Procesos y aparatos de procesado de hidrocarburos para la preparación de mono-olefinas.

Se proporcionan procesos y aparatos de procesado de hidrocarburos para la preparación de mono-olefinas.

Un proceso ejemplar incluye separar una corriente de alimentación de hidrocarburos para dar lugar a una fracción de compuestos que contienen carbono que tiene una cantidad menor o igual a 5 átomos de carbono y una segunda fracción de compuestos que tienen una presión de vapor menor que la de la primera fracción. Se hidrogenan selectivamente dienos y/o acetilenos a partir de la primera fracción para dar lugar a las correspondientes mono-olefinas. Las parafinas procedentes de la primera fracción se convierten en las correspondientes mono-olefinas. Las mono-olefinas convertidas se enfrían por contacto con una corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas, presentando las impurezas de la corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas una presión de vapor menor que los compuestos de la primera fracción. Los dienos y/o acetilenos de la primera fracción se hidrogenan selectivamente antes de la conversión de las parafinas procedentes de la primera fracción en mono-olefinas y después de separar la primera fracción de la corriente de alimentación de hidrocarburos.

Procesos y aparatos de procesado de hidrocarburos para la preparación de mono-olefinas.

Declaración de prioridad

La presente solicitud reivindica prioridad frente a la Solicitud de Estados Unidos Nº . 13/399.796, que se presentó el 17 de febrero de 2012.

Campo técnico Generalmente la presente invención se refiere a procesos y aparatos de procesado de hidrocarburos para la preparación de mono-olefinas, y más particularmente se refiere a procesos y aparatos de procesado de hidrocarburos para convertir parafinas de una corriente de alimentación de hidrocarburos en mono-olefinas.

Antecedentes Las mono-olefinas ligeras, tales como etileno, propileno y butileno, sirven como corrientes de alimentación para la producción de numerosas sustancias químicas que incluyen polímeros basados en hidrocarburos tales como polietileno, polipropileno y similares. Generalmente, las mono-olefinas ligeras se preparan a partir de una corriente de alimentación de hidrocarburos, que puede proceder de petróleo o materias primas renovables. Generalmente, las corrientes de alimentación de hidrocarburos incluyen una mezcla de parafinas y otros hidrocarburos tales como dienos, acetilenos y similares, así como también diferentes impurezas tales como compuestos que contienen azufre, mercurio, arsénico, nitrógeno y/o oxígeno.

Los procesos para la preparación de mono-olefinas a partir de una corriente de alimentación de hidrocarburos se conocen bien en la técnica, y generalmente implican una combinación de etapas de separación y etapas de reacción para optimizar el rendimiento de las monoolefinas deseadas. En particular, los procesos de preparación de mono-olefinas generalmente implican separar la corriente de alimentación de hidrocarburos en una o más columnas de separación, separando de ese modo fracciones de presión de vapor elevada de las fracciones de presión de vapor baja, separándose las fracciones progresivas, de las que tienen presiones de vapor elevadas hasta las que tienen presiones de vapor bajas, en columnas de separación sucesivas que operan en serie. Posteriormente, se someten las fracciones separadas a reacciones de craqueo o deshidrogenación, dependiendo del contenido de la corriente de alimentación y del diseño de proceso particular, para dar lugar a mono-olefinas. Las reacciones de craqueo y deshidrogenación también producen dienos y/o

acetilenos que, si se reciclan de nuevo hasta las reacciones de craqueo o deshidrogenación en una corriente de reciclaje, puede tener como resultado la deposición de coque sobre los catalizadores de conversión, tales como catalizadores de deshidrogenación, usados en las reacciones de craqueo y deshidrogenación. La deposición de coque sobre los catalizadores de conversión usados en las reacciones de craqueo y deshidrogenación resulta indeseable y, por tanto, generalmente las fracciones separadas se someten a una reacción de deshidrogenación selectiva para convertir los dienos y/o acetilenos procedentes de la fracción separada en las correspondientes mono-olefinas tras las reacciones de craqueo o deshidrogenación.

Una vez que las fracciones separadas se han sometido a las reacciones de craqueo o deshidrogenación y la hidrogenación selectiva, posteriormente se separan las mono-olefinas a partir de las mismas, reciclándose de nuevo las parafinas que no habían reaccionado y los otros componentes hasta las columnas de separación. Para separar las mono-olefinas, la corriente de producto objeto de separación debe estar en forma líquida. No obstante, las reacciones de craqueo y deshidrogenación tienen lugar en condiciones severas, estando generalmente la corriente de producto en forma de vapor. Como tal, la corriente de producto procedente de las reacciones de craqueo o deshidrogenación requiere el enfriamiento y la condensación antes de la separación de las mono-olefinas.

