BRPI0718870A2

BRPI0718870A2 - Controle avançado de processo de craqueamento catalítico severo de fluido para maximizar a produção de propileno de uma matéria prima de petróleo

Info

Publication number: BRPI0718870A2
Application number: BRPI0718870-6A
Authority: BR
Inventors: Rashid M Kahn; Othman A Taha
Original assignee: Saudi Arabian Oil Co
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2014-09-09
Also published as: MX2009004863A; JP6082175B2; EP2099880A2; WO2008057546A2; US20080128325A1; CN101611118B; EA016421B1; WO2008057546A9; CA2668541A1; KR20090098805A; US9701914B2; KR101586093B1; EA200970458A1; BRPI0718870A8; WO2008057546A3; CN101611118A; CA2668541C; JP2010509329A

Description

CONTROLE AVANÇADO DE PROCESSO DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO SEVERO PARA MAXIMIZAR A PRODUÇÃO DE PROPILENO A PARTIR DE INSUMO DE PETRÓLEO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

I. Campo da Invenção

Esta invenção se refere a um processo para craqueamento catalítico de óleo de petróleo. Mais especificamente, ela se refere à aplicação de condições de monitoração e de controle, apropriadas para um processo de craqueamento catalítico fluido ("FCC") operando em condições de elevada severidade, que inclui o craqueamento de óleo de petróleo para obter uma produção máxima de uma olefina leve tal como propileno, desse modo maximizando a produção de propileno por unidade de alimentação de hidrocarboneto.

2 . Descrição da Técnica Anterior Embora a pirólise a vapor seja amplamente praticada no processo de craqueamento de óleo de petróleo, esse processo é intensivo em termos de enerqia, não muito seletivo, produz coque e libera quantidades siqnificativas de dióxido de carbono no ar. Fabricantes de produtos químicos há muito tempo reconheceram a necessidade de um processo alternativo de craqueamento de hidrocarboneto. Uma alternativa para o processo de pirólise a vapor é um processo de craqueamento catalítico.

Em uma unidade de craqueamento catalítico típico, hidrocarbonetos derivados de petróleo são craqueados cataliticamente com um catalisador para obter gasolina como o produto principal, uma pequena quantidade de GLP, e gasóleo craqueado. O coque depositado no catalisador é então queimado com o ar para reciclar o catalisador Em um processo de FCC tipico a seletividade de olefina leve pode ser aumentada mediante aumento da temperatura de reação que causa um aumento na contribuição de craqueamento térmico e, assim, conduz à formação aumentada de produtos mais leves. Por exemplo, em um tipo específico de processo de FCC, referido como um processo de Craqueamento Catalítico Intenso ("DCC"), temperaturas mais altas e quantidades maiores de vapor são utilizadas. Contudo, o craqueamento térmico no processo DCC não é muito seletivo e produz grandes quantidades de produtos de valor relativamente pequeno, tal como hidrogênio, metano, etano, e etileno, no "gás úmido" (o qual contém H2 e produtos CiC4) . A compressão de gás úmido frequentemente limita a operação da refinaria.

Outra forma de aumentar a seletividade de olefina leve é a de incluir um aditivo contendo zeólito seletivo de olefina tal como aditivo contendo ZSM-5 no processo. Os aditivos convencionais tal como o ZSM-5 convertem seletivamente os produtos de craqueamento principais (por exemplo, olefinas de gasolina) em olefinas C3 e C4. Aperfeiçoamento na atividade ou na seletividade com fósforo aumenta, conforme sabido, a eficácia de ZSM-5. Contudo, os aditivos podem diluir o estoque de catalisador e diminuir a conversão de resíduos.

Os métodos de FCC conhecidos não podem produzir seletivamente suficientes olefinas de fração leve. Por exemplo, a reação de craqueamento de alta temperatura resultará em um craqueamento térmico simultâneo de óleos de petróleo, desse modo aumentando a produção de gases secos a partir dos óleos de insumo.

