MX2013004845A

MX2013004845A - Conversion de gas natural.

Info

Publication number: MX2013004845A
Application number: MX2013004845A
Authority: MX
Inventors: Rian Steyn
Original assignee: Asa Energy Conversions Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-09-26
Also published as: BR112013010343A2; AP3739A; EP2633000A2; WO2012056203A3; ZA201303900B; EA201390624A1; EA026636B1; AU2011322285B2; BR112013010343B1; PE20140251A1; WO2012056203A2; EP2633000B1; IL226011A0; AP2013006896A0; CA2815889A1; US9243189B2; CN103228766B; US20130289144A1; MY163494A; CN103228766A

Abstract

Se divulga un proceso y un aparato para convertir una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono en hidrocarburos, que comprende hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono a temperatura y presión elevadas en contacto con un catalizador apropiado en una columna de destilación reactiva.

Description

CONVERSIÓN DE GAS NATURAL CAMPO DE LA INVENCION Existen varios procesos para convertir NG (gas natural) en líquidos. La mayoría de estos procesos se basan en reacciones de Fischer-Tropsch catalíticas para convertir gas de síntesis reformado en líquidos de petróleo. Existen algunos procesos, distintos a Fischer-Tropsch, que convierten NG en líquidos craqueando e hidrotratando metano a etileno. Éstos tienen configuraciones de reactor de proceso que utilizan reactores de lecho fijo, lecho móvil, lecho fluidizado de fase lechada. Asimismo estos procesos utilizan unidades de fraccionamiento en una configuración de refinería separada de la unidad de reactor. La invención se refiere a una configuración de diseño de reactor mejorada, que permite tasas de reacción mejoradas y eficiencia de separación en la planta de fraccionamiento. Esto conduce a economías mejoradas de escala y permite un diseño de planta general más compacto y rentable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los procesos para la conversión de NG en líquidos de petróleo se designan por lo general como procesos "Gas a Líquidos" (GTL - Gas To Liquids). El proceso de conversión general involucra una serie de pasos individuales de procesamiento que son específicos de la tecnología empleada. Igualmente, los pasos específicos dependen de la materia prima utilizada y los productos de reacción intermedios o la ruta de procesamiento seleccionada.

Los pasos de procesamiento se atienen generalmente a la siguiente secuencia: a. Procesos de suministro de materias primas- Para plantas GTL convencionales, el NG se extrae directamente de un campo de gas natural en producción mediante un número de pozos de producción. No obstante, el gas natural podría abastecerse de fuentes de gas natural comprimido (CNG - compressed natural gas) o de tanques de almacenamiento de gas natural licuado (LNG - Hquefied natural gas) que involucran re-vaporización. b. Procesos de acondicionamiento de materias primas - Cuando la alimentación viene directamente del cabezal del pozo, el NG tiene que controlarse en cuanto al punto de rocío de hidrocarburo y agua, así como tratarse con respecto a cualesquiera gases ácidos presentes. Con materias primas como CNG y LNG, el NG ya está acondicionado antes de la compresión y, en consecuencia, no se requiere un acondicionamiento adicional. c. Procesos de reformado - Se dispone de un gran número de rutas de procesos de reformado. El reformado por vapor, el reformado por oxidación parcial y el reformado auto-térmico son todos vanantes de la misma secuencia de procesamiento básica para convertir metano, CH (por lo general el NG es en un 85% a un 99% metano), en gas de síntesis que se compone de monóxido de carbono, CO, e hidrógeno H2. El gas de síntesis podría tener una relación diferente de carbono a hidrógeno, dependiendo del proceso de conversión utilizado. La relación de carbono a hidrógeno es importante en términos de las reacciones de crecimiento de cadena de hidrocarburos corriente abajo. d. Procesos de craqueo de etileno - Con la conversión de NG en líquidos mediante la ruta de acetileno/etileno, no se utiliza un proceso de reformado para formar precursores de crecimiento de la cadena de carbono o reactantes. En este proceso, en ausencia de oxígeno bajo alta temperatura, se craquea metano, CH4, a acetileno, C2H2, el cual se hidrotrata con hidrógeno a etileno, C2H4. El etileno es una molécula multifuncional que contiene la reactividad para facilitar el crecimiento de la cadena del número de carbonos bajo condiciones controladas. e. Acondicionamiento de gas de síntesis - El gas de síntesis se acondiciona con cualquier gas reciclado para que sea un gas de síntesis puro mediante eliminación del exceso de dióxido de carbono, C02, y nitrógeno, N2, donde sea necesario. f. Proceso de purificación de hidrógeno - Los gases reciclados que contienen una composición volumétrica predominantemente de hidrógeno, H2, tienen que limpiarse con una concentración de hidrógeno de por lo menos 90 % en volumen, antes de que puedan combinarse en gas de síntesis como gas de alimentación del reactor. Las unidades de hidrógeno son típicamente unidades de absorción de presión oscilante o membrana, dependiendo de la tecnología empleada. g. Procesos de separación de aire - Este paso depende del proceso de reformado empleado y de si se requiere oxígeno puro en la tecnología de reformado. Por consiguiente, los procesos de separación de aire aplicables al procesamiento GTL se realizan en plantas de producción de oxígeno, usadas para reformar reactivos. Éste es usualmente un proceso patentado de separación criogénica o membrana, de absorción con presión oscilante. h. Principales procesos de reacción- La parte más importante del proceso GTL es la conversión de gas de alimentación del reactor acondicionado (C1 (CO) o C2) en productos hidrocarburos de longitud de cadena más larga, la mayoría de las veces en el rango del número de carbonos C4 a C2o- La ruta de procesamiento más común es mediante el proceso Fischer-Tropsch catalizado en el que la división del número de carbonos es una función de la temperatura y presión utilizadas del proceso, así como el tipo del reactor y el catalizador (hierro versus cobalto). Con la ruta de reacción del etileno, se usa un catalizador de crecimiento de la cadena de hidrocarburo básico o zeolita ácida, que es similar en función al catalizador Fischer-Tropsch. Sin embargo, el mecanismo de reacción es diferente, ya que oxígeno no está presente en las moléculas del proceso, es decir, el oxígeno en el gas de alimentación procedente del reformador catalítico (como monóxido de carbono, CO) es únicamente aplicable a reacciones Fischer-Tropsch. Con el procesamiento de etileno, únicamente están presentes hidrocarburos y no se forma agua como producto de reacción. En consecuencia, esto tiene algunos beneficios en la planta de tratamiento. Los presentes diseños de tecnología de punta del reactor tienen el catalizador en una configuración de lecho fijo, lecho móvil, lecho fluidizado o fase lechada. i. Productos de reacción del reactor principal contienen una mezcla de compuestos a base de carbono, los cuales tienen que refinarse a especificaciones de productos comerciales. Esto incluye productos a base de gasolina y diesel, así como gas licuado de petróleo (LPG), querosenos, combustibles de aviación, olefinas de fracciones volátiles y ceras más pesadas y productos de alimentación tipo unidad de craqueo. Estos productos se separan en una refinería usando una serie de columnas de fraccionamiento para separar predominantemente en diferentes puntos de ebullición y puntos de fracciones de destilación. j. Procesos de generación de electricidad y vapor - Aunque todo el gas de desecho de fracciones volátiles podría quemarse, se usa típicamente como una fuente de energía para operar un sistema de calderas o una unidad de generación de energía eléctrica. k. Procesos de servicios auxiliares - Electricidad o vapor co-generados por el uso de gas de desecho se producen como un servicio auxiliar en una planta o complejo para optimización de energía. Gas de desecho de fracciones volátiles podría suministrarse igualmente como gas combustible de servicios auxiliares para uso en una serie de unidades de quemadores alrededor del complejo. Nitrógeno separado del proceso de separación de aire se suministra como un servicio auxiliar para propósitos de inertización de seguridad alrededor del complejo.

El proceso convencional desarrollado por Franz Fischer y Hans Tropsch se usó por primera vez en Alemania y se patentó en los Estados Unidos de América en 1926. El catalizador era a base de hierro y se utilizó en un reactor de lecho fijo. El proceso Fisher-Tropsch se empleó para la producción de líquidos de petróleo a partir de gas de síntesis derivado de carbón gasificado. Esta tecnología carbón-a-líquidos (CTL - coal-to-liquids) para convertir carbón en combustibles para automotores se usó comercialmente en Suráfrica en la década de 1950.

Dos complejos adicionales de refinería CTL basados en Fischer-Tropsch se construyeron en Suráfrica. Estos dos complejos utilizaron un diseño de reactor mejorado, basado en tecnología de lecho móvil. Estos reactores se denominaron reactores synthol.

Los reactores synthol se sustituyeron por reactores synthol avanzados, usando tecnología de lecho fluidizado, a finales de la década de 1990.

Se advirtió entonces que esta tecnología Fisher-Tropsch podía usarse para convertir NG reformado en líquidos. Se construyó un complejo por el gobierno surafricano a finales de la década de 1980 en Mossel Bay, Suráfrica, para convertir NG en líquidos, basado en un sistema de reactor synthol. Este complejo es actualmente propiedad de PetroSA.

En 2005 Qatar Petroleum Corporation (QPC) construyó una planta GTL en una asociación de riesgos compartidos llamada ORYX GTL en el complejo de Ras Laffan en Qatar. La configuración del reactor usado es un reactor de fase lechada, que emplea un proceso mejorado de destilados de fase lechada de cuarta generación.

Shell y otros han desarrollado recientemente tecnologías similares a los procesos GTL Fischer-Tropsch básicos y los están comercializando con QPC en la asociación de riesgos compartidos GTL Pearl, también en Ras Laffan. Esta será la asociación de riesgos compartidos GTL más grande del mundo y se basa en la tecnología de lecho fijo de Shell.

