ES2206861T3 - Procedimiento y dispositivo de combustion escalonada para la regeneracion de un catalizador de reformacion o de produccion de aromaticos en lecho movil. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de combustion escalonada para la regeneracion de un catalizador de reformacion o de produccion de aromaticos en lecho movil.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO DE REGENERACION DE UN LECHO MOVIL DE CATALIZADOR DE REFORMING O DE PRODUCCION DE HIDROCARBUROS AROMATICOS. DICHO CATALIZADOR CONTIENE UN SOPORTE, AL MENOS UN METAL NOBLE Y AL MENOS UN HALOGENO. EL METODO COMPRENDE UNA ETAPA DE COMBUSTION CON TRATAMIENTO DEL CATALIZADOR EN AL MENOS DOS ZONAS DE COMBUSTION SUCESIVAS. SEGUN ESTE METODO: - CADA ZONA DE COMBUSTION ESTA SEPARADA DE LAS ZONAS DE COMBUSTION ADYACENTES DE MANERA QUE PUEDE PASAR EL CATALIZADOR PERO NO LOS GASES; - EN CADA ZONA SE INTRODUCE AL MENOS UN GAS QUE CONTIENE OXIGENO Y LOS GASES PRODUCIDOS SE EXTRAEN DE CADA ZONA; - EL RIGOR DE LAS CONDICIONES OPERATIVAS DE CADA ZONA SE ACENTUA EN EL SENTIDO DE PASO DEL CATALIZADOR. CONVIENE QUE LA ETAPA DE COMBUSTION TERMINE EN UNA ZONA DE CONTROL DEL FINAL DE LA COMBUSTION CARACTERIZADA POR UN CONSUMO DE OXIGENO DEBIL O NULO. LA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN AL APARATO QUE APLICA EL METODO.
Description
Procedimiento y dispositivo de combustión
escalonada para la regeneración de un catalizador de reformación o
de producción de aromáticos en lecho móvil.
La invención se refiere a los procedimientos en
lecho móvil para la producción de hidrocarburos aromáticos, y
particularmente la reformación. La misma se refiere más
particularmente a la etapa de combustión utilizada durante la
regeneración del catalizador usado y destinada para devolverle sus
rendimientos catalíticos iniciales.
El catalizador comprende generalmente un soporte
(por ejemplo formado por al menos un óxido refractario, el soporte
puede igualmente incluir una o varias zeolitas), al menos un metal
noble (el platino preferentemente), y de preferencia al menos un
metal promotor (por ejemplo el estaño o el renio), al menos un
halógeno y eventualmente uno o varios elementos adicionales (tales
como alcalinos, alcalinotérreos, lantánidos, silicio, elementos del
grupo IV B, metales no nobles, elementos del grupo III A, etc.). Los
catalizadores de este tipo contienen, por ejemplo, platino y al
menos otro metal depositados sobre un soporte de alúmina clorada. De
un modo general, estos catalizadores se utilizan para la conversión
de hidrocarburos nafténicos o parafínicos susceptibles de
transformarse por deshidrociclación y/o deshidrogenación; en la
reformación o para la producción de hidrocarburos aromáticos (por
ejemplo producción de benceno, tolueno, orto-, meta- o paraxilenos).
Estos hidrocarburos provienen del fraccionamiento de los petróleos
brutos por destilación u otros procedimientos de transformación.
Estos catalizadores se describen ampliamente en
la literatura.
Uno de los medios para aumentar los rendimientos
de estos procedimientos de reformación o de producción de
aromáticos, es disminuir las presiones operativas a las cuales se
realizan las diferentes reacciones interesantes. Por ejemplo, hace
30 años las reacciones de reformación se realizaban a 40 bares; hace
20 años, a 15 bares. Hoy en día es corriente ver reactores de
reformación que funcionan a presiones inferiores a 10 bares,
particularmente comprendidas entre 3 y 8 bares.
La mejora de las reacciones beneficiosas debido a
la bajada de presión va acompañada de una desactivación más rápida
del catalizador por coquificación. El coque, compuesto de peso
molecular elevado y constituido esencialmente por carbono e
hidrógeno, se deposita en los emplazamientos activos del
catalizador. La relación molar H/C del coque formado varía de
aproximadamente 0,3 a 1,0. Los átomos de carbono y de hidrógeno
forman estructuras poliaromáticas condensadas cuyo grado de
organización cristalina es variable en función de la naturaleza del
catalizador y de las condiciones de funcionamiento de los reactores.
Aunque la selectividad de transformación de los hidrocarburos de
coque sea muy baja, los contenidos en coque acumulado sobre el
catalizador pueden ser importantes. Típicamente, para las unidades
en lecho fijo, estos contenidos se encuentran comprendidos entre 2,0
y 20,0 a 25,5% en peso. Para las unidades en lecho circulante, estos
contenidos son inferiores al 10,0% en peso.
El depósito de coque, más rápido a baja presión,
necesita una regeneración igualmente más rápida del catalizador. Los
ciclos de regeneración actuales pueden bajar hasta
2-3 días.
