MÉTODO PARA DETERMINAR LA FUENTE DE ENSUCIAMIENTO EN UNIDADES DEL PROCESO DE TERMOCONVERSIÓN.

Un método para determinar la fuente de depósitos de coque en el equipo de cabeza en una unidad de proceso de termoconversión de hidrocarburos pesados que convierte una alimentación de hidrocarburos pesados en productos de menor punto de ebullición en una zona de termoconversión,

comprendiendo el método las etapas de: (a) introducir una cantidad eficaz de al menos un compuesto orgánico sustancialmente no volátil que contiene metal como un trazador en la alimentación a convertir, compuesto el cual es al menos 90% soluble en dicha alimentación; b) convertir al menos una fracción de dicha alimentación que contiene dicho trazador en una corriente de producto en forma de vapor de productos de menor punto de ebullición; c) hacer pasar dicha corriente de producto en forma de vapor a través de al menos un elemento del equipo de cabeza, en el que se forman depósitos de coque; (d) analizar dichos depósitos de coque para determinar la presencia del metal de dicho trazador; y (e) diferenciar, mediante referencia a la cantidad medida del metal en los depósitos de coque, si la fuente de depósitos de coque en dicho al menos un elemento del equipo de cabeza resulta de: (i) condensación de dicha corriente de producto en forma de va- por, o (ii) arrastre de gotitas de alimentación en dicha corriente de producto en forma de vapor

CAMPO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a un método para determinar la fuente de ensuciamiento en unidades del proceso de termoconversión del petróleo. Más particular-mente, la invención distingue si el ensuciamiento se pro-10 duce debido al arrastre de alimentación de pequeñas goti-tas de alimentación o condensación de la fase de vapor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

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Los procesos de termoconversión, tales como coqui-zación, se usan habitualmente en refinerías de petróleo para convertir alimentaciones de hidrocarburos pesados en productos de menor punto de ebullición más valiosos. Los ejemplos de dos tipos de coquización efectivos para esta 20 invención son la coquización de tiempo de contacto en vapor corto, y la coquización en lecho fluidizado. La co-quización de tiempo de contacto en vapor corto contiene una zona de reacción de tiempo de contacto en vapor corto que contiene un lecho móvil horizontal de sólidos calien-25 tes fluidizados reciclados de una zona de calentamiento. La zona de reacción se hace funcionar a una temperatura de 450ºC a 700ºC (842-1292ºF) y en condiciones tales que el tiempo de residencia de los sólidos y el tiempo de re-sidencia del vapor se controlan independientemente. Las 30

unidades del proceso de coquización de lecho fluidizado convencionales incluyen típicamente una zona de coquiza-ción, una zona de separación, una zona de regeneración del coque, y un equipo de cabeza. En la zona de coquiza-ción, que contiene un lecho fluidizado de sólidos calien-5 tes, preferiblemente coque, se introduce una alimentación de petróleo carbonosa pesada. La alimentación se distri-buye tan uniformemente como sea posible sobre las super-ficies de dichas partículas de coque, en las que se cra-quea en vapores y material carbonoso, que se deposita so-10 bre los sólidos calientes. Los vapores pasan a través de ciclones, que eliminan las partículas de coque arrastra-das. El vapor se descarga entonces en una zona de lavado en la que se eliminan cualesquiera partículas sólidas que queden, el producto más pesado se condensa, y el vapor se 15 enfría entonces hasta productos condensados, que van al fraccionador. Una suspensión de partículas líquidas y sólidas pesadas, que contienen habitualmente de 1 a 3% en peso de partículas de coque, se reciclan hasta extinción desde el lavador hasta la zona de coquización. 20

Durante el proceso de coquización, las alimentacio-nes que se craquean térmicamente tienen una tendencia a formar depósitos sólidos carbonosos, insolubles, que re-visten y obturan el equipo del proceso. La deposición de estos depósitos en el equipo del proceso se denomina en-25 suciamiento, y los depósitos se denominan el ensuciador. Los tapones de coque forran y dañan al equipo de cabeza, tal como los ciclones. Incluso pequeñas cantidades de co-que depositadas sobre la superficie del equipo del proce-so pueden reducir enormemente la eficacia del equipo re-30

