BRPI0716398A2 - processo fcc com coluna de ascensço dupla - Google Patents

Abstract

PROCESSO FCC COM COLUNA DE ASCENSçO DUPLA. Um processo FCC com colunas de ascensão dupla é descrito em que a primeira e segunda alimentação de hidrocarbonetos (5, 6,) são fornecidas para as respectivas primeira e segunda colunas de ascensão (2, 4,) para fabricar um efluente rico em etileno, propileno e/ou aromáticos. Onde as alimentações de hidrocarbonetos são diferentes, as respectivas colunas de ascensão podem ter condições diferentes para favorecer a conversão para etileno e/ou propileno. Uma quantidade menor de um precursor de coque (80, 82) pode ser adicionada a uma ou ambas as alimentações de hidrocarboneto (5, 6) para reduzir ou eliminar a quantidade de combustível suplementar necessária para equilibrar o calor do sistema. As alimentações diferentes, incluindo o precursor de coque e quaisquer correntes de reciclo (36,44) podem ser segregadas por tipo para melhorar os rendimentos de olefina, incluindo uma forma de realização onde as alimentações parafinicas são fornecidas para uma coluna de ascensão e as alimentações olefinicas para a outra.

Description

"PROCESSO FCC COM COLUNA DE ASCENSÃO DUPLA" CAMPO TÉCNICO

As formas de realização se referem geralmente a operações de unidades (FCC) de craqueamento catalítico fluidizado com colunas de suspensão dupla para produzir olefinas e/ou aromáticos a partir de uma ou mais alimentações de hidrocarbonetos leves. As formas de realização geralmente se referem a métodos para empregar a segregação e/ou misturação de cargas de alimentação de hidrocarbonetos leves e/ou pesados. ANTECEDENTE DA TÉCNICA

Este antecedente é uma discussão geral da tecnologia (FCC) de craqueamento catalítico de fluido básico usado em refinarias para maximizar os rendimentos para combustíveis de transporte tais como gasolina e destilados. O processo FCC usa um reator chamado coluna de ascensão dupla, essencialmente um tubo, no qual um gás com alimentação de hidrocarbonetos é intimamente contatado com partículas pequenas de catalisador para afetar a conversão da alimentação em produtos mais valiosos. A unidade FCC converte alimentações de gasóleo "craqueando" os hidrocarbonetos em moléculas menores. Tanto a mistura de catalisador quanto o gás de hidrocarbonetos resultantes fluem na coluna de ascensão, por essa razão o termo craqueamento catalítico de fluido.

Como empregada nas refinarias de hoje, a unidade FCC pode converter alimentações pesadas primárias (tais como, gasóleos a vácuo, crus reduzidos, fundos de torre atmosférica, fundos de torre a vácuo e similares), em produtos combustíveis de transporte (tais como gasolina, diesel, óleos para aquecimento, e gases liqüefeitos de petróleo). Para aumentar os rendimentos em petroquímicos mais valiosos na unidade FCC, tais como etileno e propileno, as refinarias estão operando com severidade alta e/ou usando cargas de alimentação leve, tais como nafta leve craqueada na coluna de ascensão para co-craquear com alimentações pesadas. A reação de craqueamento é endodérmica, significando que o aquecimento deve ser fornecido para o processo do reator para aquecer a carga de alimentação e manter a temperatura da reação. Durante o processo de conversão com alimentações pesadas, coque é formado. O coque é depositado no catalisador e queimado no fim com uma fonte de oxigênio tal como ar em um regenerador. A queima do coque é um processo exotérmico. Que pode fornecer o aquecimento necessário para a reação de craqueamento. O calor resultante da combustão da regeneração aumenta a temperatura do catalisador, e o catalisador quente é re-circulado para entrar em contato com a alimentação na coluna de ascensão, desse modo mantendo o equilíbrio térmico total no sistema. Em uma operação equilibrada, nenhuma fonte de aquecimento ou combustível externa é necessária para suplementar o aquecimento da combustão do coque. Poderia existir um desequilíbrio térmico, tal como, fabricar muito coque e gerar aquecimento excessivo para as reações, é possível usar um resfriador de catalisador ou outras modificações no processo em mitigação, especialmente com alimentações pesadas ou operações de alta severidade. Como praticado nos dias de hoje, a unidade FCC primariamente craqueia o gasóleo e alimentações mais pesadas.

A técnica antecedente ensina vários meios para conversão de alimentações leves tal como correntes olefínicas e parafínicas C4+ em produtos mais valiosos, tal como propileno. O processamento de alimentações leves, geralmente com números de carbono menores do que 12, coloca seus próprios e únicos aspectos com relação a duas áreas críticas, chamada maximização dos rendimentos de propileno e etileno, e mantém o equilíbrio térmico com fabricação insuficiente de coque. Estes aspectos se tornam ainda mais importantes quando alimentações mais leves são contatadas com catalisadores formulados especificamente para alimentações leves e produção superior de etileno e propileno.

Ao contrário das alimentações pesadas, as alimentações leves não produzem coque suficiente para manter o equilíbrio térmico na unidade FCC. Consequentemente, uma fonte externa de entrada de calor é exigida para manter a unidade FCC em equilíbrio térmico quando usando predominantemente alimentações leves. Uma solução tem sido usar um óleo combustível importado para remover finos de catalisador do efluente do reator com coluna de ascensão, colocando em combustão o óleo combustível importado para o equilíbrio térmico da unidade FCC.

Para maximizar a utilização de alimentações de baixo valor dentro de uma refinaria ou complexo petroquímico, os produtores têm introduzido muitas alimentações mais leves na unidade FCC. Alimentações mais leves exigem uma temperatura mais quente na coluna de ascensão para craquear eficientemente, mas, quando introduzidas em uma proporção pequena dentro de uma corrente de alimentação pesada, irão levar a uma produção de coque ainda maior. Isto ocorre porque embora a produção de coque a partir de alimentações leves seja significantemente menor do que para de alimentações pesadas com a mesma temperatura, o fabricação de coque a partir da alimentação pesada é aumentada com temperaturas operacionais superiores. Condições que maximizam a produção de propileno geralmente exigem temperaturas relativamente altas que aumentam a produção de coque, particularmente a partir de alimentação pesada. Alimentações leves raramente fabricam 1% de coque, enquanto o rendimento de coque a partir de alimentações pesadas poderia ser tão alto quanto 10-15%. O excesso de coque nas alimentações pesadas sob condições maximização de propileno poderia geralmente levar a um desequilíbrio térmico no sistema, a menos que um resfriador de catalisador fosse usado.

Na técnica antecedente, o uso de excesso de calor a partir do coque formado na coluna de ascensão de alimentação pesada para fornecer o calor da reação exigido pela alimentação mais leve pode ser fornecido para uma segunda coluna de ascensão que é geralmente mais eficiente. Eng. et al., "Economic Routes to Propylene," Hydrocarbon Ásia, página 36, (julho/agosto 2004), descreve a produção de combustíveis de transporte a partir de uma alimentação pesada tal com gasóleo a vácuo em uma unidade FCCC convencional como uma linha de base. Entretanto, se o objetivo é maximizar petroquímicos, a unidade FCC pode usar ambas as alimentações, pesadas e leves. Um reator com colunas de ascensão dupla pode ser usado. No processo com colunas de ascensão dupla, uma alimentação leve é fornecida para uma coluna de ascensão para produzir as olefmas que são desejadas, enquanto uma carga de alimentação pesada ou resíduo de petróleo convencional é fornecido para outra coluna de ascensão para fabricar gasolina e/ou destilados. O catalisador das colunas de ascensão dupla é regenerado em um regenerador em comum. O calor da regeneração dos depósitos de coque, primariamente no catalisador das colunas de ascensão de alimentação pesada, é equilibrado para operação em ambas as colunas de ascensão. Já que as condições de craqueamento mais favoráveis para a alimentação leve e alimentação pesada são freqüentemente muito diferentes, a segregação completa de uma alimentação pesada a partir de uma alimentação craqueada em colunas de ascensão dupla leva a benefícios na operação e no rendimento.

A integração de zonas de craqueamento catalítico de olefmas leves e gasóleo com uma zona de craqueamento pirolítico para maximizar a produção eficiente de petroquímicos permite a produção de uma corrente do produto total com máximo de etileno e/ou propileno direcionando as várias correntes de alimentação e correntes de reciclo para a(s) zona(s) de craqueamento apropriadas, por exemplo, etano/propano para a zona de pirólise de vapor, gasóleo ceroso para uma zona de craqueamento de alta severidade e olefmas C4 - C6 para a zona de craqueamento de olefina leve, aumentando o valor do equilíbrio do material produzido pelas unidades integradas.