La patente
EP-A-0.378.482 de la firma
solicitante expone un procedimiento de regeneración en continuo de
un catalizador de reformación o de producción de aromáticos, que
permite paliar los inconveniente inherentes a estos ciclos cada vez
más cortos. Una de las etapas de la regeneración es la combustión
del coque depositado sobre el catalizador. La presente invención se
refiere a esta etapa.
Según la patente
EP-A-0.378.482, el catalizador usado
se desplaza progresivamente de arriba abajo en un recinto de
regeneración donde encuentra sucesivamente una primera zona en
lecho móvil y radial de combustión, una segunda zona de lecho móvil
y radial de combustión, una zona de lecho móvil axial de
oxicloración y una zona de lecho móvil axial de calcinación, y
- a)
- en la primera zona de combustión, el catalizador se trata bajo una presión de 3 a 8 bares sensiblemente igual a la que reina en el indicado primer reactor, a una temperatura comprendida entre 350 y 450ºC mediante un gas de combustión a base de un gas inerte que circula a co-corriente del catalizador, incluyendo de un 0,01 a un 1% de oxígeno en volumen, procediendo este gas de combustión de una zona de lavado de los gases procedentes de la calcinación, de la oxicloración y de la combustión,
- b)
- en la segunda zona de combustión, el catalizador procedente directamente de la primera zona de combustión se trata bajo una presión de 3 a 8 bares sensiblemente igual a la que reina en el indicado primer reactor a una temperatura superior de al menos 20ºC a la temperatura que reina en la primera zona de combustión, en presencia de los gases procedentes de la primera zona de combustión y en presencia de un gas inerte de aporte al cual se añade hasta un 20% en volumen de oxígeno con el fin de que el catalizador se encuentre en contacto con un gas que incluye un 0,01 a un 1% de oxígeno en volumen, circulando estos gases a co-corriente del catalizador.
El catalizador se envía seguidamente a la zona de
oxicloración.
Para presentar más claramente la técnica
anterior, se ha hecho referencia en la figura 1 a una figura de la
patente EP-A-0.378.482 que muestra
el catalizador llevado por el conducto (17a), almacenado en la zona
(20) y luego pasando en regeneración por los conductos (9) a una
primera zona de combustión (101) luego a una segunda zona de
combustión (105). La combustión se desarrolla con una inyección
(102) de un gas cargado de oxígeno (0,01 - 1% en volumen) y un
aporte suplementario (104) de gas inerte que puede ser, si es
necesario, cargado con oxígeno o aire. El conjunto de la etapa de
combustión corresponde a la parte A de la figura 1.
Se puede igualmente citar la patente
FR-A-2.642.330 que describe una
técnica parecida pero en la cual una parte de los gases de
combustión es enviada a la zona de oxicloración.
Ahora bien, la firma solicitante ha podido
observar, en la explotación de estos procedimientos que un buen
conocimiento de la combustión, y por consiguiente de su seguimiento
y su control, eran garantes de un buen funcionamiento de la unidad y
de una buena calidad de la regeneración. La firma solicitante ha
buscado por consiguiente mejorar el control de la combustión. El
procedimiento propuesto en la presente solicitud de patente permite
obtener este resultado por la gestión separada de los gases a nivel
de cada zona, controlando así las condiciones en cada zona de
combustión y terminando preferentemente la combustión mediante un
control del final de la combustión.
Más precisamente, la invención se refiere a un
procedimiento de regeneración de un lecho móvil de catalizador de
reformación o de producción de hidrocarburos aromáticos, incluyendo
el indicado catalizador un soporte, al menos un metal noble y al
menos un halógeno, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de
combustión con tratamiento del catalizador en al menos 2 zonas de
combustión sucesivas, procedimiento que se caracteriza porque
- cada zona de combustión está separada de las
zonas de combustión adyacentes con el fin de poder dejar pasar el
catalizador e impedir el paso de los gases,
- en cada zona se introduce al menos un gas que
contiene oxígeno a una PPH de 1-50h^{-1}, siendo
su contenido en oxígeno (volumen) de cómo máximo un 2%, siendo su
temperatura de 350-600ºC, teniendo cada zona un
volumen correspondiente a un tiempo de permanencia del catalizador
de 5mn a 3h,
- un sistema de mediciones de la temperatura,
entrando el contenido en oxígeno y del caudal de dicho gas en cada
zona, de forma que controle y ajuste la temperatura, el contenido en
oxígeno y el caudal en función de las consignas operativas,
- la severidad de las condiciones operativas en
cada zona se incrementa con el sentido de circulación del
catalizador,
- los gases producidos son extraídos de cada
zona.
De preferencia, el gas extraído de una zona de
combustión es enviado al menos en parte, y de preferencia en su
totalidad, a la zona siguiente (en el sentido de circulación del
catalizador) con un eventual aporte de oxígeno (mediante aire por
ejemplo).
