Método y dispositivo para producir vacío en una columna de destilación de petróleo.

Método para producir vacío en una columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1),

comprendiendo dicho método:

bombear un medio de vapor-gas hacia fuera de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) usando un eyector gas-gas (7) alimentado con un vapor procedente de un generador de vapor (23) como gas a alta presión para formar en una salida (14) del eyector gas-gas (7) una mezcla de vaporgas que tiene una presión mayor que la presión del medio de vapor-gas en una entrada (13) del mismo, suministrar la mezcla de vapor-gas a un condensador (8) seguido por el enfriamiento de la misma y la formación de una mezcla de gas y un condensado en fase vapor,

suministrar la mezcla de gas y bombear un líquido a un dispositivo de chorro líquido-gas (9) con una bomba (11),

mezclar la mezcla de gas y el líquido en el dispositivo de chorro líquido-gas (9) para formar una mezcla gaslíquido en una salida (20) del mismo,

suministrar la mezcla gas-líquido desde el dispositivo de chorro líquido-gas (9) a un separador (10) para separar la mezcla en un gas comprimido y un líquido,

suministrar el líquido desde el separador (10) a la entrada de la bomba (11) y descargar el gas comprimido desde el separador (10),

en el que el condensado en fase vapor formado en el condensador (8) se suministra a un separador adicional (24) en el que el condensado en fase vapor se separa en un condensado que contiene agua y un condensado que contiene hidrocarburo,

el condensado que contiene hidrocarburo se evacúa del separador adicional (24) y el condensado que contiene agua se bombea usando una bomba adicional (12) a un generador de vapor (23), en el que se suministra calor de un destilado caliente evacuado de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) o de una columna de destilación de petróleo (43) al condensado que contiene agua para producir vapor, y el vapor producido en el generador de vapor (23) se alimenta al eyector de gas-gas (7).

Método y dispositivo para producir vacío en una columna de destilación de petróleo La invención se refiere a métodos y plantas para producir vacío en una columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío suministrando vapor a la columna de vacío y/o a la materia prima de petróleo, y puede usarse en la industria del procesamiento de petróleo para producir vacío en una columna de rectificación de vacío para destilar petróleo negro.

Se conoce un método para producir vacío en una columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (petróleo negro) bombeando un medio de vapor-gas hacia fuera de la columna por medio de un eyector de vapor que consiste en una serie de eyectores de gas-gas alimentados con vapor usado como gas a alta presión suministrado desde una fuente externa (véase la solicitud publicada US 2004/0188237 A1, IPC B01D 3/14, 30-092004) .

También se conoce a partir de dicha patente el suministro de una mezcla de vapor-gas desde un eyector gas-gas a un condensador seguido por el enfriamiento de la misma y la condensación de la fase de vapor de la mezcla de vapor-gas.

La patente indicada anteriormente también enseña una planta para producir vacío en una columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío que comprende una tubería de descarga de vapor gaseoso, un eyector gas-gas y un condensador; en la planta, el eyector gas-gas en un extremo de entrada de gas a baja presión está conectado a la tubería de descarga de vapor gaseoso, en una entrada de gas a alta presión está conectado a la fuente de vapor externa, en una salida de vapor gaseoso está conectado a una entrada de condensador que tiene una mezcla gaseosa y una salida de condensado.

Una desventaja del método y la planta conocidos consiste en el uso de una fuente de vapor externa y en la descarga de un condensado de agua en una mezcla con una fracción de petróleo desde la planta que conduce a contaminación medioambiental y a una pérdida de producto de destilación.

Otra desventaja es un consumo de energía considerable provocado por el uso de grandes cantidades de vapor y agua requeridas para realizar una compresión de múltiples etapas del medio de vapor-gas usando eyectores de gasgas y una condensación el vapor entre las etapas.

