BR112020004210B1 - Processo para produção de etileno - Google Patents

Abstract

A invenção refere-se a um processo para produção de etileno que compreende as etapas de: (1) craquear cataliticamente um hidrocarboneto da matéria-prima para obter um primeiro fluxo contendo propileno; (2) separar o primeiro fluxo para obter um fluxo do componente C3; e (3) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno. O processo para produção de etileno de acordo com a presente invenção pode reduzir acentuadamente o consumo energético total do processo para produção e aumentar o rendimento total do etileno, enquanto obtém um etileno próprio para polimerização.

Description

Campo da Invenção

[0001] A invenção refere-se a um processo para produção de etileno, em particular a um processo para produção do etileno próprio para polimerização.

Antecedentes da Invenção

[0002] O principal objetivo do craqueamento a vapor industrial é produzir olefinas de baixo peso molecular como o etileno, bem como os subprodutos do propileno e do butadieno, e aromáticos leves como benzeno, tolueno e xileno, e também gerar uma pequena quantidade de aromáticos pesados. O craqueamento a vapor é uma reação endotérmica, tipicamente realizada em um forno tubular, onde a matéria-prima e o vapor são pré-aquecidos e introduzidos no tubo do forno, aquecidos a 750-900°C para craqueamento, introduzidos em uma caldeira de resfriamento rápido, resfriados rapidamente, e então alimentados em um arrefecedor (quencher) e em um dispositivo de separação por resfriamento profundo (abaixo -100°C), para obter vários produtos craqueados em sequência. O craqueamento a vapor é o principal processo para produção das olefinas de baixo peso molecular, como o etileno e o propileno.

[0003] A tecnologia de craqueamento catalítico de uma olefina é um processo para a obtenção de olefinas de baixo peso molecular do propileno e do etileno que utiliza várias olefina C4-C6 misturadas como matérias-primas e para o craqueamento catalítico das olefinas contidas nas matérias-primas, normalmente na presença de um catalisador de peneira molecular. Atualmente, os processos representativos do craqueamento catalítico de olefinas compreendem principalmente: um processo Propylur, um processo OCP, um processo Omega, um processo OCC, um processo Superflex e outros similares. Entre outros, o processo Propylur resulta em uma conversão da olefina de até 85%, um rendimento em uma única passagem do propileno de 40%mol, um rendimento de etileno de 10 %mol (em relação à quantidade total de olefinas no material de suprimento); enquanto o processo Omega resulta em uma conversão de olefina acima de 75%, e o processo OCC resulta em uma conversão em uma única passagem de olefinas acima de 65%.

Sumário da Invenção

[0004] A invenção objetiva solucionar o problema do consumo energético relativamente alto demandado pela técnica anterior para realizar a separação criogênica e obter um etileno próprio para polimerização. A presente invenção fornece, dessa maneira, um novo processo para produção do etileno. Comparado ao método de separação física tradicional, o processo para produção do etileno de acordo com a presente invenção utiliza um método de refino químico, que consegue obter um etileno próprio para polimerização sem separação criogênica.

[0005] Na indústria de etileno tradicional, o craqueamento a vapor para produzir etileno pode gerar, simultaneamente, quantidades relativamente elevadas de subprodutos do etano e do propano. O metano e o etano precisam ser separados para obter um etileno próprio para polimerização, sendo que a separação do metano demanda, em geral, uma separação criogênica, e a separação do etileno a partir do etano é relativamente complexa.

[0006] Entretanto, especificamente para um dispositivo de craqueamento a vapor que utiliza o etano como matéria-prima principal, devido ao baixo rendimento do propileno, o propileno em geral é hidrogenado junto com o subproduto do produto C4+ e em seguida é reciclado para a via de craqueamento. Entretanto, o rendimento do etileno não é alto, geralmente abaixo de 45% e, no entanto, os produtos da reação também precisam ser submetidos a diversos processos como desmetanização, desetanização e similares.

[0007] Para solucionar os problemas técnicos acima, a presente invenção utiliza a característica de uma separação relativamente simples de um componente C3 a partir de um componente C2, convertendo assim a espécie que contém a olefina na matéria-prima em um fluxo contendo propileno, separando o C3 do C2 nesse fluxo, e então reconvertendo o fluxo C3 que contém propileno em etileno por meio de uma reação de desproporcionamento. Devido à alta seletividade da reação de desproporcionamento e, portanto, das baixas quantidades de metano e etano geradas, o processo inventivo consegue alcançar o efeito da obtenção direta do etileno próprio para polimerização apenas controlando a separação precisa do C3 proveniente de C2 sem a necessidade de desmetanização por separação criogênica ou desetanização. O processo pode economizar a energia requerida por toda a instalação de produção de etileno, especialmente a energia requerida pelo dispositivo de separação. Ademais, a presente invenção também permite aumentar significativamente o rendimento total do etileno em comparação à via tradicional.

[0008] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é fornecido um processo para produção do etileno que compreende as etapas de: craquear cataliticamente um hidrocarboneto da matéria- prima para obter um primeiro fluxo contendo propileno; separar o primeiro fluxo para obter um fluxo do componente C3; e desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno.

[0009] No contexto deste relatório descritivo, um fluxo do componente C3 é eventualmente abreviado como um componente C3, e um fluxo de etileno é eventualmente abreviado como etileno.

[0010] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo para produção de etileno pode ser realizado de acordo com uma modalidade que compreende as etapas de: alimentar um hidrocarboneto da matéria-prima em uma unidade de craqueamento de olefinas para reação a fim de obter um componente C3, e alimentar todo ou uma parte do componente C3 em uma unidade de desproporcionamento de olefinas; alimentar um fluxo contendo propileno na unidade de desproporcionamento de olefinas; e reciclar pelo menos uma parte (todos ou uma parte) dos componentes C4+ gerados pela unidade de desproporcionamento de olefinas de volta para a unidade de craqueamento de olefinas.

[0011] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo para produção de etileno pode ser realizado de acordo com uma modalidade que compreende as etapas de: alimentar um hidrocarboneto da matéria-prima em uma unidade de craqueamento de olefinas para reação a fim de obter um componente contendo C3, e alimentar pelo menos uma parte do componente C3 em uma unidade de desproporcionamento de olefinas; e reciclar pelo menos uma parte (todos ou uma parte) dos componentes C4+ gerados pela unidade de desproporcionamento de olefinas de volta para a unidade de craqueamento de olefinas.

[0012] Todas as questões que serão descritas abaixo neste relatório descritivo podem ser aplicadas igualmente às três modalidades, sem distinção.

[0013] A presente invenção se refere ainda a uma das modalidades a seguir ou a qualquer combinação das mesmas.

[0014] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é fornecido um processo para produção de etileno, que compreende as etapas de: (1) craquear cataliticamente um hidrocarboneto da matéria- prima para obter um primeiro fluxo contendo propileno, sendo que o hidrocarboneto da matéria-prima compreende pelo menos olefina C4, de preferência pelo menos uma olefina selecionada entre o grupo formado por olefina C4, olefina C5, olefina C6, olefina C7 e olefina C8 ou pelo menos uma olefina selecionada entre o grupo formado por olefina C4, olefina C5 e olefina C6; (2) separar (por exemplo, retificar) o primeiro fluxo para obter um fluxo do componente C3; e (3) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno.

