PANTOJA AGREDO EDGAR FRANCISCO (CO)
PICON HERNÁNDEZ HÉCTOR JULIO (CO)
CASTRO GUALDRON JESÚS ALBERTO (CO)
SANTA JAIMES JUDITH ROCIO (CO)
| WO2008068628A2 | 2008-06-12 | |||
| WO2008068624A2 | 2008-06-12 | |||
| WO2002072737A2 | 2002-09-19 |
| US4100082A | 1978-07-11 | |||
| EP0824142A2 | 1998-02-18 |
| REIVINDICACIONES 1. Un aditivo dispersante de hidrocarburos de alto peso molecular que comprende la mezcla de: a) Ácidos alquilfenilsulfónicos condensados de fórmula tipo (I): donde R<\ es un radical alquilo C15 a C18, y R2 es un radical alquilo de C10 a C14, b) Aminoalquilfenoles de fórmula tipo (II): donde R3 es un radical alquilo inherente a la molécula de C15 a C18, y R4 es un radical alquilo de C10 a C14, preferiblemente un alquilo C12, c) Un compuesto donador de hidrógeno 2. Aditivo dispersante de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque en el ácido alquilfeniisulfonico condensado, R2 es un alquilo Ci2 3. Aditivo dispersante de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque R4 en los aminoalquilfenoles es un radical alquilo C12 4. Aditivo dispersante de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el compuesto donador de hidrógeno es una base nafténica. 5. Aditivo de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los ácidos alquilfenolsulfónicos condensados son sintetizados a partir de extractos fenólicos de refinería, alquilados con nafta proveniente de la oligomerización de propano y butano, mediante una reacción catalizada por 1 a 7.5 %m de ácido sulfúrico concentrado, y condensados con formaldehído al 37 % peso 6. Aditivo de acuerdo con las reivindicación 1 caracterizado por que los aminoalquilfenoles son sintetizados a partir de extractos fenólicos, alquilados con nafta proveniente de la oligomerización de propano y butano, mediante una reacción catalizada por 1 a 2 % m de ácido sulfúrico concentrado, y aminados con mono o dietanol aminas y formaldehído al 37 % peso 7 Aditivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque las materias primas para la síntesis de los ácidos alquilfenolsulfónicos condensados y los aminoalquilfenoles, y la base nafténica son obtenidas de corrientes de refinería sin tratamiento previo, ni etapas de separación y concentración. 8 Aditivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores, caracterizado por no incorporar agentes surfactantes, 9. Aditivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores caracterizado por tener un pH entre 6.5 y 7.5 10. Aditivo de acuerdo a las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende entre 5 al 20% del ácido alquilfenolsulfónico condensado, 5 al 20% del aminoalquilfenol y entre 60 y 90% de la base nafténica. 11. Aditivo de acuerdo a la reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende entre 10 a 12% del ácido alquilfenolsulfónico condensado, 10 a 12% del aminoalquilfenol y 76 a 80% de la base nafténica 12. Un método de obtención del aditivo de cualquiera de las reivindicaciones 1-11 , que comprende las etapas de: (i) Síntesis de las sustancias tipo ácidos alquilfenolsulfónicos condensados y sustancias tipo aminoalquilfenol (ii) Homogenización y mezclado de las tres sustancias activas para la producción del aditivo 13 El método de la reivindicación 12, en donde la producción de aminoalquilfenol, comprende adicionar de 19 a 22% (volumen) de extracto fenólico con 49 a 55% (volumen) de nafta. 14. El método de acuerdo a la reivindicación 13, en donde se somete la mezcla a una agitación entre 300 a 500 rpm. 15 El método de la reivindicación 13, en donde en una etapa posterior se adiciona entre 1.1 a 2.1 %m de ácido sulfúrico concentrado (al 98 %m). 