BR112019011527B1 - Método para pré-tratar uma alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto e método para craqueamento a vapor de hidrocarbonetos - Google Patents
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Abstract
A invenção fornece um método para pré-tratar uma alimentação de craque-ador a vapor de hidrocarboneto compreendendo contatar a alimentação com um solvente para produzir uma alimentação pré-tratada tendo um teor reduzido de com-ponentes de incrustação que causam incrustação nas seções de pré-aquecimento, convecção e radiante do craqueador a vapor e um solvente rico tendo um teor au-mentado de componentes de incrustação. A invenção fornece ainda um método para craquear a vapor hidrocarbonetos compreendendo: a) alimentar uma alimenta-ção de craqueador a vapor de hidrocarboneto ao processo; b) pré-tratar a alimenta-ção contatando a alimentação com um solvente para produzir uma alimentação pré-tratada tendo um teor reduzido de componentes de incrustação que causam incrus-tação no craqueador a vapor e um solvente rico tendo um teor aumentado de com-ponentes de incrustação; c) aquecer a alimentação pré-tratada; e d) passar a ali-mentação pré-tratada através de um craqueador a vapor sob condições de craque-amento para produzir produtos craqueados.
Description
[001] A invenção se refere a um método para pré-tratar uma alimentação de craqueador de vapor de hidrocarboneto e um método para craquear a vapor hidrocar- bonetos.
[002] Convencionalmente, etileno e propileno são produzidos via craquea- mento a vapor de estoques de alimentação parafínicos, incluindo etano, propano, nafta e hidrowax.
[003] A publicação de pedido de patente europeia 0 697 455 descreve a in-crustação dos trocadores de linha de transferência que são usados para resfriar rapi-damente o efluente do craqueador a vapor. Este é um fator importante que determina o comprimento de passagem do craqueador. A incrustação pode ser causada pelo conteúdo de compostos aromáticos na alimentação, especialmente em alimentações como hidrowax e os alcatrões formados durante pirólise no forno de craqueamento.
[004] US 2008/0194900 ensina um processo para melhorar uma corrente de nafta alimentando a corrente a um hidrotratador para remover impurezas e, então, passar a corrente para uma unidade de extração de aromáticos para produzir uma corrente de nafta desaromatizada. Esta corrente de nafta desaromatizada é, então, alimentada para um processo de craqueamento.
[005] A invenção fornece um método para pré-tratar uma alimentação de cra- queador a vapor de hidrocarboneto compreendendo contatar a alimentação com um solvente para produzir uma alimentação pré-tratada tendo um teor reduzido de com-ponentes de incrustação que causam incrustação nas seções de pré-aquecimento, convecção e radiação do craqueador a vapor e um solvente rico tendo um teor au-mentado de componentes de incrustação.
[006] A invenção fornece ainda um método para craquear a vapor hidrocarbo- netos compreendendo: a) alimentar uma alimentação de craqueador a vapor de hidro- carboneto ao processo; b) pré-tratar a alimentação contatando a alimentação com um solvente para produzir uma alimentação pré-tratada tendo um teor reduzido de componentes de incrustação que causam incrustação no craqueador a vapor e um solvente rico tendo um teor aumentado de componentes de incrustação; c) aquecer a alimentação pré-tratada; e d) passar a alimentação pré-tratada através de um craque- ador a vapor sob condições de craqueamento para produzir produtos craqueados.
[007] A Figura 1 representa a camada de coque formada em um trocador de linha de transferência em escala laboratorial.
[008] A invenção fornece uma alimentação de craqueador a vapor com um teor de hidrogênio mais alto que resulta em uma mistura de produto melhorada do craqueador a vapor. A quantidade de incrustação nos equipamentos a jusante, espe-cialmente nos trocadores de linha de transferência (TLE), é reduzida, o que resulta em tempos de operação mais longos, sem paradas de manutenção, e melhor transfe-rência de calor nos trocadores. Acredita-se que uma vantagem adicional seria que o líquido restante da extração pode ser usado para reduzir a viscosidade na seção de óleo de resfriamento rápido.
