Procedimiento de reducción de emisiones de dióxido de carbono.

Un procedimiento de reducción de emisiones de dióxido de carbono en una refinería,

que comprende:

obtener una corriente de gas de purga de refinería (10) corriente arriba de un colector principal de combustible de larefinería y corriente abajo de una unidad de eliminación de azufre;

calentar una corriente que contiene hidrocarburos (18) compuesta al menos en parte por la corriente de gas depurga de refinería (10) y que produce una corriente de reacción (36) a partir de la corriente que contienehidrocarburos por la reacción catalítica de hidrógeno con hidrocarburos y los compuestos de azufre presentes en lacorriente que contiene hidrocarburos sin oxígeno de modo que la corriente de reacción contenga hidrocarburossaturados y sulfuro de hidrógeno formado de la hidrogenación de los hidrocarburos y los compuestos de azufre,respectivamente, o de forma alternativa, de la reacción catalítica de oxígeno, vapor e hidrocarburos y el hidrógenocon los compuestos de azufre de modo que la corriente de reacción contenga hidrógeno, hidrocarburos saturados,monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno adicionales;

enfriar la corriente de reacción (36), adsorbiendo el sulfuro de hidrógeno en la corriente de reacción para produciruna corriente de reacción tratada (42) y combinar la corriente de reacción tratada con una corriente de vapor (44)para producir una corriente reactante (46);

producir una corriente reformada (90) que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, vapor y dióxido de carbono,al menos en parte, sometiendo la corriente reactante (46) a reformado de metano con vapor en un reformador demetano con vapor (48) calentado por un combustible;

llevándose a cabo el reformado de metano con vapor a una presión de 862 kPa a 2068 kPa (125 psia a 300 psia) yno menor de 344 kPa a 1034 kPa (50 psia a 150 psia) por encima de la presión del colector principal de combustibley a una relación de vapor a carbono de 2,0 a 3,5 produciendo, de ese modo, productos de reacción del reformado demetano con vapor que tienen un contenido de metano no mayor de aproximadamente 2,0% mol;

hacer reaccionar el monóxido de carbono y el vapor contenidos en la corriente reformada (90) en al menos unreactor de desplazamiento agua-gas, tal que se produce una corriente de la reacción de desplazamiento (96, 104)con un contenido de hidrógeno y dióxido de carbono mayor que el de la corriente reformada (90);

separar el dióxido de carbono de la corriente de la reacción de desplazamiento (104) para producir una corriente degas que contiene dióxido de carbono (108) y una corriente de gas que contiene hidrógeno (110);

producir una primera corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (116) y una segunda corriente de gascombustible que contiene hidrógeno (118) a partir de la corriente de gas que contiene hidrógeno (110); y

devolver la primera corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (116) al colector principal de gascombustible de la refinería y utilizar la segunda corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (118) parasuministrar al menos parte del combustible al reformador de metano con vapor (48).

Procedimiento de reducción de emisiones de dióxido de carbono

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de reducción de emisiones de dióxido de carbono en una refinería en la que se producen corrientes de gas combustible mediante el reformado de una corriente que contiene hidrocarburos, compuesta en su totalidad o en parte de un gas de purga de refinería, a baja presión para reducir las pérdidas de metano y la separación de dióxido de carbono de una corriente reformada sometida a uno o más reactores de desplazamiento agua-gas. Más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento en el que una de las corrientes de combustible se usa en calentar el reformador y la otra de las corrientes de combustible se devuelve al colector principal de combustible de la refinería.

Breve descripción de la invención El reformado de metano con vapor de una corriente de alimentación que contiene hidrocarburo se lleva a cabo para producir hidrógeno para tales usos de refinería tales como tratamiento con hidrógeno o hidrocraqueo. Como resultado, los reformadores de metano con vapor son operados en conexión con instalaciones de refino de combustible. En las refinerías se producen una diversidad de corrientes de gas de purga a partir de procesos tales como craqueo catalítico en lecho fluido, coquización, reformado catalítico, hidrocraqueo y similares. En general, todas estas corrientes se utilizadas como combustible en los calentadores de proceso y en los generadores de vapor para producir vapor.