[0015] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que a etapa (2) compreende as etapas de: (2-1) separar (por exemplo, retificar) o primeiro fluxo para obter o fluxo do componente C3 e um segundo fluxo que contém etileno e etano; (2-2) opcionalmente, separar o segundo fluxo para obter um nono fluxo que contém etileno e um terceiro fluxo que contém etano; e (2-3) submeter ao craqueamento a vapor todo ou uma parte (por exemplo, pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do terceiro fluxo para obter um quarto fluxo que contém etileno.

[0016] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que a etapa (3) compreende as etapas de: (3-1) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno e um quinto fluxo contendo olefina C4; e (3-2) opcionalmente, reciclar pelo menos uma parte (de preferência pelo menos 10% em peso, de preferência pelo menos 40% em peso, ou de preferência pelo menos 60% em peso) do quinto fluxo para a etapa (1).

[0017] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que, na etapa (3-1), um sexto fluxo contendo propileno também é obtido, e então pelo menos uma parte (por exemplo, pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do sexto fluxo é reciclado para a etapa (3-1), a etapa (3) e/ou a etapa (2).

[0018] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que, na etapa (1), as condições de reação para o craqueamento catalítico compreendem: uma temperatura de reação de 500-600°C (de preferência, 540-590°C), uma pressão de reação (pressão manométrica) de -0,05 MPa a 0,5 MPa (de preferência, 0-0,3 MPa), e uma velocidade espacial em volume de 5-35 h-1 (de preferência, 10-20 h-1), na presença de uma peneira molecular (de preferência, pelo menos uma selecionada entre peneiras moleculares ácidas, mais preferencialmente pelo menos uma selecionada entre o grupo formado por peneiras moleculares sílico- alumino-fosfato, peneiras moleculares ZSM e peneiras moleculares Y ou, mais preferencialmente, peneiras moleculares ZSM-5).

[0019] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que, na etapa (2) ou a etapa (2-1), as condições de operação da retificação compreendem: uma temperatura de operação de -40°C a 0°C (de preferência, -25°C a -5°C), uma pressão de operação (pressão manométrica) de 1,8 MPa a 4,0 MPa (de preferência, 2,2 MPa a 3,3 MPa), e um número de placa teórica de 10 a 70 (de preferência, 20 a 50).

[0020] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, que compreende adicionalmente as etapas de: (4-1) submeter pelo menos um fluxo selecionado entre o grupo constituído pelo nono fluxo, o segundo fluxo e o quarto fluxo a uma reação de desproporcionamento com pelo menos um elemento selecionado entre o grupo formado por olefina C4, o hidrocarboneto da matéria-prima e o quinto fluxo, para obter um sétimo fluxo contendo propileno; (4-2) separar o sétimo fluxo, e/ou, entregar pelo menos uma parte (por exemplo, pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 10% em peso, pelo menos 30% em peso, pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do sétimo fluxo para a etapa (2), para obter um fluxo do componente C3; e (4-3) opcionalmente, entregar pelo menos uma parte (por exemplo, pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do fluxo do componente C3 para a etapa (3).

[0021] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que, na etapa (3), o fluxo do componente C3 é derivado, no todo ou em parte, da etapa (2), ou pelo menos uma parte (por exemplo, pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do fluxo do componente C3 obtido da etapa (2) é alimentado na etapa (3).

[0022] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que a etapa (3) compreende as etapas de: (3-I) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter uma mistura dos produtos do desproporcionamento; e (3-II) separar (por exemplo, retificar) a mistura dos produtos do desproporcionamento para obter um fluxo de etileno e um oitavo fluxo contendo outras substâncias além do etileno, ou para obter um fluxo de etileno, o quinto fluxo contendo olefina C4 e o sexto fluxo contendo propileno.

[0023] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que, na etapa (3-II), as condições de operação da retificação compreendem: uma temperatura de operação de -40°C a 0°C (de preferência, -20°C a 0°C), uma pressão de operação (pressão manométrica) de 1,6 MPa a 3,8 MPa (de preferência, 2,0 MPa a 3,0 MPa), e um número de placa teórica de 5 a 70 (de preferência de 20 a 45).

[0024] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, sendo que, na etapa (3) ou na etapa (3-1) ou na etapa (3-I), as condições de reação para o desproporcionamento compreendem: uma temperatura de reação de 200-400°C (de preferência, 250-350°C), uma pressão de reação (pressão manométrica) de 1,0-4,0 MPa (de preferência, 2,5-3,5 MPa), e uma velocidade espacial em volume de 0,3-10 h-1 (de preferência, 1-5 h-1), na presença de um óxido de metal (por exemplo, pelo menos um óxido de metal selecionado entre o grupo formado por um óxido de um metal do Grupo IIA, um óxido de um metal do Grupo VIB, e um óxido de um metal do Grupo VIIB, da tabela periódica, de preferência pelo menos um óxido de metal selecionado entre o grupo formado por óxido de magnésio, óxido de tungstênio, óxido de molibdênio e óxido de rênio, mais preferencialmente pelo menos um óxido de metal selecionado entre o grupo formado por óxido de magnésio e óxido de tungstênio, com ou sem um veículo para o mesmo).

[0025] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, em que o fluxo de etileno tem um teor de etano inferior a 0,09% em volume (de preferência, inferior a 0,04% em volume) e um teor de metano inferior a 100ppm por volume (de preferência, inferior a 10ppm por volume), em relação ao volume total do fluxo de etileno.

[0026] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores ou posteriores, em que o conteúdo de propileno no primeiro fluxo é de pelo menos 40% em peso, de preferência pelo menos 70% em peso, em relação ao peso total do primeiro fluxo.

[0027] O processo para produção, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o conteúdo da pelo menos uma olefina no hidrocarboneto da matéria-prima é de pelo menos 30% em peso, de preferência pelo menos 50% em peso, em relação ao peso total do hidrocarboneto da matéria-prima.

Efeitos Técnicos

[0028] De acordo com o processo para produção de etileno da presente invenção, em uma modalidade, ao mesmo tempo em que obtemos o etileno próprio para polimerização, o consumo energético total do processo para produção, em particular a energia demandada pelo dispositivo de separação, pode ser reduzido acentuadamente, e o rendimento total do etileno pode ser incrementado.

[0029] De acordo com o processo para produção de etileno da presente invenção, em uma modalidade, a separação criogênica não é utilizada para a obtenção do etileno próprio para polimerização. Por consequência, a capacidade de resfriamento de temperaturas baixas a médias (com uma temperatura do refrigerante < -50°C) do processo para produção de etileno de acordo com a presente invenção é 0.

[0030] De acordo com o processo para produção de etileno da presente invenção, em uma modalidade, o rendimento do etileno próprio para polimerização pode ser de até 60%.

[0031] De acordo com o processo para produção de etileno da presente invenção, em uma modalidade, o consumo energético total para a produção do etileno próprio para polimerização pode ser reduzido em 30% ou mais em comparação à técnica anterior.

