ES2248155T3 - Procedimiento y dispositivo para la produccion de aromaticos que incluyen una reduccion del catalizador. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la produccion de aromaticos que incluyen una reduccion del catalizador.Info
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Abstract
Procedimiento de producción de aromáticos a partir de una fracción hidrocarbonada con la ayuda de un catalizador, comprendiendo el procedimiento al menos las etapas sucesivas siguientes que se desarrollan en al menos una zona: tratamiento de la fracción en presencia de hidrógeno y utilizando una reacción de deshidrogenación de los naftenos, separación del efluente gaseoso que contiene hidrógeno para formar un gas llamado de reciclado, líquido y catalizador, regeneración del catalizador, reducción del catalizador y reintroducción del catalizador para la etapa de tratamiento, procedimiento que se caracteriza porque la etapa de reducción se realiza en presencia de gas de reciclado introducido en cantidad tal que la cantidad de hidrógeno puro llevada se encuentra comprendida entre 1-10 kg/kg de catalizador, siendo seguidamente el efluente procedente de la reducción separado del lecho de catalizador.
Description
Procedimiento y dispositivo para la producción de
aromáticos que incluyen una reducción del catalizador.
La invención se refiere a los procedimientos (de
preferencia en lecho móvil) para la producción a partir de
hidrocarburos de compuestos aromáticos, en los cuales se transforma
una carga de hidrocarburos adicionada con un gas rico en hidrógeno.
La misma se aplica más específicamente al reformado regenerativo o a
la producción más específica de BTX (benceno, tolueno, xilenos) con
regeneración continua del catalizador.
La invención se refiere más particularmente a la
etapa de reducción del catalizador, y eventualmente igualmente al
primer reactor en el cual se desarrollan mayoritariamente las
reacciones de deshidrogenación de los naftenos en la carga.
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 de preferencia), 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 el
reformado 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
tales como el craqueo catalítico o el vapocraqueo.
Estos catalizadores se describen ampliamente en
la literatura.
Las reacciones químicas que entran en juego en el
procedimiento de reformación son numerosas. Las mismas son bien
conocidas; se pueden citar para las reacciones beneficiosas en la
formación de aromáticos y en la mejora del índice de octanaje, la
deshidrogenación de los naftenos, la isomerización de los ciclos
ciclopentánicos, la isomerización de las parafinas, la
deshidrociclación de las parafinas, y para las reacciones nefastas,
la hidrogenolisis y el hidrocraqueo de las parafinas y de los
naftenos. Estas diversas reacciones tienen velocidades muy
diferentes y son fuertemente endotérmicas para las reacciones de
deshidrogenación, exotérmicas para las otras reacciones. Es por lo
que el procedimiento de reformación se desarrolla en varios
reactores que experimentan bajadas de temperatura más o menos
importantes.
La experiencia muestra que las reacciones de
deshidrogenación de los naftenos se pasan por el o los primeros
reactores.
Los procedimientos de reformación o de producción
de aromáticos se realizaban a 40 bares hace 30 años; hace 20 años, a
15 bares, y hoy en día, es corriente ver reactores de reformación
que funcionan a presiones inferiores a 10 bares, particularmente
comprendidas entre 3 y 8 bares.
Pero esta bajada de presión de hidrógeno, va
acompañada de una desactivación más rápida del catalizador por
coquificado. El coque, compuesto por peso molecular elevado y a base
esencialmente de carbono y de hidrógeno, se deposita sobre los
emplazamientos activos del catalizador. La relación molar H/C del
coque formado varía aproximadamente de 0,3 a 1,0. Los átomos de
carbono y de hidrógeno forman estructuras
poli-aromáticas 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
de 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 oscilan entre 3,0 y 10,0% en peso a la salida del último
reactor. El coque se deposita mayoritariamente en el o los dos
últimos reactores.
El depósito de coque, más rápido a baja presión,
impone una regeneración igualmente más rápida del catalizador. Los
ciclos de regeneración actuales pueden bajar hasta
2-3 días.
Muchísimas patentes tratan de los procedimientos
de reformación o de producción de compuestos aromáticos con
regeneración continua o secuencial del catalizador.
Los esquemas de procedimientos utilizan al menos
dos reactores, por los cuales circula de arriba a abajo un lecho
móvil de catalizador, atravesado por una carga compuesta por
hidrocarburos e hidrógeno, carga recalentada entre cada reactor.
