BR112012001476B1 - Processo para limpeza de um condensado do processo - Google Patents

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Abstract

processo para a limpeza de um condensado do processo. a presente invenção refere-se a um processo para limpeza de um condensado do processo 17 a partir de um processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor. o condensado do processo 17 é alimentado para um processo de eletro-desionização 7 para limpeza.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um processo para limpeza de um condensado do processo a partir de um processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor.
[0002] Nos processos de reforma de vapor, as matérias-primas contendo hidrocarboneto, tal como gás natural, petróleo leve ou nafta são misturadas com vapor e reagem em reformadores de vapor para sintetizar o gás uma mistura gasosa principalmente de monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H2). A partir do gás de síntese, mediante a purificação e fracionamento em etapas do processo adicionais, as substâncias, tais como CO, H2 ou gás oxo (uma mistura definida de H2 e CO) são obtidas e produzidas como produtos.
[0003] Estes hidrocarbonetos podem reagir em um alto grau de conversão. Portanto, o processo de reforma de vapor é usualmente realizado com um excesso de vapor. Com a finalidade de remover a água em excesso, o gás de síntese gerado desta maneira é resfriado abaixo do ponto de condensação de vapor d’água. Conseqüentemente, o vapor se condensa e o que é chamado de condensado do processo se forma, o qual é predominantemente composto de água e é geralmente carregado com impurezas, tais como metanol, amônia, dióxido de carbono, ácido fórmico e ácido acético.
[0004] Nos processos de craqueamento de vapor, a matéria-prima contendo hidrocarboneto, tal como hidrocarbonetos de cadeia longa como nafta, mas também butano, propano e etano ou óleos de gás ou hidro ceras são misturados com vapor e craqueados de forma térmica em hidrocarbonetos de cadeia curta. O gás bruto resultante contém principalmente hidrogênio (H2), metano (CH4), etileno (C2H4) e propileno (C3H6). O gás bruto é fracionado por meio de um processo de fracionamento de baixa temperatura, de modo que, essencialmente, o etileno e propileno fossem obtidos como produtos valiosos.
[0005] O processo de craqueamento de vapor é usualmente realizado com um excesso de vapor para evitar a aglomeração dos hidrocarbonetos de cadeia curta craqueados. O gás bruto é arrefecido e seco após o processo de craqueamento de vapor. Deste modo, é obtido um condensado do processo que é predominantemente composto de água e é geralmente carregado com uma variedade de impurezas, tal como hidrocarbonetos de cadeia longa não-craqueados, aromáticos ou outro hidrocarboneto pesado que contém subprodutos do processo de craqueamento e alguns hidrocarbonetos de cadeia curta.
[0006] Dentro da estrutura do presente pedido, um condensado predominantemente composto de água e que se origina a partir de um processo de reforma de vapor ou um processo de craqueamento de vapor é mencionado como condensado do processo.
[0007] De acordo com a técnica anterior, o condensado do processo é misturado com água desmineralizada que é habitualmente suprida para o processo de fora. A água misturada assim formada é subseqüentemente desgaseificada e vaporizada contra fluxos de massa que são resfriados no processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor. Depois que o vapor é superaquecido contra gases de exaustão resfriados, uma parte do vapor (vapor do processo) é usada internamente no processo, enquanto que a parte restante (vapor de exportação) não é utilizada dentro do processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor, mas em um processo externo. A geração de vapor de exportação torna possível utilizar o calor que não pode ser utilizado no processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor e aumentar a eficiência econômica do processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor, mas em um processo externo.
[0008] Frequentemente, as exigências do consumidor concernentes à qualidade do vapor de exportação são tão altas que não podem ser atendidas por um vapor de exportação gerado da maneira descrita acima. Por exemplo, a condutividade elétrica do vapor de exportação que deve ser utilizada em uma turbina de condensação não deveria exceder 0,3 μS/cm, um valor que é frequentemente excedido devido às impurezas presentes no condensado do processo. Com a finalidade de manter a produção de vapor de exportação, existem processos que fornecem a purificação do condensado do processo antes que seja misturado com a água desmineralizada.
[0009] Para a purificação do condensado do processo, são conhecidos os processos nos quais as impurezas são separadas por meio de dessorção (stripping) em colunas de dessorção. Como gás de dessorção, em tais casos, são usados fluxos de massa (por exemplo, gás natural) contendo ar ou hidrocarbonetos.
