Procedimiento para la oxidación de una lejía residual bajo una presión elevada.

Procedimiento para el tratamiento de una lejía residual consumida (L) procedente de una instalación para la producción de hidrocarburos mediando disociación de un material empleado de partida que contiene hidrocarburos,

teniendo el procedimiento por lo menos una etapa, en la que la lejía residual consumida (L) se somete a una oxidación con oxígeno bajo una temperatura elevada y una presión superior a la atmosférica, llevándose a cabo el procedimiento para la oxidación en un reactor (5) bajo una presión situada entre 60 bares y 200 bares, y aumentándose la presión de la lejía residual consumida, en dos escalones de presión (1, 4) separados, hasta la presión de la reacción de oxidación, caracterizado por que la lejía residual consumida (L) es calentada entre los dos escalones de presión (1, 4) mediante un intercambio indirecto de calor (2) con la lejía residual oxidada (7) y siendo conducida la lejía residual (L) consumida, después del primer escalón de presión (1) y del intercambio de calor (2) con la lejía residual oxidada (7), a un separador (3), en el que la fase gaseosa (12) es separada con respecto de la lejía residual consumida (13).

Procedimiento para la oxidación de una lejía residual bajo una presión elevada

El invento se refiere a un procedimiento para el tratamiento de una lejía residual consumida procedente de una instalación para la producción de hidrocarburos mediante disociación de un material empleado de partida que contiene hidrocarburos, teniendo el procedimiento por lo menos una etapa, en la que la lejía residual consumida es sometida a una oxidación con oxigeno bajo una temperatura elevada y una presión superior a la atmosférica, llevándose a cabo el procedimiento para la oxidación dentro de un reactor bajo una presión comprendida entre 60 bares y 200 bares, y siendo aumentada la presión de la lejía residual consumida, en dos escalones de presión separados, hasta la presión de la reacción de oxidación.

Unas definas, tales como el etileno o el propileno, se preparan mediante la disociación de un material empleado de partida que contiene hidrocarburos. Los hidrocarburos de cadenas más largas del material empleado de partida son transformados en unos hidrocarburos de cadenas más cortas, tales como el etileno y el propileno, por ejemplo mediante una disociación térmica (en inglés "Steam-Cracking", craqueo con vapor). El gas disociado que resulta por medio de la disociación se enfria, se comprime y en un subsiguiente lavado con una lejía se libera de componentes indeseados tales como el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno y unos mercaptanos, antes de que sea descompuesto en los hidrocarburos individuales tales como el etileno y el propileno.

La lejía residual consumida, que resulta en el lavado con una lejía, tiene que ser liberada de los componentes tóxicos, antes de su introducción en un tratamiento biológico de aguas residuales. Asimismo, el consumo químico de oxígeno de la lejía residual consumida tiene que ser reducido. Esto se consigue de acuerdo con el estado de la técnica mediante una reducción del contenido típico de sulfuro en la lejía residual consumida mediante una oxidación química en húmedo del sulfuro con oxigeno en la solución.

De acuerdo con el estado de la técnica, se conocen diversos procedimientos para la oxidación en húmedo de unas lejías residuales consumidas (véase p.ej. la referencia de C.B. Maugans, C. Alice "wet air oxidation: a review of commerclal sub-critical hydrothermal treatment" [oxidación con aire en húmedo; una recopilación acerca del tratamiento hldrotérmlco subcrítico] conferencia IT302, 13-17/05/2002, Nueva Orleans, Luisiana, o en el documento de patente de los EE.UU. US5082571), que se basan en los siguientes procedimientos generales.

La lejía residual consumida se lleva a la deseada presión de reacción y se calienta en contracorriente con la lejía residual oxidada. La lejía residual consumida calentada se conduce a continuación, mediando la aportación de oxígeno, a un reactor de oxidación y se oxida. El oxígeno requerido para la reacción se añade en este caso o bien a partir del aire o en forma de oxígeno puro. Un calentamiento adicional de la lejía residual consumida se puede llevar a cabo mediante la introducción de vapor de agua caliente en el reactor de oxidación. Después de una típica duración de permanencia de aprox. 1 hora (que es dependiente de la temperatura escogida y de la presión escogida), la lejía residual oxidada se enfría con el correspondiente gas de escape a través de un intercambiador de calor mediando calentamiento de la lejía residual consumida. Después de un control de la presión, en un subsiguiente recipiente separador, el gas de escape se separa con respecto del liquido. La lejía residual oxidada líquida se puede conducir después de esto mediando un ajuste opcional del valor del pH (una neutralización) a un procedimiento para el tratamiento biológico de aguas residuales.

Un procedimiento alternativo se describe en el documento de patente alemana DE102006030855. De acuerdo con el procedimiento descrito en ese documento DE102006030855, la lejía residual oxidada se enfria detrás del reactor de oxidación mediante la refrigeración directa con una lejía residual oxidada fría procedente del recipiente separador. El ajuste de la temperatura de reacción en el reactor de oxidación se efectúa sin ningún calentamiento previo de la lejía residual consumida mediante la aportación de vapor caliente o de aire caliente.

El documento US 4.350.599 divulga el tratamiento de una lejía residual con una oxidación en húmedo, en el que se forma dióxido de carbono, el cual es conducido de retorno, con el fin de neutralizar a la lejía residual.

En el artículo "Wet Air Oxidation of Refinery Spent Caustic" [Oxidación con aire en húmedo de una lejía cáustica agotada de refinería] de Claude E. Ellls, Environmental Progress, tomo 17, n° 1, 1998, páginas 28-30, se describe un procedimiento para la oxidación en húmedo, que tiene lugar a una temperatura de 120 °C a 320 °C y a una presión de 760 kPa a 210 kPa.