Generalmente, la severización de las condiciones
operativas se obtiene aumentando la temperatura y/o el contenido en
oxígeno del gas entrante. De preferencia, para cada zona el
contenido en oxígeno del gas entrante se encuentra comprendido entre
0,01-2%, la temperatura del gas entrante se
encuentra comprendida entre 350-600ºC, el tiempo de
permanencia del catalizador en una zona se encuentra comprendido
entre 5 min-3h y la PPH (caudal másico horario del
gas/masa de catalizador en contacto con el gas) se encuentra
comprendido entre 1-50h^{-1}.
Ventajosamente, la etapa de combustión se termina
por una última zona denominada de control del final de la combustión
en la cual el consumo de oxígeno es aproximadamente inferior a un
10% del oxígeno que entra en la indicada zona. La temperatura es
preferentemente sensiblemente constante.
De preferencia, la zona de control está situada
en la parte inferior de la última zona de combustión, por
consiguiente después del final del frente de llama.
Además, se introduce en la zona de control un gas
que contiene oxígeno en cantidad superior a la del gas entrante a
los niveles río arriba (en el sentido de la circulación del
catalizador).
Se define así en la presente invención una
combustión en varias zonas (o fases), donde cada fase se caracteriza
por una temperatura que reina en la indicada fase, una temperatura
de entrada del gas que contiene oxígeno, un contenido en oxígeno del
gas que entra, un caudal del gas y una duración de exposición del
catalizador coquificado en estas condiciones, con el fin de tener
una combustión más eficaz.
Se seguirá más fácilmente la descripción de la
invención haciendo referencia a la figura 2, que se podrá comparar
con la figura 1 relacionada con la técnica anterior.
Las figuras 3 y 4 mostrarán igualmente modos de
realización de la invención, la figura 3 otra disposición de la zona
de control y la figura 4 un modo de gestión de los gases.
La figura 2 solo representa la etapa de
combustión, o sea la parte A, del procedimiento de
regeneración.
De forma clásica el catalizador C usado para
regenerar entra en el vértice (2) del recinto E de regeneración por
el conducto (1).
El catalizador se introduce seguidamente por unos
conductos o jambas (3) en una primera zona de combustión Z1. En esta
zona el catalizador experimenta un primer quemado o combustión con
la ayuda de un gas que contiene oxígeno G1 introducido por el
conducto (4).
De forma general, las zonas de combustión son de
tipo radial, y de preferencia anular en el caso del lecho móvil
mostradas en la figura 2, el lecho fluye entonces por el espacio
anular delimitado por dos paredes cilíndricas coaxiales, entrando el
gas por una pared y saliendo por la otra.
En el caso del lecho móvil de catalizador, la
circulación es continua. Circulaciones intermitentes pueden
igualmente considerarse.
El gas G'1 después del paso por esta primera zona
de combustión es extraído de la indicada zona por el conducto
(5).
El catalizador C baja por las jambas (6) u otros
conductos a la segunda zona de combustión Z2, en la cual se
introduce por un conducto (7) un gas G2 que contiene oxígeno.
Según la invención, las zonas de combustión Z1 y
Z2 son sucesivas y adyacentes, es decir que el catalizador que sale
de la zona de combustión Z1 pasa directamente a la zona de
combustión Z2, sin experimentar tratamiento entre las dos zonas. Las
zonas de combustión Z1 y Z2 están físicamente separadas con el fin
de dejar pasar el catalizador pero impidiendo el paso de los gases,
por ejemplo el paso de los gases G'1 hacia Z2.
El experto en la materia elegirá el medio más
adaptado para cumplir esta función. En el modo de realización de la
figura 2, una placa (8) está dispuesta a este respecto entre las
zonas Z1 y Z2 por toda la sección del recinto E de regeneración, a
excepción de las secciones reservadas para el paso del catalizador
(jambas u otros conductos). Desde luego, un poco de gas G'1 pasa a
la zona Z2 con el catalizador por las jambas (6), pero es una mínima
parte del gas.
El gas G'2 después del paso a esta segunda zona
de combustión es extraído de la indicada zona por el conducto (9);
más generalmente el gas procedente de la última zona de la etapa de
combustión es trasegado del recinto. El catalizador C baja entonces
por las jambas u otros conductos (10) hacia la zona de oxicloración
no representada aquí. Se trata después de la combustión de forma
conocida para asegurar su regeneración (oxicloración, calcinación).
Se apreciará también que, de forma preferida, los gases procedentes
de la zona de oxicloración son trasegados de la zona de oxicloración
para evitar su paso a la última zona de la etapa de combustión. Así
ninguna introducción de cloro o compuesto clorado se realiza en los
gases que entran en las zonas de combustión Z1 y Z2.
En la figura 2 se han representado, dos zonas de
combustión sucesivas, el número de zonas de combustión es elegido
por el experto en la materia en función de la instalación a
concebir. Las mismas funcionan y están dispuestas del mismo modo que
las zonas descritas anteriormente.
Según un modo de realización ventajoso, el gas
G'1 que sale de la zona Z1 se introduce al menos en parte, y de
preferencia en su totalidad, en la zona Z2 con el gas G2, o después
de un eventual aporte de oxígeno para formar el gas G2; esta
disposición permite una utilización máxima del oxígeno que queda y
un aporte de oxígeno mínimo.
