PROCEDIMIENTOS PARA LA HIDROCONVERSIÓN DE ACEITES PESADOS.

Procedimiento para la hidroconversión de aceites pesados, seleccionados de entre crudos,

crudos pesados, asfaltos de arenas con alquitrán, residuos de destilación, cortes pesados de destilación, residuos de destilación desasfaltados, aceites vegetales, aceites procedentes de coque y esquistos bituminosos, aceites obtenidos a partir de la termodescomposición de productos residuales, polímeros, biomasas, que se lleva a cabo en un reactor de acumulación de sólidos adecuado con un catalizador de hidrogenación específico en fase de lechada y con la introducción de hidrógeno o de una mezcla de hidrógeno y H2S, que comprende enviar el aceite pesado a una etapa de hidroconversión con un elevado índice de intensidad, que produce una cantidad de productos insolubles en tetrahidrofurano (THF1) de por lo menos 3 kg por tonelada de materia prima convertida, y con una elevada concentración de un catalizador a base de molibdeno en fase de lechada, siendo la cantidad de molibdeno por lo menos de 5 kg por m 3 con respecto al medio de reacción, llevada a cabo en un reactor del tipo torre de barboteo, funcionando con una acumulación de sólidos en el medio de reacción de por lo menos 50 kg/m 3 que está constituido por coque y sulfuros metálicos que proceden de la materia prima, en el que el hidrógeno introducido está en una relación en peso de por lo menos 0,3 con respecto a la materia prima, obteniendo los productos de conversión en la fase de vapor directamente en el reactor

La presente invención describe un procedimiento utilizado para la conversión completa y con elevada productividad de aceites pesados que comprende el envío del aceite pesado a una etapa de hidrotratamiento de elevada intensidad, en presencia de un catalizador de hidrogenación a base de molibdeno en fase de suspensión, que se lleva a cabo en un reactor del tipo torre de barboteo, en el que el hidrógeno actúa como un vector cinético fluidodinámico y como transportador de los productos de conversión, que funciona con la acumulación de coque y de sulfuros metálicos, obteniendo la conversión productos como flujo de salida de la fase de vapor directamente en el reactor.

En los procedimientos utilizados en la conversión de residuos de hidrocarburos pesados, las materias primas que van a tratarse se ponen en contacto con el hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación en condiciones adecuadas de temperatura y presión. La materia prima que va a tratarse se alimenta en continuo al reactor. El grado de conversión por un solo paso no es nunca total, por el contrario, está lejos de serlo, en la medida en que en la práctica industrial deben ponerse en serie por lo menos dos reactores para obtener un grado de conversión que alcance por lo menos el 70%. La fracción de la materia prima no convertida se destina a fuelóleo u otros usos equivalentes, lo cual proporciona una baja remuneración económica y a veces resulta ambientalmente problemático.

Con el objetivo de obtener el ajuste del cero total del fuelóleo, es decir, la conversión total del aceite pesado en productos, se ha adoptado el procedimiento de reciclado del residuo de asfalteno no convertido a la reacción, es decir, que el resto de la corriente líquida del reactor, normalmente separado a la salida por el separador en fase líquido/vapor a alta presión, después de convertir los productos de conversión obtenidos por destilación (patente US nº 4.066.530) o por destilación y posterior extracción con un disolvente (patente US nº 5.932.090).

La recuperación de los productos de conversión contenidos en la fase líquida a la salida del reactor es sumamente importante para minimizar el reciclado al reactor y aumentar la productividad. Con esta finalidad, es necesaria una sección de la planta completa para la recuperación de los productos y la separación del catalizador y del residuo no convertido para separar los metales que proceden de la materia prima y el coque generado en la reacción.