La reacción de Fischer-Tropsch es exotérmica en la dirección hacia adelante, durante la conversión de gas de síntesis, CO/H2, en productos líquidos finales. Se libera un calor significativo por la reacción catalizada y tiene que eliminarse por un sumidero de calor del proceso en el reactor Fischer-Tropsch. Los siguientes diseños para eliminación de calor se han utilizado en reactores Fischer-Tropsch: a) Reactores tubulares de lecho fijo (éstos fueron la primera generación de procesos) tienen un lecho de catalizador fijo dentro de los tubos del reactor. La construcción del reactor es similar a un intercambiador de calor de carcasa y tubos, y sal fundida o agua se usan en el lado de la carcasa de los reactores para disipar el calor generado en los tubos. Un catalizador inerte podría insertarse igualmente en secciones de relleno del catalizador en el tubo para facilitar un efecto de dilución y evitar los puntos calientes de la reacción. Se requiere un modelado de diseño exacto para diseñar apropiadamente la sección de relleno dentro de cada tubo para evitar los puntos calientes y las reacciones descontroladas. El calor disipado en la sal fundida o directamente por ebullición de vapor se convierte efectivamente en vapor de exportación de alta temperatura y presión y puede usarse como un servicio auxiliar común dentro del complejo petroquímico. La configuración de flujo en un reactor de lecho fijo es similar a un modelo de flujo en pistón. Los reactantes de alimentación gaseosa y los productos formados son típicamente fase vapor y se mueven a través del catalizador a una velocidad significativa. Esto lleva al movimiento del catalizador, abrasión y, eventualmente, a la formación de finos del catalizador, asociada con pérdida de reactividad. La configuración de lecho fijo da un producto hidrocarburo predominantemente en el rango de cera, que requiere re-craqueo de ceras a productos para automotores de rango gasolina y diesel. b) Reactores de lecho móvil (éstos fueron la segunda generación de procesos) se caracterizan por mezclas de cabezas grandes de 180° en la parte superior de los reactores para facilitar el flujo de fase vapor o gas de productos de reacción y catalizador. Éste es considerablemente turbulento y lleva a una mejora significativa en la cinética de la reacción, comparado con configuraciones de lecho fijo. La formación de fino del catalizador se acelera y se requiere un catalizador más robusto y más duro. Una desventaja adicional es que el catalizador arrastrado es erosivo y el adelgazamiento de las secciones curvas de las cabezas comprometen la integridad de la planta. La eliminación de calor se produce en una zona de extinción una vez el catalizador se separa de la corriente de vapor en un banco de ciclones similar a un banco de ciclones de unidad de craqueo catalítica de fluido. El catalizador se recicla a los reactores principales y los productos líquidos extinguidos se separan para procesamiento. El agua de extinción se convierte en vapor y se exporta como una fuente de servicios auxiliares del complejo. c) Reactores de lecho fluidizado (éstos fueron la tercera generación de procesos) usan el flujo de gas de alimentación para permitir una caída de presión para que las partículas del catalizador pasen a un estado fluidizado o suspendido. Las tuberías de eliminación de calor se instalan dentro del reactor que hierve agua para facilitar la disipación de calor y la estabilización de la temperatura del reactor. Se extraen productos líquidos y de fase vapor y se procesan en productos de petróleo. El agua hervida se exporta como vapor al complejo. Los productos de reacción están típicamente en el rango de destilados medianos y livianos y no requieren re-craqueo para proporcionar combustibles para automotores. El catalizador de lecho fluidizado se mantiene en suspensión mediante arrastre ascendente en balance con gravedad. Este fenómeno es bien conocido por las personas versadas en el arte. El catalizador se mueve continuamente en un estado fluidizado y, en consecuencia, es propenso a la generación de finos del catalizador y abrasión. Los finos tienen una relación incrementada de superficie a volumen y se levantan del lecho fluido. Esto lleva a una menor actividad del catalizador en el lecho. Los catalizadores pueden ser a base de hierro o cobalto, dependiendo de las temperaturas de reacción y las presiones seleccionadas. d) El proceso comercial actual de tecnología de punta (la cuarta generación de procesos), empleado en la planta GTL Oryx más moderna, usa un reactor de fase lechada, en el que los reactivos de alimentación gaseosos se hacen burbujear a través de un lecho de reacción de fase líquida, el cual tiene el catalizador Fisher-Tropsch suspendido para formar una lechada. El calor se elimina en tubos de intercambio de calor y se genera vapor a partir de agua. El proceso de fase lechada es predominantemente un proceso de destilados medianos, enfocado en la producción de diesel. Las temperaturas del reactor, presiones y catalizador de cobalto favorecen números de carbono en el rango de combustible diesel. Nuevamente, partículas de catalizador de fase lechada se encuentran en una turbulencia mixta constante de la lechada de líquido, y se generan finos. Aunque menos preocupante que en los reactores de lecho móvil o fluido, existe todavía una pérdida de actividad.

WO 01/36066 divulga un aparato y un método para producir hidrocarburos de acuerdo con el proceso Fischer-Tropsch. El aparato consta de un reactor de destilación catalítica en el que se alimentan reactantes en el reactor de destilación catalítica para someterlos a reacción catalítica para formar hidrocarburos. En particular, se describe el relleno del catalizador granulado en un material de relleno de malla metálica estructurado, relleno que permite una baja eficiencia de separación. Menores eficiencias de separación llevan a tasas de conversión más bajas de gas en un producto líquido, puesto que no se elimina agua del medio de reacción en una manera eficiente; la presencia de agua en el medio de reacción induce el equilibrio de la reacción para favorecer el material de partida (es decir, gas de síntesis) en lugar de producto (es decir, hidrocarburos).

Más particularmente, la presencia de tal relleno tipo "bolsa de té" del catalizador permite una destilación incompleta. La canalización del vapor y el control de "puntos calientes" (es decir, regiones localizadas de temperatura excesiva) es difícil. Como resultado, los parámetros de operación no se controlan estricta y fácilmente dentro de las secciones de destilación versus las secciones reactivas debido a una destilación incompleta.

US 6265452 divulga un proceso para producir productos líquidos y gaseosos a partir de reactantes gaseosos, en el que un tanque de reacción de rehervido horizontal se acopla directamente con una columna de destilación conectada al espacio de vapor del rehervidor. El producto vapor formado en el tanque de reacción de rehervido se hierve a la columna de destilación. En el tanque de reacción no tiene lugar una destilación (distinta del equilibrio de ebullición de líquido en una sola etapa). Esta configuración es similar a la de un reactor de fase lechada convencional, en el que los productos de vapor se extraen continuamente por ebullición y del medio de reacción en una etapa de equilibrio única. La reacción y la destilación tienen lugar en dos tanques separados, significando que no es posible una separación multi-etapa dentro de la zona de catalizador, llevando a una menor eficiencia total de conversión y separación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Hemos descubierto un modo de mejorar significativamente el proceso GTL en comparación con los procesos previos, incluyendo los procesos de fase lechada de cuarta generación. La invención utiliza una columna de destilación catalítica para facilitar la reacción Fischer-Tropsch. Este método de reacción puede utilizar un catalizador Fischer-Tropsch convencional en secciones de relleno dentro de la columna de destilación para facilitar la cinética de reacción simultánea y el procesamiento del producto de destilación. La extracción continua de productos de reacción, específicamente agua, de la zona de reacción por medio de separación de destilación, fuerza la reacción en la dirección hacia adelante con una cinética significativamente mejorada. El fraccionamiento de productos dentro de las zonas de catalizador simplifica además el procesamiento del producto. Los pasos de fraccionamiento y el catalizador de hidrotratamiento (metal noble - es decir, un metal resistente a la corrosión y a la oxidación, tales como platino, oro, paladio, plata, osmio, rodio, rutenio e iridio - en sustrato de alúmina) dentro de secciones de los lechos de relleno facilitan el procesamiento adicional del producto y el tratamiento de acuerdo con la especificación.

En un primer aspecto, la presente invención proporciona un proceso para convertir una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono en hidrocarburos, definido por la reivindicación 1.

En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un proceso definido por la reivindicación 34.

En un tercer aspecto, la presente invención proporciona una columna de destilación reactiva, definida por la reivindicación 35.

Otras características de la invención se definen por las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se hace referencia ahora a los dibujos acompañantes, en los cuales: Fig. 1 muestra un diagrama esquemático de un proceso y un aparato de acuerdo con el arte previo; Fig. 2 muestra un diagrama esquemático de una modalidad de un proceso y un aparato de acuerdo con la presente invención; y Fig. 3 muestra un diagrama esquemático de una modalidad de una columna de destilación reactiva para uso en un proceso y un aparato de acuerdo con la presente invención.

Fig. 4 muestra un cuadro esquemático de una modalidad de una columna de destilación reactiva de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a Fig. 1 se muestran un proceso y un aparato del arte previo.

Gas natural y vapor se alimentan a un reformador catalítico 100, mediante las corrientes 102 y 104 respectivamente. Se alimenta aire a una unidad de separación de aire 106 mediante la corriente 108, donde se separa en una corriente rica en oxígeno 110 y una corriente rica en nitrógeno 112. La corriente rica en nitrógeno 112 se alimenta a los servicios auxiliares de la planta, las cuales se designan generalmente 114.

Gas natural y vapor se alimentan asimismo a una unidad de purificación de hidrógeno 116, mediante las corrientes 118 y 120 respectivamente. La unidad 116 transfiere hidrógeno mediante la corriente 122, la cual se alimenta al reformador catalítico 100. La unidad 116 también transfiere gas de colas mediante la corriente 124, que se alimenta a los servicios auxiliares 114. Estas corrientes contienen típicamente una mezcla de hidrógeno e hidrocarburos livianos, la cual constituye un gas combustible con potencia calorífica media a baja, que puede usarse como gas de servicio auxiliar alrededor del complejo.

Parte del hidrógeno transferido de la unidad de producción de hidrógeno puede alimentarse a una refinería 126 mediante la corriente 128. La refinería 126 es esencialmente una columna de destilación y se describirá con mayor detalle más adelante.

La transferencia del reformador catalítico 100 es gas de síntesis. Éste se alimenta a un reactor Fischer-Tropsch 130 mediante la corriente 132.

El reactor Fischer-Tropsch 130 puede ser un reactor Fischer-Tropsch de alta temperature o uno de baja temperatura.

El reactor de alta temperatura se usa principalmente para producir gasolina y olefinas utilizando un catalizador de hierro (o un catalizador de cobalto en aplicaciones especiales). La temperatura de reacción es típicamente 300-350 °C y la presión es por lo general 2000 - 3000 kPa.

