Deflector de torre de destilación.

Torre (20) de destilación en vacío para el fraccionamiento de una alimentación de líquidos del petróleo,

quecomprende una zona de separación de volátiles inferior (30), una zona de rectificación, una zona de evaporaciónsúbita (25) entre la zona de rectificación y la zona de separación de volátiles, y una entrada de alimentacióntangencial (21, 22, 23, 24) en una zona de alimentación situada entre la zona de separación de volátiles y la zona derectificación, caracterizada porque comprende además un deflector de desarrastre (10) en la parte superior de lazona de separación de volátiles y por debajo de la zona de alimentación, que tiene un eje central correspondiente aleje vertical de la torre, comprendiendo dicho deflector un cubo circular central (12), un collar periférico (11)espaciado del cubo central, una pluralidad de aletas radiales (13, 113) que se extienden entre el cubo central y elcollar periférico, con aberturas entre las aletas para permitir el paso ascendente de vapores desde la zona deseparación de volátiles, estando cada aleta angularmente inclinada con respecto a un plano que pasa por un ejecentral del deflector de tal manera que un borde superior de la aleta esté desplazado con relación al borde inferior enla dirección del flujo de alimentación entrante en la torre, y al menos una bajante de líquido para permitir un pasodescendente de líquido hasta más allá del deflecto

Deflector de torre de destilación.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a torres de destilación en vacío utilizadas para el fraccionamiento de líquidos del petróleo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las unidades de separación, tales como las unidades de destilación atmosférica, las unidades de destilación en vacío y los separadores de productos volátiles, son importantes unidades de procesamiento en una refinería de petróleo o en una planta petroquímica. Las unidades de destilación atmosférica y de destilación en vacío se utilizan para separar petróleo crudo en fracciones de acuerdo con su punto de ebullición para unidades de procesamiento de aguas abajo que requieren materias primas de alimentación que satisfagan especificaciones particulares. En el fraccionamiento inicial de petróleo crudo se consiguen eficiencias más altas y costes más bajos si la separación del petróleo crudo se realiza en dos pasos: en primer lugar, el petróleo crudo total es fraccionado a presión esencialmente atmosférica y, en segundo lugar, una corriente de colas de hidrocarburos de alto punto de ebullición (el residuo atmosférico) es alimentado desde la unidad de destilación atmosférica hasta una segunda unidad de destilación que opera a una presión por debajo de la atmosférica, denominada torre de destilación en vacío. La presión reducida en la torre de vacío permite que la unidad separe la fracción de colas de la torre atmosférica en fracciones a una temperatura más baja para evitar un craqueo térmicamente inducido de la alimentación.

La unidad de destilación en vacío separa típicamente la corriente de colas que viene de la unidad atmosférica en diversas corrientes de gasóleo que pueden categorizarse según las necesidades del refinador como gasóleo de vacío ligero, gasóleo de vacío pesado o destilado de vacío. La fracción residual o de colas indestilable sale de la unidad de destilación en vacío como una corriente de colas líquidas. Una información adicional concerniente al uso de la destilación en la refinación del petróleo puede encontrarse en Petroleum Refining Technology and Economics, Gar y , J. H. y Handwerk, G. E., páginas 31-51, Marcel Dekker, Inc. (1975) , ISBN 0-8247-7150-8, así como en Modern Petroleum Technology, 4ª Ed., Hobson, Applied Science Publishers, 1973, ISBN 0-8533-4487-6, y en otras numerosas obras.