Esta gestión separada de los gases a nivel de
cada zona de combustión permite conocer precisamente en todo momento
las temperaturas de los gases que entran y salen y sus cantidades de
oxígeno. Además de una utilización máxima del oxígeno, esta gestión
permite un dominio de la combustión del coque por el control de las
condiciones operativas a nivel de cada zona.
De forma preferida, se procede a una operación de
control de fin de la combustión en una última zona de la etapa de
combustión.
En la realización de la figura 2, esta operación
se realiza en la parte inferior (en el sentido de la circulación del
catalizador) de la última zona de combustión Z2, esta parte inferior
constituye entonces una zona FC denominada de control.
En la realización representada figura 3, la zona
FC de control es una zona no incluida en la última zona de
combustión Z2.
La zona FC de control se distingue de una zona de
combustión en que el consumo de oxígeno es en la zona FC
aproximadamente inferior al 10% del oxígeno entrante.
Ventajosamente, la temperatura que allí reina permanece
sensiblemente constante (variación de un 3% máximo y mejor de un 2%
máximo) debido a los errores de medición aproximados y a las
perdidas térmicas aproximadas.
En esta zona FC entra un gas G3 que contiene
oxígeno por el conducto (11) según la figura 2 (y 27 según la figura
3), gas que es extraído después de su paso a través de la zona FC
por un conducto (9) según la figura 2 por la cual se realiza
igualmente la evacuación del gas G'2 que ha atravesado la zona de
combustión Z2 o por el conducto 28 según la figura 3
independientemente de G'2.
El experto en la materia elegirá los medios
adaptados para medir el consumo de oxígeno en la zona FC. Por
ejemplo, se puede medir la variación del contenido en oxígeno entre
la entrada y la salida de la zona FC a partir de una variación del
contenido en la entrada (al mismo caudal total de gas) y la medición
de la variación del contenido a la salida de la zona. De un modo
general, si el funcionamiento de las fases precedentes es correcto,
el consumo en oxígeno en la zona FC debe ser bajo (inferior a
2-3%).
Otro medio es disponer de medios de medición de
la temperatura y/o de su contenido en oxígeno bien sea sobre el gas
que sale (por ejemplo en la figura 3 donde el gas sale
independientemente de los otros gases procedentes de la combustión)
o a nivel de la pared por la cual sale el gas de la zona FC (caso de
la figura 2 por ejemplo).
Se puede igualmente adaptar medios para medir la
temperatura del lecho catalítico o del catalizador que entra y sale
de la zona de control.
Se dispone así de un medio sencillo para
controlar el buen funcionamiento de las fases de combustión, y por
la gestión independiente de los gases de cada fase, se puede rápida
y fácilmente remediar los déficits de combustión modificando la
temperatura o el porcentaje de oxígeno en una o varias zonas.
En efecto, si la comparación de los contenidos en
oxígeno o de las temperaturas en gases y/o catalizador conduce a
variaciones fuera de los valores admisibles para el procedimiento
(menos del 10% para el oxígeno y como máximo un 3% para la
temperatura) entonces al menos una condición operativa de al menos
una zona de combustión se modifica con el fin de corregir la
diferencia. Esto puede ser por modificación del contenido en oxígeno
y/o de la temperatura del gas entrante).
Las condiciones operativas son elegidas para cada
zona y estrictamente controladas a nivel de cada zona
(contrariamente a la técnica anterior) con el fin de reducir tanto
como sea posible el efecto nefasto de la combustión sobre el
catalizador.
En efecto, los productos formados por esta
reacción exotérmica son principalmente dióxido de carbono y agua.
Ahora bien, sucede que son las condiciones producidas por esta
combustión las que son, sin lugar a dudas, las más favorables para
el envejecimiento o la degradación del catalizador. En particular,
la presencia de agua a alta temperatura es responsable de la
alteración progresiva del soporte poroso del catalizador.
Típicamente, la superficie especifica de un catalizador nuevo se
encuentra próxima a 250m^{2}/g. Al término de su vida, este valor
cae en al menos 100 m^{2}/g.
La calidad de la combustión es función de varios
parámetros:
- la temperatura de entrada del gas que contiene
oxígeno, suficiente para alimentar la reacción y que acelera la
velocidad de esta reacción,
- el contenido en oxígeno del gas, que tiene un
efecto sobre la subida en temperatura en el lecho, y por
consiguiente sobre la alteración o no del catalizador; favorece
igualmente la velocidad de la difusión del oxígeno en la
partícula,
- la cantidad de oxígeno, que determina la
cantidad de coque que se va poder quemar.
En las primera fases (o primeros instantes) de la
combustión, el oxígeno aportado es teóricamente completamente
consumido, si la temperatura del gas y del contenido en oxígeno son
suficientes para desencadenar la reacción. Una parte del coque se
encuentra en este momento muy fácil y rápidamente quemada.
La firma solicitante ha observado que puede
quedar coque más difícil de quemar: a la temperatura o los primeros
porcentajes de coque son quemados fácilmente, es preciso un tiempo
muy largo para eliminar los otros porcentajes.