Descrição dos Desenhos

[0032] A Figura 1 é um fluxograma esquemático do processo de uma modalidade de acordo com a presente invenção, mas a presente invenção não se limita a esse aspecto. I indica uma unidade de craqueamento de olefinas; II indica uma unidade de separação de C2/C3; V indica uma primeira unidade de desproporcionamento de olefinas; 0 indica um hidrocarboneto da matéria-prima; 1 indica um primeiro fluxo; 2 indica um segundo fluxo; 5 indica um quinto fluxo; 10 indica um fluxo de etileno próprio para polimerização; 11 indica um fluxo do componente C3;

[0033] O fluxo 0 é alimentado na unidade I para realizar uma reação de craqueamento de olefinas para gerar o fluxo 1, o fluxo 1 é alimentado na unidade II para separar o fluxo 11, e o fluxo 11 é alimentado na unidade V para obter o fluxo 10.

[0034] A Figura 2 é um fluxograma esquemático do processo de outra modalidade da presente invenção, mas a presente invenção não se limita a esse aspecto. I indica uma unidade de craqueamento de olefinas; II indica uma unidade de separação de C2/C3; III indica uma unidade de separação de etileno/etano; IV indica um forno de craqueamento a vapor; V indica uma primeira unidade de desproporcionamento de olefinas; VI indica um hidrocarboneto da matéria-prima; 1 indica um primeiro fluxo; 2 indica um segundo fluxo; 3 indica um terceiro fluxo; 4 indica um quarto fluxo; 5 indica um quinto fluxo; 6 indica um sexto fluxo; 8 indica um oitavo fluxo 9 indica um nono fluxo; 10 indica fluxo de etileno próprio para polimerização; 11 indica um fluxo do componente C3;

[0035] O fluxo 0 é alimentado na unidade I para realizar uma reação de craqueamento de olefinas para gerar o fluxo 1, o fluxo 1 é alimentado na unidade II para ser separado no fluxo 2 e no fluxo 11, o fluxo 2 é alimentado na unidade III para obter o fluxo 9 e o fluxo 3, o fluxo 3 é alimentado na unidade IV para obter o fluxo 4, o fluxo 11 é alimentado na unidade V para obter o fluxo 5, o fluxo 6 e o fluxo 10, uma parte ou todo o fluxo 6 é reciclado para a unidade V, e uma parte ou todo o fluxo 5 é reciclado para a unidade I.

[0036] A Figura 3 é um fluxograma esquemático do processo de outra modalidade da presente invenção, mas a presente invenção não se limita a esse aspecto. I indica uma unidade de craqueamento de olefinas; II indica uma unidade de separação de C2/C3; III indica uma unidade de separação de etileno/etano; IV indica um forno de craqueamento a vapor; V indica uma primeira unidade de desproporcionamento de olefinas; VI indica uma segunda unidade de desproporcionamento de olefinas; VII indica um hidrocarboneto da matéria-prima; 1 indica um primeiro fluxo; 2 indica um segundo fluxo; 3 indica um terceiro fluxo; 4 indica um quarto fluxo; 5 indica um quinto fluxo; 6 indica um sexto fluxo; 7 indica um sétimo fluxo; 8 indica um oitavo fluxo; 9 indica um nono fluxo; 10 indica fluxo de etileno próprio para polimerização; 11 indica um fluxo do componente C3;

[0037] O fluxo 0 é alimentado na unidade I para realizar uma reação de craqueamento de olefinas para gerar o fluxo 1, o fluxo 1 é alimentado na unidade II para ser separado no fluxo 2 e no fluxo 11, o fluxo 2 é alimentado na unidade III para obter o fluxo 9 e o fluxo 3, o fluxo 3 é alimentado na unidade IV para obter o fluxo 4, o fluxo 11 é alimentado na unidade V para obter o fluxo 5, o fluxo 6 e o fluxo 10, uma parte ou todo o fluxo 6 é reciclado para a unidade V, uma parte do fluxo 5 é reciclado para a unidade I, a outra parte do fluxo 5 e do fluxo 9 são misturadas, a mistura é alimentada na unidade VI para obter o fluxo 7, e uma parte ou todo o fluxo 7 é reciclado para a unidade II.

[0038] A Figura 4 é um fluxograma esquemático do processo da técnica anterior. 1 II indica uma unidade de hidrogenação; 2 III indica um forno de craqueamento a vapor; 3 X indica uma unidade de separação de olefinas; 4 indica um hidrocarboneto da matéria-prima; 12 indica fluxo obtido após hidrogenação; 13 indica um fluxo que contém etileno obtido após o craqueamento a vapor; 14 indica fluxo de etileno próprio para polimerização obtido da unidade de separação de olefinas.

[0039] O fluxo 0 é alimentado na unidade VII para obter 12, 12 é alimentado na unidade VIII para obter o fluxo 13, e o fluxo 13 é alimentado na unidade IX para obter o fluxo 14.

[0040] A Figura 5 é um fluxograma esquemático do processo de outra técnica anterior. I indica uma unidade de craqueamento catalítico; IX indica uma unidade de separação de olefinas; 0 indica um hidrocarboneto da matéria-prima; 15 indica etileno obtido após craqueamento catalítico; 16 indica um fluxo de etileno próprio para polimerização obtido da unidade de separação de olefinas.

[0041] O fluxo 0 é alimentado na unidade I para obter o fluxo 15 e 15 é alimentado na unidade IX para obter o fluxo 16.

Modalidades da Invenção

[0042] As modalidades da presente invenção também são ilustradas abaixo em mais detalhes, mas devemos ressaltar que o escopo da presente invenção não está limitado às modalidades, sendo definido pelas reivindicações em anexo.

[0043] Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outras referências mencionadas na presente descrição são aqui incorporados por meio de citação em sua totalidade. Salvo definição contrária, todos os termos técnicos e científicos utilizados adotam o mesmo significado comum compreendido pelos indivíduos versados na técnica. Em caso de conflito, as definições previstas na presente descrição prevalecerão.

[0044] Quando a descrição fizer uso dos termos "indivíduos versados na técnica", "técnica anterior", ou similares, para modificar os materiais, substâncias, métodos, procedimentos, dispositivos, ou componentes, etc., o objeto modificado pelos termos engloba aqueles utilizados convencionalmente na técnica no momento do depósito do presente pedido, englobando também aqueles que atualmente não estão em uso, mas que venham a se tornar conhecidos na técnica como adequados para propósitos similares.

[0045] No contexto da presente invenção, o termo "componente C3" refere-se ao propileno ou a uma mistura de hidrocarbonetos que contenha o propileno como componente principal. Por exemplo, o conteúdo de propileno na mistura de hidrocarbonetos em geral é igual ou maior que 30% em peso, de preferência igual ou maior que 60% em peso.

[0046] No contexto da presente invenção, o termo "olefina C4" refere-se a uma mono-olefina com quatro átomos de carbono. Por exemplo, como olefina C4, vários isômeros do buteno como o 1-n- buteno, 2-n-buteno, e isobuteno são abrangidos. Além disso, o termo "olefina C4+" refere-se a uma mono-olefina com mais de quatro átomos de carbono ou a uma mistura da mesma em qualquer proporção. Outras expressões similares, como olefina C5 e outras semelhantes, também são entendidas de maneira idêntica.

