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MX2008016084A - Eliminacion de oxigeno. - Google Patents

Eliminacion de oxigeno.

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MX2008016084A
MX2008016084A MX2008016084A MX2008016084A MX2008016084A MX 2008016084 A MX2008016084 A MX 2008016084A MX 2008016084 A MX2008016084 A MX 2008016084A MX 2008016084 A MX2008016084 A MX 2008016084A MX 2008016084 A MX2008016084 A MX 2008016084A
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MX
Mexico
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gas
catalyst
water
hydrogen
nitrogen
Prior art date
Application number
MX2008016084A
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English (en)
Inventor
Peter John Herbert Carnell
Martin Fowles
Raymond Anthony Hadden
Suzanne Rose Ellis
Original Assignee
Johnson Matthey Plc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey Plc filed Critical Johnson Matthey Plc
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Abstract

Se describe un proceso para reducir oxígeno libre en una corriente de nitrógeno gaseosa, que comprende los pasos de (i) reformar un hidrocarburo para generar una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno y óxidos de carbono, (ii) mezclar la mezcla gaseosa con una corriente de nitrógeno que contiene oxígeno libre, y (iii) pasa la mezcla gaseosa de nitrógeno resultante sobre un catalizador de conversión que convierte por lo menos una porción del oxígeno libre presente en el nitrógeno a vapor en donde el paso de reformación del hidrocarburo incluye la oxidación de un hidrocarburo usando un gas que contiene oxígeno.

Description

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se ilustra además en referencia a los dibujos en los cuales: La Figura 1 es una lámina de flujo de una modalidad del proceso de la presente invención, y La Figura 2 es una lámina de flujo de una segunda modalidad del proceso de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La mezcla gaseosa que contiene hidrógeno puede ser formada por oxidación parcial del hidrocarburo con un gas que contiene oxigeno, tal como aire, oxigeno o aire enriquecido con oxigeno para producir una mezcla gaseosa que contiene hidrogeno y monóxido de carbono asi como otros gases tales como hidrocarburos C2+ sin reaccionar, metano, dióxido de carbono y nitrógeno. La oxidación parcial puede ser llevada a cabo usando cualquier proceso de oxidación parcial conocido. La oxidación parcial de un hidrocarburo puede ser llevada a cabo mediante combustión de flama en un quemador usando un gas que contiene oxigeno en la ausencia de un catalizador de combustión, mediante la asi llamada oxidación parcial no catalítica (POx) , o preferiblemente puede ser llevada a cabo a temperaturas inferiores en la presencia de un catalizador de oxidación parcial mediante la así llamada oxidación parcial catalítica (cPOx) . En la cPOx, el catalizador es un catalizador de Rh, Ni, Pd o Pt soportado que tiene < 20% en peso de metal o combinaciones de aleaciones de estos metales en un soporte inerte tal como sílice, alúmina, titania o zirconia. Alternativamente, la mezcla gaseosa que contiene hidrógeno puede ser formada por reformación autotérmica (ATR) que comprende oxidar una porción del hidrocarburo con un gas que contiene oxigeno en la presencia de vapor para generar óxidos de carbono e hidrógeno, y reformar con vapor la mezcla de gas resultante que contiene hidrocarburos sin reaccionar sobre un catalizador de reformación con vapor para producir una mezcla de gas que contiene hidrógeno y óxidos de carbono. En la reformación autotérmica, por lo tanto, el vapor es agregado con el hidrocarburo y/o el gas que contiene oxigeno. La etapa de oxidación, la cual puede ser llevada a cabo catalíticamente, es exotérmica y genera el calor requerido por las reacciones endotérmicas de reformación con vapor. Los catalizadores de níquel o de metales preciosos para la reformación con vapor pueden ser usados. Los catalizadores de metales preciosos son los preferidos. Los catalizadores de metales