BR112012009851B1 - processo e instalação de fracionamento de uma corrente de gás craqueado procedente de uma instalação de pirólise de hidrocarbonetos - Google Patents

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Abstract

CONJUNTO DE UM PRIMEIRO EQUIPAMENTO E DE UM SEGUNDOEQUIPAMENTO. Conjunto de um primeiro equipamento (3) e de um segundo equipamento (4) que são solidários de uma peça de vestuário (1) e que comportam cada um uma unidade de tratamento de sinais elétricos ligada a um primeiro terminal e um segundo terminal, pelo menos o segundo terminal se abrindo sobre uma superfície interna (8) da peça de vestuário, as unidades de tratamento e os terminais sendo dispostos para assegurar uma transmissão de dados entre dois equipamentos estabelecendo entre os primeiros terminais destes dois equipamentos pelo menos uma ligação sem fio.

Description

[0001] A presente invenção refere-se um processo de fracionamento de uma corrente de gás craqueado procedente de uma instalação de pirólise de hidrocarbonetos para obter uma fração rica em etileno e uma corrente de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+, o processo compreendendo as etapas seguintes: - resfriamento a montante e condensação parcial de uma corrente de gás craqueado bruto por troca térmica pelo menos parcial com um fluido refrigerante circulando em um primeiro ciclo de refrigeração externo e separação de um líquido a montante em pelo menos um frasco a montante para formar uma corrente intermediária de gás craqueado pré-resfriado a uma primeira temperatura; - resfriamento intermediário e condensação parcial da corrente intermediária de gás craqueado em pelo menos um trocador térmico intermediário e separação de um líquido intermediário em pelo menos um frasco de separação intermediário para formar uma corrente a jusante de gás craqueado resfriado uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura; - resfriamento a jusante e condensação parcial da corrente a jusante de gás craqueado em pelo menos um trocador térmico a jusante até uma terceira temperatura inferior à segunda temperatura; - introdução da corrente a jusante de gás craqueado parcialmente condensado procedente do trocador térmico a jusante em um separador a jusante; - recuperação, em topo do separador a jusante, de uma corrente gasosa de combustível de alta pressão, pobre em hidrocarbonetos em C2+, e recuperação, no fundo do separador a jusante, de um líquido a jusante, rico em hidrocarbonetos em C2+; - passagem da corrente de combustível de alta pressão através do trocador a jusante e do trocador intermediário para formar uma corrente de combustível de alta pressão aquecida; - expansão da corrente de combustível de alta pressão aquecida em pelo menos um primeiro aparelho de expansão dinâmica para obter uma corrente de combustível parcialmente expandida; - aquecimento da corrente de combustível parcialmente expandida através do trocador a jusante e do trocador intermediário; - tratamento de pelo menos um líquido obtido quando das etapas de resfriamento a montante, resfriamento intermediário e resfriamento a jusante para formar a fração rica em etileno.
[0002] O gás craqueado é procedente de uma instalação de pirólise de hidrocarbonetos como um forno de vapo-craqueamento. O gás introduzido na instalação de pirólise apresenta com vantagem de pelo menos 70% de etano, em associação com o propano, butano, nafta e/ou gasóleo.
[0003] O processo do tipo acima citado é destinado a tratar o gás craqueado para obter uma fração de etileno que apresenta um teor de etileno superior a 99,95% em mols, recuperando mais de 99,5% em mols do etileno contido no gás craqueado.
[0004] Um processo do tipo acima citado que permite obter tais desempenhos é descrito, por exemplo, em EP 1.215.459.
[0005] Este processo é destinado a ser realizado para tratar volumes muito grandes de gás craqueado, por exemplo, superior a 50 toneladas, notadamente superior a 100 toneladas por hora.
[0006] Para garantir ao mesmo tempo uma pureza muito grande da corrente de etileno produzida e uma taxa de recuperação de etileno máxima, é necessário resfriar o gás tratado até a temperaturas inferiores a - 100 °C e notadamente inferiores a - 120°C.
[0007] Para esse efeito, a corrente de gás craqueado é colocada em relação de troca térmica sucessivamente com propileno circulando em um primeiro ciclo de refrigeração externo, depois com o etileno circulando em um segundo ciclo de refrigeração externo.
[0008] O ciclo de refrigeração ao etileno compreende geralmente três níveis térmicos, com um primeiro trocador térmico a cerca de - 50 °C, um segundo trocador térmico a cerca de a -75°C e um terceiro trocador térmico a cerca de -100 °C.
[0009] Após cada troca térmica, o gás craqueado parcialmente condensado é introduzido em um separador para evacuar o líquido formado.
[0010] Os líquidos recolhidos, que são geralmente ricos em hidrocarbonetos em C2+, são enviados para uma unidade de tratamento comportando pelo menos uma coluna de fracionamento. A coluna de fracionamento produz a corrente que contem o etileno recuperado pelo processo criogênico.
[0011] Levando em conta a utilização de dois ciclos de refrigeração e um ciclo a base de etileno em três níveis térmicos, o consumo energético do processo pode ainda ser melhorado.
[0012] Um objetivo da invenção é, portanto, obter, com um investimento inferior (por supressão de um nível térmico fornecido por um ciclo de refrigeração), um processo de fracionamento que permita sempre recuperar uma corrente rica em etileno, com uma taxa de recuperação muito elevada, apresentando ao mesmo tempo desempenhos energéticos melhorados.