16. El método de la reivindicación 15, en donde el paso de adición de ácido sulfúrico se lleva a cabo con una agitación entre 300-500 rpm. 17. El método de la reivindicación 15, en donde en una etapa posterior se decanta la fase acuosa, a una temperatura entre 22-30 °C. 18 El método de la reivindicación 17, donde, después de la decantación, se incorpora monoetanolamina, entre 12 a 13.5 %m, a una temperatura entre 65 a 78 °C y una agitación entre 300-500 rpm. 19 El método de la reivindicación 18, en donde finalizada la incorporación de monoetanolamina, se inicia la incorporación de formaldehído al 37 %m, entre 12 a 14.5 %m, a una temperatura entre 65 a 78 °C y una agitación entre 300-500 rpm. 20. El método de la reivindicación 12, en donde en la condensación de los ácidos alquilfenolsulfónicos, se adiciona entre 18 a 23% (volumen) de extracto fenólico, con 47 a 55% (volumen) de nafta. 21 El método de la reivindicación 20, en donde dicha mezcla se realiza bajo una agitación de 300-500 rpm. 22 El método de la reivindicación 20 en donde finalizada la mezcla, se procede a adicionar entre 1.5 a 2.7 %m de ácido sulfúrico concentrado al 98 %m, bajo una agitación de 300-500 rpm. 23 El método de la reivindicación 22, en donde finalizada la mezcla, se decanta la fase acuosa, a una temperatura entre 22-30 °C. 24 El método de la reivindicación 23, en donde finalizada la decantación se dosifica ácido sulfúrico concentrado al (98 %m), entre 6.5 y 8.5 %m. 25 El método de la reivindicación 24, en donde finalizada la decantación de ácido sulfúrico, se decanta la fase acuosa, a una temperatura entre 22-30 °C. 26. El método de la reivindicación 25, en donde terminada la decantación, se dosifica la mezcla con formaldehido al 37 %m, entre 12 a 15.5 %m, en un rango de temperatura entre 65-78 °C y una agitación entre 300-500 rpm. 27 El método de la reivindicación 12 en donde la fase de homogenización de las tres sustancias, se mezcla la base nafténica entre 60 y 90 %m, a una temperatura entre 27-38 °C y a una agitación entre 600 a 750 rpm. 28 El método de la reivindicación 27 en donde finalizada la mezcla de la base nafténica, se adiciona entre 5-20 %m de los ácidos alquilfenolsulfónicos condensados, y las sustancias de aminoalquilfenol entre 5-20 %m. |
RESUMEN
La presente invención se refiere a un aditivo para dispersar hidrocarburos de alto peso molecular, el cual comprende la síntesis de ácidos alquilfenolsulfónicos condensados y aminoalquilfenoles, junto con un compuesto donador de hidrógeno de alta estabilidad térmica, así como también el proceso de obtención de dicho aditivo. Este aditivo se caracteriza por ser una mezcla estable, de pH neutro y tener un efecto sinérgico sobre la estabilidad de los asfáltenos, que mejora los procesos de conversión térmica de corrientes de hidrocarburos con alto peso molecular.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un aditivo para dispersar hidrocarburos de alto peso molecular, empleado para mitigar e inhibir el ensuciamiento por precipitación de asfáltenos y su posterior formación de coque, durante los procesos de conversión térmica de corrientes de hidrocarburos con alto peso molecular. El aditivo de la presente invención se utiliza para:
• Aumentar los tiempos de operación de las unidades de conversión térmica:
El aditivo reduce sustancialmente los problemas de obstrucción ocasionados por la formación de coque en los equipos involucrados en la operación como hornos, platos de las torres fraccionadoras y líneas de transferencia, permitiendo que la unidad opere en forma más confiable con su respectivo aumento en el factor de servicio.
• Obtener un ahorro energético durante el proceso:
El coque es un material aislante y su deposición en los tubos aumenta significativamente la resistencia a la transferencia del calor desde la pared exterior de los tubos hacia el material que circula en su interior. Al disminuir el espesor de la capa de coque dentro de los tubos del horno, las temperaturas de operación disminuyen, lo que implica un menor consumo de gas.