[0047] No contexto da presente invenção, o termo "componente C4+" refere-se a uma olefina C4+ ou uma mistura de hidrocarbonetos que contenha olefinas C4+ como componente principal. Por exemplo, o conteúdo em peso de olefinas C4+ na mistura de hidrocarbonetos em geral é igual ou maior que 40% em peso, de preferência igual ou maior que 80% em peso.

[0048] No contexto da presente invenção, o termo "etileno próprio para polimerização" refere-se ao etileno que satisfaz os requisitos de pureza do material de suprimento de uma polimerização. Por exemplo, o etileno próprio para polimerização tipicamente tem uma pureza de etileno superior a 99,9%, de preferência superior a 99,95%. Mais especificamente, por exemplo, o etileno próprio para polimerização geralmente tem um teor de etano inferior a 0,09% em volume, de preferência, inferior a 0,04% em volume, e um teor de metano geralmente inferior a 100ppm por volume, de preferência, inferior a 10ppm por volume, em relação ao total volume do etileno próprio para polimerização.

[0049] No contexto da presente invenção, a unidade de separação de olefinas IX refere-se a um processo que emprega processos convencionais para separar gases que contenham etileno, como os gases craqueados a vapor, gases craqueados cataliticamente, etc., o que normalmente envolve a desmetanização ou a desidrogenação em baixa temperatura.

[0050] Salvo indicação específica em contrário, todos os percentuais, partes, razões, etc. mencionados nesta descrição são dados em peso, a menos que a base em peso não seja compatível com o conhecimento convencional dos indivíduos versados na técnica.

[0051] No contexto da presente descrição, qualquer dois ou mais aspectos ou modalidades da presente invenção podem ser combinados arbitrariamente, e as modalidades assim resultantes são partes da divulgação original da presente descrição, e estão inseridas no escopo de proteção da presente invenção.

[0052] A presente invenção refere-se a um processo para a produção de etileno e, mais particularmente, a um processo para a produção de etileno próprio para polimerização. Quando comparado à técnica anterior, o processo pode reduzir acentuadamente o consumo energético total do processo para produção (especialmente a demanda energética do dispositivo de separação), e também pode produzir um etileno não adequado à polimerização conforme requerido, incrementando assim o rendimento total de etileno.

[0053] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo para a produção de etileno compreende as etapas de: (1) craquear cataliticamente um hidrocarboneto da matéria- prima para obter um primeiro fluxo contendo propileno; (2) separar o primeiro fluxo para obter um fluxo do componente C3; e (3) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno.

[0054] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para produção de etileno ou na etapa (1), o hidrocarboneto da matéria-prima contém pelo menos uma olefina C4, de preferência pelo menos uma olefina selecionada entre o grupo formado por olefina C4, olefina C5, olefina C6, olefina C7 e olefina C8, ou pelo menos uma olefina selecionada entre o grupo formado por olefina C4, olefina C5 e olefina C6.

[0055] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para produção de etileno ou na etapa (1), o conteúdo da olefina ou de pelo menos uma olefina no hidrocarboneto da matéria- prima não é particularmente limitado, à guisa de exemplo, o conteúdo da olefina ou de pelo menos uma olefina no hidrocarboneto da matéria- prima em geral é de pelo menos 30% em peso, de preferência pelo menos 50% em peso, em relação ao peso total do hidrocarboneto da matéria-prima.

[0056] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (1), o conteúdo de propileno no primeiro fluxo em geral é de pelo menos 40% em peso, de preferência pelo menos 70% em peso, em relação ao peso total do primeiro fluxo.

[0057] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (1), o craqueamento catalítico pode ser executado de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que o hidrocarboneto da matéria-prima possa ser convertido em propileno, sem qualquer limitação particular.

[0058] De acordo com uma modalidade de uma invenção, o craqueamento catalítico pode ser realizado na presença de uma peneira molecular. Como peneira molecular, qualquer tipo empregado na técnica para essa finalidade pode servir e, especificamente, por exemplo, peneiras moleculares ácidas, mais especificamente, peneiras moleculares sílico-alumino-fosfato, peneiras moleculares ZSM, e peneiras moleculares Y, em especial as peneiras moleculares SAPO-34 ou ZSM-5, podem ser empregadas. Essas peneiras moleculares podem ser usadas isoladamente ou em uma combinação em qualquer proporção. Além disso, essas peneiras moleculares podem estar comercialmente disponíveis no estado em que se encontram, ou podem ser produzidas por qualquer processo conhecido na técnica e, quanto a isso, a presente invenção não impõe qualquer limitação particular.

[0059] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (1), a temperatura de reação para o craqueamento catalítico não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 500-600°C, de preferência 540-590°C.

[0060] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (1), a pressão de reação (pressão manométrica) para o craqueamento catalítico não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de -0,05 MPa a 0,5 MPa, de preferência 0-0,3 MPa.

[0061] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (1), a velocidade espacial em volume para o craqueamento catalítico não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 5 a 35 h-1, de preferência, 10 a 20 h-1.

[0062] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para produção de etileno, a etapa (2) pode compreender opcionalmente a etapa (2-1), ou pode ainda compreender opcionalmente a etapa (2-2) e a etapa (2-3).

[0063] A etapa (2-1) separa o primeiro fluxo para obter o fluxo do componente C3 e um segundo fluxo que contém etileno e etano.

[0064] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (2), a separação pode ser, por exemplo, a retificação ou a fracionamento, em particular a retificação. A separação ou a retificação ou fracionamento podem ser executados de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que o componente C3 possa ser efetivamente separado do primeiro fluxo, sem qualquer limitação particular.

[0065] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (2-1), a separação pode ser, por exemplo, a retificação ou o fracionamento, em particular a retificação. A separação ou a retificação ou fracionamento podem ser executados de qualquer maneira e usando qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que uma separação efetiva do componente C3 do etileno e do etano seja alcançada, obtendo assim o fluxo do componente C3 e o segundo fluxo que contém etileno e etano, sem limitação particular.

[0066] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (2) ou na etapa (2-1), a temperatura de operação para a retificação não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de - 40°C a 0°C, de preferência, -25°C a -5°C. A pressão de operação (pressão manométrica) para a retificação não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 1,8 a 4,0 MPa, de preferência, 2,2 a 3,3 MPa. Além disso, o número de placa teórica para a retificação não é particularmente limitado, entretanto, em geral é de 10 a 70, de preferência, 20 a 50.

[0067] A etapa (2-2) separa o segundo fluxo para obter um nono fluxo que contém etileno e um terceiro fluxo que contém etano.

[0068] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (2-2), como separação, por exemplo, a destilação ou o fracionamento, ou ainda uma separação criogênica, podem ser mencionadas. A separação pode ser executada de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que uma separação efetiva do etileno e do etano possa ser alcançada, obtendo assim o nono fluxo que contém etileno e o terceiro fluxo que contém etano, sem limitação particular. O indivíduo versado na técnica pode consultar diretamente os conhecimentos relevantes familiares à técnica, os quais não serão repetidos na presente descrição.

