BRPI0621142A2 - método de produção de metanol e aparelho para a produção de metanol - Google Patents

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Abstract

MéTODO DE PRODUçãO DE METANOL E APARELHO PARA A PRODUçãO DE METANOL. Trata-se de um aparelho e um método para a produção de metanol que inclui a reação de um gás que contém hidrocarboneto aquecido e um gás que contém oxigênio em um reator; a provisão de uma corrente do produto que compreende metanol; e a transferência de calor da corrente do produto ao gás que contém hidrocarboneto para aquecer o gás que contém hidrocarboneto. Depois de ter removido o metanol e o CO~ 2~ da corrente do produto, os hidrocarbonetos não-processados são misturados com o gás que contém hidrocarboneto para reprocessamento através do reator.

Description

MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE METANOL
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um método e a um aparelho para a produção de metanol.
Os métodos e os aparelhos para a conversão de metano em metanol são conhecidos. É conhecida a execução de uma conversão de fase de vapor do metano em um gás de síntese (mistura de CO e H2) com a sua conversão catalítica subseqüente em metanol tal como descrito, por exemplo, em M. M. Karavaev, Leonov B.E., et al. "Technology of Synthetic Methanol", Moscou, "Chemistry" 1984, páginas 72-125. No entanto, a fim de executar este processo é necessário empregar um equipamento complicado, satisfazer requisitos elevados quanto à pureza do gás, gastar quantidades elevadas de energia para obter o gás de síntese e para a sua purificação, e ter um número significativo de estágios intermitentes do processo. Além disso, para as empresas médias e pequenas com uma capacidade de menos de 2.000 toneladas/dia não é eficiente.
A patente russa no. 2.162.460 inclui uma fonte de gás contendo hidrocarboneto, um compressor e um aquecedor para a compressão e o aquecimento do gás, uma fonte de gás contendo oxigênio com um compressor. Também inclui reatores sucessivamente arranjados com zonas de misturação e de reação alternadas e um meio para alimentar o gás contendo hidrocarboneto em uma primeira zona de misturação do reator e na zona contendo oxigênio em cada zona de misturação, um trocador de calor recuperativo para o resfriamento da mistura de reação através de uma parede por uma corrente de gás contendo hidrocarboneto frio do gás contendo hidrocarboneto aquecido em um aquecedor, um resfriador-condensador, um condensador parcial para a separação de gases residuais e produtos líquidos com uma separação subseqüente de metanol, um encanamento para a alimentação do gás residual no gás contendo hidrocarboneto inicial, e um encanamento para a alimentação de produtos contendo oxigênio residuais na primeira zona de misturação do reator.
Neste aparelho, no entanto, não é possível obter uma retirada rápida do calor da reação de oxidação altamente exotérmica do gás contendo hidrocarboneto por causa das limitações inerentes do trocador de calor. Isto conduz à necessidade de reduzir a quantidade do gás contendo hidrocarboneto suprido e, adiconalmente, reduz o grau de conversão do gás contendo hidrocarboneto. Além disso, até mesmo com o uso do oxigênio como um oxidante, não é possível obter uma recirculação eficiente do gás contendo hidrocarboneto devido ao rápido aumento da concentração de óxidos de carbono no mesmo. Uma parte significativa do oxigênio fornecido é desperdiçada para a oxidação de CO como CO2, o que reduz adicionalmente o grau de conversão do gás contendo hidrocarboneto inicial e provê um superaquecimento adicional da mistura de reação. 0 aparelho também requer a queima de uma quantidade adicional do gás contendo hidrocarboneto inicial a fim de um obter um estágio de rectificação de produtos líquidos com vapor. Uma vez que é necessário resfriar a mistura de gás-líquido após cada reator para a separação de produtos líquidos e o aquecimento subseqüente antes de um reator seguinte, o aparelho é substancialmente complicado, o número de unidades é aumentado, e a energia adicional é desperdiçada.