Se conoce un método para fraccionar dos mezclas destilables en una columna de vacío que comprende alimentar agua y una mezcla de compuestos hidrocarbonáceos destilables primero y segundo a la columna de vacío y retirar una primera corriente de producto que comprende el primer compuesto hidrocarbonáceo destilable desde la parte inferior de la columna de vacío; extraer vapor de agua y el vapor del segundo compuesto hidrocarbonáceo destilable desde la parte superior de la columna de vacío; mezclar la corriente de vapor superior con una corriente de recirculación de líquido y hacer pasar la corriente de la mezcla resultante por un primer condensador; suministrar condensado formado en el primer condensador y vapor no condensable a un receptor superior; separar en el receptor superior el condensado para dar el segundo compuesto hidrocarbonáceo destilable extraído como segunda corriente de producto y una corriente de líquido acuoso que comprende al menos un 60 por ciento en moles de agua; suministrar la corriente de líquido acuoso desde el receptor superior a un generador de vapor en el que, mediante intercambio de calor indirecto frente a un agente de calentamiento a alta temperatura, se vaporiza la corriente de líquido acuoso para formar un vapor a presión moderada; producir vacío en el receptor superior mediante evacuación desde este último de vapor que comprende vapor de agua y el vapor del segundo compuesto hidrocarbonáceo destilable usando un eyector de chorro de vapor, que se alimenta por vapor a presión moderada como corriente de impulsión desde el generador de vapor; condensar una parte de la corriente efluente del eyector de chorro de vapor en un segundo condensador; hacer pasar una corriente de vapor-líquido formada en el segundo separador por un tambor de obturación en el que la corriente de vapor-líquido se separa en una corriente de vapor y una corriente de líquido que comprende agua y el segundo compuesto hidrocarbonáceo destilable; suministrar la corriente de líquido como corriente de recirculación de líquido desde el tambor de obturación a la corriente de vapor superior. El método anterior proporciona el suministro de una parte de vapor desde el generador de vapor hasta la parte inferior de la columna de vacío como fuente de calor principal requerida para el proceso de fraccionamiento (patente estadounidense 4.175.034; Cl. int. B01D 3/10; 20 de noviembre de 1979) .

La desventaja del método anterior es que no puede usarse para la destilación de petróleo negro u otra materia prima de petróleo que se destile de manera similar al petróleo negro. El medio de gas-vapor que se evacúa desde la parte superior de la columna de vacío durante el proceso de destilación de petróleo negro comprende gases no condensables, vapor de agua e hidrocarburos condensables de intervalo de composición amplio. Parte de estos hidrocarburos condensables (hidrocarburos ligeros) pueden condensarse sólo a una presión más alta que la presión de la parte superior de la columna de vacío a una temperatura dada del agente de enfriamiento suministrado al primer condensador. Por tanto, el vapor de los hidrocarburos ligeros no puede retirarse del receptor superior sometido a vacío. Durante la destilación de petróleo negro, este vapor de hidrocarburos ligeros se comprime en el eyector de chorro de vapor y se condensa junto con el vapor en el segundo condensador; después, la mezcla del condensado de hidrocarburos ligeros y el condensado de agua se suministra desde el tambor de obturación a la

corriente de gas-vapor superior. Puesto que la corriente de gas-vapor superior está a vacío, este condensado de hidrocarburos ligeros se evaporará y se suministrará por medio del receptor superior al eyector de chorro de vapor de nuevo. Puesto que este condensado de hidrocarburos ligeros no se retira del proceso de fraccionamiento tecnológico descrito, conducirá a pérdidas de vacío y a la terminación del proceso de fraccionamiento.

Otra desventaja del método de fraccionamiento anterior es la existencia de retroalimentación. El suministro de la corriente de líquido que comprende el condensado de agua y el segundo compuesto hidrocarbonáceo destilable desde el tambor de obturación a la corriente de gas-vapor superior influye en el proceso de fraccionamiento tecnológico debido al mezclado de esta corriente de líquido tanto con el vapor del segundo compuesto hidrocarbonáceo destilable como con el vapor de agua que se evacúan desde la parte superior de la columna. No es posible cambiar la velocidad de flujo del vapor de impulsión alimentado al eyector de chorro de vapor sin influir en el proceso de fraccionamiento ni minimizar el consumo de energía para la producción de vacío cuando se elige el eyector de chorro de vapor.