Processos para craquear catalicamente e não cataliticamente cargas de alimentação de hidrocarbonetos são bem conhecidos. O craqueamento a vapor em uma fornalha e o contato com sólidos particulados não catai íticos quente são dois processos de craqueamento não catalítico bem conhecidos. O craqueamento catalítico de fluido e o craqueamento catalítico profundo são dois processos de craqueamento catalítico bem conhecidos.

O craqueamento catalítico profundo é um processo em que uma carga de alimentação de hidrocarbonetos pré-aquecida é craqueada sobre um catalisador acídico sólido aquecido em um reator com temperaturas na faixa de cerca de 500°C a cerca de 730°C. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A descrição detalhada será mais bem entendida em associação com os desenhos que acompanham como se segue:

A figura 1 é uma representação esquemática de um reator FCC com colunas de ascensão dupla que pode ser usado para processar diversas alimentações leves.

A figura 2 é um diagrama de fluxo do processo em bloco para uma forma de realização de um método para incorporar um reator FCC com colunas de ascensão dupla com um ou mais reciclos do processamento a jusante.

A figura 3 é uma comparação gráfica dos rendimentos de propileno mais etileno como uma função da temperatura das colunas de ascensão entre uma alimentação parafínica e uma alimentação olefínica em condições operacionais de maximização de propileno típicas (alimentação olefínica com 0,1 por cento de vapor, por peso de óleo, e uma relação óleo para catalisador de 15:1; alimentação parafínica com 0,5 por cento de vapor, por peso de óleo e uma relação de óleo para catalisador de 23:1). DESCRIÇÃO DETALHADA

As formas de realização são detalhadas abaixo com referência as Figuras listadas. Antes de explicar as formas de realizações em detalhes, deve ser entendido que as formas de realização não estão limitadas a formas de realizações em particular e que elas podem ser praticadas e realizadas de várias formas.

Um sistema FCC com colunas de ascensão dupla pode ser usado para processar hidrocarbonetos leves em ambas as colunas de ascensão para favorecer a produção de aromáticos e/ou olefinas. Melhoramentos têm sido vistos na seletividade e conversão operando as colunas de ascensão em condições independentemente selecionadas dependendo da natureza da alimentação de hidrocarbonetos leves. Através da segregação das alimentações para as colunas de ascensão, cada alimentação pode ser processada em condições que otimizam a produção de olefinas. Para alimentações diferentes, as condições apropriadas na coluna de ascensão podem ser diferentes, por exemplo, com alimentações de hidrocarbonetos leves parafínicas e olefínicas segregadas, a coluna de ascensão recebendo a alimentação parafínica pode ter uma temperatura superior, relação de óleo para catalisador superior, e pressão parcial de hidrocarboneto inferior com relação a coluna de ascensão para a qual a alimentação olefínica é fornecida. Um precursor de coque pode ser também alimentado para uma das colunas de ascensão em uma proporção menor para reduzir ou eliminar a quantidade suplementar de combustível usado para regeneração do equilíbrio térmico do sistema. A introdução de um precursor de coque é benéfica quando predominantemente craqueando alimentações de hidrocarbonetos leves que de outra forma não poderia fabricar coque suficiente para o equilíbrio térmico do sistema do reator.

O precursor de coque é fornecido para a coluna de ascensão

com a alimentação de hidrocarbonetos leves com a qual ele é mais compatível para a produção de olefma.

Em uma forma de realização, um processo FCC com colunas de ascensão dupla inclui: craquear uma primeira alimentação de hidrocarbonetos leves em uma primeira coluna de ascensão sob condições FCC na primeira coluna de ascensão para formar um primeiro efluente enriquecido com etileno, propileno ou uma combinação dos mesmos; e craquear uma segunda alimentação de hidrocarbonetos leves em uma segunda coluna de ascensão sob condições FCC na segunda coluna de ascensão para formar um segundo efluente enriquecido com etileno, propileno ou uma combinação dos mesmos. A primeira e segunda alimentações de hidrocarbonetos são diferentes e as condições FCC da primeira coluna de ascensão e segunda coluna de ascensão são independentemente selecionadas para favorecer a produção de etileno, propileno ou uma combinação dos mesmos. O processo inclui ainda recuperar o catalisador e separar o gás do primeiro e segundo efluentes FCC, opcionalmente em um dispositivo de separação comum. O catalisador recuperado é regenerado a partir da primeira e segunda coluna de ascensão através da combustão de coque em um regenerador para obter catalisador regenerado quente; e o catalisador regenerado quente pode ser re-circulado para a primeira e segunda coluna de ascensão para sustentar um modo operacional contínuo.

A primeira e segunda alimentação de hidrocarbonetos leves pode ser qualquer carga de alimentação de hidrocarbonetos com hidrocarbonetos leves tendo dentre quatro ou mais átomos de carbono. Exemplos destes hidrocarbonetos incluem hidrocarbonetos parafinicos, cicloparafínicos, monoolefínicos, diolefínicos, cicloolefínicos, naftênicos e aromáticos, e oxigenados de hidrocarbonetos. Exemplos ainda representativos incluem nafta leve parafínica; nafta pesada parafínica; nafta leve olefínica, nafta pesada olefínica, C4's parafinicos mistos; C4's olefínicos mistos (tal como refinados); C5 's parafinicos mistos; C5's olefínicos mistos (tal como refinados); C6's parafinicos e cicloparafínicos mistos; frações não aromáticas de uma unidade de extração de aromáticos; produtos contendo oxigenados a partir de uma unidade Fisher Tropsch; ou similares; ou qualquer combinação dos mesmos. Oxigenados de hidrocarbonetos podem incluir álcoois tendo números de carbono na faixa de um a quatro, éteres tendo números de carbono de dois a oito e similares. Exemplos incluem metanol, etanol, éter de dimetila, éter de butila terciária de metila (MTBE), éter de butila terciária de etila, éter de metil amila terciária (TAME), éter de metil amila terciária e similares.

Em uma forma de realização, a primeira e segunda alimentação de hidrocarbonetos leves pode ser diferente. Em uma forma de realização, as condições FCC da primeira coluna de ascensão e da segunda coluna de ascensão podem ser diferentes. As condições podem incluir temperatura, relação de catalisador para óleo, pressão parcial de hidrocarbonetos, relação óleo para vapor, tempo de residência, ou similares, ou uma combinação dos mesmos.

Em uma forma de realização, a primeira alimentação de hidrocarbonetos leves pode ser olefínica e a segunda alimentação de hidrocarbonetos leves pode ser parafínica. As condições FCC da segunda coluna de ascensão podem incluir uma temperatura superior, relação de catalisador para óleo superior, e pressão parcial de hidrocarbonetos inferior com relação as condições FCC da primeira coluna de ascensão. Em uma forma de realização, a segunda alimentação de hidrocarbonetos pode incluir uma corrente de reciclo recuperada a partir do gás separado, a qual pode incluir hidrocarbonetos parafmicos e olefínicos tendo de quatro a doze átomos de carbono.

Em uma forma de realização, a combustão de coque pode ser em um regenerador comum. O coque no catalisador recuperado é insuficiente e a regeneração pode incluir a combustão de combustível suplementar introduzido para o regenerador, para manter um equilíbrio térmico de estado constante. Exemplos de combustível suplementar incluem óleo combustível, gasolina combustível ou similares. Em uma forma de realização, o precursor de coque para a primeira ou segunda coluna de ascensão com a respectiva primeira ou segunda alimentação de hidrocarbonetos leves tem uma relação de 1 a 40 partes em peso de precursor de coque para 100 partes em peso de alimentação de hidrocarboneto novo. O precursor de coque pode ser acetileno, acetileno substituído por alquila ou alila, (tal como acetileno de metila, acetileno vinílico, ou similares), uma diolefina (tal como butadieno), ou combinações dos mesmos. Em uma forma de realização, o processo pode incluir preparar a primeira alimentação de hidrocarbonetos leves hidrogenando parcialmente uma corrente rica em diolefina para obter a primeira alimentação de hidrocarbonetos leves. Como um exemplo, a primeira alimentação de hidrocarbonetos leves pode incluir mono-olefinas e de 0,05 a 20 ou de 1 a 15 por cento em peso de diolefinas.

Em uma forma de realização, o precursor de coque pode ser uma alimentação de hidrocarbonetos pesados. Em uma forma de realização, o precursor de coque pode incluir um hidrocarboneto aromático ou um precursor aromático que forme aromáticos no reator de craqueamento, o qual é alimentado para a primeira coluna de ascensão com uma alimentação olefínica. Desta forma, a alimentação para a segunda coluna de ascensão é parafínica, e as condições operacionais da segunda coluna de ascensão podem incluir temperatura superior, relação de catalisador para óleo superior, e/ou pressão parcial de hidrocarbonetos inferior com relação a primeira coluna de ascensão.

