Procedimiento de craqueo catalítico con maximización de las bases de gasóleo.

Procedimiento de craqueo catalítico para maximizar la producción de bases de gasóleo que comprende unaetapa de reacción de craqueo en un reactor de lecho fluidizado ascendente,

una etapa de separación de loshidrocarburos craqueados y del catalizador coquizado, una etapa de fraccionamiento de los hidrocarburoscraqueados y una etapa de regeneración de dicho catalizador coquizado, caracterizado porque se inyectala carga hidrocarbonada en el reactor ascendente sobre un catalizador parcialmente desactivado mediantecoquización previa de al menos una parte del mismo en ese mismo reactor ascendente, de manera que latemperatura de reacción de los efluentes en la salida de dicho reactor varía de 470 a 600ºC, realizándoseesa coquización previa mediante inyección de al menos un compuesto hidrocarbonado con unatemperatura de ebullición superior o igual a 350ºC, sobre al menos una parte del catalizador regeneradodelimitada por al menos una zona definida por medio de un dispositivo interno dispuesto en el fondo delreactor ascendente, inyectándose la carga hidrocarbonada que va a tratarse aguas abajo del extremosuperior de dicho dispositivo en dicho reactor con respecto al sentido de circulación del catalizador en elreactor.

Procedimiento de craqueo catalítico con maximización de las bases de gasóleo.

La presente invención se refiere a un procedimiento de craqueo catalítico para maximizar la producción de bases de gasóleo que comprende una etapa de reacción en al menos un reactor de lecho fluidizado ascendente, una etapa de separación de los hidrocarburos craqueados y del catalizador, una etapa de fraccionamiento de los hidrocarburos craqueados y una etapa de regeneración del catalizador coquizado. También se refiere a los dispositivos de puesta en práctica de dicho procedimiento, pudiendo éste comprender uno o varios reactores ascendentes.

Desde hace varios años, los refinadores y las empresas que ofrecen licencias de las tecnologías FCC o Fluidized Catalytic Cracking o craqueo catalítico fluidizado trabajan en la optimización del funcionamiento de estos procedimientos y de las unidades correspondientes. Esta optimización se ha dirigido en primer lugar hacia la producción de productos ligeros de gases licuados (o GPL o LPG: Liquefied petroleum gas) , naftas y gasolina, correspondiendo estos productos esencialmente o bien al mercado de los polímeros procedentes de la polimerización de olefinas ligeras, o bien al consumo mayoritario del parque automovilístico de vehículos ligeros y vehículos pesados. En este tipo de funcionamiento, la producción de bases de gasóleo sigue siendo limitada.

Al haber evolucionado fuertemente el mercado del automóvil, habiendo aumentado enormemente el consumo de productos de tipo gasóleo, se vuelve cada vez más necesario orientar la producción de las refinerías hacia la producción de bases de gasóleo y sobre todo limitar la producción de gasolina. Dado que con frecuencia estas refinerías están equipadas con unidades de FCC, resulta imperativo poder convertir estas unidades en unidades que favorezcan la producción de gasóleos. La particularidad de los procedimientos de FCC es producir a la vez gases licuados ligeros, naftas, gasolinas, bases de gasóleo denominadas LCO (o light cycle oil en inglés) , bases más pesadas muy aromáticas e inutilizables en ese estado denominadas HCO (o heavy cycle oil en inglés) y finalmente suspensiones o lodos hidrocarbonados utilizables concretamente en la constitución de los revestimientos para carreteras y con mayor frecuencia como bases para fuel pesado.

En el contexto de la presente invención, se trata de maximizar la producción de bases de gasóleo en las unidades de craqueo catalítico en lecho fluidizado o FCC al tiempo que se limita la producción de gasolina, maximizando o manteniendo la cantidad de gases ligeros o LPG y, finalmente, limitando la formación del suspensión, y ello sin cambiar drásticamente la disposición de las unidades de FCC existentes. Esta invención se aplica a la modernización de las unidades de FCC existentes o incluso a unidades nuevas sin cambios significativos de los elementos esenciales de la unidad.

