ES2589680T3 - Procedimiento para el hidrotratamiento de cargas pesadas de hidrocarburos usando reactores permutables que incluyen al menos una etapa de cortocircuito de un lecho catalítico - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el hidrotratamiento de una fracción pesada de hidrocarburos que contiene asfaltenos, sedimentos, impurezas que contienen azufre, que contienen nitrógeno y que contienen compuestos metálicos en el que se hace pasar la carga de hidrocarburos y de hidrógeno, en condiciones de hidrotratamiento a una temperatura comprendida entre 320 ºC y 430 ºC, bajo una presión parcial de hidrógeno comprendida entre 3 MPa y 30 MPa, a una velocidad espacial comprendida entre 0,05 y 5 volúmenes de carga por volumen de catalizador y por hora y con una relación de hidrógeno gaseoso a carga líquida de hidrocarburo comprendida entre 200 a 5.000 metros cúbicos normales por metro cúbico, sobre un catalizador de hidrotratamiento, en al menos dos zonas de seguridad de hidrotratamiento en lechos fijos que contienen cada una al menos dos lechos catalíticos, las zonas de seguridad que están dispuestas en serie para sus usos de forma cíclica, que consiste en la repetición sucesiva de las etapas b), c) y c') que se definen a continuación: - una etapa a) durante la cual la carga pasa a través de todos los lechos catalíticos de las zonas de seguridad durante un periodo como máximo igual al tiempo de desactivación y/o de obstrucción de una zona de seguridad, - una etapa a') durante la cual se introduce la carga, cortocircuitando el lecho catalítico desactivado y/u obstruido, sobre el siguiente lecho catalítico aún no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como máximo igual al tiempo de desactivación y/o de obstrucción de una zona de seguridad, - la etapa a') que se repite hasta que la carga se introduce en el último lecho catalítico aún no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como máximo igual al tiempo de desactivación y/o de obstrucción, - una etapa b) durante la cual la zona de seguridad desactivada y/u obstruida se cortocircuita y el catalizador que contiene se regenera y/o se sustituye con catalizador nuevo y durante la cual se usa(n) la o las otra(s) zona(s) de seguridad, - una etapa c) durante la cual la carga pasa a través de todos los lechos catalíticos de las zonas de seguridad, la zona de seguridad cuyo catalizador se ha regenerado durante la etapa anterior que se vuelve a conectar de modo que se encuentre aguas abajo de todas las otras zonas de seguridad y dicha etapa que prosigue durante un periodo como máximo igual al tiempo de desactivación y/o de obstrucción de una zona de seguridad, - una etapa c') durante la cual la carga se introduce sobre el siguiente lecho catalítico aún no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como máximo igual al tiempo de desactivación y/o de obstrucción de una zona de seguridad, la etapa c') que se repite hasta que la carga se introduce en el último lecho catalítico aún no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como máximo igual al tiempo de desactivación y/o de obstrucción de una zona de seguridad.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para el hidrotratamiento de cargas pesadas de hidrocarburos usando reactores permutables que incluyen al menos una etapa de cortocircuito de un lecho catalftico

La presente invencion se refiere a un procedimiento para el hidrotratamiento de una fraccion pesada de hidrocarburos mediante un sistema de zonas de seguridad permutables en lecho fijo que contienen cada una al menos dos lechos catalfticos y en el que cada vez que el lecho catalftico que se pone inicialmente en contacto con la carga se desactiva y/o se obstruye durante las etapas en las que la carga atraviesa sucesivamente todas las zonas de seguridad, el punto de introduccion de la carga se desplaza aguas abajo. La presente invencion tambien se refiere a una instalacion para la implementacion de este procedimiento.

El hidrotratamiento de cargas de hidrocarburos esta siendo cada vez mas importante en la practica del refinado con la creciente necesidad de reducir la cantidad de azufre en cortes de petroleo y convertir fracciones pesadas en fracciones mas ligeras que se pueden mejorar como combustibles y/o productos qmmicos. De hecho, en vista de las especificaciones impuestas por cada pafs para combustibles comerciales, es necesario mejorar en la medida de lo posible los crudos importados que tienen contenidos cada vez mas altos de fracciones pesadas, de heteroatomos y de metales, y un contenido de hidrogeno cada vez mas bajo.

El hidrotratamiento catalftico permite que, al poner en contacto una carga de hidrocarburos con un catalizador en presencia de hidrogeno, se reduzca considerablemente su contenido de asfaltenos, metales, azufre y otras impurezas, al tiempo que mejora la relacion de hidrogeno a carbono (H/C) y mientras se transforma mas o menos parcialmente en cortes mas ligeros. Por lo tanto, por hidrotratamiento (HDT) en particular se entiende reacciones de hidrodesulfuracion (HDS) por las que se designa reacciones para la eliminacion de azufre de la carga con la produccion de H2S, reacciones de hidrodesnitrogenacion (HDN) por las que se designa reacciones de eliminacion del nitrogeno de la carga con la produccion de NH3, y reacciones de hidrodesmetalizacion las que se designa reacciones para la eliminacion de metales de la carga por precipitacion, pero tambien la hidrogenacion, hidrodesoxigenacion, hidrodesaromatizacion, hidroisomerizacion, hidrodesalquilacion e hidro-desasfaltado.

Existen dos tipos de procedimientos de hidrotratamiento para el tratamiento de cargas pesadas, tales como residuos atmosfericos (RA) o residuos de vacfo (RV): procedimientos de lecho fijo y procedimientos de lecho en ebullicion. Zong et al. (Recent Patents on Chemical Engineering, 2009, 2, 22-36) resumen los diversos procedimientos conocidos en el tratamiento de cargas pesadas de petroleo.

La tecnologfa de los procedimientos de lecho fijo ha encontrado una mayor aplicacion industrial debido a su madurez tecnica, un menor coste y un rendimiento estable y fiable. En estos procedimientos, la carga circula a traves de varios reactores de lecho fijo dispuestos en serie, el primer reactor(es) que se usa en particular para la realizacion de hidrodesmetalizacion de la carga (denominada etapa de HDM), asf como una parte de hidrodesulfuracion, el ultimo reactor(es) que se usa para llevar a cabo el refinado profundo de la carga (etapa de hidrotratamiento, HDT), y en particular la hidrodesulfuracion (denominada etapa de HDS). Los efluentes se retiran del ultimo reactor de HDT.

Los procedimientos de lecho fijo dan lugar a un alto rendimiento en el refinado (produccion de cortes de 370 °C+ con menos del 0,5% en peso de azufre y que contienen menos de 20 ppm de metales) a partir de una carga que contiene hasta el 5 % en peso de azufre y hasta 300 ppm de metales, en particular mquel y vanadio). Los diversos efluentes asf obtenidos pueden servir de base para la produccion de fueloleos pesados de buena calidad, de gasoleo y gasolina, o como cargas de otras unidades como el craqueo catalftico.

Mas alla de este contenido de metales, se sabe que los primeros lechos catalfticos se pueden desactivar rapidamente debido al deposito considerable de metales que se produce. Para compensar esta desactivacion se aumenta la temperatura del reactor. Sin embargo, este aumento de la temperatura promueve la deposicion de coque, acelerando los procesos de obstruccion intragranular (taponamiento de los poros del catalizador) y obstruccion extragranular (taponamiento del lecho catalftico). Mas alla de estos contenidos de metales en la carga, en general se prefieren por tanto procedimientos de lecho en ebullicion. De hecho, un problema planteado por el hidrotratamiento catalftico de lecho fijo de estas cargas se debe a que durante las reacciones de hidrotratamiento de fracciones de petroleo que contienen complejos organometalicos, la mayona de estos complejos se destruyen en presencia de hidrogeno, sulfuro de hidrogeno, y un catalizador de hidrotratamiento. El constituyente metalico de estos complejos precipita entonces en forma de un sulfuro solido, que se adhiere al catalizador. Esto es particularmente cierto con los complejos de vanadio, mquel, hierro, sodio, titanio, silicio y cobre, que estan presentes de forma natural en los crudos a un nivel que vana en funcion del origen del petroleo, y que, durante las operaciones de destilacion, tienden a concentrarse en las fracciones de alto punto de ebullicion y, en particular, en los residuos. Ademas de estas impurezas, el coque tambien se deposita, y juntos entonces tienden a desactivar y obstruir muy rapidamente el sistema catalftico. Estos fenomenos dan lugar a la interrupcion de las unidades de hidrotratamiento para la sustitucion de los solidos y a un consumo excesivo de catalizador, que un experto en la materia desea minimizar.