[0069] A etapa (2-3) craqueia pela ação do vapor todo ou pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 90% em peso do terceiro fluxo para obter um quarto fluxo que contém etileno.

[0070] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (2-3), o craqueamento a vapor pode ser executado de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que todo ou uma parte dos hidrocarbonetos (tal como etano) contidos no terceiro fluxo possam ser efetivamente craqueados em etileno, sem limitação particular. O indivíduo versado na técnica pode consultar diretamente o conhecimento relevante abalizado pela técnica, os quais não serão repetidos na presente descrição.

[0071] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3), o desproporcionamento pode ser executado de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que o componente C3 possa ser efetivamente convertido em etileno, sem qualquer limitação particular.

[0072] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3), por exemplo, em geral a reação de desproporcionamento pode ser executada na presença de um óxido de metal (como um catalisador). Exemplos de óxidos de metal compreendem um óxido de um metal do Grupo IIA da tabela periódica, um óxido de um metal do Grupo VIB da tabela periódica, e um óxido de um metal do Grupo VIIB da tabela periódica da tabela periódica, e mais especificamente, óxido de magnésio, óxido de tungstênio, óxido de molibdênio e óxido de rênio e, particularmente, óxido de magnésio e óxido de tungstênio. Além disso, o óxido de metal pode ser do tipo bulk (sem a presença de veículo) ou do tipo suportado. Exemplos de veículo para o óxido de metal suportado compreendem óxidos de metal refratários e, mais especificamente, sílica, alumina, zircônia, e similares. Esses catalisadores de desproporcionamento podem ser usados isoladamente ou como uma combinação numa razão arbitrária. Além disso, esses catalisadores de desproporcionamento estão comercialmente disponíveis no estado em que se encontram, ou podem ser produzidos por qualquer método conhecido na técnica, para os quais a presente invenção não impõe qualquer limitação particular.

[0073] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3), a temperatura de reação para a reação de desproporcionamento não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 200-400°C, de preferência, 250-350°C.

[0074] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3), a pressão de reação (pressão manométrica) para a reação de desproporcionamento não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 1,0 a 4,0 MPa, de preferência, 2,5 a 3,5 MPa.

[0075] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3), a velocidade espacial em volume para a reação de desproporcionamento não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 0,3 a 10 h-1, de preferência, 1 a 5 h-1.

[0076] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3), o fluxo de etileno obtido é um fluxo de etileno próprio para polimerização, ou o fluxo de etileno é submetido a um tratamento de purificação simples (por exemplo, destilação) para os componentes leves e pesados, de modo a formar um fluxo de etileno próprio para polimerização.

[0077] De acordo com uma modalidade de uma invenção, na etapa (3), o fluxo do componente C3 é derivado, no todo ou em parte, da etapa (2). Em outras palavras, conforme necessário, é permitido que apenas uma parte do fluxo do componente C3 a ser tratada na etapa (3) derive da etapa (2), enquanto a parte do fluxo restante (eventualmente denominado como um fluxo contendo propileno) pode derivar de outras fontes, como um componente C3 produzido por outros dispositivos de produção, ou pode ser ainda um componente C3 de terceiros, sem qualquer limitação particular.

[0078] De acordo com uma modalidade da presente invenção, pelo menos uma parte do fluxo do componente C3 obtido da etapa (2) é enviada para a etapa (3). Por exemplo, todo ou pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso do fluxo do componente C3 obtido da etapa (2) é enviado para a etapa (3).

[0079] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para produção de etileno, a etapa (3) pode compreender a etapa (3-1), ou pode compreender, opcionalmente, a etapa (3-2).

[0080] A etapa (3-1) desproporciona o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno e um quinto fluxo contendo olefina C4.

[0081] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), o desproporcionamento pode ser executado de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que o componente C3 possa ser convertido efetivamente em etileno e olefina C4, sem limitação particular.

[0082] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), por exemplo, em geral a reação de desproporcionamento pode ser executada na presença de um óxido de metal (como um catalisador). Exemplos de óxidos de metal compreendem um óxido de um metal do Grupo IIA da tabela periódica, um óxido de um metal do Grupo VIB da tabela periódica, e um óxido de um metal do Grupo VIIB da tabela periódica, mais especificamente, óxido de magnésio, óxido de tungstênio, óxido de molibdênio e óxido de rênio, e particularmente, óxido de magnésio e óxido de tungstênio. Além disso, o óxido de metal pode ser do tipo bulk (sem a presença de um veículo) ou do tipo suportado. Exemplos de veículo para o óxido de metal suportado compreendem óxidos de metal refratários e, mais especificamente, sílica, alumina, zircônia, e similares. Esses catalisadores de desproporcionamento podem ser usados isoladamente ou como uma combinação numa razão arbitrária. Ademais, esses catalisadores de desproporcionamento estão comercialmente disponíveis no estado em que se encontram, ou podem ser produzidos por qualquer método conhecido na técnica, para os quais a presente invenção não impõe qualquer limitação particular.

[0083] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), a temperatura de reação para a reação de desproporcionamento não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 200-400°C, de preferência, 250-350°C.

[0084] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), a pressão de reação (pressão manométrica) para a reação de desproporcionamento não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 1,0 a 4,0 MPa, de preferência, 2,5 a 3,5 MPa.

[0085] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), a velocidade espacial em volume para a reação de desproporcionamento não é particularmente limitada, entretanto, em geral é de 0,3 a 10 h-1, de preferência, 1 a 5 h-1.

[0086] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), o próprio fluxo de etileno obtido é um fluxo de etileno próprio para polimerização, ou o fluxo de etileno é submetido a um tratamento de purificação simples (por exemplo, destilação) para os componentes leves e pesados, de modo a formar um fluxo de etileno próprio para polimerização.

[0087] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-1), o fluxo do componente C3 pode ser diretamente separado no fluxo de etileno e no quinto fluxo contendo olefina C4 após o desproporcionamento. Além disso, como o quinto fluxo tipicamente contém olefinas de peso molecular mais alto além da olefina C4, o quinto fluxo eventualmente é denominado de fluxo do componente C4+.

[0088] A etapa (3-2) recicla todo ou pelo menos 40% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso do quinto fluxo para a etapa (1).

[0089] De acordo com uma modalidade da presente invenção, como a reação de desproporcionamento é uma reação de equilíbrio, a mistura do produto derivado do desproporcionamento não contém apenas etileno e olefina C4, tipicamente ela também contém matéria- prima não reagida, isto é, propileno ou componente C3. Por conseguinte, na etapa (3-1), além do fluxo de etileno e do quinto fluxo contendo olefina C4, em geral um sexto fluxo contendo propileno (o componente C3 não reagido) é obtido.

[0090] De acordo com uma modalidade de uma invenção, todo ou pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 90% em peso do sexto fluxo é reciclado para a etapa (3-1), para a etapa (3), para a etapa (2), ou para pelo menos duas dessas etapas.

[0091] De acordo com uma modalidade da presente invenção, no processo para produção de etileno, a etapa (3) pode ser executada, por exemplo, de acordo com as etapas (3-I) e (3-II).