A reação de óleo de alimentação com um catalisador durante curto tempo de contato causa uma diminuição da conversão de olefinas de fração leve em parafinas de fração leve devido ã sua inibição de uma reação de transferência de hidrogênio. Durante as reações de curto tempo de contato, a conversão de óleos de petróleo em óleos de fração leve não é muito aumentada. Além disso, o uso de zeólitos do tipo pentasil apenas aperfeiçoa o rendimento dos hidrocarbonetos de fração leve mediante craqueamento excessivo da gasolina, quando ela é produzida. Portanto, é difícil produzir olefinas de fração leve a partir de óleos de fração pesada em um elevado rendimento mediante uso de qualquer uma dessas técnicas conhecidas. Portanto, há uma necessidade de utilizar um novo método para otimizar as condições de produção onde o tempo de reação é otimizado com o propósito de produzir certos produtos finais desejados.

Além disso, em geral, a dificuldade em FCC é que as temperaturas do reator e do separador devem ser maximizadas onde a temperatura do regenerador deve ser minimizada. Controlar a temperatura dessa maneira não ocorre efetivamente em operações convencionalmente de calor equilibrado porque qualquer aumento na temperatura do reator essencialmente conduz a um aumento também na temperatura do regenerador. Portanto, existe a necessidade de sistemas apropriados de controle que permitam equilíbrio térmico apropriado em uma unidade de FCC.

Adicionalmente, em processos de FCC típicos, o catalisador é manualmente aumentado durante o processo de refino para controlar as emissões e mistura de produto. Em outras palavras, não existe mecanismo de realimentação sistemática para otimizar tal processo manual.

Devido à composição química incerta do ínsumo entrando no sistema de FCC, as emissões assim como a mistura de produto pode variar ou se desviar dos objetivos do processo durante o andamento do refino. Como resultado, os operadores de sistema devem monitorar rigorosamente as saídas do sistema e estarem constantemente disponíveis para fazer ajustes manuais no programa de injeção de catalisador conforme necessário. A operação dessa maneira causa um desafio significativo se o sistema opera sob condições

severas. Assim, seria vantajoso poder monitorar remotamente e controlar o processo global e permitir que o modelo de processo recomende os ajustes através de injeções de catalisador nas saídas de sistema enquanto reduzindo a dependência em interações humanas tais como monitoração e

alterações manuais no programa de injeção de catalisador.

Além disso, as variáveis de processo não são necessariamente otimizadas nos processos FCC existentes para maximizar a conversão de propileno, especialmente se o FCC opera em um modo severo. Um nível ótimo de conversão

correspondendo a uma determinada taxa de alimentação, qualidade de alimentação, conjunto de objetivos de processamento e catalisador em outras limitações da unidade (por exemplo, capacidade do compressor de gás úmido, capacidade de fracionamento, capacidade do soprador de ar,

temperatura do reator, temperatura do regenerador, circulação de catalisador). Portanto, o operador deve ajustar manualmente diversas variáveis ao mesmo tempo, tornando a tarefa quase impossível devido à ausência de 2 5 equipamento de processo de automação adequado que possa ser

prontamente usado para otimizar tal desempenho.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Os sistemas da técnica anterior têm como objetivo sistemas que se concentram em fazer gasolina e, portanto, não foram otimizados para a produção de olefinas leves, tal

como, por exemplo, propileno. Portanto, em um aspecto, a invenção é um processo para produzir uma olefina relativamente leve. Especificamente, um dos objetivos dessa invenção é o de apresentar um mecanismo para otimizar a produção de propileno.

Conforme aqui revelado, uma unidade de craqueamento catalitico fluido, apropriadamente modificado de acordo com os presentes ensinamentos para produção ótima

de propileno, pode ser utilizada para produzir olefinas de fração leve. A utilização de tal unidade de craqueamento catalítico fluido pode ser economicamente vantajosa, particularmente em uma refinaria de petróleo a qual é altamente integrada com uma indústria petroquímica.

Conforme observado acima, materiais de zeólito, tal como zeólito ZSM-5, foram publicados como catalisadores de conversão de hidrocarboneto. Em um aspecto, a presente invenção se refere aos usos específicos de uma combinação de sistemas de catalisador de zeólito para seletivamente

craquear materiais de hidrocarboneto para produzir olefinas leves mediante introdução de sistema de controle avançado para otimizar o fluxo de catalisador para dentro do reator, utilizando vários sensores para monitorar a alimentação online e composição, e utilizando modelos estatísticos para

otimizar a produção de propileno. Do conhecimento do Requerente, nenhuma das tentativas anteriores de craquear hidrocarboneto, especialmente para a formação de propileno, tratou desses aspectos.