Um método e um aparelho adicionais para a produção de metanol são descritos no documento da patente RU 2.200.731, em que o gás contendo hidrocarboneto aquecido e comprimido e o gás contendo oxigênio são introduzidos em zonas de misturação de reatores sucessivamente arranjados, e a reação é executada com uma captura controlada do calor ao resfriar a mistura de reação com condensado de água de modo que um vapor seja obtido, e um grau de resfriamento da mistura de reação é regulado por parâmetros de vapor de escape, o qual é utilizado no estágio de retificação de produtos líquidos.
Outros documentos de patentes, tais como as patentes norte-americanas números 2.196.188; 2.722.553; 4.152.407; 4.243.613; 4.530.826; 5.177.279; 5.959.168, e a publicação internacional WO 96/06901, descrevem outras soluções para a transformação de hidrocarbonetos.
Acredita-se que os métodos e os aparelhos existentes para a produção de metanol pode ser melhorados ainda mais.
DESCRIÇÃO RESUMIDA
Conseqüentemente, um objetivo da presente invenção consiste na apresentação de um método e um aparelho para a produção de metanol, que é mais um aperfeiçoamento dos métodos e dos aparelhos existentes.
Uma outra característica dos presentes preceitos consiste na apresentação de um método e um aparelho para a produção de metanol que pode ser utilizado com um processamento mínimo de depósitos de gás e de condensados de gás, e também em qualquer consumidor de gás, tal como usinas de energia, estações de distribuição de gás e de redução de gás, instalações de produção química, etc., ou pequenos produtores de metano, (isto é, minas de carvão, produção de óleo (labaredas), aterros, fazendas).
De acordo com estes objetivos e com outros que tornar-se-ão aparentes em seguida, uma característica da presente invenção reside, falando resumidamente, em um método para a produção de metanol, o qual inclui as etapas de alimentação em um reator de uma corrente de gás contendo hidrocarboneto, alimentação no reator de um gás contendo oxigênio; execução no reator de uma oxidação do gás contendo hidrocarboneto pelo oxigênio do dito gás contendo oxigênio; e, depois de serem removidas as impurezas e os produtos da reação, reciclagem do gás hidrocarboneto não reagido para a corrente de gás contendo hidrocarboneto para mais reação.
Uma outra característica dos presentes preceitos é um aparelho para a produção de metanol, que tem um reator para receber e reagir uma corrente de gás contendo hidrocarboneto com um gás contendo oxigênio, para executar a oxidação do reator do gás contendo hidrocarboneto aquecido pelo oxigênio do dito gás contendo oxigênio. O aparelho também tem um meio para alimentar no reator um gás contendo hidrocarboneto frio para ser misturado diretamente com uma mistura do dito gás contendo hidrocarboneto e do dito gás contendo oxigênio em um estágio posterior da reação para inibir a decomposição do formaldeído. O gás hidrocarboneto não-reagido é processado então para remover os produtos e os contaminadores antes de ser reciclado de volta para a corrente de gás contendo hidrocarboneto.
Conforme pode ser observado, de acordo com os presentes preceitos, uma corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecida e gás contendo oxigênio é alimentada em uma zona de reação ou em um reator, onde uma oxidação da fase de gás do gás contendo hidrocarboneto é executada a uma temperatura e pressão elevadas na zona de reação. A mistura de reação é resfriada antes e separada no gás residual e no líquido. O gás residual é limpado para remover o CO2 e retornado à corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecida.
O gás contendo hidrocarboneto frio é alimentado em uma zona de regulagem do reator para reduzir, por exemplo, a temperatura da reação em 30-90°C e para resultar desse modo em uma produção e uma redistribuição da razão entre os produtos para produzir quantidades correspondentes de metanol e de formaldeído.
