Procesamiento térmico rápido de materias primas de aceite pesado.

Método de mejora y transporte mediante oleoducto hasta una ubicación remota para su refino de un aceitepesado,

comprendiendo dicho método:

i) proporcionar arena de sílice como portador de calor particulado al interior de un reactor de flujo ascendente;

ii) introducir dicho aceite pesado en un estado precalentado en dicho reactor de flujo ascendente en al menos unaubicación por encima de la de dicho portador de calor particulado de modo que una razón de carga de dichoportador de calor particulado con respecto a dicho aceite pesado es de desde 10:1 hasta 200:1; en el que dichoreactor de flujo ascendente se ejecuta a una temperatura de desde 480ºC hasta 620ºC;

iii) permitir que dicho aceite pesado interaccione con dicho portador de calor con un tiempo de residencia de menosde aproximadamente 5 segundos, para producir una corriente de producto;

iv) separar dicha corriente de producto de dicho portador de calor particulado;

v) regenerar dicho portador de calor particulado; y

vi) recoger un producto gaseoso y una materia prima líquida mejorada a partir de dicha corriente de producto, en elque dicha materia prima líquida mejorada presenta una gravedad API aumentada, un punto de fluidez reducido, unaviscosidad reducida y un nivel reducido de contaminantes con respecto a dicho aceite pesado, en el que la materiaprima líquida mejorada tiene un rendimiento mayor del 70% en volumen con producción mínima de subproductostales como coque y gas,

vii) transportar dicha materia prima líquida mejorada a través de un oleoducto desde dicho sitio para mejorar elaceite pesado hasta dicha ubicación remota para refinar dicha materia prima líquida mejorada.

Procesamiento térmico rápido de materias primas de aceite pesado La presente invención se refiere al procesamiento térmico rápido de materias primas de aceite viscosas. Más específicamente, esta invención se refiere al uso de pirólisis con el fin de mejorar y reducir la viscosidad de estos aceites.

Antecedentes de la invención Los recursos de betún y aceite pesado están completando la disminución en la producción de petróleo crudo ligero y medio convencional, y se espera que la producción a partir de estos recursos aumente drásticamente. Se espera que la expansión de los oleoductos maneje el aumento en la producción de aceite pesado, sin embargo, el aceite pesado debe tratarse para permitir su transporte mediante el oleoducto. En la actualidad, los crudos de aceite pesado y betún o bien se hacen transportables o bien mediante la adición de diluyentes o bien se mejoran para dar crudo sintético. Sin embargo, los crudos diluidos o crudos sintéticos mejorados son significativamente diferentes de los petróleos crudos convencionales. Como resultado, las combinaciones de betún o los crudos sintéticos no se procesan fácilmente en refinerías de craqueo catalítico fluido convencionales. Por tanto, en ambos casos la refinería debe estar configurada para manejar materias primas o bien diluidas o bien mejoradas.

Muchas materias primas de hidrocarburos pesados también se caracterizan porque comprenden cantidades significativas de BS&W (agua y sedimento de fondo) . Tales materias primas no son adecuadas para poder transportarse mediante el oleoducto, o mejorarse debido a la arena, el agua y las propiedades corrosivas de la materia prima. Normalmente, las materias primas caracterizadas por tener menos del 0, 5% en peso de BS&W pueden transportarse mediante el oleoducto, y las que comprenden una mayor cantidad de BS&W requieren algún grado de procesamiento y tratamiento para reducir el contenido en BS&W antes del transporte. Tal procesamiento puede incluir almacenamiento para dejar que el agua y los productos particulados se sedimenten, seguido por tratamiento térmico eliminar el agua y otros componentes. Sin embargo, estas manipulaciones son costosas y requieren mucho tiempo. Por tanto, existe una necesidad dentro de la técnica de un método eficaz para mejorar la materia prima que comprende un contenido en BS&W significativo antes del transporte o el procesamiento adicional de la materia prima.

Los betunes y aceites pesados pueden mejorarse usando una gama de procesos rápidos que incluyen procedimientos térmicos (por ejemplo los documentos US 4.490.234; US 4.294.686; US 4.161.442) , hidrocraqueo (documento US 4.252.634) , reducción de la viscosidad (documentos US 4.427.539; US 4.569.753; US 5.413.702) o craqueo catalítico (documentos US 5.723.040; US 5.662.868; US 5.296.131; US 4.985.136; US 4.772.378; US 4.668.378, US 4.578.183) . Varios de estos procesos, tales como reducción de la viscosidad o craqueo catalítico, utilizan materiales de contacto particulados o bien inertes o bien catalíticos dentro de reactores de flujo ascendente o de flujo descendente. Los materiales de contacto catalíticos se basan en su mayor parte en zeolitas (véase por ejemplo los documentos US 5.723.040; US 5.662.868; US 5.296.131; US 4.985.136; US 4.772.378; US 4.668.378, US 4.578.183; US 4.435.272; US 4.263.128) , mientras que la reducción de viscosidad utiliza normalmente material de contacto inerte (por ejemplo los documentos US 4.427.539; US 4.569.753) , sólidos carbonosos (por ejemplo el documento US 5.413.702) o sólidos de caolín inertes (por ejemplo el documento US 4.569.753) .