Em uma forma de realização, o precursor de coque pode incluir um gasóleo, que é alimentado para a segunda coluna de ascensão com uma alimentação parafínica. Onde a alimentação para a primeira coluna de ascensão é olefínica, as condições operacionais da segunda coluna de ascensão com a alimentação de precursor de hidrocarboneto parafínico/coque de gasóleo podem incluir uma temperatura superior, uma relação de catalisador para óleo superior, e/ou pressão parcial de hidrocarbonetos inferior com relação a primeira coluna de ascensão.

Em uma forma de realização em que o coque no catalisador recuperado a partir das alimentações de hidrocarbonetos leves é insuficiente sozinho, a introdução do precursor de coque pode prover fabricação adicional de coque, de modo que a combustão de combustível suplementar, de outro modo introduzido para o regenerador como necessário para manter um equilíbrio térmico de estado constante, pode ser reduzida ou eliminada. Se desejado, a introdução do precursor de coque pode ser controlada com uma taxa para prover fabricação de coque adicional para manter um equilíbrio térmico de estado constante sem combustível suplementar, ou com uma taxa dada de combustível de suplementação.

Em uma forma de realização, o processo com colunas de ascensão dupla pode incluir o condicionamento do gás separado do primeiro e segundo efluentes para remover oxigenados, gases ácidos, água ou uma combinação dos mesmos para formar uma corrente condicionada. O condicionado pode ser separado dentro de pelo menos uma corrente de gás residual, uma corrente intermediária, e/ou uma corrente pesada. Como um exemplo, a corrente de gás residual pode incluir uma corrente de produto etileno, uma corrente de produto propileno, uma corrente leve compreendendo etano, propano, ou uma combinação dos mesmos. Como um exemplo, a corrente intermediária pode incluir olefinas selecionadas dentre olefinas C4 a Cg e misturas das mesmas. Como um exemplo, a corrente pesada pode incluir hidrocarbonetos C6 e superiores. A corrente intermediária pode ser reciclada para a primeira coluna de ascensão. A corrente pesada pode ser reciclada para a segunda coluna de ascensão. O primeiro e segundo efluentes podem ser misturados e condicionados juntos em uma unidade de condicionamento comum, ou o primeiro e segundo efluentes podem ser condicionados separadamente. Se desejado, o processo pode ainda incluir: hidrotratar a corrente pesada para obter uma corrente hidrotratada; extrair uma corrente do produto compreendendo benzeno, tolueno, xilenos ou uma mistura dos mesmos a partir da corrente hidrotratada para obter uma corrente de refinado pobre em aromáticos; e/ou reciclar a corrente de refinado para a segunda coluna de ascensão.

Como usado aqui, o termo "leve" com relação a carga de alimentação ou hidrocarbonetos geralmente se refere a hidrocarbonetos tendo um número de carbono menor do que 12, e "pesada" se refere a hidrocarbonetos tendo um número de carbono maior do que 12. Como usado aqui, "número de carbonos" se refere ao número de átomos de carbono em um composto específico, ou em referência a uma mistura de hidrocarbonetos com número médio ponderai de átomos de carbono.

Como usado aqui "nafta" ou "nafta de faixa completa" se refere a uma mistura de hidrocarbonetos tendo um ponto 10 por cento abaixo de 175°C (347° F) e um ponto 95 por cento abaixo de 240°C (464° F) como determinado pela destilação de acordo com o método padrão de ASTM D86; "nafta leve" para uma fração de nafta com uma faixa de ebulição dentro da faixa de C4 a 166°C (330° F); e "nafta pesada" para uma fração de nafta com uma faixa de ebulição dentro da faixa de 166°C (330° F) a 211°C (412° F).

Como usado aqui, o termo "parafínico" em referência a uma alimentação ou corrente se refere a uma mistura de hidrocarbonetos leves compreendendo pelo menos 80 por cento em peso de parafinas, não mais do que 10 por cento em peso de aromáticos, e não mais do que 40 por cento em peso de cicloparafinas.

Como usado aqui, o termo "aromáticos" em referência a uma alimentação ou corrente se refere a uma mistura de hidrocarbonetos leves compreendendo mais do que 50 por cento em peso de aromáticos.

Como usado aqui, o termo "olefinico" em referência a uma alimentação ou corrente se refere a uma mistura de hidrocarbonetos leves compreendendo pelo menos 20 por cento em peso de olefinas.

Como usado aqui, o termo "C4's mistos" em referência a uma alimentação ou corrente se refere a uma mistura de hidrocarbonetos leves compreendendo pelo menos 90 por cento em peso de compostos de hidrocarbonetos tendo 4 átomos de carbono.

Como usado aqui, o termo "gasóleo ceroso" se refere a um gasóleo compreendendo pelo menos 40 por cento em peso de parafinas e tendo uma fração de pelo menos 50 por cento em peso de ebulição acima de 345°C.

Como usado aqui, o termo "colunas de ascensão dupla" é usado para se referir a unidades FCC empregando duas ou mais colunas de ascensão. Ao operar considerações de projeto mecânico e de complexidade podem limitar a unidade FCC com colunas de ascensão dupla a duas colunas de ascensão na prática, uma unidade FCC com colunas de ascensão dupla pode ter três, quatro ou ainda mais colunas de ascensão. A figura 1 é uma representação esquemática de um reator FCC com colunas ascensão dupla que pode ser usado para processar alimentações leves diversas.

Como usado aqui, referência a uma temperatura na coluna de ascensão deve significar a temperatura do efluente saindo no topo da coluna de ascensão. Porque as reações na coluna de ascensão são freqüentemente endotérmicas, o equilíbrio térmico das alimentações da coluna de ascensão (hidrocarboneto, vapor e catalisador pré-aquecido) pode ser maior do que a temperatura de saída da coluna de ascensão e a temperatura irá variar através da coluna de ascensão dependendo das reações.

Como usado aqui, uma relação de catalisador para óleo deve significar o peso de catalisador para o peso de alimentação de óleo para a coluna de ascensão. A fabricação de coque delta e/ou coque se refere ao coque puro depositado no catalisador, expresso como uma percentagem em peso de catalisador. A proporção de vapor em uma alimentação se refere a proporção ou percentagem da vapor com base no peso total da alimentação de hidrocarbonetos para a coluna de ascensão (excluindo o catalisador).

No craqueamento catalítico, partículas de catalisador são aquecidas e introduzidas dentro de uma zona de craqueamento fluidizado com uma alimentação de hidrocarbonetos. Exemplos de temperaturas na zona de craqueamento são de cerca de 425°C a cerca de 705°C. Exemplos de catalisadores utilizáveis no craqueamento catalítico fluidizado incluem zeólitos do tipo-Y, USY, REY, RE-USY, faujasita e outros zeólitos de ocorrência sintética ou natural e misturas dos mesmos. Para o craqueamento de alimentações leves, catalisadores de zeólitos podem ser usados sozinhos ou em conjunto com outros catalisadores conhecidos utilizáveis em craqueamento catalítico fluidizado, (tal como, peneiras moleculares de zeólito cristalino, contendo ambos sílica e alumina com outros modificadores tal como fósforo). Aluminossilicatos cristalinos usados no craqueamento de alimentações leves são exemplificados pelo catalisador ZSM-5 e similares.

Os processos de craqueamento catalítico descritos aqui podem incluir contatar o catalisador diretamente com uma carga de alimentação, formando um produto craqueado cataliticamente. O catalisador pode ser separado do produto craqueado cataliticamente. Uma quantidade substancial dos hidrocarbonetos que permanecem com o catalisador separado do coque pode então ser removida. O coque pode então ser queimado para re-usar o catalisador na reação.

A carga de alimentação pode ser pré-aquecida a partir do calor de refugo provido pelas etapas de fracionamento do processo a jusante, incluindo, mas não limitado aos sistemas de bombeamento por calor de refugo do fracionador principal. Estes sistemas de bombeamento por calor de refugo do fracionador principal circulam as correntes do fracionador compreendendo alguma ou toda a gasolina craqueada e óleos mais pesados para facilitar a remoção do calor das seções críticas do fracionador. A temperatura da carga de alimentação pré-aquecida antes da reação pode estar na faixa de cerca de 90°C a cerca de 370°C, mas pode ser pré-aquecida até 5IO0C e fornecida para as colunas de ascensão como vapor ou uma corrente de vapor e líquido mista em duas fases.

