BR112021000086A2

BR112021000086A2 - Produção de combustíveis de hidrocarboneto a partir de resíduos de plástico

Info

Publication number: BR112021000086A2
Application number: BR112021000086-0A
Authority: BR
Inventors: Erik Fareid; Lars Erik Fareid; Tarjei Thorrud LARSEN; Petter Kaalstad; Arnstein Norheim
Original assignee: Quantafuel As
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-04-06
Also published as: WO2020008050A1; NO345506B1; US20210269721A1; AU2023201128A1; SG11202013251TA; AU2019297562B2; EP3818132A1; CN112912470A; CA3104894A1; MX2021000164A; KR20210057722A; NO20180957A1; NO20200042A1; AU2019297562A1

Abstract

produção de combustíveis de hidrocarboneto a partir de resíduos de plástico. a presente invenção se refere a um método para produzir combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico que compreendem as etapas de fornecer pelo menos um material plástico; expor o dito pelo menos um material plástico a um craqueamento primário para obter um primeiro fluido de hidrocarboneto; sendo que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás; expor o dito primeiro gás de hidrocarboneto a uma hidrogenação catalítica para obter um segundo fluido de hidrocarboneto; separação fracionada do dito segundo fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto final. a presente invenção se refere ainda a um sistema de reciclagem de resíduos para reciclar resíduo de plástico em compostos de hidrocarbonetos fluidos.

Description

“PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEIS DE HIDROCARBONETO A PARTIR DE RESÍDUOS DE PLÁSTICO” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Esta divulgação se refere à reciclagem de resíduos de plásticos e sua transformação em combustíveis de hidrocarbonetos e outros compostos de hidrocarbonetos por meio de craqueamento primário e hidrogenação catalítica em fase gasosa, antes da separação fracionada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Enormes quantidades de plásticos acabam na natureza todos os anos. As consequências ambientais disso foram percebidas recentemente. Não só destrói a estética da natureza, mas percebe-se que uma grande quantidade de micropartículas é formada em particular nos oceanos. Essas micropartículas são absorvidas por peixes e outros organismos que vivem no oceano, afetando gravemente sua saúde.

[0003] Ao mesmo tempo, é bem conhecido que a liberação de CO2 na atmosfera poderia ser vantajosamente reduzida, visto que o CO2 é reconhecido como um fator importante no aquecimento global. Vantajosamente, a extração de produtos petrolíferos pode ser reduzida para diminuir a saída de CO2. Uma forma de limitar esta extração poderia ser reutilizando e/ou recirculando-se o material produzido a partir de produtos petrolíferos.

[0004] Assim, seria benéfico para o meio ambiente se os materiais plásticos fossem reciclados e a liberação de CO2 adicional na atmosfera fosse limitada pela redução da extração de produtos petrolíferos. Isso poderia ser feito, por exemplo, recirculando-se o material plástico para a produção de combustíveis de hidrocarbonetos a partir de resíduos de plásticos.

[0005] Foram feitas tentativas de reciclar materiais de resíduos de plásticos em diferentes processos para obter diferentes fluidos de hidrocarbonetos. No entanto, ainda é necessário um processo eficiente, de preferência, autossuficiente em termos de energia e direcionado para uma produção ideal de combustíveis de hidrocarbonetos específicos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] Um objetivo da presente invenção se refere a um método e um sistema para reutilizar resíduos de plástico para produzir combustível líquido, gás e compostos de hidrocarbonetos.

[0007] É outro objetivo da presente invenção reutilizar a energia obtida no método para que o método seja autossuficiente em termos de energia, para o método usar apenas uma quantidade limitada de produtos petrolíferos extraídos, reduzindo assim as potenciais emissões de CO2 produzidas pelo homem.

[0008] Esses objetos são alcançados de acordo com os aspectos e modalidades da presente invenção conforme descrito no presente documento.

[0009] Em um aspecto da invenção, um método para a produção de combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico é fornecido, o que compreende as etapas de

[0010] - fornecer pelo menos um material plástico;

[0011] - expor o dito pelo menos um material plástico a um craqueamento primário para obter um primeiro fluido de hidrocarboneto; sendo que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás;

[0012] - expor o dito primeiro gás de hidrocarboneto a uma hidrogenação catalítica para obter um segundo fluido de hidrocarboneto;

[0013] - separação fracionada do dito segundo fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto final.

[0014] Em uma modalidade, o método compreende ainda uma etapa de condensação após a dita etapa de hidrogenação catalítica, em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é obtido por meio de pelo menos as ditas etapas de hidrogenação e condensação catalítica e em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é um fluido de hidrocarboneto multifásico.

[0015] Em outra modalidade, o método compreende ainda uma etapa de separação após a dita etapa de condensação, em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é obtido pelo menos através das ditas etapas de hidrogenação catalítica, condensação e separação e em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é um primeiro líquido de hidrocarboneto obtido a partir do dito fluido de hidrocarboneto multifásico durante a separação.

[0016] Em ainda uma outra modalidade, o método de acordo com qualquer um dos itens anteriores que compreende ainda uma etapa de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação realizada antes da etapa de hidrogenação catalítica, e em que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é obtido pelo menos por meio das ditas etapas de craqueamento primário e craqueamento catalítico de pré-hidrogenação.

[0017] Em ainda outra modalidade, o método compreende ainda uma etapa de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação realizada após a etapa de hidrogenação catalítica e em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é obtido pelo menos por meio das ditas etapas de hidrogenação catalítica e craqueamento catalítico de pós-hidrogenação.

[0018] Em ainda outra modalidade, o craqueamento primário do método é realizado por um reator de craqueamento térmico anaeróbico.

[0019] Em ainda outra modalidade, o método não inclui qualquer uma das seguintes etapas, nem sozinha nem em combinação: hidrocraqueamento, hidroconversão e hidrodesalquilação. Em ainda uma outra modalidade, o método inclui uma etapa de hidrogenação catalítica com a condição de que a hidrogenação catalítica não seja hidrocraqueamento, hidroconversão e/ou hidrodesalquilação.

[0020] Em ainda outra modalidade, a hidrogenação catalítica é realizada em uma faixa de pressão de 0,1 a 10 bar, de preferência na faixa de 0,7 a 2 bar, como cerca de 1 bar.

[0021] Em ainda uma outra modalidade, a hidrogenação catalítica é realizada em uma faixa de temperatura de 300 °C a

550 °C, de preferência entre 380 °C e 460 °C, como cerca de 420 °C.

[0022] Em ainda uma outra modalidade, o método compreende ainda uma etapa de circulação do dito segundo fluido de hidrocarboneto para um tanque de retenção antes da separação fracionada.

[0023] Em ainda uma outra modalidade, a fração pesada é reciclada para a etapa de craqueamento primário, craqueamento catalítico e/ou hidrogenação catalítica ou para o dito tanque de retenção.

[0024] Em ainda uma outra modalidade, a fração pesada é exposta a uma etapa de craqueamento da fração pesada antes de ser reciclada para a etapa de craqueamento primário, craqueamento catalítico e/ou hidrogenação catalítica ou para o dito tanque de retenção.

[0025] Em um outro aspecto de acordo com a invenção, um sistema de reciclagem de resíduos para a reciclagem de resíduos de plásticos em compostos de hidrocarbonetos fluidos é fornecido, o que compreende

[0026] - um reator de craqueamento primário capaz de receber pelo menos um material plástico e produzir um primeiro fluido de hidrocarboneto a partir do dito pelo menos um material plástico por um craqueamento primário, sendo que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás;

[0027] - um reator de hidrogenação catalítica capaz de receber o dito primeiro fluido de hidrocarboneto e produzir um segundo fluido de hidrocarboneto por hidrogenação catalítica,

[0028] - e um separador fracionário capaz de separação fracionada do dito segundo fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto final,

[0029] em que o dito reator de craqueamento primário está em conexão de fluido com o dito reator de hidrogenação catalítica e o dito reator de hidrogenação catalítica está em conexão de fluido com o dito separador fracionário.

[0030] Em uma modalidade, o sistema compreende ainda um condensador para produzir o dito segundo fluido de hidrocarboneto juntamente com o dito reator de hidrogenação catalítico e resultando no dito segundo fluido de hidrocarboneto que é um fluido de hidrocarboneto multifásico, e em que o dito reator de hidrogenação catalítica é ainda fluidamente conectado com o dito separador fracionário através do dito condensador.

[0031] Em uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um separador pós-condensação para separar o dito fluido de hidrocarboneto multifásico para fornecer um primeiro líquido de hidrocarboneto e um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável, e em que o dito condensador está ainda fluidamente conectado com o dito separador fracionário através do dito separador de pós-condensação.

[0032] Em ainda uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação, em que o dito reator de craqueamento primário está ainda fluidamente conectado ao dito reator de hidrogenação catalítico através do dito reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação.

[0033] Em ainda uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação, em que o dito reator de hidrogenação catalítico é ainda de forma fluida conectado com o dito separador fracionário através do dito reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação.

[0034] Em ainda uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um tanque de retenção para armazenar o segundo fluido de hidrocarboneto antes da separação fracionada, em que o dito reator de hidrogenação catalítica está de forma fluida conectado com o separador fracionário pelo menos através do dito tanque de retenção.

[0035] Em ainda uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um queimador de gás para fornecer calor ao dito reator de craqueamento primário, o dito queimador de gás está conectado de forma fluida ao dito separador de pós-condensação.

[0036] Em ainda uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um reator de craqueamento de fração pesada, sendo que o dito reator de craqueamento de fração pesada está em conexão fluida com o dito separador fracionário para receber uma fração pesada obtida a partir do processo de separação fracionária e em que o dito reator de craqueamento de fração pesada é ainda conectado de forma fluida com o dito reator de craqueamento primário, o dito reator de craqueamento catalítico de pré- hidrogenação, o dito reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação e/ou o dito reator de hidrogenação catalítico.

[0037] Em ainda outra modalidade, o sistema compreende ainda um condensador de separação pós-fracionária, um separador de gás não condensável e um queimador de gás, sendo que o dito condensador de separação pós-fracionada está em conexão fluida com o dito separador de fracionário para receber uma fração leve obtida a partir do processo de separação fracionária e em que o dito condensador de separação pós-fracionária está ainda de forma fluida conectado ao dito separador de gás não condensável para separar um gás de hidrocarboneto leve não condensável; sendo que o dito separador de gás não condensável é ainda conectado de forma fluida ao dito queimador de gás.

[0038] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido o uso de um sistema como descrito no presente documento ou um método como descrito no presente documento para a produção de combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico.

[0039] Em um uso adicional, o combustível é diesel.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0040] O método e sistema para a produção de combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico de acordo com a invenção serão agora descritos em mais detalhes e em relação às Figuras anexas. As Figuras mostram uma maneira de implementar a presente invenção e não devem ser interpretadas como limitativas a outras modalidades possíveis que caem dentro do escopo da invenção.

[0041] A Figura 1 mostra uma primeira modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica e separação fracionada;

[0042] A Figura 2 mostra uma segunda modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica, separação fracionada, condensação e separação;

[0043] A Figura 3 mostra uma terceira modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica, separação fracionada e craqueamento catalítico de pré-hidrogenação;

[0044] A Figura 4 mostra uma quarta modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica, separação fracionada e um craqueamento catalítico de pós-hidrogenação;

[0045] A Figura 5 mostra uma quinta modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica, separação fracionada e craqueamento de fração pesada, o produto do qual pode ser reinjetado;

[0046] A Figura 6 mostra uma sexta modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica, separação fracionada e vários caminhos para reinjeção da fração pesada;

[0047] A Figura 7 mostra uma sétima modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica, separação fracionada e recirculação de um gás não condensável isolado após separação fracionada;

[0048] A Figura 8 mostra uma oitava modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo, que é uma modalidade detalhada de acordo com a invenção;

[0049] A Figura 9A mostra uma outra modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, separação fracionada e hidrogenação catalítica;

[0050] A Figura 9B mostra ainda uma outra modalidade da invenção apresentada como um diagrama de processo que compreende craqueamento primário, separação fracionada e hidrogenação catalítica como a Figura 9A, mas incluindo componentes adicionais.

[0051] A Figura 10 mostra uma visão geral de uma configuração experimental conforme usada no experimento 1;

[0052] A Figura 11 mostra os resultados de conversão obtidos no experimento 1 quando inicialmente peneirando catalisadores com suporte de alumina a 20.000 h-1 e 300 °C;

[0053] A Figura 12 mostra a distribuição do número de carbono do produto obtido no experimento 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0054] Por “resíduo de plástico” deve ser entendido como resíduo, que é produzido inteira ou principalmente de materiais plásticos, isto é, o nível de material não plástico nos resíduos não deve ser maior que 10% em peso.

[0055] Por “material plástico” deve ser entendido uma ampla faixa de polímeros orgânicos sintético ou semissintéticos de alta massa molecular como poliolefinas, acrílicos, poliésteres, silicones e poliuretanos. Exemplos de materiais plásticos são HDPE, LDPE, PP, PS, PET, ABS e PVC.

[0056] Por “craqueamento primário” deve ser entendido um processo em que as moléculas dos materiais plásticos são quebradas em moléculas menores. Em uma modalidade, as moléculas menores são hidrocarbonetos que têm principalmente um comprimento de C1-C40, como C1-C30. O craqueamento primário inclui pirólise, bem como outros tipos de craqueamento, como todos os tipos de craqueamento térmico anaeróbico. O craqueamento primário é executado em um reator de craqueamento primário.

[0057] Por “hidrogenação catalítica” deve ser entendido um processo em que o hidrogênio é usado para saturar hidrocarbonetos insaturados. Embora uma ação de craqueamento limitada não possa ser excluída, a principal ação da hidrogenação catalítica é a saturação. Assim, se diferencia dos processos de hidrocraqueamento, hidroconversão e hidrodesalquilação. Hidrocraqueamento, hidroconversão e hidrodalquilação são processos de craqueamento que visam reduzir o comprimento dos hidrocarbonetos e, assim, obter mais da fração leve, normalmente C6-C10, à custa de cadeias mais longas da fração média, C11-C20, típico para diesel, que a presente invenção visa maximizar. Com ação de craqueamento limitada, deve ser entendido como menos de 10% em peso dos hidrocarbonetos recebidos são craqueados, de preferência menos de 5% em peso, como preferencialmente menos de 3% em peso.