De acordo com os presentes preceitos, durante o resfriamento da mistura de reação no condensador parcial, o calor é transmitido a uma corrente de entrada alimentada em uma coluna de retificação de formaldeído para executar a retificação do formaldeído e a regeneração simultânea do solvente limpador principal, o metanol. Dentro do condensador parcial, o gás seco é separado dos líquidos crus, incluindo metanol, o etanol e a água. Os líquidos crus, através do cilindro de vaporização, são alimentados em uma coluna de retificação. A temperatura do topo da coluna fica compreendida entre aproximadamente 70 e aproximadamente 750C, e a pressão na coluna é, por exemplo, de até 0.2 MPa. 0 produto final é passado para a armazenagem ou então para processamento adicional. 0 gás seco é limpado para remover o CO2 e o formaldeído, e então retornado ao reator na corrente de entrada de hidrocarboneto.
A duração da presença da mistura de reação no reator é de aproximadamente 1,2 segundo. 0 período de indução dura aproximadamente 70% deste tempo, e depois disso ocorre um aumento significativo da temperatura da mistura. 0 teor de metanol no gás reagido é de aproximadamente 4 0% devido à sua estabilidade e seletividade elevadas, ao passo que o teor de formaldeído ê de aproximadamente 4% devido à sua estabilidade e seletividade mais baixas. A fim de aumentar a porção de formaldeído para 8-13% no produto final, a temperatura da reação é reduzida em 30-90°C após o período de indução (depois que o formaldeído foi formado) a 0,7-1,4 segundo da reação devido à injeção do gás contendo hidrocarboneto frio na zona de regulagem.
Quando a temperatura da reação é mudada de 370°C para 450°C, o teor de aldeídos é aumentado de 5% para 13% e o teor de ácidos orgânicos é aumentado de 0,5% para 0,7%. A seletividade que fica próxima de um valor máximo com respeito aos produtos orgânicos líquidos, incluindo o metanol e o formaldeído, é mantida ao utilizar uma concentração de oxigênio na mistura de gás inicial de 2-2,8%.
As novas peculiaridades que são consideradas como características para a presente invenção são indicadas particularmente nas reivindicações anexas. A própria invenção, no entanto, ambos tanto à sua construção quanto ao seu método de operação, juntamente com objetos e vantagens adicionais da mesma, será mais bem compreendida a partir da seguinte descrição de realizações específicas quando lida em conexão com os desenhos anexos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
As figuras IA e IB são vistas que mostram esquematicamente um sistema de um aparelho para a produção de metanol de acordo com os presentes preceitos;
as Figuras 2 e 3 são vistas que ilustram concentrações de oxigênio, de formaldeído e de metanol durante reações de acordo com a técnica anterior e de acordo com a presente invenção de maneira correspondente; e
a Figura 4 representa um gráfico que ilustra o rendimento de oxigenados do sistema como uma função da razão de reciclagem.
DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS
Um aparelho para a produção de metanol de acordo com a presente invenção tem um reator 100 que facilita uma oxidação da fase de gás de um gás contendo hidrocarboneto é mostrado nas figuras IA e IB. A Figura IB detalha as entradas e as saídas do reator. 0 reator 100 tem uma zona de reação 102 que é provida com um dispositivo 104 para introduzir uma corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecida e um dispositivo 105 para introduzir um gás contendo oxigênio. Conforme explicado em detalhes a seguir, o gás contendo oxigênio tem de preferência um teor de oxigênio superior a 80% para reduzir a acumulação dos gases inertes devido ao processo de reciclagem.
O reator 100 também tem uma zona de regulagem 108 provida com um dispositivo 110 opcional para introduzir uma corrente de gás contendo hidrocarboneto fria para reduzir a temperatura da reação durante a operação do aparelho. Além disso, o reator 100 é provido com as bolsas térmicas 112 para o controle e a regulagem das temperaturas nas zonas correspondentes, por exemplo, provido com termopares.