En el estado de la técnica, resulta habitual hacer funcionar estas unidades en modo de gasolina máxima o de conversión máxima para producir principalmente gasolina a partir de fracciones de petróleo procedentes de la destilación de petróleo crudo, preferiblemente a partir de destilado a vacío y/o de residuo atmosférico o a vacío, tomados solos o en mezcla, sometiéndose eventualmente a hidrotratamiento estas fracciones.

Para aumentar la cantidad y la calidad de destilado correspondiente a un intervalo de temperaturas que varían de 145 a 400ºC a partir de estas mismas cargas en una unidad de craqueo catalítico en lecho fluidizado, es necesario reducir el nivel de la conversión en la unidad, siendo la medida del cetano característica de la calidad del destilado así producido. Desgraciadamente, el experto en la técnica conoce que la reducción del nivel de conversión de la unidad de craqueo catalítico conduce inevitablemente a la producción en cantidad importante de productos pesados menos aprovechables, denominados, HCO (o heavy cycle oil; aceite pesado de craqueo) y/o suspensión, es decir cualquier molécula que se destila normalmente por encima de 330ºC, preferiblemente por encima de 350ºC. La fracción HCO corresponde en general a un intervalo de 350 a 450ºC mientras que la suspensión corresponde a una fracción que se destila a más de 450ºC, es decir +450ºC.

Para modificar de este modo la conversión en el reactor, puede actuarse sobre la actividad del catalizador y por tanto sobre su eficacia para convertir la carga hidrocarbonada a la temperatura de reacción catalítica en el reactor ascendente (o riser en inglés) . Se ofrecen dos soluciones al experto en la técnica:

- o bien hacer circular en la unidad un catalizador poco activo con superficie específica moderada o baja, por ejemplo inferior a 110 m2/g, favoreciendo la conversión de fondo de los componentes más pesados de la carga y limitando la conversión de la carga, pero con un rendimiento de gases secos y gases licuaos o LPG demasiado bajo (normalmente inferior al 15%)

- o bien modificar la superficie activa del catalizador mediante coquización, usando un catalizador ácido del mercado, por ejemplo los usados actualmente para mercados de gasolina máxima, para hacer que sea menos activo antes de la introducción de la carga fresca en el reactor y así limitar su conversión.

Generalmente se privilegia esta segunda solución, no estando o no estando ya disponibles en el mercado los otros catalizadores menos convertidores.

Con el fin de modificar la actividad de la masa catalítica en el interior del reactor de lecho fluidizado a nivel de la inyección de carga, se ha ideado introducir en el interior del reactor ascendente al menos un flujo de catalizador parcialmente coquizado, preferiblemente dos flujos de catalizadores con velocidades y temperaturas diferentes, el primero formado esencialmente por catalizador regenerado y el segundo por catalizador coquizado. Este flujo o estos flujos constituyen una masa catalítica de actividad controlada que, al ponerse en contacto con la carga, permite un craqueo optimizado de la misma para una selectividad buscada en el destilado.

Por ejemplo, la patente US7008527 de IFP describe una alimentación escalonada del reactor ascendente con catalizador regenerado por medio de un tubo dispuesto de manera coaxial en la parte inferior del reactor, conservando el catalizador un esquema de circulación clásico, como en una unidad de FCC tradicional. Una primera zona de introducción del catalizador situada en la base del reactor ascendente, como en el esquema de una unidad de FCC convencional, permite garantizar la producción de bases de gasolina y gasóleo así como la de las demás fracciones procedentes de una unidad de FCC convencional. Una segunda alimentación de catalizador regenerado, situada más arriba en el reactor ascendente que la primera, se pone en contacto con una carga específica y va a permitir por medio de determinadas condiciones de funcionamiento, aportar un complemento de actividad que, en función de dicha carga específica adicional, conduce a una reacción de craqueo más profundizado que se traduce en un aumento de la producción de olefinas y una disminución de la formación de destilado. La inyección de fluido inerte permite refrigerar la reacción en curso y sobre todo bloquear los mecanismos de las reacciones de craqueo favoreciendo la producción de propileno.

