ES2305303T3 - Un metodo de hidrodesulfuracion que comprende una seccion de purificacion y una seccion de fraccionacion a vacio. - Google Patents
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Abstract
Instalación de hidrodesulfuración de gasóleo o de destilado a vacío consistente en: - una sección de hidrodesulfuración que incluye al menos un reactor de hidrodesulfuración, - al menos una alimentación (1,2) de dicha sección de reacción de hidrodesulfuración con la carga. - al menos una alimentación (3,5,2) de dicha sección de hidrodesulfuración por un gas que contiene hidrógeno, - un intercambiador de carga-efluente (6) que permite precalentar la carga por medio del efluente del reactor de hidrodesulfuración, - un horno (8) situado corriente arriba de dicha sección de hidrodesulfuración, - al menos un matraz separador (13) situado corriente debajo de la sección de hidrodesulfuración y que permite separar el efluente procedente de dicha sección en una fracción gaseosa (14) y una fracción líquida desulfurada (27), - al menos una columna de purificación (29) alimentada por dicha fracción líquida desulfurada (27,28) y por vapor de purificación (32), - al menos una columna de fraccionación (34) alimentada por la fracción líquida (33) procedente de la columna de purificación (32), sin implantación de un horno entre dicha sección de purificación y dicha sección de fraccionación y - al menos una sección de generación y de mantenimiento del vacío (37).
Description
Un método de dihidrodesulfuración que comprende
una sección de purificación y una sección de fraccionación a
vacío.
Los procedimientos convencionales de
hidrodesulfuración de gasóleos o de destilados a vacío incluyen un
horno generalmente situado entre el purificador de H_{2}S y la
columna de fraccionación principal. La presencia de este horno
permite remontar las temperaturas de después de la purificación y
obtener una fraccionación eficaz en la columna de fraccionación
situada corriente abajo. Por el contrario, la presencia de este
horno genera consumos energéticos importantes y representa una
inversión y un coste operativo importantes a la vez de un modo
absoluto y con respecto al conjunto del procedimiento.
La patente EE.UU. 3.733.260 describe un
procedimiento de hidrodesulfuración de gasóleos que comprende una
sección de reacción de hidrodesulfuración, una separación del
efluente de esta sección en una fracción gaseosa y una primera
fracción líquida a alta temperatura y alta presión, una condensación
parcial de dicha fase de vapor en una fracción que incluye
esencialmente hidrógeno y una segunda fracción líquida, una
purificación del H_{2}S y de los hidrocarburos ligeros de la
primera y de la segunda fracción líquida por medio del hidrógeno
previamente tratado, una separación de los hidrocarburos purificados
en una nafta y un gasóleo y un reciclado de dicha nafta a la etapa
de condensación.
La solicitud de patente WO 98/42804 describe una
composición que contiene fracciones parafínicas, nafténicas y
alquilbencenos y procedimientos de producción de esta composición.
Uno de los procedimientos descrito comprende un reactor de craqueo
de moléculas pesadas en presencia de hidrógeno, seguido de una
separación gas/líquido, de una purificación y de una fraccionación
a vacío tras recalentamiento del efluente purificado por medio de un
horno.
La patente EE.UU. 4.808.289 describe un
procedimiento de hidrotratamiento de residuos consistente en la
mezcla de dicho residuo con hidrocarburos más ligeros procedentes
de un matraz separador, el envío de esta mezcla a una serie de
reactores operados en lecho burbujeante, la separación en un matraz
separador del efluente obtenido en 2 fracciones gaseosas y
líquidas, la fraccionación del líquido en una torre de destilación
atmosférica en una nafta y un residuo y un enfriamiento luego a
vacío de este residuo en un gas, una nafta y un residuo a vacío.
La presente invención se relaciona con un
procedimiento de hidrodesulfuración de gasóleo o de destilado a
vacío, preferiblemente de gasóleo a vacío y/o de destilados a vacío,
que comprende al menos una sección de reacción de
hidrodesulfuración, al menos una sección de purificación y al menos
una sección de fraccionación en la cual la columna de fraccionación
principal es operada bajo un vacío moderado. El procedimiento según
la invención permite reducir la cantidad de calor que hay que
aportar a la carga de la sección de fraccionación y, por lo tanto,
operar dicha sección a niveles de temperatura moderados. El
procedimiento según la invención permite, pues, desulfurar un
gasóleo y/o un destilado a vacío sin que sea necesario implantar un
horno entre la sección de purificación y la sección de
fraccionación, lo que representa una ventaja económica importante
con respecto a los procedimientos de la técnica anterior.
