BRPI0621143A2 - método de produção de metanol, método de transferência de uma corrente que contém hidrocarboneto gasoso de uma plataforma costa-afora e método de transporte de uma corrente de hidrocarboneto contendo metano de um poço de produção de hidrocarboneto costa-afora - Google Patents

Abstract

MéTODO DE PRODUçãO DE METANOL, MéTODO DE TRANSFERêNCIA DE UMA CORRENTE QUE CONTéM HIDROCARBONETO GASOSO DE UMA PLATAFORMA COSTA-AFORA E MéTODO DE TRANSPORTE DE UMA CORRENTE DE HIDROCARBONETO CONTENDO METANO DE UM POçO DE PRODUçãO DE HIDROCARBONETO COSTA-AFORA.Trata-se de um aparelho e um método de produção de metanol que inclui a reação de um gás que contém hidrocarboneto aquecido e um gás que contém oxigênio em um reator, para formar 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. Os subprodutos do reator são injetados no solo para aumentar a produção de um poço de produção de hidrocarboneto.

Description

MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, MÉTODO DE TRANSFERÊNCIA DE UMA CORRENTE QUE CONTÉM HIDROCARBONETO GASOSO DE UMA PLATAFORMA COSTA-AFORA E MÉTODO DE TRANSPORTE DE UMA CORRENTE DE HIDROCARBONETO CONTENDO METANO DE UM POÇO DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO COSTA-AFORA

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. "Tecnologia de Metanol Sintético", Moscou, "Química" 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 economicamente viável.

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 refrigerador-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, adicionalmente, 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 õxidos de carbono. 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 satisfazer as necessidades de utilidade de uma retificação de produtos líquidos. 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, e o número de unidades é aumentado.

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 podem 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 ainda que se tornarão 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 de um poço ou uma outra fonte 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 mecanismo para alimentar no reator um refrigerador não-oxidante para ser diretamente misturado 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. 0 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. Os subprodutos da reação, tal como o CO2, podem ser injetados no solo a uma distância predeterminada do poço para aumentar a saída do poço.

Conforme pode ser observado, de acordo com os presentes preceitos, uma corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecido 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 limpo para remover o CO2 e o formaldeído, e retornado à corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecido. 0 gás contendo hidrocarboneto frio é alimentado em uma zona de regulagem do reator para reduzir a temperatura do gás contendo hidrocarboneto para resultar em uma redistribuição da razão entre os produtos para produzir quantidades correspondentes de metanol e de formaldeído. 0 metanol produzido pode então ser injetado em uma corrente de gás natural para reduzir a formação de hidratos dentro do encanamento.

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 75°C, 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. O gás seco é limpo para remover o CO2 e o formaldeído, e então retornado ao reator na corrente de entrada de hidrocarboneto. 0 CO2 pode então ser injetado na terra a uma distância predeterminada do poço para aumentar a saída do poço.

As novas peculiaridades que são consideradas como características para a presente invenção são indicadas particularmente nas reivindicações anexas. A própria invenção, 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 1A e 1B 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;

a Figura 5 representa uma usina de metano em metanol alternativa de acordo com os preceitos da presente invenção;

a Figura 6 representa uma usina de produção de oxigênio opcional mostrada na Figura 5;

a Figura 7 ilustra uma parte de processamento de gás da usina mostrada na Figura 5; e

a Figura 8 representa a parte de processamento de liquido da usina mostrada na Figura 5.

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 1A e 1B. A Figura IB detalha as entradas e as saídas do reator. O reator 100 tem uma zona de reação 102 que é provida com um dispositivo 104 para introduzir uma corrente de gás contendo hidrocarboneto aquecido 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 pelo 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 frio 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 a água 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 139 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 139 é configurado para remover o CO2 da corrente de produto reduzida. 0 equipamento 139 pode assumir a forma de uma válvula de purga, um absorvente, um separador de membrana, ou um adsorvente. É previsto que o equipamento 139 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. Outros métodos potenciais que podem ser utilizados usam materiais tais como várias aminas que são conhecidas para a remoção de CO2 e formaldeído.

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 O0C. 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.

0 reator 100 é conectado com 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 podem 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 128 e remover substancialmente todos os gases dissolvidos, tipicamente CO2 e formaldeído, da corrente de produto líquido.