[0092] A etapa (3-I) desproporciona o fluxo do componente C3 para obter uma mistura dos produtos do desproporcionamento.

[0093] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-I), o desproporcionamento pode ser executado de maneira idêntica à etapa (3), que não será repetida aqui.

[0094] A etapa (3-II) separa a mistura dos produtos do desproporcionamento para obter um fluxo de etileno e um oitavo fluxo que contém outras substâncias além do etileno, ou para obter um fluxo de etileno, o quinto fluxo contendo olefina C4, e o sexto fluxo contendo propileno.

[0095] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-II), a separação pode ser, por exemplo, a retificação ou o fracionamento, em particular a retificação. A separação, ou a retificação ou fracionamento, pode ser realizada de qualquer maneira e por qualquer método convencionalmente conhecido na técnica, desde que a mistura dos produtos do desproporcionamento possa ser efetivamente separada nos respectivos fluxos, sem qualquer limitação particular. Entretanto, por exemplo, a presente invenção não limita particularmente a temperatura de operação para a destilação, sendo geralmente de - 40°C a 0°C, de preferência, -20°C a 0°C. A pressão de operação (pressão manométrica) para a retificação não é particularmente limitada, mas, em geral é de 1,6 a 3,8 MPa, de preferência, 2,0 a 3,0 MPa. O número de placa teórica para a retificação não é particularmente limitado, entretanto, em geral é de 5 a 70, de preferência, 20 a 45.

[0096] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (3-II), o próprio fluxo de etileno obtido é um fluxo de etileno próprio para polimerização, ou o fluxo de etileno é submetido a um tratamento de purificação simples (por exemplo, destilação) para o componente leve e pesado, de modo a formar um fluxo de etileno próprio para polimerização.

[0097] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo para produção de etileno pode compreender adicionalmente a etapa (4-1) e a etapa (4-2) seguintes, e também uma etapa opcional (43), conforme necessário.

[0098] A etapa (4-1) submete pelo menos um fluxo selecionado entre o grupo constituído pelo nono fluxo, o segundo fluxo e o quarto fluxo a uma reação de desproporcionamento com pelo menos um elemento selecionado entre o grupo constituído pela olefina C4, o hidrocarboneto da matéria-prima e o quinto fluxo, para obter um sétimo fluxo contendo propileno. Aqui, a olefina C4 não é a olefina C4 gerada pelo processo para produção de etileno de acordo com a presente invenção, mas é, por exemplo, uma olefina C4 que pode ser fornecida por outras plantas ou processos para produção, ou ser proveniente de terceiros. Além disso, o desproporcionamento pode ser conduzido exatamente da mesma forma indicada na etapa (3), que não será repetida aqui novamente.

[0099] A etapa (4-2) separa o sétimo fluxo e/ou, entrega pelo menos uma parte do sétimo fluxo para a etapa (2), para obter um fluxo do componente C3.

[0100] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa (4-2), a separação pode ser realizada de maneira idêntica à etapa (2) ou à etapa (2-1), que não serão repetidas aqui novamente.

[0101] De acordo com uma modalidade da invenção, por exemplo, pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 10% em peso, pelo menos 30% em peso, pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso, do sétimo fluxo é entregue para a etapa (2).

[0102] A etapa (4-3) entrega todo ou pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso, do fluxo do componente C3 para a etapa (3).

Exemplos

[0103] A presente invenção será descrita em mais detalhes fazendo referência aos Exemplos abaixo, embora a presente invenção não se limite a esses Exemplos.

[0104] No contexto do presente relatório descritivo, incluindo os Exemplos e os Exemplos Comparativos abaixo, o rendimento total do etileno é definido como: vazão em peso do etileno em todos os fluxos que contenham etileno da presente invenção/vazão total em peso das matérias-primas; e o rendimento total do etileno próprio para polimerização é definido como: a vazão em peso do etileno próprio para polimerização diretamente obtido pela invenção/a vazão total em peso das matérias-primas. Na presente invenção, alguns fluxos contêm etileno, como o fluxo que contém os etilenos obtidos por craqueamento catalítico ou craqueamento a vapor, e esses fluxos contribuem para o rendimento de etileno, mas que não são morfologicamente próprios para a polimerização, de modo que, nos Exemplos, o rendimento total do etileno está acima do rendimento do etileno próprio para polimerização.

[0105] No contexto do presente relatório descritivo, inclusive nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos, o consumo energético total é calculado conforme a GB/T50441-2016, que calcula os consumos de energia das diversas obras públicas no âmbito de seus limites, incluindo, entre outros: vapor, água em circulação, eletricidade, refrigerante, gás combustível, e similares.

[0106] No contexto deste relatório descritivo, inclusive nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos abaixo, todos os reagentes e materiais estão comercialmente disponíveis ou podem ser preparados segundo os conhecimentos disponíveis.

[0107] Nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos, % representa % em peso, velocidade espacial representa velocidade espacial em peso, e pressão representa pressão manométrica.

Exemplo 1

[0108] O fluxograma mostrado na Figura 1 foi adotado:

[0109] O fluxo 0 continha 50% de olefina C4, 20% de olefina C5, 15% de olefina C6, 5% de olefina C7, 5% de olefina C8, e 5% de alcano C4, com uma vazão total de 1000 kg/h. O fluxo 0 foi alimentado na unidade I para reação, sendo que a unidade I utilizou a tecnologia OCC do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era um catalisador do tipo OCC-II, com uma temperatura de reação de 590°C, uma pressão de reação de 0,01MPa, e uma velocidade espacial de reação de 20 h-1. O fluxo 0 foi submetido à reação de craqueamento catalítico na unidade I para obter o fluxo 1 contendo etileno e propileno. O fluxo 1 foi alimentado na unidade II, sendo que a unidade II utilizou um método de retificação comum, com uma pressão de coluna de 2,4MPa, uma temperatura no topo da coluna de -24°C, um número de placa teórica de 50, de modo a obter um fluxo C3 11 com um conteúdo de C2 inferior a 0,09% no fundo da coluna, e o fluxo 2 com um conteúdo de etileno de 70% no topo da coluna. O fluxo 11 foi alimentado na unidade V, sendo que a unidade utilizou uma tecnologia OMT-R do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era do tipo OMT-II, com uma temperatura de reação de 250°C, uma pressão de reação de 2,6MPa, e uma velocidade espacial de reação de 1 h-1. Depois que o propileno foi desproporcionado em etileno e olefina C4 na unidade, realizou-se a retificação para separação para fornecer o fluxo 10 e o fluxo 5 nas condições de uma pressão de coluna de 2,1MPa, uma temperatura no topo da coluna de -15°C, e um número de placa teórica de 45.

[0110] A pureza do etileno no fluxo 10 foi > 99,9% a uma vazão de 120kg/h, a pureza do etileno no fluxo 2 foi de 70% a uma vazão de 168kg/h, e rendimento total de etileno foi de 288 kg/h.

[0111] O rendimento total de etileno foi de 28,8%, com um rendimento do etileno próprio para polimerização de 12%, e um consumo energético total de 150 kg EO/t do material de suprimento, 536 kg EO/t de etileno, e 1250kg EO/t de etileno próprio para polimerização.

