MX2014011361A - Proceso para la eliminacion de nitrogeno de corrientes de combustible con liquidos ionicos de caprolactamio. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para eliminar un compuesto de nitrógeno de una alimentación de combustible, tal como un gasóleo de vacío o un combustible diesel, en el donde el proceso incluye las etapas de poner en contacto la alimentación de combustible que comprende el compuesto de nitrógeno, con un líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, para producir una mezcla de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible y combustible; y separar la mezcla para producir un efluente de gasóleo de vacío o de diesel que tiene un contenido de nitrógeno reducido con respecto a la alimentación de gasóleo de vacío o diesel inicial. La invención proporciona además un uso alternativo para el líquido iónico caprolactamio que se produce en grandes cantidades para la fabricación de caprolactama.

Description

PROCESO PARA LA ELIMINACION DE NITROGENO DE CORRIENTES DE COMBUSTIBLE CON LÍQUIDOS IÓNICOS DE CAPROLACTAMIO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a procesos para reducir el contenido de nitrógeno en combustibles líquidos hidrocarbonados tal como el gasóleo de vacío (VGO) y el combustible diesel. Más particularmente, la presente invención se refiere a la eliminación de contaminantes de nitrógeno del VGO y del combustible diesel usando un líquido iónico que es un intermediario en la fabricación de caprolactama .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El gasóleo de vacío (VGO) es una fracción de hidrocarburos que se puede convertir en una fracción de hidrocarburos de mayor valor, tal como el combustible diesel, combustible de aviación, la nafta, la gasolina y otras fracciones con menor punto de ebullición en los procesos de refinación, tales como hidrocraqueo y craqueo catalítico fluido (FCC) . Sin embargo, las corrientes de alimentación del VGO que tienen cantidades más altas de nitrógeno son más difíciles de convertir. Por ejemplo, el grado de conversión, los rendimientos del producto, la desactivación del catalizador, y/o capacidad para cumplir con las especificaciones de calidad del producto, pueden verse afectadas negativamente por el contenido de nitrógeno de la corriente de alimentación. Es bien conocida en el estado de la técnica, la reducción del contenido de nitrógeno del VGO mediante reacciones de hidrogenación catalítica, tal como en una unidad de procesamiento de hidrotratamiento .

Algunos problemas similares están involucrados en el procesamiento del combustible diesel. El combustible diesel contiene moléculas que contienen azufre las cuales son contaminantes bien conocidos por los expertos en la técnica. Por lo tanto, existe una necesidad cada vez mayor de proporcionar combustibles diesel que tienen un contenido de azufre ultra bajo. Una forma típica para eliminar el azufre del combustible diesel, es mediante la hidrodesulfuración catalítica (HDS) . Es, sin embargo, cada vez más difícil hidrodesulfurizar catalíticamente los combustibles diesel al nivel más bajo de azufre que ahora es requerido. Dado que el contenido de nitrógeno interfiere con la eliminación efectiva del azufre, es necesario eliminar el nitrógeno antes de llevar a cabo la eliminación del azufre.

Son bien conocidos en el estado de la técnica, varios procesos que utilizan líquidos iónicos para la eliminación de los compuestos de azufre y nitrógeno de las fracciones de hidrocarburos. Así pues, la patente US 7,001,504 B2 describe un procedimiento para la eliminación de compuestos orgánicos de azufre de materiales de hidrocarburos el cual incluye, poner en contacto un liquido iónico con un material de hidrocarburo para extraer los compuestos que contienen azufre en el liquido iónico. La patente US 7,553,406 B2 describe un procedimiento para la eliminación de impurezas polarizables de hidrocarburos y de mezclas de hidrocarburos utilizando líquidos iónicos como medio de extracción. Dicha patente US 7,553,406 B2 describe además, diferentes líquidos iónicos que muestran diferentes propiedades extractivas para diferentes compuestos polarizables.

Por lo tanto, sigue existiendo una necesidad en el estado de la técnica, de procesos mejorados que permitan la eliminación de compuestos que comprenden nitrógeno de gasóleos de vacío (VGO) y de combustibles diesel, así como de otros tipos de combustibles.

El caprolactamio es un intermediario en la fabricación de caprolactama, que a su vez se utiliza en la producción de polímeros de ingeniería tales como la poliamida 6. Debido a que millones de toneladas de caprolactama se usan cada año, hay correspondientemente grandes cantidades de líquido iónico de caprolactamio que es producido. Aunque este líquido iónico se ha conocido durante muchos años, apenas se muestra en la presente solicitud de patente, que es eficaz en el tratamiento de combustibles, tales como el combustible diesel y el gasóleo de vacío.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En una modalidad de realización, la presente invención se refiere a un proceso para la eliminación de un compuesto de nitrógeno de un gasóleo de vacio que comprende, poner en contacto el gasóleo de vacio con un liquido iónico de caprolactamio inmiscible en VGO, para producir una mezcla de gasóleo de vacio y de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en VGO, y separar la mezcla para producir un efluente de gasóleo de vacio y un efluente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en VGO que comprende el compuesto de nitrógeno. El liquido iónico usado en la presente invención se muestra en la siguiente fórmula, el cual es utilizado en el estado de la técnica para la producción de caprolactama . ciclohexanona liquido caprolactama oxima iónico En otra modalidad de realización, la presente invención se refiere a un proceso para la eliminación de un compuesto de nitrógeno a partir de un combustible diesel que comprende, poner en contacto el combustible diesel con un liquido iónico de caprolactamio inmiscible en diesel, para producir una mezcla de diesel y de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en diesel, y separar el mezcla para producir un efluente de combustible diesel y un efluente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en diesel que comprende el compuesto de nitrógeno.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un esquema de flujo simplificado que ilustra diversas modalidades de realizaciones de la presente invención .