O aparelho tem um dispositivo 114 para resfriar a mistura de reação antes da separação. Adicionalmente, o condensador parcial 122 incorpora um trocador de calor de gás-líquido para reduzir ainda mais a temperatura dos produtos. O condensador 122 separa H2O e os álcoois de uma mistura de hidrocarboneto-CO2. O condensador parcial 122 é de preferência isobárico, e não isotérmico, para evitar perdas de pressão. A corrente do produto entra, e a corrente líquida e a corrente gasosa saem do condensador 122.
O bloco 13 9 representa o equipamento que é configurado para separar os contaminadores e os produtos de um componente de gás reciclado contendo hidrocarboneto. A este respeito, o equipamento 13 9 é configurado para remover o CO2 da corrente de produto reduzida. O equipamento 13 9 pode assumir a forma de uma válvula de purga, um absorvedor, um separador de membrana, ou um adsorvedor. É previsto que o equipamento 13 9 pode ser utilizado para regular a porcentagem de outros componentes não-reativos, tal como N2, por exemplo, com uma válvula de purga.
Na eventualidade de o sistema ser configurado para a recuperação de formaldeído, a corrente de produto reduzido gasosa deixa o condensador isobárico 122 e é passada para o limpador 134. 0 limpador 134 impede a acumulação de CO2 e permite a captura física de formaldeído. 0 limpador 134 pode utilizar uma mistura de metanol e água para absorver fisicamente o formaldeído e o CO2 do circuito de reciclagem de gás de hidrocarboneto 135. A eficiência do limpador 134, que pode operar adequadamente sem refrigeração, é tornada possível devido à alta pressão operacional do circuito de reciclagem 135. Isto é oposto às temperaturas criogênicas baixas utilizadas pelos processos de absorção tradicionais. Outros métodos potenciais que podem ser utilizados usam materiais tais como várias aminas que são conhecidas para a remoção de CO2 e formaldeído.
Os gases entram no limpador 134 como um gás "sujo" com uma quantidade de formaldeído e CO2 presente. Estes componentes só estarão presentes em quantidades relativamente diluídas, de modo que a quantidade do absorvente de metanol também é relativamente pequena. Para satisfazer os requisitos mínimos de absorção, pode ser empregada a modificação da vazão do metanol ou da temperatura operacional da coluna do limpador. Se for desejável operar a vazões de absorvente extremamente baixas, então uma temperatura mais baixa pode ser utilizada, por exemplo, de 0°C. Se for desejável operar a temperaturas ambientes ou a temperaturas atingíveis através de água de refrigeração, então uma vazão elevada pode ser utilizada, por exemplo, dez vezes aquela da vazão para 0°C. Em um ou outro cenário, a corrente de absorvente de metanol túrgida 14 é regenerada completamente pela coluna de destilação de formaldeído 138. Opcionalmente, a corrente 14 do limpador 134 pode ser passada através do condensador 122 para propiciar o resfriamento da corrente do produto e o pré- aquecimento da reciclagem do metanol para melhorar a eficiência de energia da coluna de destilação de formaldeído 138 . O reator 10 0 é conectado cora um compressor 124 e um aquecedor 126 para a alimentação de gás contendo oxigênio comprimido e aquecido. O gás contendo hidrocarboneto cru é misturado com o gás de hidrocarboneto limpo proveniente do limpador 134 e aquecido ao utilizar um aquecedor 136. Na eventualidade de os hidrocarbonetos crus terem um elevado teor de CO2, os hidrocarbonetos crus pode ser misturados com a corrente de hidrocarboneto do produto reduzida do condensador 122 antes da entrada do limpador 134 para a remoção de gases contaminadores antes de entrar no reator.
