BR122020010806B1

BR122020010806B1 - Método para separar uma mistura de hidrocarbonetos e sistema de separação

Info

Publication number: BR122020010806B1
Application number: BR122020010806-1A
Authority: BR
Inventors: Helmut Fritz; Tobias Sinn
Original assignee: Linde Aktiengesellschaft
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2021-10-13
Also published as: TWI639582B; EP3312261B1; ZA201602851B; CA2929066C; BR112016010937B1; CA2929066A1; AU2014350485B2; AU2014350485A1; US10465132B2; KR102355362B1; ZA201805021B; CN105722956A; WO2015071105A1; PH12016500752A1; ES2887854T3; US20160319206A1; CN105722956B; EA201690860A1; EP3068849B1; TW201524950A

Abstract

a invenção se refere a um método para separar uma mistura de hidrocarboneto (c), que é obtido pelo menos em parte pelo craqueamento a vapor (10) e que contém pelo menos hidrocarbonetos tendo um, dois e três átomos de carbono, incluindo etano e etileno, uma primeira fração (c2+, c2-) inicialmente sendo obtida a partir da mistura de hidrocarboneto (c) separando outros componentes pelo menos em parte, a dita fração contendo a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto (c) ou a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou menos átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto (c), frações adicionais (c1, c2, c2h4, c3+, c2h6) subsequentemente sendo obtidas a partir da primeira fração (c2+, c2-). uma fração (r, s) contendo etano é separada, em paralelo com ou a jusante a partir pelo menos da separação parcial dos outros componentes a partir da mistura de hidrocarboneto (c), em uma quantidade que reduz o teor de etano na primeira fração (c2+, c2-) para menos do que 25%, a fração (r, s) contendo etano tendo baixo teor ou sendo livre de outros hidrocarbonetos tendo dois átomos de carbono. a presente invenção se refere adicionalmente a um sistema de separação (30), a um correspondente sistema de craqueamento a vapor e a um método para readaptar um sistema de craqueamento a vapor.

Description

[0001] A invenção se refere a um método paraseparar uma mistura de hidrocarboneto, e a um correspondente sistema de separação, de acordo com os preâmbulos da reivindicação independente.

Antecedentes da técnica

[0002] Métodos e dispositivos para o craqueamento avapor de hidrocarbonetos são conhecidos, e são descritos, por exemplo, no artigo “Ethylene” em Ullmann’s Enciclopedia of Industrial Chemistry, online desde 15 de abril de 2007, DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2.

[0003] Métodos de craqueamento a vapor sãorealizados em uma escala comercial em reatores tubulares, que em princípio podem ser carregados com uma pluralidade de hidrocarbonetos e misturas de hidrocarboneto, a partir de etano para gás óleo, até um ponto de ebulição tipicamente de 600 °C (conhecido como uma carga de forno). Tubos de reação ou grupos de tubos de reação operados sob condições de craqueamento comparáveis ou idênticas (ver abaixo), ou opcionalmente até reatores de tubo operados em condições de craqueamento uniformes como um todo, são denotados como “fornos de craqueamento” na sequência. Assim, no uso encontrado aqui, um forno de craqueamento é uma unidade de construção usada para o craqueamento a vapor que expõe uma carga de forno às condições de craqueamento idênticas ou comparáveis. Um sistema para o craqueamento a vapor pode compreender um ou mais fornos de craqueamento deste tipo.

[0004] A respectiva carga de forno é reagida pelo menos em parte durante o craqueamento a vapor no forno de craqueamento ou nos fornos, levando ao gás cru sendo obtido. O gás cru de uma pluralidade de fornos de craqueamento pode ser combinado e, como é descrito em maior detalhe em referência à FIG. 1A e 1B, sujeitado a uma série de etapas de tratamento posterior. Etapas de tratamento posterior deste tipo inicialmente incluem o processamento do gás cru, por exemplo, por arrefecimento, resfriamento e secagem, levando a gás craqueado sendo obtido. Ocasionalmente gás cru também é referido como gás craqueado e vice-versa.

[0005] O gás craqueado é uma mistura de hidrocarboneto compreendendo hidrocarbonetos de vários comprimentos de cadeia e estruturas. De forma a obter os produtos desejados a partir do gás craqueado, portanto precisa ser separado. Vários métodos são conhecidos na técnica para este propósito e são descritos em detalhe, por exemplo, no artigo mencionado anteriormente “Ethylene” em Ullmann’s Enciclopédia of Industrial Chemistry. Métodos para processar um gás craqueado também são divulgados, por exemplo, em US 5.372.009 A e US 5.361.589 A.

[0006] Como também é descrito abaixo, em um sistema de craqueamento a vapor a carga de forno de um ou mais fornos de craqueamento em geral composto de uma ou mais cargas frescas fornecidas a partir do exterior e de um ou mais correntes recicladas ou frações recicladas separadas do gás craqueado.

[0007] A composição do gás craqueado depende inter alia na composição da carga de forno respectivamente usada. Quanto mais rico em etano a carga fresca ou as cargas frescas usadas na carga de forno, mais etano o gás craqueado também vai conter. Assim, proporções muito mais altas de etano são encontrados no gás craqueado novamente se misturas de hidrocarboneto ricas em etano são usadas do que se misturas de hidrocarboneto com baixo teor de etano tais como nafta são usadas.

[0008] No entanto, pode ser desejável por razões econômicas para usar misturas de hidrocarboneto ricas em etano. Estas se acumulam em grandes quantidades durante a produção de gás natural, inter alia na forma de líquidos de gás natural (NGLs), e podem ser convertidas em produtos úteis pelo craqueamento a vapor. O mesmo se aplica ao gás de xisto comparativamente rico em etano provido pelos métodos de fracking.