En la destilación atmosférica o en la destilación en vacío se vaporizan hidrocarburos más ligeros y se les separa de hidrocarburos relativamente más pesados. Aunque los hidrocarburos más pesados pueden no vaporizarse, éstos pueden ser incorporados a los hidrocarburos más ligeros debido a una acción de arrastre. Esto es lo que ocurre particularmente dentro de muchos diseños comerciales de torres de vacío en los que la corriente de alimentación de dos fases enviada a la torre está generalmente en condiciones turbulentas de modo que las gotitas del residuo separadas son arrastradas fácilmente en los vapores que se están desprendiendo súbitamente de la corriente de alimentación entrante. El arrastre es poco deseable debido a que, en primer lugar, la presencia de fracciones de alto punto de ebullición o indestilables puede no ser deseada por sus propiedades físicas, por ejemplo su viscosidad, y, en segundo lugar, debido a que los hidrocarburos más pesados arrastrados están típicamente contaminados con compuestos que contienen metal, tales como compuestos de vanadio o de níquel, que pueden envenenar los catalizadores utilizados en el procesamiento de aguas abajo. Aunque algunos contaminantes metálicos entran en las fracciones más ligeras por vaporización, la reducción del arrastre es un método más efectivo para reducir la contaminación metálica, ya que son las fracciones más pesadas en las que se concentran estos contaminantes. Por esta razón, la presente invención se aplica a torres de vacío en las que es deseable una reducción del rearrastre.

Las torres de destilación utilizan frecuentemente diversos dispositivos de entrada tangencial para impartir una fuerza centrífuga a la alimentación de dos fases que entra en la torre. Las gotitas no capturadas en la zona de alimentación son arrastradas con vapores ascendentes desde la zona de evaporación súbita situada inmediatamente por debajo de la zona de alimentación y pasan a la zona de lavado situada por encima de la zona de alimentación. Si hay platos separadores de volátiles en el fondo de la zona de evaporación súbita, el vórtice de la alimentación turbulenta tenderá a arrastrar el residuo del plato separador de volátiles superior y a aumentar el grado de arrastre de líquido, que depende en parte -debido a la fuerza de cizalladura de los vapores de alimentación - de la superficie de líquido/espuma del charco de liquido del plato.

Se han utilizado o propuesto anteriormente diversos para reducir el arrastre en la destilación en vacío. Se pueden instalar desnebulizadores o almohadillas de tela metálica en algún punto entre la zona de evaporación súbita y el punto de extracción de líquido. Sin embargo, los desnebulizadores o las almohadillas de tela metálica pueden no ser completamente satisfactorios debido a que pueden tener tendencia a cegarse con petróleo pesado y otro material, pueden tener tendencia a corroerse, resultando agujeros como consecuencia de la corrosión, o simplemente pueden ser inefectivos para reducir el arrastre.

Los métodos distintos a las almohadillas desnebulizadoras se han encontrado también con solo un éxito limitado en muchas aplicaciones. Los platos del casquete de burbujeo convencional situados por encima de la zona de evaporación súbita pueden hacer que el vapor atraviese el líquido dispuesto en el plato del casquete de burbujeo,

permitiendo así que el vapor arrastre de nuevo gotitas de líquido, además de crear una caída de presión que puede ser excesiva, particularmente en una torre de vacío en que la caída de presión total de la torre (de la parte superior al fondo) deberá mantenerse tan baja como sea factible.

Se han utilizado también platos de chimenea que tienen una pluralidad de tubos ascendentes fijados a una placa dotada de agujeros, con un deflector fijado a la parte superior de cada tubo ascendente. Están disponibles platos de chimenea que utilizan dos cambios de dirección en el flujo del vapor/líquido para mejorar la separación de líquido/vapor y que tienen una caída de presión más baja que la de los casquetes de burbujeo, pero tales platos pueden seguir siendo no completamente efectivos para reducir el arrastre.

Las patentes norteamericanas Nos. 4, 698, 138 (Silvey) y 5, 972, 171 (Ross) describen platos de desarrastre para torres de vacío que se basan en tubos ascendentes para efectuar una separación de líquido/vapor mejorada. Otro tipo de dispositivo de desarrastre que se ha utilizado en diversas aplicaciones ha tomado la forma de un deflector cónico con lados verticales, que está asentado sobre un tubo ascendente de diámetro grande localizado en la parte superior de la sección separadora de volátiles de la torre de vacío. Aunque este dispositivo ha sido efectivo, es relativamente grande y puede no ser adecuado para su instalación en unidades existentes que no tengan una holgura vertical adecuada.