Otro problema que plantea el hidrotratamiento catalftico de lecho fijo de estas cargas es la obstruccion. Se sabe que los lechos catalfticos, en particular, las partes superiores de los lechos catalfticos, y mas en particular las partes superiores del primer lecho catalftico en contacto con la carga, es susceptible de obstruirse con bastante rapidez a

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causa de los asfaltenos y de los sedimentos contenidos en la carga, que se manifiesta en primer lugar por un aumento de la perdida de carga y antes o despues requiere detener la unidad para la sustitucion del catalizador.

Por lo tanto se hace necesario detener la unidad con el fin de reemplazar los primeros lechos catalfticos desactivados y/u obstruidos. Asf, los procedimientos de hidrotratamiento para este tipo de cargas deben estar disenados de manera que permitan un ciclo de funcionamiento que sea lo mas largo posible sin detener la unidad.

Estado de la tecnica

Se ha intentado resolver estos inconvenientes de los equipos de lecho fijo de diversas maneras, en particular usando lechos de seguridad instalados aguas arriba de los reactores principales. La tarea principal de los lechos de seguridad es proteger los catalizadores de los reactores principales de HDM y HDT aguas abajo, realizando una parte de la desmetalizacion y filtrando las partfculas contenidas en la carga que pueden dar lugar a la obstruccion. Los lechos de seguridad generalmente estan integrados en la seccion de HDM en un procedimiento para el hidrotratamiento de cargas pesadas que generalmente incluyen una primera seccion de HDM y a continuacion una segunda seccion de HDT. A pesar de que los lechos de seguridad generalmente se usan para realizar una primera hidrodesmetalizacion y la filtracion, inevitablemente en estos reactores tendran lugar otras reacciones de hidrotratamiento (HDS, HDN, etc.), debido a la presencia de hidrogeno y un catalizador.

Por lo tanto, se ha considerado la instalacion de uno o varios reactores de lecho movil a la cabeza de la etapa de HDM (Pat. de EE.UU. n.° 3.910.834 o de GB 2124252). El funcionamiento de estos lechos moviles puede ser a favor de corriente (procedimiento HYCON de Shell, por ejemplo) o en contra-corriente (procedimiento OCR de Chevron Lummus Global y el procedimiento HYVAHL-M™ del solicitante, por ejemplo).

Tambien se ha considerado la adicion de un reactor de seguridad de lecho fijo delante de los reactores de HDM (Pat. de EE.UU. N.° 4.118.310 y Pat. de EE.UU. N.° 3.968.026). Muy a menudo este reactor de seguridad se puede cortocircuitar, en particular usando una valvula de aislamiento. Esto proporciona una proteccion temporal a los reactores principales contra la obstruccion.

Ademas, tambien se ha descrito, en particular por el solicitante (FR2681871 y Pat. de EE.UU. N.° 5.417.846), un sistema para combinar el alto rendimiento del lecho fijo con un alto factor de funcionamiento para el tratamiento de cargas con alto contenido de metales, que consiste en un procedimiento de hidrotratamiento en al menos dos etapas para una fraccion pesada de hidrocarburos que contiene asfaltenos, impurezas que contienen azufre e impurezas metalicas, en las que, durante la primera etapa denominada de HDM, se hace pasar la carga de hidrocarburos y de hidrogeno, en condiciones de HDM, sobre un catalizador de HDM, y a continuacion, durante la siguiente segunda etapa, el efluente de la primera etapa se hace pasar, en condiciones de HDT, sobre un catalizador de HDT. La etapa de HDM comprende una o varias zonas de hDm de lecho fijo precedidas por al menos dos zonas de seguridad de HDM, tambien denominadas "reactores permutables", tambien de lecho fijo, dispuestos en serie para su uso de forma cfclica que consiste en la repeticion sucesiva de las etapas b) y c) definidas a continuacion:

a) una etapa en la que las zonas de seguridad se usan todas juntas durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o al tiempo de obstruccion de una de ellas,

b) una etapa durante la cual la zona de seguridad desactivada y/u obstruida se cortocircuita y el catalizador que contiene se regenera y/o se sustituye con catalizador nuevo y en la que se usa(n) la(s) otra(s) zona(s) de seguridad,

c) una etapa durante la cual las zonas de seguridad se usan todas juntas, zona de seguridad cuyo catalizador que se ha regenerado durante la etapa anterior se vuelve a conectar y dicha etapa que prosigue durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una de las zonas de seguridad.

Este procedimiento, conocido por el nombre HYVAHL-F™, puede proporcionar una desulfuracion en general superior al 90 % y una desmetalizacion en general del orden de 95 %. El uso de reactores permutables permite el funcionamiento cfclico continuo.

Ahora sorprendentemente se ha descubierto que es posible aumentar el tiempo de uso de los reactores permutables antes de que se haga necesaria la sustitucion del catalizador contenido en un reactor permutable. La presente invencion mejora asf el rendimiento de los reactores permutables como se describe por el solicitante en la patente FR2681871 integrando en este procedimiento por lo menos dos lechos catalfticos en cada reactor permutable e integrando en ciertas etapas del procedimiento al menos una etapa de cortocircuito de los lechos catalfticos desactivados y/u obstruidos, tambien denominada etapa de by-pass.

En los lechos catalfticos, la obstruccion se produce a priori en las partes superiores de los lechos catalfticos, y en particular en las partes superiores del primer lecho catalftico puestas en contacto con la carga en la direccion de flujo. Esto mismo se aplica a la desactivacion del catalizador (deposicion de metales). Segun la invencion, cada vez que se desactiva y/u obstruye un lecho catalftico, este lecho catalftico se cortocircuita y el punto de introduccion de la carga se desplaza con relacion a este lecho aguas abajo al siguiente lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido del mismo reactor permutable. Por lo tanto, con las sucesivas etapas de by-pass de la parte(s) mas obstruida y/o desactivada del reactor, el volumen de cada reactor permutable se usa plenamente hasta que se agote (es decir, hasta que su ultimo lecho catalftico tambien se desactive y/u obstruya), mientras se mantiene el

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funcionamiento dclico de los reactores permutables. Por lo tanto, el lecho(s) aguas abajo del lecho(s) desactivado y/u obstruido del mismo reactor se usa durante un tiempo mas prolongado. Esto tiene como efecto aumentar la duracion de cada etapa del ciclo de los reactores permutables durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los reactores, que proporciona un ciclo de funcionamiento mas largo de los reactores permutables.

Este alargamiento del ciclo da lugar a un aumento en el factor de funcionamiento de la unidad, asf como a un ahorro de tiempo, una reduccion de los costes de operacion y una reduccion del consumo de catalizador nuevo. El objetivo de la presente solicitud por lo tanto es aumentar el tiempo de ciclo de los reactores permutables.

Descripcion detallada

La presente invencion proporciona una mejora del procedimiento de hidrotratamiento realizado usando zonas de seguridad (reactores permutables) como se describe en la patente FR2681871. El funcionamiento de las zonas de seguridad segun la patente FR2681871 se describe en la Fig. 1, que comprende dos zonas de seguridad (o reactores permutables) R1a y R1b. Este procedimiento de hidrotratamiento comprende una serie de ciclos que comprenden cada uno cuatro etapas sucesivas:

- una primera etapa (denominada en lo sucesivo "etapa a") durante la cual la carga atraviesa sucesivamente el reactor R1a, y a continuacion el reactor R1b,

- una segunda etapa (denominada en lo sucesivo "etapa b") durante la cual la carga solo atraviesa el reactor R1b, reactor R1a que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador,

- una tercera etapa (denominada en lo sucesivo "etapa c") durante la cual la carga atraviesa sucesivamente el reactor R1b, y a continuacion el reactor R1a,

- una cuarta etapa (denominada en lo sucesivo "etapa d") durante la cual la carga solo atraviesa el reactor R1a, el reactor R1b que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador.

Durante la etapa a) del procedimiento, la carga se introduce a traves de la lmea 3 y la lmea 21, que tiene una valvula V1 abierta, en la lmea 21' y el reactor de seguridad R1a que contiene un lecho catalftico fijo A. Durante este periodo, las valvulas V3, V4 y V5 estan cerradas. El efluente del reactor R1 se pasa a traves de la tubena 23, la tubena 26 que tiene una valvula abierta V2, y la tubena 22' en el reactor de seguridad R1b que contiene un lecho fijo B de catalizador. El efluente del reactor Rib se pasa a traves de las tubenas 24 y 24', que tienen una valvula abierta V6, y la tubena 13 a la seccion de hidrotratamiento principal 14.