Em um aspecto, a invenção se refere aos processos

de FCC para maximizar a produção de olefinas leves, particularmente propileno, mediante utilização de um catalisador de craqueamento compreendendo componentes de zeólito seletivo de formato, tanto de poros grandes quanto de poros médios, e o uso de sistemas avançados de controle

e otimização de processo. A alimentação de FCC pode ser cataliticamente craqueada para produzir um material craqueado que compreende nafta e propileno, e pode incluir a recuperação e a subsequente reciclagem de ao menos uma porção do material craqueado como alimentação, no qual ela é cataliticamente craqueada sob condições de operação relativamente severas em produtos compreendendo propileno 5 adicional. Dessa maneira, a produção de propileno por

unidade de alimentação de hidrocarboneto pode ser maximizada, mediante uso de controle de processo avançado.

Outro objetivo dessa invenção é prover um processo catalítico aperfeiçoado para o craqueamento catalítico fluido de óleo de petróleo, o qual pode produzir

olefinas de fração leve com alto rendimento, enquanto produzindo uma quantidade diminuída de qases secos tal como hidrogênio gasoso, metano, e etano, gerados por intermédio do craqueamento térmico do óleo mediante automação e controle de processo, apropriados. Em um aspecto, esse

objetivo pode ser alcançado através do uso de um reator downer ou reator de FCC de fluxo descendente para reduzir retorno do catalisador. O retorno do catalisador é a razão principal de craqueamento excessivo que resulta na formação de uma grande quantidade de gás seco. A redução do retorno

do catalisador reduz a formação de gás seco e coque resultando na produção aumentada de gasolina e propileno.

Em uma tentativa no sentido de principalmente aumentar o rendimento de olefinas de fração leve, craqueamento catalítico fluido de um óleo de petróleo é

realizado em uma temperatura alta e em um curto tempo de contato mediante contato do óleo de petróleo com uma mistura de catalisador. A mistura de catalisador inclui preferivelmente um catalisador de craqueamento de base específica e um aditivo contendo um zeólito seletivo de

formato. A aplicação de sistemas avançados de controle para maximizar a produção de propileno com custos mínimos também é preferivelmente utilizada como parte do processo FCC. Em uma modalidade específica, o processo para craqueamento catalítico fluido de óleo de petróleo de acordo com essa invenção inclui a etapa de contatar do óleo de petróleo com uma mistura de catalisador. A mistura de 5 catalisador compreende de 60 a 95% em peso de um

catalisador de craqueamento de base contendo um zeólito do tipo Y "ultra" estável, menos do que 0,5% em peso de óxido de metal de terra-rara, e de 5 a 40% em peso de um aditivo contendo um zeólito seletivo de formato. Em uma modalidade específica, o catalisador pode incluir um componente de

fósforo o qual foi preparado ex situ. Opcionalmente, misturas de catalisador comercialmente disponíveis podem ser usadas para se obter os mesmos resultados.

O óleo e a mistura de catalisador são contatados em um equipamento de craqueamento catalítico fluido tendo

uma zona de regeneração, uma zona de reação do tipo fluxo descendente, uma zona de separação, e uma zona de remoção. A mistura de óleo e catalisador podem ser contatada sob condições tais que a temperatura de saída da zona de reação está acima de 580°C, a proporção de catalisador/óleo está

na faixa de 15 a 40 peso/peso, e o tempo de contato de hidrocarbonetos na zona de reação está na faixa de 0,1 a

2,5 segundos. Cada uma das variáveis anteriormente mencionadas, por exemplo, mistura de catalisador, temperatura de saída, proporção de catalisador/óleo, e

tempo de contato, pode ser controlada por computador através de um sistema de controle de processo avançado para maximizar a produção de propileno com custos mínimos, isto é, para produção ótima de propileno.

Especificamente, injeções de catalisador e outras

condições de operação podem ser remotamente monitoradas e ajustes automáticos podem ser feitos nas saídas de sistema, desse modo reduzindo a dependência em interações humanas tal como monitoração e mudanças manuais no programa de injeção de catalisador e outras variáveis de processo. Uma porção do óleo não convertido pode ser reciclada com alimentação.

