MXPA97000736A - Auxiliares de sedimentacion para solidos enhidrocarburos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a los métodos para acelerar la sedimentación de sólidos insolubles en aceite y agua fínamente divididos en hidrocarburos líquidos usando una cantidad efectiva de un alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído teniendo un peso molecular de aproximadamente 500 a 5,000. De preferencia, el hidrocarburo es una suspensión de desintegrador catalítico fluidizado conteniendo finos catalíticos gastados.

Description

AUXILIARES DE SEDIMENTACIÓN PARA SOLIDOS EN HIDROCARBUROS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para acelerar la sedimentación de sólidos en hidrocarburos líquidos. Los métodos de la presente invención son eficaces particularmente en la aceleración de la sedimentación de finos catalíticos por FCC (desintegrador catalítico fluidizado) en una suspensión aceitosa. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los hidrocarburos no refinados como el petróleo crudo, resinas y corrientes de fondo a menudo contienen materia sólida finamente dividida la cual con frecuencia debe removerse antes del uso o procesamiento. Estos sólidos pueden incluir sólidos de naturaleza similar al suelo, sílices finamente divididos, barros, cieno y coque y sólidos metálicos de corrosión de óxido y sulfuro. Estos sólidos pueden incluir rastros de partículas metálicas como plomo, níquel, cromo y similares y sus sales. Por ejemplo, las unidades de desintegrador catalítico fluidizado (FCC) usan una cama fluidificada de partículas de barro de aluminosilicato tipo zeolítico para desintegrar fracciones gruesas de petróleo en fracciones más delgadas a temperaturas elevadas. El catalizador es finalmente desactivado mediante empobrecimiento o coquificación. Estos finos gastados deben ser removidos del FCC en una base continua para que pueda agregarse el catalizador fresco. Una parte de esta suspensión aceitosa que contiene los finos gastados es después generalmente sedimentada en tanques, aunque las hidrociclonas algunas veces se usan para acelerar el proceso de separación. Ambos componentes nativos y sintéticos de la suspensión aceitosa tienen un efecto dispersante que retarda la sedimentación de los finos. El presente inventor ha descubierto que ciertos agentes químicos, cuando se agregan a la suspensión aceitosa, tienen un efecto antidispersante o coagulante el cual acelera el proceso de sedimentación. Esto produce un aceite de decantación más limpio (típicamente <0.05 % en peso de ceniza) en un período de tiempo más corto y puede después venderse como suministro de negro de carbón o aceite combustible residual. DESCRIPCIÓN DEL ARTE RELACIONADO La Patente Estadounidense Número 4,539,099 describe un método para mejorar la velocidad de sedimentación por gravedad de sólidos suspendidos del aceite de hidrocarburos mediante la adición de un éster de glicol oxialquilado de resina de fenolformaldehído. La Patente Estadounidense Número 5,476,988 describe el uso de compuestos de amonio cuaternario y la Patente Estadounidense Número 5,481,059 describe el uso de alcoxilatos de alquilfenolformaldehído entrecruzados con ácido poliacrílico para esta aplicación.

Se han descrito diversos métodos de lavado con agua. La Patente Estadounidense Número 4,407,707 revela un método para remover partículas de sólidos del aceite de hidrocarburos agregando al aceite un éster graso de sorbitán alcoxilado (opcionalmente con un ácido o sal organosulfónico y/o un demulsionador) , después eliminar los sólidos del aceite con agua al 5-50%. La Patente Estadounidense Número 2,952,620 describe un proceso para remover sólidos del aceite de hidrocarburos lavando el aceite con agua que contiene un tensioactivo no iónico. Se dice que funciona un tensioactivo no iónico que trabaja con este método de lavado con agua. No hay ninguna indicación o sugerencia de dichos tensioactivos, la cual incluiría implícitamente aquellos de las Patentes Estadounidenses Números 4,407,707 y 5,539,099, teniendo un efecto en la ausencia del lavado con agua. La Patente Estadounidense Número 4,889,618 revela un proceso para remover sólidos del aceite de hidrocarburos lavando el aceite con agua que contiene sosa cáustica concentrada. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para acelerar la sedimentación de sólidos insolubles en aceite y agua finamente divididos en hidrocarburos líquidos comprendiendo la adición de un alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído al hidrocarburo líquido. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos para acelerar la sedimentación de finos catalíticos por desintegrador catalítico fluidizado (FCC) gastados en una suspensión aceitosa comprendiendo la adición de un alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído a la suspensión aceitosa. Los alcoxilatos de resina de alquilfenolformaldehído generalmente tienen pesos moleculares en la gama de 500 a 5,000 con una gaaa de 1,000 a 2,500 de preferencia. El grupo alquilo puede ser lineal o ramificado y tener de 1 a 24 átomos de carbono con una gama preferida de 4 a 9. El grupo alcoxi tiene de 2 a 4 átomos de carbono con 2 de preferencia. La alcoxilación comprende de 20 a 80% en peso de la molécula con 50% de preferencia. Los alcoxilatos de resina de alquilfenolformaldehído, los cuales para fines de la presente invención incluyen mezclas de estos compuestos, demuestran ser efectivos en una variedad de hidrocarburos líquidos. Estos hidrocarburos líquidos son hidrocarburos generalmente no refinados que son propensos a contener sólidos insolubles en aceite y agua, finamente divididos. Para fines de la presente invención, los hidrocarburos líquidos incluyen pero no están limitados a petróleos crudos y fracciones o residuos de petróleos crudos hirviendo a más de 400°F. Las gamas de dosis reales para los alcoxilatos de resina de alquilfenolformaldehído dependen de las características del hidrocarburo que se tratará. Estas características pueden variar e incluir el tipo de hidrocarburo, el tipo y cantidad de sólidos finamente divididos presentes, la solubilidad en aceite y agua de los sólidos finamente divididos y la presencia de otras impurezas y tensioactivos en el hidrocarburo líquido. Para los fines de esta invención, el término "cantidad efectiva" es la cantidad de alcoxilatos de resina de alquilfenolformaldehído necesarios para realizar el propósito del tratamiento. La cantidad efectiva variará de l parte a 1000 partes de alcoxilatos de resina de alquilfenolformaldehído por millones de partes de hidrocarburo, de preferencia con una gama de 10 a 100 partes por millones de partes de hidrocarburo. El alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído puede ser alimentado al hidrocarburo que se tratará sin mezcla o en un solvente adecuado que sea compatible con el alcoxilato y el hidrocarburo. Los ejemplos de dichos solventes incluyen pero no están limitados a destilados de petróleo, naftas aromáticas, aceites minerales, éteres de alquilo, esteres y alcoholes. Los siguientes ejemplos son para mostrar la eficacia de la presente invención como un acelerador para sedimentar los sólidos insolubles en aceite y agua finamente divididos en hidrocarburos y no debe interpretarse que limitan el alcance de la invención. EJEMPLOS Prueba Auxiliar de Sedimentación de Catalizador Esta prueba mide la fracción de finos catalíticos FCC los cuales se sedimentan en el fondo de una suspensión de muestra en comparación con la cantidad que permanece dispersada en la parte superior. Esta prueba simula la sedimentación de la suspensión en tanques entre la temperatura ambiente y 200°F (93°C) . Experimental Recolecte 100 mL de suspensión FCCU en botellas de 6 onzas (177 mi) . Ponga las botellas en un baño de agua y caliente a temperatura del proceso. Retire cada botella del baño y proporcione el tratamiento adecuado a las botellas deseadas. Coloque las botellas en un agitador aislado a alta velocidad por 10 minutos. Regrese las botellas al baño y deje reposar sin mover durante el período de sedimentación predeterminado. Este tiempo de sedimentación predeterminado para un blanco es establecido analizando varias botellas no tratadas de acuerdo con el procedimiento de esta prueba en varios intervalos de tiempo centrados en el tiempo de residencia del tanque (por ejemplo, 5 horas, 1 día, 3 días, 7 días) . Los métodos de prueba varían en el punto en el que la muestra es dividida entre las porciones superior e inferior para análisis al final del período de sedimentación. El tamaño de la porción superior es usado para designar el método usado (por ejemplo, el "método de 95%" significa que el 95% superior de la muestra se separó) . Para muchas muestras, se usa el "método de 50%" descrito más adelante. Para muestras que se sedimentan extremadamente rápido, se usa un tiempo de sedimentación y el "método de 95%" descrito más adelante. Para muestras de sedimentación muy baja, se usa un tiempo de sedimentación largo y la variación de 20% ó 10% del método de 50%. Método de 50% (ó 20% ó 10%) Extraiga los 50 Ls de la parte superior (ó 20% ó 10%) con una jeringa teniendo cuidado de no mover la muestra o insertar la aguja abajo de la línea de 50 mL (u 80 ó 90) y transfiera a una botella limpia. Esta es la muestra "superior". La botella original contiene la muestra "inferior". Método de 95% Vacíe -95 mLs (es decir, lo que se vaciará fácilmente) a una botella limpia. Esta es la muestra "superior". Los -5 mLs restantes en la botella original son la muestra "inferior". Ponga almohadillas filtradoras en pequeñas cajas de Petri, seque al descubierto a 220°F (104°C) durante una hora, retire del horno y deje enfriar en un desecador. Agite con fuerza la muestra aceitosa y vacíela con cuidado, hasta 50 mL a la vez, a un tubo de centrífuga graduado de 100 mL, después duplique el volumen, hasta 100 mL, con xileno o tolueno. Caliente el tubo de centrífuga a 180°F (82 °C) en una baño de agua. Centrifugue durante 15 minutos.