[0009] Um sistema de craqueamento a vapor definido exclusivamente para processar cargas frescas livres de etano tais como nafta não pode ser prontamente convertido para uma ou mais cargas frescas que contêm quantidades não desprezíveis de etano, já que o teor de etano comparativamente alto no gás craqueado apenas pode ser lidado durante a subsequente separação com desenho de construção adicional considerável.

[00010] Por exemplo, neste contexto múltiplas séries de unidades de separação precisam ser providas, ou a capacidade da série de unidades de separação precisa ser aumentada com esforço considerável.

[00011] É claro que problemas deste tipo não ocorrem apenas se cargas frescas convencionais tais como nafta são completamente substituídas com mais cargas frescas ricas em etano, mas também se mais cargas frescas ricas em etano são usadas apenas em parte. Isto nega quaisquer vantagens econômicas que podem ser alcançadas. A invenção deseja remediar esta situação.

Descrição da invenção

[00012] No contexto da presente invenção, o objetivo declarado é alcançado por um método para separar uma mistura de hidrocarboneto, e um correspondente sistema de separação, tendo as funcionalidades das reivindicações independentes. Configurações preferidas do assunto da reivindicação dependente e da seguinte descrição.

[00013] Antes das funcionalidades e das vantagens da presente invenção serem descritas, os princípios subjacentes e a terminologia usada serão explicados.

[00014] Aqui, o termo “carga de forno”, já usado acima, denota um ou mais correntes líquidas e/ou gasosas que são fornecidas para um ou mais fornos de craqueamento. Correntes obtidas por um método de craqueamento a vapor deste tipo também podem, como descrito na sequência, ser alimentadas de volta para um ou mais fornos de craqueamento e usadas como uma carga de forno novamente. Como descrito, uma pluralidade de hidrocarbonetos e misturas de hidrocarboneto de etano até gasóleo, até um ponto de ebulição de tipicamente 600 °C, são adequadas como uma carga de forno. Como declarado, a presente invenção se refere predominantemente ao uso de cargas de forno que incluem cargas frescas tendo um teor de etano comparativamente alto.

[00015] Como declarado, uma “carga fresca” deste tipo é fornecida a partir do exterior do sistema e é obtida, por exemplo, a partir de uma ou mais frações de petróleo, componentes de gás natural tendo dois a quatro átomos de carbono, incluindo etano, e/ou líquidos de gás natural. Uma carga de forno também pode consistir de um ou mais “correntes recicladas”, em outras palavras correntes que são geradas no sistema em si e alimentadas de volta para um correspondente forno de craqueamento. Uma carga de forno também pode consistir de uma mistura de uma ou mais cargas frescas com um ou mais correntes recicladas.

[00016] No uso encontrado aqui, um “sistema de craqueamento a vapor” compreende um ou mais fornos de craqueamento que são operados em condições de craqueamento idênticas ou diferentes e podem ser carregadas com cargas de forno idênticas ou diferentes, e um “sistema de separação”, que é ajustado para separar um gás craqueado obtido, tipicamente compreende uma série de colunas de destilação, e é ajustado para separar o gás craqueado para uma pluralidade de frações com base nos pontos de ebulição dos hidrocarbonetos obtidos.

[00017] Na técnica, abreviações são usadas para frações deste tipo, especificando o número de carbono dos hidrocarbonetos que estão predominantemente ou exclusivamente contidos em cada caso. Assim, uma “fração C1” é uma fração que predominantemente ou exclusivamente contém metano (mas por convenção algumas vezes também hidrogênio, caso em que também pode ser referida como uma “fração C1-”). Em contraste, uma “fração C2” predominantemente ou exclusivamente contém etano, etileno e/ou acetileno. Uma “fração C3” predominantemente contém propano, propileno, metilacetilenoe/ou propadieno. Uma “fração C4” predominantemente ou exclusivamente contém butano, buteno, butadieno e/ou butino, os respectivos isômeros potencialmente estando contidos em diferentes proporções dependendo da fonte de fração de C4. O mesmo se aplica a uma “fração C5” e frações maiores. Uma pluralidade de frações deste tipo também podem ser combinadas com relação ao método e/ou com relação à metodologia. Por exemplo, uma fração “C2 + ” predominantemente ou exclusivamente contém hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono, e uma “fração C2-” predominantemente ou exclusivamente contém hidrocarbonetos tendo um ou dois átomos de carbono.

[00018] No uso encontrado aqui, correntes líquidas e gasosas podem ser ricas ou pobres em um ou mais componentes, onde “ricas” pode significar um teor de pelo menos 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9%, 99,99% ou 99,999% e “pobres” pode significar um teor de no máximo 10%, 5%, 1%, 0,1%, 0,01% ou 0,001% em molaridade, em peso ou por volume. O termo “predominantemente” quer dizer um teor de pelo menos 50%, 60%, 70%, 80% ou 90% ou corresponde com o termo “ricas”. No uso encontrado aqui, correntes líquidas e gasosas podem ser adicionalmente enriquecidas ou esgotadas de um ou mais componentes, estes termos que se referem a um teor correspondente em uma mistura de partida a partir da qual a corrente líquida ou gasosa foi obtida. A corrente líquida ou gasosa é “enriquecida” se ela contém pelo menos 1,1 vez, 1,5 vez, 2 vezes, 5 vezes, 10 vezes, 100 times ou 1000 vezes o teor, e “esgotada” se ela contém no máximo 0,9 vezes, 0,5 vezes, 0,1 vezes, 0,01 vezes ou 0,001 vezes o teor de um correspondente componente em comparação com a mistura de partida.