La experiencia muestra que el primer reactor es
la sede de reacciones rápidas fuertemente productoras de
hidrógeno.
La patente FR-2.657.087 de la
Firma solicitante describe dicho procedimiento de reformación.
En la figura 1 aquí reproducida (correspondiente
a la figura 2 de la patente FR-2.657.987) se
utilizan 4 reactores. Se hace circular una carga inicial compuesta
por hidrocarburos e hidrógeno a través de al menos dos zonas de
reacción dispuestas en serie, lado con lado, siendo cada una de
estas zonas de reacción de tipo de lecho móvil, circulando la carga
sucesivamente por cada zona de reacción, y circulando el catalizador
igualmente por cada zona de reacción fluyendo en continuo, bajo la
forma de un lecho móvil, de arriba a abajo de cada una de ellas,
siendo el catalizador trasegado por la parte baja de cada zona de
reacción transportado por una corriente de hidrógeno en la parte
superior de la zona de reacción siguiente, siendo el catalizador,
trasegado en continuo por la parte baja de la última zona de
reacción atravesada por la carga, seguidamente enviado a una zona de
regeneración.
Haciendo referencia a la figura 1, la carga
compuesta por hidrocarburos e hidrógeno, según una relación H2/HC
bien definida, atraviesa el reactor 1 (29), se recalienta, atraviesa
el reactor 2 (42), se recalienta, atraviesa el reactor 3 (55a), se
recalienta, atraviesa el reactor 4 (55) y se envía a una sección de
separación.
El catalizador baja por el reactor 1 (29) siendo
atravesado por la carga, se trasiega por (29) por unos conductos
(31) y (32), se recoge en una tolva (34a) se eleva hacia el matraz
tampón superior (39) del reactor 2 por mediación de un medio de
levantamiento (34) y (36); fluye de este matraz tampón (39) por unos
conductos (40) y (41), hacia el reactor 2 (42); se trasiega de (42)
por unos conductos (44) y (45), se recoge en una tolva (47a), se
eleva hacia el matraz tampón superior (52a) del reactor 3 por
mediación de un medio de levantamiento (47) y (49a); fluye de este
matraz tampón (52a) por conductos (53a) y (54a), hacia el reactor 3
(55a); se trasiega de (55a) por conductos (62a), se recoge en una
tolva (47b), se eleva hacia el matraz tampón superior (52) del
reactor 4 por mediación de un medio de elevación (47c) y (49); fluye
de este matraz tampón (52) por unos conductos (53) y (54), hacia el
reactor 4 (55); se trasiega de (55) por unos conductos (62), se
recoge en una tolva, se eleva hacia el matraz tampón superior (7a)
del regenerador (10) por mediación de un medio de elevación (60a),
(6a) y (6b); fluye de este matraz tampón (7a) por un conducto (9),
hacia el regenerador (10); es trasegado de (10) por unos conductos
(16), es recogido por una tolva (17a), es elevado hacia el matraz
tampón superior (63) del reactor 1 por mediación de un medio de
elevación (17) y (19); fluye de este matraz tampón (63) por unos
conductos (66) hacia un matraz de reducción (20), donde el
catalizador encuentra de nuevo al menos parcialmente su forma
metálica; por último, fluye por los conductos (27) y (28) hacia el
reactor 1 (29).
El tratamiento de la carga en el(los)
reactor(es) de reformación o de producción de aromáticos
tiene lugar generalmente bajo presiones de 0,1 a 4 MPa y de
preferencia de 0,3-0,8 MPa,
400-700ºC y de preferencia de
480-600ºC, velocidades espaciales de 0,1 a 10
h^{-1} y de preferencia 1-4 h^{-1} y con
relaciones de hidrógeno reciclado/hidrocarburos (mol.) de 0,1 a 10 y
de preferencia de 3-10, y más particularmente de
3-4 para la reformación regenerativa y
4-6 para el procedimiento de producción de
aromáticos.
Tradicionalmente, una primera separación se
realiza después del último reactor, entre los hidrocarburos y un
hidrógeno de reciclado que se reinyecta en la carga fresca.
El efluente no reciclado experimenta un proceso
de separación que permite obtener un hidrógeno llamado exportado,
que puede incluir hasta el 10% en volumen, o mejor el 4%, de
hidrocarburos ligeros tales como el etano y el propano. En
comparación, el hidrógeno de reciclado puede contener más de un 10%,
generalmente más de un 12% o 15% en volumen C2+, de C2H4 a C10 de
aromáticos.