A carga de alimentação pré-aquecida é contatada com um

catalisador de craqueamento catalítico fluidizado regenerado provido a uma temperatura na faixa de cerca de 425°C a cerca de 815°C, e reagida através e dentro de um reator com coluna de ascensão ou reator com leito fluidizado. Para alimentações pesadas craqueadas para produzir combustíveis de transporte, a mistura de catalisador de craqueamento catalítico e hidrocarbonetos craqueados cataliticamente geralmente sai do reator com colunas de ascensão com uma temperatura de reação na faixa de cerca de 450°C a cerca de 680°C. A pressão dos processos de craqueamento catalítico de fluido mais modernos pode estar na faixa de cerca de 68 kPa a cerca de 690 kPa. Exemplos de relações de catalisador para óleo para alimentações pesadas, medidas em peso de catalisador para peso de óleo, podem estar na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 20:1. Relações de catalisador para óleo para alimentações pesadas de cerca de 5:1 a cerca de 10:1 provem os melhores resultados para fabricação de combustíveis de transporte. As colunas de ascensão no processo com colunas de ascensão

dupla descritos aqui incluem uma zona de craqueamento catalítico fluidizado para alimentações de hidrocarbonetos leves. Tais unidades de craqueamento catalítico podem ser do tipo projetado para aumentar os rendimentos de propileno a partir das cargas de alimentação FCC. Tal unidade de craqueamento catalítico, aumentando os rendimentos de propileno através da combinação dos efeitos das formulações de catalisador contendo níveis altos de ZSM-5 e da tecnologia do equipamento com colunas de ascensão dupla, inclui uma coluna de ascensão de alta severidade projetada para craquear a nafta excedente ou outras correntes de hidrocarbonetos leves em olefinas leves.

Outra forma de tecnologia FCC utilizável em uma ou ambas as colunas de ascensão dupla descritas aqui, é um processo que emprega um reator catalítico fluidizado para converter hidrocarbonetos leves, geralmente na faixa de C4 a C8, para uma corrente de produto mais valiosa rica em propileno. Esta tecnologia FCC está disponível através da licença de Kellog Brown & Root com a designação de SUPERFLEX. A tecnologia SUPERFLEX é um processo que emprega um reator catalítico fluidizado para converter hidrocarbonetos leves, geralmente na faixa de C4 a C8, para uma corrente de produto mais valiosa rica em propileno. Correntes com um teor de olefinas relativamente alto são as melhores alimentações para o reator SUPERFLEX. Consequentemente, frações C4 e C5 subprodutos da planta de olefinas, ou parcialmente hidrogenadas ou como refinados de um processo de extração são alimentações excelentes para este tipo de unidade FCC. Um dos benefícios do processo é a sua habilidade para processar outras correntes ricas em olefinas com valor potencialmente baixo, tal como FCC e naftas leves do coqueificador da refinaria. Estas correntes, considerando as regulamentações novas para motores a gasolina com relação a especificações da pressão do vapor, teor de olefinas e oxigenados, podem ter cada vez mais um valor baixo como carga de mistura para gasolina, mas são alimentações boas para o reator SUPERFLEX. Além de propileno, o processo produz também um subproduto de etileno e alguma coisa de teor elevado em octano, a fração de gasolina aromática que adiciona mais valor a margem operacional total.

Nafta FCC (tal como, nafta cat leve) pode ser re-craqueada na presença de um ou mais catalisadores zeolíticos tal como, ZSM-5, com relações relativamente altas de catalisador para óleo e temperaturas de saída na coluna de ascensão altas, para produzir olefinas. Para rendimentos máximos de olefinas a partir das alimentações olefínicas leves (tal como, nafta craqueada reciclada), a coluna de ascensão opera com uma temperatura de saída na coluna de ascensão de aproximadamente 590°C a 675°C; a partir de C4's olefínicos mistos com uma temperatura de saída na coluna de ascensão de aproximadamente 550°C a 650°C; ou a partir de C5's olefínicos com uma temperatura de saída na coluna de ascensão de aproximadamente 65O0C a 675°C; A pressão operacional para alimentações olefínicas leves geralmente está na faixa de cerca de 40 kPa a cerca de 700 kPa. Exemplos de relações de catalisador para óleo para alimentações olefínicas leves, medidas em peso de catalisador para peso de óleo são de cerca de 5:1 a cerca de 70:1, em que relações de catalisador para óleo para alimentações olefínicas leves de cerca de 12:1 a cerca de 18:1 provêem os melhores resultados para fabricação de propileno.

Para rendimentos máximos de olefínas a partir de alimentações parafínicas leves tais como refinados não aromáticos de uma unidade de extração de aromáticos, a coluna de ascensão opera com uma temperatura de saída na coluna de suspensor de aproximadamente 620°C a 720°C; e para alimentações parafínicas tal como pentano, com uma temperatura de saída na coluna de ascensão de aproximadamente 620°C a 700°C. A pressão operacional para alimentações parafínicas leves geralmente está na faixa de cerca de 40 kPa a cerca de 700 kPa. Exemplos de relações de catalisador para óleo para alimentações parafínicas leves, medidas em peso de catalisador para peso de óleo geralmente estão na faixa de cerca de 5:1 a cerca de 80:1, em que relações de catalisador para óleo para alimentações parafínicas leves de cerca de 12:1 a cerca de 25:1 provêem os melhores resultados para fabricação de propileno.

A combinação de temperatura e níveis altos de ZSM-5 permite

que olefínas leves e/ou parafinas leves na faixa da gasolina sejam craqueadas. A temperatura alta da saída da coluna de ascensão e o aquecimento alto da reação maximizam a efetividade do catalisador.

O reator (conversor) compreende quatro seções: coluna de ascensão/reator, desengatador, extrator e regenerador. Sistemas associados para o reator podem ser sistemas FCC padrão e incluem fornecimento de ar, manipulação de gás de chaminé e recuperação de calor. Os topos do reator podem ser resfriados e lavados para recuperar o catalisador arrastado, que é reciclado de volta para o reator. O produto do topo puro pode ser direcionado para o fracionador primário na planta das olefinas, embora, dependendo da capacidade disponível em uma dada planta o efluente do reator poderia alternativamente ser ainda resfriado e direcionado para um compressor de gás craqueado da planta das olefinas, ou processado para recuperação do produto de alguma outra maneira convencional.

Em uma forma de realização, uma ou ambas as colunas de ascensão FCC na unidade de colunas de ascensão dupla podem processar uma alimentação leve com um precursor de coque, em que a alimentação leve é como descrita acima e produz coque insuficiente para uma operação térmica equilibrada, e o precursor de coque esta presente para fornecer coque suficiente para facilitar o equilíbrio térmico em ambas as colunas de ascensão, ou pelo menos para reduzir a quantidade de combustível suplementar exigida para o equilibro térmico. Uma vantagem ao usar uma carga de alimentação pesada como um precursor de coque suplementar é que algum óleo pesado pode ser produzido para auxiliar a recuperação dos finos, substituindo algum ou todo de qualquer óleo de importe suplementar (tal como óleo combustível) que pode ser usado na recuperação dos finos dos efluentes da coluna de ascensão de alimentação leve.

Em uma forma de realização, o precursor de coque pode ser uma carga de alimentação pesada tal como uma corrente de refinaria com ebulição em uma temperatura na faixa de cerca de 650°C a cerca de 705°C. Em uma forma de realização, a carga de alimentação pesada pode ser uma corrente de refinaria com ebulição na faixa de cerca de 220°C a cerca de 645°C. Em uma forma de realização, a corrente de refinaria pode estar em ebulição com temperaturas de cerca de 285°C a cerca de 645°C sob pressão atmosférica. A fração de hidrocarboneto em ebulição a uma temperatura na faixa de cerca de 285°C a cerca de 645°C é geralmente referida como um componente na faixa ebulição de gasóleo enquanto a fração de hidrocarboneto em ebulição a uma temperatura na faixa de cerca de 220°C a cerca de 645°C é geralmente referida como uma fração de gasóleo/resíduo de faixa completa.

