Un proceso de síntesis de hidrocarburos en suspensión que incluye hidroisomerizar un líquido de hidrocarburos producido por la reacción de síntesis mientras que dicho líquido de hidrocarburos está siendo producido a partir de un gas de síntesis,

comprende las etapas de:

(a) introducir dicho gas de síntesis que comprende una mezcla de H2 y CO en un cuerpo de suspensión que comprende una suspensión trifásica en un reactor de síntesis de hidrocarburos de Fischer-Tropsch en suspensión, en el cual dicha suspensión comprende burbujas de gas y un catalizador de síntesis de hidrocarburos en partículas en un líquido de hidrocarburos en suspensión;

(b) hacer reaccionar dichos H2 y CO en dicho reactor de síntesis en presencia de dicho catalizador en condiciones de reacción eficaces para formar hidrocarburos, una porción de los cuales son líquidos en las condiciones de reacción y comprenden dicho líquido de hidrocarburos en suspensión;

(c) poner en contacto una porción de dicha suspensión procedente de dicho cuerpo de suspensión con medios para eliminar burbujas de gas, a fin de formar un líquido de hidrocarburos en suspensión con contenido reducido de burbujas de gas;

(d) introducir un gas de tratamiento de hidrógeno y dicho líquido de hidrocarburos con contenido reducido de burbujas de gas en (c) hasta una zona de hidroisomerización en uno o más reactores de sustentación exteriores a, en comunicación fluida con y dependiendo de, dicho reactor de síntesis, en el cual reaccionan en presencia de un catalizador de hidroisomerización monolítico para formar un líquido de hidrocarburos hidroisomerizados que tiene un punto de fluidez reducido, y en el que dicho gas de tratamiento también actúa como un gas de sustentación para producir la circulación de dicha suspensión desde dicho reactor de síntesis a través de dicho uno o más reactores de sustentación; y

(e) introducir de nuevo todo o una porción de dicho líquido de punto de fluidez reducido en dicho reactor de síntesis en el cual se mezcla con dicho cuerpo de suspensión en el interior del mismo

Síntesis de hidrocarburos en suspensión con zona de isomerización en un bucle de reactor de sustentación externo.

Campo de la invención

La invención se refiere a un proceso de síntesis de hidrocarburos en suspensión que incluye la isomerización en un bucle de reactor de sustentación externo. Más particularmente, la invención se refiere a un proceso de síntesis de hidrocarburos de tipo Fischer-Tropsch en suspensión, en el cual el líquido de suspensión de hidrocarburos sintetizados en el reactor de síntesis se hace circular a través de un reactor de sustentación externo, en el cual reacciona con hidrógeno en presencia de un catalizador de la hidroisomerización monolítico, a fin de hidroisomerizar el líquido y reducir su punto de fluidez. El líquido hidroisomerizado se hace pasar entonces nuevamente al reactor de síntesis.

Antecedentes de la invención

El proceso de síntesis de hidrocarburos de Fischer-Tropsch en suspensión es actualmente bien conocido y está bien documentado, tanto en patentes como en la literatura técnica. Este proceso comprende introducir un gas de síntesis, que comprende una mezcla de H₂ y CO, en una suspensión reactiva caliente que comprende hidrocarburos sintetizados que son líquidos en las condiciones de la reacción de síntesis y en la que se dispersa un catalizador de tipo Fischer-Tropsch en partículas. El H₂ y el CO reaccionan en presencia del catalizador y forman hidrocarburos. El líquido de los hidrocarburos se retira continua o intermitentemente del reactor y es conducido por tubería hasta una o más operaciones de mejora de la calidad, situadas aguas abajo. Los productos mejorados pueden incluir, por ejemplo, un petróleo crudo sintético, diversos combustibles y fracciones de aceite lubricante, y cera. La mejora de la calidad aguas abajo incluye operaciones de fraccionamiento y conversión, que comprenden típicamente hidroisomerización, en la que se modifica una parte de la estructura molecular de al menos algunas de las moléculas del hidrocarburo.

Según el documento US 5958986, el catalizador de Fischer-Tropsch se puede rejuvenecer haciendo pasar la suspensión a una tubería de sustentación externa al reactor, en la que entra en contacto con un gas rejuvenecedor que contiene hidrógeno. Según el documento US 4423265, una porción de la suspensión del catalizador de Fischer-Tropsch se retira periódica o continuamente del reactor de síntesis, y el catalizador se separa del vehículo líquido que se somete a craqueo e isomerización antes de ser devuelto parcialmente al reactor de síntesis.