Durante la etapa b) del procedimiento, las valvulas V1, V2, V4 y V5 estan cerradas y la carga se introduce a traves de la lmea 3 y la lmea 22, que tienen una valvula abierta V3 hacia la lmea 22' y el reactor R1b. Durante este periodo, el efluente del reactor R1b se pasa a traves de las tubenas 24 y 24', que tienen una valvula abierta V6, y la tubena 13 a la seccion de hidrotratamiento principal 14.

Durante la etapa c), las valvulas V1, V2 y V6 estan cerradas y las valvulas V3, V4 y V5 estan abiertas. La carga se introduce a traves de la lmea 3 y las lmeas 22 y 22' hacia el reactor R1b. El efluente del reactor R1b se pasa a traves de la tubena 24, la tubena 27 que tiene una valvula abierta V4, y la tubena 21' en el reactor de seguridad R1a. El efluente del reactor R1a se pasa a traves de las tubenas 23 y 23', que tiene una valvula abierta V5, y la tubena 13 a la seccion de hidrotratamiento principal 14. Durante la etapa d), las valvulas V2, V3, V4 y V6 estan cerradas y las valvulas V1 y V5 estan abiertas. La carga se introduce a traves de la lmea 3 y las lmeas 21 y 21' hacia el reactor R1a. Durante este periodo, el efluente del reactor R1a se pasa a traves de las tubenas 23 y 23', que tienen una valvula abierta V5, y la tubena 13 a la seccion de hidrotratamiento principal 14.

El ciclo comienza de nuevo. Las operaciones sobre las valvulas de la unidad que permite el funcionamiento de los reactores permutables segun el documento FR2681871 se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1: Operaciones sobre las valvulas alrededor de los reactores permutables de acuerdo con el documento ______________________________FR2681871 (sin by-pass externo)___________________________

Etapa Ciclo

Intervencion V1 V2 V3 V4 V5 V6

a

R1A+ R1B - A* A Q** C C A

b

R1B R1A C C A C C A

c

R1B + R1A - C C A A A C

d

R1A R1B A C C C A C

a

R1A+ R1B - A A C C C A

* A = abierto, **C = cerrado

De acuerdo con la presente invencion, a las etapas del procedimiento como se describe anteriormente se le anaden etapas adicionales de cortocircuito de lechos cataltticos desactivados y/u obstruidos (etapas a' y c') en las etapas del ciclo durante las cuales la carga atraviesa sucesivamente los dos reactores (etapas a) y c)).

Mas en particular, la presente invencion se refiere a un procedimiento para el hidrotratamiento de una fraccion pesada de hidrocarburos que contiene asfaltenos, sedimentos, impurezas que contienen nitrogeno, impurezas que contienen azufre e impurezas metalicas en el que la carga de hidrocarburos y de hidrogeno se hace pasar, en

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condiciones de hidrotratamiento, a traves de un catalizador de hidrotratamiento, en al menos dos zonas de seguridad de hidrotratamiento de lecho fijo que contienen cada una al menos dos lechos catalfticos, las zonas de seguridad que estan dispuestas en serie para su uso de forma dclica, que consiste en la repeticion sucesiva de las etapas b), c) y c') que se define a continuacion:

- una etapa a) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos de las zonas de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

- una etapa a') durante la cual se introduce la carga, cortocircuitando el lecho catalftico desactivado y/u obstruido, sobre el siguiente lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad, la etapa a') que se repite hasta que la carga se introduce en el ultimo lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

- una etapa b) durante la cual la zona de seguridad desactivada y/u obstruida se cortocircuita y el catalizador que contiene se regenera y/o se sustituye con catalizador nuevo y durante la cual se usa(n) la o la(s) otra(s) zona(s) de seguridad,

- una etapa c) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos de las zonas de seguridad, la zona de seguridad cuyo catalizador se ha regenerado durante la etapa anterior que se vuelve a conectar de modo que se encuentre aguas abajo de todas las otras zonas de seguridad y dicha etapa prosiga durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

- una etapa c') durante la cual la carga se introduce en el siguiente lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad, la etapa c') que se repite hasta que la carga se introduce en el ultimo lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

- una etapa d) durante la cual la zona de seguridad desactivada y/u obstruida se cortocircuita y el catalizador que contiene se regenera y/o se sustituye con catalizador nuevo y durante la cual se usa(n) la o la(s) otra(s) zona(s) de seguridad.

Las zonas de seguridad, en particular, la primera zona de seguridad puesta en contacto con la carga, se cargan gradualmente de metales, coque, sedimentos y diversas otras impurezas. Cuando el catalizador o catalizadores que contienen estan practicamente saturados de metales y diversas impurezas, las zonas se deben desconectar para llevar a cabo la sustitucion y/o regeneracion del catalizador(es). Preferentemente, los catalizadores se sustituyen. Este momento se denomina tiempo de desactivacion y/o de obstruccion. Aunque el tiempo de desactivacion y/o de obstruccion vana en funcion de la carga, de las condiciones de operacion y del catalizador(es) usado, generalmente se manifiesta por una disminucion en el rendimiento catalftico (un aumento en la concentracion de metales y/u otras impurezas en el efluente), un aumento de la temperatura requerida para el mantenimiento de un hidrotratamiento constante o, en el caso espedfico de la obstruccion, por un aumento significativo de la perdida de carga. La perdida de carga Ap, que expresa el grado de obstruccion, se mide continuamente durante todo el ciclo de cada una de las zonas y se puede definir por un aumento de la presion resultante del paso parcialmente bloqueado del flujo a traves de la zona. La temperatura tambien se mide continuamente durante todo el ciclo en cada una de las dos zonas.

A fin de definir un tiempo de desactivacion y/o de obstruccion, una persona experta en la materia primero define un valor maximo tolerable de la perdida de carga Ap y/o de temperatura en funcion de la carga a tratar, de las condiciones de funcionamiento y de los catalizadores seleccionados, y a partir de la cual es necesario proceder al cortocircuito de un lecho catalftico o a la desconexion de la zona de seguridad. El tiempo de desactivacion y/o de obstruccion se define asf como el momento en que se alcanza el valor ftmite de perdida de carga y/o de temperatura. Como regla general el valor ftmite de perdida de carga y/o de temperatura se confirma durante la primera puesta en marcha de los reactores. En el caso de un procedimiento para el hidrotratamiento de fracciones pesadas, el valor ftmite de perdida de carga generalmente es de entre 0,3 y 1 MPa (3 y 10 bar), preferentemente entre 0,5 y 0,8 MPa (5 y 8 bar). El valor ftmite de la temperatura generalmente esta comprendido entre 400 °C y 430 °C, temperatura correspondiente, en este caso y en lo sucesivo, a la temperatura media medida del lecho catalftico. Otro valor ftmite para las temperaturas que indica que se alcanza la desactivacion (menor nivel de reacciones exotermicas) es que la diferencia de temperatura (AT) en un lecho catalftico se vuelva inferior a 5 °C, independientemente del valor medio de temperatura.

La Fig. 2 muestra el procedimiento de hidrotratamiento de acuerdo con la presente invencion usando un sistema de dos reactores permutables cada uno con dos lechos catalfticos y en el que los lechos catalfticos se pueden cortocircuitar. En el caso mostrado en la Fig. 2 el procedimiento comprende una serie de ciclos en el que cada uno tiene seis etapas sucesivas, las etapas a), b), c) y d) que son identicas al procedimiento descrito en el documento FR2681871:

- una etapa a) durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los lechos catalfticos del reactor R1a, y a continuacion todos los lechos catalfticos del reactor R1b,

- una etapa a') (etapa de by-pass) durante la cual la carga cortocircuita el lecho catalftico desactivado y/u obstruido A1 del primer reactor R1a y se introduce en el siguiente lecho catalftico A2 aguas abajo, y a continuacion, pasa a

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traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1b,

- una etapa b), despues de la desactivacion y/u obstruccion del lecho A2, durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1b solamente, el reactor R1a que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador,

- una etapa c) durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los lechos catalfticos del reactor R1b, y a continuacion todos los lechos catalfticos del reactor R1a,

- una etapa c') (etapa de by-pass) durante la cual la carga cortocircuita el lecho catalftico B1 desactivado y/u obstruido del reactor R1b y se introduce en el siguiente lecho catalftico B2 aguas abajo, y a continuacion, pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1a,

- una etapa d), despues de la desactivacion y/u obstruccion del lecho B2, durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1a solamente, el reactor R1b que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador.

Por lo tanto, en la etapa a) la carga se introduce a traves de la lmea 3 y las lmeas 21 y 21', que tienen una valvula abierta V1 hacia el reactor de seguridad R1a y pasa a traves de los lechos fijos A1 y A2. Durante este periodo, las valvulas V1', V3, V3', V4 y V5 estan cerradas. El efluente del reactor R1a se pasa a traves de la tubena 23, la tubena 26 que tiene una valvula abierta V2, y la tubena 22' en el reactor guardia R1b y pasa a traves de los lechos catalfticos Bl y B2. El efluente se retira del reactor R1b a traves de las tubenas 24 y 24', que tienen una valvula abierta V6, y la tubena 13.