Frações de hidrocarbonetos em ebulição a uma temperatura de abaixo de cerca de 220°C são geralmente recuperadas mais lucrativamente como combustíveis de transporte tal como gasolina. Frações de hidrocarbonetos em ebulição a uma temperatura de cerca de 220°C a cerca de 355°C são geralmente direcionadas mais lucrativamente para combustíveis de transporte tal como combinações de produto de combustível diesel e destilado, mas, podem ser dependendo da economia da refinaria, dirigidas para um processo de craqueamento catalítico de fluido para um incremento posterior para gasolina. Frações de hidrocarbonetos em ebulição a uma temperatura maior do que cerca de 535°C são geralmente consideradas como frações residuais. Tais frações residuais comumente contêm proporções superiores de componentes que tendem a formar coque no processo de craqueamento catalítico. Frações residuais geralmente contêm concentrações superiores de metais indesejáveis tais como, níquel e vanádio, os quais ainda catalisam a formação de coque. Embora o melhoramento de componentes residuais para um valor maior, hidrocarbonetos de pontos de ebulição menor são freqüentemente lucrativos para a refinaria, os efeitos nocivos da produção superior de coque, tal como, temperaturas superiores no regenerador, relações inferiores de catalisador para óleo, desativação de catalisador acelerada, conversões inferiores, e uso aumentado no custo de lavagem ou equilíbrio de catalisador para controle de metais deve normalmente ser pesado contra estes benefícios.

Frações de resíduo de petróleo longas e gasóleo típicas são geralmente derivadas de qualquer uma ou mais de várias fontes de processo da refinaria, incluindo, mas não limitado a unidade de cru de teor de enxofre elevado, torre de destilação atmosférica e/ou a vácuo, processo de coqueificação retardado ou fluidizado, um processo de hidrocraqueamento catalítico, e/ou um processo de hidrotratamento de destilado, gasóleo, ou resíduo de petróleo. Além disso, as cargas de alimentação de craqueamento catalítico de fluido podem ser derivadas como subprodutos a partir de qualquer uma das várias instalações de fabricação de óleo lubrificante, incluindo, mas não limitado a uma unidade de fracionamento de viscosidade de óleo lubrificante, processo de extração de solvente, processo de desparafinação do solvente, ou processo de hidrotratamento. Além disso, as cargas de alimentação de craqueamento catalítico podem ser derivadas através do reciclo de várias correntes do produto produzidas em um processo de craqueamento catalítico de fluido. Correntes de reciclo tais como, óleos decantados, óleo de ciclo catalítico pesado, e óleo de ciclo catalítico leve podem ser reciclados diretamente ou podem passar por outros processos tal como, um processo de hidrotratamento antes de serem usadas como um precursor de coque no presente processo de craqueamento catalítico de fluido.

As presentes colunas de ascensão dupla, e processo de alimentação de hidrocarbonetos leves duplo podem, se desejado, ser integrados com uma ou mais unidades de pirólise por vapor. A integração das unidades de craqueamento catalítico e pirolítico permitem flexibilidade no processamento de uma variedade de cargas de alimentação. A integração permite que unidades de craqueamento catalítico e térmico sejam usadas em um modelo complementar em um complexo petroquímico novo ou retro- ajustado. O complexo petroquímico pode ser projetado para usar as cargas de alimentação de valor inferior disponíveis. A integração permite a produção de uma lista total de produtos com valor máximo dirigindo os vários subprodutos para a tecnologia de craqueamento apropriada. Com referência as figuras, a figura 2 é um diagrama do fluxo do processo em bloco para uma forma de realização de um método para a incorporação de um reator FCC com colunas de ascensão dupla com um ou mais reciclos do processamento a jusante. A forma de realização descrita é uma incorporando um craqueador catalítico com colunas de ascensão dupla como exemplificado na Figura 1. Uma primeira coluna de ascensão 2 e uma segunda coluna de ascensão 4 recebem as respectivas primeira e segunda correntes de alimentação leve 5, 6. Em uma forma de realização, a primeira alimentação leve 5 é uma alimentação olefínica, e a segunda alimentação leve 6 é parafínica. Em uma forma de realização, a primeira alimentação leve 5 inclui C4'mistos e a segunda alimentação leve 6 inclui nafta olefínica leve. Se desejado, uma alimentação nova tal como, nafta olefínica leve pode ser fornecida para a primeira coluna de ascensão 2, e a segunda coluna de ascensão 4 é abastecida com uma corrente de alimentação compreendendo olefinas C4', C5', e/ou C6', por exemplo, um reciclo da corrente de efluentes 36 do divisor de gasolina 32 como descrito abaixo.

Os efluentes da primeira coluna de ascensão 2 e segunda coluna de ascensão 4 FCC, depois que o catalisador é arrastado (referente a Figura 1), pode ser alimentado para um fracionador 8 para separação de qualquer nafta pesada e óleos mais pesados para o rendimento da corrente rica em olefinas 14. A corrente 14 é pressurizada no compressor 16 com uma pressão de cerca de 100 kPa a cerca de 3500 kPa, dependendo do esquema de separação (um exemplo é a faixa de 100 kPa a 1500 kPa para um primeiro esquema do despropanizador). A corrente pressurizada 18 é submetida convencionalmente a um tratamento se necessário na unidade 20 para remover oxigenados, gases ácidos e quaisquer outras impurezas da corrente de gás craqueado, seguido pela secagem convencional no secador 22. Embora a ordem de fracionamento possa variar, a corrente seca 24 pode ser alimentada para o despropanizador 26 onde a corrente é fracionada dentro de uma corrente mais pesada 28 contendo C4 e componentes de gasolina e uma corrente mais leve 30 contendo C3 e componentes mais leves. A corrente mais pesada 28 pode ser direcionada para um divisor de gasolina 32 onde a corrente é separada dentro da corrente de componentes de gasolina 34 e uma corrente de efluentes C4, C5 e/ou C6 36, a qual pode ser reciclada para a segunda coluna de ascensão 4. A corrente de componente de gasolina 34 pode ser alimentada para um hidrotratador de gasolina 38 para estabilização, ou toda ou uma porção pode ser reciclada para a segunda coluna de ascensão 4.

Na forma de realização exemplificada nas figuras, a corrente de gasolina tratada 40, contendo C6 e hidrocarbonetos mais pesados, é alimentada para uma unidade BTX 42 para recuperação dos componentes benzeno, tolueno e/ou xileno. Qualquer unidade de recuperação BTX convencional é apropriada. Unidades de processo BTX exemplares são descritas na Patente U.S. 6.004.452. Na forma de realização exemplificada na Figura 2, a corrente de reciclo refinada 44 é alimentada para a segunda coluna de ascensão 4. Alternativamente, a corrente 44 pode ser reciclada para um craqueador pirolítico ou a corrente 44 pode ser um produto do processo.

A corrente mais leve 30 do despropanizador é comprimida no compressor 46 com uma pressão de cerca de 500 kPa a cerca de 1500 kPa para formar a corrente pressurizada 48 que é direcionada para um trem de resfriamento criogênico 50. A corrente leve 52 é removida do trem de resfriamento como um gás combustível, um produto exportado do processo, e/ou para processamento posterior tal como, recuperação de hidrogênio ou similares. A corrente mais pesada 54 do trem de resfriamento é alimentada para uma série de separadores para o isolamento das correntes de olefinas. A corrente 54 pode ser alimentada para um desmetanizador 56, o qual produz uma corrente de reciclo leve 58 e uma corrente do produto mais pesado 60. A corrente de reciclo leve 58 pode alternativamente toda ou em parte ser um produto do processo. A corrente de produto mais pesado 60 é direcionada para um destanizador 62 onde ela é separada dentro da corrente de componentes leves 64 contendo etileno e a corrente mais pesada 70 contendo C3 e componentes mais pesados. A corrente 64 é separada dentro da corrente de produto de etileno 66 e uma corrente de etano 68 que pode ser reciclada para uma unidade de pirólise por vapor, ou a corrente 64 pode ser um produto do processo. A corrente mais pesada 70 do destanizador 62 é direcionada para um divisor de C3 72 onde a corrente é separada dentro de uma corrente de produto de propileno 74 e corrente de propano 76 que pode ser reciclada para uma unidade de pirólise por vapor, ou a corrente pode ser um produto do processo. Se desejado, um precursor de coque apropriado pode ser alimentado para a primeira coluna de ascensão 2 e/ou segunda coluna de ascensão 4 através das respectivas linhas 80, e 82. EXEMPLOS

Os exemplos seguintes são ambos baseados na planta piloto e testes de laboratório, assim como, cálculos preliminares de engenharia. Os exemplos demonstram a operação singular da unidade FCC com colunas de ascensão dupla na melhora dos rendimentos globais para etileno e propileno através da segregação de certos tipos de alimentação e melhora na operação de equilíbrio térmico com alimentações leves. Além disso, os exemplos mostram os melhoramentos das operações FCC e a manutenção de equilíbrio térmico através do uso de certas alimentações em uma das colunas de ascensão.