Los catalizadores coquificados se regeneran.
Generalmente, la regeneración del catalizador se
realiza principalmente en tres etapas:
- (a)
- una etapa de combustión donde el coque se elimina por quemado con un gas que contiene oxígeno,
- (b)
- una etapa de halogenación donde el catalizador es barrido por un gas halogenado, que permite reintroducir halógeno sobre el catalizador y redispersar la fase metálica,
- (c)
- una etapa de secado o de calcinación que elimina del catalizador el agua producida por la combustión del coque.
Se completa mediante una etapa de reducción donde
el catalizador se reduce previamente a la introducción de la carga,
que se realiza generalmente entre el regenerador (donde se realizan
las etapas a, b, c) y el primer reactor donde tiene lugar la
reacción.
La reducción consiste en una transformación
química de la fase metálica contenida en el catalizador. Al inicio
de la preparación del catalizador o de la etapa de calcinación
experimentada por el catalizador en regeneración, el o los metales
se encuentran presentes en la superficie del catalizador en forma de
óxido, o de oxicloruro prácticamente inactivos catalíticamente.
Antes de la inyección de la carga de hidrocarburos a tratar, resulta
por consiguiente indispensable proceder a la reducción del
catalizador.
En la práctica, esta reducción se realiza a
temperatura elevada (entre los 300-800ºC y más
generalmente entre los 450 y 550ºC) en presencia de hidrógeno
exportado o purificado, y durante tiempos generalmente comprendidos
entre algunos minutos a varias horas. El hidrógeno purificado
procede de una unidad de purificación de hidrógeno exportado.
Contiene en general menos de un 1% vol de C2+.
Así, era conducido para la reducción un gas
hidrógeno purificado o exportado y que se trasegaba seguidamente y
perdía, una vez terminada la operación de reducción, y era llevado
para la reacción un hidrógeno de reciclado (no purificado) y en una
relación H2/HC única para la unidad de reformación.
La presente invención propone utilizar en
reducción el hidrógeno reciclado y cuando el procedimiento opera con
un lecho móvil de catalizador combinar eventualmente la zona de
reducción y el primer reactor. Esta disposición permite
particularmente aumentar la cantidad de hidrógeno exportado
-producto de elevado valor añadido- disponible. La invención puede
también permitir, llegado el caso, librarse de la purificación del
hidrógeno procedente del procedimiento de reformación.
Más precisamente la invención se refiere a un
procedimiento de producción de aromáticos a partir de una fracción
hidrocarbonada con la ayuda de un catalizador (de preferencia
circulante en lecho móvil), procedimiento que comprende al menos las
etapas sucesivas siguientes que se desarrollan en al menos una zona:
tratamiento de la fracción en presencia de hidrógeno y realizando
una reacción de deshidrogenación de los naftenos, separación del
efluente gaseoso que contiene hidrógeno, producto líquido y
catalizador, regeneración del catalizador, reducción del catalizador
y reintroducción del catalizador para la etapa de tratamiento, y
eventualmente de forma preferida reciclado en la etapa de
tratamiento realizando la deshidrogenación de una parte al menos
del efluente gaseoso que contiene el hidrógeno llamado gas de
reciclado, procedimiento en el cual la etapa de reducción se realiza
en presencia de gas de reciclado introducido en cantidad tal que la
cantidad de hidrógeno puro llevada se encuentre comprendida entre
1-10 kg/kg de catalizador, siendo el efluente
gaseoso procedente de la reducción seguidamente separado del lecho
de catalizador.
Así la invención propone una etapa suplementaria
al procedimiento que consiste en reciclar en la etapa de reducción
una parte al menos del efluente gaseoso que contiene hidrógeno
(llamado gas de reciclado) que ha sido separado del líquido y del
catalizador.
Ventajosamente, en la zona de tratamiento donde
se desarrolla la reacción de deshidrogenación de los naftenos, la
cantidad de gas de reciclado es tal que la relación molar H2/HC es
de como máximo 10, representando H2 la cantidad expresada en moles
de hidrógeno puro llevado a la zona de la etapa de tratamiento en la
cual se desarrolla principalmente la reacción de deshidrogenación, y
representando HC la cantidad, expresada en moles, de hidrocarburos
en la fracción que entra en la indicada zona.