preciosos usados en la reformación del hidrocarburo pueden incluir uno o más de Pt, Pd, Rh e Ir soportados en niveles de hasta 10% en peso en soportes de óxidos tales como sílice, alúmina, titania, zirconia, ceria, magnesia u otros óxidos refractarios adecuados, los cuales pueden estar en la forma de pellets, extruidos, cerámica celular y/o monolitos metálicos (panal) o espuma de cerámica. En una modalidad preferida, las reacciones de oxidación y reformación con vapor son catalizadas, más preferiblemente sobre la misma composición del catalizador tal que un catalizador proporciona ambas funciones. Tales catalizadores están descritos en WO 99/48805 e incluyen Rh o Pt/Rh sobre soportes refractarios que comprenden Ce y/o mezclas que contienen Ce/Zr. El proceso puede ser operado a temperaturas de entrada en el intervalo de 250-550°C y temperaturas externas en el intervalo de 600-750°C dependiendo de la cantidad de precalentamiento y la relación 02:C:H20, y presiones de hasta típicamente aproximadamente 3 bar abs. Asi como las reacciones de combustión y de reformación con vapor, la reacción de cambio agua-gas tiene lugar sobre el catalizador de reformación. Asi las reacciones que tienen lugar en un reformador autotérmico, en donde el hidrocarburo comprende metano son: CH4 + 202 —? C02 + 2H20 CH4 + H20 ? C02 + 3H2 CH4 + H20 ? C02 + 2H2 Hemos encontrado que tales procesos de oxidación suministran una fuente conveniente de hidrógeno y proporcionan un gas que contiene hidrógeno con esencialmente ningún contenido de oxígeno libre, particularmente adecuado para el proceso de la presente invención . Deseablemente el aparato de reformación de POx, cPOX o ATR es compacto. Hemos encontrado que el aparato de reformación diseñado para la generación de hidrógeno celular de combustible es particularmente adecuado para la presente invención debido a su tamaño relativamente bajo. Un aparato adecuado para reformación autotérmica está descrito en EP0262947 y Platinum et Rev. 2000, 44 (3), 108-111, y es conocido como el reformador HotSpotMR. En una modalidad preferida, la mezcla del gas reformada que contiene hidrógeno, vapor y óxidos de carbono (CO y C02) es enfriada y pasada sobre un catalizador de cambio de agua-gas que hacer reaccionar monóxido de carbono con vapor para incrementar el contenido de hidrógeno de la mezcla de gas de conformidad con la siguiente ecuación CO + H20 H2 + C02 El catalizador de cambio agua - gas puede estar basado en metales preciosos, basado en hierro o basado en cobre. Por ejemplo para un catalizador de cambio a temperatura baja de cobre-alúmina de cinc en partículas que contiene que contiene 25-35% en peso de CuO, 30-60% en peso de ZnO y 5-40% de AI2O3 puede ser usado a temperaturas en el intervalo de 200-250°C. Alternativamente el catalizador de cambio agua gas puede ser Pt sobre ceria. Los catalizadores de Pt/TiC>2 también pueden ser usados. Es deseable que cualquier aparato de intercambio de calor y de cambio agua-gas sean compactos para facilitar la instalación en mar asi como en tierra. En particular, las etapas de reformación y cambio pueden ser combinadas en aparatos compactos de generación de hidrógeno en donde un hidrocarburo y oxigeno son combinados sobre un catalizador de metal precioso de oxidación parcial, el cual también puede funcionar como un catalizador para las reacciones de reformación de la corriente, y la mezcla de gas reformada resultante enfriada y pasada sobre un catalizador de cambio agua-gas adecuado. El enfriamiento de la mezcla de gas reformada puede ser llevado a cabo usando medios de intercambio de calor, tales como serpentines o tubos de enfriamiento, o mediante inyección directa de agua. En una modalidad el aparato de generación de hidrógeno comprende un recipiente en el cual está dispuesto un catalizador de reformación de metal precioso soportado y un catalizador de cambio agua-gas soportado separado con medios de intercambio de calor tales como un tubo o tubos de intercambio de calor a través de los cuales se puede hacer pasar un fluido refrigerante, dispuesto