La secuencia de operaciones requerida, sin embargo, no es fácil de llevar a cabo debido a la formación de coque cuando el efluente líquido se trata térmicamente en ausencia de hidrógeno, tal como, por ejemplo, en la destilación al vacío para la extracción de productos de alto punto de ebullición. La formación de coque también produce efectos negativos en la actividad del catalizador. Como resultado de esto, se ha propuesto (patente US nº 5.298.152) mantener constantemente la fase líquida del reciclado en una atmósfera de hidrógeno, a una presión mínima, introduciendo, sin embargo, límites exactos para la recuperación de los productos de conversión de un elevado punto de ebullición contenidos en el mismo.

El reciclado del catalizador puede ser también crítico como resultado de fenómenos de aglomeración de los asfaltenos y sedimentación del propio catalizador (solicitud de patente US nº 2006/00545333A1), lo cual puede remediarse añadiendo más operaciones y equipo en la sección de reciclado. Se proponen, por consiguiente, solamente soluciones parciales, en algunos casos, no sin contraindicaciones.

A partir de lo que se conoce hasta el momento, las fases del procedimiento que no han encontrado todavía soluciones completamente satisfactorias se refieren a:

 la separación y consiguiente reciclado del catalizador para la eliminación de los sólidos que proceden y son generados por la materia prima tratada.

 la recuperación de los productos de conversión contenidos en la fase líquida del medio de reacción.

Se ha descubierto recientemente un procedimiento, que puede aplicarse a aceites pesados seleccionados de entre crudos, crudos pesados, asfaltos de arenas de alquitrán, residuos de destilación, cortes pesados de destilación, residuos de destilación desasfaltados, aceites vegetales, aceites procedentes de coque y esquistos bituminosos, aceites obtenidos a partir de la termodescomposición de productos residuales, polímeros, biomasas, que resuelven totalmente los problemas encontrados hasta el momento en los procesos de hidrocraqueo para la conversión total de residuos pesados en destilados que utilizan un reactor de hidroconversión de acumulación de sólidos que puede funcionar de forma estable en presencia de grandes concentraciones de sólidos procedentes y generados por la materia prima hidrotratada en condiciones de alta intensidad del tipo de torre de barboteo con la introducción de hidrógeno o de una mezcla de hidrógeno y H2S. Como resultado de la operación con una gran acumulación de sólidos, este proceso permite la eliminación directa, por el lavado, de los sólidos que proceden y son generados por la materia prima tratada, obteniendo los productos de conversión como flujo de salida de la fase gaseosa directamente en el reactor. El catalizador y el residuo no convertido permanecen constantemente dentro del reactor.

Al funcionar según el procedimiento propuesto, se superan los problemas y la complejidad de la planta que se encontrarían procediendo al contrario del presente caso, con la separación del residuo de asfalteno y el reciclado del catalizador en secciones específicas y dedicadas de la planta.

El procedimiento, objeto de la presente invención para la hidroconversión de aceites pesados, comprende el envío del aceite pesado a una etapa de hidrotratamiento con un índice de elevada intensidad y una concentración elevada, en presencia de un catalizador de hidrogenación a base de molibdeno en fase de lechada, efectuado en un reactor de acumulación de sólido del tipo de torre de barboteo, funcionando en condiciones tales como para obtener productos de conversión en fase de vapor directamente en el reactor.

Para obtener las ventajas de la convertibilidad completa, en condiciones de elevada intensidad, de aceites pesados a productos, su extracción en fase de vapor directamente en el reactor, así como la consiguiente simplificación de la planta, es importante definir las condiciones específicas para:

 hacer funcionar el reactor de acumulación de solido con elevadas concentraciones de coque y de sulfuros metálicos procedentes y generados por la alimentación de la materia prima, en condiciones de estabilidad, llevando a cabo la separación de los sólidos directamente en el reactor mediante la aplicación de un lavado que tiene una entidad limitada,

 introducir hidrógeno para obtener un régimen fluidodinámico que es tal composición para asegurar, sin agitación inducida, una alta homogeneidad de la masa de reacción, en particular cuando es necesario operar con una concentración elevada de coque y de sulfuros metálicos transportando literalmente los productos de conversión en la fase gaseosa para extracción directa.