El reactor de baja temperatura se utiliza principalmente para producir ceras y diesel usando un catalizador de cobalto (aunque los reactores de lechada pueden usar cobalto o hierro). La temperatura de reacción es normalmente 200-250 °C y la presión es típicamente 2000 - 3000 kPa.

Los catalizadores empleados en el proceso Fischer-Tropsch son bien conocidos por las personas versadas en el arte. Los catalizadores a base de cobalto pueden ser, por ejemplo, óxido de cobalto, un catalizador Co-Th02/Kieselguhr, un catalizador Co-AI02 promovido con Ru y óxidos básicos. En este capítulo descriptivo la expresión "catalizador de cobalto" o "catalizador a base de cobalto" significa cualquier catalizador con contenido de cobalto, útil en el proceso Fischer-Tropsch.

Los catalizadores a base de hierro pueden ser óxido de hierro. En este capítulo descriptivo "catalizador de hierro " o "catalizador a base de hierro" significa cualquier catalizador con contenido de hierro, útil en el proceso Fischer-Tropsch. Otros catalizadores, que pueden utilizarse, incluyen catalizadores de níquel o a base de níquel y catalizadores de rutenio o a base de rutenio. Los catalizadores de hidrotratamiento y los catalizadores de zeolita pueden usarse en algunas circunstancias.

La siguiente tabla muestra una distribución típica de productos, que podrían obtenerse de cada tipo de reactor.

El reactor 130 tiene una serie de corrientes de producción: - La corriente 134, que contiene vapor y se alimenta a los servicios auxiliares 114.

- La corriente 136, que contiene gas de colas y se alimenta a los servicios auxiliares 114. Puede proveerse un reciclaje 138, que se alimenta al reactor 130; adicional, o alternativamente, puede proveerse un reciclaje 140, que se alimenta al reformador catalítico 100.

- La corriente 141 contiene agua de reacción FT que se pude alimentar a una planta de biotratamiento - La corriente 142 contiene ceras y se alimenta a la refinería 126.

- La corriente 144 comprende olefinas livianas e hidrocarburos C5 a C9, que típicamente contienen el grueso de los componentes de combustibles para automotores y se alimenta a la refinería 126.

- La corriente 146 contiene condensado e hidrocarburos livianos en el rango C3 a Ce y se alimenta a la refinería.

- La corriente 164 contiene gas de colas que se compone típicamente de hidrocarburos C1 a C3 usados como gas combustible y se alimenta a los servicios auxiliares 114.

Como se discute anteriormente, la refinería 126 es esencialmente una serie de columnas de destilación, que se emplea para separar los productos de reacción en fracciones deseadas. Se observará que las fracciones obtenidas dependerán de si se ha empleado la reacción de Fischer-Tropsch de alta temperatura o baja temperatura, y también de las fracciones que se desea separar. Sin embargo, las corrientes de productos típicos de la refinería 126 comprenden una corriente de LPG 148, una corriente de nafta/gasolina 150 y una corriente de diesel 152.

Finalmente, el gas combustible se alimenta a los servicios auxiliares 114 mediante la corriente 154. Los servicios auxiliares 114 transfieren varios servicios auxiliares necesitados por la planta, incluyendo gas combustible (corriente 156), vapor (corriente 158), nitrógeno (corriente 160) y electricidad (línea 162).

Con referencia a Fig. 2, se muestran un proceso y un aparato de acuerdo con la invención. Muchos de los componentes del aparato ¡lustrado en Fig.2 pueden ser los mismos que los mostrados en Fig. 1 , y las partes similares se han designado con numerales de referencia iguales.

Una diferencia importante entre el aparato de acuerdo con la invención y el aparato de acuerdo con el arte previo es que la invención provee una refinería y un reactor Fischer-Tropsch, que se combinan en una sola unidad 166.

Fig. 3 muestra un aparato 166 con mayor detalle. Alimentaciones de corrientes separadas o combinadas 9, 10 y 11 ingresan a la columna de destilación reactiva GTL. Las corrientes 9, 10, y 11 pueden combinarse, o mantenerse separadas, y/o pueden incluirse las corrientes de alimentación adicionales para proporcionar las corrientes 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 y 20. Las corrientes 9 a 20 pueden corresponder a las corrientes 132 y 128 de Figura 2.

Cualquier producto puede salir de las corrientes 30, 34, 35 y 36, como se discute más adelante; estas corrientes pueden corresponder a 134, 136, 148, 150 y 152, en ningún orden específico, de Figura 2.

La corriente 26, discutida más adelante, puede usarse para reciclar gas y productos de fracciones ligeras, y pueden corresponder a la corriente de reciclaje externa 140 y/o la corriente 164 de Figura 2. La corriente 28, discutida a continuación, corresponde a la corriente 141 de Figura 2.

Esta alimentación puede ser un rango de alimentaciones de fase gas o líquido, como se describe en las modalidades preferidas más adelante.

Estas corrientes de alimentación pueden combinarse para alimentarse como una alimentación mixta o separada e ingresar en cualquier número de puntos de localización de entrada de alimentación, identificados por los numerales de referencia 12 a 20. La selección de la composición de la alimentación y la localización de alimentaciones individuales se basa en la determinación de un rango focalizado de número de carbonos dentro de las secciones de fraccionamiento o las secciones reactivas.

La corriente de alimentación 17 es la alimentación principal de la columna de destilación reactiva GTL a medida que ingresa a la cámara de combustión y extinción rápida 6.

La cámara de combustión y extinción 6 facilita el calentamiento y enfriamiento rápido del gas, donde el gas puede calentarse a temperaturas en el rango de 250 °C a 1600 °C. La extinción rápida por el flujo descendente de líquido del tráfico de la columna de destilación reactiva enfría rápidamente el gas reformado a una temperatura de 250 °C a 350 °C. El calentamiento de la cámara de combustión puede desactivarse en el caso de alimentaciones gaseosas distintas de gas con contenido de metano, donde no se requiere craqueo.

Gas de alimentación libre de metano se alimenta predominantemente a través de las corrientes de alimentación 17, 19 y/o 20, dependiendo de la configuración de la zona catalítica y el rango de carbonos seleccionado. Gas reactivo es más liviano que el vapor de proceso hervido dentro de la columna reactiva y ascenderá a la parte superior de la columna, ya que permanece en su mayor parte en estado gaseoso no condensable. La presión parcial de los compuestos de gas reactivo agota por consiguiente la parte superior de la columna de destilación reactiva a medida que el gas se consume por las reacciones GTL.

Las corrientes de proceso 12 a 16 se usan cuando la presión parcial del gas reactivo es menor de lo requerido para facilitar tasas de reacción altas que determinan el rango de carbonos del producto y el control de división del número de carbonos.

Con referencia a Figura 4, la columna 200 consta de una zona de destilación que comprende una zona catalítica 202 y una zona libre de catalizador 203. La zona libre de catalizador 203 se requiere para una separación mejorada de destilación general para facilitar el fraccionamiento de puntos finales de destilación a las especificaciones de puntos finales de destilación del destilado requerido dentro de la misma torre reactiva. El área de la zona libre de catalizador 203 y el diámetro del canal de vapor se diseñan para facilitar la eliminación de calor específico y el control del calor de reacción en combinación con ajuste de la razón de reflujo.

La zona de reacción y destilación combinada posibilita la reacción de Fischer-Tropsch simultáneamente con la destilación convencional facilitada por platos tamizadores o platos de válvulas. El catalizador heterogéneo 206 se rellena dentro del tubo perforado de carga del canal de vapor 201 , que facilita el contacto de equilibrio líquido/vapor requerido con el catalizador para reacción. La configuración de plato es un tipo de plato de destilación de disco multi-paso y plato toroidal que permite el contacto de líquido y vapor de los catalizadores dentro de la zona de reacción correcta. Este equipo mecánico y capacidad real de destilación reactiva no es posible con cualquiera de las otras configuraciones de procesamiento seleccionadas en el arte previo.

Esta configuración ya mencionada es única y permite extracciones laterales y extracción y recirculación lateral entre la zona de catalizadores por el uso de un plato separador 204 en una sección de plato toroidal.

La configuración de plato y la metodología de procesamiento permiten el contacto típico de equilibrio de líquido y vapor por plato con tolerancia ajustable del rebosadero bajante 205 y altura de rebosadero para balancear las caídas de presión requeridas en la zona de catalizador. Sin un balance apropiado de presión, la canalización del vapor y la distribución no uniforme de líquido serán problemáticas y llevarán a tasas de reacción inferiores y a una destilación incompleta.

Las secciones 1 , 3, 5 y 8 de la columna de destilación reactiva son secciones de fraccionamiento usadas para separación de productos de reacción y purificación de los productos finales seleccionados. Estas secciones pueden de relleno único o múltiple, o secciones con platos. Los números de sección se usan para propósitos ilustrativos y pueden utilizarse dentro de la columna en cualquier configuración de diseño en relación con las secciones de relleno de catalizador. Estas secciones tampoco están limitadas a cuatro secciones por columna, como se indica para fines de ilustración únicamente. Por ejemplo, en su lugar, pueden usarse 1 , 2, 3, 5, 6, 8, o más de tales secciones.

Las secciones 2, 4, y 7 son secciones que contienen relleno de catalizador en una configuración específica de relleno/plato. Los catalizadores usados dentro de cada una de las secciones podrían variar dependiendo de los productos de reacción seleccionados. Estas secciones de reacción catalítica tampoco se limitan a tres secciones por columna, como se indica para propósitos de ilustración únicamente. Por ejemplo, en su lugar pueden usarse 1 , 2, o 4 de tales secciones.

La provisión de distintas zonas de reacción y zonas de destilación adyacentes entre sí garantiza una reacción y destilación simultánea. Disponer las zonas de destilación adyacentes a las zonas de reacción permite una separación eficiente de los productos de las reacciones (es decir, agua e hidrocarburos). La extracción continua y eficiente de agua de las zonas de reacción induce el equilibrio de la reacción para proporcionar producto adicional (es decir, agua e hidrocarburos) en lugar de producto (es decir, gas de síntesis).

Las zonas de reacción contienen catalizador. Las zonas de destilación están libres, o sustancialmente libres de catalizador. La zona de destilación permite la separación de la mezcla de fluido en la columna. Mediante la extracción de líquido de la columna de una cualquiera de las zonas de destilación en la columna, pueden retirarse fracciones de especificaciones de puntos finales de destilación particulares; la extracción de líquido de diferentes zonas de reacción de la misma columna reactiva proporcionará un destilado que tiene especificaciones diferentes de puntos finales de destilación.