Las figuras 2A y 2B son esquemas de flujo simplificados que ilustran diferentes modalidades de realizaciones de una zona de extracción de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En general, la presente invención se puede usar para eliminar un compuesto de nitrógeno de un combustible liquido hidrocarbonado, más específicamente, de una fracción de hidrocarburo de gasóleo de vacío (VGO) o de combustible diesel, mediante el uso de un líquido iónico de caprolactamio .

Los términos "gasóleo de vacío", "VGO", "fase de VGO" y los términos similares relacionados con gasóleos de vacío, tal como se utilizan en la presente solicitud de patente, se deben de interpretar ampliamente a fin de comprender, no sólo sus significados ordinarios tal como los usados por los expertos en la materia de la producción y conversión de dichas fracciones de hidrocarburos, sino que también se deben interpretar en una manera más amplia, para considerar la aplicación de nuestros procesos a fracciones de hidrocarburos que presentan características similares al VGO. Por lo tanto, los términos comprenden la destilación directa del VGO, como puede ser la producida en una sección de fraccionamiento de crudo de una refinería de petróleo, así como, cortes de productos de VGO, fracciones, o corrientes que se pueden producir, por ejemplo, mediante unidades de procesamiento de coquización, desasfaltado, y de reducción de la vizcosidad, o que se pueden producir mediante la mezcla de diversos hidrocarburos .

En general, el VGO comprende componentes de hidrocarburos de petróleo que tienen un punto de ebullición en el intervalo de 100°C a 720°C. En una modalidad de realización de la presente invención, el VGO tiene un punto de ebullición de 250°C a 650°C y tiene una densidad en el intervalo de 0.87 a 0.95 g/cm3. En otra modalidad de realización, el VGO tiene un punto de ebullición de 95°C a 580°C; y en una modalidad de realización adicional, el VGO tiene un punto de ebullición de 300°C a 720°C. Generálmente, el VGO puede contener de 100 a 30,000 ppm en peso de nitrógeno; de 1000 a 50, 000 ppm en peso de azufre; y de 100 ppm en peso a 2,000 ppm en peso de metales. En una modalidad de realización de la presente invención, el contenido de nitrógeno del VGO oscila de 200 y 5,000 ppm en peso. En otra modalidad de realización, el contenido de azufre del VGO varia de 1,000 a 30,000 ppm en peso. El contenido de nitrógeno se puede determinar mediante el método ASTM D4629-02, detección de Trazas de Nitrógeno en Hidrocarburos Líquidos del Petróleo por Jeringa/Combustión Oxidativa de Entrada y Quimioluminiscencia . El contenido de azufre se puede determinar usando el método ASTM D5453-00, Fluorescencia Ultravioleta; y el contenido de metales se puede determinar por el método UOP389-09, Trazas de Metales en Petróleos por Incineración Húmeda y ICP-OES. A menos que se indique lo contrario, los métodos de análisis utilizados en la presente solicitud de patente, tal como ASTM D5453-00 y UOP389-09 están disponibles a través de ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA, USA.

Los términos "diesel", "combustible diesel", "mezclas de diesel", "fase de diesel" y términos similares relacionados con diesel, se puede utilizar en varias ocasiones en la siguiente descripción y en las reivindicaciones adjuntas. Los términos deben ser interpretados en el sentido más amplio para que puedan entenderse y para que comprendan, no sólo los significados ordinarios que son utilizados por los expertos en la técnica, tal como combustible destilado utilizado en motores diesel, sino que puedan entenderse de manera más amplia a fin de considerar la amplitud de nuestros procesos, también para los combustibles que presentan características similares al diésel. Por lo tanto, los términos incluyen, pero no se limitan a, diesel de destilación directa, diesel mezclado, aceite de ciclo ligero, gasóleo de coquización ligero, aceites de ciclo ligero pesados y similares.

Los procesos de acuerdo con la presente invención, son útiles para eliminar un compuesto de nitrógeno a partir de combustibles tales como gasóleo de vacío y combustible diesel. Es decir, con la presente invención se elimina al menos un compuesto de nitrógeno. Se entiende, que el combustible usualmente comprenderá una pluralidad de compuestos de nitrógeno de diferentes tipos en diferentes cantidades. Por lo tanto, con la presente invención se elimina al menos una parte, de al menos un tipo, de un compuesto de nitrógeno. Con la presente invención se pueden eliminar las mismas o diferentes cantidades de cada tipo de compuesto de nitrógeno, y algunos tipos de compuestos de nitrógeno no pueden ser eliminados. En una modalidad de realización de la presente invención, el contenido de nitrógeno del combustible se reduce en al menos 40% en peso. En otra modalidad de realización, el contenido de nitrógeno se reduce en al menos 75% en peso.