La etapa de reducción se realiza generalmente
entre los 300-800ºC, de preferencia entre los
400-600ºC, siendo el tiempo de permanencia del
catalizador de 15 mn-2 h, y de preferencia 30 mn 1 h
30.
El procedimiento de producción de aromáticos (y
más particularmente la zona en la cual se realiza principalmente la
reacción de deshidrogenación de los naftenos) se realiza a
400-700ºC, 0,1-4 MPa, con
velocidades espaciales de 0,1-10 h^{-1}, y las
relaciones molares H2/HC de 0,1 a 10.
Ventajosamente, la reformación se realiza bajo
0,3-0,8 MPa, a 480-600ºC, con
velocidades espaciales de 1-4 h^{-1} y con
relaciones preferidas H2/HC de como máximo 4 incluso como máximo 2
en la etapa que realiza la deshidrogenación.
Una producción de aromáticos BTX se realiza
ventajosamente bajo 0,3-0,8 MPa, a
480-600ºC, con velocidades espaciales de
1-4 h^{-1} y con relaciones preferidas H2/HC de
como máximo 6 incluso como máximo 3 en la etapa que realiza la
deshidrogenación.
La etapa de tratamiento puede realizarse en una o
varias zonas; así para la reformación mostrada en la figura 1, se
utilizan cuatro zonas de tratamiento.
La invención se refiere por consiguiente a la
etapa de reducción realizada en el catalizador y eventualmente en la
primera zona (o primer reactor) de la etapa de tratamiento.
La invención se explicará mejor a partir de la
figura 2.
El catalizador circula del regenerador (106) al
matraz tampón superior (101) del primer reactor (103), por mediación
de un medio de transferencia (107) que es por ejemplo un elevador o
izador (107); baja por gravedad por unos conductos (108) hacia la
zona de reducción (102). Esta zona de reducción puede ser axial o
radial y puede comprender una o varias secciones. El catalizador que
sale de la zona de reducción pasa por la (las conducción (es) (109)
en el primer reactor (103), del cual se trasiega por conductos
(110); seguidamente se envía al matraz tampón superior (104) del
segundo reactor (105) por un medio de transferencia (111),
ventajosamente un elevador.
El gas que contiene el hidrógeno utilizado para
la etapa de reducción es llevado por el conducto (112).
Ventajosamente, es llevado a la temperatura de la etapa de
reducción, por al menos un medio de calentamiento (113). El flujo
resultante (114) reduce el catalizador en el recinto (102). Se
desprende un flujo (115).
En la carga, transportada por al menos un
conducto (116), se añade un gas que contiene hidrógeno por al menos
un conducto (117) y el flujo resultante entra por el conducto (119)
en el primer reactor en el cual tienen lugar principalmente las
reacciones de deshidrogenación de los naftenos.
- Bien sea (H2)_{1}
- la cantidad en moles de hidrógeno (expresada en hidrógeno puro) llevada al primer reactor (103) (excluyéndose el hidrógeno eventual procedente de la reducción) por el conducto (119)
- (H2)_{Red}
- la cantidad en moles de hidrógeno (expresada en hidrógeno puro) llevada al reactor (102) por el conducto (114)
- (H2)_{2}
- la cantidad en moles de hidrógeno (expresada en hidrógeno puro) llevada al reactor (105) en el cual se desarrolla la etapa ulterior (no comprendiendo principalmente las reacciones de deshidrogenación de los naftenos)
- (HC)
- la cantidad en moles de carga que entra en el primer reactor
- (HC)_{2}
- la cantidad en moles de carga que entra en el reactor de la etapa ulterior (105).
En la figura 2, (HC)_{2} es igual a HC
ya que todo el efluente del primer reactor se trata en el segundo
reactor. Se puede considerar el caso en que una parte solamente del
efluente de la primera etapa sea tratada en la etapa ulterior, y el
caso en que la carga se añada al efluente de la primera etapa antes
del reactor de la etapa ulterior.
Según el procedimiento, la cantidad
(H2)_{1} es tal que
\frac{(H2)_{1}}{HC} +
\frac{(H2)_{Red}}{HC} \leq
\frac{(H2)_{2}}{(HC)_{2}}
De un modo general, \frac{(H2)_{1}}{HC}
es como máximo 10, y de preferencia de 0,1 a 10.
Todas las cantidades se expresan en moles.