El presente invento se basa en la misión de desarrollar un procedimiento alternativo para el tratamiento de una lejía residual consumida procedente de una instalación destinada a la producción de hidrocarburos mediante disociación de un material empleado de partida que contiene hidrocarburos. En este caso, se debe de acortar lo más que sea posible la duración de permanencia en el reactor de oxidación, se deben de mejorar los valores de aguas residuales de la lejía residual oxidada y/o se debe de aumentar la rentabilidad del procedimiento.

El problema planteado por la misión se resuelve mediante las características distintivas de la reivindicación 1. Unas ventajosas formas de realización del invento se indican en las reivindicaciones subordinadas.

El procedimiento para la oxidación se lleva a cabo en un reactor bajo una presión situada entre 60 bares y 200 bares. Mediante la alta presión reinante en el reactor, especialmente dentro del mencionado intervalo de presiones, se mejora manifiestamente la reacción de oxidación de los compuestos sulfurados en la lejía residual consumida. La oxidación de los compuestos que contienen azufre en la lejía residual consumida se efectúa normalmente en dos etapas diferentes. En una reacción que transcurre más rápidamente, como primera etapa, a partir de los sulfuras de la lejía residual consumida se forman unos tiosulfatos. En otra etapa adicional, estos tiosulfatos se transforman en unos sulfatos más estables. La reacción de los sulfuras para dar los tiosulfatos transcurre en este caso de un modo manifiestamente más rápido que la transformación de los tiosulfatos en los sulfatos. Las dos reacciones esenciales (en lo sucesivo designadas como reacción 1 y reacción 2) son en detalle:

(1) 2 Na2S + 2 02 + H20 <==> Na2S203 + 2 NaOH

(2) Na2S203 + 2 NaOH <==> 2 Na2S04 + H20

En el caso de la realización de la reacción de oxidación en un intervalo de presiones de, por ejemplo, 6 a 10 bares, y de un período de tiempo de permanencia de 6 a 8 horas en el reactor de oxidación a 110 °C hasta 140 °C, tal como en el estado de la técnica, en la lejía residual oxidada permanece en la mayoría de los casos un resto de 20 a 30 % de tiosulfatos. Por regla general, este resto de tiosulfatos puede ser tratado concomitantemente sin problemas por unos procedimientos biológicos de tratamiento de aguas residuales. Mediante la realización del procedimiento bajo una presión elevada, dentro del mencionado intervalo se acelera manifiestamente la evolución de la reacción 2 y la proporción de tiosulfatos en la lejía residual oxidada se reduce hasta unas pocas ppm (partes por millón). La calidad de las aguas residuales y, por consiguiente, el consumo químico de oxígeno de la lejía residual oxidada se mejoran manifiestamente. El subsiguiente tratamiento biológico de las aguas residuales se simplifica y se obtiene un agua residual de una calidad más alta. Adicionalmente, en el caso de la realización de la reacción de oxidación en el intervalo de presiones elevadas se oxidan unas adicionales impurezas de hidrocarburos en la lejía residual consumida. De esta manera disminuye aún más el consumo químico de oxígeno de la lejía residual oxidada.

Por lo tanto, también mediante una realización de la reacción de oxidación a la presión elevada situada en el mencionado intervalo, por medio de la reacción 2 acelerada se puede acortar manifiestamente el período de tiempo de permanencia de la lejía residual consumida en el reactor de oxidación, al mismo tiempo que se obtiene una calidad comparable de la lejía residual oxidada. De esta manera se aumenta la rentabilidad del procedimiento.

En el procedimiento, la presión de la lejía residual consumida presión se aumenta en dos escalones de presión... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de una lejía residual consumida (L) procedente de una instalación para la producción de hidrocarburos mediando disociación de un material empleado de partida que contiene hidrocarburos, teniendo el procedimiento por lo menos una etapa, en la que la lejía residual consumida (L) se somete a una oxidación con oxígeno bajo una temperatura elevada y una presión superior a la atmosférica, llevándose a cabo el procedimiento para la oxidación en un reactor (5) bajo una presión situada entre 60 bares y 200 bares, y aumentándose la presión de la lejía residual consumida, en dos escalones de presión (1, 4) separados, hasta la presión de la reacción de oxidación, caracterizado por que la lejía residual consumida (L) es calentada entre los dos escalones de presión (1, 4) mediante un intercambio indirecto de calor (2) con la lejía residual oxidada (7) y siendo conducida la lejía residual (L) consumida, después del primer escalón de presión (1) y del intercambio de calor (2) con la lejía residual oxidada (7), a un separador (3), en el que la fase gaseosa (12) es separada con respecto de la lejía residual consumida (13).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el procedimiento para la oxidación se lleva a cabo a una presión de 160 bares y a una temperatura de 280 °C.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 2, caracterizado por que a la lejía residual consumida se le aporta adicionalmente oxígeno (6) ya delante del reactor propiamente dicho.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que a la lejía residual consumida se le aporta adicionalmente oxígeno directamente después del primer escalón de presión.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por que el oxígeno se aporta a la lejía residual consumida a través de una columna de burbujas.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que el oxígeno se conduce al reactor de oxidación (5) en contracorriente con respecto a la lejía residual consumida.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que la lejía residual consumida (L) resulta en el lavado de gases en condiciones ácidas de una instalación de producción de etileno, y ella contiene predominantemente unas impurezas sulfuradas.