Outro objetivo da invenção proposta é o de maximizar o rendimento de olefina de fração leve mediante craqueamento catalítico fluido de um óleo de petróleo em uma alta temperatura e em curto tempo de contato, em que o óleo de petróleo é contatado com uma mistura de catalisador que consiste em um catalisador de craqueamento de base específica e um aditivo contendo um zeólito seletivo de formato. A maximização do rendimento da olefina de fração leve também pode ser obtida de acordo com um aspecto da invenção mediante aplicação de sistemas avançados de controle para maximizar a produção de propileno com custos mínimos.

Ainda outro objetivo da invenção é o de identificar as combinações mais apropriadas de catalisadores para o propósito desejado, isto é, a produção de propileno.

Ainda outro objetivo da invenção é o de usar modelos estatísticos e modelo rigoroso para facilitar automação dos sistemas de controle para otimizar a produção de propileno.

Ainda outro objetivo da invenção é o de selecionar diferentes modelos para acomodar diferentes cenários e poder comutar entre modelos com base nas necessidades de processo com o objetivo de otimizar a produção de propileno.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Essas e outras características da presente invenção são mais completamente apresentadas na descrição a seguir das modalidades ilustrativas da invenção. A descrição é apresentada com referência ao desenho anexo no qua 1:

A Figura 1 é um diagrama esquemático de um processo de craqueamento catalitico fluido genérico equipado com vários sistemas de controle de acordo com uma modalidade específica da presente invenção.

A Figura 2 é um diagrama de fluxo de processo esquemático de uma modalidade ilustrativa da presente invenção incorporando uma unidade de craqueamento catalítico fluido com um sistema de controle específico.

A Figura 3 é um diagrama de fluxo esquemático de um processo de craqueamento catalítico fluido genér_i co equipado com vários sistemas de controle de acordo com uma modalidade específica da presente invenção.

A Figura 4 é um diagrama esquemático de Sistema de Controle Distribuído utilizado em uma modalidade específica da presente invenção.

Embora a invenção seja descrita em conexão com a modalidade preferida, será entendido que não se pretende limitar a invenção àquela modalidade. Ao contrário, pretende-se abranger todas as alternativas, modificações, e equivalentes, conforme possam ser incluídos no espírito e escopo da invenção conforme definidos nas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Insumo. No craqueamento catalítico fluido dessa invenção, óleo de petróleo é usado como óleo de alimentação. Óleo de petróleo inclui gasóleo de destilação direta, gasóleo de vácuo, resíduo atmosférico, resíduo de vácuo, gasóleo da unidade de coqueificação, e óleos de petróleo obtidos mediante hidrorrefino e hidrotratamento dos resíduos e gasóleos. Esses óleos de petróleo anteriormente mencionados podem ser usados individualmente ou como uma mistura dos mesmos, com uma porção menor do óleo de fração leve.

A alimentação de FCC pode ser cataliticamente craqueada para produzir um material craqueado o qual inclui nafta e propileno, com recuperação e reciclagem de ao menos uma porção do material craqueado de nafta como alimentação em um downer para craqueamento catalítico adicional em produtos, incluindo propileno adicional. Embora o material craqueado de nafta que passou para dentro do downer possa incluir a inteira fração de nafta na prática da invenção, descobriu-se que mais olefinas leves contendo propileno podem ser produzidas por unidade de alimentação craqueada de nafta passada para dentro de unidades de reator, adicionais.

Em outra modalidade, a alimentação de FCC pode ser óleo pesado ou resíduo que é mais difícil de craquear em comparação com insumo de nafta, por exemplo, e geralmente requer uma temperatura superior. Contudo, precisa-se manter em mente que para um determinado tipo de insumo, por exemplo, nafta olefínica versus nafta parafínica, essa última é mais difícil de craquear e requer uma alta temperatura.

A nafta é um dos muitos insumos possíveis para esse processo. Conforme aqui usado, a nafta é definida como insumo de hidrocarboneto que inclui hidrocarbonetos tendo aproximadamente 3 a aproximadamente 20 átomos de carbono. Preferivelmente, o estoque de nafta inclui hidrocarbonetos parafínicos e isoparafínicos tendo aproximadamente quatro a aproximadamente onze átomos de carbono por molécula.