[0058] A hidrogenação catalítica pode ou não envolver a ação de catalisadores. A hidrogenação catalítica é realizada em um reator de hidrogenação catalítica.

[0059] Por “craqueamento catalítico” deve ser entendido um processo que quebra moléculas lineares em moléculas lineares mais curtas. Normalmente terá efeito limitado sobre os compostos aromáticos, e as moléculas mais leves com número de carbono menor que C7 raramente são quebradas. A modalidade preferida para o chamado “craqueamento catalítico” é com um catalisador. No entanto, cobre o uso alternativo de um craqueador sem catalisador, isto é, um craqueamento não catalisado, como craqueamento a vapor ou coque retardado. O craqueamento catalítico é realizado em um reator de craqueamento catalítico.

[0060] Por “craqueamento de fração pesada” deve ser entendido um processo de craqueamento, isto é, em que moléculas lineares são quebradas em moléculas lineares mais curtas na fração pesada da separação fracionária. Esse processo pode ser realizado com ou sem adição de catalisadores. Preferencialmente, o processo é realizado sem catalisadores. O craqueamento da fração pesada é realizado em um reator de craqueamento da fração pesada.

[0061] Por “tempo de residência” deve ser entendido o tempo em que uma determinada molécula está presente no reator, isto é, desde a entrada no reator até a saída do reator.

[0062] Por “separação fracionada” deve ser entendido um processo para a obtenção de várias frações com um bom grau de separação, isto é, que tem apenas uma sobreposição mínima de cadeias de hidrocarbonetos com comprimento semelhante nas frações, isto é, se uma fração separada compreende C6 a C10, a seguinte fração produzida pelo separador fracionário compreenderá no máximo 50% em peso de C6 a C10, de preferência no máximo 25% em peso de C6 a C10, como no máximo 20% em peso de C6 a C10, como no máximo 15% em peso de C6 a C10, mais preferido no máximo 10% em peso de C6 a C10, como no máximo 5% em peso de C6 a C10. A separação fracionada pode ser uma destilação ou uma série de etapas de condensação. A separação fracionária é realizada em um separador fracionário.

[0063] Por “catalisador” deve ser entendido uma substância que causa ou acelera uma reação química sem ser quimicamente afetada ou consumida no processo. Um catalisador pode, no entanto, apresentar capacidade reduzida como resultado de impurezas e precisar de regeneração.

[0064] Por “primeiro fluido de hidrocarboneto” deve ser entendido um fluido, isto é, um líquido e/ou um gás que entra na etapa de hidrogenação catalítica no reator de hidrogenação catalítica ou que entra na etapa de separação fracionária no separador fracionário, conforme descrito no método e sistema adicionais sem ser submetido a uma hidrogenação catalítica. O primeiro fluido de hidrocarboneto pode compreender um teor de água de 50% em peso ou menos, como 45% em peso ou menos, como 40% em peso ou menos, como 35% em peso ou menos, como 30% em peso ou menos, como

25% em peso ou menos, como 20% em peso ou menos, como 15% em peso ou menos, como 10% em peso ou menos, como 5% em peso ou menos, como 1% em peso ou menos. Em uma modalidade, o primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás. Em outra modalidade, o primeiro fluido de hidrocarboneto é fluido de hidrocarboneto multifásico.

[0065] Por “segundo fluido de hidrocarboneto” deve ser entendido um fluido, isto é, um líquido e/ou um gás que entra na etapa de separação fracionária no separador fracionário após ser submetido à hidrogenação catalítica. O segundo fluido de hidrocarboneto pode compreender um teor de água de 50% em peso ou menos, como 45% em peso ou menos, como 40% em peso ou menos, como 35% em peso ou menos, como 30% em peso ou menos, como 25% em peso ou menos, como 20% em peso ou menos, como 15% em peso ou menos, como 10% em peso ou menos, como 5% em peso ou menos, como 1% em peso ou menos. O segundo fluido de hidrocarboneto será preferencialmente um líquido. Em uma modalidade, o segundo fluido de hidrocarboneto é um fluido de hidrocarboneto multifásico.

[0066] Por “fluido de hidrocarboneto multifásico” deve ser entendido um fluido com pelo menos duas fases, como, por exemplo, uma fase líquida e uma fase gasosa, duas fases líquidas, duas fases líquidas e duas fases gasosas, duas fases líquidas e uma fase gasosa e duas fases gasosas e uma fase líquida.

[0067] O fluido pode compreender um teor de água de 50% em peso ou menos, como 45% em peso ou menos, como 40% em peso ou menos, como 35% em peso ou menos, como 30% em peso ou menos, como 25% em peso ou menos, como 20% em peso ou menos, como 15% em peso ou menos, como 10% em peso ou menos, como 5% em peso ou menos, como 1% em peso ou menos.

[0068] Por “gás não condensável” deve ser entendido um gás que não é condensado dada a configuração particular (pressão e temperatura) da condensação e, portanto, permanece como um gás após o processo de condensação.

[0069] Por “fração leve” deve ser entendido uma fração obtida a partir do processo de separação fracionada, em que a fração inclui as cadeias de hidrocarbonetos mais curtas da separação. Frequentemente, seriam cadeias de hidrocarbonetos presentes na gasolina. Em uma modalidade, a fração leve compreende principalmente hidrocarbonetos C6- C10. Em uma outra modalidade, a fração leve compreende pelo menos 99% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como pelo menos 98% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como 95% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como pelo menos 90% em peso de C6-C10 hidrocarbonetos, como 85% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como pelo menos 80% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como 75% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como pelo menos 70% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como 65% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como pelo menos 60% em peso de hidrocarbonetos C6-C10, como 50% em peso de hidrocarbonetos C6-C10.

[0070] Por “fração média” deve ser entendido uma fração obtida a partir do processo de separação fracionada, em que a fração inclui cadeias de hidrocarbonetos de comprimento médio quando separadas. Frequentemente, seriam as cadeias de hidrocarbonetos presentes no diesel. Em uma modalidade, a fração média compreende principalmente hidrocarbonetos C11-C20, que é o comprimento padrão usado no diesel. Em uma outra modalidade, a fração média compreende pelo menos 99% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como pelo menos 98% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como 95% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como pelo menos 90% em peso de C11-C20 hidrocarbonetos, como 85% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como pelo menos 80% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como 75% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como pelo menos 70% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como 65% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como pelo menos 60% em peso de hidrocarbonetos C11-C20, como 50% em peso de hidrocarbonetos C11-C20.

[0071] Por “fração pesada” deve ser entendido uma fração obtida a partir do processo de separação fracionada, em que a fração inclui cadeias de hidrocarbonetos de longo comprimento quando separadas. Essa fração também pode ser mencionada como óleo pesado. Em uma modalidade, a fração pesada compreende principalmente hidrocarbonetos C21 e superiores. Em uma outra modalidade, a fração pesada compreende pelo menos 99% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como pelo menos 98% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como 95% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como pelo menos 90% em peso de C21 e acima hidrocarbonetos, como 85% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como pelo menos 80% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como 75% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como pelo menos 70% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como 65% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como pelo menos 60% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima, como 50% em peso de hidrocarbonetos C21 e acima.

[0072] Por “A e B que são conectados de forma fluida através de C” ou “A e B que são conectados de forma fluida através de C”, que é usado indistintamente no presente documento, deve ser entendido que o fluido é capaz de fluir de A para C e posteriormente de C para B. A, B e C devem ser entendidos como componentes do sistema conforme descrito no presente documento. ESPECIFICAÇÕES, CLASSIFICAÇÃO E PRÉ-

TRATAMENTO DE MATERIAL DE ALIMENTAÇÃO

[0073] Em uma modalidade, o dito pelo menos um material plástico é pré-tratado antes do dito craqueamento primário. Em uma outra modalidade, o sistema compreende ainda meios para pré-tratamento do dito pelo menos um material plástico antes de ser recebido pelo dito reator de craqueamento primário, como meios para trituração e/ou meios para secagem.

[0074] O material plástico desejado é limpo se estiver contaminado a tal ponto que as especificações dos produtos intermediários ou finais ou subprodutos não respeitem os requisitos e, se necessário, seco de acordo com os mesmos critérios de princípio.

[0075] A contaminação pode ser na forma de matéria orgânica, vidro, areia, partículas de terra ou qualquer outra forma de contaminação encontrada, por exemplo, em resíduos domésticos ou industriais, ou adicionada ao material durante as fases de coleta, transporte ou manuseio e armazenamento. O nível de contaminação deve ser o mais baixo possível e, de preferência, não mais do que 10% em peso, mesmo de preferência menos do que 5%, ou ainda melhor menos do que 1 ou 2%.

[0076] O teor de água, principalmente na forma de água na superfície do material plástico, deve ser tão baixo quanto possível e de preferência não maior que 5% em peso, de preferência menor que 3%, ou ainda melhor menor que 1%. Se o teor de água for muito alto, por exemplo, maior que 5% em peso, pode ser necessária a secagem. Um alto teor de água no material de matéria-prima, como 10% em peso, 15% em peso, 20% em peso ou 25% em peso de água seria possível, mas a capacidade de produção pode acabar sendo menor devido a um menor rendimento da usina.

[0077] A água que entra no reator de craqueamento primário pode ser separada e extraída do óleo e gás produzidos mais abaixo no processo por meio de um separador de gás não condensável ou um tanque de retenção.

[0078] Em ainda outra modalidade, o pelo menos um material plástico é HDPE, LDPE, PP e/ou PS.

[0079] As composições plásticas desejáveis no processo são HDPE, LDPE, PP e PS. Plásticos dos respectivos tipos PET, PVC e ABS são menos desejáveis e de preferência mantidos abaixo de 1% em peso de fração cada em uma usina padrão, mas podem ser maiores se a usina estiver equipada com unidades de processo ou aditivos químicos que removem os elementos químicos indesejados adicionais que o tratamento desses tipos de plástico pode gerar:

[0080] • PET contém oxigênio que pode levar à formação de álcoois, ácidos, cetonas, aldeídos, ésteres e outros compostos oxigenados nos produtos de óleo.

[0081] • ABS, além de cianetos, aminas e amidas nos produtos de óleo, pode produzir dioxinas quando o cloro está presente e mercaptanos (tióis) quando enxofre está presente. Também pode levar a um aumento de NOx durante a combustão de gases não condensáveis.

[0082] • PVC contém mais de 50% em peso de cloro e pode contribuir para a formação de algumas das moléculas descritas acima, além de HCl e Cloro.

[0083] • Além de gerar moléculas indesejadas, PET, PVC e ABS também reduzirão a capacidade do processo, formando-se menos alcanos.

[0084] Em ainda uma outra modalidade, o pelo menos um material plástico é pré-tratado por trituração e/ou classificação do dito pelo menos um material plástico.

[0085] Em uma modalidade, o material pode ser triturado em pedaços manejáveis, de preferência na faixa de tamanho de 5 a 500 mm, mais preferencialmente 10 a 250 mm, ainda mais preferencialmente 10 a 100 mm.

[0086] Em uma modalidade preferida, o material plástico não é derretido antes da introdução no craqueamento primário.

[0087] Em uma outra modalidade, o material pode ser armazenado em uma tremonha-tampão, ou preenchido em uma tremonha de alimentação, por exemplo, um transportador para o reator primário de craqueamento.

[0088] Em uma modalidade, o material plástico é fornecido após a seleção e pré-tratamento opcional para um reator de craqueamento primário por meio de um sistema de alimentação. O sistema de alimentação pode compreender um recipiente dosador e o transportador helicoidal. Outros sistemas de alimentação conhecidos na técnica também podem ser usados.

[0089] Em uma modalidade, o transportador helicoidal pode incluir, em um ou vários estágios, compressão da alimentação de plástico, para reduzir a quantidade de ar fornecido no reator de craqueamento primário.

CRAQUEAMENTO PRIMÁRIO

[0090] A etapa de craqueamento primário é realizada em um reator de craqueamento primário. O craqueamento primário deve ser entendido como pirólise, bem como outros tipos de craqueamentos, como todos os tipos de craqueamento térmico anaeróbico. Em uma modalidade preferida, o craqueamento primário é pirólise. Em uma modalidade mais preferida, o craqueamento primário é um craqueamento térmico anaeróbico. Em uma outra modalidade, o reator de craqueamento primário é um reator de pirólise. Em ainda uma outra modalidade, o reator de craqueamento primário é um reator de craqueamento térmico anaeróbico.

[0091] O termo pirólise é usado alternadamente com os termos craqueamento primário e craqueamento térmico anaeróbico em toda a descrição.

[0092] A principal reação de craqueamento primário que fornece uma distribuição de carbono de alcanos e olefinas principalmente de C1-C40, como C1-C30 é: !"#$%&$#%'" /#%0$'1 4#51'" #$%ó'$() (1) (! )*+" )*+" )*+" )*+" )(" ,-----. (! )*+2*+" 3 (" )*+" )*+*

[0093] Há uma reação secundária de reação de craqueamento primário que produz carbono e hidrogênio: !"#$%&$#%'" 4#51'" *167"'" +$86"9ê'$" #$%ó'$() (2) (! )*+" )*+" )*+" )*+" )(" ,-----. (* )*+" )*+* 3 *3 +"

[0094] Haverá também reações que produzem naftenos (alcanos cíclicos), mas também hidrocarbonetos aromáticos e poliaromáticos que não estão listados aqui, conforme conhecido na técnica.

[0095] No processo de craqueamento primário de craqueamento de plástico, alguns subprodutos são formados na forma de partículas sólidas de carbono, ou carvão, conforme descrito na Reação (2). As partículas sólidas são preferencialmente removidas do reator e opcionalmente resfriadas, para evitar autoignição, antes do manuseio adicional. Um de tais manuseios pode ser a combustão para gerar calor para o reator de craqueamento primário.