[00019] No uso encontrado aqui, se uma carga fresca contém uma “quantidade não desprezível” de etano, ela possui um teor de etano que é maior do que por exemplo, 5%, 10%, 20%, 30% ou 40%. Em princípio, etano puro pode até ser usado como a carga fresca, por exemplo, junto com outras cargas frescas mais pesadas tais como nafta. Tipicamente, no entanto, o limite superior no teor de etano de cargas frescas deste tipo é de 90%, 80%, 70%, 60% ou 50%. Por exemplo, gás de xisto e líquidos de gás natural são cargas frescas que contêm a quantidade não desprezível de etano.

[00020] Neste pedido, porcentagens podem ser por volume, molaridade ou massa. Pressões são dadas como pressões absolutas.

[00021] Uma corrente pode ser “derivada” de outra corrente, por exemplo, por diluição, concentração, enriquecimento, esgotamento, separação ou reação de qualquer um dos componentes desejados, por etapas de separação, ou ainda por combinação com pelo menos uma corrente adicional. Uma corrente derivada também pode ser formada dividindo uma corrente de partida em pelo menos duas subcorrentes, caso em que cada subcorrente, ou mesmo uma corrente remanescente após outra corrente ser separada, é uma corrente derivada deste tipo.

Vantagens da invenção

[00022] A presente invenção começa a partir de um método conhecido para separar uma mistura de hidrocarboneto obtida pelo menos em parte pelo craqueamento a vapor. Como declarado acima, uma mistura de hidrocarboneto deste tipo é denotada como um gás craqueado ou gás cru e é sujeitada a uma ou mais etapas de processamento. A mistura de hidrocarboneto compreende pelo menos hidrocarbonetos tendo um, dois e três átomos de carbono, incluindo etano e etileno. Como declarado, as quantidades de etano em um gás craqueado deste tipo são aumentadas durante craqueamento a vapor se cargas frescas são usadas que contêm a quantidade não desprezível de etano.

[00023] Mesmo se misturas de hidrocarboneto predominantemente contendo etano são usadas como cargas de forno para o craqueamento a vapor, o gás craqueado vai conter hidrocarbonetos tendo mais do que três átomos de carbono. Como declarado, cargas frescas convencionais tais como nafta também não são necessariamente completamente substituídas com cargas frescas ricas em etano, e então por esta razão quantidades muito significativas de hidrocarbonetos tendo mais do que três átomos de carbono tipicamente estão contidas no gás craqueado.

[00024] Assim, a separação a ocorrer não necessariamente difere de maneira qualitativa, mas em vez disso pode diferir de maneira quantitativa (em outras palavras com relação às respectivas proporções das frações a ser separadas), quando cargas frescas que contêm quantidades não desprezíveis de etano são usadas no craqueamento a vapor.

[00025] Inicialmente, uma fração denotada aqui como a “primeira fração” é obtida a partir da mistura de hidrocarboneto separando outros componentes pelo menos em parte. Como é descrito em maior detalhe na sequência, a técnica anterior distingue entre métodos “desmetanizador primeiro” e “desetanizador primeiro”. Falando de maneira geral, estes compreendem obter inicialmente uma “primeira” fração, que contém tanto, como fornecida de acordo com a presente invenção, a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto quanto, como fornecida de acordo com a presente invenção, a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou menos átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto, a partir da mistura de hidrocarboneto separando outros componentes pelo menos em parte.

[00026] Esta primeira fração contém a proporção predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono contidos na mistura de hidrocarboneto se anteriormente passa através de um desmetanizador, em outras palavras componentes mais leves (metano e se for aplicável hidrogênio) foram separados. Em contraste, se hidrocarbonetos tendo três ou mais átomos de carbono inicialmente são separados a partir de uma mistura de hidrocarboneto deste tipo em um desetanizador, uma primeira fração é deixada que contém a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou menos átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto.

[00027] O método de acordo com a invenção assim é adequado para métodos de desmetanizador primeiro e para correspondentes variantes destes métodos, tais como em geral são conhecidos, já que a fração denotada aqui como a “primeira fração”, que neste contexto está presente a jusante do processo de separação (desmetanizador), contém a totalidade ou a proporção predominante da quantidade de etano contida na mistura de hidrocarboneto original (gás craqueado ou gás cru). Como já foi declarado repetidamente, esta quantidade de etano é bastante aumentada se cargas frescas que contêm a quantidade não desprezível de etano são usadas.

[00028] Em ambos os métodos de desmetanizador primeiro e desetanizador primeiro, frações adicionais são obtidas subsequentemente a partir da primeira fração descrita. Estas frações adicionais podem ser frações compreendendo hidrocarbonetos de um comprimento de cadeia variável e/ou uniforme e/ou fórmula empírica idêntica e/ou fórmula estrutural. Por exemplo, um exemplo típico de frações adicionais deste tipo pode ser etileno, como na presente invenção, e/ou butadieno e/ou frações de uma pluralidade de hidrocarbonetos de comprimento de cadeia variável e/ou uniforme que são retirados de um sistema deste tipo e/ou alimentado de volta para o processo de craqueamento a vapor (frações recicladas). Uma fração reciclada deste tipo tipicamente é separado etano do gás craqueado.

[00029] Como também já foi declarado repetidamente, sistemas de separação que são formados como parte dos sistemas de craqueamento a vapor para processar cargas frescas com baixo teor de etano geralmente não podem ser definidas até lidar com quantidades relativamente altas de etano na mistura de hidrocarboneto obtida (craqueada ou gás cru), em termos de capacidade ou um processo de separação, quando se processa mais cargas frescas ricas em etano.

[00030] A invenção provê que uma fração contendo etano também é separada durante ou após a separação dos outros componentes pelo menos em parte a partir da mistura de hidrocarboneto original, em outras palavras após a formação da primeira fração, em particular a jusante de um desmetanizador, de tal modo que o teor de etano na primeira fração é reduzido para menos do que 25%. A separação ocorre antes de as frações adicionais serem obtidas subsequentemente. Se a separação ocorre a jusante da mesma a partir da separação dos componentes adicionais pelo menos em parte da mistura de hidrocarbonetos originais, o teor de etano da primeira fração é reduzido. Deste modo, o teor de etano da primeira fração, por exemplo, pode ser adaptado aos teores de etano obtidos quando se usa cargas frescas com baixo teor de etano. Quando a carga fresca ou as cargas frescas são alteradas, isto torna possível realizar uma operação no sistema de separação de uma maneira bastante inalterada das medidas providas pela invenção.