Es también una desventaja del método anterior que el mismo generador de vapor produce tanto vapor que sirve como corriente de impulsión para el eyector de chorro de vapor como vapor que sirve como agente de calentamiento y transporta calor desde el generador de vapor hasta la columna de vacío para proporcionar procesos de transferencia de calor y masa en la columna. No es posible reducir el consumo de energía para la producción de vacío puesto que el destilado que sale de la columna de vacío no puede usarse como agente de calentamiento para la generación de vapor alimentado al eyector de chorro de vapor. Dentro del marco del método anterior, la temperatura del destilado no puede ser mayor que la temperatura del vapor que sale del generador de vapor.

Según el método anterior, se suministra una corriente de agente de calentamiento a alta temperatura desde una fuente externa al generador de vapor para producir vapor a presión moderada; esto requiere un considerable consumo de energía para la producción de vacío en la columna.

Además, la aplicación de un sistema de eyección de chorro de vapor de una etapa para producir vacío dentro del marco del método anterior no hace posible lograr la profundidad de vacío requerida para la destilación de materia prima de petróleo tal como petróleo negro.

La técnica anterior más cercana según un método como objeto de la invención en cuanto a entidad técnica y resultado logrado está representada por un método para producir vacío en una columna de vacío de destilación de petróleo que comprende bombear un medio de vapor-gas hacia fuera de la columna de vacío con un eyector gasgas alimentado con un gas a alta presión para formar en una salida... [Seguir leyendo]

1. Método para producir vacío en una columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) , comprendiendo dicho método:

bombear un medio de vapor-gas hacia fuera de la columna de destilación de materia prima de petróleo a 5 vacío (1) usando un eyector gas-gas (7) alimentado con un vapor procedente de un generador de vapor (23) como gas a alta presión para formar en una salida (14) del eyector gas-gas (7) una mezcla de vaporgas que tiene una presión mayor que la presión del medio de vapor-gas en una entrada (13) del mismo, suministrar la mezcla de vapor-gas a un condensador (8) seguido por el enfriamiento de la misma y la formación de una mezcla de gas y un condensado en fase vapor, suministrar la mezcla de gas y bombear un líquido a un dispositivo de chorro líquido-gas (9) con una bomba (11) , mezclar la mezcla de gas y el líquido en el dispositivo de chorro líquido-gas (9) para formar una mezcla gaslíquido en una salida (20) del mismo, suministrar la mezcla gas-líquido desde el dispositivo de chorro líquido-gas (9) a un separador (10) para 15 separar la mezcla en un gas comprimido y un líquido, suministrar el líquido desde el separador (10) a la entrada de la bomba (11) y descargar el gas comprimido desde el separador (10) , en el que el condensado en fase vapor formado en el condensador (8) se suministra a un separador adicional (24) en el que el condensado en fase vapor se separa en un condensado que contiene agua y un 20 condensado que contiene hidrocarburo, el condensado que contiene hidrocarburo se evacúa del separador adicional (24) y el condensado que contiene agua se bombea usando una bomba adicional (12) a un generador de vapor (23) , en el que se suministra calor de un destilado caliente evacuado de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) o de una columna de destilación de petróleo (43) al condensado que contiene agua para producir vapor, y el vapor producido en el generador de vapor (23) se alimenta al eyector de gas-gas (7) .

2. Método según la reivindicación 1, en el que se produce vapor que tiene una presión en el intervalo de 0, 20, 6 MPa en el generador de vapor (23) .

3. Método según la reivindicación 1, en el que una parte del condensado que contiene agua que no se 30 evapora en el generador de vapor (23) se suministra al separador adicional (24) .

4. Método según la reivindicación 3, en el que la parte del condensado que contiene agua que no se evapora en el generador de vapor (23) se enfría en un intercambiador de calor (37) antes de su suministro al separador adicional (24) .

5. Método según la reivindicación 1, en el que el vapor procedente del generador de vapor (23) se suministra

adicionalmente a la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) y/o a la materia prima de petróleo antes de su alimentación a la columna de vacío (1) .

6. Método según la reivindicación 1 ó 5, en el que el vapor procedente del generador de vapor (23) se calienta adicionalmente en un horno (44) usando calor de gases calientes antes de su suministro al eyector gas-gas (7) y/o a la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) .

7. Método según la reivindicación 5, en el que el vapor procedente del generador de vapor (23) se alimenta a la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) por medio de un eyector gas-gas adicional (38) , en el que el eyector gas-gas (38) evacúa adicionalmente el medio vapor-gas procedente de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) .