Poco a poco, los lechos catalfticos, y en particular el primer lecho catalftico que se pone en contacto con la carga (A1 del reactor R1a), se obstruyen y/o se desactivan. Se mide el momento en que se considera que se desactiva y/o se obstruye el primer lecho catalftico puesto en contacto con la carga a partir de la perdida de carga Ap y/o temperature de una zona de seguridad. Se define de antemano un valor tolerable maximo para la perdida de carga y/o temperatura a la que es necesario cortocircuitar el lecho catalftico desactivado y/u obstruido, o proceder a la sustitucion del catalizador en el reactor. Cada vez que se alcanza este valor ftmite, el lecho catalftico que esta obstruido y/o desactivado se cortocircuita por la introduccion de la carga mediante un dispositivo de elusion (bypass) fuera del reactor sobre el siguiente lecho catalftico que aun no haya sido desactivado y/u obstruido aguas abajo de dicho reactor.

Asf, segun la Fig. 2, una vez que se alcanza el valor maximo de perdida de carga y/o de temperatura, la valvula V1 se cierra y la carga se introduce a traves de la lmea 31, que tiene una valvula abierta V1' al siguiente lecho catalftico A2 en el reactor R1a (etapa a'). Por lo tanto, el lecho catalftico A1 desactivado y/u obstruido se cortocircuita. El lecho catalftico A2 se encuentra mucho menos obstruido y/o desactivado que el primer lecho A1, lo que permite un aumento considerable del primer periodo, usando el lecho inferior A2 durante un periodo mas prolongado.

Poco a poco, este siguiente lecho catalftico A2 tambien queda obstruido y/o desactivado. Cuando se alcanza el valor maximo de perdida de carga y/o de temperatura, entonces se lleva a cabo la etapa b), durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1b solamente, el reactor R1a que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador. Asf, durante la etapa b), las valvulas V1, V1', V2, V3', V4 y V5 estan cerradas y la carga se introduce a traves de la lmea 3 y las lmeas 22 y 22', que tienen una valvula abierta V3, hacia el reactor R1b. Durante este periodo, el efluente del reactor R1b se evacua a traves de las tubenas 24 y 24', que tienen una valvula abierta V6, y a traves de la tubena 13.

Despues de la reconexion del reactor R1a, cuyo catalizador se ha regenerado o sustituido aguas abajo del reactor R1b, entonces se lleva a cabo la etapa c) del procedimiento, durante la cual la carga atraviesa sucesivamente el reactor R1b, y a continuacion el reactor R1a. Por lo tanto, durante la etapa c), las valvulas V1, V1', V2, V3' y V6 estan cerradas y las valvulas V3, V4 y V5 estan abiertas. La carga se introduce a traves de la lmea 1 y las lmeas 22 y 22' en el reactor R1b. El efluente del reactor R1b se pasa a traves de la tubena 24, la tubena 27 que tiene una valvula abierta V4, y la tubena 21' en el reactor de seguridad R1a. El efluente del reactor R1a se evacua a traves de las tubenas 23 y 23', que tienen abierta la valvula V5, y a traves de la tubena 13.

Poco a poco, los lechos catalfticos, y en particular, el primer lecho B1 del reactor R1b, queda obstruido y/o desactivado. Entonces, al igual que en la etapa a'), se lleva a cabo el cortocircuito del lecho catalftico B1 desactivado y/u obstruido, denominada etapa c'). Asf, segun la Fig. 2, una vez que se alcanza el valor maximo de perdida de carga y/o de temperatura, la valvula V3 se cierra y la carga se introduce en el reactor a traves de la lmea 32, que tiene una valvula abierta V3', sobre el siguiente lecho B2 en el reactor R1b. Por consiguiente, el lecho catalftico B1 desactivado y/u obstruido se cortocircuita. El lecho catalftico B2 se encuentra mucho menos obstruido y/o desactivado que el primer lecho catalftico B1, lo que permite un aumento considerable de la duracion del tercer periodo, usando el lecho inferior B2 durante un periodo mas prolongado.

Poco a poco, este siguiente lecho catalftico B2 tambien queda obstruido y/o desactivado. Cuando se alcanza el valor maximo de perdida de carga y/o de temperatura, entonces se lleva a cabo la etapa d), durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1a solamente, el reactor R1b que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador. Durante esta etapa, las valvulas V1', V2, V3, V3', V4 y V6 estan cerradas y las valvulas V1 y V5 estan abiertas. La carga se introduce a traves de la lmea 3 y las lmeas 21 y 21' en el reactor R1a. Durante este periodo, el efluente del reactor R1a se evacua a traves de las tubenas 23 y 23', que tienen abierta la valvula V5, y a traves de la tubena 13.

Despues de la regeneracion y/o sustitucion del catalizador en el reactor R1b, este reactor se vuelve a conectar aguas abajo del reactor R1a y el ciclo comienza de nuevo.

En la Tabla 2 se presentan las operaciones de las valvulas de la unidad que permiten el funcionamiento de los dos reactores permutables con dos lechos catalfticos que se pueden cortocircuitar de acuerdo con la presente invencion.

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Tabla 2: Operaciones sobre valvulas para el sistema de reactores permutables con by-pass externo (segun la __________________________________ invencion) _______________________________

Etapa Ciclo

Intervencion V1 V1' V2 V3 V3' V4 V5 V6

a

R1A+ R1B - A* Q** A C C C C A

a'

R1A+ R1B - C A A C C C C A

b

R1B R1A C C C A C C C A

c

R1B + R1A - C C C A C A A C

c'

R1B + R1A - C C C C A A A C

d

R1A R1B A C C C C C A C

a

R1A+ R1B - A C A C C C C A

* A - abierto, **C - cerrado

El sistema de reactores permutables con by-pass externo se puede extender a los reactores que tienen mas de dos lechos catalfticos, por ejemplo 3, 4 o 5 lechos catalfticos. En este caso, el by-pass externo alimenta, por las lmeas y valvulas adicionales, respectivamente, el siguiente lecho catalftico situado aguas abajo del lecho catalftico desactivado y/u obstruido una vez que se alcanza el valor maximo de perdida de carga y/o de temperatura. Por lo tanto, se repite la etapa a') o c') como se define anteriormente. Este cortocircuito de lechos catalfticos puede continuar hasta que se desactive y/o se obstruya el ultimo lecho catalftico del reactor en la direccion del flujo. A continuacion, es necesario reemplazar el catalizador contenido en el reactor. La Fig. 3 muestra el procedimiento de hidrotratamiento de acuerdo con la presente invencion usando un sistema de dos reactores permutables que contienen cada uno tres lechos catalfticos A1, A2, A3 y B1, B2 y B3 respectivamente. En la Fig. 3, las etapas a), a'), b), c) c') y d) (y los sfmbolos de referencia) son identicas a la Fig. 2, excepto por que se repiten las etapas a') y c'). Esta repeticion solamente se describira para esta figura. Por lo tanto, durante la etapa a'), una vez que el lecho catalftico A1, y despues de que el lecho catalftico A2 se desactive y/o se obstruya, la valvula V1' se cierra y la carga se introduce a traves de la lmea 33, que tiene una valvula abierta V1", sobre el siguiente lecho catalftico A3 en el reactor R1a. Cuando este tercer lecho A3 tambien queda obstruido y/o desactivado, entonces se lleva a cabo la etapa b) (sustitucion/regeneracion del reactor R1a). Del mismo modo, durante la etapa c'), una vez que el lecho catalftico B1, y despues de que el lecho catalftico B2 se desactive y/o se obstruya, la valvula V3' se cierra y la carga se introduce a traves de la lmea 34, que tiene una valvula abierta V3", sobre el siguiente lecho catalftico B3 en el reactor R1b. Cuando este tercer lecho B3 tambien queda obstruido y/o desactivado, entonces se lleva a cabo la etapa d) (sustitucion/regeneracion del reactor R1b).

En una realizacion preferida, los lechos catalfticos contenidos en la zona de seguridad pueden tener volumenes diferentes o identicos, pero con la condicion de que el volumen del ultimo lecho sea superior el volumen de cada uno de los otros lechos. Preferentemente, los lechos catalfticos en una misma zona de seguridad tienen volumenes que aumentan en la direccion del flujo. De hecho, puesto que la obstruccion y/o desactivacion tienen lugar principalmente en el primer lecho catalftico, es ventajoso reducir al mmimo el volumen de este primer lecho.