Se conocen varios aparatos y dispositivos para enfriar y condensar las corrientes de producto vaporizadas procedentes de las reacciones de craqueo o deshidrogenación. Generalmente, se emplean aparatos enfriados con aire y agua para enfriar las corrientes de producto vaporizadas antes de comprimir las corrientes de producto vaporizadas en un compresor. Generalmente, dichos aparatos enfriados con aire o agua exhiben una disminución de presión de 27, 5 kilopascales (kPa) a través de los aparatos enfriados con aire y agua, requiriendo de este modo que la reacción de craqueo o deshidrogenación tenga lugar a presiones de 35, 5 kPa para matener el flujo de las corrientes de producto vaporizadas a través de los aparatos enfriados con aire y agua y hasta el interior del compresor.

Posteriormente, la corriente de producto vaporizada se comprime a presiones suficientemente elevadas (generalmente dentro del intervalo de 700 a 1400 kPa-g (100-200 psig) ) para permitir el enfriamiento y la condensación usando enfriamiento con aire o agua tras la compresión. Con el fin de minimizar la energía asociada a la compresión de la corriente de producto vaporizada, resulta común enfriar la corriente de producto vaporizada hasta 38 º C usando intercambiadores enfriados con aire o agua antes de entrar en el

compresor. No obstante, la disminución de presión asociada de la corriente de producto de vapor a través de dichos intercambiadores enfriados con aire o agua, normalmente de 10 a 20 kPa, fuerza que tenga lugar la reacción de craqueo o deshidrogenación a presiones elevadas, que no son tan favorables para las reacciones. En particular, generalmente se desean presiones de reacción bajas para las reacciones de craqueo y deshidrogenación, pudiéndose obtener una conversión elevada de parafina en olefina debido a los equilibrios de deshidrogenación favorables a bajas presiones.

En una configuración industrializada, puede resultar deseable emplear el enfriamiento por contacto para enfriar las corrientes de producto vaporizadas con una corriente líquida y fría de hidrocarburos que contiene impurezas, tal como una corriente de aceite de ciclo ligero, después de las reacciones de craqueo o deshidrogenación debido a la sencilla disponibilidad de dichas corrientes líquidas y frías de hidrocarburos que contienen impurezas. El enfriamiento por contacto puede resultar deseable debido a la disminución de presión baja de 3, 5 kPa que generalmente es concomitante a través de los aparatos de enfriamiento por contacto, permitiendo de este modo que las reacciones de craqueo y deshidrogenación tengan lugar a presiones bajas que permitan obtener una conversión maximizada de parafina en olefina. No obstante, los catalizadores de hidrogenación selectiva que incluyen metales nobles son sensibles a muchas impurezas que son prevalentes en las corrientes líquidas de hidrocarburos que contienen impurezas, tales como aceite de ciclo ligero, y pueden experimentar desactivación o inhibición reversible, lo que requiere la recuperación del catalizador cuando queda expuesto a dichas impurezas. Como tal, con frecuencia el enfriamiento por contacto de las corrientes de producto vaporizadas que usan una corriente líquida y fría de hidrocarburos no resulta viable o requiere el empleo de catalizadores de hidrogenación selectiva no tradicionales, que están libres de metales nobles, en la reacción de hidrogenación selectiva.

Por consiguiente, resulta deseable proporcionar procesos de preparación de mono-olefinas que permitan el enfriamiento por contacto usando una corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas que se emplea junto con la hidrogenación selectiva de dienos y/o acetilenos, incluso al tiempo que se emplean catalizadores de hidrogenación selectiva que incluyen metales nobles. También resulta deseable proporcionar aparatos configurados para soportar procesos para la preparación de mono-olefinas que incluyen una etapa de hidrogenación selectiva y una etapa de enfriamiento por contacto en la cual se puede emplear una corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas en la etapa de enfriamiento por contacto con un efecto mínimo sobre los catalizadores de hidrogenación selectiva, incluso cuando se emplean catalizadores de hidrogenación selectiva que incluyen

metales nobles. Además, otras características deseables de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción detallada posterior de la invención y de las reivindicaciones adjuntas, tomada junto con los dibujos adjuntos y los presentes antecedentes de la invención.

Breve compendio Se proporcionan procesos y aparatos de procesado de hidrocarburos para la preparación de mono-olefinas. En una realización, un proceso incluye la separación de una corriente de alimentación de hidrocarburos para dar lugar a una primera fracción de compuestos que contienen carbono que tienen...

1. Un proceso para preparar mono-olefinas, comprendiendo dicho método las etapas de:

separar una corriente de alimentación de hidrocarburos para dar lugar a una primera fracción de compuestos que contienen carbono que tienen una cantidad menor o igual que 5 5 átomos de carbono y una segunda fracción de compuestos que tienen una presión de vapor menor que la de los de la primera fracción;

hidrogenar selectivamente dienos y/o acetilenos a partir de la primera fracción para dar lugar a las correspondientes mono-olefinas;

convertir las parafinas de la primera fracción en las correspondientes mono-olefinas en una 10 corriente de conversión; y

enfriar por contacto las mono-olefinas convertidas a partir de la corriente de conversión con una corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas, presentando las impurezas una presión de vapor menor que la de los compuestos de la primera fracción;

en el que los dienos y/o acetilenos procedentes de la primera fracción se hidrogenan selectivamente antes de convertir las parafinas de la primera fracción en mono-olefinas y después de separar la primera fracción de la corriente de alimentación de hidrocarburos.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el efluente producido a partir de la hidrogenación selectiva de los dienos y/o acetilenos de la primera fracción se somete a conversión de las parafinas de la misma en mono-olefinas.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que la etapa de separación de la corriente de alimentación de hidrocarburos comprende una pluralidad de etapas de separación, y en el que la primera fracción comprende una fracción C3 y una fracción C4.