La presente invención se relaciona con un
procedimiento y una instalación de hidrodesulfuración de gasóleo o
de destilado a vacío, preferiblemente de gasóleo a vacío y/o de
destilados a vacío, que incluye al menos una sección de reacción de
hidrodesulfuración, al menos una sección de purificación y al menos
una sección de fraccionación en la cual la columna de fraccionación
principal es operada bajo un vacío moderado. Preferiblemente, la
instalación según la invención incluye igualmente un matraz
separador caliente.
En el procedimiento y la instalación según la
invención, la sección de reacción de hidrodesulfuración puede
incluir uno o más reactores dispuestos en serie o en paralelo, por
ejemplo dos reactores dispuestos en serie. Cada reactor de la
sección de reacción incluye al menos un lecho de catalizador. El
catalizador puede ser utilizado en lecho fijo o en lecho expandido,
o también en lecho burbujeante. En el caso de un catalizador
utilizado en lecho fijo, es posible disponer de varios lechos de
catalizadores en al menos un reactor.
Se puede utilizar cualquier catalizador conocido
por el experto en la técnica en el procedimiento según la
invención, por ejemplo un catalizador que contenga al menos un
elemento seleccionado entre los elementos del Grupo VIII de la
clasificación periódica (grupos 8, 9 y 10 de la nueva clasificación
periódica) y eventualmente al menos un elemento seleccionado entre
los elementos del Grupo VIB de la clasificación periódica (grupo 6
de la nueva clasificación periódica).
Las condiciones operativas de esta sección de
reacción de hidrodesulfuración están generalmente comprendidas en
las horquillas de condiciones operativas descritas en la técnica
anterior. Estas condiciones operativas utilizables en
hidrotratamiento son bien conocidas por el experto en la
técnica:
La temperatura está típicamente comprendida
entre aproximadamente 200 y aproximadamente 460ºC.
La presión total está típicamente comprendida
entre aproximadamente 1 MPa y aproximadamente 20 MPa, generalmente
entre 2 y 20 MPa, preferiblemente entre 2,5 y 18 MPa y muy
preferiblemente entre 3 y 18 MPa.
La velocidad espacial horaria global de carga
líquida para cada etapa catalítica está típicamente comprendida
entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 12 y generalmente entre
aproximadamente 0,4 y aproximadamente 10.
La pureza del hidrógeno utilizado en el
procedimiento según la invención está típicamente comprendida entre
50 y 99,9.
La cantidad de hidrógeno con respecto a la carga
líquida está típicamente comprendida entre aproximadamente 50 y
aproximadamente 1200 Nm^{3}/m^{3}.
Las secciones de fraccionación y de purificación
pueden estar equipadas con todo tipo de columna de purificación a
cualquier presión o de fraccionación a vacío moderado conocido por
el experto en la técnica. Se puede efectuar la purificación por
medio de cualquier gas de purificación, tal como, por ejemplo, un
gas que contenga hidrógeno o vapor. Preferiblemente, se utiliza
vapor para realizar dicha purificación. La columna de vacío es
también preferiblemente alimentada por medio de cualquier gas de
purificación, preferiblemente vapor.
El paso de la columna a un vacío moderado, es
decir, generalmente comprendido en la zona de detonación entre 0,05
bares y 0,95 bares (1 bar = 0,1 MPa), preferiblemente comprendido
entre 0,1 bar y 0,90 bares, más preferiblemente comprendido entre
0,1 bar y 0,7 bares y más preferiblemente comprendido entre 0,15
bares y 0,5 bares, permite reducir considerablemente el calor que
hay que aportar a la carga de esta columna para vaporizar la
fracción ligera procedente de las reacciones de conversión de los
hidrocarburos en el reactor de hidrodesulfuración.