La patente US 4.417.974 de Chevron propone un método de craqueo de compuestos desactivadores de catalizador usando un tubo situado en el interior del reactor ascendente dispuesto de manera sensiblemente coaxial al mismo. Este tubo se alimenta conjuntamente por una parte del catalizador regenerado y una carga hidrocarbonada en condiciones de craqueo suaves ya que la temperatura en el interior del tubo central está comprendida entre 400 y 500ºC, permitiendo limitar la coquización del catalizador. La otra parte del catalizador que circula en el exterior del tubo coaxial se pone en contacto con la carga principal añadida de compuestos desactivadores de catalizador, inyectada en la pared del reactor ascendente. Los flujos de catalizador de igual densidad procedentes del tubo central y de la parte anular se juntan a un nivel relativamente elevado del reactor ascendente. Los compuestos desactivadores de catalizadores están constituidos por fracciones hidrocarbonadas con un punto de ebullición superior a 600ºC y recirculaciones de hidrocarburos que ya se han craqueado, teniendo estos compuestos altas concentraciones de asfaltenos y de compuestos nitrogenados y azufrados.

En la patente de Mobil EP0180291, se describe un procedimiento que consiste en separar el catalizador recién regenerado en dos cavidades sucesivas en la parte inferior del reactor ascendente. La primera... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de craqueo catalítico para maximizar la producción de bases de gasóleo que comprende una etapa de reacción de craqueo en un reactor de lecho fluidizado ascendente, una etapa de separación de los hidrocarburos craqueados y del catalizador coquizado, una etapa de fraccionamiento de los hidrocarburos craqueados y una etapa de regeneración de dicho catalizador coquizado, caracterizado porque se inyecta la carga hidrocarbonada en el reactor ascendente sobre un catalizador parcialmente desactivado mediante coquización previa de al menos una parte del mismo en ese mismo reactor ascendente, de manera que la temperatura de reacción de los efluentes en la salida de dicho reactor varía de 470 a 600ºC, realizándose esa coquización previa mediante inyección de al menos un compuesto hidrocarbonado con una temperatura de ebullición superior o igual a 350ºC, sobre al menos una parte del catalizador regenerado delimitada por al menos una zona definida por medio de un dispositivo interno dispuesto en el fondo del reactor ascendente, inyectándose la carga hidrocarbonada que va a tratarse aguas abajo del extremo superior de dicho dispositivo en dicho reactor con respecto al sentido de circulación del catalizador en el reactor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una parte del catalizador coquizado, separado y después extraído a lo largo de la etapa de separación, se reenvía directamente al reactor ascendente aguas arriba, a nivel y/o aguas abajo de la inyección de carga hidrocarbonada a una temperatura igual o inferior a la temperatura de reacción.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una parte del catalizador regenerado, delimitada por al menos una zona definida por medio de dicho dispositivo interno, se coquiza aguas arriba de la inyección de la carga por al menos un compuesto hidrocarbonado con una temperatura de ebullición superior o igual a 350ºC y porque una parte del catalizador coquizado y extraído, recuperado en el separador, también se reenvía aguas arriba, a nivel y/o aguas abajo de la inyección de la carga en el reactor.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se recircula del 1 al 100% de al menos un compuesto hidrocarbonado con una temperatura de ebullición superior o igual a 350ºC, producido en la salida de la etapa de fraccionamiento, sobre del 1 al 100% en peso de catalizador regenerado introducido en el fondo del reactor ascendente.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque del 1 al 75% en peso del catalizador coquizado y extraído recuperado en la etapa de separación se recircula al reactor aguas arriba, a nivel y/o aguas abajo de la inyección de la carga.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se inyecta, aguas arriba de la inyección de la carga en el reactor ascendente, al menos una fracción con una temperatura de ebullición inferior a 160ºC sobre el catalizador regenerado.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una etapa de reacción de craqueo complementaria en el reactor ascendente, que trabaja en paralelo a la primera etapa de craqueo, y en la que se recirculan sobre el catalizador regenerado fracciones hidrocarbonadas con un punto de ebullición inferior o igual a 160ºC, y preferiblemente inferior a 145ºC, y/o fracciones hidrocarbonadas con una temperatura de ebullición superior o igual a 330ºC, preferiblemente superior a 350ºC.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque las fracciones hidrocarbonadas se eligen de los efluentes procedentes de la etapa de fraccionamiento, de las unidades de conversión y/o de destilación de petróleo crudo, incluidas fracciones derivadas de la biomasa.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque se trabaja en este segundo reactor ascendente en condiciones intensas de craqueo con C/O que varía de 4 a 20 para temperaturas de reacción de entre 470 y 650ºC.