Em operação, a corrente de gás contendo hidrocarboneto cru com um teor, por exemplo, de até 98% de metano e a corrente de produto de hidrocarboneto reduzido são supridas de uma instalação para a preparação de gás ou qualquer outra fonte ao aquecedor 13 6, no qual é aquecida até a temperatura de 430-470°C. O gás contendo hidrocarboneto aquecido é então alimentado na zona de reação 102 do reator 100. O 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 aquecido 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 12 0, 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. 0 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 à jusante no sistema.

O refrigerador, que é proveniente de uma fonte de refrigerador, funciona de modo a reduzir a temperatura do metano parcialmente oxidado para reduzir a oxidação ou a decomposição contínua do formaldeído. Este refrigerador pode ser qualquer material que pode ser facilmente separado da corrente do produto da reação. Por exemplo, tal como mais bem descrito a seguir, o refrigerador pode ser uma corrente de gás contendo hidrocarboneto ou metano não aquecido.

Preferivelmente, o refrigerador pode ser qualquer material não-oxidante que pode ser facilmente separado dos produtos da reação. A este respeito, o refrigerador pode ser gasoso ou um líquido em aerosol ou em névoa, por exemplo, CO2, formaldeído, metanol, água ou vapor. Também é previsto que o refrigerador pode ser ainda uma mistura de produtos de reação reciclados, água, vapor e/ou gases de hidrocarboneto crus.

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 ê 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. 0 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 cru antes ou dentro do reator, conforme desejado. As correntes de hidrocarboneto cru e reduzido, 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). O 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 5 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. 0 formaldeído 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 pouco. Na reação com resfriamento mostrada na Figura 3, através da introdução de gás frio quando a formação do metanol e do formaldeído 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.

A Figura 5 representa uma usina de metano em metanol 150 alternativa. A usina 150 é posicionada para processar o gás metano que está sendo descarregado de um campo de óleo e gás combinado 152 ou do campo de gás 154. A usina 150, que fica preferivelmente localizada bastante próxima do furo do poço, é geralmente composta por uma usina de processamento de gás 156, uma usina de processamento de líquido 158, e uma usina de produção de oxigênio 160. Com a usina 150, são adicionalmente associadas às usinas de tratamento de água residual e de utilidades 162 e 164.

Conforme mostrado na Figura 6, uma usina de produção de oxigênio 160 opcional pode ser utilizada para ajudar na regulação da oxidação parcial da corrente de hidrocarboneto no reator 100. A usina de produção de oxigênio 160 tem um compressor 161 acoplado a um trocador de calor 163 que funciona para preparar o oxigênio comprimido para a injeção em uma pluralidade de absorventes 165. Depois de ter passado através dos absorventes, a corrente de oxigênio produzido é comprimida e enviada diretamente ao reator 100.

Com referência geral à Figura 7, a parte de processamento de gás da usina 156 funciona geralmente tal como descrito acima (vide as Figuras IA e 1B) . A este respeito, a usina de processamento de gás 156 tem os compressores 17 0 e 172 para elevar a pressão de uma corrente de hidrocarboneto de entrada limpa 174. Esta corrente 174 é então dividida e reagida com o oxigênio no reator 10 0 para oxidar parcialmente o metano tal como descrito acima. É previsto que os parâmetros tais como a duração da reação e a temperatura e a pressão dentro do reator podem ser ajustados para controlar seletivamente a quantidade de CO2, H2O, formaldeído e metanol que é produzida no reator 100. Os produtos reação 176 do reator são transferidos então à usina de processamento de liquido 158.