entre los catalizadores. El hidrocarburo es alimentado con un gas que contiene oxígeno y vapor al catalizador de reformación en donde tienen lugar las reacciones de oxidación y reformación con vapor. La mezcla de gas reformada resultante que contiene hidrógeno, vapor de óxidos de carbono y una pequeña cantidad de hidrocarburo sin reaccionar se enfría entonces mediante los serpentines de intercambio térmico y se pasa después sobre el catalizador de cambio agua-gas par incrementar el contenido de hidrógeno del gas que contiene hidrógeno. El uso del aparato de generación de hidrógeno que comprende ambos catalizadores de reformación y cambio es el aparato preferido ya que es muy compacto y puede por lo tanto ser instalado fácilmente tanto en instalaciones marítimas así como terrestres tales como plataformas de producción de petróleo. Si la formación de hidrógeno es mediante ATR, POx, o cPOx, con o sin la reacción de cambio agua-gas, puede ser deseable enfriar la mezcla de gas resultante antes de ponerla en contacto con el catalizador de conversión. Preferiblemente la temperatura de la mezcla de gas es enfriada a < 100°C, más preferiblemente < 50°C, antes de ponerla en contacto con el catalizador de conversión. La mezcla de gas reformada es preferiblemente enfriada por debajo del punto de rocío tal que el agua es condensada a partir de los gases mixtos. El agua puede ser entonces recuperada usando tecnología de extracción conocida. El enfriamiento de la mezcla de gas puede ser efectuado usando tecnología de intercambio de calor conocida. Por ejemplo la mezcla de gas puede ser enfriada usando agua bajo presión en generación de vapor a presión alta y media. En donde la producción de hidrógeno es por medio de reformación autotérmica, el vapor puede ser usado convenientemente en el proceso ATR. En una modalidad preferida, por lo menos una porción del agua condensada es convertida en vapor durante un proceso ATR. Esto reduce el requerimiento de agua dulce de reposición, lo cual es conveniente en instalaciones marítimas. El gas que contiene hidrógeno formado a partir del hidrocarburo es combinado con el gas nitrógeno que contiene oxígeno libre y la mezcla de gas resultante pasada sobre el catalizador de conversión para hacer reaccionar el hidrógeno con el oxígeno libre para producir vapor. Alternativamente o adicionalmente, el catalizador de conversión puede convertir el oxígeno libre en dióxido de carbono mediante la reacción con cualquier monóxido de carbono presente en la corriente del gas mezclado. Estas reacciones pueden proseguir de conformidad con las siguientes ecuaciones: ½ 02 + H2 ? H20 ½ 02 + CO ? C02 El catalizador de conversión es preferiblemente un catalizador de metal de transición del grupo 8 soportado. Por ejemplo el catalizador puede comprender uno o más de Co, Ni, Pt, Pd, Rh, Ir o Ru sobre un soporte de óxido tal como alúmina, titania, zirconia, o sílice. Los soportes de catalizadores poliméricos estables también pueden ser usados. Preferiblemente el catalizador comprende Pt, Pd, Co o Ni sobre alúmina, e.g. < 5% en peso de Pd sobre alúmina. El catalizador de conversión puede estar en la forma de una malla tejida, no tejida o de punto, particularmente una espuma, monolito o revestimiento en un soporte inerte. La conversión del oxígeno libre es preferiblemente efectuada a < 300°C, más preferiblemente < 200°C, más preferiblemente < 150 °C, con una temperatura de gas de entrada preferiblemente < 100°C, más preferiblemente < 50°C. Una porción del gas que contiene hidrógeno puede ser sometida si se desea a una etapa de separación de hidrógeno e.g. usando tecnología de membrana adecuada, y el hidrógeno recuperado enviado corriente arriba e.g. para propósitos de hidrodesulfuración . En una modalidad preferida, el hidrocarburo es gas natural, i.e. corriente de gas rica en metano que contiene cantidades menores de hidrocarburos C2+. El gas natural puede ser un gas natural "crudo" como es extraído de fuentes subterráneas, incluyendo gas asociado extraído con petróleo crudo o puede