[0013] Para esse efeito, a invenção tem por objeto um processo do tipo acima citado, caracterizado pelo fato de que o processo compreende as etapas seguintes: - passagem da corrente de combustível parcialmente expandida procedente do trocador intermediário em um segundo aparelho de expansão dinâmica para formar uma corrente de combustível expandida; - aquecimento da corrente de combustível expandida procedente do segundo aparelho de expansão dinâmica no trocador térmico a jusante e no trocador térmico intermediário; - compressão da corrente de combustível expandida aquecida em pelo menos um compressor acoplado a pelo menos uma turbina de expansão do primeiro aparelho de expansão dinâmica e/ou o segundo aparelho de expansão dinâmica para formar a corrente de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+.
[0014] O processo de acordo com a invenção pode compreender uma ou várias das características seguintes, tomadas separadamente ou de acordo com qualquer(s) combinação(s) tecnicamente possível(s): - a potência térmica necessária para resfriamento da corrente intermediária de gás craqueado para a segunda temperatura é fornecida no trocador térmico intermediário por troca térmica com a corrente de combustível de alta pressão, por troca térmica com a corrente de combustível parcialmente expandida e por troca térmica com a corrente de combustível expandida, sem troca térmica com um fluido refrigerante externo circulando em um ciclo de refrigeração; - o processo compreende a recuperação do líquido a jusante e seu aquecimento através do trocador térmico a jusante, e o trocador térmico intermediário; - o líquido a jusante é sub-resfriado no trocador térmico a jusante antes seu aquecimento no trocador térmico a jusante, depois no trocador térmico intermediário; - pelo menos uma fração de um líquido intermediário recuperado na etapa de resfriamento intermediária é aquecida no trocador térmico a jusante e no trocador térmico intermediário; - a fração do líquido intermediário recuperado na etapa resfriamento intermediária é sub-resfriada no trocador térmico a jusante antes de ser reintroduzida no trocador térmico a jusante, depois no trocador térmico intermediário; - pelo menos um entre a pelo menos fração do líquido intermediário e do líquido a jusante evapora-se quando da sua passagem no trocador térmico a jusante e no trocador térmico intermediário para formar uma corrente gasosa de recirculação, a corrente de recirculação sendo misturada à corrente de gás craqueado bruto, antes da passagem da corrente de gás craqueado bruto em pelo menos um compressor; - a etapa de tratamento compreende a introdução de pelo menos uma corrente formada a partir do fluido a montante, o líquido intermediário e/ou o líquido a jusante em uma coluna de fracionamento e da produção na coluna de fracionamento de uma corrente rica em etileno destinada a formar a fração rica em etileno; - na etapa de tratamento, o líquido a montante e o líquido intermediário são introduzidos na coluna de fracionamento; - a corrente de topo procedente da coluna de fracionamento é transportada para o trocador térmico a montante e com vantagem para um trocador a montante de aquecimento, antes de ser misturada ao gás craqueado bruto; - o primeiro aparelho de expansão dinâmica e o segundo aparelho de expansão dinâmica compreendem cada um pelo menos uma turbina de expansão dinâmica, com vantagem compreendem cada um entre duas e três turbinas de expansão dinâmica; - o teor molar de hidrogênio na corrente de combustível de alta pressão é superior a 75%; e - a primeira temperatura é inferior a - 63°C, a segunda temperatura é inferior a - 85°C, e a terceira temperatura é inferior a - 120°C.
[0015] A invenção tem igualmente por objeto uma instalação de fracionamento de uma corrente de gás craqueado procedente de uma instalação de pirólise de hidrocarbonetos para obter uma fração rica em etileno e uma corrente de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+, a instalação compreendendo: - meios a montante de resfriamento e condensação parcial de uma corrente de gás craqueado bruto comportando meios de troca térmica pelo menos parcial com um primeiro ciclo de refrigeração externo e meios de separação de um líquido a montante comportando pelo menos um frasco a montante para formar uma corrente intermediária de gás craqueado pré-resfriado a uma primeira temperatura; - meios intermediários de resfriamento e de condensação parcial da corrente intermediária de gás craqueado comportando pelo menos um trocador térmico intermediário e meios de separação de um líquido intermediário comportando pelo menos um frasco de separação intermediário para formar uma corrente a jusante de gás craqueado resfriado uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura; - meios de resfriamento a jusante e de condensação parcial da corrente a jusante de gás craqueado comportando pelo menos um trocador térmico a jusante para resfriar a corrente a jusante de gás craqueado até uma terceira temperatura inferior à segunda temperatura; - um separador a jusante e meios de introdução da corrente a jusante de gás craqueado procedente do trocador térmico a jusante no separador a jusante; - meios de recuperação, em topo do separador a jusante, de uma corrente gasosa de combustível em alta pressão pobre em hidrocarbonetos em C2+ e meios de recuperação, no fundo do separador a jusante, de um líquido a jusante rico em hidrocarbonetos em C2+; - meios de passagem da corrente de combustível de alta pressão através do trocador a jusante e o trocador intermediário para formar uma corrente de combustível de alta pressão aquecida; - meios de expansão da corrente de combustível de alta pressão aquecida comportando pelo menos um primeiro aparelho de expansão dinâmica para formar uma corrente de combustível parcialmente expandida; - meios de aquecimento da corrente de combustível parcialmente expandida através do trocador a jusante e do trocador intermediário; - meios de tratamento de pelo menos um fluido obtido a partir dos meios de resfriamento a montante, meios de resfriamento intermediários e meios de resfriamento a jusante para formar a fração rica em etileno; caracterizada pelo fato de que instalação compreende: - um segundo aparelho de expansão dinâmica e meios de passagem da corrente de combustível parcialmente expandida procedente do trocador intermediário no segundo aparelho de expansão dinâmica para formar uma corrente de combustível expandida; - meios de aquecimento da corrente de combustível expandida procedente do segundo aparelho de expansão dinâmica no trocador térmico a jusante e no trocador térmico intermediário; e - meios de compressão da corrente de combustível expandida aquecida comportando pelo menos um compressor acoplado a pelo menos uma turbina de expansão do primeiro aparelho de expansão dinâmica e/ou o segundo aparelho de expansão dinâmica para formar a corrente de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+.