El volumen de cada lecho se puede definir como sigue: Cada zona de seguridad tiene n lechos, cada lecho i que tiene un volumen Vi, el volumen catalftico total del reactor Vtot que es la suma de los volumenes Vi de los n lechos:

Vtot - Vi + ... Vi + Vi +1... + Vn-1 + Vn

Cada volumen Vi de un lecho i incluido en los n-1 primeros lechos de la zona de seguridad se define entre el 5 % del volumen total de Vtot y el porcentaje resultante del volumen total Vtot dividido por el numero de lechos n:

5 % Vtot ^ Vi ^ (Vtot/n)

Para dos lechos consecutivos i e i + 1, el volumen del primer lecho Vi es inferior o igual al volumen del siguiente lecho Vi+1, a excepcion de los dos ultimos lechos consecutivos Vn-1 y V n en los que el volumen del penultimo lecho Vn-1 es estrictamente menor que el volumen del ultimo lecho Vn.

En el caso de dos lechos catalfticos en una zona de seguridad, el volumen V1 del primer lecho se encuentra por tanto entre el 5 y el 49 %, y el volumen del segundo lecho se encuentra entre el 51 y el 95 %. En el caso de tres lechos catalfticos en una zona de seguridad, el volumen V1 del primer lecho se encuentra por tanto entre el 5 y el 33 %, el volumen V2 del segundo lecho se encuentra entre el 5 y el 33 % y el volumen V3 del tercer lecho se encuentra entre el 34 y el 90 %.

El volumen maximo del lecho(s) catalftico(s) cortocircuitado(s) en una zona de seguridad durante las etapas a') y c'), tambien denominada "fraccion cortocircuitable", es la suma de los volumenes V1... + Vi + Vi+1... + Vn-1 de los n-1 lechos (o el volumen total menos el volumen del ultimo lecho n). Este volumen maximo del lecho(s) catalftico(s) cortocircuitado(s) se define como menor que el porcentaje expresado por la formula ((n-1) Vtot)/n, siendo n el numero del lecho en una zona de seguridad, Vtot que es el volumen catalftico total de la zona de seguridad.

A partir de un cierto valor de la fraccion cortocircuitada, generalmente superior o igual a ((n-1) Vtot)/n, la cantidad de

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material obstructivo y de metales acumulados en el ultimo lecho del primer reactor y la que se acumula en el segundo reactor llegan a ser muy similares. Por lo tanto, se puede observar una perdida de carga y/o un aumento de la temperatura, alcanzando el valor maximo en los dos reactores casi al mismo tiempo que pueden dar lugar a un mal funcionamiento de los reactores en continuo. Por lo tanto es importante tener un volumen mmimo que no se pueda cortocircuitar en el primer reactor para proteger el segundo reactor y tener tiempo para regenerar el primer reactor antes de que haya un aumento de la perdida de carga y/o de la temperatura en el segundo reactor. A fin de maximizar la duracion de una etapa durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los reactores por tanto es beneficioso cortocircuitar una cantidad sustancial del reactor, pero sin sobrepasar un valor ftmite.

En una realizacion preferida, se usa una seccion de acondicionamiento de catalizador, permitiendo que estas zonas de seguridad se permuten durante su funcionamiento, es decir, sin detener el funcionamiento de la unidad: primero, un sistema que funciona a presion moderada (1.000 a 5.000 kPa, pero preferentemente de 1.500 a 2.500 kPa) garantiza las siguientes operaciones sobre el reactor de seguridad desconectado: lavado, extraccion y enfriamiento, antes de la descarga del catalizador usado; luego calentamiento y sulfuracion despues de cargar el catalizador fresco; a continuacion, otro sistema para la presurizacion/despresurizacion con valvulas de compuerta de diseno apropiado permite la permutacion eficiente de estas zonas de seguridad sin detener la unidad, es decir, sin afectar a su factor de operacion, ya que todas las operaciones de lavado, extraccion, descarga del catalizador usado, carga del catalizador fresco, calentamiento y sulfuracion se llevan a cabo sobre el reactor o la zona de seguridad desconectada. Como alternativa, se puede usar un catalizador de pre-actividad en la seccion de acondicionamiento a fin de simplificar el procedimiento de permutacion durante su funcionamiento.

Cada zona de seguridad contiene al menos dos lechos catalfticos (por ejemplo 2, 3, 4, o 5 lechos catalfticos). Cada lecho catalftico contiene al menos una capa de catalizador que contiene uno o mas catalizadores, opcionalmente suplementado con al menos una capa inerte. Los catalizadores usados en el lecho(s) catafttico(s) pueden ser identicos o diferentes.

El procedimiento de hidrotratamiento usando reactores permutables con by-pass externo por tanto puede aumentar en gran medida la duracion de un ciclo. Durante la etapa de cortocircuito, la carga tiene un menor tiempo de permanencia en los reactores permutables a causa del by-pass. Por tanto, con el fin de mantener un grado constante de hidrotratamiento en la salida del ultimo reactor, la temperatura en las zonas de seguridad aumenta gradualmente. Esto ultimo tambien aumenta globalmente durante el ciclo para contrarrestar la desactivacion del catalizador. Sin embargo, este aumento de la temperatura promueve la deposicion de coque, acelerando los procesos de obstruccion. Por lo tanto, para limitar un aumento excesivo de la temperatura, la fraccion cortocircuitada debe estar aun mas restringida. La fraccion de reactor que se cortocircuita se basa por tanto en la optimizacion entre la ganancia en el tiempo de ciclo y un aumento limitado de la temperatura.

De acuerdo con una variante preferida, en la entrada de cada zona de seguridad, la carga pasa a traves de una placa de distribucion de filtrado del compuesto por una sola etapa o dos etapas sucesivas, dicha placa que esta situada aguas arriba de los lechos catalfticos, preferentemente aguas arriba de cada lecho catalftico. Esta placa de distribucion de filtrado se describe en la patente US2009177023, permite atrapar las partfculas de obstruccion contenidas en la carga por medio de una placa de distribucion especial que comprende un medio de filtrado. Por lo tanto, la placa de filtrado hace posible aumentar la ganancia de tiempo de ciclo en el procedimiento de hidrotratamiento usando zonas de seguridad permutables. Esta placa de filtrado permite simultaneamente la distribucion de la fase de gas (hidrogeno y la parte gaseosa de la carga) y la fase ftquida (la parte ftquida de la carga) alimentando el reactor mientras proporciona una funcion de filtracion con respecto a las impurezas contenidas en la carga. Por otra parte, la placa de filtrado asegura una distribucion mas uniforme de la mezcla por toda la superficie del lecho catalftico y limita los problemas de mala distribucion durante la fase de obstruccion de la propia placa.

Mas precisamente, la placa de filtrado es un dispositivo para la filtracion y distribucion, dicho dispositivo que comprende una placa situada aguas arriba del lecho catalftico, dicha placa que consiste en una base que es aproximadamente horizontal e integral con las paredes del reactor y a la que estan fijas chimeneas aproximadamente verticales, abiertas en su parte superior para la admision del gas, y en su parte inferior para la eliminacion de la mezcla de gas-ftquido destinada a alimentar el lecho catalftico situado aguas abajo, dichas chimeneas que estan perforadas sobre una cierta fraccion de su altura por una ranura lateral continua o por orificios laterales para la admision de ftquido, dicha placa que soporta un lecho de filtracion que rodea las chimeneas, y dicho lecho de filtracion que consta de al menos una capa de partfculas de tamano inferior o igual al tamano de las partfculas del lecho catalftico. El lecho de filtracion esta compuesto de partfculas que generalmente son inertes pero tambien puede comprender al menos una capa de catalizador identico o que pertenece a la misma familia que el catalizador del lecho catalftico. Esta ultima variante permite reducir el volumen de los lechos catalfticos en el reactor.

La placa de distribucion de filtrado tambien puede comprender dos etapas y esta compuesta de dos placas sucesivas: la primera placa que soporta un lecho de seguridad compuesto de partfculas internas y de al menos una capa de catalizador identico o que pertenece a la misma familia que el catalizador del lecho catalftico. Esta placa se describe en la patente US2009177023. El lecho esta dispuesto en una rejilla, la fase ftquida fluye a traves del lecho de seguridad y el gas a traves de las chimeneas que atraviesan el lecho de seguridad y la primera placa. Al final de

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la obstruccion, el ftquido y el gas fluyen simultaneamente a traves de las chimeneas al tiempo que permiten que la segunda placa siga proporcionando su funcion de distribucion. La segunda placa proporciona la funcion de distribucion del gas y del ftquido: puede estar compuesta de chimeneas con perforaciones laterales para el paso del ftquido o estar compuesta de “bubble-cap” o de “vapor-lift”.