duciendo la transferencia de calor. Grandes cantidades de coque depositadas sobre la superficie del equipo del pro-ceso, por ejemplo las boquillas de los ciclones, pueden dar como resultado una caída de la presión elevada, lo que reduce el rendimiento de forma que la unidad se ha de 5 apagar para eliminar los depósitos de coque. El ensucia-miento puede ser debido a una variedad de causas, inclu-yendo el arrastre de la alimentación y condensación de la alimentación vaporizada sobre superficies que después su-fren una termoconversión en coque. Desafortunadamente, 10 cuando se produce tal ensuciamiento, no se podría dife-renciar si la fuente del ensuciamiento fue debida al arrastre de alimentación de pequeñas gotitas de alimenta-ción o condensación de alimentaciones vaporizadas. Por lo tanto, existe la necesidad en la técnica de un método pa-15 ra determinar la fuente de tal ensuciamiento de forma que las condiciones del proceso o el equipo de cabeza se pue-dan ajustar para reducir y/o mitigar la coquización.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN 20

Según la presente invención, se proporciona un método para determinar la fuente de depósitos de coque en el equipo de cabeza en una unidad de proceso de termocon-versión de hidrocarburos pesados que convierte una ali-25 mentación de hidrocarburos pesados en productos de menor punto de ebullición en una zona de termoconversión, com-prendiendo el método las etapas de:

(a) introducir una cantidad eficaz de al menos un compuesto orgánico sustancialmente no volátil que contiene metal como un trazador en la alimentación a convertir, compuesto el cual es al menos 90% soluble en dicha alimentación; 5

b) convertir al menos una fracción de dicha alimenta-ción que contiene dicho trazador en una corriente de producto en forma de vapor de productos de menor pun-to de ebullición;

c) hacer pasar dicha corriente de producto en forma 10 de vapor a través de al menos un elemento del equipo de cabeza, en el que se forman depósitos de coque;

(d) analizar dichos depósitos de coque para determi-nar la presencia del metal de dicho trazador; y

(e) diferenciar, mediante referencia a la cantidad 15 medida del metal en los depósitos de coque, si la fuente de depósitos de coque en dicho al menos un elemento del equipo de cabeza resulta de: (i) conden-sación de dicha corriente de producto en forma de vapor, o (ii) arrastre de gotitas de alimentación en 20 dicha corriente de producto en forma de vapor.

En una realización preferida, el compuesto orgánico no volátil que contiene metal se selecciona del grupo que consiste en metaloporfirinas, acetilacetonatos metálicos 25 y naftenatos metálicos.

En otra realización preferida de la presente inven-ción, el compuesto orgánico que contiene metal es nafte-nato de cobre.

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DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención es adecuada para uso en cual-quier unidad de proceso de termoconversión de hidrocarbu-ros pesados en la que la deposición de coque del equipo 5 de cabeza es un problema. Los procesos preferidos de ter-moconversión de hidrocarburos pesados incluyen procesos de coquización. La coquización se lleva a cabo general-mente a temperaturas relativamente elevadas, a las que se ponen de manifiesto las tendencias a la coquización de 10 las alimentaciones, por ejemplo a temperaturas por encima de 350ºC (662ºF), y más habitualmente por encima de 450ºC (840ºF).

Las alimentaciones adecuadas de hidrocarburos pesa-dos para uso en la presente invención incluyen aceites 15 residuales al vacío, aceites residuales atmosféricos, aceite bruto de petróleo pesado y reducido, brea, asfal-to, bitumen, lodos de carbón, fondos de licuefacción del carbón, las fracciones más pesadas de aceite de arena asfáltica y de aceite de esquisto, y sus mezclas. Tales 20 alimentaciones tendrán típicamente un contenido de carbo-no de Conradson de al menos 5% en peso, generalmente de 5 a 50% en peso. En cuanto al resto de carbono de Conrad-son, véase el ensayo D 189-165 de ASTM.

Una alimentación típica de hidrocarburos pesados, 25 adecuada para la práctica de la presente invención, tendrá típicamente la composición y propiedades dentro de los intervalos expuestos a continuación.

Carbono de Conradson

5 a 40 % en peso

Azufre

0,75 a 8 % en peso

Hidrógeno

9 a 12 % en peso

Nitrógeno

0,2 a 2 % en peso

Carbono

80 a 88 % en peso

Metales

1 a 2000 ppm en peso

Punto de ebullición

340°C (644°F) a 650°C (1202°F)

Densidad específica

- 10 a 35° API

Esta invención usa un compuesto que contiene metal, soluble en hidrocarburos, que es sustancialmente no volá-til a la temperatura de la unidad del proceso de termo-conversión en la que se usa como un trazador para distin-5 guir la fuente de ensuciamiento en áreas de cabeza del reactor. El compuesto será preferiblemente 95% no volá-til, más preferiblemente 98% no volátil. Adicionalmente, el compuesto será preferiblemente al menos 90% soluble en dicha alimentación, más preferiblemente...