[0016] A invenção será compreendida melhor na leitura da descrição seguinte, dada unicamente a título de exemplo, e feita referindo-se aos desenhos em anexo, sobre os quais: - a figura única é um esquema sinóptico funcional de uma primeira instalação de fracionamento de acordo com a invenção, destinada á realização de um primeiro processo de acordo com a invenção.
[0017] Em toda a descrição seguinte, uma mesma referência designa uma corrente circulando em um conduto e o conduto que transporta esta corrente. Além disso, salvo indicação em contrário, as percentagens são percentagens molares e as pressões entendem-se em bars relativos.
[0018] Uma primeira unidade 10 de vapo-craqueamento de acordo com a invenção é representada na figura 1.
[0019] Esta unidade 10 é destinada de formar uma fração 12 rica em etileno e uma corrente 14 de gás combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+, de partir de uma carga 16.
[0020] A unidade 10 compreende uma instalação 18 de pirólise de hidrocarbonetos comportando um forno de vapo-craqueamento destinado a produzir uma corrente 20 de gás craqueado bruto. Comporta, além disso, uma instalação 22 de fracionamento do gás tratado bruto para formar a corrente de gás de combustível 14 e da fração rica em etileno 12.
[0021] A carga 16 é formada com vantagem de pelo menos 70% em mols de etano, em associação com o propano, do butano, a nafta e/ou o gasóleo.
[0022] O forno de vapo-craqueamento 18 é próprio para fazer circular a carga 16 para aquecê-la a uma temperatura superior a 800 °C. Isto provoca craqueamento térmico das moléculas de hidrocarbonetos contidas na carga 16 a fim de formar a corrente de gás craqueado bruto 20.
[0023] A instalação de fracionamento 22 comporta sucessivamente um conjunto 24 de resfriamento e de compressão, e um conjunto a montante 26, um conjunto a jusante 28 e um conjunto intermediário 30 de resfriamento e de separação do gás craqueado.
[0024] A instalação 22 comporta, além disso, um conjunto 32 de tratamento dos líquidos formados nos conjuntos 26 a 30, e um conjunto 34 de expansão e de aquecimento do gás combustível.
[0025] O conjunto de compressão 24 comporta uma etapa de resfriamento e um compressor primário 36 e um compressor secundário 38, o compressor secundário sendo disposto a jusante do compressor primário 36.
[0026] O conjunto a montante 26 de resfriamento e de separação comporta um primeiro frasco separador a montante 40, um trocador térmico a montante 42, um ciclo de refrigeração 44 em etileno, e um segundo frasco separador a montante 46.
[0027] O ciclo de etileno 44 comporta dois trocadores térmicos de ciclo 48A, 48B no qual circula o etileno. A temperatura de entrada do etileno é inferior a - 45°C, com vantagem compreendida entre - 45°C e - 60°C no trocador 48A, e é inferior a -65 °C e compreendida notadamente entre - 65°C e - 80 °C no trocador 48B. Os trocadores 48A e 48B podem ser integrados no trocador térmico a montante 42.
[0028] O conjunto intermediário 28 de resfriamento e de separação comporta, de a montante a jusante, um primeiro trocador térmico intermediário 50, um primeiro frasco separador intermediário 52, depois um segundo trocador térmico intermediário 54, e um segundo frasco separador intermediário 56.
[0029] O conjunto a jusante 30 de resfriamento e de separação compreende um trocador térmico a jusante 58, e um frasco separador a jusante 60 destinado a produzir a corrente de gás combustível.
[0030] O conjunto 32 de tratamento dos líquidos comporta uma coluna de fracionamento 62, um trocador térmico de refervura 64, e uma bomba 66 de fundo de coluna.
[0031] O conjunto 34 de expansão e de aquecimento compreende um primeiro aparelho de expansão dinâmica 68, um segundo aparelho de expansão dinâmica 70, dos aparelhos 68, 70 que apresentam cada um pelo menos uma turbina de expansão dinâmica 68A, 70A.
[0032] O conjunto 34 de expansão e de aquecimento comporta, além disso, um trocador térmico 72 de aquecimento, um primeiro aparelho 74 de compressão e um segundo aparelho 75 de compressão, os aparelhos 74 e 75 apresentando cada um pelo menos um compressor 74A e 75A, que são cada um acoplados a uma turbina de expansão 68A, 70A respectiva do primeiro aparelho de expansão dinâmica 68 e do segundo aparelho de expansão dinâmica 70.
[0033] O trocador térmico de aquecimento 72 resfria um fluido refrigerante circulando em um ciclo 78 de refrigeração propileno. O ciclo de propileno 78 comporta um trocador térmico de fundo 80 colocado à jusante da bomba 66 de fundo de coluna. O trocador 80 pode ser integrado no trocador 42.
[0034] Um primeiro processo de acordo com a invenção, realizado na unidade 10 para tratar a corrente de gás craqueado procedente do vapo-craqueamento de uma carga 16, será agora descrito.