De acuerdo con otra variante, el procedimiento de hidrotratamiento segun la presente invencion puede comprender mas de dos reactores permutables (por ejemplo 3, 4 o 5) que funcionan segun el mismo principio de permutacion y de by-pass, cada reactor permutable que tiene al menos dos lechos catalfticos.

La Fig. 4 muestra el caso de tres zonas de seguridad que tienen cada una dos lechos catalfticos. El procedimiento comprendera, en su realizacion preferida, una serie de ciclos que tienen cada uno nueve etapas sucesivas:

- una etapa a) durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los lechos catalfticos del reactor R1a, y a continuacion todos los lechos catalfticos del reactor R1b y, finalmente, todos los lechos catalfticos del reactor R1c,

- una etapa a') (etapa de by-pass) durante la cual la carga cortocircuita el lecho catalftico desactivado y/u obstruido A1 del primer reactor R1a y se introduce en el siguiente lecho catalftico A2 aguas abajo del reactor R1a, y a continuacion, pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1b y, finalmente, todos los lechos catalfticos del reactor R1c,

- una etapa b) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor R1b, y a continuacion todos los lechos catalfticos del reactor R1c, el reactor R1a que se cortocircuita para la regeneracion y/o sustitucion del catalizador,

- una etapa c) durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los lechos catalfticos del reactor R1b y a continuacion, todos los lechos catalfticos del reactor R1c y, finalmente, todos los lechos catalfticos del reactor R1a,

- una etapa c') (etapa de by-pass) durante la cual la carga cortocircuita el lecho catalftico B1 desactivado y/u obstruido del segundo reactor R1b y se introduce en el siguiente lecho catalftico B2 aguas abajo del reactor Rib, y a continuacion, pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor Ric, y, finalmente, todos los lechos catalfticos del reactor Ria,

- una etapa d) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor Ric, y a

continuacion todos los lechos catalfticos del reactor Ria, el reactor Rib que se cortocircuita para la regeneracion

y/o sustitucion del catalizador,

- una etapa e) durante la cual la carga atraviesa sucesivamente todos los lechos catalfticos del reactor Ric, y a continuacion todos los lechos catalfticos del reactor Ria y finalmente todos los lechos catalfticos del reactor Rib,

- una etapa e') (etapa de by-pass) durante la cual la carga cortocircuita el lecho catalftico desactivado y/u obstruido Ci del tercer reactor Ric y se introduce en el siguiente lecho catalftico C2 aguas abajo del reactor Ric, y a continuacion, pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor Ria, y finalmente todos los lechos catalfticos del reactor Rib,

- una etapa f) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos del reactor Ria, y a

continuacion todos los lechos catalfticos del reactor Rib, el reactor Ric que se cortocircuita para la regeneracion

y/o sustitucion del catalizador.

En el caso que se muestra esquematicamente en la Fig. 4 el procedimiento funciona de una manera equivalente a la descrita en relacion con la Fig. 2 (se han omitido los sfmbolos de referencia para las ftneas por razones de legibilidad).

Durante la etapa a), las valvulas Vi, V2, V7 y V8 estan abiertas y las valvulas Vi', V3, V3', V5, V6, V9, Vi0 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa a'), las valvulas Vi', V2, V7, V8 estan abiertas y las valvulas Vi, V3, V3', V5, V6, V9, Vi0 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa b), las valvulas V3, V7 y V8 estan abiertas y las valvulas Vi, Vi', V2, V3', V5, V6, V9, Vi0 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa c), las valvulas V3, V7, V9 y V5 estan abiertas y las valvulas Vi, Vi', V2, V3', V6, V8, Vi0 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa c'), las valvulas V3', V7, V9 y V5 estan abiertas y las valvulas Vi, Vi', V2, V3, V6, V8, Vi0 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa d), las valvulas Vi0, V9 y V5 estan abiertas y las valvulas Vi, Vi', V2, V3, V3', V6, V7, V8 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa e), las valvulas Vi0, V9, V2 y V6 estan abiertas y las valvulas Vi, Vi', V3, V3', V5, V7, V8 y Vi0' estan cerradas.

Durante la etapa e'), las valvulas Vi0', V9, V2 y V6 estan abiertas y las valvulas Vi, Vi', V3, V3', V5, V7, V8 y Vi0 estan cerradas.

Durante la etapa f), las valvulas Vi, V2 y V6 estan abiertas y las valvulas Vi', V3, V3', V5, V7, V8, V9, Vi0 y Vi0' estan cerradas.

Las diferentes variantes del procedimiento descrito anteriormente para un sistema de dos reactores permutables con dos lechos catalfticos tambien se aplican a un sistema que tiene mas de dos reactores permutables. Estas diferentes variantes son en particular: el sistema de acondicionamiento, la posibilidad de tener mas de dos lechos catalfticos

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por reactor, la posibilidad de tener lechos con diferentes volumenes como se ha definido anteriormente, el volumen del lecho(s) catalftico(s) cortocircuitado(s) en una zona de seguridad es menor que ((n-1) Vtot)/n, manteniendo el grado de hidrotratamiento elevando la temperature, la integracion de una placa de filtracion a la entrada de cada reactor aguas arriba del primer lecho catalftico, preferentemente aguas arriba de cada lecho catalftico.

El procedimiento de acuerdo con la invencion ventajosamente se puede llevar a cabo a una temperatura comprendida entre 320 °C y 430 °C, preferentemente de 350 °C a 410 °C, a una presion parcial de hidrogeno, ventajosamente, comprendida entre 3 MPa y 30 MPa, preferentemente entre 10 y 20 MPa, a una velocidad espacial (HSV) ventajosamente comprendida entre 0,05 y 5 volumenes de carga por volumen de catalizador y por hora, y con una relacion de gas hidrogeno a carga ftquida de hidrocarburos, ventajosamente, comprendida entre 200 y 5.000 metros cubicos normales por metro cubico, preferentemente de 500 a 1500 metros cubicos normales por metro cubico. El valor de HSV de cada reactor permutable en funcionamiento preferentemente es de aproximadamente 0,5 a 4 h"1 y mas a menudo de aproximadamente 1 a 2 h-1. El valor global de HSV de los reactores permutables y el de cada reactor se seleccionan de manera que consigan la maxima HDM mientras se controla la temperatura de reaccion (que limita el efecto exotermico).

Los catalizadores de hidrotratamiento usados preferentemente son catalizadores conocidos y generalmente son catalizadores granulares que comprenden, sobre un soporte, al menos un metal o compuesto metalico que tiene una funcion de hidro-deshidrogenacion. Estos catalizadores ventajosamente son catalizadores que comprenden al menos un metal del grupo VIII, seleccionado generalmente del grupo que comprende rnquel y/o cobalto, y/o al menos un metal del grupo VIB, preferentemente molibdeno y/o wolframio. El soporte usado generalmente se selecciona del grupo que comprende alumina, sflice, sflice-aluminas, magnesia, arcillas y mezclas de al menos dos de estos minerales. Antes de la inyeccion de la carga, los catalizadores usados en el procedimiento de acuerdo con la presente invencion preferentemente se someten a un tratamiento de sulfuracion para transformar, al menos en parte, las especies metalicas en sulfuro antes de que se pongan en contacto con la carga a tratar. Este tratamiento de activacion por sulfuracion es muy conocido para un experto en la materia y se puede llevar a cabo por cualquier metodo ya descrito en la literatura, ya sea in situ, es decir, en el reactor, o ex situ.

Las cargas tratadas en el procedimiento segun la invencion se seleccionan ventajosamente a partir de residuos atmosfericos, residuos de vacfo de destilacion directa, crudos, crudos sin fraccion de cabeza, aceites desasfaltados, residuos de procedimientos de conversion, tales como por ejemplo los procedentes de la coquizacion, de la hidroconversion en lecho fijo, en lecho en ebullicion, o incluso en lecho movil, aceites pesados de cualquier origen y, en particular, los obtenidos a partir de arenas bituminosas o esquistos bituminosos, usados solos o mezclados. Estas cargas se pueden usar ventajosamente tal como estan o diluidas con una fraccion de hidrocarburo o una mezcla de fracciones de hidrocarburos que se pueden seleccionar entre los productos obtenidos a partir de un procedimiento de craqueo catalftico en lecho fluido (FCC, de acuerdo con las iniciales del nombre anglosajon "Fluid Catalytic Cracking"), un aceite de corte ligero (LCO, de acuerdo con las iniciales del nombre anglosajon "Light Cycle Oil"), un aceite de corte pesado (HCO, de acuerdo con las iniciales del nombre anglosajon "Heavy Cycle Oil"), un aceite decantado (DO, de acuerdo con las iniciales del nombre anglosajon "Decanted Oil"), un residuo de FCC, o que se pueden obtener de la destilacion, las fracciones de gasoleos, en particular, las obtenidas por destilacion al vacfo (VGO, de acuerdo con las iniciales del nombre anglosajon "Vacuum Gas Oil"). Las cargas pesadas tambien pueden comprender ventajosamente cortes procedentes del procedimiento de licuefaccion del carbon, extractos aromaticos, o cualquier otro corte de hidrocarburos o incluso de cargas no derivadas del petroleo tales como derivados gaseosos y/o ftquidos (que contienen poco o nada de solido) de la conversion termica (con o sin catalizador y con o sin hidrogeno) de carbon, de biomasa o de residuos industriales, tales como por ejemplo poftmeros reciclados.