[0096] O hidrogênio é formado em paralelo com o carbono e é consumido nas seguintes etapas do processo da invenção, principalmente na etapa de hidrogenação catalítica.

[0097] O tempo de residência no reator de craqueamento primário pode variar tipicamente entre 0,1 a 10 horas, preferencialmente entre 20 e 90 minutos, ainda mais preferencialmente 30 a 60 minutos.

[0098] O reator de craqueamento primário também pode receber uma alimentação complementar de uma parte ou total de uma fração pesada da separação fracionária.

[0099] O craqueamento primário pode ser realizado com ou sem catalisadores.

[0100] Em uma modalidade, o craqueamento primário é realizado sem catalisadores.

[0101] Em uma modalidade, o reator de craqueamento primário não contém catalisadores (modo de craqueamento térmico) que modificam a composição dos hidrocarbonetos que saem do reator de craqueamento primário. A ausência de catalisadores reduzirá os custos operacionais (opex) do craqueamento primário, além de simplificar o projeto do reator (capex).

[0102] Em outra modalidade, o craqueador primário contém catalisadores, como zeólitos conhecidos ou à base de metais ativos, como Ni, Cd, Mo etc.

[0103] Em uma modalidade, o reator pode conter silicoaluminatos para reduzir a temperatura ideal de reação. Esses são consumidos e descarregados com a fração de carvão sólido. O reator também pode conter minerais como CaO para capturar Cl e S de acordo com técnicas conhecidas na técnica. A fração resultante é sólida e também será descarregada com a fração de carvão. Os silicoaluminatos e os minerais de cálcio mencionados acima não são considerados catalisadores, pois são consumidos no processo.

[0104] Em uma modalidade, o reator de craqueamento primário é operado a cerca de 420 °C, isto é, a temperatura dos hidrocarbonetos produzidos conforme medido na saída terminal do reator é de cerca de 420 °C. De modo mais geral, o reator de fracionamento principal vai ser operado a temperaturas de entre 300 °C a 550 °C, de preferência entre 380 °C e 460 °C.

[0105] Ao longo dessa descrição, a temperatura de operação do reator de craqueamento primário é definida pela temperatura na saída do terminal, isto é, a saída da última zona do reator, antes da extração para a próxima etapa do processo.

[0106] Dependendo do projeto de reator e dos parâmetros operacionais, diferentes zonas no reator de craqueamento primário podem ter diferentes temperaturas. Por exemplo, alguns reatores de craqueamento primários mostram um gradiente crescente de temperatura da entrada em que o pelo menos um material plástico é recebido, para a saída do reator de craqueamento primário em que o produto formado, isto é, o primeiro fluido de hidrocarboneto, sai do reator de craqueamento primário.

[0107] Em uma modalidade, o plástico fornecido no craqueador primário é vaporizado ao entrar no reator. Em outra modalidade, o craqueador primário compreende uma primeira câmara de fusão com temperatura moderada para produzir um produto de plástico fundido intermediário.

[0108] Alguns reatores podem ter várias saídas e várias entradas, permitindo a otimização do processo de extração e/ou injeção/reinjeção do primeiro fluido de hidrocarboneto ou outros gases - como os gases de combustão do queimador que aquece o craqueador primário - em diferentes zonas do reator.

[0109] Em uma modalidade, a pressão de operação será mantida em torno de 1 bar. Em outra modalidade, a pressão de operação está dentro de uma faixa de 0,1 e 10 bar, como na faixa de 0,5 a 5 bar, como na faixa de 0,7 a 2 bar, como na faixa de 0,9 a 1,1 bar.

[0110] Em uma modalidade, o reator de craqueamento primário é operado em uma faixa de pressão de 0,7 a 2 bar, de preferência 0,9 a 1,1 bar 1ba e a uma temperatura entre 300 °C a 550 °C, de preferência entre 380 °C e 460 °C, como cerca de 420 °C.

[0111] Em uma modalidade, o reator de craqueamento primário é operado em uma faixa de 0,9 a 1,1 bar e a uma temperatura entre 380 °C e 460 °C.

[0112] A temperatura e pressão ideais do produto na saída podem variar. Dependerá, por exemplo, da natureza da alimentação e do projeto do reator do craqueador primário.

[0113] O craqueamento primário vai produzir gases não condensáveis - principalmente alcanos com comprimento de carbono de 1 a 6. O gás não condensável pode ser queimado em um queimador de gás com uso de ar para combustão, fornecendo assim calor ao reator de craqueamento primário. A produção de gás não condensável dependerá da natureza da alimentação, como o tipo de plástico, bem como dos parâmetros de operação do reator de craqueamento primário, como temperatura e pressão. A quantidade de gases não condensáveis é preferencialmente ajustada para ser suficiente para aquecer o reator de craqueamento primário durante a operação de funcionamento. Se por qualquer motivo houver uma escassez de gás não condensável, aumentar a temperatura do reator de craqueamento primário ou o tempo de residência do material plástico no reator de craqueamento primário aumentará a produção de gás não condensável, corrigindo assim a escassez.

[0114] Adicionalmente e/ou complementarmente, combustível adicional para combustão pode ser fornecido a partir de uma fonte de combustível comercial. A fonte de combustível comercial também é projetada para iniciar o processo de craqueamento primário: antes de atingir uma operação de funcionamento estável no início, o reator de craqueamento primário precisará ser aquecido com combustíveis comerciais prontamente queimados. Isso geralmente precisa ser executado por várias horas. Exemplos de possíveis combustíveis são carbono, gasolina, diesel, qualquer tipo de óleo pesado, gás liquefeito de petróleo (GLP), gás natural (GN), gás não condensável etc.

[0115] O gás de combustão do queimador de gás (alta temperatura) será misturado com o retorno do gás de exaustão (temperatura mais baixa após a transferência de calor para o reator de craqueamento primário) e reciclado da saída do reator de craqueamento primário para reduzir a temperatura e garantir uma velocidade do gás que permite bom transferência de calor para o plástico dentro do reator.

[0116] Em uma modalidade, a taxa de reciclagem pode variar provisoriamente de 10 a 70% do gás de exaustão produzido.

[0117] Em uma outra modalidade, a temperatura do gás de escape pode variar entre 400 e 800 °C, de preferência 500 a 600 °C, mais preferido cerca de 550 °C. Essas temperaturas dependerão de uma série de parâmetros, dos quais a alimentação de plástico e o tipo de reator.

[0118] Em uma modalidade preferida, o reator de craqueamento primário é de um tipo de aquecimento indireto, isto é, a fonte principal de calor não é misturada com a alimentação de resíduo de plástico no reator.

FILTRAÇÃO E RESFRIAMENTO APÓS O CRAQUEAMENTO PRIMÁRIO

[0119] Em ainda outra modalidade, o método compreende ainda filtrar e, opcionalmente, resfriar após a etapa de craqueamento primário.

[0120] Em uma modalidade, o primeiro fluido de hidrocarboneto que deixa o reator de craqueamento primário após, por exemplo, pirólise, é filtrado para remover as partículas de carbono formadas no craqueador primário e não descarregadas como sólidos, por exemplo, carvão.

[0121] Para proteger as unidades de processo a jusante, contaminantes como areia, vidro e plástico não reagido também precisarão ser coletados com carvão e sólidos na parte inferior/final do reator de craqueamento primário ou filtrados quando transportados pelo fluido que sai do craqueador primário.

[0122] Espera-se que as partículas transportadas pelo primeiro fluido de hidrocarboneto que é um primeiro gás de hidrocarboneto tenham tamanhos de um a várias centenas de µm. Espera-se que a quantidade de partículas varie com o teor de água de entrada, tipo de plástico, contaminação e o desempenho do reator de pirólise.

[0123] Os métodos de filtração conhecidos na técnica podem ser usados para esse propósito. Em uma modalidade, os filtros serão projetados para remover até pelo menos 95% das partículas maiores do que 5 mícrons. Em uma outra modalidade, a filtração será realizada com uso de um filtro de ciclone.

[0124] Em uma outra modalidade, a temperatura do gás é ajustada para a temperatura esperada a jusante, por meio de trocadores de calor. A temperatura é ajustada de preferência após a filtragem.

[0125] Em uma outra modalidade, a pressão do gás é ajustada para a pressão esperada a jusante por meio de dispositivos de redução de pressão, como uma válvula de controle de pressão ou outros dispositivos de controle de pressão.

REATOR DE HIDROGENAÇÃO

[0126] Após o craqueamento primário e filtração opcional, ajustes de temperatura e pressão, o primeiro fluido de hidrocarboneto passará por uma hidrogenação catalítica em um reator de hidrogenação catalítica. Alternativamente, a hidrogenação catalítica pode ser realizada em pelo menos um produto do processo de separação fracionada, conforme descrito para o método e sistema adicionais, conforme divulgado no presente documento.

[0127] Em princípio, todas as moléculas de hidrocarbonetos insaturados, como alcenos, alcinos, aromáticos etc., que contêm uma ligação dupla ou tripla, podem reagir no processo de hidrogenação catalítica, resultando na saturação das moléculas. Um exemplo de hidrogenação é mostrado abaixo: -CH=CH- + H2 => -CH2-CH2- (3) Olefina Hidrogênio Alcano

[0128] A hidrogenação catalítica é executada em fase gasosa. Em uma modalidade preferida, o processo é executado em condições como pressão e temperatura acima do ponto de condensação da alimentação de gás que entra no reator de hidrogenação catalítica.

[0129] Em uma outra modalidade, condensados potenciais no gás são drenados antes de entrarem no reator de hidrogenação catalítica, isto é, a montante do reator de hidrogenação catalítica.

[0130] Em uma modalidade, a pressão de operação será mantida em torno de 1 bar. Em outra modalidade, a pressão de operação está dentro de uma faixa de 0,1 e 10 bar, como na faixa de 0,5 a 5 bar, como na faixa de 0,7 a 2 bar, como na faixa de 0,9 a 1,1 bar.

[0131] A temperatura de operação em um bar será tipicamente entre 150 a 280 °C, de preferência entre 190 a 270 °C. Em uma modalidade, a temperatura operacional será em torno de 190 a 200 °C. Em outra modalidade, a temperatura de operação será de cerca de 270 °C.

[0132] Em ainda outra modalidade, a hidrogenação catalítica é realizada a uma pressão de operação de 1 bar e a temperaturas entre 150 a 280 °C, de preferência entre 190 a 230 °C, como cerca de 200 °C.

[0133] Em uma modalidade, a hidrogenação catalítica é melhorada pela adição de hidrogênio em vários locais diferentes ao longo do reator de hidrogenação catalítica. Por meio disso, o perfil de concentração do hidrogênio através do catalisador é melhorado.

[0134] O hidrogênio é frequentemente fornecido pela reação de craqueamento primário resultante da decomposição, conforme detalhado na reação (2). Assim, seria esperado que o primeiro fluido de hidrocarboneto contivesse algum hidrogênio. No entanto, em algumas modalidades, a adição de hidrogênio externo pode ser necessária.

[0135] Muitos tipos de reatores podem ser usados para hidrogenação catalítica. Em uma modalidade, um reator de leito recheado é usado. Em outra modalidade, um reator de leito fixo é usado, por exemplo, preenchido com uma estrutura em colmeia. Em uma outra modalidade, um reator de leito fluidizado é usado.

[0136] Em uma modalidade, a Velocidade Espacial (SV) do reator está em uma faixa de 50.000 a 200 h-1. O SV é calculado como o fluxo do fluido a ser processado dividido pelo volume do leito do reator.

[0137] Para um reator de leito recheado, a faixa é de preferência de 50.000 a 10.000 h-1, como de 50.000 a 30.000 h-1, como de 30.000 a 20.000 h-1, como de 20.000 a 15.000 h-1, como de 15.000 a 10.000 h-1.

[0138] Para um reator de leito fixo, uma faixa esperada será de 10.000 a 200 h-1, como de 10.000 a 5.000 h-1, como de 5.000 a 2.000 h-1, como de 2.000 a 1 000 h-1, como de 1.000 a 500 h -1, como de 500 a 200 h-1.

[0139] O reator de hidrogenação catalítica pode ter uma estrutura aberta. Em uma modalidade, as aberturas de fluxo serão de 0,1 a 10 mm, como 0,5 a 8 mm, como 1 a 6 mm, como 1,5 a 5 mm, de preferência 2 a 4 mm.

[0140] Muitos catalisadores são conhecidos por funcionar bem para hidrogenação e podem ser usados neste pedido. Por exemplo, um catalisador como Cu-Mn/Al2O3 pode ser usado para a hidrogenação catalítica. Outros catalisadores de hidrogenação com bom desempenho também podem ser usados como Ru/C, Pt/ASA ou PtPd/ASA (em que ASA é Sílica-Alumina Amorfa) e CoMo/ɣ-Al2O3.

[0141] Em uma modalidade, o reator de hidrogenação catalítica recebe uma alimentação complementar de uma fração pesada do separador fracionário diretamente do separador fracionário ou após a fração pesada ter sido exposta a um craqueamento de fração pesada.

[0142] A formação de coque ou outras impurezas na superfície do catalisador pode desativar o catalisador. Portanto, a regeneração do catalisador pode ser necessária. Em uma modalidade, o reator de hidrogenação catalítica é equipado com um sistema de limpeza/regeneração in situ, como conhecido na técnica. Em outra modalidade, a regeneração pode ser realizada em uma usina ou em instalações dedicadas após a extração do catalisador do reator.

[0143] Em uma modalidade, a hidrogenação catalítica segue o craqueamento primário e, opcionalmente, a filtração e o resfriamento do gás antes de entrar na hidrogenação catalítica. Nessa modalidade, um trocador de calor resfria o gás proveniente do craqueamento primário (temperatura preferida indicativa de 420 °C) antes de entrar na hidrogenação catalítica (temperatura preferida indicativa abaixo de 270 °C).