[0035] Inicialmente, a carga 16 contendo principalmente o etano é introduzida no forno de vapo-craqueamento 18 para ser aquecida a uma temperatura superior a 800 °C e sofrer o craqueamento térmico.
[0036] Uma corrente de gás craqueado bruto 20 é extraída do forno 18 a uma temperatura superior a 800 °C e uma pressão superior a 1 bars.
[0037] Esta corrente 20 é resfriada depois e introduzida no compressor primário 36 para ser comprimida a uma pressão superior a 10 bars sensivelmente inferior a pressão na coluna de fracionamento 62, depois no compressor secundário 38 para ser comprimida a uma pressão superior a 30 bars.
[0038] A corrente de gás craqueado 90 comprimida procedente do compressor secundário 38 é depois separada em uma primeira fração de refervura 92 e uma segunda fração 94.
[0039] A fração de refervura 92 é introduzida no trocador térmico 64 de fundo de coluna para ser resfriada e parcialmente condensada. A segunda fração 94 passou através de uma primeira válvula 96 de controle de taxa de fluxo, antes de ser misturada com a fração 92 de refervura procedente do trocador 64 para formar uma corrente de gás craqueado 98 parcialmente condensada.
[0040] Em uma variante do processo, a corrente de gás craqueado 90 pode com vantagem circular, parcial ou inteiramente, através do trocador térmico de aquecimento 72 antes da separação nos fluxos 92 e 96, a fim de resfriar no trocador 72.
[0041] A relação molar da primeira fração de refervura 92 para segunda fração 94 está compreendida entre 5% e 20%. A corrente de gás craqueado 98 parcialmente condensada contem pelo menos 15% em mols de líquido. Ela apresenta uma temperatura inferior a -30 °C.
[0042] Depois, a corrente 98 é introduzida no primeiro frasco separador a montante 40 para formar um primeiro líquido a montante 100 e uma corrente a montante de gás craqueado 102.
[0043] O primeiro líquido a montante 100 é retirado no fundo do primeiro frasco separador 40 e introduzido em um nível inferior N1 da coluna de fracionamento 62, após passagem e expansão de uma segunda válvula 104 de controle de taxa de fluxo.
[0044] A pressão na coluna de fracionamento 62 está compreendida com vantagem entre 10 bars e 14 bars.
[0045] A corrente a montante 102 é depois separada em um primeiro fluxo gasoso 106 de gás craqueado e segundo fluxo gasoso 108 de gás craqueado. A relação da taxa de fluxo molar do primeiro fluxo 106 para a taxa de fluxo molar da corrente a montante 102 é superior a 8%.
[0046] O primeiro fluxo 106 é resfriado até a uma temperatura inferior - 63 °C e notadamente sensivelmente compreendida entre - a 63 °C e - 78°C no trocador térmico a montante 42.
[0047] O segundo fluxo gasoso 108 é introduzido sucessivamente no primeiro trocador térmico de ciclo 48A para ser resfriado até a uma temperatura inferior - 43°C por troca térmica com o etileno circulando no ciclo 44. Depois, é introduzido no segundo trocador térmico de ciclo 48B para ser resfriado até a uma temperatura inferior - 63°C, e notadamente compreendida entre - a 63 °C e - 78 °C.
[0048] Após resfriamento, os fluxos 106 e 108, são misturados e formados em uma corrente a montante 110 parcialmente condensada de gás craqueado que é introduzida no segundo frasco separador a montante 46.
[0049] O teor molar em líquido na corrente a montante de gás craqueado parcialmente condensada 110 está compreendido entre 30% e 60%. No segundo frasco separador a montante 46, a corrente 110 separa-se em um segundo líquido a montante 112 e uma primeira corrente gasosa intermediária 114 de gás craqueado resfriada em uma primeira temperatura inferior a -63 °C.
[0050] O segundo líquido a montante 112 é recuperado no fundo do segundo frasco separador a montante 46. Ele forma a corrente 113 após passagem e expansão em uma terceira válvula 116 de controle de taxa de fluxo e é introduzido em um nível N2 da coluna de fracionamento 62 situada acima do nível N1.
[0051] A primeira corrente intermediária 114 de gás craqueado é introduzida no primeiro trocador térmico intermediário 50 para ser resfriada a uma temperatura inferior a -85 °C e formar uma corrente intermediária 118 parcialmente condensada de gás craqueado. A corrente 118 apresenta uma temperatura inferior - 85 °C, e um teor de líquido compreendido entre 8% em mols e 30% em mols.
[0052] A corrente 118 é introduzida depois no primeiro frasco separador intermediário 52 para formar um primeiro líquido intermediário 120 e umas segundas correntes gasosas intermediárias 122 de gás craqueado.
[0053] O primeiro líquido intermediário 120 é recuperado no fundo do frasco 52. Ele forma a corrente 121, após passagem e expansão através de uma quarta válvula 124 de controle de taxa de fluxo, antes de ser introduzido um terceiro nível N3 da coluna de fracionamento 62, situada acima do nível N2.
[0054] Em uma variante do processo, as correntes 113 e 121 podem ser combinadas antes de alimentar a coluna de fracionamento 62.
[0055] A segunda corrente gasosa intermediária 122 é introduzida depois no segundo trocador térmico intermediário 54 para ser resfriada a uma segunda temperatura inferior a -105°C e compreendida entre - 105°C e - 120°C.