Dichas cargas pesadas generalmente tienen mas del 1 % en peso de moleculas que tienen un punto de ebullicion superior a 500 °C, un contenido de metales Ni + V por encima de 1 ppm en peso, preferentemente por encima de 20 ppm en peso, y un contenido de asfaltenos, precipitados en heptano, por encima del 0,05 % en peso, preferentemente, por encima del 1 % en peso.

El procedimiento de hidrotratamiento de acuerdo con la invencion permite efectuar el 50 % o mas de HDM de la carga en la salida de los reactores permutables (y mas precisamente del 50 al 95% de HDM) debido a la HSV seleccionada y la eficiencia del catalizador de HDM.

El procedimiento de hidrotratamiento de acuerdo con la invencion usando el sistema de zonas de seguridad permutables que incluye al menos una etapa de by-pass precede ventajosamente a un procedimiento para el hidrotratamiento de cargas pesadas de hidrocarburos en lecho fijo o en lecho en ebullicion.

Preferentemente, precede al procedimiento Hyvahl-F™ del solicitante que comprende al menos una etapa de hidrodesmetalizacion y al menos una etapa de hidrodesulfuracion. El procedimiento segun la invencion preferentemente se integra aguas arriba de la seccion de HDM, los reactores permutables que se usan como lechos de seguridad. En el caso mostrado en la Fig. 1, la carga 1 entra en el reactor(es) de seguridad permutable a traves de la tubena 1 y sale de este reactor(es) a traves de la tubena 13. La carga que sale del reactor(es) de seguridad entra, a traves de la tubena 13, a la seccion de hidrotratamiento 14 y mas precisamente a la seccion de HDM 15 que comprende uno o varios reactores. El efluente de la seccion de HDM 15 se evacua a traves de la tubena 16, y a

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continuacion se env^a a la seccion de HDT 17 que comprende uno o varios reactores. El efluente final se retira por la tubena 18.

La presente invencion tambien se refiere a una instalacion (Fig. 2) para la realizacion del procedimiento segun la invencion que comprende al menos dos reactores de lecho fijo (Rla, R1b) dispuestos en serie y cada uno que contiene al menos dos lechos cataltticos (A1, A2, B1, B2), el primer lecho de cada reactor que tiene al menos una tubena de entrada para un gas (no mostrada) y una tubena de entrada para una carga de hidrocarburos (21, 22), dichas tubenas de entrada para la carga cada una que contiene una valvula (V1, V3) y que estan conectadas por una tubena comun (3), cada reactor que tiene al menos una tubena de salida (23,24) cada una que contiene una valvula (V5, V6) para la evacuacion del efluente, la tubena de salida de cada reactor (23, 24) que esta conectada por una tubena adicional (26, 27) que tiene una valvula (V2, V4) a la tubena de entrada (22, 21) de la carga del reactor aguas abajo, caracterizada por que la instalacion comprende ademas, para cada reactor, una tubena de entrada de la carga para cada lecho catalttico (31, 32), dichas tubenas cada una que tiene una valvula (V1', V3') y que estan conectadas a dicha tubena de entrada para la carga de hidrocarburos del primer lecho (21, 22), y cada valvula de la instalacion que se puede abrir o cerrar por separado.

Segun una variante preferida, la instalacion comprende una placa de distribucion de filtrado compuesta por una sola etapa o por dos etapas sucesivas en la entrada de cada reactor, situada aguas arriba de los lechos cataltticos, preferentemente aguas arriba de cada lecho catalttico.

Ejemplo 1 (no de acuerdo con la invencion)

La carga consiste en una mezcla (70/30 % en peso) de residuo atmosferico (RA) originario de Oriente Medio (Arabian Medium) y de un residuo de vacfo (RV) originario de Oriente Medio (Arabian Light). Esta mezcla se caracteriza por una alta viscosidad (0,91 mPa s) a temperatura ambiente, una densidad de 994 kg/m3, altos contenidos de carbono Conradson (14 % en peso) y asfaltenos (6 % en peso) y un alto nivel de mquel (22 ppm en peso), vanadio (99 ppm en peso) y azufre (4,3 % en peso).

El procedimiento de hidrotratamiento se lleva a cabo de acuerdo con el procedimiento descrito en el documento FR2681871 y comprende el uso de dos reactores permutables. Los dos reactores se cargan con un catalizador de hidrodesmetalizacion CoMoNi/alumina. Un ciclo se define como la integracion de las etapas de a) a d). El tiempo de desactivacion y/o de obstruccion se alcanza cuando la perdida de carga alcanza 0,7 MPa (7 bar) y/o la temperatura media de un lecho alcanza 405 °C, y/o cuando la diferencia de temperatura en un lecho catalttico se vuelve inferior a 5 °C.

El procedimiento se lleva a cabo a una presion de 19 MPa, una temperatura a la entrada del reactor al inicio del ciclo de 360 °C, y al final del ciclo de 400 °C, y una HSV = 2 h-1 por reactor, lo que permite que se mantenga un grado de desmetalizacion de cerca del 60 %.

La Tabla 3 y la Fig. 5 muestran el tiempo de funcionamiento (en dfas) para el procedimiento segun el documento FR2681871 (sin by-pass). As^ segun la Fig. 5, la curva del reactor R1a de acuerdo con el estado de la tecnica (caso base R1a) muestra, al inicio del ciclo, un aumento de perdida de carga en el primer reactor R1a hasta su valor maximo tolerable (Ap = 0,7 MPa o 7 bar), despues de lo cual se requiere la sustitucion del catalizador. En el caso del estado de la tecnica (FR268187), el tiempo de funcionamiento del reactor R1a, por lo tanto, es de 210 dfas. En el momento de la sustitucion del catalizador del reactor R1a, la perdida de carga en el reactor R1b alcanza aproximadamente 300 kPa. Durante la fase siguiente en la cual la carga pasa a traves del reactor R1b y a continuacion a traves del reactor R1a que contiene catalizador fresco, la perdida de carga del reactor R1b aumenta hasta el valor maximo tolerable, al que se llega despues de 320 dfas de funcionamiento. En estos reactores permutables se puede contemplar un segundo ciclo, reemplazando el catalizador del reactor R1b.

Por consiguiente, el tiempo de desactivacion y/o de obstruccion (o tiempo de funcionamiento) de la primera zona es de 210 dfas. En general, se observa un tiempo de ciclo de 320 dfas para el primer ciclo y de 627 dfas para dos ciclos.

Ejemplo 2 (de acuerdo con la invencion)

El procedimiento de hidrotratamiento se repite con la misma carga y en las mismas condiciones de operacion y con el mismo catalizador segun el ejemplo 1, excepto por que el procedimiento comprende el uso de dos reactores permutables, cada reactor que contiene dos lechos cataltticos, el primer lecho catalttico que representa un volumen del 20 %, y el segundo que representa un volumen del 80 % (by-pass del 20 %), y se lleva a cabo el procedimiento de acuerdo con la invencion. Un ciclo se define como la integracion de las etapas de a) a d). El tiempo de desactivacion y/o de obstruccion se alcanza cuando la perdida de carga alcanza 0,7 MPa (7 bar) y/o la temperatura media de un lecho alcanza 405 °C, y/o cuando la diferencia de temperatura en un lecho catalttico se vuelve inferior a 5 °C. El grado de HDM se mantiene al 60 %.

La Tabla 3 y la Fig. 5 muestran la ganancia en el tiempo de funcionamiento (en dfas) para el procedimiento de acuerdo con la invencion con una fraccion cortocircuitada del 20 % en cada reactor.