Esta dificultad puede, según los inventores,
tener varios motivos, entre otros:
- presencia de diferentes tipos de coque
caracterizados por temperaturas de alimentación diferentes,
organizaciones cristalinas diferentes, relaciones H/C
diferentes,
- localización del coque: el coque depositado
cerca de la fase metálica del catalizador está más hidrogenado que
el coque acumulado sobre el soporte del catalizador,
- problema de difusión: el coque en la
superficie de la partícula del catalizador se quema más fácilmente
que el situado en el núcleo de la partícula. Respecto a los
problemas de reactividad química, se añade un problema de difusión
del oxígeno, hacia el coque depositado en el núcleo del grano del
catalizador,
- el tamaño de los montones de coque: en capa
fina, es más rápido de quemar que si se encuentra en grandes
montones.
Estas múltiples razones implican múltiples clases
de coque:
- coques con diferentes temperaturas de
alimentación: cada uno se caracteriza por un valor de temperatura
más allá del cual la reacción puede desencadenarse de forma
satisfactoria y completa. En este caso, se pueden definir varias
temperaturas operativas.
- Coque con diferentes velocidades de quemado,
por ejemplo: coque de superficie y coque de núcleo. El primero se
consume más rápidamente en detrimento de oxígeno. El segundo menos
accesible es más "duro" de quemar; constituye los últimos
porcentajes de coque a eliminar y puede ser quemado con exceso de
oxígeno si se considera que no existen entonces más riesgos en
embalamiento de la reacción de combustión. Entonces resulta posible
tener un contenido más elevado en oxígeno y una temperatura más
elevada, con el fin de favorecer la reacción de combustión de este
coque duro.
En lugar de tener condiciones sobre gases
idénticos, adaptadas a un coque "medio" como en la técnica
anterior, la presente invención propone condiciones para la
combustión en fases múltiples del coque realizadas en las fases
anteriormente descritas.
Cada fase (zona) recibe al menos un gas que
contiene oxígeno a
- una PPH comprendida entre 1 y 50h^{-1}, y
preferentemente 10-40h^{-1}, y más preferentemente
15-35h^{-1},
- una temperatura T comprendida entre 350 y
600ºC, de preferencia 400 y 600ºC,
- un contenido en oxígeno (volumen), de cómo
máximo un 2% y de preferencia 0,5-1,5%, y
generalmente superior al 0,5%,
- cada zona tiene un volumen V correspondiente a
un tiempo de permanencia del catalizador de 5 min a 3 h.
Para cada zona, la temperatura de entrada del gas
que contiene oxígeno y el contenido en oxígeno son tales que:
- la temperatura máxima a la salida del lecho es
inferior a un valor máximo admisible, función de los materiales
utilizados (por ejemplo, 770ºC para un acero débilmente aleado),
- la elevación máxima de temperatura entre
entrada y salida del lecho es inferior a 200ºC de preferencia del
orden de 100ºC,
- la temperatura en la zona es de al menos 350ºC,
y ventajosamente de al menos 400ºC, e inferior a 600ºC, de
preferencia inferior a 580ºC y mejor como máximo 550ºC,
- la temperatura en la zona es superior a la
temperatura de la zona que la precede inmediatamente. Así en la zona
Z2, la temperatura T2 es superior a T1 de la zona Z1.
Estas temperaturas cada vez más elevadas resultan
de la transferencia del catalizador caliente de la zona precedente,
de la introducción del gas caliente que contiene oxígeno y de la
reacción exotérmica de combustión que se desarrolla, y de la
severidad creciente de las condiciones operativas.
Preferentemente, para garantizar el buen
funcionamiento de la combustión, se introducen gases cada vez más
calientes a nivel de las zonas encontradas durante la circulación
del catalizador. Así la temperatura T2 del gas G2 será
ventajosamente superior a la T1 del gas G1, y T3 será superior a T2
(T3: temperatura de la zona de control).
Mas precisamente, entre la zona FC un gas que
tiene una temperatura al menos sensiblemente igual a la que reina al
final de la combustión de la última zona de combustión.
- El contenido en oxígeno del gas introducido es
igualmente cada vez más grande a nivel de las zonas encontradas por
el catalizador, y la zona de control corresponde al contenido en
oxígeno más fuerte (cantidad superior a la de los gases que entran a
los niveles río arriba).
Un ejemplo de realización se esquematiza en la
figura 3 para ilustrar las condiciones operativas de cada zona y la
gestión de los gases.
Se reconoce el recinto E de regeneración con un
catalizador C en lecho móvil que pasa sucesivamente por las zonas
Z1, Z2 y FC en las cuales reinan temperaturas T1, T2 y T3.
El volumen de las zonas disminuye con el sentido
de la circulación del catalizador. Los volúmenes V1, V2, V3
respectivamente de las zonas Z1, Z2 y FC son tales como V1 > V2
> V3. Se han elegido volúmenes diferentes de este modo, pero a
volúmenes iguales o diferentes de otros modos pueden ser
considerados.