[00031] Em outras palavras, por meio da separação de acordo com a invenção da fração contendo etano, o teor de etano da primeira fração é diminuído até tal extensão que ainda existe sistemas de separação são capazes de processar a dita fração. Em vez do aumento da capacidade das unidades de separação a jusante para obter as frações adicionais, que de outra forma podem ser necessárias para lidar com a quantidade aumentada de etano, o método de acordo com a invenção torna possível de maneira comparativamente simples e com bom custo benefício a redução de teores de etano aumentados.

[00032] Bem como etano, a fração contendo etano pode conter componentes adicionais que dependem do método usado para obter a primeira fração. Deste modo, uma fração deste tipo contendo etano, por exemplo, pode conter hidrocarbonetos tendo três ou mais átomos de carbono se um método de desmetanizador primeiro é usada, como fornecida de acordo com a presente invenção. A fração contendo etano também pode consistir predominantemente (dentro do significado definido acima) de etano.

[00033] Em qualquer evento, a fração predominantemente contendo etano é baixa, dentro do significado acima, em outros hidrocarbonetos tendo dois átomos de carbono, preferivelmente livres da mesma. Outros átomos de hidrocarboneto deste tipo tendo dois átomos de carbono são obtidos a partir da primeira fração nas etapas de separação a jusante. Por exemplo, etileno está contido no máximo em 1,5%, 1,0%, 5000 ppm, 4000 ppm ou 3000 ppm.

[00034] Um método de acordo com a invenção compreende em particular especificar um teor de etano que é aceitável em um sistema de separação usado para realizar o método. Os valores que tipicamente ocorrem quando cargas frescas com baixo teor de etano são processadas também podem ser usados para uma especificação deste tipo. A quantidade da fração contendo etano é adaptada de acordo com a mesma. Assim, como descrito, a quantidade de etano na primeira fração é reduzido para tal grau que o teor de etano tolerável nos dispositivos ou unidades de separação a jusante pode ser aderido a. Por exemplo, este também pode conter um teor de etano menor do que 20%, 17%, 15%, 13% ou 10%.

[00035] O teor de etano na primeira fração após a fração predominantemente contendo etano ser separada também define a quantidade total ou a corrente de volume da mesma, de tal modo que uma quantidade de etano que é “aceitável” aqui também é dependente, por exemplo, das correspondentes limitações hidráulicas dos componentes existentes. Dispositivos de hidrogenação, tais como são mostrados nos desenhos anexos, também possuem um rendimento máximo limitado, e assim uma quantidade aceitável máxima de etano (que define a quantidade ou corrente de volume da respectiva corrente) deve não ser excedida aqui também.

[00036] Como descrito, a fração contendo etano em particular também pode conter hidrocarbonetos adicionais, em particular traços de etileno e acetileno e potencialmente outros hidrocarbonetos tendo três ou mais átomos de carbono. Estes podem ser separados da fração contendo etano, de tal modo que uma fração de etano pura ou uma fração rica em etano esteja subsequentemente presente.

[00037] É vantajoso processar a fração contendo etano pelo craqueamento a vapor, pelo menos em parte, significando que correspondente etano é passado através do sistema de craqueamento a vapor usado como uma corrente reciclada.

[00038] Como explicado acima, o método de acordo com a invenção é adequado para o método de desmetanizador primeiro. Em um método de desmetanizador primeiro, como explicado anteriormente, para obter a primeira fração a partir da mistura de hidrocarboneto uma fração é separada que contém a proporção predominante do metano e hidrogênio contido na dita mistura (em outras palavras uma fração C- é separada). A primeira fração, portanto, contém a proporção predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono contidos na mistura de hidrocarboneto.

[00039] Um sistema de separação deste tipo compreende uma primeira unidade de separação, que é ajustado de forma a obter inicialmente uma primeira fração a partir da mistura de hidrocarboneto, separando outros componentes pelo menos em parte, a dita fração contendo a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto. Unidades de separação adicionais são providas, que são ajustados de forma a subsequentemente obter frações adicionais a partir da primeira fração, dentre a qual está etileno. De acordo com a invenção, o sistema de separação compreende uma unidade de separação adicional que é ajustado para separar uma fração contendo etano durante ou após pelo menos a separação parcial dos outros componentes e antes da formação das frações adicionais a partir da mistura de hidrocarboneto em uma quantidade que reduz o teor de etano na primeira fração para menos do que 25%. As propriedades desta fração que predominantemente contém etano foram descritas em detalhe acima.

[00040] A unidade de separação adicional pode estar na forma de uma coluna de destilação, que preferivelmente compreende 60 a 120, por exemplo, 70 a 100, em particular 80 a 90 bandejas. Este dimensionamento é adequado em particular para um método de desmetanizador primeiro. As pressões de operação e temperaturas de operação que são vantajosamente usadas com base no ambiente de processo e o ponto de entrada para a respectiva sequência de fracionamento.

[00041] Vantajosamente, um sistema de separação deste tipo é ajustado para realizar um método como descrito acima.

[00042] Na sequência, a invenção é descrita em relação à técnica anterior e em relação aos exemplos comparativos não inventivos com referência aos desenhos anexos.

[00043] Breve descrição dos desenhos

[00044] A Fig. 1A esquematicamente mostra a sequência de um método para produzir produtos de hidrocarboneto de acordo com a técnica anterior.