O aparelho também tem uma unidade para a retificação de metanol que inclui um cilindro de vaporização 132, uma coluna de retificação 128, e um vaso 130 do qual o metanol é passado para a armazenagem ou processamento adicional. Esta coluna de retificação 128 é utilizada para separar o metanol (componente chave leve) do etanol (componente chave pesado) e da água (componente não-chave). Tal como antes, é desejável que uma parte do componente chave pesado entre na corrente de material destilado (tal como ditado pela especificação comercial para a formalina). Para a retificação do metanol, uma pureza de 99% ou mais elevada é típica, e 99,999% podem ser obtidos com múltiplas colunas. A corrente 4 entra na coluna e o material destilado, a corrente 5, e a corrente de fundo, a corrente 8, saem da coluna na fase líquida. A corrente 8 tem alguma quantidade de etanol (e talvez de metanol, se o metanol ultra puro for produzido) e será utilizada como a base da composição aquosa da corrente comercial de formalina (corrente 11). Desta maneira, um pouco do etanol é recuperado antes que o restante seja descartado na corrente residual líquida.
Entre a coluna 128 e o condensador 122 é disposto um cilindro de vaporização 132 para a remoção do CO2 e do formaldeído da corrente de produto líquido. A finalidade do cilindro de vaporização 132 é fazer cair a pressão até um nível apropriado antes da entrada na coluna de retificação de metanol 12 8 e remover substancialmente todos os gases dissolvidos, tipicamente CO2 e formaldeído, da corrente de produto líquido.
Em operação, a corrente de gás contendo hidrocarboneto crua com um teor, por exemplo, de até 98% de metano e a corrente de produto de hidrocarboneto reduzida são supridas de uma instalação para a preparação de gás ou qualquer outra fonte ao aquecedor 13 6, no qual é aquecido até a temperatura de 430-470°C. 0 gás contendo hidrocarboneto aquecido é então alimentado na zona de reação 102 do reator 100. 0 ar comprimido com pressão, por exemplo, de 7-8 MPa e com uma relação oxigênio de 80% a 100%, e de preferência de 90% a 95%, também é passado pelo compressor 124 para a zona de reação 102 do reator 100. A reação de oxidação ocorre na zona de reação 102 do reator 100. Entre 2,0 e 3,0% de O2 do volume total dos reagentes são reagidos com a corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecida tal como descrito anteriormente. Para limitar a quantidade de N2 dentro do sistema, por exemplo, a menos de 30%-40%, ou para reduzir o tamanho requerido da corrente de purga para conseguir o mesmo, a corrente de O2 é de preferência substancialmente pura, desse modo limitando a quantidade de N2 que entra no sistema. Uma segunda corrente opcional de gás frio ou, em outras palavras, um gás contendo hidrocarboneto de uma temperatura mais baixa do que os gases no reator é alimentada através do dispositivo de introdução 108 na zona de regulagem do reator 100. Esta corrente é regulada pelo dispositivo de regulagem 120, o qual pode ser formado como um dispositivo de regulagem de suprimento de gás conhecido, uma válvula de regulagem, ou algo do gênero. Esta corrente fria pode ser composta por uma corrente de hidrocarboneto cru, uma corrente reciclada, ou uma parte ou de uma combinação das duas. O regulador é configurado para ajustar o volume ou a pressão do gás contendo hidrocarboneto frio com base nos parâmetros do sistema tais como, mas sem ficar a eles limitados, a pressão, a temperatura ou as porcentagens de produtos da reação a jusante no sistema.
Dependendo do modo pretendido de operação do aparelho, particularmente a produção pretendida de metanol ou de metanol e formaldeído, a mistura de reação é sujeitada à reação no reator sem a introdução do gás contendo hidrocarboneto frio se for desejado produzir exclusivamente metanol. A introdução de gás contendo hidrocarboneto frio é utilizada quando se deseja produzir metanol e formaldeído. Pela introdução do gás contendo hidrocarboneto frio, a temperatura da reação é reduzida, por exemplo, em 30-90° de modo a preservar o teor de formaldeído na mistura separada pela redução da decomposição de formaldeído em CO2.