O estoque de alimentação flui preferivelmente para dentro de um reator contendo um catalisador, tal como um catalisador de zeólito pentasil. A presença de olefinas no sistema pode ser vantajosa uma vez que esses compostos podem promover reações de radicais livres. Além disso, vários hidrocarbonetos tais como gasóleo (faixa de ebulição de 260°C - 340°C), óleo combustível com um ponto de ebulição acima de 340°C, ou até mesmo resíduo ou materiais 5 hidrotratados correspondentes podem servir como insumos

adequados.

Em outra modalidade, o insumo de hidrocarboneto pode incluir certa quantidade de teor de enxofre. A maioria do óleo de hidrocarboneto, dependendo do pré-tratamento e do processamento, contém enxofre em uma concentração

inferior a 1%. Portanto, em um aspecto, o processo FCC pode converter hidrocarbonetos contendo enxofre em produtos de valor adicionado, tal como, por exemplo, propileno.

A concentração de Sítios Ativos ou Atividade de Sítios Disponíveis; Modelo de Catalisador. As propriedades

físicas e químicas de um catalisador contribuem para conversão aumentada através de diferenças de seletividade. Essas incluem o tipo de zeólito, distribuição de tamanho de poro, matriz relativa para a área de superfície total, e composição química. A quantidade de catalisador usada, isto

é, proporção de catalisador/óleo, pode ser significativa para produção máxima de olefinas.

A produção de propileno por intermédio de uma unidade de craqueamento catalítico fluido ("FCCU") empregando um catalisador de craqueamento de zeólito de

poros grandes produz mais propileno mediante adição de um riser/ downer de craqueador e um componente catalítico de zeólito de poros médios à unidade, e reciclagem de ao menos uma porção do material craqueado para o riser/ downer de craqueador. 0 zeólito de tamanhos de poros grandes

preferivelmente inclui um zeólito USY e o tamanho de poro médio é preferivelmente ZSM-5, ambos os quais estão comercialmente disponíveis a partir de fontes conhecidas daqueles versados na técnica.

Ao menos uma porção do hidrocarboneto é convertida para produzir uma olefina tendo aproximadamente dois a aproximadamente três átomos de carbono por molécula.

0 componente de zeólito de poros grandes é preferivelmente

um tipo de faujasita e mais preferivelmente uma faujasita tipo Y. 0 componente de zeólito de poros médios é preferivelmente um tipo ZSM-5. Além dos componentes de zeólito de tamanhos de poros médios e grandes, o catalisador também pode incluir ao menos um óxido de metal

refratário poroso, inorgânico como um aglutinante. Em certas modalidades, é preferido que o aglutinante tenha funcionalidade de craqueamento ácido para craquear os componentes mais pesados da alimentação SCC e que o componente de zeólito de tamanhos de poros médios

compreenda ao menos 1% em peso do catalisador em uma base de peso total.

Em outra modalidade, o catalisador pode incluir partículas tendo zeólito com tamanhos de poros grandes com um aglutinante de óxido de metal refratário poroso,

inorgânico, e partícula tendo o zeólito com tamanho de poros médios com um aglutinante de óxido de metal refratário poroso, inorgânico. Em outra modalidade, o catalisador contendo zeólito pode incluir de ao menos 0,5% em peso a aproximadamente 10% em peso de fósforo e de

aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10% em peso de um metal promotor selecionado do grupo consistindo em gálio, germânio, estanho, e suas misturas.

Em certas modalidades, o zeólito pode ser tratado com até aproximadamente 10% em peso do composto contendo

fósforo (calculado como P2O5) com base na quantidade total de zeólito seletivo de olefina, para garantir seletividade adequada de olefina leve. Após tratamento com o composto contendo fósforo, o zeólito seletivo de olefina tratado com fósforo pode ser seco e subsequentemente calcinado em uma temperatura entre 300°C e 1.000°C, preferivelmente entre 450 e 700°C por aproximadamente 15 minutos a 24 horas, para 5 preparar o "catalisador de craqueamento" de olefina

seletiva.