En una modalidad particularmente preferida, la columna comprende un canal de vapor. En una modalidad, asciende vapor a través de los espacios vacíos en el tubo del catalizador así como al espacio de plato exterior por el fondo hacia arriba a través de los agujeros en los platos tamizadores o platos de válvulas. Este burbujeo de vapor debajo del líquido sobre el plato produce el equilibrio/contacto principal de vapor/líquido para destilación.

El canal de vapor es preferiblemente perforado. El canal de vapor es preferiblemente cilindrico, aunque son posibles otras formas, y corre a lo largo de la longitud vertical, o sustancialmente a lo largo de la longitud vertical, de la columna, es decir, el eje de la columna. La columna puede incluir platos que se localizan horizontalmente dentro de la columna. La columna comprende preferiblemente una pluralidad de tales platos, por ejemplo, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12 (o más). La pluralidad de platos puede intersecar el canal de vapor. Donde la pluralidad de platos interseca el canal de vapor, la sección del plato dentro del canal de vapor puede ser permeable al fluido; en una modalidad, la sección puede incluir una malla metálica o tamiz. Ésta permite que ascienda vapor desde una sección de platos a la otra, a través de la malla/tamiz. Cada uno de la pluralidad de platos puede comprender un rebosadero en la intersección entre el plato y el canal de vapor. La altura del rebosadero determina cuánto líquido se retiene en un plato particular. Cualquier exceso de líquido fluirá sobre el rebosadero y dentro del canal de vapor.

La altura del rebosadero puede ajustarse, según se requiera. La altura del rebosadero depende de cuánto líquido residente se necesite en un plato particular -entre más líquido se requiera (y, en consecuencia, entre más alta sea la altura del líquido), mayor la altura del rebosadero. La altura del líquido es la altura estática del fluido que cualquier vapor tiene que superar para llegar al espacio de vapor del plato y, eventualmente, a la parte superior de la columna. Entre mayor sea la altura del líquido, mayor presión diferencial se requiere por el vapor para burbujear y pasar a través del líquido. Por consiguiente, ajustando la altura del rebosadero, un operador puede fijar la altura del líquido de un plato particular, facilitando así el flujo de fluido del tubo del catalizador hacia afuera, posibilitando al mismo tiempo el flujo correcto de vapor a través de las válvulas de los platos, así como a través del tubo del catalizador hacia arriba.

La tolerancia ajustable del rebosadero bajante se determina por la altura del rebosadero. La altura del rebosadero es graduable fijando manualmente las alturas los ajustes de tornillo a una altura pre-calculada, que permitirá la altura del líquido deseada en los platos. La altura del líquido es la altura estática del fluido que el vapor tiene que superar para llegar al espacio de vapor del plato y, eventualmente, a la parte superior de la columna. Entre mayor sea la altura del líquido, mayor es la presión diferencial requerida por el vapor para burbujear y pasar a través del líquido, permitiendo en esa forma el balanceo de las caídas de presión. Ajustando la altura del rebosadero, se fija el nivel del líquido para forzar el flujo desde el tubo del catalizador hacia afuera, facilitando al mismo tiempo el flujo correcto de vapor a través de los agujeros de los platos tamizadores/de las válvulas en el área abierta del plato, así como a través del tubo del catalizador hacia arriba.

En operación, el líquido en un plato particular se alimenta con líquido adicional que fluye hacia debajo de un plato de encima. Este flujo descendente se inicia por el líquido alimentado del condensador de reflujo que fluye sobre el plato superior, líquido que fluye progresivamente a los platos inferiores. El líquido en un plato particular puede derramarse en el tubo de canal de vapor. Cualquier derrame de líquido puede fluir entonces hacia afuera en las ranuras provistas en el fondo del tubo del canal de vapor. Algún líquido puede fluir a través de las válvulas provistas en los platos.

Cada una de las secciones de la pluralidad de los platos dentro del canal de vapor puede rellenarse con catalizador (aunque algunas de las secciones pueden no rellenarse con catalizador, si se desea). La malla metálica del tamiz retiene el catalizador en su sitio en el canal de vapor, pero al mismo tiempo permite que ascienda vapor dentro de la columna. Esta configuración es particularmente ventajosa puesto que permite un contacto óptimo entre el catalizador y los reactantes.

Cada uno de la pluralidad de platos en las áreas por fuera del canal de vapor puede tener válvulas que permitan que el vapor ascienda desde abajo de cada plato. En operación, líquido estará presente en el plato. Por consiguiente, vapor que asciende desde abajo del plato y a través de las válvulas se hace burbujear entonces a través del líquido residente en el plato. Esta configuración es particularmente útil, puesto que maximiza el contacto del líquido/vapor, optimizando en esa forma la eficiencia de destilación.

En una modalidad preferida, la columna comprende platos de destilación toroidales y de disco multi-paso El líquido en el plato se alimenta del flujo descendente de líquido del plato de encima. Este flujo descendente se inicia en el condensador de reflujo, que fluye sobre el plato superior. El líquido en el plato superior se derrama en el tubo central del catalizador y fluye hacia afuera en las ranuras en el fondo del tubo. Puede haber algún goteo mínimo de líquido a través de los agujeros de los platos tamizadores/de válvulas. El líquido fluye entonces al rebosadero exterior desde el plato toroidal y desciende sobre el plato de disco, donde fluye nuevamente hacia el tubo de catalizador central al siguiente plato más abajo, repitiendo el proceso.

En consecuencia, para cualquier plato particular en la columna, el líquido retenido en el plato se alimenta con líquido adicional que fluye hacia abajo desde un plato encima de él. Este flujo descendente se inicia como líquido devuelto del condensador de reflujo (es decir, condensado de vapor extraído de la corriente de cabezas) y alimentado en la parte superior, o cerca de la parte superior, de la columna. Cualquier exceso de líquido en cualquier plato dado puede derramarse entonces en el tubo del catalizador central y, posteriormente, fluir hacia afuera en las ranuras en el fondo del tubo. Algún líquido puede fluir a través del tamiz/válvulas en el plato; sin embargo, ésta puede no ser la ruta principal para que fluya líquido hacia abajo de la columna. El líquido fluye entonces a un plato toroidal. Cualquier exceso de fluido puede fluir entonces desde el plato toroidal sobre el rebosadero exterior descendiendo a un plato de disco. Cualquier exceso de líquido en el plato de disco puede fluir entonces hacia el tubo de catalizador central, descendiendo así progresivamente a los platos inferiores.

La columna de la presente invención puede permitir además una eliminación mejorada de calor de la columna en la siguiente manera. El líquido del condensador que se enfría (tal como la corriente 29 de Figura 3) puede hacerse refluir nuevamente a la columna (por ejemplo, en los puntos 31 , 32 o 33), líquido que puede fluir entonces del plato superior hacia abajo en la columna. El líquido de reflujo puede derramarse también sobre uno o más de los rebosaderos del canal de vapor, fluyendo así hacia abajo en el canal de vapor. Esta configuración es particularmente ventajosa, ya que puede posibilitar un contacto mejorado entre líquido y vapor; en particular, puede facilitar un contraflujo entre el flujo descendente de líquido, y ascensión de vapor. Otras ventajas de la configuración incluyen garantizar que el catalizador esté húmedo en todo momento, y que cualquier calor de reacción producido por el catalizador se elimine constantemente por el flujo descendente de líquido. La transferencia del calor de reacción al flujo descendente de líquido puede resultar igualmente en la ebullición del líquido; a medida que el líquido fluye sobre el catalizador, el calor producido en el catalizador puede absorberse a una temperatura que puede ser constante en cualquier plato dado en la columna. Una característica particularmente ventajosa de esta invención es que, en el caso que se eliminen cantidades excesivas de calor de un plato particular, llevando a una temperatura menor que la ebullición del líquido para ese plato particular, el líquido absorberá el calor de vaporización (de cualquier vapor que ascienda desde debajo de ese plato), permitiendo que el líquido hierva. De esta manera, la columna mejora el equilibrio de contacto de vapor/líquido. Además, la exposición del catalizador al flujo de vapor y líquido contribuye a la limpieza y activación del catalizador.

En consecuencia, el canal de vapor y la zona de destilación (es decir, libre de catalizador) facilitan la eliminación de calor en dos modos: (1) Líquido del condensador, que se enfría, se hace refluir nuevamente a la columna y facilita el tráfico del líquido desde el plato superior hacia abajo en la columna. Sin embargo, el líquido de reflujo se derrama sobre el rebosadero del tubo del catalizador central desde la parte superior y fluye hacia abajo en el tubo del catalizador. Esto permite el contacto de contraflujo entre el flujo descendente del líquido y el flujo ascendente de vapor, así como el humedecimiento del catalizador. Por consiguiente, se absorbe el calor de reacción por el flujo descendente del líquido. (2) El segundo mecanismo es que adicionalmente se absorbe calor por la ebullición del flujo descendente de contacto del líquido. A medida que el líquido fluye sobre el catalizador, se absorbe calor a una temperatura constante del plato y, si el calor absorbido resulta mayor que el requerido para la ebullición del líquido, el líquido cambiará de fase absorbiendo el calor de vaporización, y una parte de él hará ebullición. Esto aporta un equilibrio adicional de contacto de líquido y vapor y ayuda en la limpieza y activación del catalizador. Debido a este fenómeno de eliminación de calor, se elimina el calor de reacción por el condensador de reflujo más grande, mientras que el rehervidor es normalmente menor de lo requerido, ya que el calor de reacción ayuda a hervir el líquido y a mantener la columna en equilibrio de líquido/vapor.

En consecuencia, de acuerdo con la presente invención, la mayor parte del calor de reacción, generado durante la conversión de reactantes en productos, se usa para hervir líquido y facilitar el equilibrio apropiado de vapor/líquido para destilación del fluido, significando que se requiere menos calor externo. Esto puede permitir un rehervidor pequeño. Cualquier exceso de calor puede eliminarse usando el condensador de reflujo En una modalidad preferida, el catalizador se rellena dentro del tubo central toroidal en las secciones, mezclado con bolas inertes, para facilitar la tasa de reacción correcta y la tasa de disipación de calor. El fondo del tubo se equipa con un tamiz de malla que impide que el catalizador caiga a través de los agujeros del plato.