[0144] Em uma modalidade, a especificação necessária para o produto final é EN590 e, em alguns casos, a combinação do craqueamento primário e hidrogenação catalítica sem processamento adicional, como por exemplo um craqueamento catalítico adicional não produziria o rendimento e a qualidade esperados.

CRAQUEAMENTO CATALÍTICO

[0145] Em uma outra modalidade, o gás pode passar por uma etapa de craqueamento adicional após o craqueamento primário e, opcionalmente, filtração e resfriamento. Essa etapa adicional pode ser selecionada para melhorar a produtividade e, em particular, para quebrar moléculas de cadeia longa, como C21 e acima, como C21-C40, como C21-C30 no produto final. A etapa de craqueamento catalítico adicional pode ocorrer antes da hidrogenação catalítica (craqueamento catalítico de pré-hidrogenação) ou após (craqueamento catalítico de pós-hidrogenação).

[0146] Ao longo da descrição o reator de craqueamento catalítico e craqueamento catalítico irá se referir ao craqueamento catalítico de pré-hidrogenação e craqueamento catalítico de pós-hidrogenação, bem como ao reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação e ao reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação.

[0147] O reator de craqueamento catalítico quebrará principalmente moléculas lineares em moléculas lineares mais curtas. Normalmente terá efeito limitado sobre os compostos aromáticos, e as moléculas mais leves com número de carbono menor que C7 raramente são quebradas. O catalisador irá quebrar ligações C-C, mas também pode dar origem à isomerização de moléculas.

[0148] Em uma modalidade, a temperatura medida no reator de craqueamento catalítico é mantida em torno de 420 °C, mas o reator de craqueamento catalítico também pode ser operado a temperaturas entre 350 °C a 550 °C e, de preferência, entre 380 e 460 °C.

[0149] Em uma modalidade, a pressão operacional é de cerca de 1 bar. Em uma outra modalidade, a pressão de operação está em uma faixa entre 0,1 e 10 bar, como na faixa de 0,5 a 5 bar, como na faixa de 0,7 a 2 bar, como na faixa de 0,9 a 1,1 bar.

[0150] Em uma outra modalidade, o craqueamento catalítico é realizado a uma pressão de operação de 1 bar e a temperaturas entre 350 °C e 550 °C, e de preferência entre 380 °C e 460 °C, como cerca de 420 °C.

[0151] Vários tipos de reator podem ser usados. Em uma modalidade, um reator de leito recheado é usado. Em outra modalidade, um reator de leito fixo é usado, por exemplo, preenchido com uma estrutura em colmeia. Em uma outra modalidade, um reator de leito fluidizado é usado.

[0152] Em uma modalidade, a Velocidade no Espaço (SV) do reator pode estar tipicamente dentro de uma faixa de 50.000 a 200 h-1.

[0153] Para um reator de leito recheado, uma faixa típica será de 50.000 a 10.000 h-1, como de 50.000 a 30.000 h-1, como de 30.000 a 20.000 h-1, como de 20.000 a 15.000 h-1, como de 15.000 a 10.000 h-1.

[0154] Para um reator de leito fixo, uma faixa típica será de 10.000 a 200 h-1, como de 10.000 a 5.000 h-1, como de 5.000 a 2.000 h- 1 , como de 2.000 a 1 000 h-1, como de 1.000 a 500 h -1, como de 500 a 200 h-1.

[0155] O reator catalítico pode ter uma estrutura aberta. Em uma modalidade, as aberturas de fluxo serão de 0,1 a 10 mm, como 0,5 a 8 mm, como 1 a 6 mm, como 1,5 a 5 mm, de preferência 2 a 4 mm.

[0156] Muitos catalisadores são conhecidos por funcionar bem para craqueamento catalítico e podem ser usados de acordo com a invenção, por exemplo, zeólito Y ultraestável (USY) para craqueamento catalítico. Outros catalisadores de craqueamento catalítico com bons desempenhos também podem ser usados, como catalisadores de zeólito ácido, em que USY em um exemplo. Sulfuretos de metais mistos ou catalisadores de metais nobres também são usados.

[0157] A formação de coque ou outras impurezas na superfície do catalisador desativará o catalisador. Por causa disso, a regeneração do catalisador é realizada com vantagem. Em uma modalidade, o reator é equipado com um sistema de limpeza/regeneração in situ, como conhecido na técnica, por exemplo, um sistema que usa ar, água ou mistura de gás inerte para regenerar o catalisador.

[0158] Em outra modalidade, a regeneração pode ser realizada na usina ou em instalações dedicadas após a extração do catalisador do reator de craqueamento catalítico.

[0159] O reator craqueador catalítico de pré ou pós- hidrogenação também pode receber uma alimentação complementar de uma parte ou todo da fração pesada do separador fracionário, seja diretamente, isto é, sem ser processado posteriormente, a partir do separador fracionário ou após a fração pesada ter sido exposta a um craqueamento de fração pesada.

[0160] Em uma outra modalidade, um craqueador de fração pesada pode processar a fração pesada obtida a partir do separador fracionário antes de injetar novamente a mesma a montante no processo. Assim, a produção de frações leves e médias obtidas a partir da separação fracionada pode ser aumentada.

[0161] Em uma modalidade, o craqueador catalítico é preferencialmente executado a uma temperatura mais alta do que o reator de hidrogenação, em particular em uma faixa de temperatura próxima à do reator de craqueamento primário, como preferencialmente em uma temperatura em torno de 420 °C. Assim, do ponto de vista da eficiência energética da usina, o craqueamento catalítico é de preferência um craqueamento catalítico de pré- hidrogenação. O gás que flui para fora do reator de craqueamento primário não precisará, portanto, de resfriamento - nem de qualquer redução de pressão - antes de entrar no reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação. Após o craqueamento catalítico de pré-hidrogenação, o resfriamento pode ser necessário antes de entrar no reator de hidrogenação catalítico, para trazer a temperatura do primeiro fluido de hidrocarboneto na saída do craqueador catalítico de pré-hidrogenação de uma temperatura de operação de, por exemplo, 420 °C, abaixo de 270 °C.

[0162] Em outra modalidade, o craqueamento catalítico pode ser um craqueamento catalítico de pós-hidrogenação. Isso é vantajoso para a otimização do consumo de hidrogênio. A hidrogenação catalítica consome uma grande quantidade de hidrogênio em comparação com o craqueamento catalítico, e o hidrogênio deve vir principalmente do craqueamento primário. Caso a quantidade de hidrogênio da reação de craqueamento primário seja limitada, o craqueamento catalítico após a hidrogenação pode ser um meio para reduzir o consumo do hidrogênio adicional a ser adquirido de um fornecedor de gás industrial.

[0163] O uso de craqueamento catalítico de pós- hidrogenação pode, entretanto, resultar na recriação de moléculas insaturadas e na necessidade de aquecer o gás obtido da hidrogenação catalítica a uma temperatura necessária para o craqueamento catalítico, que é consumir energia.

CONDENSAÇÃO E SEPARAÇÃO

[0164] Em uma modalidade, um condensador é disposto após hidrogenação catalítica e/ou craqueamento catalítico de pós- hidrogenação para que o fluido de hidrocarboneto produzido flua para o condensador. Alternativamente, o condensador pode estar disposto antes do separador fracionário e/ou após o craqueamento primário.

[0165] No condensador, a temperatura é reduzida para atingir a condensação. A partir de temperaturas de, por exemplo 270 °C ou 200 °C (saída do reator de hidrogenação catalítica) ou 420 °C (saída do reator de craqueamento catalítico ou reator de craqueamento primário), o gás é resfriado a preferencialmente 100 a 130 °C, mais preferencialmente 110 °C, a uma pressão na faixa de 0,5 a 1 bar, mais preferencialmente 0,7 a 0,9 bar. Em outra modalidade, a partir de temperaturas de, por exemplo, 380 °C a 460 °C (reator de craqueamento primário), o gás é resfriado a 60 °C a 180 °C. Por meio do mesmo, a maior parte do gás é condensada e forma um fluido de hidrocarboneto multifásico que compreende pelo menos um primeiro gás não condensável e um primeiro líquido de hidrocarboneto.

[0166] Em uma outra modalidade, a temperatura de saída do condensador é de 110 °C, para manter a água na fase de vapor e facilitar a separação da água do líquido de hidrocarboneto (óleo). Preferencialmente, a temperatura é mantida acima de 60 °C como a temperaturas mais baixas, por exemplo, inferiores a 60 °C, existe o risco da deposição indesejável de cera.

[0167] Em uma outra modalidade, o fluido após a condensação, isto é, o fluido de hidrocarboneto multifásico passa através de um separador de pós-condensação, em que a fração de líquido de hidrocarboneto

(com uma possível fração de água limitada, de preferência de no máximo 0,2%) é separada da fração de gás não condensável (que pode conter uma pequena fração de vapor de água).

[0168] Em uma outra modalidade, o segundo fluido de hidrocarboneto, após resfriamento opcional e com purificação opcional (ver abaixo), é transferido para um tanque de retenção. Em uma modalidade, a temperatura do tanque de retenção está em uma faixa de 60 a 80 °C, de preferência em torno de 60 °C.

[0169] Em uma outra modalidade, o segundo fluido de hidrocarboneto é ainda purificado antes de entrar no tanque de retenção.

[0170] Em ainda uma outra modalidade, a separação ainda resulta na formação de um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável e em que pelo menos uma parte do dito primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é recirculada e queimada em um queimador de gás para fornecer calor ao dito craqueamento.

[0171] Em ainda uma outra modalidade, pelo menos uma parte do dito primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é exposta ao processamento adicional antes de ser queimada, como condensação e separação adicionais.

PURIFICAÇÃO DO LÍQUIDO DE HIDROCARBONETO

[0172] Em uma outra modalidade, as impurezas são removidas após hidrogenação catalítica e/ou craqueamento catalítico. Alternativamente, as impurezas são removidas após o craqueamento primário. As impurezas podem ser removidas por meio de um ou mais filtros.

[0173] As impurezas podem ser ácidos, álcoois, outros compostos orgânicos oxigenados, HCl e H2S, para citar os mais comuns. Para o líquido de hidrocarboneto, essa purificação ocorrerá em qualquer local entre o separador de pós-condensação e o tanque de retenção. Em uma modalidade, a purificação do segundo fluido de hidrocarboneto ocorrerá no tanque de retenção.

[0174] Em uma modalidade, pequenas quantidades de solução de água/NaOH, alternativamente, qualquer substância que neutraliza ácidos, como CaO ou Ca(OH)2, são adicionadas ao líquido de hidrocarboneto.

[0175] Algumas das reações de purificação que ocorrem estão listadas abaixo:

[0176] Álcool: R-OH + NaOH = R-ONa + H2O (4)

[0177] Ácido: R-COOH + NaOH = R-COONa + H2O (5)

[0178] Sulfeto de hidrogênio: H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (6)

[0179] Ácido clorídrico: HCl + NaOH = NaCl + H2O (7)

[0180] Os sais de sódio formados se dissolvem em água, que pode ser separada do fluido de hidrocarboneto no tanque de retenção.

SEPARAÇÃO FRACIONÁRIA

[0181] Após a hidrogenação catalítica opcionalmente seguida por processamento adicional como descrito acima, o segundo fluido de hidrocarboneto é fracionado separado para segregação de diferentes misturas de hidrocarbonetos. Alternativamente, a separação fracionada pode ser realizada no primeiro fluido de hidrocarboneto, conforme descrito para o método e sistema adicionais, conforme divulgado no presente documento.

[0182] O processo de separação fracionada pode ser destilação ou uma série de etapas de condensação de modo a obter várias frações com um bom grau de separação.

[0183] Em uma modalidade preferida, o segundo fluido de hidrocarboneto é fracionado separado por destilação. Em outra modalidade, a etapa de separação fracionada é realizada como uma destilação.

[0184] Em uma outra modalidade, o segundo fluido de hidrocarboneto, como o primeiro líquido de hidrocarboneto no tanque de retenção, sendo por exemplo 60 °C, é aquecido a, por exemplo, 160 °C antes de entrar em um separador fracionário. Isso permite o controle das frações do produto final, com base em suas respectivas propriedades físicas e químicas, por exemplo, o ponto de ebulição. Espera-se que o craqueamento primário anterior produza energia excedente, uma fração da qual pode estar disponível para separação fracionada.

[0185] Em ainda outra modalidade, o primeiro líquido de hidrocarboneto é aquecido antes da separação fracionada.

[0186] O separador fracionário pode usar leitos recheados, bandejas de peneira, fundos de relógio, material de embalagem ou outro material que assegure um bom contato gás/líquido. A qualidade do contato é importante para uma boa separação dos componentes na torre. Em uma modalidade, leitos recheados podem ser usados.

[0187] Em uma modalidade, está previsto coletar três frações do separador fracionário, uma fração leve, uma fração média e uma fração pesada. Em ainda uma outra modalidade, três produtos finais são obtidos a partir da dita etapa de separação fracionada sendo uma fração leve, como principalmente C6-C10; uma fração média, como principalmente C11-C20, e uma fração pesada, como principalmente C21 e superior.

[0188] Normalmente, a fração leve é coletada no topo da coluna após ser condensada. A fração média, normalmente um produto diesel, é coletada entre a parte inferior e a parte superior da coluna em que a qualidade está de acordo com as especificações. A fração pesada é coletada em um ponto baixo da coluna.

[0189] As definições das frações variam na literatura e na indústria, dependendo do foco, mas também porque a química envolvida não é estritamente segmentada pelo número de carbonos. De acordo com essa invenção, as frações devem ser entendidas como e definidas por:

[0190] • fração leve: principalmente C6 a C10

[0191] • Diesel (fração média): principalmente C11 a

C20.

[0192] • Fração pesada: principalmente C21 e superior.

[0193] Em ainda outra modalidade, a fração leve é condensada e opcionalmente separada resultando em pelo menos um gás de hidrocarboneto leve não condensável, e em que pelo menos uma parte do dito gás de hidrocarboneto leve não condensável é recirculada e queimada em um queimador de gás para fornecer calor ao dito craqueamento primário.