Se utilizan líquidos iónicos para extraer uno o más compuestos de nitrógeno del VGO. Generalmente, los líquidos iónicos son sales orgánicas no acuosas compuestas de iones, en donde el ion de carga positiva es equilibrado con el ion negativo. Estos materiales tienen bajos puntos de fusión, a menudo por debajo de 100°C, presión de vapor indetectable, y buena estabilidad química y térmica. La carga catiónica de la sal se localiza sobre los heteroátomos , tales como nitrógeno, fósforo, azufre, arsénico, boro, antimonio y aluminio, y los aniones puede ser cualquier especie inorgánica, orgánica, u organometálica .

Los líquidos iónicos adecuados para el uso en la presente invención, son los inmiscibles en el combustible que está siendo tratado mediante los líquidos iónicos de caprolactamio . Como se utiliza en la presente invención, el término "líquido iónico inmiscible" significa el líquido iónico inmediato que se muestra la siguiente ecuación de reacción : + (NhUhSC ciclohexanona líquido caprolactama oxima iónico De acuerdo con los términos comunes utilizados en el estado de la técnica, el liquido iónico introducido de primera instancia en la etapa de eliminación de nitrógeno, puede ser denominado como un "liquido iónico de caprolactamio pobre" lo que generalmente significa un liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible que no está saturado con uno o más compuestos de nitrógeno extraídos. El líquido iónico de caprolactamio pobre, puede incluir uno o ambos de los líquidos iónicos de caprolactamio fresco y regenerado, y es adecuado para aceptar o extraer el nitrógeno de la alimentación de combustible. Asimismo, el efluente del líquido iónico de caprolactamio puede ser denominado como "líquido iónico de caprolactamio enriquecido", lo cual generalmente significa un efluente de líquido iónico de caprolactamio immiscible en combustible producido por una etapa de eliminación de nitrógeno o proceso, o de otra manera, incluye una mayor cantidad de compuestos de nitrógeno extraídos que la cantidad de compuestos de nitrógeno extraídos incluidos en el líquido iónico de caprolactamio pobre. Un líquido iónico de caprolactamio enriquecido puede requerir la regeneración o la dilución, por ejemplo, con líquido iónico de caprolactamio fresco, antes de reciclar el líquido iónico de caprolactamio enriquecido a la misma u otra etapa de eliminación de nitrógeno del proceso.

En una modalidad de realización, la presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de nitrógeno de gasóleo de vacio (VGO) , combustible diesel u otro combustible, que comprende una etapa de contactación y una etapa de separación. En la etapa de contactación, un combustible que comprende un compuesto de nitrógeno y un liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, se ponen en contacto y se mezclan. La contactación puede facilitar la transferencia y la extracción de los uno o más compuestos de nitrógeno desde el combustible hacia el liquido iónico caprolactamio. Aunque un liquido iónico de caprolactamio que es parcialmente soluble en el combustible puede facilitar la transferencia del compuesto de nitrógeno desde del combustible hacia el liquido iónico, no se requiere una solubilidad parcial. Las mezclas insolubles de líquidos iónicos de caprolactamio/combustible pueden tener una suficiente área superficial interfacial entre el combustible y el liquido iónico de caprolactamio, como para ser útiles. En la etapa de separación, la mezcla de combustible y de liquido iónico de caprolactamio se sedimenta, o bien, se deja asentar y se forman dos fases, una fase de combustible y una fase de liquido iónico de caprolactamio, las cuales están separadas para producir un efluente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible y un efluente de gasóleo de vacio.

El proceso puede realizarse en varios equipos que son bien conocidos en el estado de la técnica, y que son adecuados para llevar a cabo una operación discontinua o continua. Por ejemplo, en una forma de pequeña escala de la presente invención, el combustible y el liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, se pueden mezclar en un vaso de precipitados, en un matraz, u en otro recipiente, por ejemplo, mediante agitación, mediante sacudidas, mediante el uso de un mezclador o con un agitador magnético. El mezclado o la agitación se detiene, y la mezcla forma una fase de combustible y una fase liquida iónica de caprolactamio que se pueden separar, por ejemplo, mediante decantación, centrifugación, o mediante el uso de una pipeta, para producir un efluente de combustible que tiene un menor contenido de nitrógeno en relación con el del combustible inicial. El proceso también da como resultado la producción de un efluente liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, que comprende uno o más compuestos de nitrógeno.