La cantidad de hidrógeno llevada a la etapa de
reducción (calculada en hidrógeno puro) se selecciona de tal modo
que la PPH con relación al catalizador se encuentre comprendida
entre 1 y 10 kg de hidrógeno/kg de catalizador/h, de preferencia
entre 2 y 6 kg de catalizador/h. El caudal de gas es suficiente para
eliminar las calorías aportadas por eventuales reacciones de craqueo
de los hidrocarburos de C2+ contenidos en el gas de reducción.
La calidad de hidrógeno es menos crítica que en
la técnica anterior. Se puede así ventajosamente utilizar en
reducción un gas que puede contener cantidades importantes de
impurezas, por ejemplo 15% en volumen de C2+.
En lo que respecta al primer reactor (reacciones
de deshidrogenación de los naftenos principalmente), se utiliza muy
ventajosamente hidrógeno de reciclado pero el hidrógeno purificado y
el hidrógeno exportado podrían ser utilizados aunque esta solución
sea económicamente poco interesante.
Se apreciará que la relación H2(HC
expresada anteriormente es la relación utilizada clásicamente en el
procedimiento de tratamiento y más particularmente en la primera
zona. Es así preferencialmente de 2-4 para la
reformación y de 3-6 para la producción de
aromáticos.
Eso significa que la relación de
(H2)_{1}/HC, en la zona de la etapa de tratamiento donde
tiene lugar la reacción de deshidrogenación de los naftenos, es
inferior a la relación H2/HC de la técnica anterior cuando (figura
2) el hidrógeno llevado para la reducción se extrae de la etapa de
reducción y no pasa a la indicada zona (excepto la pequeña parte que
pasa con el lecho móvil de catalizador).
Así, realizando el procedimiento con la relación
(H2)_{1}/HC a nivel de la indicada zona ha podido reducirse
y consecuentemente se favorece la reacción de deshidrogenación de
los naftenos.
Ventajosamente, el flujo (118) es llevado a la
temperatura de reacción del primer reactor (103) por al menos un
medio de calentamiento (120). El flujo resultante (119) reacciona en
el reactor (103), y proporciona un efluente
(121).
(121).
De preferencia, los flujos gaseosos (115) y (121)
se mezclan en un conducto (122) y constituyen la carga del reactor
según (105), que es ventajosamente conducida a la temperatura de
reacción por al menos un medio de calentamiento (123). En esta
disposición preferida, la mezcla del efluente de hidrógeno de
reducción con el efluente del primer reactor, permite obtener una
relación de (H2)_{2}/(HC)_{2} en la entrada del
segundo reactor que puede ser más elevada que en la técnica
anterior, favoreciendo así la transformación de los hidrocarburos
después de la deshidrogena-
ción.
ción.
Así los efluentes gaseosos procedentes de la
reducción y de la etapa que realiza la deshidrogenación se
introducen en al menos una etapa siguiente a la
deshidrogenación.
Es incluso posible añadir gas de reciclado en la
indicada etapa siguiente a la deshidrogenación.
De forma más general, al menos una parte del
efluente gaseoso procedente de la reducción puede introducirse en la
etapa realizando la deshidrogenación y/o al menos una etapa
siguiente a la deshidrogenación.
El efluente que sale del reactor (105) por el
conducto (124) se trata seguidamente conforme al procedimiento de
tratamiento clásico, por ejemplo se envía hacia una tercera zona de
tratamiento, puede ser trasegado, etc... Sucede lo mismo para el
catalizador.
La invención consiste por consiguiente en reducir
el aporte de hidrógeno por el conducto (119) en la primera zona de
la etapa de tratamiento, si se compara con relación a la técnica
anterior, y en aumentar la cantidad de hidrógeno en la etapa de
reducción. En todos los casos, la cantidad de hidrógeno utilizada en
reducción es controlada.
Esta cantidad de hidrógeno utilizada en reducción
puede modularse según las necesidades del explotador. La misma puede
corresponder al mantenimiento de la relación H2/HC global (reducción
+ 1er reactor). Puede conducir a una relación de H2/HC global
superior pero manteniendo un déficit de hidrógeno en el primer
reactor. Resulta a nivel del segundo reactor (después de la
deshidrogenación preponderante de los naftenos) un mantenimiento de
la relación H2/HC (con relación a la técnica anterior) o un aumento
de esta relación que favorezca las otras reacciones. Una inyección
suplementaria de hidrógeno puede igualmente realizarse.