Conforme mostrado na Figura 8, a usina de processamento de liquido 158 funciona geralmente tal como descrito acima para separar o metanol e o formaldeído da corrente do produto da reação 176. São mostrados os destiladores, os misturadores e os cilindros de vaporização associados que são utilizados para separar os materiais constituintes da corrente do produto da reação tal como descritos em detalhes acima. Especificamente, o CO2 é removido da corrente do produto da reação, bem como o metanol e, caso desejado, o formaldeído. 0 limpador 134 (vide a Figura 5) impede a acumulação de CO2 e permite a captura física do formaldeído. 0 limpador 134 pode utilizar uma mistura de metanol e água para absorver fisicamente o formaldeído e CO2 do circuito de reciclagem de gás hidrocarboneto 135. A eficiência do limpador 134, que pode operar adequadamente sem refrigeração, é tornada possível devido à pressão operacional elevada do circuito de reciclagem 135. Isto é oposto às baixas temperaturas criogênicas utilizadas por processos de absorção tradicionais. Os gases entram no limpador 134 como um gás "sujo" com alguma quantidade de formaldeído e de CO2 presentes. Estes componentes só estarão presentes em quantidades relativamente diluídas, de modo que a quantidade de absorvente de metanol também seja relativamente pequena.

Conforme mencionado anteriormente, é previsto que a saída do reator pode ser ajustada seletivamente para minimizar a quantidade de formaldeído que está sendo produzido pela parte de processamento de gás da usina 156. Quando o CO2 pode ser exalado, é especificamente previsto que o CO2 dos produtos da reação pode ser injetado, a uma distância predeterminada do poço, no solo, para aumentar a saída do poço. A este respeito, é previsto que o CO2 pode ser injetado a qualquer distância apropriada do poço para permitir o aumento de pressões subterrâneas para aumentar a saída de gás ou de óleo do poço. Adicionalmente, é previsto que o CO2 pode ser injetado na caixa do furo do poço ou na zona próxima ao furo do poço, para aumentar a saída de gás ou de óleo e do poço de produção de gás.

Embora seja mostrada como uma usina baseada em terra, é especificamente previsto que a usina 100 pode ser associada com uma aparelhagem de óleo costa-afora. A este respeito, a usina 100 deve estar na aparelhagem costa-afora ou deve estar a uma curta distância predeterminada do equipamento, tal como imediatamente adjacente à aparelhagem costa-afora em uma plataforma flutuável. No caso de uma aparelhagem costa-afora, que esteja produzindo gás natural, é previsto que o metanol convertido a partir da corrente de hidrocarboneto contendo metano deve ser injetado em uma segunda porção da corrente de hidrocarboneto contendo metano para aumentar o fluxo da corrente de hidrocarboneto do poço de óleo costa-afora para a terra. Este metanol é injetado para reduzir a formação de hidratos dentro do encanamento. 0 metanol associado com o gás natural deve ser removido então da corrente contendo hidrocarboneto depois que a corrente alcançar a costa.

Também é previsto que qualquer um dos outros produtos da reação, ou seja, CO2, água ou metanol, pode ser injetado diretamente nas formações subterrâneas contendo hidrocarboneto que circundam a plataforma ou um poço baseado em terra. Especificamente, é previsto que o metanol pode ser injetado nas estruturas de hidrato que circundam o poço de modo a aumentar a saída do gás natural de um poço de produção de gás natural.

Retornando resumidamente à Figura 5, é previsto que o CO2 pode ser injetado em uma parte do poço ao passo que o metanol ou outros produtos da reação podem ser injetados em outras partes do poço. Nas situações onde o gás natural pode ser estriado ou pode ter teores de nitrogênio de mais de 4%, podem ser empregadas instalações para controlar o acúmulo do nitrogênio no circuito de reciclagem. Quando as saídas de qualquer poço particular 152, 154 são baixas, é previsto que uma única usina 100 que tem um processo truncado pode ser utilizada. Nestas situações, somente as partes da instalação relacionadas à oxidação parcial da corrente de hidrocarboneto e as instalações associadas para a remoção do CO2 serão utilizadas perto do poço.

O CO2 removido pode ser coletado, exalado ou injetado novamente no solo. Imediatamente depois da remoção do gás natural e do CO2 associado pelo limpador, os produtos líquidos restantes podem ser transportados na forma líquida do local do poço a um outro local para a separação do formaldeído, do metanol e da água da corrente residual. A este respeito, é prevista uma usina de processamento de liquido centralizada para finalizar o processamento dos processos líquidos (158) que pode ficar localizada a uma distância significativa dos locais de gás natural estriado.

Isto permite o uso de uma instalação de processamento de líquido centralizada 158. Também é previsto que as condições do reator podem ser ajustadas para produzir uma fase líquida que contenha um grau comercial de formalina.