Os catalisadores, nos quais materiais carbonáceos e uma porção de hidrocarbonetos pesados podem ser depositados, são enviados a partir da zona de remoção para a zona de regeneração. Na zona de regeneração, os

catalisadores, nos quais os materiais carbonáceos e semelhantes são depositados, são submetidos a tratamento de oxidação, para diminuir a quantidade dos depósitos, desse modo se obtendo os catalisadores regenerados. Esses catalisadores regenerados são continuamente reciclados de

volta para a zona de reação. Os produtos craqueados são esfriados bruscamente exatamente a montante do, ou exatamente a jusante do separador, para evitar craqueamento adicional desnecessário ou craqueamento excessivo.

Em certas modalidades, a mistura de catalisador

consiste em um catalisador de craqueamento de base e um aditivo. 0 catalisador de craqueamento de base pode incluir um zeólito do tipo Y estável o qual é o principal componente ativo do catalisador de base, e uma matriz que é um material de substrato para o zeólito. O catalisador de

craqueamento de base pode incluir menos do que 0,5% em peso de óxido de metal de terra-rara que é principalmente incluído no zeólito do tipo Y ultraestável. Geralmente, a atividade catalítica dos zeólitos do tipo Y estável aumenta à medida que o teor de metal de terra-rara nos zeólitos

aumenta porque a estabilidade térmica do zeólito do tipo Y ultraestável é aperfeiçoada mediante incorporação de metal de terra-rara nos zeólitos. A atividade de reação de transferência de hidrogênio dos zeólitos do tipo Y também pode ser aumentada mediante adição de metal de terra-rara aos zeólitos. O teor do zeólito do tipo Y estável no catalisador de craqueamento de base usado nessa invenção preferivelmente está em uma

faixa de 5 a 50% em peso, e mais preferivelmente na faixa de 15 a 40% em peso. 0 termo zeólito do tipo Y "estável" inclui tal material de zeólito como os materiais zeolíticos "ultra-estáveis".

A matriz do catalisador de craqueamento de base

usada nessa invenção pode incluir argilas tais como caulim, montmorilonita, e bentonita, e óxidos porosos inorgânicos tais como alumina, sílica, magnésia, e silica-alumina. 0 catalisador de craqueamento de base tem preferivelmente uma densidade em massa de 0,5 a 1,0 g/ml, um diâmetro médio de

particula de 50 a 90 micrômetros, uma área de superfície de 50 a 350 m2/g e um volume de poro de 0,05 a 0,5 ml/g.

A mistura de catalisador contém, além do catalisador de craqueamento de base, um aditivo contendo um zeólito seletivo de formato. 0 zeólito seletivo de formato

referido aqui significa um zeólito cujo diâmetro de poro é menor do que aquele do zeólito do tipo Y, de modo que os apenas hidrocarbonetos com um formato limitado podem entrar no zeólito através de seus poros. Catalisadores seletivos de formato exemplares podem incluir: ZSM-5, ômega, SAPO-5,

e aluminossilicatos. Zeólito ZSM-5 é mais preferivelmente usado nessa invenção, entre esses zeólitos seletivo de formato. 0 teor do zeólito seletivo de formato no aditivo pode estar na faixa de 20 a 70% em peso, e mais preferivelmente na faixa de 30 a 60% em peso.

Uma percentagem do catalisador de craqueamento de base na mistura de catalisador pode estar em uma faixa de 55 a 95% em peso e uma percentagem do aditivo na mistura de catalisador pode estar em uma faixa de 5 a 40% em peso. Se a percentagem do catalisador de craqueamento de base for inferior a 55% em peso ou a percentagem de aditivo for maior do que 40% em peso, alta produção de olefina de fração leve, elevada não pode ser obtida, devido às baixas conversões do óleo de alimentação. Se a percentagem do catalisador do craqueamento de base for maior do que 95% em peso, ou a percentagem do aditivo for inferior a 5% em peso, produção de olefina de fração leve muito alta não pode ser obtida, enquanto que alta conversão do óleo de alimentação pode ser obtida. Em uma modalidade particularmente preferida, o catalisador contém ao menos 0,5% em peso de fósforo, tipicamente presente como P2O5.

Nessa invenção, catalisadores de craqueamento comercialmente disponíveis, tal como, por exemplo, OCTACAT (W. R. Grace Co., Ltd.) podem ser usados. O catalisador OCTACAT contém um zeólito tendo uma constante de treliça de cristal de 24,50 ANG. Outros "catalisadores de craqueamento" comercialmente disponíveis adequados podem incluir, mas não são limitados aos seguintes nomes ou marcas: Akzo, Engelhard ("Flex-Tec"™ ou Estruturas de Matriz, Distribuídas ou DMS), HARMOREX (CCIC), OlefinsMAX (pela Davison), Intercat, Stone & Webster, UOP e outros.