Las etapas de contactación y de separación se pueden repetir, por ejemplo, cuando el contenido de nitrógeno del efluente de combustible va a ser reducido aún más, para obtener un nivel de nitrógeno deseado en la corriente del producto de combustible final del proceso. Cada conjunto, grupo, o par de etapas de contactación y de separación, pueden ser referidas como una etapa de eliminación de nitrógeno. Por lo tanto, la presente invención comprende además, etapas individuales y múltiples de eliminación de nitrógeno. Una zona de eliminación de nitrógeno puede ser utilizada para realizar una etapa de eliminación de nitrógeno. Tal como se utiliza en la presente solicitud de patente, el término "zona" puede referirse a uno o más elementos del equipo y/o a una o más sub-zonas. Los elementos del equipo pueden incluir, por ejemplo, uno o más contenedores, calentadores, separadores, intercambiadores, conductos, bombas, compresores, y los controladores . Adicionalmente , un elemento del equipo puede incluir además, una o más zonas o sub-zonas. El proceso para la eliminación de nitrógeno o una etapa, pueden llevarse a cabo de manera similar y también con un equipo similar, que se utiliza para llevar a cabo otras operaciones de lavado liquido a liquido y de extracción. El equipo adecuado incluye, por ejemplo, columnas con bandejas, envasadoras, discos o placas rotatorias, y mezcladoras estáticas. Las columnas de pulsos y los tanques de mezclado/sedimentación, también pueden ser utilizados .

La figura 1 es un esquema de flujo que ilustra diversas modalidades de realización de la presente invención, asi como algunas de las etapas opcionales y/o alternativas y los aparatos comprendidos por la presente invención.

Una corriente de combustible (2) y una corriente de liquido iónico de caprolactamio immiscible en combustible (4), se introducen a, y se ponen en contacto, y se separan en, la zona de eliminación de nitrógeno (100), para producir una corriente de un efluente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible (8) y una corriente de un efluente de combustible (6), tal como se describió anteriormente .

La corriente de líquido iónico de caprolactamio (4) puede estar compuesta de la corriente de líquido iónico de caprolactamio fresco (3) y/o de una o más corrientes de líquido iónico de caprolactamio que son recicladas en el proceso, tal como se describe a continuación. En una modalidad de realización de la presente invención, una parte o la totalidad de la corriente del efluente de combustible (6), se pasa a través del conducto (10) a una zona de conversión de hidrocarburos (800) . La zona de conversión de hidrocarburos (800) puede, por ejemplo, comprender al menos uno de un FCC y un proceso de hidrocraqueo, los cuales son bien conocidos en el estado de la técnica.

Una etapa de lavado de combustible opcional puede utilizarse, por ejemplo, para recuperar el líquido iónico de caprolactamio que es arrastrado o, de otra manera, que permanece en la corriente del efluente de combustible, mediante el uso de agua para lavar o extraer el líquido iónico del efluente de combustible. En esta modalidad de realización, una parte o la totalidad de la corriente del efluente de combustible (6) (como es alimentada) y una corriente de agua (12) (como solvente), son introducidas a la zona de lavado de combustible (400) . Las corrientes del efluente de combustible y de agua introducidas a la zona de lavado (400), se mezclan y se separan para producir una corriente de combustible lavado (14) y una corriente de agua gastada (16), la cual comprende el liquido iónico caprolactamio. La etapa de lavado de combustible puede llevarse a cabo de una manera similar y con equipo similar al utilizado para llevar a cabo otras operaciones de lavado liquido a liquido y de extracción, tal como se discutió anteriormente. Varias condiciones y equipos de las etapas de lavado de combustible, tales como la temperatura, presión, tiempos, y solventes en una relación de alimentación, pueden ser las mismas que, o diferente de, las condiciones y equipos de la zona de eliminación de nitrógeno. En general, las condiciones de la etapa de lavado de combustible estarán dentro de los mismos rangos indicados anteriormente para las condiciones de la etapa de eliminación de nitrógeno. Una parte o la totalidad de la corriente de combustible lavado (14), puede ser pasado a una zona de conversión de hidrocarburos (800).

Una etapa de regeneración del liquido iónico de caprolactamio opcional, puede utilizarse, por ejemplo, para regenerar el líquido iónico mediante la eliminación del compuesto de nitrógeno del líquido iónico, es decir, reduciendo el contenido de nitrógeno del líquido iónico de caprolactamio enriquecido. En una modalidad de realización de la present einvención, una parte o la totalidad de la corriente del efluente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible (8) (como es alimentado), que comprende el compuesto de nitrógeno y una corriente de regeneración de solvente (18), se introducen a la zona de regeneración líquido iónico (500). Las corrientes del efluente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible y de solvente de regeneración, se mezclan y se separan para producir una corriente de extracción (20) que comprende el compuesto de nitrógeno, y una corriente de líquido iónico de caprolactamio regenerado (22). La etapa de regeneración del líquido iónico de caprolactamio puede llevarse a cabo de una manera similar y con equipo similar al utilizado para llevar a cabo otras operaciones de lavado líquido a líquido y de extracción, tal como se discutió anteriormente .

Varias condiciones de la etapa de regeneración del líquido iónico de caprolactamio, tal como la temperatura, la presión, los tiempos, y la proporción de solvente a ser alimentado, pueden ser las mismas que, o diferente de, las condiciones de eliminación de nitrógeno. En general, las condiciones de la etapa de regeneración del liquido iónico, caerán dentro de los mismos rangos dados anteriormente para las condiciones de la etapa de eliminación de nitrógeno.