Un compresor (29) proporciona un caudal de gas
total dividido en 3 caudales que alimentan las zonas Z1, Z2, FC.
En cada flujo de gas están dispuestos un
analizador de oxígeno y una medición de temperatura con el fin de
ajustar eventualmente el contenido en oxígeno y la temperatura para
cumplir las consignas.
El aporte de oxígeno se realiza por conductos 21,
22, 23 respectivamente sobre cada flujo de gas y el ajuste en
temperatura por unos medios 24, 25, 26 respectivamente (hornos en la
figura 3).
Entra así a nivel de cada zona Z1, Z2, FC gases
G1, G2, G3 respectivamente cuyo contenido en oxígeno y la
temperatura están de acuerdo con los valores de consigna.
Estos valores de los gases G1, G2, G3 son por
ejemplo respectivamente:
- T1
- igual a aproximadamente 460ºC
- T2
- igual a aproximadamente 480ºC
- T3
- igual a aproximadamente 520ºC
y para los contenidos en oxígeno
respectivamente
- 01
- igual a aproximadamente 0,8
- 02
- igual a aproximadamente 0,8
- 03
- igual a aproximadamente 1,1.
Al nivel de cada zona, sale un gas G'1, G'2, G'3
respectivamente. Según el modo de realización de la figura 3, los
gases se mezclan y recuperan, al menos en parte por el compresor
(29) con el fin de ser reutilizados en la combustión, esto
evidentemente después de la eliminación al menos parcial del agua y
otras especies procedentes de la combustión, y después de un
eventual refrigeramiento (par quench por ejemplo) si es
necesario.
En la figura 3 se describe una disposición en la
cual los gases procedentes de las zonas de combustión y de acabado
son mezclados, tratados y reciclados hacia las indicadas zonas como
gas entrante.
De un modo más general, los gases extraídos a
nivel de al menos 2 zonas son recogidos y reintroducidos, después de
un eventual tratamiento, al menos en parte en al menos una zona de
combustión después de un eventual aporte de oxígeno.
De preferencia, existe un reciclado hacia la
primera zona de combustión.
El tratamiento tiene por objeto eliminar agua y
los demás productos de combustión o productos "parásitos" (tal
como el cloro).
Resulta igualmente interesante prever que el gas
procedente de la zona FC (en mezcla eventual con el gas de la última
zona de combustión) sea reintroducido al menos en parte en la zona
FC y/o al menos en parte en al menos una zona de combustión, y de
preferencia la primera zona de combustión, después evidentemente de
un eventual aporte de oxígeno para formar el gas entrante en la
zona, con el fin de optimizar el consumo de oxígeno.
En este caso, un modo de realización preferido
para la gestión de los gases es el mostrado en la figura 4. Se
reconoce el recinto según la invención de la figura 2 con dos zonas
de combustión.
El gas G'2 (efluente procedente de la segunda
zona de combustión que comprende la zona de control) se refrigera en
un intercambiador (12), se lava en un aparato (13) para eliminar las
impurezas, cloradas particularmente, y una fracción de este
efluente, se purga por el conducto (14), el resto del efluente se
seca en un secador (16), luego se comprime en un compresor (15) y se
separa en dos fracciones. Una es enviada como gas G1 a la primera
zona de combustión después del recalentamiento (horno 18) y después
aporte de oxígeno mediante un gas (aire por ejemplo), conducido por
el conducto (17). La otra fracción se recalienta (horno 19), se
adiciona oxígeno (aire por ejemplo) por el conducto (20) y se
reintroduce como gas G3 en la zona de control. El gas G'1 trasegado
de la primera zona de combustión es, después del eventual aporte de
oxígeno por el conducto (20) introducido en la zona Z2.
Es cierto que la invención no se limita a este
modo de realización, es posible modificar el lugar de ciertos
equipos (secador después del compresor por ejemplo en todo el
efluente de preferencia), en algunos casos reducir el número de
equipos (horno 18 por ejemplo no utilizado).
La invención se refiere igualmente a un recinto
de regeneración que utiliza este procedimiento. El indicado recinto
comprende al menos 2 zonas de combustión (Z1) y (Z2) radiales
dispuestas en serie, al menos un conducto (4,7) para la introducción
de gas que contiene oxígeno en cada zona de combustión, al menos un
conducto (1) para la introducción del catalizador en el recinto, al
menos un conducto (3,6), para la transferencia del catalizador entre
las zonas, y al menos un conducto (10) para la transferencia del
catalizador en una zona siguiente de oxicloración, y al menos un
conducto (9) para la evacuación de los gases procedentes de la
combustión fuera del recinto, estando el indicado conducto (9)
situado antes de la zona de oxicloración, recinto que se caracteriza
porque
- entre las zonas de combustión están dispuestos
unos medios de separación que permiten el paso del catalizador entre
las indicadas zonas en los conductos a este efecto pero impidiendo
el paso de los gases entre las indicadas zonas,
- y al menos un conducto (5,9) está dispuesto a
nivel de cada zona para extraer los gases procedentes del paso a
través de la indicada zona,
- y sobre los conductos (4, 7) para la
introducción de gas que contiene oxígeno en cada zona de combustión
son colocados al menos un conducto para hacer un aporte de oxígeno y
un sistema de medición de la temperatura, del contenido en oxígeno y
del caudal con el fin de controlar y ajustar la temperatura, el
contenido en oxígeno y el caudal en función de las consignas
operativas.