Constituiría una mejora si el líquido de suspensión de hidrocarburos sintetizados se pudiera hidroisomerizar para reducir sus puntos de fluidez y fusión, lo que lo hace más transportable por tubería, antes de transferir el mismo a operaciones situadas aguas abajo.

Sumario de la invención

La invención se refiere a un proceso de síntesis de hidrocarburos de tipo Fischer-Tropsch en suspensión, como se describe en la reivindicación 1, en el que una porción del líquido de suspensión de hidrocarburos sintetizados se retira del reactor de síntesis y se introduce en uno o más reactores de sustentación externos, en los cuales reacciona con hidrógeno en presencia de un catalizador de la hidroisomerización, y preferiblemente un catalizador de la hidroisomerización monolítico, para hidroisomerizar el líquido, que entonces se devuelve nuevamente a la suspensión trifásica (cuerpo principal de la suspensión) en el reactor. El líquido de la suspensión, que comprende hidrocarburos sintetizados que son líquidos en las condiciones de la reacción de síntesis, comprende principalmente parafinas normales, y la hidroisomerización reduce sus puntos de fluidez y de fusión, haciéndolo de ese modo más bombeable y susceptible de ser transportado por tubería. El reactor de sustentación externo puede comprender un conducto o tubo de fluido hueco simple vertical. En funcionamiento, la suspensión caliente procedente del cuerpo principal de la suspensión se pone en contacto con medios para eliminar burbujas de gas, y preferiblemente tanto burbujas de gas como sólidos en partículas procedentes del líquido de suspensión que, junto con un gas de tratamiento de hidrógeno, se retira entonces del reactor de síntesis y se introduce en el uno o más reactores de sustentación externos. El catalizador de la hidroisomerización está localizado en el interior del reactor de sustentación, y comprende la zona de hidroisomerización. De este modo, el líquido de hidrocarburos sintetizados se retira del reactor de síntesis, pasa a y a través del interior del reactor de sustentación, y de nuevo al reactor de síntesis.

El hidrógeno o gas de tratamiento de hidrógeno inyectado en la zona de reacción de sustentación actúa como un gas de sustentación para proporcionar una circulación del líquido de suspensión entre el reactor de síntesis y el tubo externo. La circulación de la suspensión hacia el interior y hacia fuera del reactor de sustentación se logra mediante la acción sustentadora del gas de tratamiento de hidrógeno y, por lo tanto, el reactor de hidroisomerización externo se puede considerar como una forma de tubo de sustentación o reactor de sustentación de gas. El reactor de sustentación se encuentra en comunicación fluida con el cuerpo principal de la suspensión en el interior del reactor de síntesis, por medio de porciones de conductos superiores e inferiores que se abren a porciones superiores e inferiores respectivas del reactor. Esto permite la hidroisomerización del líquido de suspensión (i) en un bucle de reacción externo que depende de y que por lo tanto se puede considerar como parte del reactor de síntesis, y (ii) mientras el reactor de síntesis está produciendo hidrocarburos, pero sin interferir con la reacción de síntesis. La concentración del líquido de hidrocarburos hidroisomerizados en el reactor de síntesis continúa aumentando hasta que se alcanzan las condiciones de equilibrio. Cuando la síntesis alcanza el equilibrio, es posible que el líquido de suspensión comprenda en su mayoría hidrocarburos hidroisomerizados de punto de fluidez reducido. En algunos casos, no será necesaria ninguna hidroisomerización adicional del producto de hidrocarburos líquido retirado del reactor de síntesis. Así pues, el proceso de la invención reducirá y en algunos casos incluso eliminará la necesidad de un reactor de hidroisomerización independiente separado y el equipo asociado, aguas abajo del reactor de síntesis. Si es necesario un reactor de hidroisomerización aguas abajo, será más pequeño de lo que sería si el líquido de hidrocarburos sintetizados introducido en él no estuviera al menos parcialmente hidroisomerizado. Si bien la totalidad del líquido de hidrocarburos hidroisomerizados se devuelve típicamente al cuerpo principal de la suspensión con la que se mezcla, en algunas realizaciones una porción del líquido hidroisomerizado se hará pasar desde el reactor de tubo de sustentación directamente a operaciones que se realizan aguas abajo.