[0194] Em ainda outras modalidades, o número de produtos (“frações”) obtidos a partir do separador fracionário pode ser menor ou maior que a árvore, isto é, dois, quatro, cinco ou seis. Em ainda uma outra modalidade, as faixas de átomos de carbono podem ser diferentes das descritas acima. Por exemplo, C6-C11, C12-C21 e C22 e superior.

[0195] O refervedor está localizado na parte inferior da torre. O refervedor fornece o calor necessário para o separador fracionário, principalmente consumido para a evaporação.

[0196] Em uma modalidade, o separador fracionário opera no vácuo, mas também pode ser projetado para operar a qualquer pressão, normalmente até 50 bar.

[0197] Em uma outra modalidade, o separador fracionário é projetado para operar no vácuo, com a alimentação pré-aquecida a aproximadamente 160 °C em um preaquecedor antes de entrar no separador fracionário. Nessa temperatura, a alimentação será dividida em aproximadamente 50/50% em peso de vapor e líquido. Devido ao fluxo de alimentação misturado após o aquecimento, um recipiente intermitente é introduzido antes do separador fracionário para garantir a separação líquido- vapor adequada de modo que o vapor não crie turbulência e perturbe o equilíbrio do separador fracionário.

[0198] Em uma outra modalidade, o diâmetro da coluna é de 1.000 mm e a altura de 15.000 mm.

[0199] Em uma modalidade, a pressão operacional superior da coluna é de 100 mbar para manter a temperatura menor que 290 °C.

[0200] Para fornecer alguma flexibilidade de processo ao separador fracionário, a alimentação pode ser introduzida no separador fracionário em diferentes locais de alimentação e também os locais de extração lateral podem ser ajustados. Esse separador fracionário não será mais detalhado, pois é do conhecimento de um especialista na técnica.

[0201] Conforme descrito anteriormente, a fração pesada pode ser parcial ou totalmente recirculada no processo. Pode ser fornecido no reator de craqueamento primário, no reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação ou como alternativa ao reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação sem qualquer tratamento significativo, ou em vários desses reatores ao mesmo tempo quando estão presentes no processo.

[0202] Em uma modalidade, a fração pesada é recirculada para os reatores sem tratamento químico específico. A fração será, no entanto, de preferência aquecida até à vaporização de modo a obter uma fração de gás de hidrocarboneto. A fração pesada pode retornar total ou parcialmente ao reator de craqueamento primário, caso em que a vaporização pode não ser necessária. Como alternativa, a fração pesada pode ser devolvida total ou parcialmente ao craqueador catalítico. Esses circuitos de recirculação são normalmente projetados e ativados com base em parâmetros de operação de processo modelados ou observados. A recirculação pode, por sua vez, exigir ajustes de processo, pois a carga pode variar para os diferentes reatores, como é conhecido na indústria de processo.

[0203] Como alternativa, pode ser fornecido a um craqueador catalítico de fração pesada dedicado, como será descrito abaixo.

CRAQUEAMENTO DE FRAÇÃO PESADA

[0204] Em uma outra modalidade, o método compreende uma etapa de craqueamento de fração pesada realizada em um reator de craqueamento de fração pesada, que funciona apenas na fração pesada da separação fracionada. Ao fazer isso, o rendimento geral do processo de frações mais leves, isto é, as frações com cadeias de carbono mais curtas do que a fração pesada, como o diesel, é aumentado à medida que as cadeias de hidrocarbonetos mais longas na fração pesada são quebradas em cadeias mais curtas, por exemplo, dentro da faixa de diesel.

[0205] Em uma modalidade, essa alternativa é preferida ao craqueamento catalítico de todo o gás de hidrocarboneto (pré ou pós-hidrogenação), visto que o craqueamento indesejado da “fração de diesel” potencial do gás em uma fração mais leve é evitado quando o gás é leve.

[0206] Em uma outra modalidade, a fração pesada líquida é aquecida e vaporizada a uma temperatura de cerca de 420 °C antes de entrar no craqueador catalítico da fração pesada. O craqueador catalítico de fração pesada pode ser operado a temperaturas entre 350 °C e 550 °C, e de preferência entre 380 e 460 °C, em que as faixas de temperatura são definidas para operação a 1 bar.

[0207] Em uma modalidade, a pressão de operação é mantida em torno de 1 bar, mas a operação é considerada na faixa de pressão entre 0,1 e 10 bar, como na faixa de 0,5 a 5 bar, como na faixa de 0,7 a 2 bar, como em a faixa de 0,9 a 1,1 bar.

[0208] Em uma modalidade, o craqueador catalítico de fração pesada é operado a temperaturas entre 350 °C e 550 °C, e de preferência entre 380 e 460 °C, como cerca de 420 °C.

[0209] Em ainda uma outra modalidade, o craqueamento catalítico da fração pesada é realizado a uma pressão de operação dentro de uma faixa de 0,1 a 10 bar, de preferência 1 bar e a temperaturas entre 350 a 550 °C, de preferência entre 380 a 460 °C.

[0210] A corrente resultante do craqueamento de fração pesada é, em uma modalidade, uma fase gasosa e pode ser introduzida a montante do reator de hidrogenação catalítica, o separador fracionário ou os reatores de craqueamento catalítico, pré ou pós-hidrogenação.

[0211] Quando a corrente resultante do craqueamento da fração pesada é fornecida à hidrogenação catalítica, deve ser resfriada até a temperatura do reator de hidrogenação catalítica, por exemplo, abaixo de 270 °C a 1 bar, como descrito acima.

[0212] Se a corrente resultante for introduzida após a hidrogenação catalítica diretamente no separador fracionário ou no Tanque de Retenção, a corrente será resfriada até a temperatura do Tanque de Retenção, por exemplo, em torno de 60 °C.

[0213] Além disso, ao se realizar o craqueamento de uma fração pesada, é importante assegurar que haja hidrogênio suficiente para garantir que as ligações duplas não estejam presentes após o craqueamento, pois o craqueamento da fração pesada da fração pesada pode formar ligações duplas durante a reação. Assim, em uma modalidade, uma fonte adicional de gás hidrogênio industrial pode ser adicionado.

GÁS NÃO CONDENSÁVEL

[0214] Durante o craqueamento primário e os tratamentos adicionais, pode ser formado gás não condensável. A fração de gás não condensável após o craqueamento primário conterá alcanos, alcenos, alcinos e hidrocarbonetos cíclicos com um número de carbono principalmente menor ou igual a 6. Após a separação após hidrogenação catalítica ou craqueamento catalítico, consistirá principalmente em alcanos com um número de carbonos de 1 a 6.

[0215] No presente contexto, “um número de carbono principalmente menor ou igual a 6” deve ser entendido como de preferência pelo menos 50% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 55% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como em pelo menos 60% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, mais preferido pelo menos 65% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 70% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 75% em peso tem um número de carbono abaixo 6, por exemplo, pelo menos 80%

em peso tem um número de carbono abaixo de 6, o mais preferido, pelo menos 85% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 90% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 95% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 97% em peso tem um número de carbono abaixo de 6, como pelo menos 99% em peso tem um número de carbono abaixo de 6.

[0216] Em uma modalidade, o primeiro gás não condensável após a separação é ainda resfriado para condensação parcial, que geralmente produz um fluido trifásico que compreende gás, óleo e água. Em uma modalidade, o gás é resfriado até cerca de 35 °C. O fluido é então separado. Uma modalidade para o separador de gás não condensável é um ciclone modificado dentro de um tanque, que alcança uma separação de 3 fases, gás, óleo e água.

[0217] Em uma outra modalidade, o gás é transferido para um depurador/filtro de gás como conhecido na técnica para garantir que o gás esteja limpo e sem contaminantes como S e Cl, e funcionando aproximadamente à mesma temperatura (por exemplo, 35 °C). O gás não condensável limpo será então queimado no queimador de gás para aquecer o reator de craqueamento primário durante a operação contínua e estável.

SEPARAÇÃO DE GÁS NÃO CONDENSÁVEL APÓS SEPARAÇÃO FRACIONADA

[0218] Em uma outra modalidade, a composição de hidrocarboneto multifásica obtida após a condensação é fornecida diretamente para a separação fracionada sem separação prévia. Nesse caso, a condensação pode ser mais suave, projetada para trazer a composição multifásica às condições de pressão e temperatura exigidas na entrada do separador fracionário. Nesse caso, a fração leve da separação fracionária é fornecida a um condensador de separação pós-fracionária e, em seguida, separada no separador de gás não condensável.

[0219] Em ainda outra modalidade, é a composição de fluido de hidrocarboneto multifásico que sai da hidrogenação catalítica ou do craqueamento catalítico de pós-hidrogenação que é fornecida para separação fracionada, opcionalmente após algum resfriamento em um condensador.

SERVIÇOS E SUBPRODUTOS GERENCIAMENTO DE CALOR DA USINA

[0220] O gerenciamento de calor é uma parte importante do gerenciamento de processos e operações. O consumo de calor será otimizado, de acordo com os bons princípios da engenharia de processo, utilizando trocadores de calor.

[0221] Em uma modalidade, o óleo térmico é usado para transportar e trocar calor em uma faixa de temperatura mais alta, enquanto a água é usada para troca de calor em uma faixa de temperatura mais baixa.

CIRCUITOS DE GÁS NA USINA

[0222] O gás não condensável limpo é misturado com ar e queimado para produzir a energia necessária para operar o reator de craqueamento primário conforme descrito anteriormente. O gás não condensável queimado no queimador de gás, junto com uma parte reciclada do gás de escape do craqueamento primário, fornecerá ao gás de combustão níveis de NOx abaixo dos limites de emissão locais. O gás de combustão será preferencialmente resfriado antes da emissão.

ÁGUA RESIDUAL E SÓLIDOS RESIDUAIS

[0223] Pode haver água residual da usina de secagem de plástico de entrada opcional, do separador de gás não condensável, do tanque de retenção e da operação da usina. A água residual também pode vir do purificador de gás não condensável. Também pode haver água proveniente do processo de coleta, transporte e separação das partículas de carbono que saem do craqueador primário, do filtro de limpeza de partículas após o craqueamento primário, das unidades de regeneração de catálise etc.

[0224] As águas residuais serão geralmente tratadas com uso de técnicas conhecidas na técnica para esse tipo de águas residuais.

MANUSEIO DE SÓLIDOS

[0225] Sólidos produzidos, essencialmente carvão de craqueamento primário, mas também partículas contaminantes, restos de plástico, resíduos sólidos do tipo ciclone e outros filtros etc., são coletados e processados posteriormente. O mesmo será preferencialmente transportado para uma usina de processamento especializada, fora do escopo dessa descrição.

BALANÇO DOS MATERIAIS

[0226] O produto final primário do método de resíduo de plástico, conforme descrito no presente documento, é o diesel compreendido na fração média, com taxa de conversão provisória de 20 a 80% em peso (% em peso), como 25 a 35%, 35 a 45%, 45 a 55%, 55 a 65% ou 65 a 75%. Além disso, 5 a 70% em peso da fração leve é provisoriamente produzida, como 10 a 20%, 20 a 30%, 30 a 40%, 40 a 50% ou 50 a 60% da fração leve. Além disso, 3 a 25% em peso da fração pesada é provisoriamente produzida.

[0227] Durante o craqueamento primário, algumas cinzas/carbono e gases não condensáveis podem ser formados. A produção de cinzas pode variar tipicamente entre 1 a 30% em peso, gases não condensáveis podem variar tipicamente de 1 a 30% em peso. Gases permanentes/não condensáveis e cinzas/carbono podem ser reutilizados para produção de energia para aquecer os reatores de craqueamento primários.

[0228] Alimentar resíduos de plástico após a trituração para um processo em execução contínua que compreende craqueamento primário, hidrogenação catalítica em fase gasosa e separação fracionada fornece alta eficiência, alto rendimento e uma qualidade estável e previsível para o combustível. Além disso, quando a fração leve do gás produzido é usada para aquecer o processo de craqueamento primário contínuo, resulta em um método quase neutro em termos de energia.

MÉTODO E SISTEMA ADICIONAIS PARA A PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE PLÁSTICO

[0229] Em um método adicional, combustível e hidrocarbonetos adicionais de resíduos de plástico são produzidos por um método que compreende as etapas de

[0230] - fornecer pelo menos um material plástico;

[0231] - expor o dito pelo menos um material plástico a um craqueamento primário para obter um primeiro fluido de hidrocarboneto;

[0232] - separação fracionada do dito primeiro fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto,

[0233] - expor pelo menos um do dito pelo menos um produto a uma hidrogenação catalítica para obter um produto final.

[0234] Em uma modalidade, a hidrogenação catalítica é realizada em um gás. Em uma outra modalidade, pelo menos um dos produtos obtidos por separação fracionada é aquecido para produzir o dito gás. Assim, a hidrogenação catalítica está em fase gasosa e o produto pode ser aquecido até uma fase gasosa antes de entrar na hidrogenação catalítica.

[0235] Em uma outra modalidade, o método compreende uma etapa de condensação antes da dita etapa de separação fracionada, em que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é obtido por meio de pelo menos as ditas etapas de craqueamento primário e condensação.

[0236] Em uma outra modalidade, o método compreende uma etapa de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação antes da dita etapa de separação fracionada e opcionalmente antes da dita etapa de condensação, em que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é obtido através de pelo menos as ditas etapas de craqueamento primário e catalítico de pré- hidrogenação rachaduras e, opcionalmente, condensação.

[0237] Em uma outra modalidade, pelo menos três produtos são obtidos a partir da dita etapa de separação fracionada, sendo uma fração leve, como principalmente C6 a C10; uma fração média, como principalmente C11 a C20, e uma fração pesada, como principalmente C21 e superior.

[0238] Em uma outra modalidade, a dita fração leve é condensada e opcionalmente separada resultando em pelo menos um gás de hidrocarboneto leve não condensável, e em que pelo menos uma parte do dito gás de hidrocarboneto leve não condensável é recirculada e queimada em um queimador de gás para fornecer calor para o dito craqueamento primário.