Es conocido que un aumento en la temperatura de hidrotratamiento crea condiciones de reacción severas y en consecuencia aumenta el craqueo a productos ligeros, causa, especialmente por encima de determinados niveles, una formación notable de coque y también de resinas de asfalteno insolubles. A llevar a cabo el hidrocraqueo en condiciones de elevada intensidad, la producción de coque es tal como para utilizar concentraciones catalíticas elevadas necesarias para asegurar la tasa de hidrogenación requerida, problemática y no económica. La utilización de un reactor de acumulación de solido, operado adecuadamente a nivel del catalizador, es la solución propuesta en la presente memoria. El reactor se agita de manera homogénea, funciona en condiciones estacionarias y es del tipo de torre de barboteo. El vector cinético gaseoso que garantiza el régimen fluidodinámico del reactor consiste en el mismo hidrógeno, es decir una mezcla que contiene hidrógeno, utilizada en la reacción.

El hidrógeno se alimenta a la base del reactor mediante un aparato diseñado de manera adecuada (distribuidor en uno o más niveles) para obtener la mejor distribución y la dimensión media de las burbujas de gas más conveniente y, por consiguiente, un régimen de agitación que es tal como para garantizar las condiciones... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la hidroconversión de aceites pesados, seleccionados de entre crudos, crudos pesados, asfaltos de arenas con alquitrán, residuos de destilación, cortes pesados de destilación, residuos de destilación desasfaltados, aceites vegetales, aceites procedentes de coque y esquistos bituminosos, aceites obtenidos a partir de la termodescomposición de productos residuales, polímeros, biomasas, que se lleva a cabo en un reactor de acumulación de sólidos adecuado con un catalizador de hidrogenación específico en fase de lechada y con la introducción de hidrógeno o de una mezcla de hidrógeno y H2S,

que comprende enviar el aceite pesado a una etapa de hidroconversión con un elevado índice de intensidad, que produce una cantidad de productos insolubles en tetrahidrofurano (THF1) de por lo menos 3 kg por tonelada de materia prima convertida, y con una elevada concentración de un catalizador a base de molibdeno en fase de lechada, siendo la cantidad de molibdeno por lo menos de 5 kg por m3 con respecto al medio de reacción, llevada a cabo en un reactor del tipo torre de barboteo, funcionando con una acumulación de sólidos en el medio de reacción de por lo menos 50 kg/m3 que está constituido por coque y sulfuros metálicos que proceden de la materia prima, en el que el hidrógeno introducido está en una relación en peso de por lo menos 0,3 con respecto a la materia prima, obteniendo los productos de conversión en la fase de vapor directamente en el reactor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el aceite pesado no convertido permanece constantemente en el medio de reacción.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el catalizador de hidrogenación permanece constantemente en el medio de reacción.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los sólidos que proceden de los aceites pesados y son generados por éstos para ser convertidos se eliminan exclusivamente por lavado.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el catalizador se carga en el reactor al inicio de la reacción de hidrogenación, en proporción al volumen del reactor y se mantiene continuamente dentro del medio de reacción.

6. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que el catalizador presente en el lavado se incorpora al reactor en continuo o en discontinuo.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el catalizador de hidrogenación a base de molibdeno es un precursor descomponible o un compuesto preformado del mismo.

8. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 7, en el que el catalizador contiene además uno o más metales de transición.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la cantidad cargada en el reactor del metal de transición contenido en el catalizador, expresada como concentración de molibdeno, es por lo menos de 8 kg por m3 con relación al medio de reacción.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el reactor funciona con un nivel de acumulación de sólidos de por lo menos 100 kg por m3 con relación al medio de reacción.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de hidrotratamiento se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 400 y 480º y a una presión comprendida entre 100 y 200 atmósferas.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el caudal de materia prima necesario para mantener constante el volumen de líquido de reacción está comprendido entre 50 y 300 kg/h por m3 de volumen de reacción.