8. Planta para producir vacío en una columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) , que 45 comprende:

una tubería (6) para evacuar un medio vapor-gas de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) , un eyector gas-gas (7) conectado en una entrada de gas a baja presión (13) del mismo a la tubería (6) para evacuar el medio vapor-gas de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) , y 50 conectado en una salida de mezcla vapor-gas (14) del mismo a una entrada (15) de un condensador (8) ,

teniendo el condensador (8) una salida de condensado (16) y una salida de mezcla de gas (17) conectada a un dispositivo de chorro líquido-gas (9) por medio de una entrada de gas (18) , estando el dispositivo de chorro líquido-gas (9) conectado a una salida de una bomba (11) por medio de una entrada de líquido (19) y a un separador (10) por medio de una salida de mezcla gas-líquido (20) , teniendo el separador (10) una salida de gas comprimido (21) y una salida de líquido (22) conectada a una entrada de la bomba (11) , un generador de vapor (23) que tiene una salida de vapor (32) conectada a una entrada de gas a alta presión (33) del eyector gas-gas (7) , en la que la planta está dotada de:

una tubería (25) para suministrar petróleo o destilado de materia prima de petróleo conectada a una tubería (4) para evacuar destilado de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) o a una tubería (42) para evacuar destilado de una columna de destilación de petróleo (43) a una presión en exceso o a presión atmosférica, una tubería (26) para evacuar petróleo o destilado de materia prima de petróleo de la planta, un separador adicional (24) conectado en su entrada (27) a una salida de condensado (16) del condensador (8)

y que tiene:

una salida de condensado que contiene hidrocarburo (28) conectada a una tubería (29) para la evacuación de un condensado que contiene hidrocarburo de la planta, y una salida de condensado que contiene agua (30) conectada a una entrada de una bomba adicional (12) , teniendo la bomba adicional (12) una salida conectada a una entrada de condensado que contiene agua (31) del generador de vapor (23) , en la que el generador de vapor (23) en una entrada de agente de calentamiento (34) del mismo está conectado a la tubería (25) para suministrar petróleo o destilado de materia prima de petróleo y en una salida de agente de calentamiento (35) del mismo está conectado a la tubería (26) para evacuar petróleo o destilado de materia prima de petróleo de la planta.

9. Planta según la reivindicación 8, en la que el generador de vapor (23) tiene una salida de condensado no evaporado (36) conectada al separador adicional (24) .

10. Planta según la reivindicación 9, en la que la salida de condensado no evaporado (36) del generador de vapor (23) está conectada a la entrada del separador adicional (24) por medio de un intercambiador de calor (37) .

11. Planta según la reivindicación 8, en la que la salida de vapor (32) del generador de vapor (23) está conectada adicionalmente a la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) y/o a la 35 tubería (2) para suministrar materia prima de petróleo a esta columna de vacío (1) .

12. Planta según la reivindicación 8 u 11, en la que la salida de vapor (32) del generador de vapor (23) está conectada a la entrada de gas a alta presión (33) del eyector gas-gas (7) y/o a la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) por medio de conductos de intercambio de calor para calentar vapor en un horno (44) .

13. Planta según la reivindicación 11, en la que un eyector gas-gas adicional (38) , conectado en una entrada de gas a baja presión (39) a la tubería (6) para evacuar medio de vapor-gas de la columna de vacío (1) y conectado en la entrada de vapor a la salida de vapor (32) del generador de vapor (23) , está montado entre la salida de vapor (32) del generador de vapor (23) y la entrada de vapor de la columna de destilación de materia prima de petróleo a vacío (1) .

14. Planta según la reivindicación 8, en la que el condensador (8) consiste en un dispositivo de condensación de vapor (40) y un separador de fases (41) , en la que una entrada (15) del dispositivo de condensación de vapor (40) está conectada a la salida de mezcla de vapor-gas (14) del eyector gas-gas (7) , una salida de mezcla bifásica del dispositivo de condensación de vapor (40) está conectada a una entrada del separador de fases (41) que tiene una salida de condensado (16) y una salida de mezcla de gas (17) .