Puede encontrarse un problema adicional en torres de vacío utilizadas para la destilación del petróleo. La corriente de colas de la torre atmosférica es hecha pasar a la zona de evaporación súbita de la torre de vacío, en donde se vaporiza una porción de la corriente y ésta se desplaza hacia arriba hasta la sección de rectificación o de lavado dispuesta en la porción superior de la torre. La porción líquida (no vaporizada) de la alimentación cae sobre los platos en la zona separadora de volátiles situada en la porción inferior de la torre y puede ser agitada formando una espuma por la corriente de vapor ascendente desde la zona separadora de volátiles inferior, así como por la corriente de alimentación entrante turbulenta; los elementos líquidos de la espuma pueden ser después recogidos y arrastrados por los vapores ascendentes y llevado hacia arriba con las fracciones más ligeras hasta la porción superior de la torre.

Por tanto, existe la necesidad de idear un dispositivo mejorado para reducir el grado de rearrastre de líquidos separados en la corriente de vapor de una torre o columna de destilación, particularmente en columnas de destilación en vacío entre la zona de evaporación súbita y la zona separadora de volátiles. El dispositivo mejorado deberá provocar al mismo tiempo una mínima caída de presión apropiada para uso en unidades de destilación en vacío.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención... [Seguir leyendo]

1. Torre (20) de destilación en vacío para el fraccionamiento de una alimentación de líquidos del petróleo, que comprende una zona de separación de volátiles inferior (30) , una zona de rectificación, una zona de evaporación súbita (25) entre la zona de rectificación y la zona de separación de volátiles, y una entrada de alimentación tangencial (21, 22, 23, 24) en una zona de alimentación situada entre la zona de separación de volátiles y la zona de rectificación, caracterizada porque comprende además un deflector de desarrastre (10) en la parte superior de la zona de separación de volátiles y por debajo de la zona de alimentación, que tiene un eje central correspondiente al eje vertical de la torre, comprendiendo dicho deflector un cubo circular central (12) , un collar periférico (11) espaciado del cubo central, una pluralidad de aletas radiales (13, 113) que se extienden entre el cubo central y el collar periférico, con aberturas entre las aletas para permitir el paso ascendente de vapores desde la zona de separación de volátiles, estando cada aleta angularmente inclinada con respecto a un plano que pasa por un eje central del deflector de tal manera que un borde superior de la aleta esté desplazado con relación al borde inferior en la dirección del flujo de alimentación entrante en la torre, y al menos una bajante de líquido para permitir un paso descendente de líquido hasta más allá del deflector.

2. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 1, en la que cada aleta está angularmente inclinada con respecto al plano que pasa por el eje central del deflector de tal manera que el borde superior de la aleta esté desplazado en un ángulo de 0º a 180º con relación al borde inferior en la dirección del flujo de alimentación entrante en la torre.

3. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 2, en la que el ángulo está comprendido entre 30º y 60º.

4. Torre de destilación en vacío según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la inclinación de cada aleta con relación al eje central del deflector es constante a lo largo de la longitud radial de la aleta.

5. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 1, en la que la al menos una bajante de líquido está situada en una porción central del deflector.

6. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 1, en la que la al menos una bajante de líquido está decalada respecto del centro del deflector.

7. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 1, en la que la al menos una bajante de líquido comprende dos pasillos de líquido espaciados uno de otro.

8. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 1, en la que la torre comprende al menos dos bajantes, estando una bajante dispuesta en ángulo con respecto a otra bajante.

9. Torre de destilación en vacío según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el deflector incluye al menos un anillo intermedio (60) de soporte de aletas localizada entre el cubo central y el collar periférico exterior, con aletas que se extienden desde el cubo hacia el anillo de soporte intermedio y desde el anillo de soporte intermedio hacia fuera hasta el collar periférico.

10. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 9, en la que el cubo central comprende un collar abierto que proporciona una bajante de líquido para el paso del líquido hacia abajo a través del deflector.

11. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 9, en la que el cubo central comprende un miembro de pared circular erecta y una tapa sobre la parte superior del miembro de pared.

12. Torre de destilación en vacío según la reivindicación 1 ó 9, en la que las aletas radiales tienen ondulaciones radiales.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Figura 6

Figura 7

Figura 8