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 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 (45)

1. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: a conversão de um primeiro gás que contém metano em metanol, CO2, H2O, etanol e formaldeído ao utilizar uma reação de oxidação parcial; a separação do CO2 dos produtos da reação; e a injeção do CO2 a uma distância predeterminada de um poço no solo para aumentar o rendimento do poço.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a conversão em um primeiro gás que contém metano é executada ao ajustar a quantidade de CO2, H2O e formaldeído produzidos mediante o ajuste da composição de partida do reator e dos parâmetros do processo de modo a influenciar a seletividade da reação.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a conversão de gás metano em metanol inclui a provisão de um gás que contém oxigênio; a provisão de um primeiro gás que contém metano, a reação do gás que contém oxigênio com o gás que contém metano para formar uma corrente do produto da reação, e a mistura direta de um agente de refrigeração com a corrente do produto da reação para ajustar o grau de oxidação do formaldeído, desse modo aumentando a proporção de CO2 e H2O em relação ao formaldeído.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a mistura direta de um agente de refrigeração inclui a mistura direta de uma segunda corrente de cjás que contém metano na corrente do produto da reação.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da primeira e da segunda correntes de gás que contém metano é tirada do poço.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda correntes de gás que contém metano são tiradas do poço.

7. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: a oxidação parcial de uma corrente que contém hidrocarbonéto gasoso para formar uma corrente do produto da reação que compreende CO2; a separação do CO2 da corrente do produto da reação; e a injeção do CO2 no solo dentro de uma distância predeterminada de um poço.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a corrente de hidrocarbonéto compreende metano.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a oxidação parcial de um hidrocarbonéto gasoso inclui a reação de uma corrente que contém metano com uma corrente que contém oxigênio para formar uma corrente do produto, da reação.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção de uma segunda corrente que contém hidrocarbonéto gasoso da corrente do produto da reação para regular o produto da reação.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a corrente do produto da reação compreende metanol, formaldeído, H2O e CO2.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a reação da corrente da reação para converter o formaldeído em CO2 e H2O.

13. MÉTODO DE TRANSFERÊNCIA DE UMA CORRENTE QUE CONTÉM HIDROCARBONETO GASOSO DE UMA PLATAFORMA COSTA-AFORA, caracterizado pelo fato de compreender: a conversão de uma porção do gás que contém metano da corrente que contém hidrocarboneto gasoso em metanol, CO2, H2O, etanol e formaldeído; a separação do metanol dos produtos da reação; a injeção do metanol na corrente de gás que contém metano; e a separação do CO2 dos produtos da reação.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção do CO2 a uma distância predeterminada do poço no solo para aumentar o rendimento do poço.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a conversão de um gás que contém metano consiste no controle da quantidade de CO2, H2O e formaldeído produzidos em um reator de oxidação parcial.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a conversão de um gás que contém metano inclui a oxidação parcial da corrente de metano utilizando uma pluralidade de reatores para aumentar a conversão por passe do metano em metanol e oxidar ainda mais o produto formaldeído no CO2 e na H2O.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a conversão de gás metano em metanol inclui a provisão de um gás que contém oxigênio; a provisão de um primeiro gás que contém metano, a reação do gás que contém oxigênio com o gás que contém metano para formar uma corrente do produto da reação, e a mistura direta de um agente de refrigeração com a corrente do produto da reação para ajustar a proporção de CO2 e H2O em relação ao formaldeído.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a mistura direta de um gás inclui a mistura direta de uma segunda corrente de gás que contém metano na corrente do produto da reação.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda correntes de gás que contém metano são tiradas do poço.

20. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: a oxidação parcial de uma corrente que contém hidrocarboneto gasoso para formar uma corrente do produto da reação que compreende metanol e CO2 ; a separação do CO2 da corrente do produto da reação; e a injeção do CO2 no solo dentro de uma distância predeterminada de um poço.

21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a corrente de hidrocarboneto compreende metano contendo mais de 4% de nitrogênio.

22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a oxidação parcial de um hidrocarboneto gasoso inclui a reação de uma corrente que contém metano com uma corrente que contém oxigênio para formar uma corrente do produto da reação dentro de uma pluralidade de reatores para minimizar a formação de formaldeído até menos de 0,5%.