Según un modo de realización preferido (figura
2), la última zona de combustión (Z2) comprende en su parte
inferior una zona (FC) llamada de control del fin de la combustión,
provista de al menos un conducto (11) para introducir al menos un
gas que contiene oxígeno y al menos un conducto (9) para extraer los
gases procedentes del paso a través de la zona de combustión (Z2) y
de la zona de control (FC).
Según otro modo preferido de realización (figura
3), la última zona de combustión (Z2) es seguida de una zona
denominada de control (FC), tal que entre las dos zonas está
dispuesto un medio de separación que permite el paso del catalizador
pero que impide el paso de los gases, estando la indicada zona de
control provista de un conducto (27) para la introducción de un gas
que contiene oxígeno y un conducto (28) para la evacuación del
gas.
De preferencia, al menos un conducto (5) de
evacuación de los gases de una zona de combustión está conectada a
por lo menos un conducto (7) de introducción del gas que contiene el
oxígeno en una zona que la sigue.
Ventajosamente, el conducto (28, 9) de evacuación
del gas procedente de la zona de control (FC) está conectado con el
conducto (4) para la introducción del gas que contiene oxígeno en la
primera zona de combustión (Z1) con el fin de reciclar una parte al
menos del gas procedente de la zona (FC) hacia la zona (Z1).
Para realizar el control de las condiciones
operativas en cada zona, en los conductos (4, 7) para la
introducción en el recinto de gas que contiene oxígeno en cada zona
se coloca al menos un conducto para realizar un aporte de oxígeno,
eventualmente al menos un medio para recalentar el gas, y un sistema
de mediciones de la temperatura, del contenido de oxígeno y del
caudal con el fin de controlar y ajustar la temperatura, el
contenido en oxígeno y el caudal en función de las consignas
operativas.
Claims (23)
1. Procedimiento de regeneración de un lecho
móvil de catalizador de reformación o de producción de hidrocarburos
aromáticos, incluyendo el indicado catalizador un soporte, al menos
un metal noble y al menos un halógeno, procedimiento que comprende
una etapa de combustión con tratamiento del catalizador en al menos
2 zonas de combustión sucesivas, procedimiento que se
caracteriza porque
- cada zona de combustión se separa de las zonas
de combustión adyacentes con el fin de poder dejar pasar el
catalizador e impedir el paso de los gases,
- en cada zona se introduce al menos un gas que
contiene oxígeno a un PPH de 1-50h^{-1}, siendo
su contenido en oxígeno (volumen) de cómo máximo un 2%, siendo su
temperatura de 350-600ºC, teniendo cada zona un
volumen correspondiente a un tiempo de permanencia del catalizador
de 5mn a 3h,
- un sistema de mediciones de la temperatura, el
contenido en oxígeno y caudal de dicho gas entrante en cada zona,
con el fin de controlar y ajustar la temperatura, el contenido en
oxígeno y el caudal en función de las consignas operativas,
- la severidad de las condiciones operativas en
cada zona se incrementa con el sentido de circulación del
catalizador,
- los gases producidos son extraídos de cada
zona.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
cual cada zona recibe al menos un gas que contiene oxígeno, siendo
el contenido en oxígeno (volumen) de cómo máximo un 2%, la
temperatura de 400-600ºC, el tiempo de permanencia
del catalizador de 5mn a 3h y el caudal másico horario del gas/masa
del catalizador en contacto con el gas (PPH) de
1-50h^{-1}.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual el gas extraído de una zona
de combustión es enviado al menos en parte a la zona siguiente (en
el sentido de circulación del catalizador) con un eventual aporte de
oxígeno.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual el gas extraído de una zona
es enviado en su totalidad a la zona siguiente con un eventual
aporte de oxígeno.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual la severización de las
condiciones operativas se obtiene aumentando la temperatura y/o el
contenido en oxígeno del gas entrante.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual la etapa de combustión se
termina en una última zona denominada de control de final de la
combustión en la cual el consumo de oxígeno es aproximadamente
inferior al 10% del oxígeno entrante en la indicada zona, siendo la
cantidad de oxígeno entrante en la zona superior a la de los gases
entrantes a los niveles río arriba (en el sentido de la circulación
del catalizador).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el
cual la temperatura es sensiblemente constante en la zona de
control.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 7, en el cual la zona de control está situada
en la parte inferior de la última zona de combustión.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 8, en el cual el gas procedente de la zona de
control se reintroduce al menos en parte en la primera zona de
combustión.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 9, en el cual el gas procedente de la zona de
control se reintroduce al menos en parte en la zona de control.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los gases extraídos a nivel
de al menos 2 zonas se recogen y reintroducen al menos en parte en
por lo menos una zona de combustión después de un eventual aporte de
oxígeno.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de combustión
con tratamiento del catalizador en una primera zona de combustión
luego una segunda zona de combustión, las zonas se encuentran
separadas con el fin de dejar pasar el catalizador e impedir el paso
de los gases, la segunda zona de combustión comprende en su parte
inferior una zona de control del final de la combustión, y el
efluente extraído de la primera zona de combustión es enviado en su
totalidad a la segunda zona de combustión después del aporte de
oxígeno, que, el efluente procedente de la segunda zona de
combustión se refrigera, se trata para eliminar las impurezas, se
purga, se seca, se comprime y luego se separa en dos fracciones,
siendo una introducida después del recalentamiento y después del
aporte de oxígeno, en la primera de combustión y siendo la otra
recalentada, adicionada con oxígeno e introducida en la zona de
control.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual las impurezas cloradas han
sido eliminadas en los gases entrantes en las zonas de
combustión.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque se miden las
temperaturas y el contenido en oxígeno de los gases salientes de
cada zona.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para cada
zona las temperaturas y contenido en oxígeno del gas entrante que
contiene oxígeno son tales que:
- la temperatura máxima a la salida del lecho es
inferior a un valor máximo admisible en función del material,
- la elevación máxima de temperatura entre la
entrada y la salida del lecho es inferior a 200ºC,
- la temperatura en la zona es de al menos 350ºC
e inferior a 600ºC, la temperatura en la zona es inferior a la
temperatura de la zona que la precede inmediatamente.