• Aumentar los rendimientos:
El aditivo mejora y mantiene la estabilidad de los hidrocarburos procesados, permitiendo operar a severidades más altas para obtener mayores rendimientos en productos valiosos.
• Permitir versatilidad en la calidad de crudos procesados:
El aditivo es un agente dispersante de hidrocarburos de alto peso molecular, particularmente asfáltenos, el cual permite procesar cargas con mayor poder de ensuciamiento, sin disminuir significativamente los rendimientos
• Disminuir costos de mantenimiento v operación:
Los depósitos de coque formados durante la aplicación del aditivo son de consistencia porosa y frágil, haciendo más fácil su remoción y aumentando la vida útil de los tubos del horno y de los platos de las torres. Adicionalmente, disminuye el consumo de disolventes, ya que el aditivo disminuye la viscosidad de las breas producidas en los procesos de conversión térmica.
ESTADO DEL ARTE
El creciente aumento en la producción de crudos pesados, y la necesidad de su procesamiento y refinación, conduce a generar nuevas estrategias para lograr su optimización en los procesos de conversión. Para facilitar el procesamiento de estas corrientes de crudos con alto peso molecular, es necesario mitigar la formación de aglomerados asfalténicos, especialmente durante los procesos de conversión térmica. Los aglomerados asfalténicos son promotores de la formación de coque, y generan obstrucciones en los tubos de los hornos, en los platos, lechos de las torres fraccionadoras y en las líneas de transferencia, de las unidades de conversión térmica. Adicionalmente, los aglomerados asfalténicos son los responsables del aumento en la viscosidad de productos de interés como las breas. Estos inconvenientes obligan a disminuir la severidad de operación de las unidades y a someterlas a una limpieza periódica, originando bajos rendimientos de productos valiosos y altos costos por mantenimiento.
En la literatura se reportan desde métodos mecánicos hasta métodos químicos para disminuir y remover las obstrucciones formadas por los asfáltenos durante el procesamiento de crudos de alto peso molecular. Sin embargo, entre los métodos más efectivos se encuentran el uso de aditivos de diferente naturaleza química, tales como: ácidos sulfónicos de alquilbenceno, aminas alifáticas, alquilfenoles etoxilados, ésteres alifáticos de ácido fosfórico, copolímeros de óxido de etileno y propileno, resinas alquilfenolformaldehído, copolímeros vinílicos hidrofílicos-lipofílicos, alquilsuccinatos y derivados del ácido cresílico.
Estos aditivos generalmente se componen de uno o varios agentes de tipo peptizante, iniciadores de termo-cracking, desactivadores, donadores de hidrógeno o bloqueadores de polimerización, todos mezclados con surfactantes y disueltos en un vehículo, con el fin de mantener la homogeneidad y estabilidad del aditivo. Por esta razón, los aditivos comercializados como dispersantes de asfáltenos se suelen clasificar según el surfactante que contengan, en aniónicos, no-iónicos y poliméricos.
Aunque toda esta gama de aditivos reportan un efecto positivo sobre la estabilización de los asfáltenos en los diferentes procesos que se llevan a cabo para el aprovechamiento de corrientes de hidrocarburos de alto peso molecular, la mayoría de ellos presentan una o varias de las siguientes limitaciones: • Emplean materias primas de alta peligrosidad como ácidos cresílicos, ácido fluorhídrico y solventes orgánicos (WO2008068624A2, WO2008068628A2, MX2010004777A, US4873025).
• Tiene un alto costo económico, ya sea durante su producción o para su aplicación (MX2010004777A)
• Sufren descomposición durante los procesos de conversión térmica que se llevan a cabo a temperaturas superiores a 475°C, como es el caso del proceso de viscorreducción (US3234297)
Necesitan la adición de solventes, surfactantes, emulsionante para mantener su homogeneidad y estabilidad (EP1091085A1)
El aditivo de la presente invención apunta a superar al menos en parte, las cuatro limitaciones indicadas anteriormente, tal como se presenta en la descripción detallada de la invención.