ser un gas natural de "proceso" que ha sido usado en un proceso tal como un gas de extracción. Los líquidos de gas natural (NGLs) también pueden ser usados . Si se desea, se pueden proporcionar absorbentes de azufre, y/o mercurio o arsénico, e.g. corriente arriba del paso de formación de hidrógeno, para proteger cualquier catalizador usado en el de envenenamiento. Los absorbentes de azufre adecuados incluyen composiciones de óxido de zinc, preferiblemente composiciones de óxido de zinc que contiene cobre mientras que el mercurio y el arsénico son absorbidos útilmente en sulfuros metálicos tales como sulfuro de cobre. Particularmente absorbentes adecuados de azufre y mercurio están descritos en EP0243052 y EP0480603. Adicionalmente, la hidrodesulfuración también puede ser llevada a cabo corriente arriba de cualesquier adsorbentes usando catalizadores de Ni o Co conocidos para convertir compuestos orgánicos de azufre, nitrógeno, mercurio y arsénico en materiales más fácilmente removibles tales como H2S, NH3, Hg, y AsH3. Aunque la eliminación de azufre corriente arriba puede ser deseable para proteger los catalizadores corriente abajo, en casos en donde se emplea un catalizador de reformación de metal precioso corriente arriba de un catalizador de cambio agua-gas basado en cobre, puede ser deseable adicional o alternativamente incluir un absorbente de azufre entre el catalizador de reformación y el catalizador de cambio agua-gas. En la presente invención, el nitrógeno que contiene oxigeno libre ha sido preferiblemente usado para reducir el contenido de oxigeno disuelto del agua. El agua puede ser agua dulce, salmuera, agua de mar, agua producida, agua de enfriamiento o agua de inyección. De conformidad, la invención proporciona además un proceso para reducir el contenido de oxigeno libre del agua que comprende los pasos de: (i) poner en contacto agua que contiene oxigeno disuelto con una corriente de nitrógeno para formar una corriente de nitrógeno que contiene oxigeno libre y una corriente de agua desoxigenada, y (ii) reducir el contenido de oxigeno de dicha corriente de nitrógeno que contiene oxígeno libre mediante a. reformar un hidrocarburo para generar una mezcla de gas que contiene hidrógeno y óxidos de carbono, b. mezclar la mezcla de gas con una corriente de nitrógeno que contiene oxígeno libre, y c. pasar la mezcla gaseosa de nitrógeno resultante sobre un catalizador de conversión que convierte por lo menos una porción del oxígeno libre presente en el nitrógeno a vapor, en donde la etapa de reformación del hidrocarburo incluye la oxidación de un hidrocarburo usando un gas que contiene oxigeno. Por lo tanto el nitrógeno que contiene oxigeno libre es preferiblemente un gas de nitrógeno de extracción, el cual puede ser usado en los procesos descritos en GB2127711, WO 2004/069753 o WO 2004/069753. El agua que se pone en contacto con la corriente de nitrógeno puede ser agua dulce, salmuera, agua de mar, agua producida, agua de enfriamiento o agua de inyección. Los niveles de oxigeno libre en tales aguas pueden ser de 10 ppm o superiores. Usando el proceso de la presente invención lo niveles de oxigeno libre pueden ser reducidos a 20 ppb o inferiores, en una modalidad, la corriente de agua desoxigenada es usada en un proceso mejorado de extracción de petróleo para extraer petróleo crudo. Preferiblemente el hidrocarburo usado como la fuente de hidrógeno es un hidrocarburo recuperado como parte del proceso de producción de gas natural/petróleo crudo. Asi en un proceso preferido, una corriente de hidrocarburo, preferiblemente hidrocarburo gaseoso, es separado de la producción de gas y petróleo, usado para formar una mezcla de gas que contiene nitrógeno por ATR, POx o cPOx y esta mezcla, opcionalmente sigue una etapa de cambio de agua- gas, combinada con el gas nitrógeno que contiene oxigeno libre. El hidrocarburo puede ser uno que contiene oxigeno libre o uno que ha sido puesto en contacto con un gas de nitrógeno de extracción y asi es empobrecido en oxigeno libre. El hidrocarburo es preferiblemente