[00045] A Fig. 1B esquematicamente mostra a sequência de um método para produzir produtos de hidrocarboneto de acordo com a técnica anterior.

[00046] A Fig. 2 esquematicamente mostra a sequência de um método para separar uma mistura de hidrocarboneto de acordo com uma modalidade da invenção.

[00047] A Fig. 3 esquematicamente mostra a sequência de um método para separar uma mistura de hidrocarboneto de acordo com uma modalidade da invenção.

[00048] A Fig. 4 esquematicamente mostra a sequência de um método para separar uma mistura de hidrocarboneto de acordo com um exemplo comparativo que não é parte da invenção.

[00049] A Fig. 5 esquematicamente mostra a sequência de um método para separar uma mistura de hidrocarboneto de acordo com um exemplo comparativo que não é parte da invenção.

[00050] Elementos correspondentes são providos com sinais de referência idênticos nos desenhos, e para a brevidade não são descritos mais do que uma vez.

[00051] Descrição detalhada dos desenhos

[00052] A Fig. 1A mostra na forma de um gráfico de corrente esquemática a sequência de um método para produzir produtos de hidrocarboneto pelo craqueamento a vapor e subsequente separação de um gás craqueado obtido nas frações de acordo com a técnica anterior.

[00053] A parte central do método é um processo de craqueamento a vapor 10, que pode ser realizado usando um ou mais fornos de craqueamento 11 a 13. Apenas a operação do forno de craqueamento 11 é descrita na sequência; os fornos de craqueamento adicionais 12 e 13 podem operar de uma maneira correspondente.

[00054] O forno de craqueamento 11 é carregado com uma corrente A como uma carga de forno, que em parte pode ser uma carga fresca provida a partir das fontes fora do sistema, e em parte pode ser uma corrente reciclada obtida dentro do método em si. Os outros fornos de craqueamento 12 e 13 também podem ser carregados com correspondentes correntes. Diferentes correntes também podem ser alimentadas para diferentes fornos 11 a 13, uma corrente pode ser dividida entre uma pluralidade de fornos de craqueamento, ou uma pluralidade de subcorrentes pode ser combinada em uma corrente combinada que, por exemplo, é fornecida para um dos fornos de craqueamento 11 a 13 como uma corrente A.

[00055] Como um resultado do craqueamento a vapor no processo de craqueamento a vapor 10, uma corrente de gás cru B é obtida, algumas vezes já referido neste estágio como uma corrente de gás craqueado. O corrente de gás cru B é processada em uma série de etapas de processamento (não mostrado) de um processo de processamento 20, por exemplo, sujeitado ao arrefecimento de óleo, pré-fracionado, comprimido, resfriado e seco adicionalmente.

[00056] A corrente correspondentemente tratada B, o gás craqueado atual C, e assim a mistura de hidrocarboneto separada no contexto da presente invenção, são subsequentemente sujeitada a um processo de separação 30. O processo de separação 30 é implementado em um correspondente sistema de separação. Um número de frações são obtidas, e são denotadas de acordo com o número de carbono ou os hidrocarbonetos predominantemente contidos, como descrito acima. O processo de separação 30 mostrado na Fig. 1A opera pelo princípio de “desmetanizador primeiro”; um processo de separação adicional pelo princípio de “desetanizador primeiro” é mostrado na Fig. 1B.

[00057] No processo de separação 30, uma fração de C1 ou uma fração C- (denotada no sinal de referência C1) é separado inicialmente na forma gasosa do gás craqueado C, em uma primeira unidade de separação 31 (o desmetanizador), e também pode conter adicionalmente hidrogênio se já não foi removido anteriormente. Esta fração é usada tipicamente como um gás de combustível. Isto deixa uma fração líquida C2+ (sinal de referência C2+), que é transferida para uma segunda unidade de separação 32 (o desetanizador). No presente pedido, a fração C2+ é denotada como a “primeira” fração se um método de desmetanizador primeiro é usado.

[00058] Nesta segunda unidade de separação 32, uma fração C2 (sinal de referência C2) é separada, na forma gasosa, a partir da fração C2+. A fração C2+, por exemplo, pode ser sujeitada a um processo de hidrotratamento 41 para converter acetileno contido no mesmo para etileno. Subsequentemente, a fração C2 é separada para etileno (sinal de referência C2H4) e etano (sinal de referência C2H6) na unidade de separação de C2 35 (também referido como um divisor de C2). Este etano pode ser sujeitado ao processo de craqueamento a vapor 10 novamente em um ou mais fornos de craqueamento 11 a 13 como uma corrente recicladaD. No exemplo mostrado, as correntes recicladas D e E são adicionadas à corrente A. As correntes recicladas D e E e acorrente A também podem ser passadas para diferentes fornos de craqueamento 11 a 13.

[00059] Como descrito, se cargas frescas que contêm a quantidade não desprezível de etano são usadas, a proporção de etano no gás craqueado C aumenta em particular. Nos sistemas existentes, que são ajustados para o uso exclusivamente de cargas frescas com baixo teor de etano, as unidades de separação descritas não estão configuradas para tais grandes quantidades de etano.

[00060] Uma fração líquida C3+ (sinal de referência C3+) é deixada para trás na segunda unidade de separação 32, e é passada para uma terceira unidade de separação 33 (o despropanizador), em que uma fração C3 (sinal de referência C3) é separada da fração C3+ e por exemplo, sujeitada a um adicional processo de hidrotratamento 42, de forma a converter metilacetileno na fração C3 em propileno. Subsequentemente, a fração C3 é separada para propeno (sinal de referência CaHe) e propano (sinal de referência C3H8) na unidade de separação de C3 36. Este propano pode ser sujeitado ao processo de craqueamento a vapor 10 novamente em um ou mais fornos de craqueamento 11 a 13 como uma corrente reciclada E, separadamente ou junto com outras correntes. Uma fração líquida de C4+ (sinal de referência C4+) é deixada para trás na terceira unidade de separação 33, e é passada para uma quarta unidade de separação 34 (o desbutanizador), em que uma fração de C4 (sinal de referência C4) é separada da fração C4+. Uma fração líquida de C5+ (sinal de referência C5+) é deixada para trás.