1. Un método para determinar la fuente de de-pósitos de coque en el equipo de cabeza en una unidad de proceso de termoconversión de hidrocarburos pesados que 5 convierte una alimentación de hidrocarburos pesados en productos de menor punto de ebullición en una zona de termoconversión, comprendiendo el método las etapas de:

(a) introducir una cantidad eficaz de al menos un 10 compuesto orgánico sustancialmente no volátil que contiene metal como un trazador en la alimentación a convertir, compuesto el cual es al menos 90% soluble en dicha alimentación;

b) convertir al menos una fracción de dicha alimenta-15 ción que contiene dicho trazador en una corriente de producto en forma de vapor de productos de menor pun-to de ebullición;

c) hacer pasar dicha corriente de producto en forma de vapor a través de al menos un elemento del equipo 20 de cabeza, en el que se forman depósitos de coque;

(d) analizar dichos depósitos de coque para determi-nar la presencia del metal de dicho trazador; y

(e) diferenciar, mediante referencia a la cantidad medida del metal en los depósitos de coque, si la 25 fuente de depósitos de coque en dicho al menos un elemento del equipo de cabeza resulta de: (i) conden-sación de dicha corriente de producto en forma de vapor, o (ii) arrastre de gotitas de alimentación en dicha corriente de producto en forma de vapor. 30

2. Método de la reivindicación 1, en el que la unidad del proceso de termoconversión es una unidad de coquización de lecho fluidizado.

3. Método de la reivindicación 2, en el que el 5 compuesto orgánico que contiene metal no volátil se se-lecciona de metaloporfirinas, acetilacetonatos metálicos, y naftenatos metálicos.

4. Método de la reivindicación 1, en el que al menos un elemento del equipo de cabeza es un ciclón. 10

5. Método de la reivindicación 3 ó 4, en el que el compuesto orgánico que contiene metal no volátil es naftenato de cobre.

6. Método de la reivindicación 1 ó 5, en el que la alimentación de hidrocarburos pesados se selecciona 15 del grupo que consiste en aceites residuales al vacío, aceites residuales atmosféricos, aceite bruto de petróleo pesado y reducido, brea, asfalto, bitumen, lodos de carbón, fondos de la licuefacción del carbón, y las frac-ciones más pesadas de aceite de arena asfáltica y de 20 aceite de esquisto.

7. Método de la reivindicación 1, 2 ó 6, en el que se introducen de 10 a 1000 ppm en peso de naftenato de cobre en una alimentación de hidrocarburos pesados.

8. Procedimiento para termoconvertir una alimen-25 tación de hidrocarburos pesados en productos con un menor punto de ebullición, procedimiento el cual comprende las etapas de:

(A) introducir de 10 a 1000 ppm en peso del trazador; 30

(B) inyectar la alimentación de hidrocarburos que contiene dicho compuesto orgánico no volátil que con-tiene metal a través de la boquilla de alimentación a dicha unidad del proceso de termoconversión; y des-pués determinar la fuente de los depósitos de coque 5 usando el método de determinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;

(C) reducir la temperatura de dicha unidad de proceso de termoconversión, o incrementar la temperatura de dicha corriente de producto en forma de vapor en una 10 cantidad eficaz cuando los depósitos de coque en di-cho al menos un elemento del equipo de cabeza son de-bidos a condensación de vapores; o

(D) ajustar las boquillas de alimentación o las mez-cladoras mediante una cantidad eficaz cuando los de-15 pósitos de coque en dicho al menos un elemento del equipo de cabeza resultan del arrastre de la alimen-tación.

9. Procedimiento de la reivindicación 8, en el 20 que al menos un elemento del equipo de cabeza es un ciclón.

10. Procedimiento de la reivindicación 8, en el que la alimentación de hidrocarburos pesados se seleccio-na del grupo que consiste en aceites residuales al vacío, 25 aceites residuales atmosféricos, aceite bruto de petróleo pesado y reducido, brea, asfalto, bitumen, lodos de carbón, fondos de la licuefacción del carbón, y las frac-ciones más pesadas de aceite de arena asfáltica y de aceite de esquisto. 30

11. Procedimiento de la reivindicación 8, en el que la unidad del proceso de termoconversión es una uni-dad de coquización de lecho fluidizado.