un hidrocarburo rico en metano tal como gas natural o gas asociado. El volumen de hidrocarburo separado de la corriente de producción es preferiblemente solo suficiente para generar suficiente hidrógeno y/o monóxido de carbono requerido para reducir el contenido de oxigeno libre del gas separador de nitrógeno a niveles aceptables, e.g. a < 5 ppm. La cantidad arrastrada para oxidación es por lo tanto preferiblemente < 5% por volumen de la corriente gaseosa de hidrocarburo. El aparato usado para el proceso de la presente invención puede ser convenientemente compacto, en particular en donde se usa un aparato de generación de hidrógeno que comprende catalizadores separados de reformación y cambio agua gas. En una modalidad particularmente preferida, el proceso de la presente invención comprende generación de hidrógeno usando un aparato con catalizadores separados de reformación y cambio de agua gas combinados con los procesos asi llamados MINOXMR para la desoxigenación de gases de extracción de nitrógeno . Asi en una modalidad, el oxigeno puede ser eliminado del nitrógeno usado en un proceso en donde dos separadores alimentados con una mezcla de agua de mar y nitrógeno son operados en serie con nitrógeno mezclado con agua de mar corriente arriba de cada separador y en donde la corriente de nitrógeno alimentada al primer separador es el gas separado del segundo separador. El gas de nitrógeno de extracción que contiene oxigeno libre que deja el primer separador es pasado a un recipiente de conversión en donde se hace reaccionar el oxigeno con hidrógeno y/o monóxido de carbono producido en el proceso de la presente invención para generar vapor y/o dióxido de carbono. La mezcla de nitrógeno, empobrecida en oxigeno libre, puede ser entonces alimentada al segundo separador como el gas de nitrógeno de extracción. Como una alternativa al proceso de separación en dos etapas, se puede usar una sola torre compacta y un recipiente empacado con un efecto similar. Para circuitos de agua de ciclo cerrado, tal como circuitos de agua de enfriamiento, es deseable operar el proceso hasta que sea alcanzado el nivel deseado de oxigeno y entonces operar el proceso solo cuando sea necesario, e.g., cuando el agua de reposición es agregada o si el circuito de agua ha sido abierto a la atmósfera para mantenimiento. Alternativamente el proceso puede ser operado continuamente en donde el agua "dulce" que contiene oxigeno disuelto es constantemente requerida, e.g. en operaciones de extracción de petróleo mejoradas para agua de inyección o agua producida. El nitrógeno usado en el proceso de la presente invención es preferiblemente nitrógeno puro pero algo de oxigeno puede ser tolerado inicialmente ya que el catalizador de conversión hará reaccionar el hidrógeno con éste para disminuir el contenido de oxigeno libre a niveles aceptables. El aire puede ser usado como un gas de equilibrio tanto como suficiente hidrógeno esté disponible para satisfacer la demanda y la operación del proceso sea controlada para evitar la degradación del catalizador por la reacción de conversión exotérmica. La presente invención proporciona además un aparato para reducir el contenido de oxigeno libre de una corriente de nitrógeno, que comprende un recipiente de conversión que tiene medios de entrada de nitrógeno gaseoso que contiene oxigeno libre, un catalizador de conversión dispuesto dentro del recipiente y local al recipiente de conversión el aparato de generación de hidrógeno que proporciona un gas que contiene hidrógeno conectado operativamente a dicho recipiente tal que el nitrógeno es mezclado con el gas que contiene hidrógeno y pasado sobre el catalizador, en donde el aparato de generación de hidrógeno comprende un recipiente reformador que tiene medios de entrada de hidrocarburo, medios de entrada de gas que contiene oxigeno y opcionalmente un catalizador de reformación dispuesto dentro de dicho recipiente. El aparato de generación de hidrógeno puede comprender un reformador autotérmico que tiene hidrocarburo y medios de entrada de