[00010] Em outros processos, o condensado do processo é expandido e, subseqüentemente desgaseificado em uma coluna de lavagem com o uso de vapor, ar ou nitrogênio de baixa pressão. As impurezas e agentes de dessorção são descarregados para fora da fábrica. Com a finalidade de atender as exigências de alta pureza do vapor de exportação gerado, estes processos fornecem uma etapa de purificação adicional por meio da troca iônica em reatores correspondentes.
[00011] Um processo alternativo para a geração de vapor em um processo de reforma de vapor é apresentado no documento sob o no. DE102006019100. De acordo com o processo e aparelho apresentados no documento sob o no. DE102006019100, dois fluxos de vapor são gerados. O primeiro fluxo de vapor (vapor do processo) é, de preferência, completamente usado no processo de reforma de vapor, enquanto que o segundo fluxo de vapor (vapor de exportação) pode ser utilizado externamente. O vapor exportado é gerado, de preferência, somente por meio da vaporização de água desmineralizada e desgaseificada (água de alta pureza). O processo apresentado permite a geração de um vapor de exportação limpo e muito puro e, portanto, um bom uso da energia do processo de reforma de vapor. A necessidade de um segundo tambor de vapor e de um segundo desaerador para a água desmineralizada importada para a geração do segundo fluxo de vapor limpo consiste em uma desvantagem do processo apresentado.
[00012] O objetivo da presente invenção consiste em um processo alternativo para a limpeza de um condensado do processo que poderia ser usado para a limpeza de um condensado do processo que se origina a partir de um processo de reforma de vapor ou um processo de craqueamento de vapor.
[00013] O objetivo é alcançado mediante a alimentação do dito condensado do processo a um processo de eletro-desionização.
[00014] De acordo com a invenção, é usado um processo completamente diferente para a limpeza do condensado do processo derivado a partir de um processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor. Um processo de eletro-desionização consiste em um processo à base de membrana eletroquímica para a purificação de água. Deste modo, as impurezas ionizáveis são removidas a partir de líquidos com o uso de meios eletricamente ativos e um potencial elétrico para afetar o transporte de íon. Devido ao processo de eletro- desionização, uma fase de água purificada e uma fase líquida que contém as impurezas ionizadas são geradas.
[00015] A água limpa obtida poderia ser usada para a produção de vapor limpo da maneira conhecida. De acordo com a limpeza inventiva do condensado do processo com o uso de um processo de eletro- desionização, um vapor limpo poderia ser obtido com uma condutividade de teoricamente 0,06 μS/cm. Isto fica muito abaixo das exigências de vapor limpo para uma turbina de condensação. De acordo com as medições de teste repetidas com o uso de um processo de eletro-desionização, de acordo com a idéia inventiva, uma condutividade de abaixo de 0,3 μS/cm é alcançada. Esta condutividade é suficiente para as exigências de vapor limpo.
[00016] Portanto, o processo inventivo consiste em um método excelente para a produção de vapor limpo a partir de um condensado do processo que se origina a partir de um processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor.
[00017] Adicionalmente, os custos para o aparelho necessário para o processo inventivo são muito menores conforme comparado com a técnica anterior. Os custos para uma coluna de dessorção ou para o estabelecimento de um segundo ciclo de geração de vapor são muito maiores do que os simples equipamentos de eletro-desionização.
[00018] Em uma modalidade preferida da invenção, o dito condensado do processo aparece em um procedimento de secagem de um gás do processo que resulta a partir de um processo de reforma de vapor, em um procedimento de secagem de um gás do processo que resulta a partir de um processo de reforma de vapor seguido por um processo de reação de deslocamento de gás de água ou em um procedimento de secagem de um gás do processo que resulta a partir de um processo de craqueamento de vapor. O gás do processo depois do forno de reforma de vapor é resfriado. Deste modo, um fluxo de fase misturado é formado. Este fluxo de fase misturado é separado em ao menos um separador em uma fase gasosa que contém os produtos de reação do processo de reforma de vapor e uma fase aquosa, o condensado do processo. Este condensado do processo a partir do fundo dos separadores é tratado com o processo de eletro-desionização nesta modalidade da invenção. Se o processo de reforma de vapor é projetado para produzir tanto hidrogênio quanto possível, o gás do processo a partir do forno de reforma de vapor é alimentado para um processo de reação de deslocamento de gás de água intermediário. O monóxido de carbono no gás do processo reage com a água ao dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2) em um processo de reação de deslocamento de gás de água. O gás do processo resultante é resfriado da maneira descrita acima, de modo que um condensado do processo similar, exceto por algumas diferenças em relação ao teor de metanol e etano, seja produzido. O condensado do processo resultante é alimentado para um processo de eletro-desionização nesta modalidade da invenção.