La presente solicitud de patente representa un avance en relación a las solicitudes de patentes previamente presentadas WO2008068624, WO2008068628, dado que la presente invención relaciona una composición sinérgica de aromáticos alquilados que mitigan e inhiben el ensuciamiento durante los procesos de conversión térmica para corrientes de hidrocarburos de alto peso molecular. Sus componentes activos se vinculan directamente al sistema de reacción bloqueando la condensación de radicales libres, y evitando de esta manera la formación de depósitos de material asfalténico, que son los promotores del coque. Así mismo, actúa como agente estabilizante en corrientes de hidrocarburo ricas en asfáltenos. Las principales diferencias son:
• Dentro de las materias primas para la obtención del aditivo de la presente invención no se emplean ácidos cresílicos
• Durante el procedimiento de obtención del aditivo de la presente invención no se emplea hidróxido de sodio
• Las temperaturas y tiempos de reacción para la síntesis de los compuestos activos de la presente invención son diferentes • No se adiciona agua durante ninguna etapa de producción del aditivo de la presente invención
• Dentro del procedimiento para la obtención del aditivo no se realiza condensación de amino alquilcresoles
• No es necesario la adición de surfactantes para estabilizar el aditivo
• El aditivo es de alta estabilidad térmica y pH neutro.
• El aditivo presenta alta estabilidad al almacenamiento.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Efecto del aditivo sobre hidrocarburos livianos
Figura 2. Evaluación de los sedimentos con el aditivo en fondos viscorreducídos
Figura 3. Efecto del aditivo sobre la presión y temperatura de piel de los serpentines del horno de una unidad industrial viscorreductora
Figura 4. Efecto residual del aditivo y su influencia en el rendimiento de productos valiosos
Figura 5. Efecto del aditivo sobre el ΔΝ/ΒΝ a diferentes temperaturas de reacción, en una unidad industrial viscorreductora
Figura 6. Efecto del aditivo sobre la caída de presión del primer lecho de la torre de vacío en una unidad industrial viscorreductora
Figura 7. Formación de coque con y sin aditivo (a) Sin aditivo; (b) Con aditivo Figura 8. Comparación del presente aditivo con el desarrollado en la patente WO20080608628.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El aditivo dispersante de hidrocarburos de alto peso molecular de la presente invención emplea como materias primas extractos fenólicos, nafta, ácido sulfúrico, mono o dietanolamina, formaldehído y un compuesto donador de hidrógeno, preferiblemente de base nafténica. Todos estos compuestos son obtenidos a partir de corrientes de refinería sin tratamiento previo, ni etapas de separación y concentración, disminuyendo los costos de producción del aditivo. El aditivo consta de tres sustancias activas: 1. Ácidos alquilfenilsulfónicos condensados
2. Aminoalquilfenoles
3. Compuesto donador de hidrógeno
Los ácidos alquifenilsulfónicos empleados como sustancia activa en el aditivo de la presente invención son compuestos de fórmula tipo (I):
Donde R-ι es un radical alquilo de C 15 a C 8 inherente a la molécula, y R 2 es un radical alquilo de C 10 a C 14 , preferiblemente un alquilo C 12 . Los ácidos alquiifenolsulfónicos son sintetizados a partir de extractos fenólicos obtenidos de las plantas de fenol, con nafta proveniente de la oligomerización de butano y propano, en una reacción catalizada por ácido sulfúrico, seguida de una condensación con formaldehido al 37% peso.
Los aminoalquilfenoles empleados como segunda sustancia activa en el aditivo de la presente invención son compuestos de fórmula tipo (II):
donde R 3 es un radical alquilo de C15 a C 18 inherente a la molécula, y R 4 es un radical alquilo de C10 a C 14 , preferiblemente un alquilo C-| 2 . Los aminoalquilfenoles son sintetizados a partir de extractos fenólicos obtenidos de las plantas de fenol, con nafta proveniente de la oligomerización de butano y propano, en una reacción catalizada por ácido sulfúrico, y posteriormente aminados con mono o dietanolamina.