Caso base 1: Neste caso base 1, existem duas cargas de alimentação, chamadas uma alimentação que é predominantemente C4' mistos e uma alimentação que é uma corrente de nafta olefínica leve. A corrente de C4' mistos compreende 68% da alimentação total. As composições das duas correntes separadas são listadas abaixo na Tabela 1, e a mistura resultante de ambas as alimentações misturada dentro de uma mistura combinada é também mostrada. TABELA 1. Caso base 1 Composições da corrente de alimentação Componente, % em C^ mistos Nafta olefínica Mistura peso leve combinada Butenos lineares 70,00 1,06 47,49 Isobutenos 7,20 0,02 4,90 n-Butano 10,50 0,19 7,20 Isobutano 12,30 0,05 8,38 Pentenos lineares 32,93 10,54 Iso Pentenos 2,76 0,88 Pentanos lineares 3,95 1,26 Iso Pentanos 9,57 3,06 Nafitenos C5-Ci0 17,17 5,49 Aromáticos Có-Cio 4,90 1,57 Outros Ce+ 27,38 8,76 Total 100 100 100

A alimentação mista combinada é mandada para uma única coluna de ascensão FCC em condições otimizadas condutivas para maximizar a produção de etileno mais propileno, incluindo uma temperatura na coluna de ascensão de 635°C, uma relação de catalisador para óleo de 15:1, e 10% em peso de vapor, com base no peso total de hidrocarbonetos. O resultado é que o reator FCC de colunas de ascensão dupla dará os rendimentos seguintes

apresentados na Tabela 2.

TABELA 2. Caso Base 2 Rendimentos do Efluente da Coluna de Ascensão com Alimentação Mista Componente % em peso Etileno 9,32 Propileno 21,70 Total (etileno + propileno) 31,02

Exemplo 1: Para mostrar o efeito de craqueamento de duas alimentações diferentes separadamente em vez de como uma alimentação mista como no Caso Base, uma unidade FCC com coluna de ascensão dupla é usada no Exemplo 1. Os C4' mistos e a corrente de nafta olefínica leve são craqueados separadamente, mas, sob condições similares como no Caso Base. Os rendimentos resultantes são comparados com o Caso Base como se segue na Tabela 3. TABELA 3. Colunas de ascensão Dupla versus Coluna de Ascensão Única Parâmetro Caso Base 1 Exemplo 1 -Coluna de ascensão dupla Coluna de ascensão Coluna de ascensão única Coluna de ascensão 1 Coluna de ascensão 2 Alimentação Combinada C4'mistos Nafta olefínica leve Coluna de ascensão Temp. (graus C) 631 633 632 Catalisador:óleo (em peso) 15:1 15:1 15:1 Vapor (% em peso) 10 10 10 Etileno, % em peso de efluente combinado 9,32 12,91 Propileno % em peso de efluente combinado 21,70 22,93 Total de etileno mais propileno, % em peso de efluente 31,02 35,84

O craqueamento separado em colunas de ascensão dupla pode maximizar os rendimentos totais de etileno e propileno. No exemplo acima, existe cerca de 15% de aumento relativo em etileno mais propileno na saída da coluna de ascensão dupla do Exemplo 1 quando comparado com o Caso Base.

A adição de certas espécies de hidrocarbonetos dentro da alimentação de C4's mistos afeta a reação dos componentes C4 para rendimentos maiores. Mecanisticamente, poderiam existir certas classes de compostos que poderiam impedir estéreo-quimicamente os componentes da alimentação de alcançar os sítios ativos do catalisador. Por exemplo, C4's mistos tem tamanhos de moléculas pequenas, e não contém quaisquer compostos de anel tais como naftenos ou aromáticos. Como tal, moléculas C4 são relativamente fáceis de craquear com rendimentos altos de etileno e propileno.

Em contraste, a corrente de nafta olefínica leve contém

compostos de anel, os quais poderiam mais rapidamente absorver nos sítios ativos do catalisador quando comparado com os C4 mistos, que poderiam impedir uma reação mais favorável dos componentes C4's quando processados juntos em uma corrente de alimentação mista. Consequentemente, o resultado que uma mistura de nafta olefínica leve/ C4's apresenta rendimentos menores de etileno e propileno, quando comparada com o craqueamento separado de C4's e nafta olefínica leve em colunas de ascensão dupla, pode ser explicado por esta teoria.

Embora este exemplo apresente dados do efeito possível dos compostos de anel bloqueando estéreo-quimicamente os sítios ativos, outros compostos tais como, mas não limitados a, compostos ramificados, álcoois, cetonas, compostos de múltiplos anéis, alimentações pesadas tais como gasóleo e resíduos, e similares poderiam ter um efeito similar. Sendo assim, tais alimentações poderiam ser craqueadas separadamente das alimentações craqueadas mais facilmente.

Exemplo 2: O exemplo 2 mostra o aumento de desempenho da coluna de ascensão dupla com alimentações leves com relação ao equilíbrio térmico do sistema. As duas alimentações do Exemplo 1 são relativamente alimentações leves, e especialmente em condições que otimizem os rendimentos de etileno e propileno, muito pouco coque é fabricado. Sob as condições operacionais condutivas a rendimentos máximos de etileno mais propileno, menos do que 1% da alimentação é convertida para coque. É por essa razão necessário trazer calor para o sistema para satisfazer a demanda de calor de todo o sistema. Um método é importar combustível para queimar no regenerador para atingir as exigências de equilíbrio térmico do sistema. Com uma taxa total de alimentação fresca total de 60,000 kg/h, um total de 31 Gcal/h de combustível equivalente é exigido no Exemplo 1 para o equilíbrio térmico do sistema. Isto pode ser fornecido como um gás combustível produzido na unidade, e óleo combustível importado para unidade, em uma mesma divisão.

Um meio alternativo de prover calor dentro do sistema é através da injeção de precursor de coque dentro de uma das colunas de ascensão, neste caso a coluna de ascensão com a nafta olefínica leve do Exemplo 1. Por exemplo, materiais diolefínicos tal como butadieno tem uma propensão significante para fabricar coque primeiro, mas, poderia também reagir parcialmente com aromáticos em condições de craqueamento FCC. Tanto quanto 50% de butadieno podem ser convertidos para coque no reator com colunas de ascensão. Sendo assim, uma injeção de 2,000 kg/h de butadieno deveria fabricar coque suficiente para satisfazer cerca de metade das exigências de equilíbrio térmico externo do Exemplo 1, eliminando assim o gás combustível importado para o regenerador como resumido na Tabela 4.

TABELA 4. Equilíbrio Térmico do Sistema com Precursor de Coque Butadieno Exemplo 1 Exemplo 2 Precursor de coque Nenhum Butadieno Coluna de ascensão Coluna de ascensão 1 Coluna de ascensão 2 Coluna de ascensão 1 Coluna de ascensão 2 Alimentação C^s mistos Nafta Olefínica Leve Gt's mistos Nafta Olefínica Leve + 15% de butadieno Coluna de ascensão, temp. 0C 63 30C 632°C 63 3 0C 632°C Catalisador: óleo (em peso) 15:1 15:1 15:1 15:1 Vapor, % em peso 10 10 10 10 Equilíbrio Térmico do Sistema Coque Delta, % em peso 1 1,5 Coque, Gcal/h 15,5 23,25 Gás combustível Gcal/h 7,75 0 Oleo combustível Gcal/h 7,75 7,75 Calor total Gcal/h 31 31

Tais modificações no processo tornam o regenerador mais

simples e menos dispendioso eliminando um anel de gás de injeção para o gás combustível. Também, o butadieno poderia não ser injetado na coluna de ascensão com uma alimentação de C4's mistos porque a produção de aromáticos altos a partir do butadieno poderia suprimir as reações mais favoráveis para etileno e propileno. Como uma alternativa, a injeção de butadieno poderia ser na coluna de ascensão com uma alimentação que já contivesse compostos de anéis (tal como, a nafta olefínica leve).

Exemplo 3: Outras alimentações que levem a precursores de coque podem ser usadas. Nos Exemplos 1 e 2, uma das alimentações é nafta olefínica leve, que é parcialmente derivada de operações de craqueamento de vapor convencional. Esta alimentação originalmente continha grandes quantidades de diolefinas C5, que foram seletivamente hidrogenadas para mono-olefinas C5 para aumentar o rendimento de etileno e propileno. Diolefinas C5 poderiam ser providas na alimentação olefínica leve ou limitando a extensão da hidrogenação da alimentação original, ou misturando a alimentação original, ou misturando a alimentação original com alimentação seletivamente hidrogenada. As diolefinas C5 poderiam realizar a mesma meta da injeção de butadieno na coluna de ascensão para fabricar coque com propósitos de equilíbrio térmico.