Cuando la instalación según la invención incluye
un matraz separador caliente, el calor complementario necesario
para esta vaporización puede ser eventualmente aportado por el
aumento de la temperatura de dicho matraz separador con respecto a
la práctica corriente, que corresponde a una temperatura
generalmente comprendida entre 240ºC y 280ºC. En general, este
aumento es inferior a 60ºC, preferiblemente inferior a 50ºC, más
preferiblemente inferior a 40ºC. Este modo de funcionamiento
difiere también notablemente del de la técnica anterior, en el cual
la temperatura del matraz caliente es fijada para el funcionamiento
de la columna de purificador de H_{2}S. La temperatura de dicho
matraz separador, cuando éste está presente, está, pues,
generalmente comprendida entre 280ºC y 350ºC, preferiblemente entre
300ºC y 340ºC y muy preferiblemente entre 300ºC y 330ºC.
Se aprovecha entonces esta elevación de
temperatura para destilar un máximo de nafta en el purificador para
enviar hacia la columna de fraccionación principal compuestos cuya
temperatura de ebullición es generalmente superior a
aproximadamente 100ºC. La ausencia de compuestos ligeros en la
columna de vacío permite así obtener la condensación completa de
producto de cabeza con un vacío muy moderado (por ejemplo, 0,1 a 0,5
bares abs.).
Se puede contemplar, sin embargo, cualquier otro
modo de aporte de calor complementario aparte de un horno en el
procedimiento según la invención, en particular los conocidos por el
experto en la técnica, tales como, por ejemplo, un intercambiador
de calor suplementario.
En el procedimiento según la invención, la
temperatura del sistema de vacío está generalmente gobernada por la
temperatura de condensación del agua procedente del vapor de
purificación de la columna. La condensación completa de los
hidrocarburos y del vapor de agua permite utilizar un sistema vacío
muy simple y con poco consumo de energía.
A nivel energético, este procedimiento permite,
upes, ganar más frecuentemente aproximadamente los 2/3 del consumo
energético del horno utilizado en los procedimientos de la técnica
anterior. El 1/3 restante es devuelto al horno del bucle de
reacción.
A nivel de equipamiento, este procedimiento
permite economizar el horno, así como numerosos intercambiadores de
refrigeración habitualmente necesarios antes de la recogida de los
productos que resultan del procedimiento. La columna de vacío opera
bajo un vacío moderado, es decir, generalmente comprendido entre
0,05 bares y 0,95 bares en la zona de detonación (1 bar = 0,1 MPa).
Estas operaciones a vacío no inducen, pues, un sobrecoste
importante. Otra simplificación notable es la posibilidad preferida
de suprimir los purificadores laterales de esta columna, puesto que
la extracción de una gran cantidad de nafta en el purificador
permite obtener fracciones de queroseno y gasóleo que presentan la
buena especificación de punto de destello, generalmente comprendido
entre 50 y 70ºC.
La Figura 1 describe uno de los modos de
realización posibles del procedimiento según la invención. Este modo
de realización está particularmente bien adaptado al caso en que la
conversión de la carga en la sección de reacción de
hidrodesulfuración está limitada a menos del 50% (es decir, que se
convierte menos de un 50% en peso de la carga en esta sección),
preferiblemente a menos del 30%.
La carga, por ejemplo un gasóleo a vacío que
contiene hidrocarburos con puntos de ebullición comprendidos entre
370 y 565ºC, es alimentada a través de la conducción 1. El
hidrógeno, preferiblemente en exceso con respecto a la carga, es
alimentado a través de la conducción 3 y el compresor 4 y luego la
conducción 5, y se mezcla con la carga 1 antes de ser admitido en
un intercambiador de carga-efluente (6) a través de
la conducción 2. El intercambiador 6 permite precalentar la carga
por medio del efluente del reactor de hidrodesulfuración 10.
Después de este intercambio, se lleva la carga por la conducción 7 a
un horno que permite alcanzar el nivel de temperatura necesario
para la reacción de hidrodesulfuración, y luego se envía la carga
caliente, por la conducción 9, a la sección de hidrodesulfuración
10, constituida por al menos un reactor de hidrodesulfuración que
contiene al menos un catalizador de hidrodesulfuración.