En una modalidad de realización de la presente invención, la corriente de solvente de regeneración (18) comprende una fracción de hidrocarburo más ligeros que el combustible y la cual es inmiscible con el liquido iónico de caprolactamio . La fracción de hidrocarburos más ligera puede consistir en un compuesto de hidrocarburo simple o puede comprender una mezcla de hidrocarburos. En una modalidad de realización de la presente invención, la fracción de hidrocarburos más ligeros, comprende al menos uno de una nafta, gasolina, diesel, aceite de ciclo ligero (LCO) , y una fracción de hidrocarburos de gasóleo de coquización ligero (LCGO) . La fracción de hidrocarburos más ligeros puede comprender fracciones y/o productos de destilación directa de los procesos de conversión, tales como hidrocraqueo, hidrotratamiento, craqueo catalítico fluido (FCC), reformación, coquización, y reducción de la viscosidad. En esta modalidad de realización, la corriente de extracción (20) comprende el solvente de regeneración de hidrocarburos más ligeros y el compuesto de nitrógeno. En otra modalidad de realización de la presente invención, la corriente de solvente de regeneración (18) comprende agua, y la corriente de extracción que se produce de la etapa de regeneración de liquido iónico (20) comprende el compuesto de nitrógeno, y el liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible regenerado (22) comprende agua y liquido iónico de caprolactamio. En una modalidad de realización de la invención, en donde la corriente del solvente de regeneración (18) comprende agua, una parte o la totalidad de la corriente de agua gastada (16) puede proporcionar una parte o la totalidad de la corriente de solvente de regeneración (18). Independientemente de si la corriente del solvente de regeneración (18) comprende una fracción de hidrocarburos más ligeros o agua, una parte o la totalidad de la corriente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en VGO regenerado (22), puede ser reciclada a la etapa de eliminación de nitrógeno a través de un conducto, no mostrado, que es consistente con otras condiciones de operación del proceso. Por ejemplo, una limitación en el contenido de agua de la corriente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en VGO (4) o de la mezcla de liquido iónico de caprolactamio/combustible en la zona de eliminación de nitrógeno (100), se puede solventar mediante el control de la proporción y del contenido de agua de las corrientes de líquidos iónicos frescos y reciclados.

Una etapa opcional de secado del liquido iónico se ilustra mediante la zona de secado (600). La etapa de secado del líquido iónico se puede emplear para reducir el contenido de agua de una o más de las corrientes que comprenden el líquido iónico para controlar el contenido de agua en la etapa de eliminación de nitrógeno, como se describió anteriormente. En la modalidad de realización que se ilustra en la figura 1, una parte o la totalidad de la corriente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible regenerado (22), se introduce en la zona de secado (600) . Aunque no se muestra en la presente solicitud de patente, otras corrientes que comprenden líquido iónico tales como la corriente de líquido iónico de caprolactamio fresco (3), la corriente del. efluente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible (8), y la corriente de agua gastada (16), también se pueden secar en cualquier combinación en la zona de secado (600) . Para secar la corriente o corrientes de líquido iónico de caprolactamio, el agua contenida en dichas corrientes puede ser eliminada por uno o más de diversos métodos que son bien conocidos en el estado de la técnica, los cuales incluyen la destilación, destilación rápida y la utilización de un gas inerte seco para quitar dicha agua. Generalmente, la temperatura de secado puede variar desde 100°C a menos de la temperatura de descomposición del líquido iónico, es decir, generalmente a menos de 300°C. La presión puede variar de 35 kPa(g) a 250 kPa(g). La etapa de secado produce una corriente de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible secado (24) y una corriente de efluente de agua de la zona de secado (26) . Aunque no se ilustre en la presente solicitud de patente, una parte o la totalidad de la corriente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible secado (24), puede ser reciclada o pasada para proporcionar la totalidad o una porción del liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible que es introducido a la zona de eliminación de nitrógeno (100) . Una parte o la totalidad de la corriente del efluente de agua de la zona de secado (26) puede ser reciclada o pasada para proporcionar la totalidad o una parte del agua que es introducida en la zona de lavado del VGO (400) y/o en la zona de regeneración liquido iónico (500).

En otra modalidad de realización de la presente invención, la corriente del efluente de liquido iónico (8) que consiste en el liquido iónico de caprolactamio gastado y que contiene las especies de nitrógeno extraídas del combustible del líquido hidrocarbonado, se utiliza directamente sin regeneración en la producción de caprolactama .

La figura 2? ilustra una modalidad de realización de la presente invención, la cual puede ser practicada en la zona de eliminación de nitrógeno o de extracción (100), que comprende una columna de extracción en contracorriente de multi-etapas (105) , en donde el combustible y el líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, son puestos en contacto y son separados. La corriente de alimentación de combustible (2) entra en la columna de extracción (105) a través de la entrada de alimentación (102) y la corriente de liquido iónico de caprolactamio pobre (4) entra en la columna de extracción (105) a través de entrada de liquido iónico (104). En las figuras, los números de referencia de las corrientes y las lineas o conductos en los que éstas fluyen, son los mismos. La entrada de la alimentación de combustible (102) está situada debajo de la entrada de liquido iónico (104). El efluente de combustible pasa a través de la salida del efluente de combustible (112) en una parte superior de la columna de extracción (105) hacia el conducto del efluente de combustible (6) . El efluente del liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible que incluye los compuestos de nitrógeno eliminados de la alimentación de combustible, pasa a través de la salida del efluente de liquido iónico de caprolactamio (114) en una porción inferior de la columna de extracción (105) hacia el conducto del efluente de liquido iónico de caprolactamio (8) .