A mistura de reação é alimentada no trocador de calor 114 para a transferência do calor à corrente de entrada do reator da mistura de reação que sai do reator, e em seguida mais resfriamento é fornecido dentro do condensador parcial 122. A separação da mistura em componentes de alta e baixa volatilidade, (gás seco e líquido cru, respectivamente) é executada no condensador parcial 122 que pode absorver pelo menos uma parte do formaldeído na corrente líquida crua conforme desejado. O gás seco é encaminhado a um limpador 134, enquanto os líquidos crus do condensador 122 são alimentados no cilindro de vaporização 132.
O limpador 134 funciona para remover o CO2 e o formaldeído da corrente de gás seca. A este respeito, o limpador 134 utiliza a água e metanol a uma pressão entre 7 e 8 MPa e uma temperatura entre aproximadamente 0°C e aproximadamente 50°C para absorver o CO2 e o formaldeído. Uma vez que o CO2 e o formaldeído são removidos, a corrente de gás de hidrocarboneto reduzida é reciclada ao misturar a corrente reduzida com a corrente de gás contendo hidrocarboneto crua antes ou dentro do reator, conforme desejado. As correntes de hidrocarboneto cru e reduzida, individualmente ou em combinação, então introduzidas na câmara de reação 100 na entrada 104 ou na entrada 110 depois de serem aquecidas pelo trocador de calor 116 e pelo aquecedor 136 tal como descrito anteriormente.
A coluna de retificação é utilizada para separar o dióxido de carbono (componente não-chave) e o formaldeído (componente chave leve) do metanol (componente chave pesado) e da água (componente não-chave). 0 vapor de metanol túrgido, a corrente 14, entra na coluna de retificação e é separado em um material destilado de formaldeído, a corrente 16, e uma corrente de fundo, a corrente 15. Alguma quantidade de metanol na corrente de material destilado é desejável, uma vez que o metanol é utilizado como um estabilizador para a produção de formalina de grau comercial (6-15% de estabilizador de álcool, 37% de formaldeído, e o restante é água). Ao permitir uma parte do componente chave pesado na corrente de material destilado, a separação é obtida mais facilmente; além disso, as perdas do processo experimentadas tipicamente durante a regeneração de absorvente são anuladas subseqüentemente quando o metanol dentro do material destilado é utilizado para a produção de formalina. A corrente 15 é suplementada pela corrente 31 para substituir todo o metanol que é transferido para a corrente de material destilado, a corrente 16. A combinação da corrente 31 e da corrente 15 resulta na corrente 17, que retorna então ao limpador 134 como absorvente regenerado do metanol. Entrementes, o material destilado de formaldeído, a corrente 16, combina com os vapores do cilindro de vaporização 132, a corrente 7, para formar uma mistura de formaldeído, metanol e dióxido de carbono.
O formaldeído, a água, o metanol e o CO2 removidos pelo limpador 134 são passados para a coluna de retificação de formaldeído 138. A coluna 138 remove o formaldeído e o CO2 da corrente de metanol-água. Pequenas quantidades de metanol são combinadas com o metanol produzido e introduzidas no limpador 134 para remover as quantidades adicionais de CO2 e de formaldeído da corrente de hidrocarboneto reduzida.
O formaldeído livre ou não-aquoso pode ser mantido na fase de gás pela operação do condensador isobárico 122. A corrente líquida do produto de metanol, ou líquidos crus, deve então compreender metanol, etanol e água, permitindo que o formaldeído permaneça na corrente gasosa. Neste caso, a corrente líquida que sai do condensador isobárico 122 pode contornar a parte de retificação de formaldeído do processo e entrar na coluna de retificação de metanol depois de ter passado opcionalmente através do cilindro de vaporização 132.
As Figuras 2 e 3 mostram diagramas da concentração de oxigênio, formaldeído e metanol nas reações sem resfriamento e com resfriamento, respectivamente.