16. Procedimiento según la reivindicación 15 en
el cual la temperatura en la zona es de al menos 400ºC e inferior a
600ºC.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque la elevación
máxima de temperatura entre la entrada y la salida del lecho es
inferior a 100ºC.
18. Recinto para la regeneración del catalizador
de reformación o de producción de aromáticos que incluye un soporte,
al menos un metal noble y al menos un halógeno, estando el
catalizador en forma de lecho móvil, comprendiendo el indicado
recinto al menos 2 zonas de combustión (Z1) y (Z2) radiales
dispuestas en serie, al menos un conducto (4, 7) para la
introducción de gas que contiene oxígeno en cada zona de combustión,
al menos un conducto (1) para la introducción del catalizador en el
recinto, al menos un conducto (3,6), para la transferencia del
catalizador entre las zonas, y al menos un conducto (10) para la
transferencia del catalizador en una zona
\hbox{siguiente} de oxicloración, y al menos un conducto
(9) para la evacuación de los gases procedentes de la combustión
fuera del recinto, estando el indicado conducto (9) situado
delante de la zona de oxicloración, caracterizándose el
recinto porque- entre las zonas de combustión están dispuestos
unos medios de separación que permiten el paso del catalizador entre
las indicadas zonas en los conductos a este efecto pero impidiendo
el paso de los gases entre las indicadas zonas,
- al menos un conducto (5,9) está dispuesto a
nivel de cada zona de combustión para extraer los gases procedentes
del paso a través de la indicada zona,
- y sobre los conductos (4, 7) para la
introducción de gas que contiene oxígeno en cada zona de combustión
están colocados al menos un conducto para realizar un aporte de
oxígeno y un sistema de medición de la temperatura, del contenido en
oxígeno y del caudal con el fin de controlar y ajustar la
temperatura, el contenido en oxígeno y el caudal en función de las
consignas operativas.
19. Recinto según la reivindicación 18, en el
cual para las consignas operativas, la temperatura del gas que
contiene el oxígeno es de 400-600ºC y la de la zona
es de al menos 400ºC e inferior a 600ºC.
20. Recinto según una de las reivindicaciones 18
a 19, caracterizado porque la última zona de combustión (Z2)
comprende en su parte inferior una zona (FC), llamada de control del
final de la combustión, provista de al menos un conducto (11) para
introducir al menos un gas que contiene oxígeno y al menos un
conducto (9) para extraer los gases procedentes del paso a través de
la zona de combustión (Z2) y la zona de control (FC).
21. Recinto según una de las reivindicaciones 18
a 20, caracterizado porque la última zona de combustión (Z2)
es seguida de una zona denominada de control (FC), tal que entre las
dos zonas esté dispuesto un medio de separación que permita el paso
del catalizador pero que impida el paso de los gases, estando la
indicada zona de control provista de un conducto (27) para la
introducción de un gas que contiene oxígeno y un conducto (28) para
la evacuación del gas.
22. Recinto según una de las reivindicaciones 18
a 21, caracterizado porque al menos un conducto (5) de
evacuación de los gases de una zona de combustión está conectado con
al menos un conducto (7) de introducción del gas que contiene
oxígeno en una zona que le sigue.
23. Recinto según una de las reivindicaciones 18
a 22, caracterizado porque el conducto (28, 9) de evacuación
del gas procedente de la zona de control (FC) está conectado con el
conducto (4) para la introducción del gas que contiene oxígeno en
la primera zona de combustión (Z1) con el fin de reciclar una parte
al menos del gas procedente de la zona (FC) hacia la zona (Z1).
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