La figura 2B ilustra otra modalidad de realización de la zona de lavado de eliminación de nitrógeno (100) que comprende, una zona de contactación (200) y una zona de separación (300). En esta modalidad de realización de la presente invención, la corriente de liquido iónico de caprolactamio pobre (4) y la corriente de alimentación de combustible (2) son introducidas en la zona de contactación (200) y son mezcladas mediante la introducción de una corriente de alimentación de combustible (2) en la corriente de líquido iónico de caprolactamio pobre que está fluyendo (4) y pasando las corrientes combinadas a través del mezclador estático conectado en linea (155) . Los mezcladores estáticos conectados en línea, son bien conocidos en el estado de la técnica y pueden incluir un conducto con artefactos internos fijos, tales como deflectores o bafles, aletas, y canales que mezclan el fluido a medida que fluye a través del conducto. En otra modalidad de realización de la presente invención, que no se ilustra en la presente solicitud de patente, la corriente de líquido iónico de caprolactamio pobre (4), puede ser introducido en la corriente de alimentación del combustible (2), o la corriente de líquido iónico de caprolactamio pobre (4) y la corriente de alimentación de combustible, se pueden combinar a través de un conducto en forma de "Y". En otra modalidad de realización, la corriente de líquido iónico de caprolactamio pobre (4) y la corriente de alimentación de combustible (2), se introducen por separado en el mezclador estático conectado en línea (155) . En aún otras modalidades de realización de la presente invención, las corrientes se pueden mezclar por cualquier método bien conocido en el estado de la técnica, incluyendo operaciones de agitación y de mezclado de tanques.

La mezcla que comprende combustible y liquido iónico de caprolactamio, se transfiere a la zona de separación (300) a través del conducto de transferencia (7). La zona de separación (300) comprende el recipiente de separación (165) en donde las dos fases se dejan separar en una fase de liquido iónico de caprolactamio enriquecido la cual se retira de una porción inferior del recipiente de separación (165) a través del conducto del efluente de liquido iónico de caprolactamio (8) y la fase de combustible que se retira de la parte superior del recipiente de separación (165) a través del conducto del efluente de combustible (6). El recipiente de separación (165) puede comprender una derivación, no ilustrada, a partir de la cual el liquido iónico de caprolactamio enriquecido, es retirado a través del conducto (8).

El recipiente de separación (165) puede contener un medio sólido (175) y/u otros dispositivos coalescentes que facilitan la separación de las fases. En otras modalidades de realización de la presente invención, la zona de separación (300) puede comprender múltiples recipientes que pueden estar dispuestos en serie, en paralelo, o una combinación de los mismos. Los recipientes de separación pueden ser de cualquier forma y configuración para facilitar la separación, la colecta y la eliminación de las dos fases. En una modalidad de realización adicional de la presente invención, la zona de eliminación de nitrógeno (100) puede incluir un recipiente único en donde la corriente de liquido iónico de caprolactamio pobre (4) y la corriente de alimentación combustible (2) son mezcladas, y a continuación, permanecen en el recipiente para dejar que se sedimenten o asienten y se formen las fases de efluente de combustible y de liquido iónico de caprolactamio enriquecido. En una modalidad de realización de la presente invención, el proceso comprende al menos dos etapas de eliminación de nitrógeno. Por ejemplo, el efluente de combustible que proviene a partir de una etapa de eliminación de nitrógeno, puede ser pasado directamente como la alimentación de combustible a una segunda etapa de eliminación de nitrógeno. En otra modalidad de realización, el efluente de combustible que proviene a partir de una etapa de eliminación de nitrógeno, puede ser tratado o procesado antes de ser introducido como la alimentación de combustible a la segunda etapa de eliminación de nitrógeno. No hay ningún requisito en cuanto a que cada zona de eliminación de nitrógeno, comprenda el mismo tipo de equipo. Diferentes equipos y condiciones pueden ser utilizadas en diferentes zonas de eliminación de nitrógeno.