Sin embargo, como se puede apreciar, la combustión de los combustibles produce dióxido de carbono. La producción de dióxido de carbono se considera que contribuye a los gases de efecto invernadero y al cambio climático potencial. Por tanto, se ha realizado un esfuerzo a nivel mundial para reducir los gases de efecto invernadero que incluyen la reducción de la producción de dióxido de carbono en la atmósfera. Como se indica en Philips “CO2 Management in Refineries”, Foster Wheeler Energy Limited (2002) , los calentadores de proceso producen casi la mitad del dióxido de carbono que se emite de las operaciones de refinería a la atmósfera en forma de gases de efecto invernadero. Como se indica en este artículo, la gasificación de los gases de purga de refinería se podría utilizar para producir combustibles e hidrógeno que permitiría una captura relativamente fácil de la mitad de las emisiones de dióxido de carbono en la refinería. El dióxido de carbono capturado se podría utilizar en los procesos mejorados de recuperación de petróleo.

En Simmonds et al., “A study of ver y large scale post combustion carbon dioxide capture at a refining and

petrochemical complex, ” se ha propuesto recoger el gas de combustión producido en la refinería y seguidamente capturar el dióxido de carbono en una planta de captura de dióxido de carbono para separar el dióxido de carbono para su uso posterior. En esta referencia se propone capturar el dióxido de carbono por una red de conductos de aproximadamente 2 kilómetros de longitud y que tienen un área en sección transversal máxima de 9 metros cuadrados. Se prevé en este artículo que el dióxido de carbono sea capturado mediante el uso de unidades de lavado de amina.

Otra fuente de emisiones de dióxido de carbono es el propio reformador de metano con vapor. Un reformador de metano con vapor produce un gas de síntesis en el que el hidrógeno se puede separar o usarse en procesos químicos corriente abajo. Tales procesos corriente abajo incluyen la producción de metanol y procesos de licuefacción de gases para combustibles sintéticos por medio del proceso de Fischer-Tropsch. En cualquier caso, el 40 gas de síntesis se generado en un reformador de metano con vapor introduciendo una corriente alimentación que contiene hidrocarburos, de forma típica gas natural, en los tubos del reformador situados en una sección radiante del reformador de metano con vapor. Los tubos del reformador contienen un catalizador para promover las reacciones de reformado de metano con vapor en las que el vapor se hace reaccionar con los hidrocarburos para producir hidrógeno, monóxido de carbono, agua y dióxido de carbono. La corriente reformada resultante se hace reaccionar 45 adicionalmente en uno o más reactores de desplazamiento agua-gas en los que el contenido de hidrógeno aumenta por la reacción del monóxido de carbono con el vapor. Esto da como resultado la formación de dióxido de carbono adicional. De forma típica, la corriente de la reacción de desplazamiento resultante se enfría y seguidamente se introduce a la unidad de adsorción por oscilación de presión en la que se separa el hidrógeno. Dicha separación del hidrógeno da como resultado una corriente de gas residual que se produce con un contenido de hidrógeno, metano,

monóxido de carbono y dióxido de carbono. La corriente de gas residual se usa en parte en el calentamiento de los quemadores del reformador y también en los calentadores de corrientes de proceso para generar el vapor que se usa en la reacción de reformado de metano con vapor. Toda esta combustión contribuye a las emisiones de dióxido de carbono de la planta.