A alimentação total para a simulação dos Exemplos 2 e 3 foi 60.000 kg/h, dos quais 19.200kg/h era a alimentação de nafta olefínica leve seletivamente hidrogenada para essencialmente menos do que 0,1% em peso de diolefinas C5 para melhorar o rendimento. Entretanto, a severidade da unidade de hidrogenação seletiva pode ser diminuída, permitindo que mais diolefinas C5 permaneçam na alimentação. Com um nível de 10-12% em peso de diolefinas na alimentação de nafta olefínica leve, o efeito no equilíbrio

térmico poderia ser similar ao do Exemplo 3 como resumido na Tabela 5.

TABELA 5. Equilíbrio Térmico do Sistema com Precursor de Coque Diolefinas C5 Exemplo 1 Exemplo 3 Precursor de Nenhum Diolefinas C5 coque Coluna de Coluna de Coluna de Coluna de Coluna de ascensão ascensão 1 ascensão 2 ascensão 1 ascensão 2 Alimentação C4's mistos Nafta Olefínica Leve C4's mistos Nafta Olefínica Leve + 11% de diolefinas C5 Coluna de 633 632 633 632 ascensão, temp. 0C Catalisador:óleo 15:1 15:1 15:1 15:1 (em peso) Vapor, % em peso 10 10 10 10 Equilíbrio Térmico do Sistema Coque Delta, % em peso 1 1,5 Coque, Gcal/h 15,5 23,25 Gás combustível Gcal/h 7,75 0 Oleo combustível Gcal/h 7,75 7,75 Calor total Gcal/h 31 31

Exemplo 4: gasóleos a vácuo e resíduos fabricam grandes

quantidades de coque, cerca de 15% com base na alimentação, em condições FCC favoráveis para a produção de etileno e propileno. Como tal, uma alimentação pesada pode também ser introduzida em uma das duas colunas de ascensão para ajudar na fabricação de coque com propósitos de equilíbrio

térmico. Ver Tabela 6.

TABELA 6. Equilíbrio Térmico do Sistema com Precursor de Coque Óleo Pesado Exemplo 1 Exemplo 3 Precursor de coque Nenhum Oleo pesado Coluna de ascensão Coluna de ascensão 1 Coluna de ascensão 2 Coluna de ascensão 1 Coluna de ascensão 2 Alimentação C4's mistos Nafta Olefínica Leve C4iS mistos Nafta Olefínica Leve mais 15% de resíduo Coluna de ascensão, temp. 0C 633°C 632°C 63 3 0C 632°C Catalisadonóleo (em peso) 15:1 15:1 15:1 15:1 Vapor, % em peso 10 10 10 10 Equilíbrio Térmico do Sistema Coque Delta, % em peso 1 1,5 Coque, Gcal/h 15,5 23,25 Gás combustível Gcal/h 7,75 0 Oleo combustível Gcal/h 7,75 7,75 Calor total Gcal/h 31 31

Exemplo 5: Os rendimentos de etileno e propileno podem ser

aumentados com uma unidade FCC com coluna de ascensão dupla operando em condições diferentes devido a natureza das alimentações. O Exemplo 1 acima demonstrou isto com uma alimentação olefínica de C4' mistos e uma corrente de nafta olefínica contendo componentes de anel. Uma descoberta adicional é que alimentações predominantemente olefínicas tem diferentes características de craqueamento quando comparadas com alimentações que são parafínicas. Verificou-se por exemplo que alimentações altamente olefínicas podem ser craqueadas com conversão alta em condições moderadas para o máximo de etileno mais propileno em um reator FCC com colunas de ascensão. Não é necessário reduzir a pressão parcial de hidrocarbonetos adicionando grandes quantidades de diluente, para aumentar a relação catalisador/óleo, ou para ter temperaturas altas na saída da coluna de ascensão.

Em contraste, alimentações parafínicas são mais estáveis e mais difíceis de converter para etileno e propileno no reator FCC com colunas de ascensão. Alimentações predominanemente parafínicas exigem temperaturas mais altas, relações de catalisador para óleo superior e pressões parciais de hidrocarbonetos inferiores para maximizar os rendimentos de etileno mais propileno quando comparadas com alimentações olefínicas.

Como um exemplo, a Figura 3 é uma comparação gráfica de rendimentos de etileno mais propileno como uma função da temperatura da coluna de ascensão entre uma alimentação parafínica e uma alimentação olefínica em condições operacionais típicas de maximização de propileno (alimentação olefínica com 0,1 por cento de vapor, em peso de óleo, e uma relação catalisador para óleo de 15:1; alimentação parafínica com 0,5 por cento de vapor, em peso de óleo, e, e uma relação de catalisador para óleo de 23:1). A Figura 3 descreve rendimentos de etileno mais propileno para uma alimentação contendo 68% de olefínas comparada a uma alimentação contendo 90% de parafinas como indicado na Tabela 7. TABELA 7. Composições com Cargas c Ie Alimentação Parafínicas/Olefínicas Componente da carga de alimentação, % em peso Alimentação parafínica Alimentação olefínica Mistura combinada C3's 0,02 0,41 0,22 Butadieno 0,03 0,02 Butenos lineares 0.05 41,48 20,77 Isobutenos 26,42 13,21 n-Butano 1,83 8,01 4,92 Isobutano 0,57 23,65 12,11 Pentenos lineares 1,48 0,74 Isopentenos Pentanos lineares 16,23 8,12 Isopentanos 14,47 7,24 Nafltenos C5-Cio 0,92 0,46 Olefinas C6-C9 2,40 1,20 Parafinas C6-C9 51,08 25,54 Aromáticos C6-C9 2,78 1,39 Outros Cg+ 8,17 4,09 Total 100,00 100,00 100,00

A co-misturação de uma alimentação predominantemente olefínica e uma alimentação predominantemente parafínica resultará em um projeto inferior com uma única coluna de ascensão. Se o único reator com coluna de ascensão é operado para maximizar os rendimentos a partir da alimentação olefínica, os componentes da alimentação parafínica estarão sob craqueamento e apresentam rendimentos totais de etileno mais propileno pobre. Inversamente, o único reator com coluna de ascensão é operado para maximizar rendimentos a partir da alimentação parafínica, as espécies olefínicas estarão sob craqueamento e os rendimentos correspondentes de etileno mais propileno irão declinar. A solução neste exemplo é um projeto com coluna de ascensão dupla, com cada coluna de ascensão dupla otimizada em condições operacionais diferentes para a alimentação específica para cada coluna de ascensão, como resumido na Tabela 8. TABELA 8. Colunas de Ascensão Separadas para Alimentações Parafínicas/Olefínicas Parâmetro Caso Base 2 Exemplo S - Coluna de Ascensão Dupla Coluna de Ascensão Coluna de Ascensão Única Coluna de Ascensão 1 Coluna de Ascensão 2 Alimentação Combinada Alimentação Parafínica Alimentação Olefínica Coluna de Ascensão temp., 0C 659 677 633 Catalisadonóleo, em peso 19:1 23:1 15:1 Vapor, % em peso 30 50 10 Etileno, % em peso com efluente combinado 11,73 12,92 Propileno, % em peso com efluente combinado 18,76 20,08 Total de Etileno mais Propileno, % em peso de efluente 30,49 33,00

Exemplo 6: Pode-se apresentar o exemplo 5 quando dois tipos diferentes de alimentações de fontes diferentes estão disponíveis para a unidade FCC com colunas de ascensão dupla. Esta situação pode também surgir quando existe somente uma única alimentação pura para a unidade FCC. Neste caso, embora a maior parte das olefinas na alimentação seja convertida, o efluente do reator com coluna de ascensão ainda contém espécies de hidrocarbonetos que podem ser recicladas de volta para o reator. No modo reciclo de operação, certas espécies de hidrocarbonetos irão se acumular no circuito de reciclo, especialmente quando a conversão destas espécies é relativamente menor, quando comparada com a conversão das espécies olefínicas.

No Exemplo 6, uma alimentação predominantemente nova compreendendo componentes C5-C8 com um teor de olefinas de 52% em peso é enviada para um reator FCC com coluna de ascensão. O efluente resultante do reator mostra que ainda existe uma corrente de C4's mistos, Cs's mistos, e C6 não aromático que pode ser reciclada de volta para o reator para aumentar o rendimento máximo de etileno e propileno. Os componentes da corrente de reciclo C4, C5, e C6 irão se acumular em uma composição com taxa de estado constante com um teor de olefinas de somente cerca de 32% em peso. A alimentasção nova contém 52% de olefinas, embora a alimentação de reciclo

contenha 32%, como resumido na Tabela 9.