[00061] Se cargas de forno exclusivamente gasosas são usadas, é possível que nenhum hidrocarboneto C3+, C4+ ou C5+ ou quantidades muito menores dos mesmos ocorram, tornando possível dispensar com as últimas unidades de separação.

[00062] É desnecessário dizer que todas as frações mostradas também podem ser sujeitadas às adequadas etapas de tratamento posterior. Por exemplo, 1,3-butadieno pode ser separado da corrente de hidrocarboneto de C4, se for obtido. Adicionalmente, correntes recicladas adicionais podem ser usadas, que podem ser sujeitadas ao processo de craqueamento a vapor 10 de maneira análoga com as correntes recicladas D e E.

[00063] A Fig. 1B mostra na forma de um fluxograma esquemático a sequência de um método alternativo para produzir hidrocarbonetos pelo craqueamento a vapor de acordo com a técnica anterior. Neste caso também, a parte central do método é um processo de craqueamento a vapor 10, que pode ser realizado usando um ou mais fornos de craqueamento 11 a 13. Em contraste com o método da FIG. 1A, neste caso o gás craqueado C é sujeitada a um processo de separação 30 pelo princípio de “desetanizador primeiro”.

[00064] Neste caso, no processo de separação 30, uma fração C2- (sinal de referência C2-) é separada inicialmente, na forma gasosa, do gás craqueado C, em uma primeira unidade de separação 37, e predominantemente contém metano, etano, etileno e acetileno, e também pode conter adicionalmente hidrogênio se já não foi removido anteriormente. No presente pedido, a fração C2- é denotada como a “primeira” fração se um método de desetanizador primeiro é usado.

[00065] A fração C2- pode ser sujeitada como um todo a um processo de hidrotratamento 43 de forma a converter acetileno contido na mesma para etileno. Subsequentemente, uma fração de C1 é separada da fração de C2- em uma unidade de separação de C2- 38, e usada adicionalmente como dito acima. Isto deixa uma fração C2, que é separada para etileno e etano na unidade de separação de C2 35 como dito acima. Neste caso também, este etano pode ser sujeitado ao processo de craqueamento a vapor 10 novamente em um ou mais fornos de craqueamento 11 a 13 como uma corrente reciclada D. Neste caso também, uma fração líquida C3+ pode ser deixada para trás na primeira unidade de separação 37, e é tratada nas unidades de separação 33 a 36 e opcionalmente a unidade de hidrotratamento 42, como descrito anteriormente para a Fig. 1.

[00066] Neste caso também, uma proporção aumentada para etano no gás craqueado é problemática, já que as unidades de separação descritas no sistema exclusivamente para cargas frescas com baixo teor de etano não são configuradas para tais grandes quantidades de etano.

[00067] Uma pluralidade de alternativas de método adicionais, que diferem em particular no preparo do gás craqueado C e/ou o processo de separação usado, são conhecidos do perito na técnica, por exemplo, a partir do artigo mencionado anteriormente “Ethylene” em Ullmann’s Enciclopedia of Industrial Chemistry.

[00068] A Fig. 2 mostra uma abordagem para resolver o problema da proporção aumentada de etano no gás craqueado quando cargas frescas que contêm a quantidade não desprezível de etano são usadas, de acordo com uma modalidade da invenção.

[00069] O método mostrado na Fig. 2 é ilustrado na forma de um fluxograma esquemático, e está baseado no método mostrado na Fig. 1A pelo princípio de desmetanizador primeiro. Para ilustrar a capacidade de aplicação universal do método de acordo com a modalidade mostrada, os processos e dispositivos usados para produzir o gás craqueado C foram dispensados.

[00070] Um correspondente gás craqueado C, no entanto, pode ser obtido de maneira análoga com o método mostrado por meio de exemplo na Fig. 1A. Em particular, um gás craqueado C deste tipo vem a partir de um ou mais fornos de craqueamento 11 a 13 que são carregados pelo menos em parte com uma carga fresca como uma carga de forno, que compreende a quantidade não desprezível de etano.

[00071] Como descrito, se exclusivamente cargas de forno gasosas são usadas, é possível que nenhum hidrocarboneto C3+, C4+ ou C5+ ou quantidades muito menores das mesmas vão se formar, e assim os processos e dispositivos usados para separar correspondentes frações não foram mostradas. Se correspondentes hidrocarbonetos ocorrem, processos e dispositivos deste tipo também podem ser providos no método mostrado na Fig. 2.

[00072] Em vez de a gás craqueado C, uma fração de um correspondente gás craqueado pode ser usada que resulta da separação em hidrocarbonetos tendo quatro ou mais átomos de carbono por um lado e hidrocarbonetos tendo três ou menos átomos de carbono por outro lado.

[00073] O método mostrado na Fig. 2 de acordo com uma modalidade da invenção difere do método mostrado na Fig. 1A em particular no uso de uma unidade de separação adicional 51 no processo de separação 30.

[00074] Na unidade de separação adicional 51, por exemplo, uma coluna de destilação, que possui as funcionalidades especificadas acima, uma fração líquida contendo etano é separada, mas em um método de desmetanizador primeiro do tipo mostrado aqui ainda contém componentes com maior ponto de ebulição, em particular hidrocarbonetos C3+ ou superiores. O teor é dependente da carga de forno, como declarado, e é relativamente baixo para cargas de forno exclusivamente gasosas. Esta fração predominantemente contendo etano é denotada pelo sinal de referência R na Fig. 2.