En la solicitud de patente de los Estados Unidos número de serie 2007/0232706 A1, se ha propuesto capturar el

dióxido de carbono en la corriente de la reacción de desplazamiento, separando primero el dióxido de carbono en una unidad de adsorción por oscilación de presión de vacío en la que el adsorbente adsorbe el dióxido de carbono para producir una corriente rica en hidrógeno que se introduce en la unidad de adsorción por oscilación de presión. Durante la desorción del adsorbente, se produce una corriente rica en dióxido de carbono que, seguidamente se procesa por compresión, enfriamiento, secado y purificación y, a continuación, se somete a procesos de destilación a temperatura inferior a la ambiente en una columna de destilación. Las colas de destilación líquidas resultantes se vaporiza en un intercambiador de calor principal que se usa en combinación con el proceso de destilación a temperatura inferior a la ambiente para producir una corriente rica en dióxido de carbono que se puede comprimir

adicionalmente y usarse para procesos corriente abajo, por ejemplo, recuperación o aislamiento mejorados de petróleo. El vapor de dióxido de carbono puro que se produce como resultado de la destilación se puede calentar y reciclar de nuevo a la unidad de adsorción por oscilación de presión para procesado adicional junto con la corriente de alimentación de gas de síntesis de entrada.

Los gases de purga de refinería son una corriente que contiene hidrocarburos que se podría reformar

potencialmente en un reformador de metano con vapor. Sin embargo, tales corrientes tienen frecuentemente un alto contenido de olefinas que desactivaría el catalizador en el reformador de metano con vapor. En la patente de los Estados Unidos n.º 7.037.485, se describe que dicha corriente de gas de purga de refinería se puede comprimir y tratar en un lecho previo para separar las especies de metales y azufre y, luego, sola o combinada con el gas natural introducirse en un reactor para que el hidrógeno reaccione catalíticamente con los hidrocarburos y cualquier

compuesto de azufre para formar hidrocarburos saturados y sulfuro de hidrógeno. Si la corriente de entrada no contiene suficiente hidrógeno, se puede reciclar hidrógeno desde la unidad de adsorción por oscilación de presión. De forma alternativa, también se puede añadir una corriente de oxígeno para que reaccione con los hidrocarburos, el hidrógeno y los compuestos de azufre contenidos en la alimentación para que se produzcan más hidrógeno y monóxido de carbono. La corriente resultante se puede hacer pasar entonces a lechos de eliminación de azufre tales como un lecho de óxido de zinc para eliminar el sulfuro de hidrógeno y la corriente resultante se puede combinar con vapor y reaccionar con seguridad en el reformador de metano con vapor.

Como será describirá, la presente invención proporciona un procedimiento de reducción de emisiones de dióxido de carbono en una refinería que, entre otras ventajas, no requiere complejas redes de tuberías para recoger el gas de combustión y no produce un gas residual rico en dióxido de carbono como combustible para el reformador de metano con vapor. El dióxido de carbono que se separa de acuerdo con la presente invención se aísla de este modo del combustible y está disponible para otros procesos tales como la recuperación mejorada de petróleo.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un procedimiento de reducción de emisiones... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de reducción de emisiones de dióxido de carbono en una refinería, que comprende:

obtener una corriente de gas de purga de refinería (10) corriente arriba de un colector principal de combustible de la refinería y corriente abajo de una unidad de eliminación de azufre;

calentar una corriente que contiene hidrocarburos (18) compuesta al menos en parte por la corriente de gas de purga de refinería (10) y que produce una corriente de reacción (36) a partir de la corriente que contiene hidrocarburos por la reacción catalítica de hidrógeno con hidrocarburos y los compuestos de azufre presentes en la corriente que contiene hidrocarburos sin oxígeno de modo que la corriente de reacción contenga hidrocarburos saturados y sulfuro de hidrógeno formado de la hidrogenación de los hidrocarburos y los compuestos de azufre,

respectivamente, o de forma alternativa, de la reacción catalítica de oxígeno, vapor e hidrocarburos y el hidrógeno con los compuestos de azufre de modo que la corriente de reacción contenga hidrógeno, hidrocarburos saturados, monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno adicionales;