10. Dispositivo de puesta en práctica del procedimiento de craqueo según una de las reivindicaciones de 1 a 9, que comprende al menos un reactor ascendente (1) equipado con un inyector de carga y con un dispositivo interno (9) dispuesto en el fondo del reactor próximo a la entrada de catalizador regenerado, un separador

(2) de los efluentes de craqueo y del catalizador coquizado, un regenerador (3) y un dispositivo de fraccionamiento (4) , estando estos dispositivos conectados para permitir la circulación de los fluidos y del catalizador entre ellos, caracterizado porque comprende al menos un primer conducto de recirculación de fracciones hidrocarbonadas con una temperatura de ebullición superior o igual a 350ºC (12a, 12b) al reactor ascendente en el interior y/o en el exterior de al menos una zona delimitada por el dispositivo interno (9) dispuesto en el fondo del reactor aguas arriba del inyector de carga en dicho reactor, y eventualmente combinado con al menos un segundo conducto de al menos una recirculación de fracciones hidrocarbonadas con un punto de ebullición inferior o igual a 160ºC, y/o con al menos unos medios de recirculación del catalizador coquizado y extraído presente en el separador (2) al reactor ascendente (1) aguas arriba, a nivel y/o aguas abajo de la inyección de carga (10) .

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo interno (9) está colocado en el fondo del reactor ascendente para definir un compartimento (X) cuya sección varía del 10 al 90% de la del reactor ascendente, para una longitud que varía de 0, 5 m a la mitad de la altura de dicho reactor ascendente.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el dispositivo interno (9) está constituido por un tubo dispuesto de manera coaxial al reactor ascendente (1) y/o al menos por una placa de separación fijada en el reactor ascendente paralela al eje del mismo, preferiblemente dos placas paralelas y/o cruzadas.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque comprende un conducto de recirculación externa (14) del catalizador coquizado y extraído del separador (2) hacia el reactor ascendente (1) que llega aguas arriba (14a) , a nivel y/o aguas abajo (14b) del nivel de inyección (10) de la carga en el reactor (1) , estando este conducto eventualmente equipado con un refrigerador (15) .

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque las paredes del reactor (1) que comprenden al menos una abertura (20) de tamaño eventualmente variable para reenviar directamente granos de dicho catalizador coquizado y extraído en el separador (2) a nivel del lecho denso (23) de este último hacia el reactor (1) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque comprende un segundo reactor (16) dispuesto en paralelo al primero (1) conectado al regenerador (3) por su parte inferior mediante un conducto (17) y al separador (2) por su parte superior mediante un conducto (18) y que comprende conductos de entrada de las fracciones hidrocarbonadas (recirculadas) (19a, 19b) , estando estos conductos dispuestos a lo largo de dicho reactor, estando los conductos de inyección (recirculación) de los destilados con bajo punto de ebullición y los conductos de inyección (recirculación) de los destilados con temperaturas de ebullición elevadas escalonados o no.