El uso de uno o más bucles de hidroisomerización externos asociados con el reactor de síntesis permite que la temperatura de hidroisomerización sea diferente (v.g., más alta) de aquella en la zona del reactor de síntesis. Una temperatura de hidroisomerización más alta hace posible el uso de un catalizador de hidroisomerización más barato, de metal no noble. Los medios de eliminación de las burbujas de gas y preferiblemente de las burbujas de gas de suspensión y de los sólidos están localizados preferiblemente en el cuerpo principal de suspensión, y pueden comprender el mismo medio o medios distintos. Si bien se pueden usar diversos medios de filtración para separar el fluido de suspensión de al menos una porción de las partículas del catalizador antes de que el líquido de suspensión se haga pasar a la zona de hidroisomerización, en la práctica de la invención se puede evitar el uso de medios de filtración usando medios conocidos reductores de los sólidos de suspensión que no emplean filtración. Los medios de eliminación de burbujas de gas y de sólidos, adecuados para uso con la presente invención, son conocidos y se describen, por ejemplo, en las patentes U.S. 5.866.621 y 5.962.537. Los medios simples de eliminación de las burbujas de gas se describen en las patentes U.S. 5.382.748; 5.811.468, y 5.817.702. La eliminación de las burbujas de gas de la suspensión también la densifica y, si se usa adecuadamente en asociación con la alimentación del líquido de suspensión densificado en la zona de hidroisomerización (v.g., vía un tubo de bajada en el cuerpo...

1. Un proceso de síntesis de hidrocarburos en suspensión que incluye hidroisomerizar un líquido de hidrocarburos producido por la reacción de síntesis mientras que dicho líquido de hidrocarburos está siendo producido a partir de un gas de síntesis, comprende las etapas de:

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que existe más de un reactor de sustentación.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho gas de tratamiento actúa como un gas de sustentación para producir circulación de dicha suspensión a través de dichos reactores de sustentación.

4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho líquido de hidrocarburos en suspensión se retira intermitente o continuamente como producto líquido de dicho reactor de síntesis, mientras dicho reactor de síntesis está produciendo dicho líquido de hidrocarburos en suspensión.

5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho líquido de hidrocarburos en suspensión se retira intermitente o continuamente como líquido de producto de dicho reactor de síntesis, mientras está produciendo dicho líquido de hidrocarburos en suspensión, y en el que al menos una porción de dicho líquido del producto se hace pasar a al menos una operación de mejora que comprende al menos fraccionamiento y/o una o más operaciones de conversión.

6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que, además de la eliminación de las burbujas de gas, se retiran también de dicha suspensión al menos una porción de dichas partículas de catalizador antes de introducirla en dicha zona de hidroisomerización.

7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho catalizador de hidroisomerización comprende un catalizador monolítico.

8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho catalizador de hidroisomerización se encuentra en forma de un monolito.

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que dicho catalizador monolítico comprende una pluralidad de cuerpos de catalizador monolíticos dispuestos verticalmente en dicha zona.

10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho uno o más reactores de sustentación están conectados a y dependen de dicho reactor de síntesis.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que al menos una porción de dichos cuerpos monolíticos están separados verticalmente en dicha zona de hidroisomerización.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho gas de tratamiento de hidrógeno se introduce en dicha zona a través de al menos dos medios separados de inyección de gas distanciados verticalmente a lo largo de dicha zona, cada uno de ellos aguas arriba de un cuerpo de catalizador monolítico.

13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 12, en el que un medio de mezcladura estático está localizado en al menos una porción de dichos espacios entre dichos cuerpos monolíticos.

14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que al menos una porción de dicho hidrógeno se inyecta en dicha zona de hidroisomerización aguas arriba de al menos uno de dichos medios de mezcladura.

15. Un proceso con la reivindicación 6, en el que dichas burbujas de gas y sólidos en partículas se retiran de dicha suspensión por medios de eliminación de burbujas de gas y sólidos, sumergidos en dicha suspensión en dicho reactor de síntesis.

16. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 15, en el que dichas burbujas de gas y sólidos en partículas se retiran de dicho líquido de suspensión en dicho reactor de síntesis, y aguas arriba de dicha zona de hidroisomerización por diferencia de densidad.

17. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que dicha suspensión con contenido reducido de burbujas de gas se hace pasar a través de medios de intercambio de calor para cambiar su temperatura hasta un valor diferente del existente en dicho reactor de síntesis, antes de que reaccione con dicho hidrógeno en dicha zona de hidroisomerización.

18. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que dicho líquido de suspensión con contenido reducido de burbujas de gas se alimenta a dicho reactor de sustentación mediante un medio de tubo de descenso sumergido en dicha suspensión en dicho reactor de síntesis.