[00075] Esta fração R, que predominantemente contém etano e os componentes com maior ponto de ebulição, também é baixo em outros hidrocarbonetos tendo dois átomos de carbono. Subsequentemente é transferido para uma unidade de separação adicional 52, em que os componentes C3+ com maior ponto de ebulição e o etano são separados entre si. Parte do etano ou parte de uma correspondente fração rica em etano também pode ser alimentada para a unidade de separação 52 a partir da unidade de separação descrita anteriormente 35 (mostrada nas linhas pontilhadas). Como um resultado, energia pode ser economizada e a capacidade de separação da unidade de separação 52, que pode estar disponível em qualquer caso, pode ser feito o uso. Na unidade de separação 52, que tipicamente está na forma de uma coluna de destilação, esta fração de etano pode ser liberada a partir da unidade de separação 35, em particular na cabeça. Adicionalmente, como é ilustrado por uma seta pontilhada, etano adicional pode ser alimentado.

[00076] Uma fração de etano obtida na unidade de separação 52, por exemplo, um produto de topo de uma correspondente coluna de destilação, pode ser retirado, unido com correntes adicionais, e alimentado de volta para um processo de craqueamento, como ilustrado anteriormente usando a corrente D.

[00077] A corrente adicional obtida na unidade de separação 51, aqui denotada como C2, é a proporção da fração C2+ deixada para trás após a fração R predominantemente contendo etano (e compreendendo os hidrocarbonetos C3+) é separada, e pode ser ajustada para qualquer teor de etano desejado por meio da separação. Assim, as unidades de separação arranjadas a jusante da unidade de separação 51 (como mostrado na Fig. 1A) não precisam ser alteradas quando um correspondente sistema de craqueamento é convertido a partir de baixo teor de etano (mais) cargas frescas ricas em etano.

[00078] A função da unidade de separação adicional 51 assim corresponde em parte com a função da unidade de separação 32 de um método convencional (cf. Fig. 1A), mas na unidade de separação 51, em vez de uma fração C3 + “pura”, uma fração C3+ compreendendo uma proporção não desprezível de etano (especificamente a fração repetidamente mencionada contendo etano) é separada. A função da unidade de separação 52 também corresponde em parte com a função da unidade de separação 32 do método convencional, mas com a diferença que na unidade de separação 52 etano comparativamente puro é separado dos hidrocarbonetos C3+. Nos termos funcionais, este é um desetanizador, que podem estar presentes em qualquer caso.

[00079] A Fig. 3 é outro desenho alternativo do método mostrado na Fig. 2. Como pode ser observado a partir da Fig. 3, as unidades de separação 31, 35, 51 e 52 sãoimplementadas nos correspondentes sistemas na forma de colunas de destilação.

[00080] A Fig. 4 novamente corresponde com a FIG. 2 e mostra um exemplo comparativo que não é parte da invenção em que a mistura de hidrocarboneto ou gás craqueado C é separada pelo princípio de “desetanizador primeiro”. Como descrito, isto quer dizer que, em uma primeira unidade de separação 37 provida na mesma, uma fração que contém a proporção predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou menos átomos de carbono contidos no gás craqueado C é formada do gás craqueado C. No entanto, quando (more) cargas frescas ricas em etano são craqueadas por vapor, esta fração C2- possui teores de etano que são tão altos quanto antes, e que potencialmente não podem ser tolerados em sistemas de separação convencionais se eles são ajustados para separar gases craqueados que são obtidos pelo craqueamento a vapor de cargas frescas com baixo teor de etano.

[00081] Uma unidade de separação 33 ajustada para processar os hidrocarbonetos C3+ é meramente mostrado esquematicamente aqui, mas também podem estar presentes junto com dispositivos a jusante.

[00082] Ainda, portanto, em uma unidade de separação adicional 53, uma fração S contendo etano é inicialmente separada a partir da primeira fração, neste caso a partir da fração C2- inicialmente presente a jusante da unidade de separação 37, especificamente em uma quantidade que reduz o teor de etano na remanescente fração C2- a jusante da unidade de separação 53 até um nível tolerável, por exemplo, para menos do que 25%. Diferentemente do dito anteriormente, neste caso esta fração contendo etano não contém qualquer quantidade significativa de componentes mais pesados, em outras palavras hidrocarbonetos C3+.

[00083] Como mostrado anteriormente na Fig. 1, a fração C2- é fornecida para uma unidade de separação 38, que opera como descrito com relação à FIG. 2B. No entanto, por causa da unidade de separação 53 a montante, esta precisa processar uma quantidade muito menor de etano.

[00084] A unidade de hidrogenação 43 preferivelmente é arranjada como mostrado na Fig. 4 (cf. diferente arranjo da Fig. 1), de tal modo que apenas precisa processar a corrente C2- a jusante da unidade de separação adicional 53.

[00085] Como uma alternativa ao arranjo mostrado na Fig. 4 da unidade de separação adicional 53, a jusante da unidade de separação 37 também, por exemplo, pode ser provida em paralelo com a unidade de separação 37 ou a jusante da unidade de separação 38 para processar a corrente C2 que ocorre na mesma.

[00086] A Fig. 5 mostra a primeira destas alternativas como um exemplo comparativo que não é parte da invenção, especificamente o arranjo em paralelo com a unidade de separação 37. A unidade de separação 37 é mostrada em detalhe junto com a unidade de separação adicional 53.

[00087] No exemplo mostrado, a unidade de separação 37 compreende um primeiro dispositivo de separação 371 e um segundo dispositivo de separação 372 (também conhecido como uma coluna dupla).