Con ello resultan ventajas muy importantes:
- (a)
- un caudal importante de hidrógeno con relación a la cantidad de catalizador en la zona de reducción que limita los efectos térmicos nefastos de la hidrogenolisis y del hidrocraqueo de los hidrocarburos de C2+ presentes eventualmente en el hidrógeno utilizado para la reducción, de forma que el procedimiento de la invención pueda funcionar con el hidrógeno de reciclado y en ausencia de purificación,
- (b)
- el primer reactor es la sede esencialmente de reacciones de deshidrogenación de los naftenos (para las unidades de reformación o de producción de compuestos aromáticos) fuertemente productores de hidrógeno; una disminución de la cantidad de hidrógeno introducido en la carga de este primer reactor favorece estas reacciones de deshidrogenación que son más rápidas. No obstante de estas condiciones más favorables para la coquificación, se ha podido observar que el coquificado no tiene tiempo de desarrollarse de forma sensible con relación a la situación anterior.
Para el explotador, la invención se traduce por
ganancias importantes resultantes de:
- (a)
- la posibilidad de utilizar u hidrógeno menos puro en reducción y limitar el tiempo de residencia en la zona de reducción,
- (b)
- la limitación de la descloración y del sinterizado metálico en la zona de reducción, y así aumentar la duración del catalizador,
- (c)
- la optimización de la relación H2/HC en el primer reactor lo cual permite reducir la cantidad de catalizador necesaria en este primer reactor para la deshidrogenación de los naftenos.
La invención se refiere también a un dispositivo
para la producción de aromáticos utilizando el procedimiento según
la invención.
El indicado dispositivo para la producción de
aromáticos a partir de fracción hidrocarbonada con la ayuda de un
catalizador que circula en lecho móvil, comprende:
- -
- al menos una zona para el tratamiento de la fracción que utiliza una reacción de deshidrogenación de los naftenos, estando la indicada zona provista de al menos un conducto para la introducción de la fracción, de al menos un conducto para trasegar la indicada fracción tratada, de al menos un conducto para la introducción del catalizador en la parte alta de la indicada zona y de al menos un conducto para la salida del catalizador y situada en la parte baja de la indicada zona, comprendiendo la indicada zona además al menos un conducto para la introducción de un gas que contiene hidrógeno, e incluyendo igualmente al menos un conducto para la extracción de un flujo gaseoso;
- -
- al menos una zona para la separación del catalizador, del producto líquido y del efluente gaseoso que contiene hidrógeno;
- -
- al menos una zona para la regeneración del catalizador;
- -
- al menos una zona para la reducción del catalizador regenerado conectado con la indicada zona que realiza la deshidrogenación de los naftenos de forma que el catalizador reducido entre en la indicada zona de deshidrogenación por el indicado conducto para la introducción del catalizador, estando la indicada zona de reducción provista:
- \bullet
- de al menos un conducto para la introducción de gas que contiene hidrógeno,
- \bullet
- y de al menos un conducto para la extracción de un flujo gaseoso;
- -
- al menos un conducto para el reciclado de al menos una parte del efluente gaseoso que contiene hidrógeno a partir de la indicada zona de separación hacia la indicada zona que realiza la reacción de deshidrogenación;
- -
- el dispositivo comprende igualmente al menos un conducto para el reciclado de al menos una parte del efluente gaseoso que contiene hidrógeno en el conducto para la introducción de gas en la indicada zona de reducción.
Ventajosamente, el dispositivo comprende al menos
una zona de reacción situada después de la indicada que realiza la
reacción de deshidrogenación, comprendiendo la indicada zona de
reacción al menos un conducto para la entrada del catalizador y un
conducto para su salida, al menos un conducto para la introducción
de un gas que contiene hidrógeno y al menos un conducto para la
salida de un efluente gaseoso, y al menos un conducto para la
entrada del efluente de reacción procedente de la zona precedente y
un conducto para el efluente de reacción procedente de la presente
zona, dispositivo en el cual el conducto para la introducción de un
gas que contiene hidrógeno está conectado con los conductos para la
extracción de los flujos gaseosos procedentes de la zona de
deshidrogenación y de la zona de reducción.
Ventajosamente el conducto para la introducción
de un gas que contiene hidrógeno está igualmente conectado con un
conducto que lleva el efluente gaseoso reciclado.