Pese y anote el peso del filtro. Coloque el filtro en un embudo de filtración paraboloide y moje con xileno o tolueno para garantizar un buen sello para la vacuofiltración.

Encienda la bomba de vacío y vierta una pequeña cantidad de aceite caliente del tubo de centrífuga al embudo filtrador y déjelo filtrarse. Enjuague con xileno o tolueno. Continúe agregando pequeñas cantidades y enjuagando hasta que toda la muestra se haya filtrado. Después enjuague el tubo de centrífuga y embudo con más xileno o tolueno hasta que estén limpios. Retire la taza filtradora y lave, al vacío, la almohadilla filtradora con xileno o tolueno seguido con éter de petróleo o heptano. Seque la almohadilla filtradora en un horno a 220°F (104°C) durante una hora. Deje enfriar en un desecador y vuelva a pesar. Ponga los filtros en cajas de Petri de vidrio y la ceniza en un horno de mufla a -900°F. Pese otra vez para determinar los pesos catalíticos, teniendo cuidado de no mover la ceniza suelta en los filtros. El % sedimentado es calculado mediante los siguientes métodos : Método de 20%: % sedimentado = oarte inferi or - 4 x parte superior (g) parte inferior + parte superior (g) Método de 50%: % sedimentado = parte inferior - parte superior (g) parte inferior + parte superior (g) Método de 95%: % sedimentado = parte inferior - parte superior/19 (g) parte inferior + parte superior (g) Debe elegirse un período de sedimentación el cual produce alrededor de 40 a 50% sedimentado. Repita el procedimiento óptimo, determinado de los blancos, después de proporcionar tratamientos químicos en la dosis del proceso. La Tabla I menciona los diversos compuestos probados y sus fórmulas químicas individuales. TABLA I Leyenda química Tratamiento Descripción A NR5-E05 (ac) B NR5E05 (be) C NR5-E05 (be) + NR4-P01-E04 (be) D BR8-E03 (ac) E AR4-E04 (ac) + NR6-P03-E04 (be) F NR3-E05 (ac) + AR4-E04 (ac) G NR5-E05 (be) + AR4-E04 (ac) N = resina nonilfenólica B = resina butilfenólica A = resina amilfenólica R? = x moles de fenol por resina, en promedio EO? = x moles de óxido de etileno por fenol, en promedio PO? = x moles de óxido de propileno por fenol, en promedio (ac) = resina catalizada acida (be) = resina catalizada de base Los resultados de esta prueba se presentan en las Tablas II a la VII. Refinería del Sur Sedimentado 14 días en 170°F (76°C) Método de 50% Tratamiento activo de 75 pp TABLA II Tratamiento * Sedimentado A -1 B 15 C 4 D 7 E 54 F 50 G 47 Blanco 21 Como se exhibe en la Tabla II, la combinación de resina de etoxilato de amilfenolfor aldehído y resina de óxido de etilen nonilfenolformaldehído/óxido de propileno demostró ser efectiva en la sedimentación de sólidos insolubles en aceite y agua. TABLA III Refinería del Oriente Medio Sedimentado 6 días en 170°F (76°C) Método de 50% Tratamiento activo de 75 ppm % Sedimentado Tratamiento Fluido #1 Fluido #2 A -19* 72 B 65* 70 C 78 D 75 E 74 F 79 G 78 Blanco 72 70 Estas pruebas se repitieron debido a un supuesto error de procedimiento. TABLA IV Refinería del Occidente Sedimentado 14 días en 70 °F ( 21 °C) Método de 95% Tratamiento activo de 75 ppm % Sedimentado Tratamiento Fluido #1. Fluido #2 Fluido #3 A 93 B B 9 988 9 933 85 C 93 D 92 E 91 F 94 G 92 Blanco 92 88 75 Estos resultados de prueba demostraron que los alcoxilatos de resina con varias cadenas de alquilo y combinaciones de resinas con diferentes cadenas de alquilo son efectivos como auxiliares en la sedimentación. Estos resultados también demostraron que las combinaciones de resinas catalizadas acidas y resinas catalizadas de base son efectivas en la presente invención. El compuesto B se seleccionó para prueba adicional, aunque no funcionó para las primeras dos aplicaciones, debido a que otros tratamientos no relacionados