vapor, un medio de entrada del gas que contiene oxigeno, y un catalizador de reformación con vapor . Alternativamente, los medios de formación de hidrogeno comprenden un recipiente de combustión parcial, que tiene medios de entrada de hidrocarburo y gas que contiene oxigeno, y opcionalmente que contiene un catalizador de oxidación parcial. Preferiblemente, un catalizador de cambio de agua-gas está dispuesto corriente abajo del catalizador de reformación, más preferiblemente corriente debajo de dicho catalizador de reformación y dispuesto dentro del recipiente reformador, especialmente con medios de enfriamiento tales como un tubo o tubos de intercambio de calor entre dichos catalizadores de cambio de agua-gas y reformación. En donde se proporcionan medios de entrada a un recipiente, se entenderá que se proporcionan también medios de salida del producto adecuados. Si se desea, se pueden proporcionar medios de intercambio de calor adecuados para enfriar la corriente del producto gaseoso del aparato de generación de hidrógeno para evitar la descomposición del catalizador de conversión . Aunque el nitrógeno ha sido descrito aquí como un gas de extracción para agua, están previstos otros usos de la presente tecnología además de la extracción de agua, por ejemplo extracción de hidrocarburos líquidos o alcohol. En la Figura 1, una mezcla de gas/petróleo a partir de la producción de petróleo es alimentada vía la línea 10 al separador 12 en donde una porción de gas natural es separada del petróleo el cual es recuperado vía la línea 14. La porción del gas natural se pasa del separador 12 vía la línea 16 al recipiente de purificación 18, que contiene una composición de óxido de cobre-zinc en partículas 20 que elimina el sulfuro de hidrógeno de la corriente de gas. El gas desulfurado es entonces precalentado por medio de un intercambiador de calor (no mostrado) y alimentado vía la línea 22 al recipiente de generación de hidrógeno 24 que contiene un Rh monolítico sobre un catalizador de reformación de zirconia impurificado con ceria 26. Tal catalizador cataliza ambas reacciones de combustión y reformación con vapor. El gas desulfurado se mezcla con oxígeno y vapor alimentados al recipiente de generación de hidrógeno 24 vía la línea 28 y la mezcla reformada autotérmicamente (oxidada y reformada con vapor) sobre el catalizador 26. La corriente de gas reformado que comprende hidrógeno, vapor y óxidos de carbono, incluyendo monóxido de carbono, es enfriada por medio de tubos de intercambiador de calor 29 dentro del recipiente 24 corriente abajo del catalizador de reformación 26. Los gases enfriados se pasan entonces a un lecho del catalizador de cambio a baja temperatura 30 dispuesto dentro del mismo recipiente 24 corriente abajo de los tubos de intercambio térmico. La mezcla de gas enfriado reacciona sobre el catalizador 30 para incrementar el contenido de hidrógeno de la mezcla de gas mediante la reacción de cambio agua-gas. La mezcla de gas enriquecida con hidrógeno resultante se pasa entonces del recipiente de generación de hidrógeno 24 vía la linea 32 a un intercambiador de calor 34 en donde es enfriada. El gas es enfriado por debajo del punto de rocío para condensar agua, la cual es recuperada vía la línea 35 por medio de un separador (no mostrado) y puede ser usada para generar vapor para la reformación autotérmica. La corriente de gas enfriado que contiene hidrógeno es entonces mezclada con una corriente de gas que contiene oxígeno libre alimentada vía la línea 36 y la mezcla de gas que contiene nitrógeno/ hidrógeno pasada vía la línea 38 a un recipiente de conversión 40 que contiene un lecho de catalizador de conversión de metal precioso soportado 42. El oxígeno en el nitrógeno reacciona con el hidrógeno en la corriente de gas mixto sobre el catalizador 42 para formar vapor, empobreciendo asi al nitrógeno de oxigeno libre. El nitrógeno empobrecido de oxigeno pasa del recipiente de conversión 40 vía la linea 44 a cerca del fondo de una torre de extracción 46 que contiene un empacamiento 48. La torre de