El catalizador puede rellenarse en la columna en cualquier manera conocida en el arte. Por ejemplo, tal relleno incluye (i) relleno aleatorio que puede usar patrones prefabricados específicos como formas anulares, tales como anillo de "Raschig" o anillos de "Pall", o formas de silla, tales como sillas de "Intallox" o (ii) relleno estructurado, tal como un catalizador que se prefabrica en estructuras tales como láminas corrugadas o malla de catalizador, que puede rellenarse entonces en un patrón en la zona catalítica. Alternativamente, los gránulos o particulados del catalizador pueden rellenarse en "calcetines" metálicos o malla, o envolturas, que se rellenan entonces en la zona catalítica.

En cualquier plato dado, el catalizador, que puede rellenarse dentro del canal de vapor, puede mezclarse junto con material inerte, por ejemplo en la forma de bolas, cuentas u otras formas regulares o irregulares, con el fin de controlar la tasa de reacción y/o la tasa de disipación de calor.

En una modalidad alternativa, puede usarse catálisis de fase líquida homogénea. En una modalidad, un catalizador apropiado para uso en la catálisis ácida líquida homogénea es PTSA (ácido p-toluenosulfónico).

El catalizador de fase líquida puede disolverse en la fase líquida de la mezcla de reacción y, en consecuencia, el catalizador líquido forma asimismo parte de la corriente de líquido que desciende por la columna de destilación durante I operación de la columna.

No obstante, el catalizador líquido homogéneo en sí influye en las características del líquido en la columna (tal como su temperatura de ebullición) y otras propiedades físicas (tales como tensión superficial, viscosidad y densidad) del líquido. Por consiguiente los catalizadores líquidos homogéneos no son posiblemente catalizadores "verdaderos", puesto que afectan las propiedades de la reacción que catalizan (en contraste directo con un catalizador heterogéneo que deja sin modificación las propiedades de la mezcla líquida). En consecuencia, en una modalidad, puede excluirse específicamente la catálisis dé fase líquida homogénea para uso con la presente invención, por ejemplo, donde se desea no afectar las propiedades del líquido en la columna.

Si se utiliza catálisis de fase líquida homogénea, las secciones 2, 4 y 7 podrían reemplazarse con secciones de relleno o de platos para facilitar el fraccionamiento adicional. En este caso, el punto de ebullición del catalizador homogéneo será más alto que el producto de ebullición liviano en la parte superior de la columna reactiva, y el catalizador puede alimentarse en la corriente 12. El catalizador agotado se neutraliza como parte del tratamiento a la corriente de producto de colas 47.

Vapor de cabezas sale de la columna de destilación reactiva en la corriente 21 e ingresa al condensador de cabezas 22. Este condensador condensa el gas de cabezas a líquidos con gases no condensables, que permanecen en estado gaseoso y que salen a través de la corriente 25.

La corriente 26 contiene productos de cabezas ligeras, gases no condensables como nitrógeno inerte, dióxido de carbono y monóxido de carbono sin reaccionar. La corriente 26 se procesa posteriormente por un número de pasos de procesamiento para extraer LPG, definas de materias primas, gas combustible y CO sin reaccionar para reciclaje.

La corriente de líquido condensado con cabezas ligeras disueltas y gases sale del condensador bajo flujo de dos fases de gravedad, mediante la corriente 25, al tambor de reflujo 27.

Agua de refrigeración desmineralizada, fluido de transferencia de calor como Dowtherm, agua de alimentación de caldera o un medio refrigerante similar puede usarse en la corriente 23 como refrigerante para condensar los vapores de proceso calientes. Este medio de refrigeración puede calentarse o vaporizarse directa o indirectamente para formar vapor de exportación en el rango de presión de 100 kPag a 6000 kPag, dependiendo de las condiciones del proceso seleccionadas.

El tambor de reflujo 27 se equipa con una lámina de rebosadero para facilitar la separación continua fases líquidas de hidrocarburos y agua no miscibles. Este tanque puede equiparse con un tapón coalescente para mejorar la eficiencia de separación de fase líquida. Se transfiere agua a una planta de tratamiento de agua para procesamiento, re-utilización o disposición final, dependiendo de la instalación de producción, mediante la corriente 28.

Una porción de la fase hidrocarburo, la corriente 29, se recicla nuevamente a la columna de destilación reactiva como reflujo. El reflujo puede reciclarse de vuelta a la columna en puntos de alimentación única o múltiple encima, dentro o debajo de cualquiera de las secciones de fraccionamiento o secciones de relleno dentro de la columna de destilación reactiva. Las tres corrientes superiores 31 a 33 se muestran para propósitos de ilustración únicamente.

La porción restante de la corriente 29 sale como corriente 30, la cual contiene un producto hidrocarburo liviano en el rango de nafta o gasolina liviana. Se requiere un procesamiento mínimo adicional en la sección de refinación corriente abajo. Este producto podría ser gasolina para automotores con un rango de índice de octano de 83 a 98 RON y está predominantemente en el rango de número de carbonos C5 a C8. Este rango de números de carbonos y los productos específicos extraídos dependen sin embargo de los parámetros de operación de la columna reactiva y las especificaciones del catalizador.

Extracciones laterales únicas o múltiples pueden retirarse de cualquiera de las secciones dentro de la columna de destilación reactiva y sirven como un método de rango de carbonos y control de la división. Las corrientes de extracción lateral 34 a 36 se muestran para fines ilustrativos únicamente.

El grueso de los productos hidrocarburos se retiran como corrientes laterales y contienen los destilados medios de aceite de parafina en el rango de hidrocarburos Ce a Cg y gasóleos predominantemente en el rango C7 a Cío. Éstos son predominantemente productos en el rango de diesel y combustible para aviación, que requieren un procesamiento adicional del producto en las secciones de refinación corriente abajo. Típicamente estos productos son diesel grado automotor, con un contenido ultra bajo de azufre de <100 ppm. Éste podría extraerse como uno cualquiera de los siguientes productos como una fracción cruda o especificación de producto final, dependiendo de las configuraciones de columna y el separador lateral, así como de los parámetros de operación y del catalizador: - Queroseno para iluminación - Éste puede proveerse en una especificación de producto final, y puede usarse para iluminación doméstica. El queroseno para iluminación se conoce también en el arte como parafina para uso doméstico, aceite de parafina o aceite para lámparas.

- Queroseno para generación de energía - Éste es un grado de parafina similar al queroseno para iluminación, pero puede tener un valor de combustión ligeramente más alto. El queroseno para generación de energía puede usarse comúnmente en electrodomésticos o equipos eléctricos para accionar motores.

- Combustibles para aviación de especificación jet A1 - Éste es combustible para aviones y puede proveerse en una especificación de producto final.

- Diesel grado marino y/o diesel para barcos - Estos combustibles pueden incluir diesel con contenido más alto de azufre para motores de barcos. Estos combustibles pueden comprender asimismo hidrocarburos más pesados, usualmente diesel normal, hidrocarburos que están más próximos al rango de ceras.

- Nafta media y pesada - Típicamente, éstos no son productos finales, sino productos de mezcla intermedios, usados en una refinería para mezclarlos con otros productos, o intermedios para obtener ciertos productos finales que tienen propiedades combustibles específicas.

- Aceites combustibles livianos - Se usan habitualmente en la industria para operar calderas, sistemas de quemadores y unidades de generación de energía eléctrica, y pueden usarse igualmente para operar motores de barcos.

La corriente 39 es una corriente de extracción y recirculación lateral que puede utilizarse para retrobombear líquido, que ha reaccionado, a una sección de reacción por una mayor conversión de reacción o, predominantemente, eliminación de calor o calentamiento. En consecuencia, la corriente de salida 37 puede estar a una temperatura mayor o menor, o un estado de vaporización diferente de la corriente de entrada 39 y ajustará el líquido de la zona de reacción y el tráfico de vapor consecuentemente para facilitar el control del número de carbonos y el control del balance de calor alrededor de la zona de reacción.

La presente invención puede dar cabida a más de una corriente de extracción y recirculación lateral 39, y estas corrientes pueden posicionarse en secciones diferentes de la columna de destilación reactiva. La corriente de extracción y recirculación lateral (que puede definirse igualmente como un circuito de extracción lateral) es particularmente útil para controlar la temperatura de secciones específicas de la columna de destilación reactiva. Proveyendo calentamiento o enfriamiento adicional en una sección de catalizador específica o lecho relleno, la presente invención permite que un operador controle la cinética de una reacción en una zona específica diferente de otra zona, con el fin de facilitar un crecimiento del número de carbonos específico. Diseños de reactores previos no permitían tal control específico a un operador.

Las corrientes 38 y 40 podrían ser agua para alimentación de calderas, agua de refrigeración, fluido de transferencia de calor o vapor, dependiendo de la metodología de eliminación/adición de calor seleccionada. El intercambiador de calor de extracción y recirculación lateral 41 facilita la producción de vapor directa o indirecta como vapor de exportación en el rango de presión de 100 kPag a 6000 kPag. Cuando está en modo calentamiento, se formará condensado en la corriente 40 que se recicla como agua de alimentación de calderas. Puede proveerse una corriente de extracción y recirculación lateral para cualquiera de las secciones 1-8 de la columna.

Fluidos de colas salen de la columna de destilación reactiva a través de las corrientes 43 y 47.

La corriente 47 se transfiere a la sección de la refinería para tratamiento posterior y, típicamente, contiene productos de colas pesados como aceite combustible, ceras y alquitranes.

La corriente 43 se usa para rehervido y generación de vapor, mediante la corriente 42, para inducir procesos de destilación en los rehervidores 45. El rehervidor es típicamente un rehervidor tipo horno con gas combustible que ingresa como la corriente 44 y gas de chimenea que se descarga como corriente 46 a la atmósfera. El gas combustible para la corriente 44 podría originarse de combustible de cabezas ligeras que salen con la corriente 26.