El efluente del reactor 10 es entonces enviado
hacia el intercambiador 6 y luego por la conducción 12 hacia el
matraz separador 13. Se separa una fracción gaseosa en este matraz y
se recupera por la conducción 14. Se recupera la fracción líquida
desulfurada en el fondo por la conducción 27. Dicha fracción gaseosa
incluye hidrógeno que ha reaccionado y el hidrógeno sulfurado
(H_{2}S) formado en la reacción, así como, en general,
hidrocarburos ligeros procedentes de la conversión de los
hidrocarburos de la carga en la sección de reacción de
hidrodesulfuración. Después de enfriar en un intercambiador 15 y un
aerocondensador 17, se lleva esta fracción, por la conducción 18, a
un matraz de detonación que permite a la vez realizar una separación
gas-líquido y una decantación de la fase líquida
acuosa. La fase hidrocarbonada líquida es reciclada por las
conducciones 20 y 26 hacia el efluente líquido procedente del
matraz 13 y mezclada con este efluente líquido antes de ser enviada
por la conducción 28 hacia la columna de purificación (purificador)
29.
La fracción gaseosa procedente del matraz de
detonación 19 es enviada por la conducción 21 hacia un absorbente a
base de aminas o una columna de lavado 22 que permiten eliminar al
menos una parte del H_{2}S y luego la fracción gaseosa que
contiene hidrógeno es reciclada por las conducciones 23 y 25 hacia
el reactor de hidrodesulfuración, tras compresión por medio del
compresor 24 y mezcla con la carga 1.
El purificador 29 es alimentado preferiblemente
por vapor de purificación por la conducción 32. En cabeza del
purificador, se recupera una fracción gaseosa (generalmente llamada
gas ácido) por la conducción 30 y por la conducción 31 una nafta
que presenta un punto de ebullición final más frecuentemente
superior a 100ºC. Se envía el líquido recuperado en el fondo del
purificador por la conducción 33 a través de la columna de
fraccionación 34, sin que sea necesario recalentarlo en un horno o
un intercambiador.
La columna de fraccionación 34 es operada a
vacío. Se trata generalmente de un vacío moderado (por ejemplo, de
aproximadamente 0,25 bares en la zona de detonación). El
funcionamiento de la columna bajo un vacío moderado permite reducir
considerablemente el calor que hay que aportar a la carga de esta
columna para vaporizar la fracción que presenta un punto de
ebullición inferior a 370ºC. El calor complementario es
preferiblemente aportado por un aumento de la temperatura del
matraz separador caliente (13) relativamente moderado con respecto
a la práctica habitual (por ejemplo, aproximadamente 310ºC en lugar
de 270ºC). Esta columna de vacío es también alimentada por vapor de
purificación por la conducción 44.
La fracción de cabeza recuperada por la
conducción 35 está esencialmente exenta de productos ligeros y, tras
enfriar mediante el aerocondensador 36, esta fracción puede ser
fácilmente condensada bajo un vacío moderado: de aproximadamente
0,1 a 0,7 bares abs., preferiblemente de aproximadamente 0,1 a 0,5
bares absolutos (1 bar = 0,1 MPa). Se podrá, por ejemplo, operar
con una temperatura a la salida del aerocondensador (36) de 52ºC, o
sea, 0,14 bares de tensión de vapor de agua.
En la sección de separación y de mantenimiento
del vacío 37, cuyos detalles no están representados, ya que son
conocidos por el experto en la técnica, es posible separar una
fracción líquida acuosa y una fracción hidrocarbonada que no se
desea recuperar por la conducción 38. El producto obtenido por la
conducción 38 está, por ejemplo, constituido por fracciones de
nafta y/o queroseno y/o gasóleo que presentan un punto de ebullición
inicial superior a 100ºC. Dicha sección 37 incluye igualmente los
equipamientos que permiten generar un vacío parcial y mantenerlo en
la columna; se puede utilizar cualquier equipamiento conocido por el
experto en la técnica, por ejemplo un eyector y un condensador o
una bomba de vacío.
La fracción intermedia procedente de la columna
de fraccionación por la conducción 39 es enfriada, por ejemplo por
medio de un intercambiador (40) y de un aerocondensador (42) y luego
recuperada por la conducción 43. Se trata, por ejemplo, de una
fracción de gasóleo que presenta un punto de ebullición final
inferior a 370ºC.
La fracción pesada procedente de la columna de
fraccionación por la conducción 45 es también enfriada por medio,
por ejemplo, del intercambiador 46 y del aerocondensador 48. La
fracción así obtenida por la conducción 49 es un gasóleo de vacío
hidrotratado que presenta puntos de corte próximos de la carga
inicial (por ejemplo, puntos de ebullición iniciales y finales de
370ºC y 565ºC, respectivamente).