[0056] Na saída do segundo trocador térmico intermediário 54, a segunda corrente intermediária 126 parcialmente condensada é introduzida no segundo frasco separador intermediário 56 para ser separada em um segundo líquido intermediário 128 e em uma corrente a jusante de gás craqueado 130.
[0057] Uma primeira fração 132 do segundo líquido intermediário 128 é introduzida em um nível N4 da coluna de fracionamento 62 situado acima do nível N3, após passagem e expansão em uma quinta válvula 134 de controle de taxa de fluxo. Uma segunda fração 136 de recirculação do segundo líquido intermediário 128 é sub-resfriada no trocador térmico a jusante 58, como será visto depois.
[0058] A corrente a jusante de gás craqueado 130 é introduzida depois no trocador térmico a jusante 58 para ser resfriada e formar uma corrente a jusante 140 de gás craqueado parcialmente condensado. A temperatura da corrente 140, na saída do trocador térmico a jusante 58 é inferior a - 125° e está compreendida notadamente entre - 125°C e - 140°C.
[0059] A corrente 140 é introduzida depois no frasco separador a jusante 60 para ser separada em um líquido a jusante 142 e em uma corrente de gás combustível 144 em alta pressão destinada a ser expandida. A corrente de gás de combustível 144 comporta mais de 75% em mols de hidrogênio e menos 0,5% em mols de hidrocarbonetos em C2+.
[0060] A corrente 144 é introduzida uma primeira vez no trocador térmico a jusante 58 para aquecer-se por troca térmica em contracorrente com a corrente a jusante 130 de gás craqueado resfriado, depois no segundo trocador térmico intermediário 54 para aquecer-se em contracorrente notadamente da segunda corrente 122 intermediária de gás craqueado, até uma temperatura superior - 110 °C.
[0061] É introduzido depois no primeiro trocador térmico a jusante 50 para ser aquecido por troca térmica com a primeira corrente intermediária de gás craqueado 114 até a uma temperatura superior - 85 °C.
[0062] A corrente de gás combustível em alta pressão 146 aquecida a uma temperatura superior a -85 °C é introduzida depois em uma turbina de expansão dinâmica 68A do primeiro aparelho de expansão dinâmica 68 para ser expandida até a uma pressão inferior a 12 bars e formar uma corrente 148 de gás combustível em pressão intermediária.
[0063] A temperatura da corrente 148 é inferior a -115°C. A corrente 148 então é introduzida de novo no trocador térmico a jusante 58, no segundo trocador térmico intermediário 54, depois no primeiro trocador térmico intermediário 50 para aquecer- se sucessivamente por troca térmica respectivamente com a corrente 130, a corrente 122 e a corrente 114, como descrito previamente. Esta passagem da corrente 148 através dos trocadores 50, 54, 58 efetua-se entre uma turbina 68A do primeiro aparelho 68 e uma turbina 70A do segundo aparelho 70.
[0064] A corrente 150 de gás combustível aquecida em pressão intermediária é introduzida depois em uma turbina 70A de expansão dinâmica do segundo aparelho 70 de expansão dinâmica para ser expandida a uma pressão inferior a 4 bars e formar uma corrente de gás combustível 152 em baixa pressão resfriada.
[0065] A temperatura da corrente 152 é então inferior a -115°C, e a sua pressão é inferior a 4 bars.
[0066] A corrente 152 é introduzida depois sucessivamente no trocador térmico a jusante 58, no segundo trocador térmico intermediário 54, depois no primeiro trocador térmico 50 para ser aquecida em contracorrente respectivamente da corrente 130, da corrente 122, e a corrente 114 como descrita acima.
[0067] A corrente de gás combustível 154 de baixa pressão aquecida procedente do primeiro trocador térmico intermediário 50 é introduzida depois sucessivamente no trocador térmico a montante 42 para ser colocada em relação de troca térmica com o primeiro fluxo gasoso 106 procedente da primeira corrente gasosa de gás craqueado 102, depois no trocador térmico aquecimento 72.
[0068] No trocador térmico de aquecimento 72, a corrente 154 aquece-se por troca térmica com o fluido refrigerante 156 em propileno circulando no ciclo de refrigeração 78.
[0069] A corrente 160 de gás combustível aquecido em baixa pressão procedente do trocador 72 apresenta assim uma pressão próxima da pressão atmosférica.
[0070] A corrente 160 é introduzida depois sucessivamente no compressor 75A do segundo aparelho de compressão 75, depois no compressor 74A do aparelho de compressão a jusante 74 para formar a corrente de combustível 14 destinada a alimentar a rede da instalação. A pressão da corrente 14 é superior a 5 bars.
[0071] O teor de etileno no gás combustível 144 de alta pressão, como no gás combustível 14 é inferior a 0,5% molares. A taxa de recuperação de etileno na instalação é superior a 99,5%.
[0072] A corrente de combustível 14 compreende com vantagem mais de 99% do metano contido na corrente de gás craqueado bruto 20.
[0073] O líquido a jusante 142 comporta mais de 25% em mols de hidrocarbonetos em C2+. Ele é introduzido no trocador térmico a jusante 58 para ser sub-resfriado até a uma temperatura inferior a -120°C.
[0074] Após a sua passagem no trocador 58, os líquidos 136, 142 são misturados e introduzidos sucessivamente nos trocadores térmicos 58, 54, 50, 42 e 72 para aquecer-se e evaporar-se por troca térmica com as correntes respectivas circulando nestes trocadores.