[00019] Na modalidade mais preferida da invenção, o condensado do processo é alimentado para um pré-filtro, um trocador de calor, um processo de limpeza mecânica, um pré-tratamento catalítico e químico e/ou um processo de osmose inversa antes do processo de eletro- desionização. De acordo com esta modalidade, o condensado do processo é pré-tratado a montante do processo de eletro-desionização. O condensado do processo é alimentado a um processo de pré-limpeza que consiste nas etapas de pré-limpeza individualmente exigidas. Um pré-filtro e/ou um processo de limpeza mecânica são úteis para a remoção de partículas, aglomerados ou outros sólidos no condensado do processo. Por meio de um trocador de calor, a temperatura do condensado do processo poderia ser vantajosamente ajustada para a temperatura de operação ótima do processo de eletro-desionização. Um processo de osmose inversa consiste em um processo barato, simples e adequado para a pré-limpeza do condensado do processo. No caso de um condensado do processo que resulta a partir de uma reação de deslocamento de gás de água, o uso opcional de um pré-tratamento catalítico e químico também é vantajoso para converter os alcoóis no condensado do processo para ácidos orgânicos que se dissociam facilmente no condensado do processo e poderiam, portanto, ser tratados com o processo de eletro-desionização. O uso de todos ou ao menos um dos processos de pré-tratamento descritos acima a montante do processo de eletro-desionização inventivo é vantajoso.
[00020] Vantajosamente, o condensado do processo limpo obtido no processo de eletro-desionização é usado para o vapor limpo fora do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor. O condensado do processo limpo é alimentado para o tambor de vapor, onde o calor do forno de reforma de vapor é usado para a geração de vapor. Usualmente, uma determinada quantidade de água desmineralizada é adicionada para compensar as perdas devido à reação de reforma vapor ou craqueamento de vapor. O condensado do processo limpo obtido a partir do processo inventivo não contém impurezas e atende as exigências de vapor limpo. Portanto, o vapor limpo é produzido no tambor de vapor e poderia ser usado fora do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor, por exemplo, em uma turbina de condensação. O vapor limpo produzido também poderia ser vantajosamente usado em redes de vapor externas que incluem as unidades de co-geração, turbinas de vapor como as turbinas de contrapressão ou turbinas de condensação. Tais redes de vapor do processo exigem, em geral, um determinado grau de qualidade de vapor para assegurar a confiabilidade de um grande sistema de vapor e evitar os transtornos operacionais.
[00021] De acordo com outra modalidade da invenção, o condensado do processo limpo obtido no processo de eletro- desionização é reciclado como uma parte do fluxo de alimentação do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor. Dependendo das necessidades dos processos fora do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor, uma parte do condensado do processo limpo poderia ser usada como vapor para o processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor. A quantidade do condensado do processo reciclado nesta modalidade da invenção depende da quantidade de vapor limpo necessária fora do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor.
[00022] A presente invenção compreende uma variedade de vantagens. A presente invenção fornece a produção de um vapor muito limpo fora do condensado do processo a partir de uma reforma de vapor do processo de craqueamento de vapor. Os custos de investimento para o aparelho necessário para a produção de vapor limpo a partir de tal condensado do processo são drasticamente reduzidos, comparado com a técnica anterior. O aparelho necessário para um processo de eletro- desionização é muito mais simples e mais barato que uma coluna de dessorção ou um segundo tambor de vapor com o respectivo ciclo de alimentação.
[00023] Para ilustração adicional da invenção, uma modalidade mostrada nas figuras é descrita em maiores detalhes.
[00024] A figura 1 mostra uma modalidade da invenção para a limpeza de um condensado do processo a partir de um processo de reforma de vapor.
[00025] A figura 2 mostra uma modalidade do pré-tratamento opcional do processo de eletro-desionização em detalhes.