Según otro modo de funcionamiento preferido, es
posible recuperar por la conducción 38 una fracción que va de la
nafta al gasóleo ligero (por ejemplo, que presenta un punto final de
ebullición inferior a 370ºC), y por la conducción 49 una fracción
de gasóleo pesado complementaria (por ejemplo, que presenta un punto
inicial de ebullición superior a 370ºC). En este caso, la columna
de fraccionación no incluye fraccionación intermedia y las
conducciones 39 a 43 están ausentes.
Claims (11)
1. Instalación de hidrodesulfuración de gasóleo
o de destilado a vacío consistente en:
- una sección de hidrodesulfuración que incluye
al menos un reactor de hidrodesulfuración,
- al menos una alimentación (1,2) de dicha
sección de reacción de hidrodesulfuración con la carga.
- al menos una alimentación (3,5,2) de dicha
sección de hidrodesulfuración por un gas que contiene hidrógeno,
- un intercambiador de
carga-efluente (6) que permite precalentar la carga
por medio del efluente del reactor de hidrodesulfuración,
- un horno (8) situado corriente arriba de dicha
sección de hidrodesulfuración,
- al menos un matraz separador (13) situado
corriente debajo de la sección de hidrodesulfuración y que permite
separar el efluente procedente de dicha sección en una fracción
gaseosa (14) y una fracción líquida desulfurada (27),
- al menos una columna de purificación (29)
alimentada por dicha fracción líquida desulfurada (27,28) y por
vapor de purificación (32),
- al menos una columna de fraccionación (34)
alimentada por la fracción líquida (33) procedente de la columna de
purificación (32), sin implantación de un horno entre dicha sección
de purificación y dicha sección de fraccionación y
- al menos una sección de generación y de
mantenimiento del vacío (37).
2. Instalación según la reivindicación 1, en la
cual dicha sección de fraccionación permite separar el efluente
líquido desulfurado procedente de la sección de purificación en al
menos 2 fracciones: una fracción que va de la nafta al gasóleo
ligero y una fracción de gasóleo pesado.
3. Instalación según la reivindicación 1, en la
cual la sección de fraccionación permite separar el efluente
líquido desulfurado procedente de la sección de purificación en al
menos 3 fracciones: una fracción que va de la nafta al queroseno
que presenta un punto final de ebullición comprendido entre
aproximadamente 160ºC y aproximadamente 180ºC, una fracción de
gasóleo ligero que presenta un punto final de ebullición comprendido
entre aproximadamente 350ºC y aproximadamente 380ºC y una fracción
de gasóleo pesado que presenta un punto inicial de ebullición
comprendido entre aproximadamente 350ºC y aproximadamente 370ºC.
4. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 3, en la cual la sección de reacción comprende 2 reactores de
hidrodesulfuración en serie.
5. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 4, que incluye además un medio de eliminación (22) de al menos
una parte del H_{2}S formado en la sección de hidrodesulfuración y
que está presente en dicha fase gaseosa.
6. Instalación según la reivindicación 5, en la
cual dicho medio de eliminación (22) es un absorbente a base de
aminas o una columna de lavado.
7. Procedimiento de hidrodesulfuración
practicado en la instalación según una de las reivindicaciones 1 a
6, en el cual dicho matraz separador caliente es operado a una
temperatura comprendida entre 280ºC y 350ºC y la sección de
fraccionación incluye una columna de fraccionación operada a una
presión comprendida entre 0,05 y 0,95 bares.
8. Procedimiento de hidrodesulfuración según la
reivindicación 7, en el cual dicho matraz separador caliente es
operado a una temperatura comprendida entre 300ºC y 340ºC.
9. Procedimiento de hidrodesulfuración según una
de las reivindicaciones 7 ó 8, en el cual la sección de
fraccionación incluye una columna de fraccionación operada a una
presión comprendida entre 0,10 y 0,90 bares.
10. Procedimiento de hidrodesulfuración según
una de las reivindicaciones 7 a 9, en el cual la sección de
reacción de hidrodesulfuración incluye al menos un reactor cargado
con al menos un catalizador de hidrodesulfuración.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el cual dicho catalizador incluye al menos un elemento seleccionado
entre los elementos del Grupo VIII y los elementos del Grupo VIB de
la clasificación periódica.
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