La etapa de eliminación de nitrógeno puede llevarse a cabo en condiciones de eliminación de nitrógeno, incluyendo temperaturas y presiones suficientes para mantener al liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, a las alimentaciones de combustible y, a los efluentes, en forma liquida. Por ejemplo, la temperatura de la etapa de eliminación de nitrógeno, puede oscilar entre 10°C y menos que la temperatura de descomposición del liquido iónico de caprolactamio; y la presión puede oscilar entre la presión atmosférica y 700 kPa(g). Cuando el liquido iónico inmiscible en combustible comprende más de un componente de liquido iónico de caprolactamio, la temperatura de descomposición del liquido iónico de caprolactamio, es la temperatura más baja a la que cualquiera de los componentes del liquido iónico de caprolactamio se descompone. La etapa de eliminación de nitrógeno puede llevarse a cabo a una temperatura y presión uniforme, o bien, las etapas de contactacion y de separación de la etapa de eliminación de nitrógeno, puede ser operadas a diferentes temperaturas y/o presiones. En una modalidad de realización de la presente invención, la etapa de contactacion se realiza a una primera temperatura, y la etapa de separación se realiza a una temperatura de al menos 5°C menor que la primera temperatura. En un ejemplo no limitativo, la primera temperatura seria de 80°C. Tales diferencias de temperatura pueden facilitar la separación de las fases de combustible y de liquido iónico de caprolactamio .

Las condiciones anteriores y otras, de la etapa de eliminación de nitrógeno tales como el tiempo de contactacion o de mezclado, el tiempo de separación o de sedimentación, y la relación de, alimentación de combustible a liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible (liquido iónico de caprolactamio pobre), pueden variar basado en gran medida, por ejemplo, en el liquido o líquidos específicos iónicos de caprolactamio empleados, en la naturaleza de la alimentación de combustible (destilado directamente o previamente procesado) , en el contenido de nitrógeno de la alimentación de combustible, en el grado necesario de eliminación de nitrógeno, en el número de etapas de eliminación de nitrógeno empleadas, y en el equipo específico utilizado. En general, se espera que el tiempo de contactación pueda variar desde menos de un minuto hasta dos horas; el tiempo de sedimentación puede variar desde un minuto hasta ocho horas; y la relación en peso de alimentación de combustible a líquido iónico de caprolactamio pobre introducido a la etapa de eliminación de nitrógeno, puede variar de 1:10,000 a 10,000:1. En una modalidad de realización de la presente invención, la relación en peso de alimentación de combustible a líquido iónico de caprolactamio pobre, puede variar de 1:1, 000 a 1, 000: 1; y la relación en peso de alimentación de combustible a líquido iónico de caprolactamio pobre, puede variar de 1:100 a 100:1. En una modalidad de realización de la presente invención, el peso de la alimentación del VGO es mayor que el peso del líquido iónico de caprolactamio introducido en la etapa de eliminación de nitrógeno.

En una modalidad de realización de la presente invención, una sola etapa de eliminación de nitrógeno reduce el contenido de nitrógeno del combustible en más del 40% en peso. En otra modalidad de realización, más del 50% del nitrógeno en peso se extrae o se elimina de la alimentación de combustible (2) en una sola etapa de eliminación de nitrógeno; y más del 60% del nitrógeno en peso puede ser extraído o eliminado de la alimentación de combustible en una sola etapa de eliminación de nitrógeno. Como se discute en la presente solicitud de patente, la invención comprende múltiples etapas de eliminación de nitrógeno para proporcionar la cantidad deseada de eliminación de nitrógeno. El grado de separación de las fases, entre las fases de combustible y de líquidos iónicos de caprolactamio, es otro factor a considerar, ya que afecta a la recuperación del líquido iónico de caprolactamio y de combustible. El grado de nitrógeno eliminado y la recuperación de combustible y de líquido iónico de caprolactamio, puede verse afectado de manera diferente por la naturaleza de la alimentación de combustible, por las variaciones en el líquido o líquidos específicos iónicos de caprolactamio, por el equipo y por las condiciones de eliminación de nitrógeno tales como las discutidas anteriormente.

La cantidad de agua presente en la mezcla de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible/combustible durante la etapa de eliminación de nitrógeno, también pueden afectar la cantidad de nitrógeno eliminado y/o el grado de separación de las fases, es decir, la recuperación del combustible y del liquido iónico de caprolactamio. En una modalidad realización de la presente invención, la mezcla de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible/combustible tiene un contenido de agua de menos de 10% con respecto al peso del líquido iónico de caprolactamio. En otra modalidad de realización, el contenido de agua de la mezcla de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible/combustible es menor que 5% con respecto al peso del líquido iónico de caprolactamio; y el contenido de agua de la mezcla de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible/combustible puede ser menor que 2% con respecto al peso del líquido iónico. En una modalidad de realización adicional de la presente invención, la mezcla de líquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible/combustible está libre de agua, es decir, la mezcla no contiene agua.

A menos que se indique lo contrario, el punto de conexión exacta de las diversas corrientes de entrada y de los efluentes dentro de las zonas, no es esencial para la presente invención. Por ejemplo, es bien sabido en el estado de la técnica, que una corriente hacia una zona de destilación se puede enviar directamente hacia la columna, o la corriente puede ser primero enviada hacia otros equipos dentro de la zona, tal como a los intercambiadores de calor, para ajustar la temperatura, y/o a las bombas para ajustar la presión. Del mismo modo, las corrientes que entran y salen de las zonas de eliminación de nitrógeno, de lavado y de regeneración, pueden pasar a través de equipos auxiliares tales como los intercambios de calor dentro de las zonas. Las corriente, incluyendo las corrientes de reciclaje, introducidas a las zonas de lavado o de extracción, se pueden introducir de forma individual o combinada antes de, o dentro de, dichas zonas.