23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção de um segundo gás da corrente do produto da reação para regular o produto da reação.

24. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a corrente do produto da reação compreende metanol, formaldeído, H2O, etanol e CO2.

25. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a reação da corrente da reação para converter o formaldeido em CO2 e H2O.

26. MÉTODO DE TRANSPORTE DE UMA CORRENTE DE HIDROCARBONETO CONTENDO METANO DE UM POÇO DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO COSTA-AFORA, caracterizado pelo fato de compreender: a conversão do metano de uma primeira porção da orrente de hidrocarboneto contendo metano em metanol e produtos da reação dentro de uma primeira distância predeterminada do poço; a separação do metanol dos produtos da reação; e a injeção do metanol em uma segunda porção da corrente de hidrocarboneto contendo metano.

27. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a separação do CO2 dos produtos da reação.

28. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção do CO2 a uma segunda distância predeterminada do poço de produção de hidrocarboneto costa-afora.

29. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os produtos da reação compreendem H2O, etanol e formaldeido.

30. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a separação da H2O da corrente da reação e a injeção de pelo menos um dentre o CO2 e a H2O no solo a uma terceira distância predeterminada do poço de produção de hidrocarboneto costa-afora.

31. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção do CO2 em uma caixa de poço do poço de produção de hidrocarboneto costa-afora.

32. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a conversão do metanol a partir de uma corrente de hidrocarboneto contendo metano inclui a provisão de um gás que contém oxigênio; a provisão de um primeiro gás que contém metano, a reação do gás que contém oxigênio com o gás que contém metano para formar uma corrente do produto da reação, e a mistura direta de um agente de refrigeração com a corrente do produto da reação em um reator para ajustar o grau de oxidação do formaldeído, desse modo aumentando a proporção de CO2 e H2O em relação ao formaldeído.

33. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que a mistura direta de um agente de refrigeração inclui a mistura direta de uma segunda corrente de gás que contém metano na corrente do produto da reação.

34. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a-primeira e segunda correntes de gás que contém metano são tiradas do poço de produção de hidrocarboneto costa-afora.

35. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: a oxidação parcial de uma primeira porção de uma corrente que contém hidrocarboneto gasoso de um poço de produção de hidrocarboneto costa-afora, em uma primeira localização de plataforma, para formar uma corrente do produto da reação que compreende CO2 e metanol; a separação do CO2 da corrente do produto da reação; a injeção do CO2 no solo dentro de uma distância predeterminada de um poço; e a injeção do metanol em uma segunda porção da corrente de hidrocarboneto gasoso em uma segunda localização de plataforma.

36. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que a oxidação parcial de uma primeira porção de uma corrente que contém hidrocarboneto gasoso consiste na reação de uma corrente de gás que contém metano com uma corrente que contém oxigênio para formar uma corrente do produto da reação.

37. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção direta de um agente de refrigeração na corrente do produto da reação para regular os produtos da reação da corrente do produto da reação.

38. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a regulagem da quantidade de nitrogênio na primeira porção da corrente que contém hidrocarboneto gasoso.

39. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção dos produtos da reação na região do furo próxima ao poço.

40. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que os produtos da reação compreendem metanol.

41. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE METANOL, caracterizado pelo fato de compreender: a provisão de uma corrente que contém hidrocarboneto gasoso; a regulagem da quantidade de nitrogênio dentro da corrente que contém hidrocarboneto; a oxidação parcialmente de uma primeira porção da corrente - que contém hidrocarboneto gasoso para formar um produto da reação que compreende metanol e CO2; a separação do CO2 da corrente do produto; e a injeção do CO2 no solo dentro de uma distância predeterminada do poço.

42. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente a remoção dos componentes de hidrocarboneto com pesos moleculares maiores ou iguais ao propano da corrente de hidrocarboneto antes da oxidação parcial da primeira porção.

43. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a separação do metanol da corrente da reação.

44. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a injeção de metanol em pelo menos um dos furos próximos ao poço ou de uma segunda porção de gás que contém hidrocarboneto.

45. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a regulagem da quantidade de nitrogênio dentro da corrente que contém hidrocarboneto consiste na diluição da corrente que contém hidrocarboneto.