trabajaron bien ahí, considerando que, para la tercera aplicación, no se encuentre un tratamiento mejor de ningún tipo. Esta complementariedad con tratamiento alternativos lo hizo el tratamiento más valioso aunque se usó con menos frecuencia. TABLA V Refinería del Sur Distinta Sedimentado 1 día en 170°F (76°C) Métodos de 50% y 95% Tratamiento activo de 75 ppm Tratamiento Método de 50% Método de 95% B 48 55 Blanco 46 49 TABLA VI Segunda Refinería del Oriente Medio Sedimentado 1 día en 200°F (93 °C) Método de 95% Tratamiento activo de 30 ppm % Sedimentado Tratamiento Fluido #1 Fluido #2 A 16 21 Blanco 17 13 Los resultados en las Tablas V a la VII demuestran la efectividad de la resina catalizada de base de etoxilato de nonilfenolformaldehído en sedimentación acelerada en una gama amplia de suspensiones y en dosis bajas (30 ppm) de tratamiento. Estos compuestos están disponibles en el mercado, por ejemplo de BASF Corp. como Pluradyne DB-7935. TABLA VII Tercera Refinería del Oriente Medio Sedimentado 1 día en 160°F (71°C) Método de 90%, promedio de duplicados Tratamiento activo de 75 ppm Tratamiento % Sedimentado B 85 Blanco 65 Mientras que esta invención se ha descrito con respecto a sus modalidades en particular, es aparente que muchas otras formas y modificaciones de esta invención serán obvias para las personas especializadas en el arte. Las reivindicaciones anexadas y esta invención generalmente deben interpretarse que abarcan todas estas formas y modificaciones obvias las cuales están dentro del verdadero espíritu y alcance de la presente invención.

Claims (12)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES: 1. Un método para acelerar la sedimentación de sólidos insolubles en aceite y agua, finamente divididos en hidrocarburos líquidos comprendiendo la adición de una cantidad efectiva de un alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído a los hidrocarburos líquidos.
2. 2. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído tiene una gama de peso molecular de aproximadamente 500 a 5,000.
3. 3. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído tiene una gama de peso molecular de aproximadamente 1,000 a 2,500.
4. 4. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído tiene una gama de grupo alquilo de 1 a aproximadamente 24 átomos de carbono.
5. 5. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído tiene una gama de grupo alquilo de aproximadamente 4 a 9 átomos de carbono.
6. 6. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído tiene grupos alcoxi que varían de 2 a 4 átomos de carbono cada uno.
7. 7. El método conforme a la reivindicación 1 en donde la alcoxilación comprende del 20 al 80% del peso del alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído.
8. 8. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído es un etoxilato de resina de nonilfenólica catalizada de base en donde la etoxilación comprende cerca del 50% del peso del etoxilato.
9. 9. El método conforme a la reivindicación 1 en donde los sólidos insolubles en aceite y agua, finamente divididos son finos catalíticos por desintegrador catalítico.
10. 10. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el hidrocarburo líquido es seleccionado del grupo que consta de petróleo crudos y fracciones o residuos de petróleos crudos teniendo puntos de ebullición de más de 400°F (204 °C) .
11. 11. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el hidrocarburo es una suspensión catalizadora de desintegrador catalítico fluidizado.
12. 12. El método conforme a la reivindicación 1 en donde el alcoxilato de resina de alquilfenolformaldehído es agregado al hidrocarburo en una cantidad que varía de 1 parte a aproximadamente 1000 partes por millón de partes de hidrocarburo.