Procedimiento de separación que usa la tecnología de fibra-película.

Un procedimiento para separar compuestos tipo mercaptanos de una corriente de disolución de compuestocáustico enriquecida,

que, en combinación, comprende:

a) Alimentar a un equipo de oxidación una corriente de disolución de compuesto cáustico enriquecidaque contiene compuestos tipo mercaptanos;

b) Oxidar los compuestos tipo mercaptanos a aceite de disulfuros (DSO) con un grado de conversión de90% o mayor en presencia de oxígeno y formar una mezcla de dos líquidos inmiscibles quecomprenden DSO y disolución de compuesto cáustico;

c) Separar del equipo de oxidación 10 la mezcla formada en la etapa b) e introducir vía una única línea 13sólo una única corriente que contiene la mezcla en un dispositivo de separación 14 en el que la mezclaentra en contacto con la parte superior de un haz de fibras 20; y

d) Separar el DSO de la disolución de compuesto cáustico dentro del dispositivo de separación 14dejando que la mezcla entre en contacto y fluya hacia abajo por las numerosas fibras 20 individualespara de este modo formar una película fina de líquido alrededor de cada fibra y conseguir un efectocoalescente para formar en una zona colectora 21 dos capas de líquido distintas, una capa inferior 23que comprende una fase de disolución de compuesto cáustico y una capa superior 22 que comprendeuna fase de DSO.

Procedimiento de separación que usa la tecnología de fibra-película.

Campo de la invención.

La presente invención se refiere en general a una nueva tecnología de separación que usa la alta área específica y las elevadas propiedades coalescentes de la tecnología de fibra-película para conseguir la rápida separación de dos líquidos inmiscibles. Específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento de separación mejorado en el que una mezcla de disulfuros y de disolución de compuesto cáustico creada durante un procedimiento para la separación de azufre y otros contaminantes de hidrocarburos, que incluyen gas licuado del petróleo (“LPG”) , se separa en una corriente de disolución acuosa de compuesto cáustico para reciclar y una corriente orgánica que contiene los disulfuros. La presente invención reduce significativamente los tiempos de residencia de la separación, reduciendo así los costes de los equipos y mejorando la eficiencia global del procedimiento.

Antecedentes de la invención.

La separación de dos líquidos inmiscibles en dos capas líquidas distintas para recuperar cada una es bien conocida en la técnica. Sin embargo, la mayor parte de los dispositivos de separación se basan principalmente en grandes depósitos que usan la gravedad y largos tiempos de residencia para conseguir la separación de fases o la formación de dos capas distintas. Alternativamente, la separación física forzada de dos líquidos se consigue usando dispositivos mecánicos complejos, tales como centrífugas, lo cual también requiere un gran aporte de energía, o usando membranas con características de permeabilidad selectiva. Con necesidades apremiantes de procedimientos más económicos que asimismo sean más compactos para conservar el espacio, es necesaria una separación más eficiente y con un equipo más pequeño.

La promulgación en EE.UU. de la Ley de Calidad del Aire (“Clean Air Act”) de 1990 ha alcanzado su cénit en América del Norte con la exigencia de que la gasolina contenga menos que 10 ppm en peso de azufre. Desde un punto de vista práctico, esto quiere decir que normalmente la refinería tiene que hacer una gasolina que contenga menos que 5 ppm en peso para permitir la contaminación por azufre residual “adherido” a la pared de las tuberías procedente de cargas anteriores y tener en cuenta la exactitud del método de ensayo dictado por la Ley de Calidad del Aire.

Otra consecuencia de la Ley de Calidad del Aire de 1990 ha sido el cierre en América de las pequeñas refinerías ineficientes tal que en 2007 existían 175 refinerías frente a más de 330 en 1980. En los últimos 25 años no se ha construido ninguna nueva refinería, pero las expansiones de las refinerías y las importaciones han satisfecho la demanda de gasolina en América.