El ejemplo siguiente ilustra la invención sin
limitar con ello el alcance.
El catalizador circula a 800 kg/h y 90 839 kg/h
de carga son tratados. La reducción se realiza con 18 294 kg/h de un
gas rico en hidrógeno de pureza 83,7% en volumen de hidrógeno, de
masa molar 9,6 kg/kmoles, con una PPH en H2 de 4 h^{-1}, y un
tiempo de permanencia del catalizador de 1 hora. En la primera zona
de tratamiento (primer reactor), se inyectan 9 976 kg/h de gas rico
en hidrógeno con una pureza del 83,7% en volumen de hidrógeno, de
masa molar 9,6 kg/kmoles, en la carga de 90839 kg/h. Se obtiene
entonces una relación de H2/HC igual a 1.13.
En la técnica anterior, para el mismo caudal de
carga y de catalizador, se inyectó en el primer reactor un gas de
hidrógeno de reciclado de masa molar 9,6 kg/kmol, conteniendo un
83,7% en volumen de hidrógeno, con un caudal de 28270 kg/h. Todo el
efluente pasó por el segundo reactor. La relación molar de H2/HC
resultante era igual a 3,2. La reducción se realizó con un gas rico
al 92,1% en volumen de hidrógeno, de masa molar 4,4 kg/kmoles, bajo
un caudal de 600 kg/h, y para un tiempo de permanencia del
catalizador de 2 horas.
Se pudo observar que con la utilización del
procedimiento según la presente invención, se puede utilizar
hidrógeno no purificado es decir conteniendo más de un 10% en
volumen de impurezas, y generalmente más del 15% en volumen, tanto a
nivel del presente reactor de reformación como a nivel del reactor
reductor; y el caudal de gas rico en hidrógeno inyectado en la carga
del primer reactor es restado de la cantidad añadida en
reducción.
Estas condiciones son modulables.
En efecto, en el caso en que se desee una
relación de H2/HC inferior a 1,1, será preciso inyectar el gas rico
en hidrógeno que queda (que no ha sido entonces inyectado en la
carga que entra del primer reactor) en el efluente del primer
reactor antes de su entrada en el segundo reactor.
Si se desea una relación (H2)_{1}/HC más
elevada en el primer reactor, es posible reducir el caudal de
hidrógeno H2 en reducción. Así con una PPH H2 en zona de reducción
igual a 2 h^{-1} por ejemplo, se puede entonces operar en las
condiciones del ejemplo una relación (H2)_{1}/HC igual a
1.4 en el primer reactor.
Es posible tener un tiempo de permanencia y una
PPH H2 en reducción, y una relación de H2/HC en el primer reactor
tales que el caso del ejemplo no sea aplicable. Puede ser que las
cantidades de hidrógeno de reducción y de hidrógeno inyectado en la
carga no sean suficientes para tener una relación de H2/HC
conveniente en la entrada del segundo reactor. En este caso, es
posible instalar una inyección suplementaria de gas rico en
hidrógeno en los efluentes que salen del primer reactor, o al menos
en la carga del segundo reactor.
Se ha descrito aquí la utilización en reducción
del gas de reciclado para un procedimiento en lecho móvil. Pero la
misma puede igualmente referirse a un procedimiento en lecho
fijo.
Se apreciará que es utilización en lecho móvil
está muy ventajosamente relacionada con el empleo de una relación
H2/HC reducida en el primer reactor, pero que todos los valores más
elevados de la relación H2/HC en este reactor son posibles,
particularmente los de la técnica anterior.