[0075] Eles formam então uma corrente gasosa 162 de reciclagem aquecida que apresenta uma temperatura superior a 10°C. A corrente gasosa 162 é reintroduzida na corrente de gás craqueado bruto 20, no compressor primário 36. Em uma variante do processo, os líquidos 136 e 142 são introduzidos separadamente nos trocadores térmicos 58,54, 50, 42, 72 para aquecer-se, antes de serem reintroduzidos na corrente de gás craqueado bruto 20.
[0076] A coluna de fracionamento 62 produz uma corrente de topo 164 rica em metano e uma corrente de fundo 166 rica em etileno.
[0077] A corrente de topo 164 é introduzida, após aquecimento no trocador térmico a montante 42, depois após aquecimento no trocador térmico de aquecimento 72, na corrente de gás craqueado bruto 20, entre o compressor primário 36 e o compressor secundário 38.
[0078] A corrente de fundo 166 procedente da coluna de fracionamento 62 é bombeada pela bomba 66, antes de ser introduzida no trocador térmico de recuperação 80 (que pode ser integrado no trocador 72). Então é aquecida em contato com o propileno que forma o fluido refrigerante do ciclo 78. Após passagem no trocador 80, a fração 12 rica em etileno é formada. Esta fração 12 comporta mais de 99,5% em mols do etileno contido na corrente de gás craqueado bruto 20.
[0079] De acordo com a invenção, a corrente intermediária de gás craqueado 114 que é resfriada a uma temperatura inferior - 63 °C graças à refrigeração fornecida pelo ciclo de etileno 44 é resfriada depois até a uma temperatura inferior - a 90 °C exclusivamente por troca térmica com a corrente de gás combustível 144 em alta pressão, com a corrente de gás combustível parcialmente expandida 148 e com a corrente de gás combustível expandida 152, e aquecimento dos líquidos 142, 136 procedentes dos frascos 56, 60, nos trocadores térmicos 50, 54 e 58.
[0080] Não é, portanto, necessário prever um ciclo de refrigeração com o etileno 44 comportando um nível térmico a - 100 °C (geralmente entre -95°C e -102°C), entre o frasco a montante 46 e o frasco a jusante 60. Isto diminui o consumo energético do processo e o investimento necessário para a sua aplicação.
[0081] Assim, a utilização adequada do potencial de expansão e da capacidade calorífica elevada do gás combustível de alta pressão 144 formado na saída do frasco a jusante 60, devido à sua riqueza de hidrogênio, permite diminuir amplamente o consumo energético do processo. É assim possível diminuir em pelo menos 30 kWh por tonelada de etileno produzido por hora a potência específica de refrigeração em relação a uma unidade conhecida do estado da técnica, e conservando uma taxa de recuperação de etano superior a 99,5% e produzindo uma fração 12 rica em etileno.
[0082] Este resultado é obtido diminuindo o investimento necessário para a instalação, dado que não deixa de ser necessário prever um compressor específico e um trocador térmico específico para um nível térmico - 100 °C no ciclo ao etileno 44.
[0083] Em uma variante, cada aparelho de expansão dinâmica 68 compreende uma pluralidade de turbinas de expansão dinâmica, por exemplo, de 2 a 3 turbinas de expansão dinâmica. Em outra variante, um compressor adicional é colocado a jusante dos compressores 76A, 76B para comprimir a uma pressão mais elevada o gás combustível 14.
[0084] Em outras variantes, a unidade de tratamento compreende uma pluralidade de colunas de fracionamento como descrito, por exemplo, em EP 1.215.459.
[0085] Nota-se, como é representado na figura única, que a totalidade da corrente de combustível de alta pressão 144 é aquecida sucessivamente no trocador térmico a jusante, e nos trocadores térmicos intermediários 50, 54 antes de ser introduzida inteiramente no primeiro aparelho de expansão dinâmica 68.
[0086] Do mesmo modo, a totalidade da corrente de combustível parcialmente expandida 148 proveniente do primeiro aparelho de expansão dinâmica 68 é passada sucessivamente no trocador a jusante 58 e nos trocadores intermediários 50, 54, antes de ser introduzida inteiramente no segundo aparelho de expansão dinâmica 70. A totalidade da corrente de combustível expandida 152 procedente do segundo aparelho de expansão dinâmica 70 é introduzida depois no trocador térmico a jusante 58 e os trocadores térmicos intermediários 50, 54.
[0087] Assim, a recuperação das frigorias é máxima para permitir o resfriamento do gás.
[0088] Nota-se, além disso, que os frascos 40, 46 e 52, 56 e 60 são simples frascos separadores, e não colunas de destilação. Assim, estes frascos são desprovidos de bandejas ou de guarnição.
[0089] A coluna de fracionamento 62 é uma coluna de tipo stripper. Assim, a corrente de topo 164 rica em metano procedente da coluna 62 é re-enviada totalmente no gás craqueado bruto 20, sem que uma fração desta corrente 164 seja condensada para ser enviada em refluxo na coluna 62.
[0090] Além disso, a potência térmica necessária ao resfriamento da corrente a jusante de gás craqueado 130 para a terceira temperatura é fornecida no trocador térmico a jusante 58 por troca térmica com a corrente de combustível de alta pressão 144, por troca térmica com a corrente de combustível parcialmente expandida, e por troca térmica com a corrente de combustível expandida 152, sem troca térmica com um fluido refrigerante externo circulando em um ciclo de refrigeração, e notadamente sem troca térmica com o fluido refrigerante circulando no ciclo de refrigeração 44.