Exemplo 2

[0112] O fluxograma mostrado na Figura 2 foi adotado:

[0113] O fluxo 0 continha 50% de olefina C4, 20% de olefina C5, 15% de olefina C6, 5% de olefina C7, 5% de olefina C8, e 5% de alcano C4, com uma vazão total de 1000 kg/h. O fluxo 0 foi alimentado na unidade I para reação, sendo que a unidade I utilizou a tecnologia OCC do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era um catalisador do tipo OCC-II, com uma temperatura de reação de 590°C, uma pressão de reação de 0,011MPa, e velocidade espacial de reação de 20 h-1. O fluxo 0 foi submetido à reação de craqueamento catalítico na unidade I para obter o fluxo 1 contendo etileno e propileno. O fluxo 1 foi alimentado na unidade II, sendo que a unidade II utilizou um método de retificação comum, com uma pressão de coluna de 2,4MPa, uma temperatura no topo da coluna de -24°C, e um número de placa teórica de 50, de modo a obter o fluxo 2 com um conteúdo de etileno de 70% no topo da coluna, e um fluxo C3 11 com um conteúdo de C2 inferior a 0,09% no fundo da coluna. O fluxo 2 foi alimentado na unidade III, sendo que a unidade III utilizou um método de retificação comum, com uma pressão de coluna de 3,0MPa, uma temperatura no topo da coluna de - 28°C, e um número do número de placa teórica de 70. O fluxo 9 e o fluxo 3 foram obtidos da unidade III, e esses fluxos foram alimentados na unidade IV para obter o fluxo 4. O fluxo 11 foi alimentado na unidade V, sendo que a unidade utilizou uma tecnologia OMT-R do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era do tipo OMT-II, com uma temperatura de reação de 250°C, uma pressão de reação de 2,6MPa, e uma velocidade espacial de reação de 1 h-1. Depois que o propileno foi desproporcionado em etileno e olefina C4 na unidade, realizou-se a retificação para separação para fornecer o fluxo 10 e o fluxo 5 nas condições de uma pressão de coluna de 2,1MPa, uma temperatura no topo da coluna de -15°C, e um número de placa teórica de 45. O fluxo 5 foi reciclado na sua totalidade para a unidade I.

[0114] Os fluxos contendo etileno foram os fluxos 10, 9, e 4, e a pureza do etileno no fluxo 10 foi > 99,9% a uma vazão de 310 kg/h; a pureza do etileno no fluxo 9 foi de 88% a uma vazão de 300 kg/h; e a vazão de etileno do fluxo 4 foi de 15 kg/h. O rendimento total do etileno foi de 625 kg/h.

[0115] O rendimento total do etileno foi de 62,5%, e o rendimento do etileno próprio para polimerização foi de 31%, o consumo energético total foi o seguinte: 230 kgEO/t do material de suprimento, 368kgEO/t de etileno, e 742kgEO/t de etileno próprio para polimerização.

Exemplo 3

[0116] O fluxograma mostrado na Figura 2 foi adotado:

[0117] O fluxo 0 continha 50% de olefina C4, 20% de olefina C5, 15% de olefina C6, 5% de olefina C7, 5% de olefina C8, e 5% de alcano C4, com uma vazão total de 1000 kg/h. O fluxo 0 foi alimentado na unidade I para reação, sendo que a unidade I utilizou a tecnologia OCC do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era um catalisador do tipo OCC-II, com uma temperatura de reação de 590°C, pressão de reação de 0,011MPa, e velocidade espacial de reação de 20 h-1. O fluxo 0 foi submetido à reação de craqueamento catalítico na unidade I para obter o fluxo 1 contendo etileno e propileno. O fluxo 1 foi alimentado na unidade II, sendo que a unidade II utilizou um método de retificação comum, com uma pressão de coluna de 2,4MPa, uma temperatura no topo da coluna de -24°C, e um número de placa teórica de 50, de modo a obter o fluxo 2 com um conteúdo de etileno de 70% no topo da coluna, e um fluxo C3 11 com um conteúdo de C2 inferior a 0,09% no fundo da coluna. O fluxo 2 foi alimentado na unidade III, sendo que a unidade III utilizou um método de retificação comum, com uma pressão de coluna de 3,5MPa, uma temperatura no topo da coluna de - 30°C, e um número do número de placa teórica de 70. O fluxo 9 e o fluxo 3 foram obtidos da unidade III, e esses fluxos foram alimentados na unidade IV para obter o fluxo 4. O fluxo 11 foi alimentado na unidade V, sendo que a unidade utilizou uma tecnologia OMT-R do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era do tipo OMT-II, com uma temperatura de reação de 250°C, uma pressão de reação de 2,6MPa, e uma velocidade espacial de reação de 1 h-1. Depois que o propileno foi desproporcionado em etileno e olefina C4 na unidade, realizou-se a retificação para separação para fornecer o fluxo 10 e o fluxo 5 nas condições de uma pressão de coluna de 2,1MPa, uma temperatura no topo da coluna de -15°C, e um número de placa teórica de 45. 60% do fluxo 5 foram reciclados para a unidade I. Os 40% restantes do fluxo 5 foram misturados ao fluxo 9, e então alimentados na unidade VI para obter o fluxo 7, sendo que a unidade VI utilizou a tecnologia OMT do Shanghai Petrochemical Research Institute, e o catalisador era do tipo OMT-I, com uma temperatura de reação de 260°C, uma pressão de reação de 2,8MPa, e uma velocidade espacial de reação de 1,5 h-1, e o fluxo 7 que passou através da unidade VI foi completamente reciclado para a unidade II.

[0118] Os fluxos que continham etileno foram os fluxos 10 e 4, e a pureza do etileno no fluxo 10 foi > 99,9% a uma vazão de 560 kg/h; e a vazão de etileno do fluxo 4 foi de 25 kg/h. O rendimento total do etileno foi de 585 kg/h.

[0119] O rendimento total de etileno foi de 58,5%, e o rendimento do etileno próprio para polimerização foi de 56%, e o consumo energético total foi o seguinte: 255kgEO/t do material de suprimento, 436kgEO/t de etileno, e 455kgEO/t de etileno próprio para polimerização.

Exemplo Comparativo 1

[0120] O fluxograma mostrado na Figura 4 foi adotado:

[0121] O fluxo 0 continha 50% de olefina C4, 20% de olefina C5, 15% de olefina C6, 5% de olefina C7, 5% de olefina C8, e 5% de alcano C4, com uma vazão total de 1000 kg/h.

[0122] O fluxo 0 foi alimentado na unidade VII para obter o fluxo 12, o fluxo 12 foi alimentado na unidade VIII para obter o fluxo 13, e o fluxo 13 foi alimentado na unidade IX para obter o fluxo 14.

[0123] O fluxo que continha etileno era o fluxo 14, e a pureza de etileno foi > 99,9% a uma vazão de 300 kg/h; e o rendimento total de etileno foi de 300 kg/h.

[0124] O rendimento total do etileno foi de 30%, e o rendimento do etileno próprio para polimerização foi de 30%, e o consumo energético total foi o seguinte: 216kgEO/t de matéria-prima, 720kgEO/t de etileno, e 720kgEO/t de etileno próprio para polimerização.