[009] A invenção fornece um método para pré-tratar uma alimentação de cra- queador de vapor de hidrocarboneto. A alimentação de craqueador de hidrocarboneto compreende um ou mais hidrocarbonetos, preferivelmente hidrocarbonetos parafíni- cos. O estoque de alimentação pode compreender hidrocarbonetos não parafínicos, tal como olefinas, preferivelmente em quantidades inferiores a 10% em peso com base no peso total de hidrocarbonetos. A alimentação pode compreender adicionalmente uma corrente de reciclo para o processo.
[010] Em uma modalidade, a alimentação de craqueador a vapor de hidrocar- boneto pode compreender hidrowax, gasóleo de vácuo hidrotratado, gasóleo, slackwax ou misturas dos mesmos. Hydrowax é um resíduo hidrogenado produzido por hidrocraqueamento de correntes destiláveis inflamadas. Slackwax é uma corrente de parafina obtida de uma unidade de desparafinação que é usada na produção de lubrificantes e parafinas.
[011] Em outra modalidade, a alimentação de craqueador a vapor de hidro- carboneto pode compreender óleo de pirólise de resíduos de plástico. Esta corrente tem uma grande concentração de contaminantes, tornando-a uma corrente de valor muito baixo.
[012] A alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto também com-preende componentes de incrustação que causam incrustação nas seções a jusante do craqueador a vapor. Esta incrustação pode ocorrer nas seções de pré-aqueci-mento, convecção e/ou radiação do craqueador ou ela pode se formar no equipa-mento de troca de calor e/ou de separação a jusante. Estes componentes de incrus-tação podem incluir qualquer componente que cause coqueificação ou incrustação no equipamento. Estes componentes de incrustação podem condensar nos trocadores de linha de transferência quando os produtos do craqueador a vapor são resfriados. Exemplos destes componentes de incrustação incluem aromáticos policíclicos, resinas e misturas dos mesmos.
[013] A alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto também pode compreender contaminantes que causam problemas na seção de processamento de produtos craqueados. Estes contaminantes podem incluir nitrogênio, vanádio, cloro, oxigênio, enxofre ou compostos dos mesmos. Estes contaminantes podem também ser removidos da alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto por contato com o solvente.
[014] A alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto é pré-tratada contatando a alimentação com um solvente. A alimentação pode ser contatada com o solvente em um recipiente, num conduto ou em outro meio conhecido dos versados na técnica para efetuar uma etapa de extração de solvente.
[015] Exemplos de solventes adequados para realizar o pré-tratamento in-cluem furfural, sulfolano, tolueno, N-formil morfolina, N-metilpirrolidona, tetra-etileno glicol e dimetilsulfóxido.
[016] Em uma modalidade, os componentes de incrustação podem ser remo-vidos do solvente rico. Estes componentes de incrustação podem ser usados em outra parte do sistema de craqueador a vapor como uma corrente de óleo de resfriamento rápido. Os componentes de incrustação podem também ser usados para reduzir a viscosidade de uma corrente de piche pesado e/ou gasóleo craqueado.
[017] Depois de contatar a alimentação de craqueador a vapor de hidrocarbo- neto com o solvente, a alimentação pré-tratada tem um teor reduzido de componentes de incrustação. A alimentação pré-tratada tem um teor de hidrogênio mais alto que a alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto antes de ela contatar com o solvente. O solvente rico tem um teor elevado de componentes de incrustação.
[018] Após contatar o solvente, a alimentação pré-tratada tem preferencial-mente 75% ou menos da quantidade de componentes de incrustação na alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto, mais preferivelmente 60% ou menos e mais preferencialmente 50% ou menos de componentes de incrustação na alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto.
