INTEGRACIÓN DE DESASFALTADO CON DISOLVENTE E HIDROPROCESAMIENTO DE RESINA.

La invención se refiere a un proceso que combina el desasfaltado con disolvente con el hidrotratamiento de resina para reducir los costes asociados con la realización de cada una de las etapas por separado.

El proceso integrado de la invención permite obtener mayores rendimientos de producto junto con un menor coste de energía y transporte.

INTEGRACIÓN DE DESASFALTADO CON DISOLVENTE E HIDROPROCESAMIENTO

DE RESINA

REMISIÓN A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica el beneficio conforme a 35 U.S.C. § 119 (e) de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos con N° de Serie 61/513.447 presentada el 29 de julio del 211, que se incorpora en este documento por referencia en su totalidad como se expone con todo detalle en este documento.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere al desasfaltado con disolvente de aceites pesados acoplado con el hidroprocesamiento de resina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Convencionalmente, se emplea un proceso de desasfaltado con disolvente (SDA) en una refinería de petróleo con el fin de extraer componentes valiosos a partir de una materia prima de petróleo residual, que es un hidrocarburo pesado que se produce como subproducto del refinado del crudo de petróleo. Los componentes extraídos se vuelven a alimentar a la refinaría, donde se convierten en fracciones más ligeras valiosas, tales como gasolina. Las materias primas residuales del petróleo adecuadas que pueden usarse en un proceso SDA incluyen, por ejemplo, colas de una torre atmosférica, colas de una torre de vacío, crudo de petróleo, crudos de petróleo de destilación primaria, extracto de aceite de hulla, esquistos bituminosos y aceites recuperados de arenas asfálticas.

En un proceso SDA típico, se añade un disolvente de hidrocarburo ligero a la alimentación de petróleo residual de una refinería y se procesa en un equipo denominado separador de asfalteno. Los disolventes habituales usados comprenden disolventes parafínicos ligeros. Los ejemplos de disolventes parafínicos ligeros incluyen, aunque sin limitación, propano, butano, isobutano, pentano, isopentano, neopentano, hexano, isohexano, heptano y disolventes conocidos similares usados en desasfaltado, y mezclas de los mismos. A temperatura y presiones elevadas, la mezcla en el separador de asfalteno se separa en una pluralidad de corrientes líquidas, típicamente una corriente de aceite desasfaltado (DAO) sustancialmente libre de asfalteno, resinas y disolvente, y una mezcla de asfalteno y disolvente dentro de la cual puede estar disuelto el DAO.

Una vez retirados los asfáltenos, la corriente de DAO sustancialmente libre de asfalteno, las resinas y el disolvente normalmente se someten a un sistema de recuperación de disolvente. El sistema de recuperación de disolvente de la unidad SDA extrae una fracción de disolvente del DAO rico en disolvente llevando a ebullición el disolvente, comúnmente usando vapor de agua o aceite caliente de los quemadores. El disolvente vaporizado se condensa después y se recicla para su uso nuevamente en la unidad SDA.

A menudo es beneficioso separar un producto de resina de la corriente de DAO/producto de resina. Esto normalmente se realiza antes de que el disolvente se retire del DAO. El término "resinas", como se usa en este documento, se refiere a resinas que se han separado y obtenido de una unidad SDA. Las resinas son más densas o más pesadas que el aceite desasfaltado, pero más ligeras que los asfáltenos mencionados anteriormente. El producto de resina normalmente comprende más hidrocarburos aromáticos con cadenas laterales con elevada sustitución alifática, y puede comprender metales, tales como níquel y vanadio. En general, las resinas comprenden el material a partir del cual se han retirado los asfáltenos y el DAO.