Son aplicables las siguientes mejoras en procesos de tecnología de punta: El catalizador de relleno en una bolsa de malla metálica es menos propenso a mezclado turbulento y se generan menos finos, debido a una abrasión reducida. Como tal, proveer cualquier catalizador en la cámara de destilación reactiva en un lecho fijo y/o catalizador de relleno tiene una serie de ventajas, puesto que puede impedir la abrasión acelerada del catalizador y/o la generación de finos.

Las tasas de reacción se aumentan debido a la eliminación de producto de reacción, que limita el equilibrio, de la zona de reacción mediante la destilación. La reacción de Fischer-Tropsch resulta en hidrocarburo y agua y, en consecuencia, la presencia de agua puede afectar negativamente las tasas de reacción, puesto que el agua es un producto que limita el equilibrio. Con los diseños de reactor del arte previo, el producto agua permanece en la mezcla de reacción y, en consecuencia, afecta negativamente la cinética de la reacción. En otras palabras, con los diseños previos, la subsiguiente formación de agua desacelera la reacción, puesto que el agua permanece en la mezcla reacción/producto. Por otro lado, con los presentes diseños, se elimina agua de la columna de destilación reactiva como un líquido condensado, y/o se extrae de la columna por destilación. La eliminación de agua favorece el equilibrio para obtener más producto y, por consiguiente, tiene un efecto muy significativo sobre la tasa de reacción facilitando reacciones más rápidas que las que se pueden alcanzar usando los diseños convencionales.

La presente invención posibilita un control preciso sobre las reacciones GTL que ocurren en la columna de destilación reactiva. En particular, una variedad de tipos de alimentaciones puede introducirse en una variedad de posiciones en la columna a través de un sinnúmero de entradas de alimentación. Por consiguiente, si una zona particular de la columna de destilación reactiva tiene en su interior un producto hidrocarburo con un número de carbonos particular o rango de número de carbonos, entonces puede inyectarse hidrocarburo adicional en la zona para influir en el producto formado. Por ejemplo, si se inyecta un hidrocarburo con un número de carbonos más bajo en una sección que tiene un hidrocarburo con un número de carbonos más elevado, la reacción se modificará entonces para favorecer la formación de un producto que tiene un número de carbonos intermedio de los dos hidrocarburos. Tal control sobre el número de carbonos del producto hidrocarburo formado no era posible con los diseños de reactor previos, puesto que la alimentación ingresa en un extremo del reactor, y el producto sale por el otro extremo; a medida que avanza la mezcla de alimentación y producto a través de los diseños de reactor previos, las cadenas de carbono del producto siguen creciendo, y no es posible un control sobre la longitud de la cadena de carbonos.

De acuerdo con la presente invención, en principio, la alimentación puede ingresar a una zona de catalizador desde tres rutas. Éstas son: (1) como vapor hervido desde una zona de destilación debajo de la zona catalítica en cuestión; (2) líquido que refluye hacia abajo desde una zona de destilación encima de la zona catalítica en cuestión; y (3) alimentación fresca inyectada directamente a la zona de catalizador a través de una o más entradas de alimentación. El rango de número de carbonos de (1) y (2) depende del conjunto particular de reacciones que ocurren en la columna de destilación reactiva abajo y arriba, respectivamente, de la zona catalítica en cuestión. No obstante, el número de carbonos de la alimentación (3) puede determinarse por un operador, y puede ser menor que, igual a, o mayor que, el número de carbonos del producto presente en una zona de catalizador.

Por ejemplo, una zona de catalizador que opera a alrededor de 300°C puede tener un hidrocarburo Cs que refluye de arriba, y Cío que asciende por ebullición desde abajo. De acuerdo con la presente invención, el insumo de alimentación puede comprender un hidrocarburo que tiene cualquier número de carbonos. Por ejemplo, hidrocarburos C pueden inyectarse en la zona de catalizador, si se desea, y esto reducirá y/o atenuará el rango del número de carbonos del producto en la zona de catalizador en cuestión y, por consiguiente, posibilitará el control sobre el número eventual de carbonos del producto final.

El principio de la línea de operación L/V se entiende perfectamente por una persona versada en el arte de la destilación. La razón de reflujo y el flujo descendente del líquido se ajustan generalmente en la columna de fraccionamiento para aumentar la eficiencia de separación. En la invención, esto sirve como mecanismo de reciclaje interno y ayuda en el control del número de carbonos, incrementa los reactantes de reciclaje de reflujo a la zona de reacción y facilita un número de carbonos mayor.

De acuerdo con la presente invención, la razón de reflujo puede ajustarse en cualquiera o más de los tres modos: (1 ) Ajustar el régimen del medio de refrigeración en el condensador, por ejemplo, regulando el flujo de agua de refrigeración a través del intercambiador; (2) Ajustar el caudal de la corriente de hidrocarburos de proceso que el condensador tiene que condensar, por ejemplo, mediante control del flujo de derivación o condensación parcial; (3) Ajustar la razón de reflujo a destilado, por ejemplo, cuando se usa un condensador total (es decir, que condensa todo el vapor); la relación de producto extraído (es decir, como destilado de cabezas) puede ajustarse en relación con la cantidad de reflujo.

A medida que la columna fracciona mientras reacciona, los compuestos formados, más pesados, se desprenden de la zona de reacción a las zonas de ebullición de mayor temperatura debajo de la zona de reacción específica en la columna. Un control de la temperatura sección por sección ofrece un medio efectivo de control del número de carbonos, no posible en la combinación aleatoria del número de carbonos de uno cualquiera de los diseños usados de reactor Fisher-Tropsch de la primera a la cuarta generación.

El calor exotérmico de la reacción se elimina por ebullición de los fluidos en la zona de reacción. No se requieren tubos de transferencia de calor o líquidos de extinción, ya que el calor latente de vaporización, requerido para ebullición, disipa efectivamente el calor de reacción. Análogamente, el reflujo del condensador de cabezas parcial se usa para eliminar el calor neto en una configuración de diseño de columna de fraccionamiento convencional. Los fluidos de transferencia de calor se usan para generación de vapor y exportación de vapor. Ésta es una mejora sobre los diseños previos y conocidos de reactor, puesto que, con estos diseños previos, el calor generado por la reacción tiene que eliminarse con tubos de transferencia de calor o dispositivos similares. El uso de cualquier calor generado por la reacción exotérmica ofrece una serie de beneficios, incluyendo eliminar la necesidad de proveer aparatos de eliminación/transferencia de calor, y permitiendo ganancias de eficiencias para la presente invención, suprimiendo la necesidad de calentar separadamente fluido de calor en la cámara de destilación reactiva para inducir el proceso de separación/destilación.

Se optimizan los requerimientos generales del calentamiento del proceso, ya que el calor de reacción se emplea in situ en la zona de reacción para hacer hervir y fraccionar líquidos que habrían requerido rehervidores de vapor y/o rehervidores tipo horno en las secciones de refinería convencionales.

El contacto de fluido incrementado entre reactivos de fase gaseosa/vapor e intermedios de fase líquida (números de carbonos intermedios) se facilita por medio de la mayor área superficial de fraccionamiento debido al relleno del catalizador y fraccionamiento dentro de la zona de catalizador. Esto lleva a una transferencia de masa mejorada de reactivos en el catalizador y producto del catalizador. Se eliminan así las limitaciones de transferencia de masa del catalizador y se aumenta significativamente la cinética de la reacción.

De acuerdo con la presente invención, puede eliminarse el calor generado por las reacciones en la columna, por ejemplo, con el fin de controlar las temperaturas, las tasas de reacción, y/o el número de carbonos del producto de la reacción en la columna. Este calor puede usarse para inducir otros procesos, o puede emplearse para generar vapor (el cual en sí mismo puede utilizarse para inducir otros procesos). Existe una variedad de medios para eliminar el calor generado en la columna. Por ejemplo, puede proveerse un condensador de cabezas en la corriente de cabezas para enfriar los fluidos contenidos en ella. El calor eliminado por el condensador de cabezas puede usarse para generar vapor directamente (transfiriendo el calor a agua), o indirectamente, por ejemplo, transfiriendo el calor a un medio de transferencia de calor que, en sí mismo, puede emplearse entonces para calentar agua. Alternativamente, el calor puede eliminarse de la columna usando los circuitos de extracción lateral; cuando los circuitos de extracción lateral comprenden medios para eliminar calor, tal como un intercambiador de calor, puede extraerse calor de la columna transfiriéndolo a agua para producir vapor, o indirectamente por un medio de transferencia de calor.

El tiempo total de contacto entre el reactivo y los intermedios se mejora significativamente, ya que el tiempo total de residencia dentro de la columna reactiva se incrementa, comparado con los diseños de reactor de la primera a la cuarta generación.

La sección superior y la sección inferior de la columna pueden operarse a diferentes temperaturas, como se facilita por el perfil de temperatura de fraccionamiento. Esto permite que se empleen diferentes tipos de catalizador en las diferentes secciones de temperatura de la columna de destilación. Éste es el único diseño de reactor apropiado para un control efectivo del número de carbonos mediante el uso de diferentes zonas de catalizador dentro del mismo tanque de reacción que da cabida a la instalación simultánea de catalizador a base de hierro y cobalto. Esto lleva a un control exacto de divisiones del número de carbonos, no posible en otros diseños de reactor. Permite asimismo ajusfar las divisiones del número de carbonos mediante ajuste simple de los parámetros de operación del proceso como temperatura y presión.

La temperatura de las distintas secciones de la columna puede controlarse usando una serie de pasos, en cualquier combinación, incluyendo: ajustar un caudal y/o temperatura del circuito de extracción lateral; ajustar la temperatura y/o caudal de la alimentación en la columna; ajustar la temperatura, la razón de reflujo y/o el caudal del reflujo; y/o ajustar la tasa de ebullición de los fluidos de colas y/o la temperatura del vapor de los mismos. Ajustar la temperatura en la columna de destilación reactiva proporciona un medio efectivo de controlar el número de carbonos del producto hidrocarburo formado.

Por lo demás, el uso de extracciones laterales para retirar fracciones específicas ofrece dos ventajas no posibles previamente con los diseños de reactor conocidos. En particular, retirar fracciones que tienen un cierto número de carbonos (o rango de números de carbonos) depara un medio de obtener un producto hidrocarburo en un estado que requiere poco o ningún procesamiento, purificación o destilación adicional y, en consecuencia, puede suprimir la necesidad de pasos de procesamiento intensivos posteriormente. Además, retirar una fracción particular de la columna evita la reacción posterior de esa fracción y, por lo tanto, ofrece un medio efectivo de impedir la formación de un producto hidrocarburo que tiene un rango de números de carbonos más grande que la fracción separada.