El compuesto donador de hidrógeno empleado como tercera sustancia activa en el aditivo de la presente invención, es seleccionado del grupo que comprende tetralinas, derivados del antraceno y bases nafténicas. De preferencia se selecciona una base nafténica. En el proceso de selección del mejor donador de hidrogeno la investigación se fundamenta entre otros con los siguientes trabajos:
• Liquid phase hydrogenolisis of thiophene by decaline as hydrogen donor with metal supported active carbón catalysts. Stud. Surf. Sci. Catal. 1983, 17, 241-249.
• *Carbon catalyzed, transfer hydrogenolisis of residual oil. AlChE Symp. 1989, 85 (273), 15-20.
• *Transfer- hydrocracking of heavy oils and its model reaction.
Preprints, Am. Chem. Soc, Div. Petrol. Chem. 1994, 39 (3), 412- 415.
• Hydrogen Transfer Cracking of Arabian Residua in Tetralin-I., J.
King Saud Univ., 2002, 14, Eng. Sci. 2, 235-250.
• Thermal hydrogenation. Transfer of hydrogen from tetralin to cracked residua. Industrial and Engineering Chemistry 1958, 50, 7, 1067-1070.
Realizado el estudio, consolidación y pruebas exploratorias en laboratorio se selecciona la BASE NAFTENICA MEDIA-BNM (producto ECOPETROL.S.A) por sus características definidas:
• * Composición, química rica en componentes tipo naftenico,
• Forma de producción,
• * Condiciones de operación para su obtención en Refinería
En términos generales, la Corriente BNM reunía todas las condiciones con el mayor potencial en la función deseada. El aditivo de la presente invención de obtiene de la mezcla sinérgica entre 5 al 20% ácidos alquilfenolsulfónicos condensados, 5 al 20% del aminoalquilfenoles y entre 60 y 90% de la base nafténica. En especial, se prefiere la mezcla obtenida entre 10 a 12% ácidos alquilfenolsulfónicos condensados, 10 a 12% de aminoalquilfenoles y 76 a 80% de la base nafténica.
El aditivo de la presente invención, preparado según la descripción del párrafo anterior, no necesita de etapas de neutralización ya que posee por sí mismo un pH neutro, normalmente en el rango de 6.5-7.5. Además, el aditivo es de naturaleza estable, homogénea, y no presenta descomposición aún bajo temperaturas de operación superiores a los 480°C.
Más adelante, se presentan a modo de ejemplos procedimientos para la síntesis de las sustancias activas, para la preparación del aditivo y algunos de los principales resultandos obtenidos durante la aplicación del aditivo, que evidencian:
• Su bajo costo económico, tanto para el proceso de producción, como para el proceso de aplicación.
Su efecto dispersante sobre los asfáltenos en corrientes de alto peso molecular sometidos a procesos de conversión térmica
• Su estabilidad y efectividad aún bajo temperaturas por encima de los 480°C.
La ausencia del uso de agentes surfactantes o procesos de neutralización tanto en su etapa de producción, como durante su aplicación.
Método de producción
La metodología de producción se divide en dos fases
1 Síntesis y/o producción de las sustancias tipo ácidos alquilfenolsulfónicos condensados y sustancias tipo aminoalquilfenol 2 Homogeneización y mezclado de las tres sustancias activas para la producción del aditivo
En la producción de la sustancia tipo aminoalquilfenol, se adiciona entre 19 a 22 %(volumen) de extracto fenólico, con 49 a 55 %(volumen) de nafta y se somete a agitación entre 300- 500 rpm asegurando un precalentamiento entre 25-39 °C.