El uso de unidades de craqueo catalítico fluido (CCF) , u otras, para el procesamiento directo de materias primas de betún se conoce en la técnica. Sin embargo, muchos compuestos presentes dentro de las materias primas de crudo interfieren con estos procesos depositándose en el propio material de contacto. Estos contaminantes de la materia prima incluyen metales tales como vanadio y níquel, precursores de coque tales como carbono de Conradson y asfaltenos, y azufre, y el depósito de estos materiales da como resultado el requisito de la regeneración extensa del material de contacto. Esto es especialmente cierto para el material de contacto empleado con procesos de CCF como craqueo eficaz y el control de temperatura apropiado del proceso requiere materiales de contacto que comprendan poco o ningún materiales de depósito combustible o metales que interfieran con el proceso catalítico.

Para reducir la contaminación del material catalítico dentro de las unidades de craqueo catalítico, se ha sugerido el pretratamiento de la materia prima por medio de procesamientos de reducción de la viscosidad (documentos US 5.413.702; US 4.569.753; US 4.427.539) , procedimientos térmicos (documentos US 4.252.634; US 4.161.442) u otros, normalmente usando reactores de tipo CCF, que funcionan a temperaturas por debajo de las requeridas para el craqueo de la materia prima (por ejemplo los documentos US 4.980.045; US 4.818.373 y US 4.263.128;) . Estos sistemas funcionan en serie con unidades de CCF y funcionan como pretratadores para CCF. Estos procesos de pretratamiento están diseñados para eliminar materiales contaminantes de la materia prima, y funcionan en condiciones que mitigan cualquier craqueo. Esto garantiza que cualquier mejora y craqueo controlado de la materia prima tiene lugar dentro del reactor de CCF en condiciones óptimas.

Varios de estos procedimientos (por ejemplo los documentos US 4.818.373; US 4.427.539; US 4.311.580; US

4.232.514; US 4.263.128;) se han adaptado específicamente para procesar “aceites residuales” (es decir, materias primas producidas a partir de la destilación fraccionada de un petróleo crudo completo) y fracciones de fondo, con el fin de optimizar la recuperación a partir del suministro de materia prima inicial. Los procedimientos dados a conocer para la recuperación de aceites residuales, o fracciones de fondo, son físicos e implican vaporización selectiva o destilación fraccionada de la materia prima con cambio químico mínimo o ninguno de la materia prima. Estos procedimientos también se combinan con eliminación de metales y proporcionan materias primas adecuadas para el procesamiento de CCF. La vaporización selectiva del aceite residual tiene lugar en condiciones sin craqueo, sin ninguna reducción en la viscosidad de los componentes de la materia prima, y garantiza que el craqueo se produzca dentro de un reactor de CCF en condiciones controladas. Ninguno de estos enfoques da a conocer la mejora de la materia prima dentro de este procedimiento de pretratamiento (es decir, eliminación de metales y coque) . Otros procedimientos para el tratamiento térmico de materias primas implican adición de hidrógeno (hidrogenación) lo que da como resultado algunos cambios químicos en la materia prima.

El documento US 4.294.686 da a conocer un procedimiento de destilación por vapor en presencia de hidrógeno para el pretratamiento de la materia prima para el procesamiento de CCF. Este documento también indica que este procedimiento también puede usarse para reducir la viscosidad de la materia prima de modo que la materia prima puede ser adecuada para el transporte dentro de un oleoducto. Sin embargo, no se da a conocer el uso de reactores de tiempo de residencia corto para producir una materia prima transportable.

El documento US 4.080.285 da a conocer un procedimiento para el craqueo en vertical no catalítico del aceite de esquisto sometido a retorta para producir etileno en presencia de sólidos arrastrados en caliente, inertes.