Exemplo Comparativo 2

[0125] O fluxograma mostrado na Figura 5 foi adotado:

[0126] O fluxo 0 continha 50% de olefina C4, 20% de olefina C5, 15% de olefina C6, 5% de olefina C7, 5% de olefina C8, e 5% de alcano C4, com uma vazão total de 1000 kg/h.

[0127] O fluxo 0 foi alimentado na unidade I para obter o fluxo 15, e o fluxo 15 foi alimentado na unidade IX para obter o fluxo 16.

[0128] O fluxo que continha etileno era o fluxo 16, e a pureza de etileno foi > 99,9% a uma vazão de 178 kg/h; e o rendimento total de etileno foi de 178 kg/h. TABELA 1

Claims (15)

1. Processo para produção de etileno, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (1) craquear cataliticamente um hidrocarboneto da matéria- prima para obter um primeiro fluxo contendo propileno, em que o hidrocarboneto da matéria-prima compreende pelo menos olefina C4; (2) separar (por exemplo, retificar) o primeiro fluxo para obter um fluxo do componente C3; e (3) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno, em que a etapa (3) compreende as etapas de: (3-1) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter um fluxo de etileno e um quinto fluxo contendo olefina C4; e (4) 2) reciclar pelo menos uma parte do quinto fluxo para a etapa (1).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o hidrocarboneto da matéria-prima compreende pelo menos uma olefina selecionada do grupo consistindo em olefina C4, olefina C5, olefina C6, olefina C7 e olefina C8, ou pelo menos uma olefina selecionada do grupo consistindo em olefina C4, olefina C5 e olefina C6.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (2) compreende as etapas de: (2-1) separar (por exemplo, retificar) o primeiro fluxo para obter o fluxo do componente C3 e um segundo fluxo que contém etileno e etano; (2-2) opcionalmente, separar o segundo fluxo para obter um nono fluxo que contém etileno e um terceiro fluxo que contém etano; e (2-3) submeter ao craqueamento a vapor todo ou uma parte (tal como pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do terceiro fluxo para obter um quarto fluxo que contém etileno.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: reciclar pelo menos 10% em peso, de preferência pelo menos 40% em peso, ou de preferência pelo menos 60% em peso do quinto fluxo para a etapa (1).

5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, na etapa (3-1), um sexto fluxo contendo propileno também é obtido, e então pelo menos uma parte (tal como pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do sexto fluxo é reciclada para a etapa (31), para a etapa (3) e/ou para a etapa (2).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na etapa (1), as condições de reação para o craqueamento catalítico compreendem: uma temperatura de reação de 500-600°C (de preferência, 540-590°C), uma pressão de reação (pressão manométrica) de -0,05 MPa a 0,5 MPa (de preferência, 0-0,3 MPa), e uma velocidade espacial em volume de 535 h-1 (de preferência, 10-20 h-1), na presença de uma peneira molecular (de preferência, pelo menos uma selecionada entre peneiras moleculares ácidas, mais preferencialmente pelo menos uma selecionada entre peneiras moleculares sílico-alumino-fosfato, peneiras moleculares ZSM e peneiras moleculares Y ou, mais preferencialmente, peneiras moleculares ZSM-5).

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, na etapa (2) ou na etapa (2-1), as condições de operação para a retificação compreendem: uma temperatura de operação de -40°C a 0°C (de preferência, -25°C a -5°C), uma pressão de operação (pressão manométrica) de 1,8 MPa a 4,0 MPa (de preferência, 2,2 MPa a 3,3 MPa), e um número de placa teórica de 10 a 70 (de preferência, 20 a 50).

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: (4-1) submeter pelo menos um fluxo selecionado entre o nono fluxo, o segundo fluxo e o quarto fluxo a uma reação de desproporcionamento com pelo menos um selecionado entre o grupo consistindo em olefina C4, o hidrocarboneto da matéria-prima e o quinto fluxo, para obter um sétimo fluxo contendo propileno; (4-2) separar o sétimo fluxo, e/ou, entregar pelo menos uma parte (por exemplo, pelo menos 0,1% em peso, pelo menos 10% em peso, pelo menos 30% em peso, pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do sétimo fluxo para a etapa (2), para obter um fluxo do componente C3; e (4-3) opcionalmente, entregar pelo menos uma parte (tal como pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do fluxo do componente C3 para a etapa (3).

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na etapa (3), o fluxo do componente C3 é derivado, no todo ou em parte, da etapa (2), ou pelo menos uma parte (tal como pelo menos 50% em peso, pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso) do fluxo do componente C3 obtido na etapa (2) é entregue para a etapa (3).

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (3) compreende as etapas de: (3-I) desproporcionar o fluxo do componente C3 para obter uma mistura dos produtos do desproporcionamento; e (3-II) separar (por exemplo, retificar) a mistura dos produtos do desproporcionamento para obter um fluxo de etileno e um oitavo fluxo contendo outras substâncias além do etileno, ou para obter um fluxo de etileno, o quinto fluxo contendo olefina C4 e o sexto fluxo contendo propileno.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, na etapa (3-II), as condições de operação para a retificação compreendem: uma temperatura de operação de -40°C a 0°C (de preferência, -20°C a 0°C), uma pressão de operação (pressão manométrica) de 1,6 MPa a 3,8 MPa (de preferência, 2,0 MPa a 3,0 MPa), e um número de placa teórica de 5 a 70 (de preferência, 20 a 45).

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, 4 ou 10, caracterizado pelo fato de que, na etapa (3) ou na etapa (3-1) ou na etapa (3-I), as condições de reação para o desproporcionamento compreendem: uma temperatura de reação de 200-400°C (de preferência, 250-350°C), uma pressão de reação (pressão manométrica) de 1,0-4,0 MPa (de preferência, 2,5-3,5 MPa), e uma velocidade espacial em volume de 0,3-10 h-1 (de preferência, 1-5 h-1), na presença de um óxido de metal (tal como pelo menos um selecionado entre um óxido de um metal do Grupo IIA da tabela periódica, um óxido de um metal do Grupo VIB da tabela periódica, e um óxido de um metal do Grupo VIIB da tabela periódica, de preferência pelo menos um selecionado entre óxido de magnésio, óxido de tungstênio, óxido de molibdênio e óxido de rênio, mais preferencialmente pelo menos um selecionado entre óxido de magnésio e óxido de tungstênio, com ou sem um veículo para o mesmo).

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, 4 ou 10, caracterizado pelo fato de que o fluxo de etileno tem um teor de etano inferior a 0,09% em volume (de preferência, inferior a 0,04% em volume) e um teor de metano inferior a 100ppm por volume (de preferência, inferior a 10ppm por volume), em relação ao volume total do fluxo de etileno.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conteúdo de propileno no primeiro fluxo é de pelo menos 40% em peso, de preferência pelo menos 70% em peso, em relação ao peso total do primeiro fluxo.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conteúdo de pelo menos uma olefina no hidrocarboneto da matéria-prima é de pelo menos 30% em peso, de preferência pelo menos 50% em peso, em relação ao peso total do hidrocarboneto da matéria-prima.

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