5

10

15

20

25

Tabla 3: Ganancia de tiempo de funcionamiento ^as) sin by-pass externo (de acuerdo con la patente FR2681871) y ______________________________con un by-pass del 20 % en cada reactor.______________________________

Caso

Base (by-pass del 0 %) (no conforme a la invencion) By-Pass del 20 % (conforme a la invencion)

Duracion R1-A Ciclo 1

210 d 252 d

Duracion R1-B Ciclo 1

320 d 380 d

Ganancia Total al final de 1 ciclo

- 60 d

Duracion R1-A Ciclo 2

487 d 577 d

Duracion R1-B Ciclo 2

627 d 741 d

Ganancia Total al final de 2 ciclos

- 114 d

Por tanto, se puede observar que el procedimiento de hidrotratamiento que integra una fraccion cortocircuitada del 20 % permite aumentar la duracion de un primer ciclo de 60 dfas (es decir, un 18,75 %) y de 114 dfas para dos ciclos (es decir, un 18,2%) mientras se mantiene un grado de HDM del 75 %, equivalente al grado de HDM de acuerdo con el procedimiento sin by-pass externo.

La Fig. 5 muestra la variacion de perdida de carga con el tiempo medida en los reactores R1a y R1b sin by-pass externo (de acuerdo con la patente FR2681871, curvas para los casos base R1a y R1b) y en los reactores R1a y R1b con un by-pass externo del 20 % (de acuerdo con la invencion, curvas de PRS ByP R1a y R1b).

Asf, segun la Fig. 5, la curva del reactor R1a (curva PRS ByP R1a) muestra, al inicio del ciclo, un aumento de perdida de carga en el primer reactor R1a hasta su valor maximo tolerable (Ap = 0,07 MPa o 7 bar). Cuando se alcanza este valor, el by-pass cortocircuita el primer lecho y la carga se introduce en el segundo lecho A2 del reactor R1a. La perdida de carga en el reactor cae entonces repentinamente (gancho en la curva PRS ByP R1a), sin volver a la perdida de carga inicial, para volver a aumentar gradualmente hasta el punto en que se obstruye el siguiente lecho (segundo) y se alcanza de nuevo el valor lfmite de perdida de carga. La ganancia de tiempo obtenida al final de la etapa a') es entonces de Atc1-R1a (32 dfas). La perdida de carga del reactor R1a cae entonces abruptamente debido a que el sistema pasa a la etapa b), durante la cual se sustituye el catalizador del reactor R1a. Solo entonces la carga pasa a traves del reactor R1b, y entonces R1b y R1a despues de la sustitucion. La curva R1b (curva PRS ByP R1b) muestra la perdida de carga del segundo reactor R1b en funcion del tiempo. Se observa el mismo fenomeno de ganancia de tiempo por el by-pass externo al final de la etapa c'): Atc2-R1b (60 dfas).

La Fig. 2 tambien muestra un segundo ciclo de reactores permutables. La ganancia de tiempo despues de 2 ciclos sucesivos es entonces Atc2-R1b (114 dfas). Se puede ver que cuantos mas ciclos haya, mayor es la ganancia de tiempo.

Claims (10)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para el hidrotratamiento de una fraccion pesada de hidrocarburos que contiene asfaltenos, sedimentos, impurezas que contienen azufre, que contienen nitrogeno y que contienen compuestos metalicos en el que se hace pasar la carga de hidrocarburos y de hidrogeno, en condiciones de hidrotratamiento a una temperatura comprendida entre 320 °C y 430 °C, bajo una presion parcial de hidrogeno comprendida entre 3 MPa y 30 MPa, a una velocidad espacial comprendida entre 0,05 y 5 volumenes de carga por volumen de catalizador y por hora y con una relacion de hidrogeno gaseoso a carga ftquida de hidrocarburo comprendida entre 200 a 5.000 metros cubicos normales por metro cubico, sobre un catalizador de hidrotratamiento, en al menos dos zonas de seguridad de hidrotratamiento en lechos fijos que contienen cada una al menos dos lechos catalfticos, las zonas de seguridad que estan dispuestas en serie para sus usos de forma dclica, que consiste en la repeticion sucesiva de las etapas b), c) y c') que se definen a continuacion:

   - una etapa a) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos de las zonas de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

   - una etapa a') durante la cual se introduce la carga, cortocircuitando el lecho catalftico desactivado y/u obstruido, sobre el siguiente lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

   - la etapa a') que se repite hasta que la carga se introduce en el ultimo lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion,

   - una etapa b) durante la cual la zona de seguridad desactivada y/u obstruida se cortocircuita y el catalizador que contiene se regenera y/o se sustituye con catalizador nuevo y durante la cual se usa(n) la o las otra(s) zona(s) de seguridad,

   - una etapa c) durante la cual la carga pasa a traves de todos los lechos catalfticos de las zonas de seguridad, la zona de seguridad cuyo catalizador se ha regenerado durante la etapa anterior que se vuelve a conectar de modo que se encuentre aguas abajo de todas las otras zonas de seguridad y dicha etapa que prosigue durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad,

   - una etapa c') durante la cual la carga se introduce sobre el siguiente lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad, la etapa c') que se repite hasta que la carga se introduce en el ultimo lecho catalftico aun no desactivado y/u obstruido de la misma zona de seguridad durante un periodo como maximo igual al tiempo de desactivacion y/o de obstruccion de una zona de seguridad.
2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 en el que cada zona de seguridad tiene n lechos, cada lecho i que tiene un volumen Vi, el volumen de catalizador total de la zona de seguridad Vtot que es la suma de los volumenes Vi de los n lechos; cada volumen Vi de un lecho i comprendido en los n-1 primeros lechos de la zona de seguridad tiene un volumen Vi definido entre el 5 % del volumen total Vtot y el porcentaje resultante del volumen total Vtot dividido por el numero de lechos n; y en el que para dos lechos consecutivos i e i + 1, el volumen del primer lecho Vi es inferior o igual al volumen del siguiente lecho Vi+1, a excepcion de los dos ultimos lechos consecutivos Vn- 1 y Vn en los que el volumen del penultimo lecho Vn-1 es estrictamente menor que el volumen del ultimo lecho Vn.
3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que durante las etapas a') y c') el volumen maximo del o de los lecho(s) catalftico(s) cortocircuitado(s) en una zona de seguridad se define como menor que el volumen dado por la formula ((n-1) Vtot)/n, siendo n el numero total de lechos catalfticos, siendo Vtot el volumen catalftico total de la zona de seguridad que se define por la suma de los volumenes de los n lechos catalfticos de la zona de seguridad.
4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que el grado de hidrotratamiento se mantiene por un aumento de la temperatura.
5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que, en la entrada de cada zona de seguridad, la carga pasa a traves de una placa de distribucion de filtrado compuesta de una sola etapa o de dos etapas sucesivas, dicha placa esta situada aguas arriba de los lechos catalfticos.
6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en el que la carga pasa a traves de una placa de distribucion de filtrado aguas arriba de cada lecho catalftico de una zona de seguridad.
7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que precede a un procedimiento de hidrotratamiento de lecho fijo o lecho en ebullicion.
8. 8. Instalacion para la realizacion del procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende al menos dos reactores (R1a, R1b) de lechos fijos dispuestos en serie y cada uno que contiene al menos dos lechos catalfticos (A1, A2; B1, B2), el primer lecho de cada reactor que tiene al menos una tubena de entrada para un gas y una tubena de entrada para una carga de hidrocarburos (21, 22), dichas tubenas de entrada de carga que cada una contiene una valvula (V1, V3) y que estan conectadas por una tubena comun (3), cada reactor que tiene al menos

   una tubena de salida (23, 24) cada una que contiene una valvula (V5, V6) para la evacuacion del efluente, la tubena de salida de cada reactor (23, 24) que esta conectada por una tubena adicional (26, 27) que incluye una valvula (V2, V4) a la tubena de entrada (22, 21) de la carga del reactor aguas abajo, caracterizado por que la instalacion comprende ademas, para cada reactor, una tubena de entrada de carga para cada lecho catalftico (31, 32), dichas 5 tubenas cada una que incluye una valvula (V1', V3') y que estan conectadas a dicha tubena de entrada de la carga

   de hidrocarburos del primer lecho (21, 22), cada valvula de la instalacion que se puede abrir o cerrar por separado.
9. 9. Instalacion de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizada por que comprende una placa de distribucion de filtrado compuesta por una sola etapa o por dos etapas sucesivas en la entrada de cada reactor, dicha placa esta

   10 situada aguas arriba de los lechos cataltticos.
10. 10. Instalacion de acuerdo con una de las dos reivindicaciones anteriores, caracterizadas por que comprende una placa de distribucion de filtrado compuesta por una sola etapa o por dos etapas sucesivas aguas arriba de cada lecho catalftico.

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