En consecuencia, las extracciones laterales pueden brindar la oportunidad de retirar un producto específico o corte de número de carbonos en una columna de fraccionamiento. En contraste, con diseños de reactor previos, cualesquiera fluidos, incluyendo los reactantes, intermedios y productos de la reacción, permanecen en el mismo grupo de reactores y, en consecuencia, no era posible impedir que una cadena de carbono creciera más de lo requerido. La presente invención soluciona este problema, puesto que un operador puede evitar que cadenas del producto hidrocarburo crezcan más de lo requerido, retirándolos mediante la extracción lateral de la columna de destilación reactiva antes de que las cadenas crezcan demasiado. El punto de ebullición del plato dentro de la columna puede usarse como un indicador de la especie de hidrocarburo presente en ese plato. Por ejemplo, si la temperatura de ebullición de un plato particular parece estar aumentando, esto puede indicar que el número de carbonos promedio de la especie de hidrocarburo en ese plato está creciendo. De acuerdo con la presente invención, por lo tanto, el caudal de extracción lateral puede ajustarse para impedir la formación de cadenas pesadas o ceras.

Análogamente el catalizador de hidrotratamiento o catalizador de zeolita a base de ácido en secciones de catalizador separadas permite el hidrotratamiento y la conversión de etileno en números de carbonos más elevados dentro del mismo tanque de reacción.

En consecuencia, la presente invención puede incorporar igualmente hidrotratar cualesquiera compuestos olefínicos y/o compuestos hidrocarburos insaturados, producidos en la columna de destilación reactiva de acuerdo con la presente invención, para producir hidrocarburos saturados o parafinas.

Tal como se emplea en este capítulo descriptivo, el término parafinas puede significar hidrocarburos saturados o sustancialmente saturados, tales como alcanos, que típicamente sólo tienen enlaces únicos carbono-carbono. Además, tal como se emplea en este capítulo descriptivo, el término "hidrotratar" puede entenderse como incluyendo cualquier reacción o proceso que resulte en la adición de átomos de hidrógeno a hidrocarburos insaturados para hacerlos saturados (o sustancialmente saturados). Por ejemplo, olefinas o hidrocarburos insaturados comprenden enlaces carbono-carbono dobles y/o triples. Hidrotratar tales olefinas e hidrocarburos insaturados resulta en la adición de átomos de hidrógeno, rompiendo los enlaces carbono-carbono dobles y/o triples, y agregar hidrógeno a los carbonos respectivos.

El craqueo de metano y el hidrotratamiento de compuestos olefínicos/insaturados proporciona además ganancias de eficiencia a la presente invención, puesto que incorporar tales procesos en la cámara de destilación reactiva puede ofrecer un medio de reducir los requerimientos de energía de reformar gas natural gas en gas de síntesis. El metano se craquea predominantemente a etileno, que se usa posteriormente como molécula básica multifuncional en reacciones paralelas dentro de las zonas de catalizador de la columna de destilación reactiva para facilitar que bloques de construcción para átomos de carbono se añadan para crecimiento de la cadena de hidrocarburos mediante los mecanismos de reacción FT.

El término multifuncional puede usarse para describir moléculas que comprenden zonas reactivas o enlaces, zonas o enlaces que facilitan reacciones adicionales. Por ejemplo, un alcohol tiene un grupo -OH (hidroxilo). El oxígeno del -OH comprende parejas de electrons libres, que facilitan reacciones adicionales. Análogamente, las olefinas tienen enlaces C=C dobles, que comprenden reactividad para facilitar la formación de enlaces químicos adicionales. Multifuncional significa además que hay más de un sitio reactivo similar dentro de una molécula. Por ejemplo, una olefina puede considerarse como teniendo dos de tales sitios, en donde cada uno de los dos átomos de carbono de un enlace C=C doble tiene un sitio reactivo. Por ejemplo, cuando una molécula de hidrógeno reacciona con una olefina, puede romper el enlace C=C doble, cada uno de los átomos de hidrógeno formando un nuevo enlace con cada uno de los dos átomos de carbono. Puesto que un hidrocarburo saturado o parafina no tiene ninguno de tales sitios reactivos, o sitios en los que puedan agregarse enlaces, puede designarse no funcional.

El metano puede craquearse en la columna de destilación sometiendo el metano a temperaturas elevadas, descomponiendo asi el metano. Puesto que el metano se craquea por descomposición térmica, no es necesario un catalizador.

El craqueo de metano puede implicar descomposición térmica en átomos de carbono e hidrógeno elementales, o carbono e hidrógeno como sus radicales libres. Tan pronto como se extinguen estos átomos y/o radicales, los átomos/radicales se combinan para formar directamente acetileno y/o etileno; estos productos son moléculas excelentes para crecimiento de la cadena, debido a su reactividad.

El metano puede alimentarse en la columna a través de una entrada que tiene medios de calentamiento, tales como resistencias en espiral, que calientan el metano hasta una temperatura apropiada para craqueo. Estas entradas y medios de calentamiento pueden proveerse en una localización externa (por ejemplo, una tobera de alimentación) o interna a la columna. En una modalidad, la columna puede comprender una cámara de combustión y extinción rápida, que puede incluir una cámara; a medida que el gas metano craqueado caliente entra a la cámara o, alternativamente, a medida que gas metano se craquea en la cámara, líquido (tal como reflujo) puede caer sobre el gas craqueado a través de un distribuidor para extinguirlo. Por consiguiente, el craqueo y la extinción pueden llevarse a cabo en una cámara (tal como la cámara de combustión y extinción rápida) dentro de la columna.

Gas inerte puede mezclarse en cualquiera de las mezclas de alimentación en cualquier proporción, si se requiere. El gas inerte puede ser útil para un sinnúmero de razones, incluyendo controlar y/o reducir riesgos asociados con incendios y/o explosiones. Alternativamente, usar el citado gas inerte en una alimentación puede diluirlo efectivamente, ofreciendo por lo tanto medios efectivos de reducir y/o controlar calores de reacción. En consecuencia, esto proporciona un medio útil para un operador de reducir las temperaturas y/o la tasa de una reacción, si es necesario. Tal como se emplea en este capítulo descriptivo, se entenderá que gas inerte significa cualquier gas que no reacciona con otros componentes y alimentaciones de las reacciones de la presente invención, y puede incluir gases tales como dióxido de carbono y/o nitrógeno.

Extracciones laterales usadas para separación de productos son bien conocidas por las personas versadas en . el arte de la destilación. El uso de extracciones laterales permite la separación de productos de la zona de reacción para impedir el reciclaje del exceso de flujo descendente y el crecimiento asociado del número de carbonos. Este método específico de control del número de carbonos mediante fraccionamiento in situ y control de temperatura no es posible en los diseños de reactor de la primera a la cuarta generación. El circuito de extracciones laterales puede incluir medios de aumentar o controlar el flujo de fluido alrededor de él, tal como una bomba.

El flujo descendente de líquido dentro de la columna se utiliza como zona de extinción rápida para reactivos de alimentación de fase gaseosa/vapor. Esta zona de extinción da cabida efectivamente a gas de síntesis del reformador catalítico así como a acetileno del metano craqueado. No se requieren modificaciones en la configuración de destilación reactiva para dar cabida a este amplio rango de alimentaciones y mecanismos de reacción.

Gas de síntesis como alimentación lleva a la formación de agua como producto de la reacción de Fischer-Tropsch. El agua se hace hervir continuamente y se agota de la superficie del catalizador y la zona de reacción catalítica en la columna de fraccionamiento. Este agotamiento de vapor combate efectivamente la deposición de coque o carbón en la superficie del catalizador y constituye una mejora significativa sobre los diseños de reactor de la primera a la tercera generación.

De manera similar, el agua liberada se fracciona a la parte superior de la columna de destilación y se condensa con hidrocarburos en el condensador parcial. El tambor de reflujo en la salida del condensador es un tanque de separación de fases tipo decantador, que facilita la separación de hidrocarburos y fases líquidas acuosas. La fase agua se elimina del tanque y únicamente se recicla la fase hidrocarburo. Ésta es una mejora adicional sobre el diseño de reactor del arte actual, ya que la continua eliminación de agua únicamente de la zona de reacción y las corrientes de reciclaje internas no son posibles. La zona de reacción de Fischer-Tropsch es por consiguiente menos propensa a formar reacciones inversas indeseadas de cambio de agua.

Con los diseños de reactor previos (tales como los diseños de la primera a la cuarta generación), el agua formada como producto de reacción del proceso FT permanece en la mezcla de reacción y, en consecuencia, influye negativamente en la cinética de la reacción, puesto que las elevadas concentraciones de agua disminuyen las tasas de reacción.

Por otro lado, la eliminación de agua del medio de reacción en la presente invención (por ejemplo, separando agua utilizando el tambor de reflujo y haciendo refluir sustancialmente sólo hidrocarburo) tiene un efecto muy significativo sobre la tasa de reacción y facilita tasas de reacción mucho más rápidas, comparadas con los diseños de reactor convencionales.

Como las tasas de reacción de conversión se aumentan en relación con los diseños de reactor convencionales, se forman menos productos que quedan sin reaccionar en este diseño de reactor. Menos productos que quedan sin reaccionar permiten usar una corriente de reciclaje externa simplificada y más pequeña, y disminuir los requerimientos de capacidad y los costos del reformador catalítico y las unidades de purificación de hidrógeno.

Se observará que la invención puede modificarse dentro del ámbito de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para destilación reactiva de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono a hidrocarburos, caracterizado porque comprende: una columna que comprende por lo menos una zona de reacción y destilación combinada, que incluye una zona de catalizador y una zona libre de catalizador; un tubo de carga perforado en la columna que contiene catalizador cargado dentro del tubo; y una configuración de platos que permite que tanto líquido como vapor se pongan en contacto con el catalizador dentro de la zona de catalizador.

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o más zonas de reacción y destilación combinada.