[00026] A figura 1 mostra uma modalidade do processo inventive para limpeza de um condensado do processo a partir de um processo de reforma de vapor. A alimentação contento hidrocarboneto 2 é passada através de trocadores de calor 10 na seção de pré- aquecimento 11a do forno de reforma de vapor 11. A alimentação contento hidrocarboneto é misturada com vapor do processo 14 na seção de pré-aquecimento 11a do forno de reforma de vapor. A mistura de alimentação de vapor é passada através do conduto 15 na seção de reforma 11b do forno de reforma de vapor 11. O gás do processo é passado através de alguns vasos 16 e uma série de trocadores de calor 10 no separador 9. O gás do processo é continuamente resfriado pelos trocadores de calor 10 e, deste modo, uma mistura de duas fases é gerada. A mistura de duas fases é separada no separador 9 em um produto gasoso que é passado para o tratamento adicional 5 e uma fase aquosa 17 coletada a partir do fundo do separador 9. A fase aquosa 17 consiste no condensado do processo que deve ser limpo. O condensado do processo 17 é passado em um processo de eletro-desionização 7. Como um produto do processo de eletro-desionização é derivado o condensado do processo limpo 18. O condensado do processo limpo 18 é alimentado em conjunto com uma determinada quantidade de água desmineralizada 1 para compensar as perdas devido ao processo de reforma de vapor para um desaerador 8. A fase de água limpa desaerada 19 a partir do desaerador 8 é passada através do trocador de calor 10 para o tambor de vapor 12 que gera por meio da troca de calor na seção de pré-aquecimento 11a do forno de reforma de vapor 11 o vapor limpo para exportação 6. O forno de reforma de vapor 11 é aquecido pela combustão de um combustível contendo hidrocarboneto 4 com ar 3. O gás de combustão é passado através da chaminé 13 para a atmosfera.
[00027] A figura 2 mostra uma modalidade do processo de eletro- desionização 7 com todo o pré-tratamento opcional. O condensado do processo 17 é passado através de um pré-filtro 20, um trocador de calor 21, uma limpeza mecânica 22, um tratamento químico/catalítico 23 e um processo de osmose inversa 24 para a eletro-desionização 7. O pré- filtro 20 é usado para remover as partículas sólidas e impurezas maiores a partir do condensado do processo 17. A temperatura do condensado do processo 17 é ajustada para a temperatura de execução ótima da eletro-desionização no trocador de calor 21. Devido à limpeza mecânica 22, as impurezas como ferrugem e poeira são removidas. No pré- tratamento químico/catalítico 23, as impurezas como alcoóis são convertidas para ácidos orgânicos que se dissociam e poderiam ser tratados, portanto, pelo processo de eletro-desionização seguinte. O processo de osmose inversa 24 produz uma fase de água desmineralizada e dessalinizada. O condensado do processo 17 é finalmente limpo até as exigências para o vapor limpo pelo processo de eletro-desionização 7, de modo que as impurezas restantes, como ácidos orgânicos dissociados ou íons de carbonato, sejam removidas. A partir do processo de eletro-desionização 7, o condensado do processo limpo 18 é passado para o desaerador 8.

Claims (4)

1. Processo para limpeza de um condensado do processo (17) a partir de um processo de reforma de vapor ou processo de craqueamento de vapor, sendo que o dito condensado do processo é alimentado para um processo de eletro-desionização (7), caracterizado pelo fato de que o dito condensado do processo (17) é alimentado para um processo de osmose inversa (24) antes do processo de eletro- desionização (7), e em que o condensado de processo limpo (18) obtido no processo de eletro-desionização (7) é usado como vapor limpo (6) fora do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor, de preferência, em redes de vapor que incluem as unidades de cogeração e turbinas de vapor.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito condensado do processo (17) aparece em um procedimento de secagem de um gás do processo que resulta a partir de um processo de reforma de vapor, em um procedimento de secagem de um gás do processo que resulta a partir de um processo de reforma de vapor seguido por um processo de reação de deslocamento de gás de água ou em um procedimento de secagem de um gás do processo que resulta a partir de um processo de craqueamento de vapor.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito condensado do processo (17) é alimentado para um pré-filtro (20), um trocador de calor (21), um processo de limpeza mecânica (22) e/ou um pré-tratamento químico e catalítico (23) antes do processo de eletro-desionização (7).
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o condensado do processo limpo (18) obtido no processo de eletro-desionização (7) é reciclado como uma parte do vapor do processo (14) do processo de reforma de vapor ou craqueamento de vapor.
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