[0091] Como visto acima, não é, portanto, necessário munir o ciclo 44 de um estágio refrigeração a uma temperatura de aproximadamente -100°C, e notadamente compreendido entre - 85°C e - 102°C.

Claims (15)

1. Processo de fracionamento de uma corrente (20) de gás craqueado procedente de uma instalação (18) de pirólise de hidrocarbonetos para obter um corte (12) rico em etileno e uma corrente (14) de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+, o processo compreendendo as etapas seguintes: - resfriamento a montante e condensação parcial de uma corrente de gás craqueado bruto (20) por troca térmica pelo menos parcial com um fluido refrigerante circulando em um primeiro ciclo (44) de refrigeração externa e separação de um líquido a montante (112) em pelo menos um frasco a montante (46) para formar uma corrente intermediária (114) de gás craqueado pré-resfriado a uma primeira temperatura; - resfriamento intermediário e condensação parcial da corrente intermediária de gás craqueado (114) em pelo menos um trocador térmico (50, 54) intermediário e separação de um líquido intermediário (120, 128) em pelo menos um frasco de separação intermediário (52, 56) para formar uma corrente a jusante (130) de gás craqueado resfriado a uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura; - resfriamento a jusante e condensação parcial da corrente a jusante de gás craqueado (130) em pelo menos um trocador térmico a jusante (58) até uma terceira temperatura inferior à segunda temperatura; - introdução da corrente a jusante (140) de gás craqueado parcialmente condensado procedente do trocador térmico a jusante (58) em um separador a jusante (60); - recuperação, no topo do separador a jusante (60), de uma corrente (144) gasosa de combustível em alta pressão, pobre em hidrocarbonetos em C2+, e recuperação, no fundo do separador a jusante, de um líquido a jusante (142), rico em hidrocarbonetos em C2+; - passagem da corrente (144) de combustível de alta pressão através do trocador a jusante (58) e o trocador intermediário (50, 54) para formar uma corrente (146) de combustível de alta pressão aquecido; - expansão da corrente (146) de combustível de alta pressão aquecido em pelo menos um primeiro aparelho (68) de expansão dinâmica para obter uma corrente (148) de combustível parcialmente expandido; - aquecimento da corrente (148) de combustível parcialmente expandido através do trocador a jusante (58) e do trocador intermediário (50, 54); - tratamento de pelo menos um fluido (112, 120, 128) obtido quando das etapas de resfriamento a montante, resfriamento intermediário e resfriamento a jusante para formar o corte rico em etileno (12); o processo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas seguintes: - passagem da corrente (148) de combustível parcialmente expandido procedente do trocador intermediário (50, 54) em um segundo aparelho de expansão dinâmica (70) para formar uma corrente (152) de combustível expandido; - aquecimento da corrente (152) de combustível expandido procedente do segundo aparelho de expansão dinâmica (70) no trocador térmico a jusante (58) e no trocador térmico intermediário (50, 54); - compressão da corrente (160) de combustível expandido aquecido em pelo menos um compressor (76A, 76B) acoplado a pelo menos uma turbina de expansão (68A, 70A) do primeiro aparelho de expansão dinâmica e/ou do segundo aparelho de expansão dinâmica para formar a corrente (14) de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+; e a potência térmica necessária para o resfriamento da corrente intermediária de gás craqueado (114) para a segunda temperatura é fornecida no trocador térmico intermediário (50, 54) por troca térmica com a corrente (144) de combustível de alta pressão, por troca térmica com a corrente (148) de combustível parcialmente expandido e por troca térmica com a corrente (152) de combustível expandido, sem troca térmica com um fluido refrigerante externo circulando em um ciclo de refrigeração.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a potência térmica necessária para resfriamento da corrente a jusante de gás craqueado (130) até a terceira temperatura é fornecida no trocador térmico a jusante (58) por troca térmica com a corrente (144) de combustível em alta pressão, por troca térmica com a corrente (148) de combustível parcialmente expandido e por troca térmica com a corrente (152) de combustível expandido, sem troca térmica com um fluido refrigerante externo circulando em um ciclo de refrigeração.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de compreender a recuperação do líquido a jusante (142) e seu aquecimento através do trocador térmico a jusante (58), e o trocador térmico intermediário (50, 54), o líquido a jusante sendo sub-resfriado no trocador térmico a jusante (58) antes de seu aquecimento no trocador térmico a jusante (58), depois no trocador térmico intermediário (50, 54).
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que a totalidade da corrente de combustível de alta pressão aquecida (146) procedente do trocador intermediário (50, 54) é introduzida no primeiro aparelho de expansão dinâmica (68), a totalidade da corrente de combustível parcialmente expandida aquecida (150) procedente do trocador intermediário (50, 54) sendo introduzida no segundo aparelho de expansão dinâmica (70).
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que pelo menos uma fração (136) de um líquido intermediário (128) recuperado na etapa de resfriamento intermediária é aquecido no trocador térmico a jusante (58) e no trocador térmico intermediário (50, 54).
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que a fração (136) do líquido intermediário (128) recuperado na etapa de resfriamento intermediária é sub-resfriada no trocador térmico a jusante (58) antes de ser reintroduzida no trocador térmico a jusante (58), depois no trocador térmico intermediário (50, 54).
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizadopelo fato de que pelo menos um entre a pelo menos uma fração (136) do líquido intermediário (128) e o líquido a jusante (142) evapora-se quando da sua passagem no trocador térmico a jusante (58) e o trocador térmico intermediário (50, 54) para formar uma corrente gasosa (162) de recirculação, a corrente de recirculação (162) sendo misturada à corrente de gás craqueado bruto (20), antes da passagem da corrente de gás craqueado bruto (20) em pelo menos um compressor (38).