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el tubo de carga perforado se extiende sustancialmente a lo largo del eje vertical de la columna, y se configura para permitir que ascienda vapor al tubo de carga perforado, y descienda líquido por el tubo de carga perforado.

4. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la zona libre de catalizador define un espacio dentro de la columna y fuera del tubo de carga perforado.

5. Un aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la configuración de platos comprende por lo menos un plato de disco y por lo menos un plato toroidal.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el plato toroidal comprende un plato separador.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el plato toroidal comprende un rebosadero de derrame exterior.

8. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende además por lo menos un plato tamizador y/o por lo menos un plato de válvulas.

9. El aparato de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque un espacio exterior del plato o cada plato comprende agujeros en el plato o cada plato.

10. El aparato de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el plato o cada plato comprende un rebosadero.

11. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el rebosadero del plato o cada plato tiene una altura de rebosadero que define una altura máxima de líquido de un líquido retenido en el plato o cada plato, y en donde la citada altura de rebosadero es ajustable.

12. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque un fondo del tubo de carga perforado comprende una malla metálica o tamiz.

13. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende además un tubo de rebosadero de catalizador central.

14. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la zona libre de catalizador y un diámetro del tubo de carga perforado se pueden controlar para facilitar la eliminación de calor específico y el control del calor de reacción.

15. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende además medios para dirigir vapor desde la parte superior de la columna a un condensador de reflujo, adaptado para condensar o condensar parcialmente el vapor dirigido desde la parte superior de la columna.

16. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende además un rehervidor adaptado para calentar el fluido en la columna.

17. Un proceso para convertir una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono en hidrocarburos, caracterizado porque comprende los pasos de: hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono a temperatura y presión elevadas en contacto con un catalizador apropiado en una columna de destilación reactiva; extraer un gas condensable de la columna de destilación reactiva a través de una corriente de cabezas, y enfriar el citado gas condensable en un condensador de cabezas para formar un fluido condensado; y hacer refluir el fluido condensado a la columna; y contactar el catalizador con el fluido condensado para enfriar el catalizador.

18. El proceso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además calentar metano en la cámara de destilación reactiva para proporcionar metano reformado, y extinguir el metano reformado.

19. El proceso de conformidad con la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque comprende además hidrotratar el producto de la reacción entre el hidrógeno y el monóxido de carbono y/o el producto de extinguir el metano reformado en la cámara de destilación reactiva.

20. El proceso de conformidad con la reivindicación 17, 18 o 19, caracterizado porque el catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono es un catalizador de metal de transición, típicamente de Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ta y W, un catalizador de metal noble de Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg y TI, un catalizador de zeolita, o un catalizador de ácido líquido homogéneo que comprende típicamente PTSA.

21. El proceso de conformidad con la reivindicación 19 o 20, caracterizado porque el paso de hidrotratamiento se lleva a cabo usando un catalizador de hidrotratamiento.

22. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21 , caracterizado porque el paso de craquear el metano se lleva a cabo en una cámara de combustión y extinción rápida.

23. El proceso de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque el catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono es un catalizador a base de cobalto o un catalizador a base de hierro.

24. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo a una presión en el rango de 1 kPa (abs) a 10000 kPa, preferiblemente de 1000kPa a 4000kPa.

25. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque una primera sección de la columna se opera a una temperatura en el rango de 20° a 850°C, o más preferiblemente de 100° a 350°C, en la presencia de un primer catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono.

26. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque una segunda sección de la columna se opera a una temperatura en el rango de 20° a 850°C, o más preferiblemente de 100° a 350°C, en la presencia de un segundo catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono.

27. El proceso de conformidad con la reivindicación 25 o 26, caracterizado porque la temperatura en la primera sección es diferente de la temperatura en la segunda sección.

28. El proceso de conformidad con la reivindicación 25, 26 o 27, caracterizado porque el primer catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono es diferente del segundo catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono.

29. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 25 a 28, caracterizado porque la temperatura en la primera sección es desde 200 a 300°C y el primer catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono es un catalizador a base de hierro.

30. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 25 a 29, caracterizado porque la temperatura en la segunda sección es desde 300 a 400°C and el segundo catalizador para hacer reaccionar el hidrógeno y el monóxido de carbono es un catalizador a base de cobalto.

31. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 30, caracterizado porque comprende además controlar una relación de reflujo de destilación reactiva para controlar el número de carbonos y la proporción de cada hidrocarburo producido por la reacción.

32. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 31 , caracterizado porque comprende además usar el vapor generado en la reacción para extraer impurezas del catalizador para mejorar la vida útil del catalizador.

33. El proceso de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 32, caracterizado porque el calor exotérmico generado por la reacción se usa para calentar y/o hervir fluido en la columna de destilación reactiva.

34. El proceso de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 33, caracterizado porque comprende además extraer una fracción de uno o más arrastres laterales, proveyéndose la corriente de cabezas y/o la corriente de colas de destilación la columna de destilación reactiva para impedir que la citada fracción reaccione posteriormente.

35. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 34, caracterizado porque comprende además hidrotratar compuestos de hidrocarburos olefínicos y/o insaturados, producidos por la reacción de hidrógeno e hidrocarburos olefínicos o insaturados para producir hidrocarburos saturados o parafinas.

36. El proceso de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el paso de hidrotratamiento se lleva a cabo un catalizador de hidrotratamiento de superácido de fase líquida homogéneo y/o heterogéneo.

37. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 36, caracterizado porque el catalizador utilizado para la reacción del monóxido de carbono y el hidrógeno es un catalizador de ácido de fase líquida homogéneo o fase sólida heterogéneo.

38. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 37, caracterizado porque el catalizador utilizado para la reacción del monóxido de carbono y el hidrógeno con hidrocarburos de longitud de cadena variable se provee en un lecho fijo y/o de relleno, o dentro de una mezcla líquida, en la columna de destilación reactiva.

39. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 38, caracterizado porque comprende además usar por lo menos un circuito de extracción lateral para retirar fluido de la columna de destilación reactiva, en donde el citado por lo menos un circuito de extracción lateral comprende además medios para calentar y/o enfriar el fluido extraído para controlar la temperatura en la columna de destilación reactiva.

40. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 39, caracterizado porque comprende además usar por lo menos un circuito de extracción lateral para extraer fluido de una primera localización en la columna de destilación reactiva, y regresar el fluido extraído a una segunda localización en la columna de destilación, en donde las localizaciones primera y segunda son las mismas, o diferentes.

41. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 40, caracterizado porque comprende además separar los hidrocarburos producidos en la columna de destilación reactiva en una o más fracciones, y retirar una fracción de una o más extracciones laterales, la corrientes de cabezas, y/o la corriente de colas de destilación provistas en la columna de destilación reactiva.

42. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 41 caracterizado porque comprende proveer la columna de destilación reactiva con una o más corrientes de alimentación, en donde un hidrocarburo se inyecta en la columna a través de una o más corrientes de alimentación, y en donde el hidrocarburo inyectado tiene una longitud de cadena de carbonos que es menor que, igual a, o mayor que una longitud de cadena de carbonos que el hidrocarburo producido en la columna.

43. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 42 caracterizado porque una alimentación, provista en un estado líquido, estado gaseoso, y/o una mezcla de los anteriores, para hacer reaccionar en la columna de destilación reactiva comprende uno o más de los siguientes: a. gas natural gas, que contiene preferiblemente 75% a 100% de metano, preferiblemente sustancialmente libre de sulfuro de hidrógeno y/o compuestos que contienen azufre; b. gas de síntesis que comprende monóxido de carbono e hidrógeno; c. gas metano reformado que contiene acetileno y/o una especie química olefínica o insaturada multifuncional que tiene un rango de números de carbonos de C2 a C2o; d. gas inerte, que comprende preferiblemente nitrógeno y/o anhídrido carbónico; y e. gas hidrógeno.

44. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 43, caracterizado porque el hidrocarburo producido por la reacción se elimina de la columna como una o más fracciones, y en donde la fracción es uno o más de los siguientes: f. un combustible para automotores, que tiene un número de carbonos sustancialmente en el rango C5 a Ci4, en donde el combustible para automotores es opcionalmente nafta, gasolina y/o diesel; g. un queroseno (apropiado para uso para proporcionar iluminación o como un combustible); h. un combustible de aviación; i. un combustible pesado, en donde el combustible pesado es opcionalmente un combustible marino, combustible para barcos, un combustible para calderas, un alquitrán, un betún o una cera que tiene un número de carbonos sustancialmente en el rango C10 a C30; j. un compuesto olefínico y/o aromático, parafínico, que opcionalmente comprende etileno, propileno, y/o butileno, o que opcionalmente tiene un número de carbonos sustancialmente en el rango C2 a C10; k. un gas combustible y/o un gas de cabezas ligeras no condensable, que comprende un número de carbonos sustancialmente en el rango C1 a C5; I. un gas licuado de petróleo (LPG), que tiene un número de carbonos sustancialmente en el rango C3 a C5.

45. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 44, caracterizado porque comprende además el paso de controlar una temperatura en la columna de destilación reactiva por uno cualquiera o más de los siguientes pasos: ajustar un caudal y/o temperatura de un circuito de extracción lateral; ajustar la temperatura y/o caudal de la alimentación a la columna; ajustar la temperatura, la razón de reflujo y/o caudal del reflujo; ajustar la velocidad de ebullición de los fluidos de colas de destilación y/o la temperatura de vapor de los mismos.

46. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 45, caracterizado porque comprende además el paso de controlar el crecimiento de la cadena de carbono de un hidrocarburo, que comprende uno o más de los siguientes pasos: ajustar la temperatura de la columna; ajustar la presión de la columna; y ajustar la temperatura, la razón de reflujo y/o caudal del reflujo.

47. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 46 caracterizado porque el calor extraído de la columna de destilación reactiva se utiliza para producir vapor, que tiene una presión preferiblemente de 100 kPag a 6000 kPag.

48. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 47, caracterizado porque comprende además separar por fases fluidos condensados en un condensador de cabezas en agua e hidrocarburo producidos por la reacción, en donde preferiblemente la separación de fases se lleva a cabo por decantación.

49. Un proceso sustancialmente como se describe en este capítulo descriptivo, con referencia a los dibujos.

50. Una columna de destilación configurada para llevar a cabo un proceso definido en una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 49.