extracción 46 es alimentada con agua que contiene oxigeno disuelto via la linea 50 cerca de la parte superior de la torre. El agua es distribuida sobre la parte superior del empacamiento 48 por medios distribuidores 52 y el agua pasa por abajo a través de empacamiento 48 bajo la fuerza de gravedad. El nitrógeno empobrecido de oxigeno alimentado via la linea 44 pasa arriba a través del empacamiento contracorriente al agua de descenso y se pone en contacto asi con el agua empobreciendo asi el agua de oxigeno disuelto. El agua empobrecida de oxigeno es recuperada del fondo de la torre 46 via la linea 54 y puede ser usada en operaciones de extracción de petróleo mejoradas para producir la mezcla de petróleo/gas 10. El nitrógeno que pasa arriba a través del empacamiento 48 recoge el oxigeno disuelto y la corriente de nitrógeno que contiene oxigeno resultante es transportada desde la torre 46 via la linea 56 y el compresor 58 al intercambiador de calor opcional 60 en donde puede ser calentada antes de ser alimentada via la linea 36 para ser mezclada con la corriente de gas que contiene hidrógeno enfriada del intercambiador de calor 34. El aire alimentado vía la linea 62 a la linea 56 entre la torre 46 y el compresor 58 puede ser usado para aumentar la corriente gaseosa de nitrógeno. En la Figura 2, las etapas de generación de hidrógeno y de eliminación oxigeno (de N2) son idénticas a aquellas en la Figura 1. En esta modalidad, el nitrógeno empobrecido de oxigeno pasa del recipiente de conversión 40 via la linea 44 y se mezcla con agua parcialmente desoxigenada alimentada via la linea 70 desde el fondo de un primer separador 72. La mezcla de agua/nitrógeno se pasa a un segundo separador 74. En el segundo separador 74 el nitrógeno que contiene oxigeno libre se separa del agua desoxigenada, la cual es recuperada desde el fondo del separador 74 via la linea 76. El nitrógeno que contiene oxigeno libre es recuperado desde la parte superior del segundo separador 74 via la linea 78, mezclado con agua que contiene oxigeno disuelto alimentada via la linea 80 y la mezcla alimentada al primer separador 72. El nitrógeno que contiene oxigeno libre recuperado de la parte superior del primer separador 72 es transportado via la linea 82 y el compresor 58 al intercambiador de calor opcional 60 en donde puede ser calentado antes de ser alimentado via la linea 36 para ser mezclado con la corriente gas que contiene hidrógeno enfriada del intercambiador de calor 34.
EL aire alimentado via la linea 621 a la linea 82 entre el separador 72 y el compresor 58 puede ser usado para aumentar la corriente gaseosa de nitrógeno. Usando el proceso, el contenido de oxigeno del agua de mar puede ser reducido desde aproximadamente 9 ppm a menos de 20 ppb.

Claims (18)

  1. 24
  2. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un proceso para reducir oxigeno libre en una corriente de nitrógeno gaseosa, que comprende los pasos de (i) reformar un hidrocarburo para generar una mezcla gaseosa que contiene hidrógeno, vapor y óxidos de carbono, (ii) mezclar la mezcla gaseosa con una corriente de nitrógeno que contiene oxigeno libre, y (iii) pasar la mezcla gaseosa de nitrógeno resultante sobre un catalizador de conversión que convierte por lo menos una porción del oxigeno libre presente en el nitrógeno a vapor, en donde el paso de reformación del hidrocarburo incluye la oxidación de un hidrocarburo usando un gas que contiene oxigeno. 2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el hidrocarburo comprende gas natural o gas asociado.
  3. 3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la mezcla de gas que contiene hidrógeno es formada por reformación autotérmica que comprende oxidar una porción del hidrocarburo con un gas que contiene oxigeno en la 25 presencia de vapor para generar óxidos de carbono e hidrógeno, y reformar con vapor la mezcla de gas resultante que contiene hidrocarburo sin reaccionar sobre un catalizador de reformación con vapor para producir una mezcla de gas que contiene hidrógeno y óxidos de carbono.