Claims (14)
1. Procedimiento de producción de aromáticos a
partir de una fracción hidrocarbonada con la ayuda de un
catalizador, comprendiendo el procedimiento al menos las etapas
sucesivas siguientes que se desarrollan en al menos una zona:
tratamiento de la fracción en presencia de hidrógeno y utilizando
una reacción de deshidrogenación de los naftenos, separación del
efluente gaseoso que contiene hidrógeno para formar un gas llamado
de reciclado, líquido y catalizador, regeneración del catalizador,
reducción del catalizador y reintroducción del catalizador para la
etapa de tratamiento, procedimiento que se caracteriza porque
la etapa de reducción se realiza en presencia de gas de reciclado
introducido en cantidad tal que la cantidad de hidrógeno puro
llevada se encuentra comprendida entre 1-10 kg/kg de
catalizador, siendo seguidamente el efluente procedente de la
reducción separado del lecho de catalizador.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
cual el catalizador circula en lecho móvil.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores que incluye un reciclado en la etapa de
tratamiento realizando la deshidrogenación de una parte al menos del
efluente gaseoso que contiene hidrógeno llamado gas de
reciclado.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de
reducción se realiza entre 300-800ºC, siendo el
tiempo de permanencia del catalizador de 15 mn-2
g.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de
reducción se realiza entre los 400-600ºC.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
procedimiento se realiza a 400-700ºC,
0,1-4 MPa, con unas velocidades espaciales de
0,1-10 h^{-1} y relaciones molares
(H2)_{1}/HC de como máximo 10.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se trata de
una reformación realizada bajo 0,3-0,8 MPa, a
480-600ºC, con unas velocidades espaciales de
1-4 h^{-1} y con unas relaciones de
(H2)_{1}/
HC de como máximo 4 en la etapa que realiza la deshidrogenación.
HC de como máximo 4 en la etapa que realiza la deshidrogenación.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se trata de una
producción de aromáticos que opera a 0,3-0,8 MPa, a
480-600ºC, con unas velocidades espaciales de
1-4 h^{-1} y con unas relaciones de
(H2)_{1}/HC de como máximo 6 en la etapa que realiza la
deshidrogenación.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas de
reciclado contiene más de un 10% en volumen de impurezas C2+.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos
una parte del efluente gaseoso procedente de la reducción se
introduce en la etapa que realiza la deshidrogenación y/o se
introduce al menos una etapa según la deshidrogenación.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se añade
gas de reciclado en la indicada etapa siguiente a la
deshidrogenación.
12. Dispositivo para la producción de aromáticos
a partir de una fracción hidrocarbonada con la ayuda de un
catalizador que circula en lecho móvil, que comprende:
- -
- al menos una zona para el tratamiento de la fracción que realiza una reacción de deshidrogenación de los naftenos, estando provista la indicada zona de al menos un conducto para la introducción de la fracción, de al menos un conducto para trasegar la indicada fracción tratada, de al menos un conducto para la introducción del catalizador por la parte superior de la indicada zona y de al menos un conducto para la salida del catalizador y situada por la parte inferior de la indicada zona, comprendiendo la indicada zona además al menos un conducto para la introducción de un gas que contiene hidrógeno, e incluyendo igualmente al menos un conducto para la extracción de un flujo gaseoso;
- -
- al menos una zona para la separación del catalizador, del producto líquido y del efluente gaseoso que contiene hidrógeno;
- -
- al menos una zona para la regeneración del catalizador;
- -
- al menos una zona para la reducción del catalizador regenerado conectado con la indicada zona que realiza la deshidrogenación de los naftenos de forma que el catalizador reducido entre por la indicada zona de deshidrogenación por el mencionado conducto para la introducción el catalizador, estando la indicada zona de reducción provista
- \bullet
- de al menos un conducto para la introducción de gas que contiene hidrógeno,
- \bullet
- y de al menos un conducto para la extracción de un flujo gaseoso;
- \bullet
- al menos un conducto para el reciclado de al menos una parte del efluente gaseoso que contiene hidrógeno a partir de la indicada zona de separación hacia la mencionada zona que realiza la reacción de deshidrogenación;
dispositivo caracterizado
porque cuenta igualmente al menos con un conducto para el reciclado
de al menos una parte del efluente gaseoso que contiene hidrógeno en
el conducto para la introducción de gas en la mencionada zona de
reducción.
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque comprende al menos una zona de reacción
situada después de la indicada zona que realiza la reacción de
deshidrogenación, comprendiendo la indicada zona de reacción al
menos un conducto para la introducción del catalizador y un conducto
para su salida, al menos un conducto para la introducción de un gas
que contiene hidrógeno y al menos un conducto para la salida de un
efluente gaseoso, y al menos un conducto para la entrada del
efluente de reacción procedente de la zona precedente y un conducto
para el efluente de reacción procedente de la presente zona,
dispositivo en el cual el conducto para la introducción de un gas
que contiene hidrógeno está conectado con los conductos para la
extracción de los flujos gaseoso procedentes de la zona de
deshidrogenación y de la zona de reducción.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque el conducto para la introducción de un
gas que contiene hidrógeno está igualmente conectado con un conducto
que lleva el efluente gaseoso reciclado.
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