1990-12-25 | Mobil Oil Corporation | Catalytic cracking process with partial CO combustion |
| US5462717A (en) * | 1989-09-13 | 1995-10-31 | Pfeiffer; Robert W. | Processes using fluidized solids and apparatus for carrying out such processes |
| FR2728805B1 (fr) | 1994-12-29 | 1997-03-28 | Total Raffinage Distribution | Procede et dispositif pour le strippage de solides fluidises et utilisation dans un procede de craquage a l'etat fluide |
| US6224833B1 (en) * | 1998-12-15 | 2001-05-01 | Koch-Glitsch, Inc. | Apparatus for contacting of gases and solids in fluidized beds |
| US6558531B2 (en) * | 2000-04-04 | 2003-05-06 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for maintaining heat balance in a fluidized bed catalytic cracking unit |
| US7077997B1 (en) | 2002-08-16 | 2006-07-18 | Uop Llc | Stripping apparatus |
| US7022221B1 (en) | 2002-08-16 | 2006-04-04 | Uop Llc | Stripping apparatus and process |
| CN1332747C (zh) | 2004-10-22 | 2007-08-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种催化裂化汽提器内构件及其设置方法 |
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| US7491315B2 (en) * | 2006-08-11 | 2009-02-17 | Kellogg Brown & Root Llc | Dual riser FCC reactor process with light and mixed light/heavy feeds |
| CN101942340B (zh) * | 2009-07-09 | 2013-09-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种从劣质原料油制取轻质燃料油和丙烯的方法 |
| WO2011121613A2 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Indian Oil Corporation Ltd | A process for simultaneous cracking of lighter and heavier hydrocarbon feed and system for the same |
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