Las refinerías existentes también han ido utilizando operaciones más rigurosas en la Unidad de Craqueo Catalítico en Lecho Fluido para reducir la cantidad de combustible en el quemador a la vez que se producía gasolina adicional de mayor octanaje y se aumentaba la producción de olefinas. Estas olefinas son propano/propileno y butano/isobutano/isobutileno. Estas son las materias primas para la siguiente etapa de procesado la cual es una unidad de alquilación. Algunas refinerías alquilan amilenos (penteno) dependiendo de sus modelos económicos.

La mayor parte de las refinerías usan una unidad de alquilación de HF (ácido fluorhídrico) o de ácido sulfúrico para alquilar butilenos mixtos o propilenos y butilenos mixtos. La alquilación es un proceso en el que el isobutano reacciona con la olefina para formar una parafina de cadena ramificada. Puesto que el azufre es perjudicial para el procedimiento de alquilación, en la mayor parte de las refinerías existe un sistema de tratamiento con disolución de compuesto cáustico para extraer los metil y etil mercaptanos fácilmente extractables y los más difíciles propil mercaptanos de la corriente mixta de compuestos olefínicos y gas licuado de petróleo (“LPG”) .

Típicamente, para el tratamiento con disolución de compuesto cáustico se emplean equipos de contacto líquidolíquido y en algunos casos equipos de contacto de fibra-película como se describe en las patentes de EE.UU. nºs 3.758.404; 3.977.829 y 3.992.156. Para conservar el compuesto cáustico siempre se emplea un regenerador de compuesto cáustico. Un típico esquema de flujo del procedimiento para tratar LPG implica un primer tratamiento con disolución de compuesto cáustico usando al menos un equipo de contacto líquido-líquido para extraer de la alimentación de LPG los contaminantes derivados de azufre, típicamente mercaptanos, el cual genera una disolución “agotada” de compuesto cáustico que es rica en mercaptanos o denominada corriente de compuesto cáustico enriquecida, separar el LPG en el equipo de contacto, oxidar la corriente de compuesto cáustico enriquecida para convertir los mercaptanos en disulfuros (típicamente denominada aceite de disulfuros (“DSO”) ) lo cual genera una disolución “oxidada” de compuesto cáustico, y a continuación usar un separador por gravedad para separar el DSO de la disolución oxidada de compuesto cáustico. En algunos casos se usa un lecho de carbón granular en unión con el dispositivo de sedimentación por gravedad, como agente de coalescencia para ayudar más a la separación del DSO de la disolución oxidada de compuesto cáustico. Una vez separado el DSO, la disolución de compuesto cáustico regenerada puede entonces reciclarse y mezclarse con disolución de compuesto cáustico recién preparada de nueva aportación y usarse en los equipos de contacto líquido-líquido para tratar la alimentación de LPG.

El documento US 4.875.997 describe un procedimiento para tratar hidrocarburos que contienen mercaptanos, en el cual una mezcla de hidrocarburos, disulfuros y una disolución acuosa alcalina se separa por gravedad en una zona de sedimentación.

En el documento US 4.666.689, se usan equipos de contacto líquido-líquido tipo fibra-película en un procedimiento mediante el cual la oxidación de los mercaptanos contenidos en una corriente alcalina agotada y la extracción de los disulfuros resultantes de la disolución alcalina se producen simultáneamente dentro de una única zona que contiene una pluralidad de fibras.

Como se mencionó, el uso de dispositivos de sedimentación por gravedad en los procedimientos de la técnica anterior está plagado por el requisito de largos tiempos de residencia, especialmente cuando se aplican a la separación de DSO de una disolución oxidada de compuesto cáustico. Además, los sedimentadores por gravedad de la técnica anterior son equipos relativamente grandes. Asimismo, los dispositivos de separación forzada, tales como las centrífugas, son dispositivos mecánicos complejos que requieren un gran aporte de energía para funcionar. La presente invención resuelve ahora los problemas encontrados en los equipos de separación de la técnica anterior cuando separan DSO de disoluciones de compuestos cáusticos. La presente invención utiliza dos nuevas mejoras que pueden emplearse separadamente o en combinación. La primera implica el uso de la tecnología fibra-película, la cual típicamente sólo se encuentra en aplicaciones de contacto líquido-líquido, y la segunda implica el uso de inyección de disolventes antes de la oxidación de la disolución agotada de compuesto cáustico. El procedimiento de la presente invención también puede usar una etapa de pulido después de la separación del DSO para separar más DSO residual de la disolución oxidada de compuesto cáustico. Los tiempos de residencia muy reducidos y la reducción del tamaño del equipo se traducen en un método extremadamente económico de separación de compuestos derivados de azufre de LPG y, consecuentemente, se minimizan los costes de la inversión y deoperación. Éstas y otras ventajas serán evidentes a partir de la siguiente descripción de la invención, más detallada.