4. El proceso de la reivindicación 3, en el que los dienos y/o acetilenos de la fracción C3 y la fracción C4 se hidrogenan cada uno selectivamente por separado.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que las parafinas de la primera fracción se convierten en mono-olefinas a través de deshidrogenación, y en el que las parafinas se deshidrogenan a una presión menor o igual que 27, 5 kilopascales.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que la etapa de enfriamiento por contacto se define además como enfriamiento por contacto de las mono-olefinas a partir de la corriente de conversión con un aceite de ciclo ligero que comprende impurezas que contienen azufre.

7. El proceso de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de separar la corriente de conversión para dar lugar a una fracción de mono-olefinas y una fracción que contiene parafinas tras el enfriamiento por contacto de las mono-olefinas procedentes de la corriente de conversión, en el que la fracción que contiene parafinas comprende impurezas procedentes de la corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas y en el que la fracción que contiene parafinas se recicla hasta la etapa de separación de la corriente de alimentación de hidrocarburos.

8. El proceso de la reivindicación 7, en el que las impurezas procedentes de la fracción que contiene parafinas se separa de la corriente de alimentación de hidrocarburos para dar lugar a una segunda fracción.

9. Un proceso para preparar mono-olefinas en un aparato de procesado de hidrocarburos, comprendiendo dicho método las etapas de:

separar una corriente de alimentación de hidrocarburos para dar lugar a una primera fracción de compuestos que contienen carbono que tienen una cantidad menor o igual que 5 átomos de carbono y una segunda fracción de compuestos que tienen una presión de vapor menor que la de los de la primera fracción en una etapa de separación del aparato de procesado de hidrocarburos;

hidrogenar selectivamente dienos y/o acetilenos a partir de la primera fracción para dar lugar a las correspondientes mono-olefinas en una etapa de hidrogenación selectiva del aparato de procesado de hidrocarburos;

convertir las parafinas de la primera fracción en las correspondientes mono-olefinas en una corriente de conversión en una etapa de conversión del aparato de procesado de hidrocarburos;

enfriar por contacto las mono-olefinas convertidas con una corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas en una etapa de enfriamiento por contacto del aparato de procesado de hidrocarburos, presentando las impurezas una presión de vapor menor que las de los compuestos de la primera fracción;

separar la corriente de conversión para dar lugar a una fracción de mono-olefinas y una fracción que contiene parafinas en una etapa de separación de mono-olefinas tras el

enfriamiento por contacto de las mono-olefinas procedentes de la corriente de conversión, en el que la fracción que contiene parafinas comprende impurezas procedentes de la corriente líquida de hidrocarburos que contiene impurezas y en el que la fracción que contiene parafinas se recicla hasta la etapa de separación de la corriente de alimentación de hidrocarburos en la etapa de separación;

en el que los dienos y/o acetilenos procedentes de la primera fracción se hidrogenan selectivamente antes de convertir las parafinas de la primera fracción en mono-olefinas y después de separar la primera fracción de la corriente de alimentación de hidrocarburos.

10. Un aparato (12) de procesado de hidrocarburos para la preparación de mono-olefinas 10 que comprende:

una etapa de separación (26) para recibir la corriente (14) de alimentación de hidrocarburos y separar la corriente (14) de alimentación de hidrocarburos para dar lugar a una pluralidad de fracciones (16a, 16b) ;

una etapa (34) de hidrogenación selectiva en comunicación fluida con dicha etapa de 15 separación (26) para recibir una fracción (16a) procedente de dicha etapa de separación (26) e hidrogenar selectivamente dienos y/o acetilenos en la fracción (16a) para dar lugar a las correspondientes mono-olefinas;

una etapa de conversión (36) en comunicación fluida con dicha etapa (34) de hidrogenación selectiva para recibir el efluente (35) producido a partir de la hidrogenación selectiva de los dienos y/o acetilenos y para convertir las parafinas del efluente (35) en las correspondientes mono-olefinas; y

una etapa (38) de enfriamiento por contacto en comunicación fluida con dicha etapa de conversión (36) para enfriar las mono-olefinas convertidas;

en el que dicha etapa (34) de hidrogenación selectiva se encuentra aguas arriba de dicha 25 etapa de conversión (36) y aguas abajo de dicha etapa de separación (26) .

FIGURA 1