Los crudos de petróleo contienen moléculas poliaromáticas, heteroatómicas, que incluyen compuestos tales como azufre, nitrógeno, níquel, vanadio y otros en cantidades que pueden afectar negativamente al procesamiento de fracciones de crudo de petróleo en la refinería. Los crudos de petróleo ligeros o condensados tienen concentraciones de azufre tan bajas como el ,1 por ciento en peso (% en peso). En contraste, los crudos de petróleo pesados y fracciones pesadas de petróleo tienen concentraciones de azufre tan altas como el 5-6 % en peso. Análogamente, el contenido de nitrógeno de los crudos de petróleo puede estar en el intervalo del ,1-1, % en peso. Estas impurezas deben retirarse durante el refinado para satisfacer las normativas medioambientales establecidas para los productos finales (por ejemplo, gasolina, diesel o fueloil), o para las corrientes de refinado intermedias que tienen que procesarse para una revalorización adicional, tal como mediante isomerización o reformado. Adicionalmente, se sabe que contaminantes tales como nitrógeno, azufre y metales pesados desactivan o envenenan los catalizadores y, por lo tanto, deben retirarse. Los asfáltenos, que son de naturaleza sólida y comprenden aromáticos polinucleares presentes en la solución de aromáticos más pequeños y moléculas de resina, también están presentes en los crudos de petróleo y fracciones pesadas en diversas cantidades. Los asfáltenos no existen en todos los condensados o en los crudos de petróleo ligeros; sin embargo, están presentes en cantidades relativamente grandes en crudos de petróleo y fracciones de petróleo pesadas. Los asfáltenos son componentes o fracciones insolubles y sus concentraciones se definen como la cantidad de asfáltenos que precipitan por adición de un disolvente de n-parafina a la materia prima.

En una refinería típica, el crudo de petróleo se fracciona en primer lugar en la columna de destilación atmosférica para separar el gas rico en productos azufrados que incluye metano, etano, propanos, butanos y sulfuro de hidrógeno, nafta (intervalo de punto de ebullición: 36- 18 °C), queroseno (intervalo de punto de ebullición: 18-24 °C), gasóleo (intervalo de punto de ebullición: 24-37 °C) y residuo atmosférico, que son las fracciones de hidrocarburo que hierven por encima de 37 °C. El residuo atmosférico de la columna de destilación atmosférica se usa como fueloil o se envía a una unidad de destilación a vacío, dependiendo de la configuración de la refinería. Los principales productos de la destilación a vacío son gasóleo de vacío, que comprende hidrocarburos que hierven en el intervalo de 37-52 °C y residuo de vacío, que comprende hidrocarburos que hierven por encima de 52 °C.

Las corrientes de nafta, queroseno y gasóleo derivadas de los crudos de petróleo u otras fuentes naturales, tales como esquistos bituminosos, bitúmenes y arenas asfálticas, se tratan para retirar los contaminantes, tales como azufre, que superan la especificación indicada para el producto o productos finales. El hidrotratamiento es la tecnología de refinado más común usada para retirar estos contaminantes. El gasóleo de vacío se procesa en una unidad de hidrocraqueo para producir gasolina y diesel, o en un unidad de craqueo catalítico fluido (FCC) para producir principalmente gasolina, aceite de ciclo ligero (LCO) y aceite de ciclo pesado (HCO) como subproductos, usándose el primero como un componente de mezcla en la fabricación de diesel o fueloil, enviándose el último directamente a la fabricación de fueloil.

Hay diversas opciones de procesamiento para la fracción de residuo de vacío, incluyendo hidroprocesamiento (incluyendo tanto hidrotratamiento del residuo como hidrocraqueo del residuo, que incluye tanto reactores de lecho en ebullición como de tipo fase en suspensión), coquización, reducción de viscosidad, gasificación y desasfaltado con disolvente. El desasfaltado con disolvente (SDA) es una tecnología de eficacia probada para la separación de residuos por su peso molecular, y se realiza de forma comercial en todo el mundo. La separación en el proceso SDA puede dar lugar a dos o, en ocasiones, tres componentes, es decir, un proceso SDA de dos componentes o un proceso de SDA de tres componentes. En el proceso SDA, la fracción rica en asfáltenos (pez) que comprende aproximadamente un 6- 8 % en peso de hidrógeno se separa del residuo de vacío por contacto con un disolvente parafínico (cuyo número de carbonos varía de 3 a 8) a temperaturas y presiones elevadas. La fracción de aceite desasfaltado (DAO) recuperada, que comprende aproximadamente un 9-11 % en peso de hidrógeno, se caracteriza como una fracción de hidrocarburo pesado que está libre de moléculas de asfalteno y que puede enviarse a otras unidades de conversión, tales como una unidad de hidroprocesamiento o una unidad de craqueo catalítico fluido

(FCC) para procesamiento adicional.

El rendimiento de DAO normalmente se establece por las limitaciones de las propiedades de la materia prima que se va a procesar, tales como metales organometálicos y el residuo de carbón Conradson (CCR) de los procesos aguas abajo. Estas limitaciones normalmente 5 están por debajo del DAO recuperable máximo dentro del proceso SDA (Tabla 1 y Figura 1). La Tabla 1 ilustra los rendimientos...