La presente invención comprende una gran variedad de modalidades en los esquemas de flujo, que incluyen destinos opcionales de las corrientes, divisiones de las corrientes para enviar la misma composición, es decir, partes de alícuotas, a más de un destino, y para reciclar diversas corrientes dentro del proceso.

Los ejemplos incluyen: diversas corrientes que comprenden líquido iónico y agua que pueden secarse y/o pasarse a otras zonas para proporcionar la totalidad o una parte del agua y/o del líquido iónico requerido por la zona de destino. Las diversas etapas del proceso pueden ser operadas de forma continua y/o de forma intermitente según sea necesario para una modalidad de realización dada, por ejemplo, con base en las cantidades y propiedades de las corrientes a ser procesadas en dichas etapas. Como se discutió anteriormente, la presente invención comprende múltiples etapas de eliminación de nitrógeno, que pueden realizarse en paralelo, de forma secuencial, o en una combinación de las mismas. Múltiples etapas de eliminación de nitrógeno se pueden realizar dentro de la misma zona de eliminación de nitrógeno, y/o múltiples zonas de eliminación de nitrógeno se pueden emplear con, o sin, la intervención de las zonas de lavado, de regeneración y/o de secado.

EJEMPLO Este ejemplo se presenta a fin de ilustrar adicionalmente algunos aspectos y beneficios de la presente invención, y de ninguna manera deberá considerarse como limitativo del alcance de la presente invención.

Dos experimentos de extracción se realizaron para investigar si el líquido iónico (IL) de caprolactamio es eficiente en la extracción de las especies de nitrógeno del VGO hidrotratado (HT) y de las alimentaciones de las mezclas de diesel. Las muestras se mezclaron durante 30 minutos a 60°C con una relación en peso de 0.5:1 = IL : alimentación . Las capas se separaron por decantación y la contaminación cruzada (IL en la alimentación) fue determinada mediante el análisis de los aniones S042~ por cromatografía líquida de las fases de VGO HT y diesel.

Con base en lo anterior, se encontró que el liquido iónico de caprolactamio fue eficaz en la eliminación de los compuestos de nitrógeno de las dos corrientes de combustible que se procesaron. Las grandes cantidades de líquidos iónicos de caprolactamio que son hechas en la producción de caprolactamas , ahora pueden tener una función adicional útil. Los líquidos iónicos de caprolactamio pueden ser neutralizados, y por lo tanto, se convertidos en caprolactama, la cual puede ser purificada posteriormente para su venta. Así, con la presente invención se proporciona un uso adicional para los líquidos iónicos de caprolactamio los cuales pueden ser utilizados en el tratamiento a gran escala de las corrientes de combustibles hidrocarbonados . También se contempla que los líquidos iónicos de caprolactamio que se utilizan en la práctica de la presente invención, puedan ser reciclados, purificados mediante la eliminación de las impurezas que pueden ser introducidas por el contacto con la corriente de combustible, y luego utilizados de nuevo en la producción de caprolactama.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para eliminar compuestos de nitrógeno de un combustible que comprende: (a) poner en contacto el combustible que comprende compuestos de nitrógeno, con un liquido iónico de caprolactamio inmiscible en el combustible para producir una mezcla que comprende el combustible y el liquido iónico de caprolactamio inmiscible en el combustible; y (b) separar la mezcla para producir un efluente de combustible y un efluente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en el combustible; en donde el liquido iónico de caprolactamio inmiscible en el combustible comprende el compuesto de nitrógeno.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho efluente de combustible comprende al menos 50% menos de dichos compuestos de nitrógeno que el combustible antes de ser puesto en contacto con dicho liquido iónico de caprolactamio .

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde la mezcla comprende además agua en una cantidad de menos de 10% con respecto a la cantidad de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible en la mezcla sobre una base en peso.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además pasar al menos una porción del efluente de combustible a un proceso de conversión de hidrocarburos.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además lavar al menos una porción del efluente de combustible con agua para producir una corriente de combustible lavado y una corriente de agua gastada.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, que comprende además hacer pasar al menos una porción de la corriente del efluente de combustible lavado a un proceso de conversión de hidrocarburos.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además poner en contacto el efluente del liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible con un solvente de regeneración, y separar el efluente del liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible del solvente de regeneración, para producir una corriente de extracción que comprende el compuesto de nitrógeno y una corriente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible regenerado.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, en donde el solvente de regeneración comprende una fracción de hidrocarburos más ligeros en relación con el combustible, y la corriente de extracción comprende además la fracción de hidrocarburos más ligeros, en donde la fracción de hidrocarburos más ligeros es inmiscible con el liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el efluente de combustible comprende liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible, y comprende además lavar al menos una porción del efluente de combustible con agua para producir un gasóleo de vacio o un combustible diesel lavado y una corriente de agua gastada, la corriente de agua gastada comprende el liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible; en donde al menos una porción de la corriente de agua gastada es al menos una porción del solvente de regeneración.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el efluente de liquido iónico de caprolactamio inmiscible en combustible se purifica, y se utiliza a continuación en la producción de caprolactama.