Proporção de Catalisador/Óleo. 0 aumento da concentração de catalisador no reator, frequentemente referido como proporção de "cat/óleo" ou proporção de "catalisador/óleo", pode aumentar a disponibilidade de craqueamento para conversão máxima. Isso pode ser obtido mediante aumento da carga de calor do reator ou comutação para um catalisador seletivo de coque inferior (isto é, delta coque inferior) . A carga de calor do reator pode ser elevada mediante temperatura aumentada do reator ou taxa de alimentação inferior. Isso, por sua vez, aumenta a proporção de cat/óleo para manter a unidade em equilíbrio térmico.

Nessa invenção, a proporção de catalisador/óleo [uma proporção da quantidade da mistura de catalisador 5 reciclada (tonelada/hora) para uma taxa da alimentação de

óleo de alimentação (tonelada/hora)] está na faixa de 10 a 45 peso/peso.

Carbono em Catalisador Regenerado. Quanto mais baixo for o teor de carbono no catalisador regenerado ("CRC"), maior a disponibilidade de sítios de craqueamento

porque menos coque está bloqueando os sítios de craqueamento ácido. CRC é reduzido mediante aumento da eficiência de regeneração através do uso de promotores de oxidação de monóxido de carbono. Níveis aumentados de leito no regenerador também aperfeiçoam o CRC através de tempo de

permanência aumentado, mas isso deve ser equilibrado com tempo de permanência reduzido da fase diluída no disengager e a possibilidade de aumento de perdas de catalisador.

Taxa de Alimentação de Catalisador. O catalisador pode ser adicionado periodicamente à unidade FCC com base

em um programa de produção predefinido. Em um aspecto específico da presente invenção, o catalisador de alimentação pode ser ajustado continuamente. Em sistemas automatizados, contudo, a temporização e a quantidade do catalisador fresco injetado podem ser programadas no

controlador com provisões para aumento durante operação do processo FCC para otimizar o rendimento de produção, mistura de produto. Devido às incertezas associadas ao processo de produção, tal como composição química do insumo de óleo e outras variações entrando no sistema FCC, as

emissões, uso de energia, a mistura de produto pode variar ou derivar dos alvos de processo durante o curso de craqueamento fluido da técnica anterior convencional. Sistemas de FCC convencionais requerem que os operadores monitorem estreitamente as saídas do sistema, e estejam constantemente disponíveis para fazer ajustes manuais para as operações dos sistemas FCC incluindo injeção de catalisador e outras condições de operação conforme necessário. Assim, é vantajoso poder monitorar remotamente e fazer ajustes através das injeções de catalisador e outras condições de operação para as saídas do sistema enquanto também reduzindo a dependência em interações humanas tal como monitoração e mudanças manuais no programa de injeção de catalisador e outras variáveis de processo. Em um aspecto da presente invenção, a taxa de alimentação de catalisador fresco pode ser monitorada e controlada por um sistema de monitoração especificamente projetado. Em uma modalidade específica, a taxa de alimentação pode ser dependente da composição de alimentação, e a taxa de alimentação ótima pode ser prevista pelos modelos de processo discutidos em maior detalhe abaixo.

Tempo de Reação. Um aumento no tempo de reação disponível para craqueamento também aumenta a conversão. A taxa de alimentação fresca, taxa de vapor do riser, taxa de reciclagem, e pressão são variáveis de operação principais que afetam o tempo de reação para uma determinada configuração da unidade. A conversão varia inversamente com a taxa devido ao tamanho de reator limitado disponível para craqueamento. A conversão foi observada em algumas unidades para aumentar apenas em 1% absoluto para uma diminuição de 3-5% relativa em taxa de alimentação fresca. Como aqui usado, tempo de contato significa o tempo entre o início do contato do óleo de alimentação com os catalisadores regenerados e a separação dos produtos craqueados produzidos a partir dos catalisadores ou o tempo entre o início do contato do óleo de alimentação com os catalisadores regenerados e o esfriamento brusco, no caso em que os produtos craqueados produzidos são esfriados bruscamente a montante da zona de separação. Em uma modalidade preferida, o tempo de contato está na faixa de aproximadamente 0,1 a 1,5 segundos e, mais preferivelmente, na faixa de aproximadamente 0,2 a 0,9 segundos. Se o tempo de contato for inferior a 0,1 segundos, então a olefinas de fração leve não serão obtidas em um elevado rendimento, devido à baixa conversão do óleo de fração pesada. Inversamente, se o tempo de contato for mais longo do que