[0239] Assim, a fração leve de separação fracionária pode ainda ser processada por um condensador de separação pós-fracionária e um separador de gás não condensável, opcionalmente após o resfriamento, para separar o gás não condensável da fração leve. O gás leve não condensável pode ser usado para aquecer o reator de craqueamento primário como descrito acima e resultará em uma quantidade de gás não condensável para queima de forma semelhante a outras modalidades. A única diferença é que nessa modalidade, em comparação com outras modalidades como descrito acima, é que o gás leve não condensável não será saturado/hidrogenado e, portanto, conterá olefinas. A diferença no valor de aquecimento entre alcanos leves e olefinas é insignificante e, portanto, espera-se que uma quantidade semelhante de calor seja fornecida ao reator de craqueamento primário.

[0240] Em uma outra modalidade, uma fração leve líquida é obtida a partir do separador de gás não condensável. A fração leve líquida é usada como gasolina ou processada posteriormente.

[0241] Em ainda uma outra modalidade, a dita pelo menos uma parte do dito gás de hidrocarboneto leve não condensável é exposta a processamento adicional em um separador de hidrogênio antes de ser queimada no dito queimador de gás para separar o hidrogênio do gás de hidrocarboneto não condensável. Em ainda uma outra modalidade, o hidrogênio é recirculado para uso na etapa de hidrogenação catalítica.

[0242] Em uma outra modalidade, o pelo menos um produto que é exposto à hidrogenação catalítica é a dita fração média.

[0243] O principal benefício dessa configuração é que o hidrogênio não é consumido na hidrogenação de frações leves e pesadas antes da separação fracionária. Isso reduz a quantidade de hidrogênio externo necessária e as frações específicas obtidas a partir da separação fracionária, como a fração média que compreende o diesel, podem ser hidrogenadas seletivamente.

[0244] Em ainda uma outra modalidade, a dita fração pesada é reciclada para uma ou mais dentre as etapas de craqueamento primário, craqueamento catalítico ou condensação a montante do separador fracionário. Em ainda uma outra modalidade, a dita fração pesada é exposta a uma etapa de craqueamento da fração pesada antes de ser reciclada para uma ou mais das etapas de craqueamento primário, craqueamento catalítico ou condensação a montante do separador fracionário. Em ainda outra modalidade, a dita fração pesada é evaporada antes de ser exposta a uma etapa de craqueamento da fração pesada, o craqueador da fração pesada que opera em fase gasosa.

[0245] Assim, em uma modalidade, a fração pesada pode ser craqueada em um reator de craqueamento de fração pesada, conforme descrito acima após a separação fracionada e o produto da fração pesada craqueada que é reciclado para o separador fracionário para aumentar o rendimento em frações mais leves, por exemplo, da fração média que compreende diesel.

[0246] Tal configuração alternativa aumentará o rendimento, mas a qualidade/composição do diesel permanecerá a mesma, pois o separador fracionário pode dividir as frações resultantes da mesma maneira, esteja a jusante ou a montante do reator de hidrogenação, que não deve quebrar as moléculas significativamente. A hidrogenação dessa fração ocorrerá independentemente da configuração.

[0247] Em um aspecto adicional, um sistema de reciclagem de resíduos para a reciclagem de resíduos de plásticos em compostos de hidrocarbonetos fluidos que compreende

[0248] - um reator de craqueamento primário capaz de receber pelo menos um material plástico e produzir um primeiro fluido de hidrocarboneto a partir do dito pelo menos um material plástico;

[0249] - um separador fracionário para separação fracionada do dito primeiro fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto, e

[0250] - um reator de hidrogenação catalítica capaz de receber pelo menos um dos ditos pelo menos um produto e produzir um produto final,

[0251] em que o dito reator de craqueamento primário está em conexão fluida com o dito separador fracionário e o dito separador fracionário está em conexão fluida com o dito reator de hidrogenação catalítica é descrito.

[0252] Em uma modalidade, o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás.

[0253] Em uma modalidade, o sistema compreende ainda um aquecedor para gaseificar pelo menos um dos ditos, pelo menos, um dos produtos obtidos a partir do dito separador fracionário e em que o dito separador fracionário está de forma fluida conectado ao dito reator de hidrogenação catalítica através do dito aquecedor.

[0254] O reator de hidrogenação catalítica é projetado para fase gasosa, e um aquecedor para gaseificar o produto emitido pelo separador fracionário antes de entrar no reator de hidrogenação catalítica pode ser adicionado.

[0255] Em uma outra modalidade, o dito sistema compreende ainda um condensador que condensa o dito primeiro fluido de hidrocarboneto antes da separação fracionária e em que o dito reator de craqueamento primário e o separador fracionário são conectados de maneira fluida através do dito condensador.

[0256] Em ainda outra modalidade, o dito sistema compreende ainda um reator de craqueamento de fração pesada, o dito reator de craqueamento de fração pesada que está em conexão fluida com o dito separador fracionário para receber uma fração pesada obtida a partir do dito processo de separação fracionada e em que o dito reator de craqueamento de fração pesada é conectado ainda de forma fluida com o dito reator de craqueamento primário e/ou o dito primeiro fluido de hidrocarboneto.

[0257] Em ainda uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um condensador de separação pós-fracionária, um separador de gás não condensável e um queimador de gás, o dito condensador de separação pós-fracionada que está em conexão fluida com o dito separador fracionário para receber uma fração leve obtida do processo de separação fracionada e em que o dito condensador de separação pós-fracionária é conectado ainda de maneira fluida ao dito separador de gás não condensável para separar um gás de hidrocarboneto não condensável; sendo que o dito separador de gás não condensável está conectado ainda de forma fluida ao dito queimador de gás.

[0258] Em uma outra modalidade, o sistema compreende ainda um separador de hidrogênio para separar hidrogênio do dito gás não condensável; sendo que o dito separador de hidrogênio é conectado de maneira fluida ao dito queimador de gás e ao dito reator de hidrogenação catalítico.

[0259] No entanto, o hidrogênio produzido durante o craqueamento primário não estará necessariamente acompanhando o produto fracionado separado para a hidrogenação catalítica. H2 será encontrado na fração leve do separador fracionário. Se, conforme considerado em uma modalidade, não for a fração leve que constituirá o produto, H2 pode ser extraído dessa fração leve para ser reintroduzido no processo no reator de hidrogenação catalítica. Por exemplo, H2 pode ser extraído de gás não condensável que retorna ao queimador.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[0260] A Figura 1 ilustra uma primeira modalidade da invenção que compreende um reator de craqueamento primário (20) capaz de transformar pelo menos um material plástico em um primeiro fluido de hidrocarboneto que é um gás por craqueamento primário. O primeiro fluido de hidrocarboneto é direcionado através da conexão de fluido para um reator de hidrogenação catalítica (40) capaz de transformar o primeiro fluido de hidrocarboneto em um segundo fluido de hidrocarboneto por hidrogenação catalítica. O segundo fluido de hidrocarboneto é direcionado através da conexão de fluido para um separador fracionário (80) para a separação fracionária do segundo fluido de hidrocarboneto em três produtos que é uma fração leve (81), uma fração média (82) e uma fração pesada (83).

[0261] A Figura 2 ilustra uma segunda modalidade da invenção que compreende um reator de craqueamento primário (20) seguido por um reator de hidrogenação catalítica (40). O resíduo de plástico é fornecido ao reator de craqueamento primário (20) que produz um primeiro fluido de hidrocarboneto que é um gás. O primeiro fluido de hidrocarboneto é então exposto à hidrogenação catalítica (40) que forma um segundo fluido de hidrocarboneto. Em uma modalidade alternativa, um filtro, como ilustrado na Figura 8 (27) em uma saída do reator de craqueamento primário (20) está presente (não mostrado na Figura 2). Após a hidrogenação catalítica (40), o fluido de hidrocarboneto é exposto à condensação em um condensador (60) e separação em um separador de pós-condensação (65), resultando em um primeiro gás não condensável e um primeiro líquido de hidrocarboneto como o segundo fluido de hidrocarboneto para inserir o separador fracionário. O primeiro líquido de hidrocarboneto é fornecido a um separador fracionário (80) e sendo separado em uma fração leve (81), uma fração média (82) e uma fração pesada (83).

[0262] Em uma modalidade alternativa (não mostrada), a segunda modalidade inclui ainda alimentar o primeiro líquido de hidrocarboneto a um tanque de retenção e pré-aquecer o mesmo antes de entrar no separador fracionário (80).

[0263] O primeiro gás de hidrocarboneto não condensável obtido do separador de pós-condensação (65) é fornecido a um queimador de gás (19) em conexão com o reator de craqueamento primário (20). Além disso, o primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é preferencialmente resfriado em um segundo resfriador (não mostrado) antes de entrar em um separador de gás não condensável (não mostrado) e ser lavado em um purificador antes de ser enviado para o queimador de gás (19). Isso é mais elaborado em relação à Figura 8.

[0264] Variações familiares para os versados na técnica de engenharia de processo também podem fazer parte desses diagramas de processo esquemáticos.

[0265] A Figura 3 ilustra uma terceira modalidade da invenção, em que resíduos de plástico são fornecidos em um reator de craqueamento primário (20). O fluido de hidrocarboneto que sai do reator de craqueamento primário (20), que é um gás, é então exposto a um craqueamento catalítico em um reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação (30) antes do primeiro fluido de hidrocarboneto ser hidrogenado cataliticamente em um reator de hidrogenação catalítica (40). O fluido de hidrocarboneto resultante é então condensado em um condensador (60) e separado em um separador de pós-condensação (65) um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável e um primeiro líquido de hidrocarboneto. O primeiro líquido de hidrocarboneto é fornecido a um separador fracionário (80) para a separação fracionada do segundo fluido de hidrocarboneto em três produtos que são uma fração leve (81), uma fração média (82) e uma fração pesada (83). O primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é recirculado para um queimador de gás (19) que aquece o reator de craqueamento primário (20).

[0266] O plástico é fornecido ao reator de craqueamento primário (20) que produz um fluido de hidrocarboneto, que é fornecido a um craqueador catalítico de pré-hidrogenação (30). Alternativamente (não mostrado), um filtro de partículas na saída do reator de craqueamento primário (20) como descrito na Figura 8 também podem ser incluídos. Após o craqueamento catalítico (30), o primeiro fluido/gás de hidrocarboneto é fornecido ao reator de hidrogenação catalítico (40). Alternativamente (não mostrado), um resfriador na saída do reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação (30) como descrito na Figura 8 podem ser incluídos. Após a hidrogenação catalítica, o segundo fluido de hidrocarboneto é condensado em um condensador (60) e separado em um separador de pós-condensação (65).

[0267] Variações familiares aos versados na técnica de engenharia de processo também podem fazer parte desse diagrama de processo esquemático. Em particular, a comparação dos diagramas de processo da Figura 8 e da Figura 3 pode dar uma indicação de um número de unidades (na Figura 8), que podem ser incluídas em outras modalidades com base nos diagramas de processo mostrados nas Figuras 1 a 7 e 9.

[0268] A Figura 4 ilustra uma quarta modalidade da invenção em que o craqueamento catalítico de pós-hidrogenação é executado. O plástico é fornecido ao reator de craqueamento primário (20) que produz um primeiro fluido de hidrocarboneto. O primeiro fluido de hidrocarboneto, que é um gás, é então fornecido a um reator de hidrogenação catalítica (40). Alternativamente (não mostrado), um filtro na saída do reator de craqueamento primário (20) como descrito na Figura 8 pode ser incluído. Após a hidrogenação catalítica (40), o fluido de hidrocarboneto resultante é craqueado no craqueador catalítico de pós-hidrogenação (50) antes de ser fornecido ao condensador (60) e ao separador de pós-condensação (65) que produz um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável e um primeiro líquido de hidrocarboneto. O primeiro líquido de hidrocarboneto é fornecido a um separador fracionário (80) para separação fracionária em três produtos que são uma fração leve (81), uma fração média (82) e uma fração pesada (83). O primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é recirculado para um queimador de gás (19) que aquece o reator de craqueamento primário (20).

[0269] Variações familiares aos versados na técnica de engenharia de processo também podem fazer parte desse diagrama de processo esquemático.

[0270] A Figura 5 ilustra uma quinta modalidade da invenção em que o reator de hidrogenação catalítica (40) pode receber uma alimentação complementar da fração pesada (83) após o craqueamento catalítico da fração pesada dedicada em um reator de craqueamento da fração pesada (35).

[0271] Um reator de craqueamento de fração pesada (35) pode processar a fração pesada (83) antes de injetar novamente a mesma a montante no processo, com a vantagem de aumentar a produção de frações leves e médias.

[0272] A corrente resultante do craqueamento da fração pesada está em fase gasosa e pode ser introduzida a montante do reator de hidrogenação catalítica (40) ou a montante do separador fracionário (80).

[0273] Este processo é semelhante ao da Figura 2, mas para a fração pesada (83). Em vez de ser removido da usina, ou devolvido após aquecimento opcional para um ou vários dos reatores, uma parte dela é fornecida após aquecimento opcional para um reator de craqueamento de fração pesada (35), a saída do qual é então reintroduzida no principal fluxo de processo, a montante ou a jusante da hidrogenação catalítica (40), ou ambos. A recirculação pode, por sua vez, exigir ajustes de processo, pois a carga pode variar para os diferentes reatores, como é conhecido na indústria de processo. Itens de processo complementares (como aqueles representados no diagrama detalhado da Figura 8) e variações familiares para o especialista na técnica também fazem parte da invenção.

[0274] A Figura 6 ilustra uma sexta modalidade de acordo com a invenção, em que o reator de craqueamento primário (20) recebe uma alimentação complementar de uma parte ou do todo da fração pesada (83) sem tratamento significativo entre o separador fracionário (80) e o reator de craqueamento primário (20). Este processo é semelhante ao da Figura 3, mas para a fração pesada (83).

[0275] O reator de hidrogenação catalítica (40) também pode receber uma alimentação complementar da fração pesada (83) sem qualquer tratamento significativo.