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que a etapa de tratamento compreende a introdução de pelo menos uma corrente (112, 120, 132) formada a partir do líquido a montante (112), o líquido intermediário (120, 128) e/ou o líquido a jusante (142) em uma coluna (62) de fracionamento e a produção na coluna de fracionamento (62) de uma corrente (166) rica em etileno destinada a formar o corte (12) rico em etileno.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que na etapa de tratamento, o líquido a montante (112) e o líquido intermediário (120) são introduzidos na coluna de fracionamento (62).
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que a corrente de topo (164) procedente da coluna de fracionamento (62) é transportada em totalidade para o trocador térmico a montante (42) e com vantagem para um trocador a montante de aquecimento (72), antes de ser misturada ao gás craqueado bruto (20), sem que uma fração desta corrente (164) seja condensada para ser enviada em refluxo na coluna de fracionamento (62).
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que o primeiro aparelho de expansão dinâmica (68) e o segundo aparelho de expansão dinâmica (70) compreendem cada pelo menos uma turbina (68A, 70A) de expansão dinâmica, com vantagem compreendendo cada uma entre duas e três turbinas de expansão dinâmica.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizadopelo fato de que o teor molar de hidrogênio na corrente (144) de combustível de alta pressão é superior a 75%.
13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de que a primeira temperatura é inferior a -63°C, a segunda temperatura é inferior a -85°C, e a terceira temperatura é inferior a -120°C.
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizadopelo fato de que o primeiro ciclo de refrigeração é desprovido de nível térmico entre -95°C e -102°C entre o frasco a montante (46) e o frasco a jusante (60).
15. Instalação (22) de fracionamento de uma corrente (20) de gás craqueado procedente de uma instalação (18) de pirólise de hidrocarbonetos para obter um corte (12) rico em etileno e uma corrente (14) de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+, a instalação (22) compreendendo: - meios a montante de resfriamento e de condensação parcial de uma corrente de gás craqueado bruto (20) comportando meios (48A, 48B) de troca térmica pelo menos parcial com um primeiro ciclo (44) de refrigeração externo e meios de separação de um líquido a montante (112) comportando pelo menos um frasco a montante (46) para formar uma corrente intermediária (114) de gás craqueado pré-resfriado a uma primeira temperatura; - meios intermediários de resfriamento e de condensação parcial da corrente intermediária de gás craqueado (114) comportando pelo menos um trocador térmico (50, 54) intermediário e meios de separação de um líquido intermediário (120, 128) comportando pelo menos um frasco de separação intermediário (52, 56) para formar uma corrente a jusante (130) de gás craqueado resfriado a uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura; - meios de resfriamento a jusante e de condensação parcial da corrente a jusante de gás craqueado (130) comportando pelo menos um trocador térmico a jusante (58) para resfriar a corrente a jusante de gás craqueado (130) até uma terceira temperatura inferior à segunda temperatura; - um separador a jusante (60) e meios de introdução da corrente a jusante (140) de gás craqueado procedente do trocador térmico a jusante (58) no separador a jusante (60); - meios de recuperação, no topo do separador a jusante (60), de uma corrente (144) gasosa de combustível em alta pressão pobre em hidrocarbonetos em C2+ e meios de recuperação, no fundo do separador a jusante (60), de um líquido a jusante (142) rico em hidrocarbonetos em C2+; - meios de passagem da corrente (144) de combustível de alta pressão através do trocador a jusante (58) e do trocador intermediário (50, 54) para formar uma corrente (146) de combustível de alta pressão reaquecida; - meios de expansão da corrente (146) de combustível de alta pressão reaquecido comportando pelo menos um primeiro aparelho (68) de expansão dinâmica para formar uma corrente (148) de combustível parcialmente expandido; - meios de aquecimento da corrente (148) de combustível parcialmente expandido através do trocador a jusante (58) e do trocador intermediário (50, 54); - meios de tratamento de pelo menos um fluido (112, 120, 128) obtido a partir dos meios de resfriamento a montante, meios de resfriamento intermediário e meios de resfriamento a jusante para formar o corte rico em etileno (12); - instalação (22) caracterizadapelo fato de que compreende: - um segundo aparelho de expansão dinâmica (70) e meios de passagem da corrente (148) de combustível parcialmente expandido procedente do trocador intermediário (50, 54) no segundo aparelho de expansão dinâmica (70) para formar uma corrente (152) de combustível expandido; - meios de aquecimento da corrente (152) de combustível expandido procedente do segundo aparelho de expansão dinâmica (70) no trocador térmico a jusante (58) e no trocador térmico intermediário (50, 54); - meios de compressão da corrente (160) de combustível expandido aquecido comportando pelo menos um compressor (76A, 76B) acoplado a pelo menos uma turbina de expansão (68A, 70A) do primeiro aparelho de expansão dinâmica e/ou do segundo aparelho de expansão dinâmica para formar a corrente (14) de combustível pobre em hidrocarbonetos em C2+, e em que a potência térmica necessária para o resfriamento da corrente intermediária de gás craqueado (114) para a segunda temperatura é fornecida no trocador térmico intermediário (50, 54) por troca térmica com a corrente (144) de combustível de alta pressão, por troca térmica com a corrente (148) de combustível parcialmente expandido e por troca térmica com a corrente (152) de combustível expandido, sem troca térmica com um fluido refrigerante externo circulando em um ciclo de refrigeração.
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