[019] A alimentação pré-tratada é tipicamente pré-aquecida. A alimentação pode ser aquecida utilizando trocadores de calor, um forno ou qualquer outra combi-nação de dispositivos de transferência de calor e/ou aquecimento.
[020] O estoque de alimentação pré-tratado é craqueado a vapor em uma zona de craqueamento sob condições de craqueamento para produzir pelo menos olefinas e hidrogênio. A zona de craqueamento pode compreender qualquer sistema de craqueamento conhecido nessa técnica que seja adequado para craquear o estoque de alimentação pré-tratado. A zona de craqueamento pode compreender um ou mais fornos, cada um dedicado a uma alimentação específica ou fração da alimentação.
[021] A etapa de craqueamento é realizada a temperaturas elevadas, preferi-velmente na faixa de 650 a 1.000°C, com mais preferência de 750 a 850°C. Vapor é geralmente adicionado à zona de craqueamento agindo como um diluente para reduzir a pressão parcial de hidrocarboneto e, desse modo, intensificar o rendimento de ole- fina. O vapor também reduz a formação e a deposição de material carbonáceo ou coque na zona de craqueamento. O craqueamento ocorre na ausência de oxigênio. O tempo de residência nas condições de craqueamento é muito curto, tipicamente da ordem de milissegundos.
[022] A partir do craqueador, um efluente de craqueador é obtido que pode compreender aromáticos, olefinas, hidrogênio, água, dióxido de carbono e outros compostos de hidrocarbonetos. Os produtos específicos obtidos dependem da composição da alimentação, da razão hidrocarboneto para vapor e da temperatura de craque- amento e do tempo de residência no forno. Os produtos craqueados do craqueador a vapor são, então, passados através de um ou mais trocadores de calor, muitas vezes referidos como TLEs, para reduzir rapidamente a temperatura dos produtos craquea- dos. Os TLE’s preferencialmente resfriam os produtos craqueados até uma temperatura na faixa de 400 a 550°C.
[023] Os exemplos seguintes foram realizados em uma unidade craqueadora a vapor de escala de bancada. Uma bomba alimenta hidrocarboneto de um recipiente de alimentação de temperatura controlada para um evaporador. A corrente de hidrocarboneto é misturada com uma corrente inerte gasosa e a mistura é aquecida até uma temperatura entre 380 e 550°C. A alimentação é vaporizada a esta tempera-tura e é, então, alimentada a uma serpentina/reator a temperaturas tipicamente na gama de 700 a 850°C.
[024] Uma corrente de produtos é removida da serpentina/reator e resfriada em um trocador de linha de transferência (TLE) de uma temperatura de cerca de 600°C até uma temperatura de cerca de 300-350°C. Os componentes de incrustação condensam nas paredes do TLE e podem decompor termicamente em uma camada de coque.
[025] A corrente de gás do TLE é ainda resfriada até cerca de 40°C num reci-piente de resfriamento rápido separado e esta corrente pode, então, ser analisada.
[026] A espessura da camada de coque na parede pode ser calculada me-dindo a espessura de parede do tubo vazio e a espessura de parede do tubo incrus-tado e subtraindo a espessura do tubo vazio.
[027] Três exemplos foram realizados craqueando uma amostra no equipa-mento descrito acima. Várias características da amostra antes de ela ser craqueada são mostradas na Tabela 1 e a camada de coque formada no TLE a jusante do cra- queador é mostrada para cada exemplo na Figura 1.
[028] No Exemplo 1, uma hidrowax foi craqueada.
[029] No Exemplo 2, a mesma hidrowax como no Exemplo 1 foi primeiro con-tatada com furfural para extrair pelo menos uma porção dos componentes de incrus-tação e foi, então, craqueada.