Compendio de la invención.

Como se mencionó, la presente invención se refiere a un procedimiento de separación mejorado para separar una mezcla de al menos dos líquidos inmiscibles usando la tecnología fibra-película, y se usa en la separación de DSO y otros hidrocarburos de una disolución de compuesto cáustico. La presente invención consigue tiempos de residencia para la separación muchas veces más rápidos que en los sedimentadores por gravedad convencionales tanto si tales sedimentadores convencionales usan un equipo de coalescencia de lecho de carbón como si no. Por otra parte, los presentes inventores han encontrado que usando una pequeña cantidad de disolvente... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para separar compuestos tipo mercaptanos de una corriente de disolución de compuesto cáustico enriquecida, que, en combinación, comprende:

a) Alimentar a un equipo de oxidación 10 una corriente de disolución de compuesto cáustico enriquecida que contiene compuestos tipo mercaptanos;

b) Oxidar los compuestos tipo mercaptanos a aceite de disulfuros (DSO) con un grado de conversión de 90% o mayor en presencia de oxígeno y formar una mezcla de dos líquidos inmiscibles que comprenden DSO y disolución de compuesto cáustico;

c) Separar del equipo de oxidación 10 la mezcla formada en la etapa b) e introducir vía una única línea 13 sólo una única corriente que contiene la mezcla en un dispositivo de separación 14 en el que la mezcla entra en contacto con la parte superior de un haz de fibras 20; y

d) Separar el DSO de la disolución de compuesto cáustico dentro del dispositivo de separación 14 dejando que la mezcla entre en contacto y fluya hacia abajo por las numerosas fibras 20 individuales para de este modo formar una película fina de líquido alrededor de cada fibra y conseguir un efecto coalescente para formar en una zona colectora 21 dos capas de líquido distintas, una capa inferior 23 que comprende una fase de disolución de compuesto cáustico y una capa superior 22 que comprende una fase de DSO.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa a) comprende alimentar a un equipo de oxidación tanto una corriente de disolución de compuesto cáustico enriquecida que contiene compuestos tipo mercaptanos como una corriente de disolvente; y la etapa b) comprende oxidar los compuestos tipo mercaptanos a aceite de disulfuros (DSO) y formar una mezcla que comprende DSO, disolución de compuesto cáustico y disolvente.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la corriente de disolución de compuesto cáustico enriquecida que contiene compuestos tipo mercaptanos es oxidada poniendo en contacto la corriente con un lecho sólido que contiene un catalizador metálico soportado.

4. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la corriente de disolución de compuesto cáustico procedente del dispositivo de separación es alimentada a un procedimiento 24 de pulido para separar cualquier cantidad traza de DSO no separada en el dispositivo de separación y otros compuestos sulfurados residuales.

5. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que un gas que contiene oxígeno es suministrado al equipo de oxidación y cualquier gas residual se separa como gas de salida en el dispositivo de separación.

6. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que además comprende separar la fase de DSO del dispositivo de separación extrayendo la capa superior.

7. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que además comprende separar la fase de disolución de compuesto cáustico del dispositivo de separación extrayendo la capa inferior.

8. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que además comprende separar la fase de DSO del dispositivo de separación extrayendo la capa superior y separar la fase de disolución de compuesto cáustico del dispositivo de separación extrayendo la capa inferior.

9. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que el disolvente alimentado al equipo de oxidación es menos que 10% en volumen de la disolución de compuesto cáustico enriquecida que se alimenta al equipo de oxidación.

10. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que el disolvente alimentado al equipo de oxidación se separa con el DSO en la capa superior.