Asegurada la mezcla anterior, se adiciona entre 1.1 a 2.1 %m de ácido sulfúrico concentrado (al 98% m) dosificado en proporción tal que se asegure y controle la reacción exotérmica evitando carbonización o elevación brusca de temperatura dado que el intervalo para esta variable oscila entre 80-90 °C. El procedimiento anterior debe realizarse en agitación continua en un intervalo entre 300-500 rpm.
Luego, se realiza la decantación de la fase acuosa preferiblemente a temperatura entre 22-30 °C, mediante refrigeración controlada.
Finalizada la fase de decantación, se procede a la dosificación de monoetanolamina entre 12 a 13.5 %m manteniendo controlada la variable temperatura entre 65-78 °C y asegurando un mezclado entre 300-500 rpm. Finalizada la dosificación de la monoetanolamina se inicia la dosificación de formaldehído al 37% m entre 12 a 14.5%m, manteniendo las mismas condiciones iniciales a la decantación.
En la producción mediante condensación de los ácidos alquilfenolsulfonicos, se adiciona entre 18 a 23 %(volumen) de extracto fenólico, con 47 a 55 %(volumen) de nafta y se, somete a agitación entre 300-500 rpm asegurando un precalentamiento entre 25-39°C.
Asegurada la mezcla anterior, se adiciona entre 1.5 a 2.7 %m de ácido sulfúrico concentrado (al 98% m) dosificado en proporción tal que se asegure y controle la reacción exotérmica, evitando carbonización o elevación brusca de temperatura dado que el intervalo para esta variable oscila entre 80-90 °C. El procedimiento anterior debe realizarse en agitación continua en un intervalo entre 300-500 rpm.
Luego, se realiza la decantación de la fase acuosa preferiblemente a temperatura entre 22-30 °C, mediante refrigeración controlada.
Finalizada la fase de decantación, se dosifica ácido sulfúrico concentrado (al 98 %m) entre 6.5 a 8.5 %m manteniendo controlada la variable temperatura entre 67- 79 °C y asegurando un mezclado entre 300-500 rpm. Finalizada la dosificación del ácido sulfúrico concentrado (al 98 %m), se inicia el proceso de decantación de la fase acuosa preferiblemente a temperatura entre 22-30 °C, mediante refrigeración controlada.
Finalizada la segunda decantación se dosifica formaldehido al 37 %m entre 12 a 15.5 %m manteniendo controlada la variable temperatura entre 65-78 °C y asegurando un mezclado entre 300-500 rpm.
En la fase de homogeneización y mezclado de las tres sustancias activas para la producción del aditivo, se mezcla la base nafténica entre 60 y 90 %m manteniendo la variable temperatura y velocidad del impulsor entre 27-38 °C y 600-750 rpm y se adiciona entre 5 y 20 %m de los ácidos alquilfenolsulfónicos condensados. Manteniendo las mismas condiciones de mezclado se adiciona el aminoalquilfenol entre 5 y 20 %m.
Ventajas Tecnológicas de la Invención
• Aumento en el factor de Servicio Industrial
El aditivo reduce sustancialmente los problemas de obstrucción o ensuciamiento ocasionados por la formación de coque en los equipos involucrados en la operación como hornos, platos de las torres fraccionadoras y líneas de transferencia, permitiendo que la unidad opere en forma más confiable con su respectivo aumento en el factor de servicio. • Ahorro en gas combustible
Medíante la aplicación del aditivo de ésta invención, se obtiene un ahorro energético durante el proceso de viscorreduccion: el coque formado a partir de la aglomeración de asfáltenos y su deposición en los tubos aumenta significativamente la resistencia a la transferencia del calor desde la pared exterior de los tubos hacia el material que circula en su interior, por ser un material aislante. Al disminuir el espesor de la capa de coque dentro de los tubos del horno, las temperaturas de operación disminuyen, lo que implica un menor consumo de gas combustible.