[030] No Exemplo 3, a mesma hidrowax do Exemplo 1 foi contatada com furfural para extrair pelo menos uma porção dos componentes de incrustação. Esta etapa de extração foi repetida duas vezes adicionais (para um total de três extrações). Esta hidrowax foi, então, craqueada.Tabela 1
Claims (8)
1. Método para pré-tratar uma alimentação de craqueador a vapor de hidro- carboneto, CARACTERIZADO pelo fato de que um craqueador a vapor compreende seções de processamentos de pré-aquecimento, convecção, radiação e produtos cra- queados, em que a alimentação do craqueador a vapor de hidrocarboneto compreende óleo de pirólise de resíduos plásticos, em que a alimentação do craqueador a vapor de hidrocarboneto compreende componentes de incrustação que causam incrustação nas seções de pré-aquecimento, convecção e/ou radiação ou em equipamentos de separação e/ou troca de calor a jusante, em que o equipamento de troca de calor compreende um trocador de linha de transferência em que os produtos do craqueador a vapor são resfriados e esses componentes de incrustação incluem aromáticos policíclicos, resinas ou uma mistura dos mesmos, e em que a alimentação do craqueador a vapor de hidrocarboneto também compreende contaminantes que causam problemas na seção de processamento de produtos craqueados e esses conta- minantes incluem nitrogênio, cloro, oxigênio ou compostos dos mesmos, o referido método compreende contatar a alimentação com um solvente para produzir uma alimentação pré-tratada tendo um teor reduzido dos referidos componentes de incrustação e contaminantes e um solvente rico tendo um teor aumentado dos referidos componentes de incrustação e contaminantes.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a alimentação pré-tratada tem um teor de hidrogênio mais alto que a alimentação de craqueador a vapor de hidrocarboneto.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os componentes de incrustação provocam incrustação condensando nos trocadores de linha de transferência.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente é selecionado do grupo consistindo em furfural, sulfolano, tolueno, N-formil morfolina, N-metilpirrolidona, tetra-etileno gli- col e dimetilsulfóxido.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda remover os componentes de incrustação do solvente rico e usar esses componentes em outra parte do sistema do craqueador a vapor como uma corrente de óleo de resfriamento rápido ou para reduzir a viscosidade de uma corrente de piche pesado e/ou gasóleo craqueado.
6. Método para craqueamento a vapor de hidrocarbonetos, CARACTERIZADO pelo fato de que em um craqueador a vapor que compreende seções de processamentos de pré-aquecimento, convecção, radiação e produtos cra- queados, o referido método compreende: a. alimentar ao processo uma alimentação de craqueador a vapor de hidro- carboneto que compreende óleo de pirólise a partir de resíduos plásticos, em que a alimentação do craqueador a vapor de hidrocarboneto compreende componentes de incrustação que causam incrustação nas seções de pré-aquecimento, convecção e/ou radiação ou em equipamentos de separação e/ou troca de calor a jusante, em que o equipamento de troca de calor compreende um trocador de linha de transferência em que os produtos do craqueador a vapor são resfriados e esses componentes de incrustação incluem aromáticos policíclicos, resinas ou uma mistura dos mesmos, e em que a alimentação do craqueador a vapor de hidrocarboneto também compreende contaminantes que causam problemas na seção de processamento de produtos cra- queados e esses contaminantes incluem nitrogênio, cloro, oxigênio ou compostos dos mesmos; b. pré-tratar a alimentação contatando a alimentação com um solvente para produzir uma alimentação pré-tratada tendo um teor reduzido dos referidos componentes de incrustação e contaminantes e um solvente rico tendo um teor aumentado dos referidos componentes de incrustação e contaminantes; c. aquecer a alimentação pré-tratada; e d. passar a alimentação pré-tratada através de um craqueador a vapor sob condições de craqueamento para produzir produtos craqueados.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda passar os produtos craqueados através de um ou mais trocadores de calor para reduzir a temperatura dos produtos craqueados.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que as condições de craqueamento compreendem uma temperatura na faixa de 700 a 900°C.
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