1. Un proceso para desasfaltar un disolvente que comprende: introducir una materia prima de aceite de hidrocarburos a un reactor; introducir un disolvente a la materia prima;

separar una fracción que contiene asfalteno de la materia prima para formar una materia prima agotada en asfalteno;

separar una fracción que contiene resina en una sección de recuperación de resina de la materia prima de la que se ha separado el asfalteno para formar una materia prima agotada en resina;

separar una fracción que contiene el aceite desasfaltado de la materia prima agotada en resina;

integrar la sección de recuperación de resina con un proceso de hidroprocesamiento; e

hidroprocesar la fracción que contiene resina en el proceso de hidroprocesamiento para generar un producto residual hidroprocesado.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el proceso de hidroprocesamiento se realiza a presiones parciales de hidrógeno que varían de aproximadamente 5,5 MPa a aproximadamente 17,2 MPa (de aproximadamente 8 a aproximadamente 2.5 psig).

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el proceso de hidroprocesamiento se realiza a temperaturas que varían de aproximadamente 343 °C a aproximadamente 499 °C (de aproximadamente 65 a aproximadamente 93 °F).

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que el proceso de hidroprocesamiento se realiza con un catalizador.

5. El proceso de la reivindicación 4, en el que el catalizador es un catalizador metálico.

6. El proceso de la reivindicación 5, en el que el catalizador metálico comprende uno o más metales seleccionados del grupo que consiste en hierro, níquel, molibdeno y cobalto.

7. El proceso de la reivindicación 1, en el que el producto residual hidroprocesado se somete a un proceso de separación adicional.

8. El proceso de la reivindicación 7, en el que el proceso de separación adicional

comprende generar una corriente de cabeza de resina y una corriente de cola de resina.

9. El proceso de la reivindicación 1, en el que el disolvente comprende un disolvente parafínico ligero.

1. El proceso de la reivindicación 9, en el que el disolvente parafínico ligero es propano, butano, isobutano, pentano, isopentano, neopentano, hexano, isohexano, heptano y mezclas de los mismos.

11. Un método para integrar un proceso de desasfaltado con disolvente y un proceso de hidroprocesamiento de resina que comprende:

añadir un disolvente a una corriente de hidrocarburo pesado que comprende asfaltenos, resina y aceite;

retirar los asfaltenos de la corriente de hidrocarburo pesado para producir una corriente de asfalteno sustancialmente libre de disolvente y una solución de disolvente sustancialmente libre de asfalteno que comprende el disolvente, la resina y el aceite; calentar la solución de disolvente para hacer precipitar la resina; separar la resina de la solución de disolvente, producir un producto de resina y una mezcla que comprende el aceite y el disolvente;

aplicar calor a la mezcla para vaporizar una fracción del disolvente; retirar de la mezcla la fracción de disolvente vaporizado dejando un producto de aceite desasfaltado libre de resina;

hidroprocesar el producto de resina para producir un producto residual; y someter el producto residual a separación adicional.

12. El método de la reivindicación 11, en el que al menos una fracción del disolvente se retira con el producto de resina.

13. El método de la reivindicación 12, en el que el producto de resina comprende aproximadamente un 5 % de resina y aproximadamente un 5 % de disolvente.

14. El método de la reivindicación 11, en el que el producto de aceite desasfaltado libre de resina se procesa adicionalmente en una unidad de craqueo de producto seleccionada del grupo que consiste en una unidad de hidrotratamiento, una unidad de hidrocraqueo y una unidad de craqueo catalítico fluidizado.

15. El método de la reivindicación 11, en el que el producto de aceite desasfaltado libre de resina comprende aproximadamente un 5 % de aceite desasfaltado y aproximadamente un 5 % de disolvente.

16. El método de la reivindicación 11, en el que la solución de disolvente comprende aproximadamente un 1 % de aceite desasfaltado y resina, y aproximadamente un 9 % de disolvente.

17. El método de la reivindicación 11, en el que el disolvente vaporizado se condensa, se combina con el disolvente y se añade a la corriente de hidrocarburo pesado que comprende asfalteno, resina y petróleo.

18. El método de la reivindicación 11, donde el producto residual se somete a una etapa de separación adicional en la unidad SDA.

19. El método de la reivindicación 18, en el que la etapa de separación adicional comprende generar una corriente de cabeza de resina hidrotratada y una corriente de cola de resina hidrotratada.

2. El método de la reivindicación 11, en el que el disolvente comprende un disolvente parafínico ligero.

21. El método de la reivindicación 2, en el que el disolvente parafínico ligero es propano, butano, isobutano, pentano, isopentano, neopentano, hexano, isohexano, heptano y mezclas de los mismos.