Existe una necesidad en la técnica de un procedimiento de mejora rápido y eficaz de una materia prima de betún o de aceite pesado que implica una mejora química parcial o un craqueo suave de la materia prima con el fin de obtener un producto caracterizado porque tiene una viscosidad reducida en comparación con el material de partida. De manera ideal, este procedimiento podrá adaptarse a materias primas que comprenden cantidades significativas de BS&W. Este producto podrá transportarse para su mejora y procesamiento adicionales. Un procedimiento de este tipo no implicará ninguna actividad catalítica-de craqueo debido a la contaminación conocida de materiales de contacto catalizadores con componentes presentes en las materias primas de betún o aceite pesado. El procedimiento de mejora rápido y eficaz producirá un producto caracterizado porque tiene viscosidad reducida, contenido en metales reducido, API aumentada y un rendimiento de producto óptimo.

La presente invención se refiere a la mejora de aceite pesado, que utiliza un reactor pirolítico de residencia corta que funciona en condiciones que craquean y mejoran químicamente... [Seguir leyendo]

1. Método de mejora y transporte mediante oleoducto hasta una ubicación remota para su refino de un aceite pesado, comprendiendo dicho método:

i) proporcionar arena de sílice como portador de calor particulado al interior de un reactor de flujo ascendente;

ii) introducir dicho aceite pesado en un estado precalentado en dicho reactor de flujo ascendente en al menos una ubicación por encima de la de dicho portador de calor particulado de modo que una razón de carga de dicho portador de calor particulado con respecto a dicho aceite pesado es de desde 10:1 hasta 200:1; en el que dicho reactor de flujo ascendente se ejecuta a una temperatura de desde 480ºC hasta 620ºC;

iii) permitir que dicho aceite pesado interaccione con dicho portador de calor con un tiempo de residencia de menos de aproximadamente 5 segundos, para producir una corriente de producto;

iv) separar dicha corriente de producto de dicho portador de calor particulado;

v) regenerar dicho portador de calor particulado; y

vi) recoger un producto gaseoso y una materia prima líquida mejorada a partir de dicha corriente de producto, en el que dicha materia prima líquida mejorada presenta una gravedad API aumentada, un punto de fluidez reducido, una viscosidad reducida y un nivel reducido de contaminantes con respecto a dicho aceite pesado, en el que la materia prima líquida mejorada tiene un rendimiento mayor del 70% en volumen con producción mínima de subproductos tales como coque y gas,

vii) transportar dicha materia prima líquida mejorada a través de un oleoducto desde dicho sitio para mejorar el aceite pesado hasta dicha ubicación remota para refinar dicha materia prima líquida mejorada.

2. Método según la reivindicación 1, en el que en dicha etapa de introducción (etapa ii) ) , dicha razón de carga es de desde 20:1 hasta 30:1.

3. Método según la reivindicación 1, en el que dicho tiempo de residencia es de desde 0, 5 hasta 2, 0 segundos.

4. Método según la reivindicación 1, en el que, en dicha etapa de permisión (etapa iii) ) , dicha corriente de producto de una primera ejecución de pirólisis se separa en una fracción más ligera y una fracción más pesada, dicha fracción más ligera se recoge a partir de dicha corriente de producto, y dicha fracción más pesada se recircula de nuevo al interior de dicho reactor de flujo ascendente para su procesamiento adicional en una segunda ejecución de pirólisis para producir una segunda corriente de producto.

5. Método según la reivindicación 4, en el que dicho procesamiento adicional incluye mezclar dicha fracción más pesada con dicho portador de calor particulado, en el que dicho portador de calor particulado de dicha segunda ejecución de pirólisis está a una temperatura a aproximadamente, o por encima de, la usada en el procesamiento de dicho aceite pesado dentro de dicha primera ejecución de pirólisis.

6. Método según la reivindicación 5, en el que dicha fracción más pesada se añade al aceite pesado no procesado antes de introducirse en dicho reactor de flujo ascendente para dicha segunda ejecución de pirólisis.

7. Método según la reivindicación 6, en el que en dicha primera ejecución de pirólisis, dicho aceite pesado se inyecta a una temperatura de 150ºC al interior del reactor de flujo ascendente, la temperatura de dicho reactor de flujo ascendente es de menos de 500ºC, y el tiempo de residencia es de menos de un segundo, y en dicha segunda ejecución de pirólisis la temperatura de dicho reactor de flujo ascendente es de desde 530ºC hasta 590ºC, y en el que dicho tiempo de residencia de dicha segunda ejecución de pirólisis es igual que, o más largo que, el tiempo de residencia de dicha primera ejecución de pirólisis.

8. Método según la reivindicación 4, en el que dicho portador de calor particulado se separa de dicha segunda corriente de producto, y se recoge un segundo producto a partir de dicha segunda corriente de producto.

9. Método según la reivindicación 4, en el que dicha corriente de producto de dicha primera ejecución de pirólisis se trata en un condensador caliente antes de la recuperación de dicha fracción ligera y dicha fracción pesada.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicha materia prima líquida mejorada se transporta sin la adición de diluyentes.