Conforme pode ser observado na Figura 2, aproximadamente após dois segundos, o oxigênio é queimado completamente. Neste momento a temperatura da reação alcança o seu valor máximo e o metanol e o formaldeído são produzidos com suas proporções na mistura de reação. 0 metanol é um produto mais estável no final da reação e a sua concentração permanece substancialmente estável depois de ter alcançado a sua concentração máxima. O formaldeídoe é menos estável e, portanto, com um aumento da temperatura (a temperatura aumenta até que o oxigênio esteja completamente queimado) a sua concentração é reduzida um tanto.
Na reação com resfriamento mostrada na Figura 3, através da introdução de gás frio quando a formação do metanol e do formaldehyde é completada, a temperatura de um período final da reação é reduzida para inibir a decomposição do formaldeído.
A Figura 4 representa um gráfico que descreve o rendimento de materiais oxigenados para o sistema como uma função da razão de reciclagem dos gases de hidrocarboneto de reciclagem. É mostrado um gráfico que ilustra o uso do gás Michigan Antrim que tem 97% de CH4 e 1% de N2. A este respeito, o gráfico mostra um aumento significativo no rendimento do produto o utilizar a mesma corrente de entrada e com pouco aumento em custos de capital. Devido ao fato que o sistema controla eficientemente a pressão e integra o uso da energia do processo, os requisitos de energia são minimizados, aumentando desse modo a economia global do sistema.
Deve ficar compreendido que cada um dos elementos descritos acima, ou dois ou mais em conjunto, também pode encontrar uma aplicação útil em outros tipos de métodos e de construções que diferem dos tipos descritos acima.
Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita tal como incorporado no método e no aparelho para a produção de metanol, não se pretende que fique limitada aos detalhes mostrados, uma vez que várias modificações e mudanças estruturais podem ser feitas sem que se desvie de maneira alguma do caráter da presente invenção.
Sem uma análise adicional, o acima exposto irá revelar de modo amplo a essência da presente invenção que outros podem, ao aplicar o conhecimento atual, adaptar imediatamente para várias aplicações sem omitir as peculiaridades que, do ponto de vista da técnica anterior, constituem razoavelmente características essenciais dos aspectos genéricos ou específicos da presente invenção. O que é reivindicado como novo e que se deseja proteger pela carta patente é indicado nas reivindicações anexas.

Claims (29)

1. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: a provisão de uma primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto aquecido em um reator; a provisão de um gás que contém oxigênio no reator; a execução da oxidação no reator da corrente de gás que contém hidrocarboneto aquecida pelo gás contendo oxigênio para formar uma corrente do produto que compreende metanol e formaldeído; e a transferência de calor da corrente do produto à primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto; a remoção do metanol da corrente do produto; e a remoção do CO2 da corrente do produto para formar uma corrente de produto reduzida que compreende hidrocarbonetos, em que a primeira corrente compreende pelo menos uma porção da corrente de produto reduzida.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a oxidação é uma oxidação parcial sem um catalisador.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a transferência de calor da corrente do produto ao gás que contém hidrocarboneto aquece pelo menos parcialmente o gás que contém hidrocarboneto que é posteriormente aquecido ainda mais para formar a primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto aquecida.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o calor é transferido da corrente do produto ao gás que contém hidrocarboneto em um trocador de calor a jusante do reator.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a porção do trocador de calor do reator compreende uma porção a jusante do reator.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a remoção do CO2 consiste na passagem da corrente do produto através de pelo menos um dentre um depurador de gás, uma corrente de remoção, ou um separador de membrana.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a execução da oxidação no reator ocorre a pressões entre aproximadamente 7 e 8 MPa.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás que contém oxigênio compreende entre 80% e 100% de oxigênio.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás que contém oxigênio compreende menos de 20% de nitrogênio.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a execução da oxidação no reator ocorre a temperaturas entre aproximadamente 43O°C e 470°C.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a provisão do gás que contém hidrocarboneto frio no reator.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação do gás que contém hidrocarboneto frio no reator inclui a alimentação do gás que contém hidrocarboneto frio no reator no estágio quando a formação do metanol e do formaldeido é substancialmente completada, ou posteriormente.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita alimentação do gás que contém hidrocarboneto frio inclui o ajuste da quantidade do gás que contém hidrocarboneto frio de modo a influenciar a extensão da decomposição do formaldeido no reator.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o gás que contém hidrocarboneto frio é mais frio do que o gás que contém hidrocarboneto aquecido.
15. APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: um reator; um primeiro dispositivo de alimentação de gás que contém hidrocarboneto para alimentar no reator uma primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto; um dispositivo para alimentar no reator um gás que contém oxigênio, de modo que no dito reator ocorra uma reação de oxidação do gás que contém hidrocarboneto aquecido com o oxigênio do gás que contém oxigênio para produzir uma corrente do produto que compreende formaldeído e metanol; um dispositivo para remover o CO2 e o formaldeído da corrente do produto; e em que a primeira corrente compreende uma porção da corrente do produto.
16. APARELHO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um segundo dispositivo de alimentação de gás que contém hidrocarboneto, a jusante do primeiro dispositivo de alimentação de gás contendo hidrocarboneto, para alimentar no reator um gás que contém hidrocarboneto frio para ser misturado diretamente com uma mistura de gás que contém hidrocarboneto e o gás que contém oxigênio para produzir a corrente do produto que compreende formaldeído e metanol; e um dispositivo de troca de calor para transferir o calor da corrente do produto ao gás que contém hidrocarboneto alimentado pelo primeiro dispositivo de alimentação.
17. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um aquecedor disposto entre o dispositivo de troca de calor e a entrada do reator input para pré-aquecer adicionalmente o gás que contém hidrocarboneto antes de sua alimentação no reator.
18. APARELHO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a porção de troca de calor do reator compreende uma porção a jusante do reator.
19. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dito segundo dispositivo de alimentação é arranjado em uma localização no dito reator onde a formação de metanol e formaldeído é substancialmente completada.
20. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que um controlador ajusta o segundo dispositivo de alimentação baseado em um ou mais parâmetros operacionais.
21. APARELHO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que um ou mais parâmetros compreendem a temperatura.
22. APARELHO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um condensador que condensa um componente de volatilidade relativamente baixa da corrente do produto para a separação de um componente de volatilidade relativamente alta da corrente do produto.
23. APARELHO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender um retificador de formaldeído a jusante do condensador.
24. APARELHO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender um retificador de metanol a jusante do condensador.
25. APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: um reator; uma primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto acoplada ao reator; uma fonte de um gás que contém oxigênio acoplada ao reator para facilitar uma reação de oxidação do gás que contém hidrocarboneto aquecido com o oxigênio do gás que contém oxigênio para produzir uma corrente do produto que compreende formaldeído e metanol; uma segunda corrente de gás que contém hidrocarboneto, a jusante da primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto, para alimentar no reator um gás que contém hidrocarboneto frio a ser misturado diretamente com uma mistura do gás que contém hidrocarboneto e que contém oxigênio que compreende formaldeído e metanol; um trocador de calor para transferir o calor da corrente do produto à primeira corrente de gás que contém hidrocarboneto; um mecanismo configurado para remover o CO2 da corrente do produto; e em que a primeira corrente compreende uma porção da corrente do produto.
26. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um aquecedor disposto entre o trocador de calor e o reator para pré-aquecer adicionalmente a corrente de gás que contém hidrocarboneto antes de seu acoplamento ao reator.
27. APARELHO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor do reator compreende uma porção a jusante do reator.
28. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a segunda corrente de gás que contém hidrocarboneto é inserida no reator onde a formação de metanol e formaldeído é substancialmente completada.
29. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que um controlador ajusta um parâmetro da segunda corrente de gás que contém hidrocarboneto baseado em um ou mais parâmetros operacionais do sistema.
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