• El aditivo se caracteriza por un pH neutro (6.5-7.5)
El presente aditivo por manejar pH neutro garantiza la integridad y confiabilidad del sistema del proceso por cuanto no requiere metalurgia especial para su aplicación. Así mismo, el sistema de almacenamiento no requiere especial tratamiento y metalurgia. Este aditivo se caracteriza por presentar valores en corrosión en la lámina de cobre del orden de 1.A.
• El aditivo aumenta rendimientos en valiosos
El aditivo mejora y mantiene la estabilidad de los hidrocarburos procesados, permitiendo operar a severidades más altas para obtener mayores rendimientos en productos valiosos.
• Efecto del aditivo de ésta invención sobre el rendimiento de productos livianos
Para verificar el efecto del presente aditivo sobre los rendimientos de los cortes a 400 y 500°C, se analizaron los resultados de los ensayos comparando cargas sin aditivo y con aditivo. En la Figura 1 , se observa como el presente aditivo logra aumentar los rendimientos de los cortes tanto a 400 °C como a 500 °C. El incremento de la temperatura de reacción representó hasta un 2% adicional de los rendimientos de hidrocarburos livianos en la unidad de viscoreducción con el uso de éste aditivo (comparando las barras correspondientes a las muestras 395 °C+1 %ALC y 400 °C+aditivo)
• Versatilidad en la calidad de crudos procesados:
El aditivo es una agente dispersante de hidrocarburos pesados, especialmente asfáltenos, lo cual permite procesar cargas con mayor poder de ensuciamiento sin disminuir significativamente los rendimientos.
• El aditivo disminuye costos de mantenimiento y operación:
Los depósitos de coque formados durante la aplicación del aditivo son de consistencia porosa y frágil, haciendo más fácil su remoción y aumentando la vida útil de los tubos del horno y de los platos de las torres. Adicionalmente, disminuye el consumo de disolventes, ya que el aditivo disminuye la viscosidad de las breas producidas en los procesos de conversión térmica.
• Efecto del aditivo en la formación de sedimentos
En fondos viscorreducidos, se observa disminución en la formación de sedimentos (Norma ASTM D4870 y D473) referente a los anticoking y antifouling comerciales. La Figura 2, evidencia la reducción en la formación de dichos sedimentos empleando el aditivo de ésta invención.
EJEMPLOS
Los siguientes ejemplos ilustran las ventajas del aditivo de la presente invención.
EJEMPLO 1 : Síntesis de Alquilfenoles
Se mezclaron entre 20 y 22 %m de extracto fenólico, con 53 a 56 %m de nafta, y entre 1 y 2 %m de ácido sulfúrico concentrado. Se agitó y calentó entre 85 y 90 °C durante tres (3) horas. Finalmente se separó la fase orgánica. EJEMPLO 2: Sulfonación de Alquilfenoles
Se adicionó de 6 a 7.5 %m de ácido sulfúrico concentrado a la fase orgánica extraída en el ejemplo 1 , se agitó y calentó entre 70 y 80 °C durante dos (2) horas. Posteriormente, se separó la fase orgánica.
EJEMPLO 3: Condensación de Alquilfenoles sulfonados
Se mezcló entre 13 y 14 %m de formaldehído al 37% con la fase orgánica extraída en el ejemplo 2. Sé llevó la mezcla a una temperatura entre 70 y 80 °C por dos (2) horas.
EJEMPLO 4: Aminación de Alquilfenoles
Se adicionó, a la fase orgánica extraída en el ejemplo 1 , entre 13 y 14 %m de monoetanolamina y 12 y 13 %m de formaldehído. La mezcla se calentó entre 75 y 80 °C durante 3 horas.
EJEMPLO 5: Preparación del Aditivo
Para la preparación del aditivo dispersante de asfáltenos se mezcló entre 60 y 90% de una base nafténica con 5 y 20% de la sustancia obtenida en el ejemplo 3 y 5 a 20% de la sustancia obtenida en el ejemplo 4.