[0276] O reator de craqueamento catalítico antes ou depois do reator de hidrogenação catalítica também pode receber uma alimentação complementar de uma parte ou do todo da fração pesada, com ou sem craqueamento intermediário da fração pesada.

[0277] Esta modalidade representa a recirculação alternativa da fração pesada (83) no processo sem tratamento adicional. A fração pesada (83) será, no entanto, preferencialmente aquecida até a vaporização de modo a obter uma fração de gás de hidrocarboneto. A fração pesada (83) pode retornar total ou parcialmente à reação de craqueamento primário (20), caso em que a vaporização pode não ser necessária. Como alternativa, a fração pesada (83) pode ser retornada total ou parcialmente ao reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação (30). Esses circuitos de recirculação são normalmente projetados e ativados com base em parâmetros de operação de processo modelados ou observados. A recirculação pode, por sua vez, exigir ajustes de processo, pois a carga pode variar para os diferentes reatores, como é conhecido na indústria de processo.

[0278] Itens de processo complementares (como aqueles representados no diagrama detalhado da Figura 8) e variações familiares para o especialista na técnica de engenharia de processo também podem fazer parte deste diagrama de processo esquemático.

[0279] A Figura 7 ilustra uma sétima modalidade da invenção em que a composição de hidrocarboneto multifásica obtida após a condensação (60) do condensador é fornecida diretamente para o separador fracionário (80). Nesse caso, a condensação pode ser mais suave, projetada para trazer a composição multifásica às condições de pressão e temperatura exigidas na entrada da separação fracionada. A fração leve (81) é fornecida a um condensador de separação pós-fracionária (85) antes de ser separada em um separador de gás não condensável (95).

[0280] É ainda ilustrado que a alimentação de resíduo de plástico é processada e fornecida ao reator de craqueamento primário (20) em que, após o processo é semelhante ao descrito para a Figura 3, até o fluido de hidrocarboneto atingir o Condensador (60). O produto da condensação (60), nesse caso, é fornecido diretamente para o separador fracionário (80) sem separação. A fração leve (81) é condensada e o gás não condensável é separado no separador de gás não condensável (95), e então fornecido ao queimador de gás (19). Alternativamente, um purificador limpa o Gás Não Condensável em seu caminho para o queimador de gás (19), como também descrito na Figura 8. Itens de processo complementares (como aqueles representados no diagrama detalhado da Figura 8) e variações familiares para o especialista na técnica de engenharia de processo também fazem parte da invenção.

[0281] A Figura 8 mostra uma oitava modalidade da invenção que ilustra um diagrama detalhado. Na oitava modalidade, a alimentação de resíduo de plástico (10) é carregada em uma tremonha (11), esvaziada por um transportador (12) que a fornece para um reator de craqueamento primário (20). O calor será geralmente gerado por meio da combustão de produtos secundários do processo, de preferência gás não condensável ou carvão. Durante os períodos de transição, como ao iniciar o reator, outros combustíveis comerciais podem ser queimados para gerar calor. O gás não condensável ou qualquer combustível injetado é queimado na câmara de combustão. O gás de exaustão resultante pode ser extraído (22) de uma ou várias zonas do reator de craqueamento primário (20) e parcialmente recirculado (23), que é o restante rejeitado na atmosfera como gás de combustão (24). A recirculação dos gases de escape permite o ajuste fino da transferência de calor nas diferentes áreas do reator de craqueamento primário (20). Observe que, nessa modalidade, o reator de craqueamento primário (20) é do tipo de aquecimento indireto, este gás de exaustão (22, 23, 24) não está em nenhum momento em contato com a fase de hidrocarboneto exposta a craqueamento no reator de craqueamento primário (20).

[0282] Após o craqueamento primário, o gás de hidrocarboneto gerado é limpo para partículas em um filtro (27) antes de fluir para um reator craqueador catalítico de pré-hidrogenação (30), encurtando as moléculas de hidrocarboneto. O gás de hidrocarboneto resultante flui para um resfriador (37) e então entra no reator de hidrogenação catalítica (40). Após a hidrogenação, o gás de hidrocarboneto é condensado em um condensador (60) para produzir pelo menos um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável (fase de vapor) e um primeiro líquido de hidrocarboneto (fase de óleo líquido), que são então separados em um separador de pós-condensação (65).

[0283] O primeiro líquido de hidrocarboneto (66) é bombeado para o Tanque de Retenção (70). O primeiro líquido de hidrocarboneto pode ser sujeito a purificação com hidróxidos de Ca ou Na como é conhecido na técnica. O óleo (primeiro líquido de hidrocarboneto) do Tanque de Retenção (70) é aquecido no trocador de calor (77) antes de entrar no separador fracionário (80). O separador fracionário (80) separa o primeiro líquido de hidrocarboneto em três frações de hidrocarbonetos: uma fração leve (81), uma fração média (82) e uma fração pesada (83).

[0284] O primeiro gás de hidrocarboneto não condensável (91) do separador de pós-condensação (65) compreende uma mistura de gases leves “não condensáveis” principalmente de C1-C6, vapor e uma fração de gás de hidrocarboneto mais pesado. O primeiro gás de hidrocarboneto não condensável (91) é resfriado em um segundo refrigerador (92), então fornecido a um separador de gás não condensável (95). No segundo resfriador (92), o vapor e a fração de hidrocarboneto mais pesada condensam em uma água e um segundo líquido de hidrocarboneto (fração de óleo líquido), respectivamente. O segundo líquido de hidrocarboneto (96) é então extraído no separador de gás não condensável (95) e enviado para o separador fracionário

(80) através do Tanque de Retenção (70). Alternativamente, o segundo líquido de hidrocarboneto é enviado diretamente para o separador fracionário (não mostrado). A água é extraída (195), e uma primeira fase gasosa de hidrocarboneto não condensável refinado (97) é primeiro fornecida ao depurador (99), em seguida, a um queimador de gás (19) disposto em conexão com o reator de craqueamento primário (20).

[0285] Ao iniciar o reator de craqueamento primário (20), ou no caso de produção de gás não condensável muito baixa, um suprimento complementar (18) de combustível comercial pode ser fornecido ao queimador de gás (19).

[0286] No processo de craqueamento primário (20) de craqueamento de plástico, alguns subprodutos são formados na forma de partículas de carbono sólido (120) ou carvão. As partículas sólidas (120) são removidas do reator e, de preferência, resfriadas antes do manuseio adicional para evitar autoignição. Esses sólidos (120) podem ser usados em um processo de combustão para gerar calor para o reator de craqueamento primário (20).

[0287] Em uma modalidade, o reator de craqueamento primário (20) pode conter silico-aluminatos para reduzir a temperatura ideal de reação. Eles são consumidos e descarregados com a fração sólida (120). O reator (20) também pode conter minerais como CaO para capturar Cl e S de acordo com técnicas conhecidas na técnica. A fração resultante é sólida e também será descarregada com a fração sólida (120). Os silicoaluminatos e os minerais de cálcio mencionados acima não são considerados catalisadores, pois são consumidos no processo.

[0288] Sólidos produzidos, essencialmente sólidos, como carvão do reator de craqueamento primário (120), mas também partículas contaminantes, restos de plástico, resíduos sólidos do tipo ciclone (127) e outros filtros etc., são coletados e processados posteriormente. O mesmo será preferencialmente transportado para uma usina de processamento especializada, fora do escopo dessa descrição.

[0289] A usina de alimentação de material resíduo de plástico foi esquematicamente representada na Figura 8, por uma tremonha (11) e um transportador (12). Embora não tenha sido detalhado nas Figuras 1 a 7, também pode, em algumas modalidades, fazer parte do método conforme representado nessas Figuras.

[0290] A filtração foi esquematicamente representada na Figura 8. Embora não tenha sido representado nas Figuras 1 a 7, também pode, em algumas modalidades, fazer parte do método conforme representado nessas Figuras.

[0291] A Figura 9A mostra uma outra modalidade do método de produção de combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico. O resíduo de plástico é exposto a craqueamentos primários, como pirólise (20), resultando em um primeiro fluido de hidrocarboneto. O primeiro fluido de hidrocarboneto é fornecido a um separador fracionário (80p) separando o fluido em três frações diferentes - uma fração leve (81p), uma fração média (82p) e uma fração pesada (83p). O separador fracionário é projetado para receber fluido não tratado por hidrogenação catalítica. A fração leve (81p) é recirculada, em parte ou no todo, para um condensador de separação pós- fracionada (85) e um separador de gás não condensável (95) para extrair água (195), uma fração leve líquida (81pl) e gás não condensável (91l), que é usado em um queimador de gás (19) para aquecer o dito reator de craqueamento primário (20). A fração leve líquida (81pl) pode ser extraída e vendida como tal, ou ser transformada posteriormente.

[0292] A fração média (82p) - que compreende cadeias de carbono do diesel, mas provavelmente que tem uma taxa muito alta de olefinas para ser considerada como diesel - é exposta à hidrogenação catalítica (40) para reduzir a quantidade de ligações insaturadas resultando em um produto diesel utilizável (82ph). A fração pesada (83p) pode ser utilizada como tal, ou enviada de volta ao processo a montante do separador fracionário (80) após o craqueamento da fração pesada (35), conforme descrito em outro lugar no pedido.

[0293] Nessa modalidade, a água não é removida do primeiro fluido de hidrocarboneto antes da separação fracionária, razão pela qual uma grande quantidade de vapor terá que ser levada em consideração no projeto do separador fracionário.

[0294] A Figura 9B mostra uma modalidade mais detalhada e preferida da modalidade da Figura 9A.

[0295] O resíduo de plástico é exposto a craqueamentos primários, como pirólise (20), resultando em um primeiro fluido de hidrocarboneto que é um gás. O primeiro fluido de hidrocarboneto é filtrado e limpo por um filtro (27) antes de entrar na separação fracionária (80p). Os sólidos (127) são extraídos da filtração. Além disso, o primeiro fluido de hidrocarboneto é resfriado e pelo menos parcialmente condensado em um condensador (60), antes de entrar na separação fracionária (80p).

[0296] O separador fracionário (80p) separa o fluido em três frações diferentes - uma fração leve (81p), uma fração média (82p) e uma fração pesada (83p). O separador fracionário é projetado para receber fluido não tratado por hidrogenação catalítica. A fração leve (81p) é recirculada, em parte ou no todo, para um condensador de separação pós-fracionada (85) e um separador de gás não condensável (95) para extrair água (195), uma fração leve líquida (81pl) e gás não condensável (91l), que é usado em um queimador de gás (19) para aquecer o dito reator de craqueamento primário (20). A fração leve líquida (81pl) pode ser extraída e vendida como tal, ou ser transformada posteriormente.

[0297] A fração média (82p) - que compreende cadeias de carbono do diesel, mas provavelmente que tem uma taxa muito alta de olefinas para ser considerada como diesel - é exposta à hidrogenação catalítica (40) para reduzir a quantidade de ligações insaturadas resultando em um produto diesel utilizável (82ph). Como o reator de hidrogenação catalítica (40) está em fase gasosa, e a fração média (82p) estará preferencialmente na fase líquida, a fração média (82p) é aquecida por um trocador de calor (78) a um gás antes de entrar na hidrogenação catalítica (40). A fração pesada (83p) pode ser utilizada como tal, ou enviada de volta ao processo a montante do separador fracionário (80p) após o craqueamento da fração pesada (35), conforme descrito em outro lugar no pedido (ilustrado pelas linhas). A fração pesada é primeiro aquecida no aquecedor/evaporador (34), antes de entrar no reator de craqueamento da fração pesada (35).

[0298] Nessa modalidade, a água não é removida do primeiro fluido de hidrocarboneto antes da separação fracionária, razão pela qual uma grande quantidade de vapor terá que ser levada em consideração no projeto do separador fracionário.

[0299] Nessa configuração, o hidrogênio produzido durante o craqueamento primário ainda pode ser utilizado para hidrogenação catalítica, como será explicado a seguir. O hidrogênio do craqueamento primário (20) será coletado com a fração leve (81p) do separador fracionário (80p). O mesmo pode ser separado da fração leve não condensável (91l) em um separador de hidrogênio (100), de preferência após a lavagem (99), se a lavagem estiver disponível. O hidrogênio é então recirculado (101) a montante do reator de hidrogenação catalítica (40). Esse separador de hidrogênio (100) pode, por exemplo, ser um separador de membrana. Como alternativa, o gás hidrogênio pode ser fornecido diretamente ao reator, no início do processo, ou a qualquer momento como complemento.

[0300] Deve ser entendido que, embora a mesma numeração seja mantida ao longo da descrição das Figuras, o projeto dos componentes nas diferentes modalidades pode ser diferente, desde que o processo descrito ocorra.

EXPERIMENTOS

[0301] Os processos descritos acima foram objeto de experimentos. EXPERIMENTO 1: HIDROGENAÇÃO CATALÍTICA DE

UMA MISTURA DE GÁS MODELO

[0302] Em um primeiro experimento, a viabilidade da hidrogenação catalítica e vários catalisadores foram testados em um laboratório em um modelo de mistura de gases.

[0303] Nesse experimento, a hidrogenação catalítica de um gás modelo (diluído) foi testada em diferentes catalisadores. O gás modelo foi escolhido para ser uma mistura de olefinas que contém etileno e propileno para medir a atividade dos catalisadores. As taxas de conversão foram medidas para essas duas olefinas.

[0304] Na configuração experimental, conforme ilustrado na Figura 10, a mistura de gás do recipiente de gás (1) é misturada com água do recipiente de líquido (2) e passada através de um preaquecedor (3). Depois disso, a mistura de gás/vapor é passada através do reator de hidrogenação catalítica (reator de leito recheado) (4) e, em seguida, para uma condensação de vapor (5) e unidade de separação de gás (6) antes de o gás ser analisado em um Micro-GC (9) e a água é coletada em um recipiente de coleta (13).