[00088] O gás craqueado C é fornecido para o primeiro dispositivo de separação 371. O primeiro dispositivo de separação 371 é operado usando uma corrente de retorno de líquido 371a. Um produto de fundo, que ainda contém substancialmente todos os componentes do gás craqueado C, precipita no fundo do primeiro dispositivo de separação 371. Este é retirado como uma corrente 371b e alimentado para o segundo dispositivo de separação 372. No topo do primeiro dispositivo de separação 371, uma corrente de topo 371c é retirado, que é uma corrente C2-, da qual o teor de etano pode ser ajustado inter alia por meio da quantidade da corrente de retorno 371a.

[00089] No segundo dispositivo de separação 372, um produto de fundo 372a na forma de uma fração C3+ baixa em ou livre de outros hidrocarbonetos é obtido. Em uma região superior deste segundo dispositivo de separação 372, uma corrente 372b é retirada e passada em parte (após a condensação em um condensador, não mostrado) ao primeiro dispositivo de separação 371 como a corrente de retorno de líquido 371a, e transferida em parte para a unidade de separação 53, que, por exemplo, está na forma de uma coluna de destilação como descrito anteriormente.

[00090] Como descrito anteriormente, a unidade de separação 53 é formada de forma a separar a fração S contendo etano. A fração S contendo etano (e possivelmente adicionalmente contendo resíduos de hidrocarbonetos C3+) é o produto de fundo desta unidade de separação 53. Em contraste, uma corrente 53a, que também contêm outros hidrocarbonetos tendo três átomos de carbono bem como etano (que não é precipitado no fundo da unidade de separação 53), é retirado do topo desta unidade de separação. Assim esta corrente pode ser unida com a corrente de topo 371c retirada no topo do primeiro dispositivo de separação 371.

[00091] As correntes 53a e 371c unidas correspondem com uma corrente C2-, tal como é obtido na unidade de separação 53 de acordo com Fig. 4.

Claims

1. Método para separar uma mistura de hidrocarboneto (C), que é obtida pelo menos em parte pelo craqueamento a vapor (10) e que contém pelo menos hidrocarbonetos tendo um, dois e três átomos de carbono, incluindo etano e etileno, uma primeira fração (C2+) inicialmente sendo obtida a partir da mistura de hidrocarboneto (C) por pelo menos remoção parcial dos outros componentes, a referida fração contendo a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou maisátomos de carbono contidos na mistura de hidrocarboneto (C),frações adicionais (C2, C2H4, C3+, C2H6), dentre as quais estáo etileno (C2H4), subsequentemente sendo obtidas a partir daprimeira fração (C2+), o método sendo caracterizado pelo fato de que uma fração (R) contendo etano é adicionalmente separada, a jusante a partir pelo menos da separação parcial dos outros componentes a partir da mistura de hidrocarboneto (C) e antes da obtenção das frações adicionais (C2, C2H4, C3+, C2H6), em uma quantidade que reduz o teor de etano na primeira fração (C2+) para menos do que 25%, a fração (R) contendo etano compreendendo no máximo 10% de outros hidrocarbonetos tendo dois átomos de carbono em uma base molar.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende especificar um teor de etano aceitável máximo que pode ser tolerado em um sistema de separação (30) para realizar o método quando as frações adicionais (C2, C2H4, C3+, C2H6) são obtidas a partir da primeira fração (C+), e adaptando a quantidade da fração (R) contendo etano de acordo com a mesma.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o teor de etano na primeira fração (C2+) é reduzido para um teor de etano menor do que 20%, menor do que 17%, menor do que 15%, menor do que 13% ou menor do que 10% separando a fração (R) contendo etano.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a fração contendo etano (R) contém menos do que 1,5%, menos do que 1,0%, menos do que 5000 ppm, menos do que 4000 ppm ou menos do que 3000 ppm etileno.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a fração (R) contendo etano é processada pelo menos em parte pelo craqueamento a vapor (10).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que para obter a primeira fração (C2+) a partir da mistura de hidrocarboneto (C) uma fração (C1-) é separada que contém a proporção predominante do metano e hidrogênio anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto (C), de tal modo que a primeira fração (C2) contém a proporção predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou mais átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto (C).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de hidrocarboneto (C) ou uma fração (C2+) derivada a partir da mesma é sujeitada a um processo de hidrogenação.

8. Sistema de separação (30) ajustado para separar uma mistura de hidrocarboneto (C) que é obtida pelo menos em parte pelo craqueamento a vapor (10) e que contém pelo menos hidrocarbonetos tendo um, dois e três átomos de carbono, incluindo etano e etileno, compreendendo pelo menos uma unidade de separação (31), a qual é ajustada inicialmente para obter uma primeira fração (C2+) da mistura de hidrocarboneto (R), pela separação de outros componentes pelo menos em parte, a dita fração contendo a parte predominante dos hidrocarbonetos tendo dois ou menos átomos de carbono anteriormente contidos na mistura de hidrocarboneto (C), e compreendendo unidades de separação adicionais (32, 33, 34, 35, 36), que são ajustados de forma a subsequentemente obter frações adicionais (C2, C2H4, C3+, C2H6) , dentre as quais está o etileno C2H4, a partir da primeira fração (C2+), caracterizado pelo fato de que uma unidade de separação adicional (51, 53) que é arranjada a montante das unidades de separação adicionais (32, 33, 34, 35, 36) e definida para separar uma fração (R) contendo etano a jusante da primeira unidade de separação (31, 37) e amontante das unidades de separação adicionais (32, 33, 34,35, 36) em uma quantidade que reduz o teor de etano naprimeira fração para menos do que 25%, em que a fração contendo etano (R) compreende no máximo 10% de outros hidrocarbonetos com dois átomos de carbono em uma base molar.

9. Sistema de separação (30), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação adicional (51, 53) está na forma de uma coluna dedestilação que compreende 60 a 120, por exemplo, 70 a 100, em particular 80 a 90 bandejas.

10. Sistema de separação (30), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que é ajustado para realizar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.