EJEMPLO 6: Aplicación del aditivo a nivel industrial
El aditivo de la presente invención se probó en una unidad viscorreductora de una refinería. La inyección se realizó en la línea de carga del horno, y sólo se requirió de un tanque de almacenamiento para el aditivo, una bomba dosificadora y una tubería que conectara el tanque de almacenamiento con el punto de inyección. El aditivo se mantuvo almacenado durante el tiempo de inyección a presión y temperatura atmosférica, sin que se alterara su homogeneidad, estabilidad, pH o efecto dispersante. EJEMPLO 7: Efecto del aditivo sobre las temperaturas de operación y caída de presión.
El aditivo redujo el sobrepresionamiento al interior de los serpentines del horno, y permitió que la unidad operara a menores temperaturas de piel en los tubos de reacción, ver Figura 3.
EJEMPLO 8: Efecto residual del aditivo y su influencia sobre la severidad de operación de la unidad
El aditivo permitió que la unidad industrial viscorreductora operara a mayores severidades, produciendo un aumento en los rendimientos de productos valiosos. Adicionalmente, al suspender completamente la inyección del aditivo se corroboró que el aditivo tiene un efecto residual, ver Figura 4.
EJEMPLO 9: Efecto del aditivo en la disminución del consumo de diluyente en la producción de breas con menor viscosidad
El aditivo de la presente invención disminuye la viscosidad en los fondos viscorreducidos, aumentando el ΔΝ/ΒΝ (Determinación de Número de Mezcla) de las breas obtenidas, lo que a su vez implica una disminución significativa en el consumo de solventes en la preparación de breas con menor viscosidad ver Figura 5.
EJEMPLO 10: Efecto del aditivo sobre la dispersión de asfáltenos
El efecto dispersante de asfáltenos del aditivo de la presente invención disminuyó las obstrucciones en las diferentes secciones de la unidad de viscorreducción, lo cual se vio reflejado en la disminución de las caídas de presión dentro- de los tubos del horno (ver ejemplo 7) y las torres fraccionadoras (ver Figura 6) EJEMPLO 11 : Efecto del aditivo formación de coque
Durante la aplicación del aditivo en la unidad industrial viscorreductora se determinó que el coque formado era de consistencia porosa y frágil, lo que hacía más fácil su remoción. Disminuyendo los tiempos de parada en las unidades viscorreductoras. En la Figura 7, es posible apreciar a partir del estado físico del coque (Figuras 7a y 7b), el gran efecto que representa éste aditivo sobre ésta problemática.
EJEMPLO 12. Comparación del presente aditivo con el de la patente WO20080608628, en la disminución de formación de coque
Los resultados obtenidos del ensayo comparativo con el aditivo de la patente WO20080608628, el cual es el documento del estado de la técnica más cercano a la invención porque consiste de un aditivo que comprende una mezcla sinérgica de un ácido aquicresil sulfónico y un amino alquilcresol. El ensayo se llevó a cabo bajo idénticas condiciones operativas y de dosificación, la cual varió entre 100 y 150 ppm. En la Figura 8 se observa que las corridas realizadas con el aditivo reivindicado, mitiga y cuantifica menor formación de coque y mayor índice de estabilidad coloidal (IEC). El aditivo logra reducciones entre el 42 y 24% cuando se adiciona 100 y 150 ppm respectivamente. Adicionalmente, las breas viscorreducídas se mantienen estables con valores de índice de Estabilidad Coloidal (IEC) muy superiores al valor limite (<0.3).
Del experimento realizado, adicionalmente se destaca que el aditivo de ésta solicitud a diferencia del de la anterioirdad, es un compuesto sinérgico de aromáticos alquilados que mitigan e inhiben el ensuciamiento durante los procesos de conversión térmica para corrientes de hidrocarburos de alto peso molecular.
Sus componentes activos se vinculan directamente al sistema de reacción bloqueando la condensación de radicales libres, y evitando de esta manera la formación de depósitos de material asfalténico, que son los promotores del coque. Aparte de lo anterior, actúa como agente estabilizante en corrientes de hidrocarburo ricas en asfáltenos.