[0305] O gás do reservatório de gás (1) entra na zona quente do preaquecedor (3), em que é misturado com a água do reservatório de líquido (2), que é evaporado para vaporizar quase instantaneamente. O fluxo do gás é controlado por um MFC (Controlador de Fluxo de Massa) (7) e o fluxo de água por uma bomba HPLC (8). A água usada é desionizada com uso de um sistema Millipore Milli-DI e fornecida por um recipiente. O preaquecedor (3) e o reator (4) estão situados em um forno de tubo de duas zonas divisível verticalmente.

[0306] As duas zonas de temperatura no forno são controladas independentemente uma da outra e as temperaturas são ajustadas de modo que a temperatura de entrada do leito do catalisador seja o mais próximo possível da temperatura desejada. As temperaturas são monitoradas por quatro termopares, dois no preaquecedor (3) e dois no reator (4). A temperatura de entrada é medida em que o leito do catalisador começa e a temperatura de saída é medida em que o leito termina.

[0307] Os experimentos foram realizados nas temperaturas de 150 °C, 200 °C, 250 °C e 300 °C e à pressão ambiente; em alguns casos, também foram investigados 350 °C. TABELA I: COMPOSIÇÃO DE GÁS MODELO Mistura de gás Componente (% de volume) Vapor 43,60 Metano 13,36 Etano 0,56 Etileno 1,30 Propano 0,20 Propileno 0,20 Nitrogênio 0,20 Monóxido de carbono 5,87 Dióxido de carbono 24,84 Hidrogênio 9,87

[0308] Os catalisadores investigados foram testados a uma velocidade espacial de 20.000 h-1. Para evitar gradientes no leito, o leito do catalisador foi diluído 6 vezes com uso de α-alumina sinterizada. Quando a operação em estado estacionário foi alcançada e verificada em cada ponto de teste, um mínimo de três amostras de gás foi extraído. Se as três análises consecutivas do cromatógrafo de gás forem consideradas idênticas (com um intervalo mínimo de 10 minutos entre elas), as condições são consideradas estáveis e as condições experimentais são alteradas para um novo ponto de teste. A análise de gás foi realizada com uso de um Cromatógrafo de Micro Gás de 2 Canais Varian CP-4900 (uma coluna PLOT 5A de peneira molecular e uma coluna PoraPlot, com detectores TCD duplos).

[0309] Os catalisadores foram preparados pelo método de umidade incipiente conhecido na técnica. Uma série de metais suportados em δ-alumina foi preparada e testada para a hidrogenação de etileno e propileno em uma mistura de gás que imita uma alimentação prevista que representa o reator de pirólise de plástico.

[0310] Conclusão: Boas taxas de conversão foram observadas, especialmente para o catalisador Cu-Mn/Al2O3, conforme ilustrado na Figura 11. EXPERIMENTO 2: HIDROGENAÇÃO CATALÍTICA DE

UM GÁS DE HIDROCARBONETO DE REATOR DE PIRÓLISE

[0311] Nesse experimento, foi testado a hidrogenação em uma fração de um produto de pirólise (fluido de hidrocarboneto) produzido a partir de uma usina de demonstração com 5 toneladas de plástico por dia de capacidade. O gás de hidrocarboneto obtido a partir da reação de pirólise foi então fracionado separado em uma coluna de destilação de lote de demonstração com foco na faixa de temperatura típica para um combustível diesel, ou seja, 140 a 380 °C, para fornecer uma composição de hidrocarboneto produzida principalmente de diesel C10-C20, conforme ilustrado na Figura 12.

[0312] Uma parte do destilado foi hidrogenada em fase gasosa na configuração experimental semelhante à configuração ilustrada na Figura 10 com uso de catalisadores como no Experimento 1. A parte restante do destilado foi deixada sem tratamento. Com referência à configuração experimental, o gás no recipiente de gás (1) é hidrogênio, enquanto o líquido no recipiente de líquido (2) é o destilado.

[0313] As duas amostras de hidrocarbonetos - uma hidrogenada, a outra não tratada (não hidrogenada), foram analisadas quanto aos tipos de hidrocarbonetos por adsorção de indicador fluorescente conforme indicado na Tabela II. Os resultados são apresentados na tabela II.

TABELA II Teste Unidade Não hidrogenado Hidrogenado Método Satura % em v/v 35,2 56,1 ASTM D1319 Aromático % em v/v 9,8 7,5 ASTM D1319 Olefinas % em v/v 55,0 36,4 ASTM D1319

[0314] Conclusão: Da Tabela II, pode-se ver que o nível de olefina é fortemente reduzido no produto hidrogenado. Assim, a hidrogenação contribuiu para aumentar significativamente a fração saturada dos hidrocarbonetos.

NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1: recipiente de gás 2: recipiente de líquido 3: preaquecedor 4: reator de hidrogenação catalítica 5: condensador 6: separador 7: MFC 8: bomba de HPLC 9: micro-GC 10: resíduos de alimentação de plástico 11: funil 12: transportador 13: recipiente de coleta 18: oferta complementar 19: queimador de gás 20: reator de craqueamento primário 22: extrações de gás de reator de craqueamento primário 23: reator de craqueamento primário extraído de gás para recirculação

25: gás de combustão rejeitado 27: filtro 30: reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação 34: aquecedor/evaporador 35: reator de craqueamento de fração pesada 37: resfriador 40: reator de hidrogenação catalítica 50: reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação 60: condensador 65: separador de pós-condensação 66: primeiro líquido de hidrocarboneto 70: tanque de retenção 77: trocador de calor antes da separação fracionada 78: trocador de calor antes da hidrogenação catalítica 80: separador fracionário 80p: separador fracionário projetado para receber fluido não tratado por hidrogenação catalítica 81: fração leve 81p: fração leve com uma maior taxa de olefinas 81pl: fração leve líquida resultante da separação de 81p 82: fração média (diesel) 82p: fração média com uma maior taxa de olefinas 82ph: fração média após hidrogenação de 82p 83: fração pesada 83p: fração pesada com uma maior taxa de olefinas 85: condensador de separação pós-fracionária 91: primeiro gás de hidrocarboneto não condensável 91l: gás de hidrocarboneto leve não condensável, produzido a partir de 81p 92: segundo resfriador

95: separador de gás não condensável 96: segundo líquido de hidrocarboneto 97: primeiro gás de hidrocarboneto não condensável refinado 99: purificador 100: separador de hidrogênio 101: hidrogênio 120: sólidos do reator de craqueamento primário (carvão) 127: sólidos de filtração 170: água e fluidos de purificação extraídos do tanque de retenção 195: água extraída de separador de gás não condensável

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para produzir combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de - fornecer pelo menos um material plástico; - expor o dito pelo menos um material plástico a um craqueamento primário para obter um primeiro fluido de hidrocarboneto; sendo que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás; - expor o dito primeiro gás de hidrocarboneto a uma hidrogenação catalítica para obter um segundo fluido de hidrocarboneto; - separação fracionada do dito segundo fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto final.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de condensação após a dita etapa de hidrogenação catalítica, em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é obtido por meio de pelo menos as ditas etapas de hidrogenação e condensação catalítica e em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é um fluido de hidrocarboneto multifásico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de separação após a dita etapa de condensação, em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é obtido pelo menos através das ditas etapas de hidrogenação catalítica, condensação e separação e em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é um primeiro líquido de hidrocarboneto obtido a partir do dito fluido de hidrocarboneto multifásico durante a separação.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação realizada antes da etapa de hidrogenação catalítica, e em que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é obtido pelo menos por meio das ditas etapas de craqueamento primário e craqueamento catalítico de pré-hidrogenação.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação realizada após a etapa de hidrogenação catalítica e em que o dito segundo fluido de hidrocarboneto é obtido pelo menos por meio das ditas etapas de hidrogenação catalítica e craqueamento catalítico de pós-hidrogenação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita separação resulta ainda na formação de um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável e em que pelo menos uma parte do dito primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é recirculada e queimada em um queimador de gás para fornecer calor ao dito craqueamento primário.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma parte do dito primeiro gás de hidrocarboneto não condensável é exposta a processamento adicional antes de ser queimada, como condensação e separação adicionais.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que três produtos finais são obtidos a partir da dita etapa de separação fracionada, sendo que esses produtos são uma fração leve, como principalmente C6 a C10; uma fração média, como principalmente C11 a C20, e uma fração pesada, como principalmente C21 e superior.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita fração leve é condensada e opcionalmente separada resultando em pelo menos um gás de hidrocarboneto leve não condensável, e em que pelo menos uma parte do dito gás de hidrocarboneto leve não condensável é recirculada e queimada em um gás queimador para fornecer calor ao dito craqueamento primário.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um material plástico é HDPE, LDPE, PP e/ou PS.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito craqueamento primário é realizado por craqueamento térmico anaeróbico.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito craqueamento primário é realizado a uma temperatura entre 300 °C e 550 °C, de preferência, entre 380 °C e 460 °C, como cerca de 420 °C.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito craqueamento primário é realizado em uma faixa de pressão de 0,1 a 10 bar, de preferência na faixa de 0,7 a 2 bar, como cerca de 1 bar.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito craqueamento primário é realizado sem catalisadores.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito craqueamento primário compreende minerais para reduzir a temperatura de reação e/ou elementos de captura, como Cl ou S.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda filtrar e, opcionalmente, resfriar após a etapa de craqueamento primário.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita hidrogenação catalítica é realizada a temperaturas operacionais entre 150 a 280 °C, de preferência, entre 190 a 230 °C, como cerca de 200 °C.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita hidrogenação catalítica é realizada em uma faixa de pressão de 0,1 a 10 bar, de preferência uma faixa de 0,5 a 5 bar, como na faixa de 0,7 a 2 bar, como na faixa de 0,9 a

1,1 bar, de preferência cerca de 1 bar.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de circulação do dito segundo fluido de hidrocarboneto para um tanque de retenção antes da separação fracionada.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 19, caracterizado pelo fato de que a dita fração pesada é reciclada para a etapa de craqueamento primário, craqueamento catalítico e/ou hidrogenação catalítica ou para o dito tanque de retenção.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a dita fração pesada é exposta a uma etapa de craqueamento de fração pesada antes de ser reciclada para a etapa de craqueamento primário, craqueamento catalítico e/ou hidrogenação catalítica ou para o dito tanque de retenção.

22. Sistema de reciclagem de resíduos para reciclar resíduos de plásticos em compostos de hidrocarbonetos fluidos caracterizado pelo fato de que compreende - um reator de craqueamento primário capaz de receber pelo menos um material plástico e produzir um primeiro fluido de hidrocarboneto a partir do dito pelo menos um material plástico por um craqueamento primário, sendo que o dito primeiro fluido de hidrocarboneto é um gás; - um reator de hidrogenação catalítica capaz de receber o dito primeiro fluido de hidrocarboneto e produzir um segundo fluido de hidrocarboneto por hidrogenação catalítica, - e um separador fracionário capaz de separação fracionada do dito segundo fluido de hidrocarboneto para obter pelo menos um produto final, em que o dito reator de craqueamento primário está em conexão de fluido com o dito reator de hidrogenação catalítica e o dito reator de hidrogenação catalítica está em conexão de fluido com o dito separador fracionário.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o dito sistema compreende ainda um condensador para produzir o dito segundo fluido de hidrocarboneto juntamente com o dito reator de hidrogenação catalítico e resultando no dito segundo fluido de hidrocarboneto que é um fluido de hidrocarboneto multifásico, e em que o dito reator de hidrogenação catalítica é ainda de forma fluida conectado com o dito separador fracionário através do dito condensador.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o dito sistema compreende ainda um separador pós-condensação para separar o dito fluido de hidrocarboneto multifásico para fornecer um primeiro líquido de hidrocarboneto e um primeiro gás de hidrocarboneto não condensável, e em que o dito condensador está ainda de forma fluida conectado com o dito separador fracionário através do dito separador de pós-condensação.

25. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 24, caracterizado pelo fato de que o dito sistema compreende ainda um reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação, em que o dito reator de craqueamento primário está ainda de forma fluida conectado ao dito reator de hidrogenação catalítico através do dito reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação.

26. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 25, caracterizado pelo fato de que o dito sistema compreende ainda um reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação, em que o dito reator de hidrogenação catalítico é ainda de forma fluida conectado com o dito separador fracionário através do dito reator de craqueamento catalítico de pós- hidrogenação.

27. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 26, caracterizado pelo fato de que o dito reator de craqueamento térmico primário é um reator de craqueamento térmico anaeróbico.

28. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 27, caracterizado pelo fato de que o dito sistema compreende ainda um tanque de retenção para armazenar o segundo fluido de hidrocarboneto antes da separação fracionada, em que o dito reator de hidrogenação catalítica está de forma fluida conectado com o separador fracionário pelo menos através do dito tanque de retenção.

29. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 28, caracterizado pelo fato de que o dito sistema compreende ainda um queimador de gás para fornecer calor ao dito reator de craqueamento primário, o dito queimador de gás está conectado de forma fluida ao dito separador de pós-condensação.

30. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 29, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda um reator de craqueamento de fração pesada, sendo que o dito reator de craqueamento de fração pesada está em conexão fluida com o dito separador fracionário para receber uma fração pesada obtida a partir do processo de separação fracionária e em que o dito reator de craqueamento de fração pesada é ainda conectado de forma fluida com o dito reator de craqueamento primário, o dito reator de craqueamento catalítico de pré-hidrogenação, o dito reator de craqueamento catalítico de pós-hidrogenação e/ou o dito reator de hidrogenação catalítico.

31. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 30, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda um condensador de separação pós-fracionária, um separador de gás não condensável e um queimador de gás, sendo que o dito condensador de separação pós-fracionada está em conexão fluida com o dito separador de fracionário para receber uma fração leve obtida a partir do processo de separação fracionária e em que o dito condensador de separação pós-fracionária está ainda de forma fluida conectado ao dito separador de gás não condensável para separar um gás de hidrocarboneto leve não condensável; sendo que o dito separador de gás não condensável é ainda conectado de forma fluida ao dito queimador de gás.

32. Uso de um sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 31, ou um método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que se destina a produção de combustível e hidrocarbonetos adicionais a partir de resíduos de plástico.

33. Uso, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que se destina ao dito combustível ser diesel.