enfriar la corriente de reacción (36) , adsorbiendo el sulfuro de hidrógeno en la corriente de reacción para producir una corriente de reacción tratada (42) y combinar la corriente de reacción tratada con una corriente de vapor (44)

para producir una corriente reactante (46) ;

producir una corriente reformada (90) que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, vapor y dióxido de carbono, al menos en parte, sometiendo la corriente reactante (46) a reformado de metano con vapor en un reformador de metano con vapor (48) calentado por un combustible;

llevándose a cabo el reformado de metano con vapor a una presión de 862 kPa a 2068 kPa (125 psia a 300 psia) y

no menor de 344 kPa a 1034 kPa (50 psia a 150 psia) por encima de la presión del colector principal de combustible y a una relación de vapor a carbono de 2, 0 a 3, 5 produciendo, de ese modo, productos de reacción del reformado de metano con vapor que tienen un contenido de metano no mayor de aproximadamente 2, 0% mol;

hacer reaccionar el monóxido de carbono y el vapor contenidos en la corriente reformada (90) en al menos un reactor de desplazamiento agua-gas, tal que se produce una corriente de la reacción de desplazamiento (96, 104)

con un contenido de hidrógeno y dióxido de carbono mayor que el de la corriente reformada (90) ;

separar el dióxido de carbono de la corriente de la reacción de desplazamiento (104) para producir una corriente de gas que contiene dióxido de carbono (108) y una corriente de gas que contiene hidrógeno (110) ;

producir una primera corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (116) y una segunda corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (118) a partir de la corriente de gas que contiene hidrógeno (110) ; y

devolver la primera corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (116) al colector principal de gas combustible de la refinería y utilizar la segunda corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (118) para suministrar al menos parte del combustible al reformador de metano con vapor (48) .

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la presión a la que se lleva a cabo el reformado de metano con vapor varía de 517 kPa a 758 kPa (75 psia a 110 psia) por encima de la presión del colector principal de 35 combustible de refinería.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de reacción (36) se forma poniendo en contacto el hidrógeno, los hidrocarburos y los compuestos de azufre o, de forma alternativa, el oxígeno, el vapor, los hidrocarburos, el hidrógeno y los compuestos de azufre con un catalizador capaz de promover las reacciones tanto de hidrogenación como de oxidación parcial.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el monóxido de carbono y vapor contenidos en la corriente reformada (90) reaccionan en un reactor de desplazamiento agua-gas de alta temperatura (94) y en un reactor de desplazamiento agua-gas de baja temperatura (146) en comunicación de fluido con el reactor de desplazamiento agua-gas de alta temperatura (94) .

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la corriente que contiene hidrocarburos (18) se calienta a 45 través de intercambio de calor indirecto con una corriente de la reacción de desplazamiento parcial descargada (95) del reactor de desplazamiento agua-gas de alta temperatura (94) al reactor de desplazamiento agua-gas de baja temperatura (146) .

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:

se descarga una corriente de producto reformada del reformador de metano con vapor (48) ; y

la corriente de producto reformada se introduce en un reformador secundario (148) con oxígeno y el contenido de metano de la corriente de producto reformada (90’) se convierte a más hidrógeno y monóxido de carbono adicionales en el reformador secundario, produciendo de este la corriente reformada.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que:

el dióxido de carbono se separa de la corriente de la reacción de desplazamiento (104) por contacto a contracorriente de la corriente de la reacción de desplazamiento con un disolvente a base de amina en una columna de adsorción (122) , produciendo de este modo la corriente de gas que contiene hidrógeno (110) y disolvente cargado de dióxido de carbono (128) y separar el dióxido de carbono del disolvente cargado de dióxido de carbono en una columna de destilación (132) para producir la corriente de gas que contiene dióxido de carbono (108) y disolvente regenerado (124) para su uso en la columna de absorción (122) ; y

la corriente de gas que contiene hidrógeno (110) se seca y después se separa en la primera corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (116) y la segunda corriente de gas combustible que contiene hidrógeno (118) .