  4. 4. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la mezcla de gas que contiene hidrógeno es formada oxidando parcialmente un hidrocarburo con un gas que contiene oxigeno, opcionalmente sobre un catalizador de oxidación parcial de metal precioso soportado.
  5. 5. Un proceso de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la mezcla de gas que contiene hidrógeno es sometida a la reacción de cambio agua-gas pasando la mezcla sobre un catalizador de cambio agua-gas para incrementar el contenido de hidrógeno de la mezcla de gas.
  6. 6. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el catalizador de conversión es un catalizador de metal de transición del Grupo 8 soportado.
  7. 7. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el nitrógeno que contiene oxigeno libre es un gas de nitrógeno de extracción. 26
  8. 8. Un proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el gas de nitrógeno de extracción ha sido usado para extraer oxigeno disuelto de agua.
  9. 9. Un proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el agua es agua dulce, salmuera, agua de mar, agua producida, agua de enfriamiento o agua de inyección .
  10. 10. Un proceso para reducir el contenido de oxigeno libre de agua que comprende los pasos de (i) poner en contacto agua que contiene oxigeno disuelto con una corriente de nitrógeno par formar una corriente de nitrógeno que contiene oxigeno libre, y una corriente de agua desoxigenada, y (ii) reducir el contenido de oxigeno de la corriente de nitrógeno que contiene oxigeno libre de conformidad con el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
  11. 11. Un proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la corriente de agua desoxigenada es usada en un proceso mejorado de extracción de petróleo para extraer petróleo crudo.
  12. 12. Un proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque uno o más hidrocarburos presentes en el petróleo crudo es usado para formar la mezcla de gas que contiene hidrogeno. 27
  13. 13. Un proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el hidrocarburo usado para formar la mezcla de gas que contiene hidrógeno es gas natural o gas asociado.
  14. 14. Aparato para reducir el contenido de oxigeno libre de una corriente de nitrógeno, caracterizado porque comprende un recipiente de conversión que tiene medios de entrada de nitrógeno gaseoso que contiene oxigeno libre, un catalizador de conversión dispuesto dentro del recipiente y local al recipiente de conversión el aparato de generación de hidrógeno que proporciona un gas que contiene hidrógeno conectado operativamente a dicho recipiente tal que el nitrógeno es mezclado con el gas que contiene hidrógeno y pasado sobre el catalizador, en donde el aparato de generación de hidrógeno comprende un recipiente reformador que tiene medios de entrada de hidrocarburo, medios de entrada de gas que contiene oxigeno, medios de salida de gas reformado y opcionalmente un catalizador de reformación dispuesto dentro de dicho recipiente.
  15. 15. Aparato de conformidad con la reivindicación 14, en donde el aparato de generación de hidrógeno comprende un reformador autotérmico que tiene medios de entrada de hidrocarburo y vapor, medios de entrada de gas que contiene oxigeno, medios de salida de gas reformado y un catalizador de reformación dispuesto entre los medios de entrada y 28 salida .
  16. 16. Aparato de conformidad con la reivindicación 14, en donde el aparato de generación de hidrógeno comprende un recipiente de combustión parcial, que tiene medios de entrada de hidrocarburo y gas que contiene oxigeno, medios de salida de gas reformado y que contiene opcionalmente un catalizador de oxidación parcial dispuesto entre los medios de entrada y salida.
  17. 17. Aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque un catalizador de cambio agua-gas está dispuesto corriente debajo del catalizador de reformación en el recipiente reformador .
  18. 18. Aparato de conformidad con la reivindicaciónl7 , caracterizado porque se proporcionan medios de enfriamiento dentro del recipiente de reformación entre el catalizador de reformación y el catalizador de cambio que enfria el gas reformado antes de pasar sobre el catalizador de cambio.
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