TABELA 9. Exemplo 6 Composições com Cargas de Alimentação Olefínica/Reciclo Componente da Alimentação Reciclo em Mistura carga de olefínica nova estado combinada alimentação, % em constante peso C3's 0,02 0,41 0,22 Butadieno 0,03 0,02 Butenos lineares 5,59 3,4 4,60 Isobutenos 14,0 6,35 n-Butano 0,91 9,8 4,94 Isobutano 2,11 5,6 3,69 Pentenos lineares 34,65 7,9 22,52 Isopentenos 0,00 Pentanos lineares 8,48 11,5 9,85 Isopentanos 22,53 32,8 27,73 Naftenos C5-Cio 0,93 0,51 Olefinas C6-C9 11,55 6,3 9,17 Parafinas C6-C9 9,07 6,2 7,77 Aromáticos C6-C9 0,23 2,5 1,26 Outros Cft+ 2,95 1,61 Total 100,00 100,00 100,00

As duas correntes são craqueadas sob condições diferentes para otimizar operações em cada coluna de ascensão, seguindo os princípios descritos no Exemplo 5. Os rendimentos totais de etileno mais propileno são aumentados com relação as correntes de alimentação de reciclo e de alimentação nova para a mesma coluna de ascensão. TABELA 10. Colunas de Ascensão Separadas para Alimentação Olefínica/Reciclo Parâmetro Caso Base 3 Exemplo 6 - Coluna de Ascensão Dupla Coluna de Ascensão Coluna de Ascensão Única Coluna de Ascensão 1 Coluna de Ascensão 2 Alimentação Combinada Olefmica nova Reciclo Coluna de Ascensão temp., 0C 635 632 651 Catalisador:óleo, em peso 23:1 16:1 22:1 Vapor, % em peso 31 10 10 Etileno, % em peso com efluente combinado 10,17 10,87 Propileno, % em peso com efluente combinado 16,74 18,56 Total de Etileno mais Propileno, % em peso de efluente 26,81 29,43

Os processos de craqueamento catalítico fluidizado descritos aqui podem ser usados em uma disposição para integrar operações de craqueamento e operações de processamento de derivados petroquímicos.

Embora estas formas de realização tenham sido descritas com ênfase nas formas de realização, deveria ser entendido que dentro do escopo das reivindicações anexas, as formas de realização podem ser praticadas outras que não as especificamente descritas aqui.

Claims (20)

1. Processo FCC com coluna de ascensão dupla, caracterizado pelo fato de que compreende: craquear uma primeira alimentação de hidrocarbonetos em uma primeira coluna de ascensão sob condições FCC na primeira coluna de ascensão para formar um primeiro efluente enriquecido com etileno, propileno ou uma combinação dos mesmos; craquear uma segunda alimentação de hidrocarbonetos em uma segunda coluna de ascensão sob condições FCC na segunda coluna de ascensão para formar um segundo efluente enriquecido com etileno, propileno ou uma combinação dos mesmos, em que a primeira e a segunda alimentação de hidrocarbonetos são diferentes e as condições FCC da primeira coluna de ascensão e da segunda coluna de ascensão são independentemente selecionadas para favorecer a produção de etileno, propileno ou uma combinação dos mesmos; recuperar o catalisador e separar o gás do primeiro e segundo efluentes FCC; regenerar o catalisador recuperado através da combustão de coque em um regenerador para obter catalisador regenerado, quente; e recircular o catalisador regenerado quente para a primeira e segunda colunas de ascensão para sustentar um modo operacional contínuo.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira alimentação de hidrocarbonetos é selecionada dentre o grupo consistindo de: nafta parafínica leve, nafta parafínica pesada, nafta olefínica leve, nafta olefínica pesada, C4's parafínicos mistos, C^s olefínicos mistos, C5's parafínicos mistos, C5's olefínicos mistos, C6's parafínicos e cicloparafínicos mistos, refinados a partir de uma unidade de extração de aromáticos, oxigenados, e combinações dos mesmos.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda alimentação de hidrocarboneto é selecionada dentre o grupo consistindo de: nafta parafínica leve, nafta parafínica pesada, nafta olefínica leve, nafta olefínica pesada, C^s parafínicos mistos, C^s olefínicos mistos, C5's parafínicos mistos, C5's olefínicos mistos, C6's parafínicos e cicloparafínicos mistos, refinados a partir de uma unidade de extração de aromáticos, oxigenados, e combinações dos mesmos.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as condições FCC da primeira e segunda colunas de ascensão são diferentes, em que as condições diferentes são selecionadas dentre temperatura, relação de catalisador para óleo, pressão parcial de hidrocarbonetos, relação de vapor para óleo, tempo de residência, ou uma combinação dos mesmos.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro hidrocarboneto é olefínico e a segunda alimentação de hidrocarboneto é parafínica, e em que as condições FCC da segunda coluna de ascensão incluem uma temperatura superior, relação de catalisador para óleo superior, e pressão parcial de hidrocarboneto inferior em relação as condições FCC da primeira coluna de ascensão.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a segunda alimentação de hidrocarbonetos compreende uma corrente de reciclo recuperada a partir do gás separado.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a corrente de reciclo compreende hidrocarbonetos cicloparafínicos e parafínicos tendo de 4 a 12 átomos de carbono.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a regeneração do catalisador recuperado compreende ainda a combustão de um combustível suplementar introduzido para o regenerador, para manter um equilíbrio térmico de estado constante.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o combustível suplementar compreende óleo combustível ou gás combustível.

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda introduzir um precursor de coque para a primeira ou segunda coluna de ascensão com a respectiva primeira ou segunda alimentação de hidrocarbonetos com uma relação de 1 para 40 partes em peso de precursor de coque para 100 partes em peso de alimentação de hidrocarboneto novo.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o precursor de coque compreende um membro selecionado dentre o grupo consistindo de acetileno, acetileno substituído, diolefina, e combinações dos mesmos.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de preparar a primeira alimentação de hidrocarboneto hidrogenando parcialmente em uma corrente rica em diolefina para obter a primeira alimentação de hidrocarboneto compreendendo mono-olefinas e de 1 a 15 por cento em peso de diolefinas.

13. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o precursor de coque compreende uma alimentação de hidrocarboneto pesada.

14. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o precursor de coque compreende um aromático ou precursor aromático, em que a primeira alimentação de hidrocarboneto é olefínica e a segunda é parafínica, em que as condições FCC da segunda coluna de ascensão incluem uma temperatura superior, relação de catalisador para óleo superior, e pressão parcial de hidrocarboneto inferior em relação as condições FCC da primeira coluna de ascensão, e em que o precursor de coque é introduzido na primeira coluna de ascensão.

15. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o precursor de coque compreende gasóleo ceroso, em que a primeira alimentação de hidrocarboneto é olefínica e a segunda é parafínica, em que as condições FCC da segunda coluna de ascensão incluem uma temperatura superior, relação de catalisador para óleo superior, e pressão parcial de hidrocarboneto inferior em relação as condições FCC da primeira coluna de ascensão, e em que o precursor de coque é introduzido na segunda coluna de ascensão.

16. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o coque no catalisador recuperado a partir das alimentações de hidrocarbonetos é insuficiente sozinho, e a introdução do precursor de coque provê fabricação adicional de coque, e a regeneração compreende ainda a combustão de um combustível suplementar introduzido no regenerador, para manter um equilíbrio térmico de estado constante.

17. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o coque no catalisador recuperado a partir das alimentações de hidrocarbonetos é insuficiente sozinho, e a introdução do precursor de coque é controlada com uma taxa para prover fabricação adicional de coque para manter um equilíbrio térmico de estado constante.

18. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: condicionar o gás separado do primeiro e segundo efluentes para remover oxigenados, gases ácidos, água ou uma combinação dos mesmos para formar uma corrente condicionada; separar a corrente condicionada dentro de pelo menos uma corrente de gás residual, uma corrente do produto etileno, uma corrente do produto propileno, uma corrente compreendendo etano, propano, ou uma combinação dos mesmos, uma corrente intermediária compreendendo olefina selecionada dentre olefinas C4 a C6 e misturas das mesmas, e uma corrente pesada compreendendo hidrocarbonetos C6 e superiores; reciclar a corrente intermediária para a primeira coluna de ascensão;e opcionalmente reciclar a corrente pesada para a segunda coluna de ascensão.

19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo efluentes são misturados e condicionados juntos em uma unidade de condicionamento comum.

20. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: hidrotratar a corrente pesada para obter uma corrente hidrotratada; extrair uma corrente do produto compreendendo benzeno, tolueno, xilenos ou uma mistura dos mesmos a partir da corrente hidrotratada para obter uma corrente de rafinado pobre em aromáticos; e reciclar a corrente de refinado para a segunda coluna de ascensão.