1,5 segundos, então o craqueamento térmico do óleo de petróleo alimentado pode ser excessivo, desse modo aumentando excessivamente a quantidade de gases secos gerados. Contudo, o tempo de contato depende do sistema de alimentação, e o tempo de reação ótimo pode ser predito pelos modelos de processo discutidos em maior detalhe abaixo.

Temperatura do Reator. A temperatura aumentada do reator aumenta a conversão da unidade, principalmente através de uma taxa superior de reação para a reação de craqueamento endotérmico e também através da proporção de catalisador/óleo aumentada. Um aumento de aproximadamente 10°F na temperatura do reator pode aumentar a conversão em aproximadamente 1-2% absoluto. Temperatura de reator superior também aumenta a octanagem da gasolina e a olefinicidade de GLP que são benefícios secundários muito desejáveis da maximização da conversão através dessa via. A octanagem superior se deve à taxa superior de reações de craqueamento principais em relação às reações de transferência de hidroqênio secundárias que saturam as olefinas na faixa de ebulição de qasolina e diminui a octanagem da gasolina. Geralmente, um aumento de aproximadamente IO0F na temperatura do reator pode proporcionar aumentos com indice de 0,8 e 0,4 em octanas pesquisa e octanas motor, respectivamente.

Como aqui usado, "temperatura de saida de reação" é definida como a temperatura de saida da zona de reação do tipo de fluxo descendente, e é a temperatura antes da separação dos produtos craqueados a partir dos catalisadores. Embora a temperatura de saída da zona de reação possa estar na faixa de aproximadamente 500°C a 630°C, preferivelmente a temperatura de saída da zona de reação está na faixa de aproximadamente 590°C a 620°C. Se a temperatura de saída da zona de reação for inferior a 580°C, então as olefinas de fração leve não podem ser obtidas em um elevado rendimento a partir de resíduo ou craqueamento de óleo pesado, enquanto que se ela for superior a 630°C então o craqueamento térmico do óleo de fração pesada o qual é alimentado, pode ser significativo, desse modo aumentando excessivamente a quantidade dos gases secos gerados. Se a nafta for o insumo para uma aplicação específica, a temperatura de reação pode ser diminuída em comparação com o craqueamento de resíduo para produção otimizada de propileno. Contudo, a temperatura e o tempo de reação dependem do sistema de alimentação e as condições ótimas são preditas pelo modelo de processo discutido em mais detalhe abaixo.

Pressão. Conversão superior e produção de coque são favorecidas termodinamicamente em pressões superiores; contudo, a conversão não é significativamente afetada pela pressão da unidade devido a um aumento substancial em pressão exigido para aumentar significativamente a conversão. Em certas modalidades, a unidade FCC pode ser operada preferivelmente em uma pressão de reação de 1 a 3 kg/'cm2, e em uma temperatura de zona de regeneração de aproximadamente 650°C a 720°C. Reator. A unidade de craqueamento cataiitico fluido é usada em certas modalidades da presente invenção e pode incluir uma zona de regeneração (um regenerador), uma zona de reação do tipo fluxo descendente (um reator downer ou "downer"), uma zona de separação (um separador), e uma zona de remoção (um removedor) . O reator também pode ser equipado com múltiplos sensores para monitorar a composição de alimentação e produto online e é inteqrado com um sistema de controle, assim como meio para controlar carregamento de catalisador e descarga em tempo real com base no desempenho do reator.

Equilíbrio Térmico. A formação de coque em uma unidade FCC pode ser o parâmetro mais critico para manter o equilíbrio térmico. O coque produzido no riser ou downer é queimado na presença de ar no regenerador. O calor produzido através das reações exotérmicas de queima de coque abastece as demandas de calor do reator, isto é, calor de vaporização, e calor sensível associado do estoque de alimentação, calor endotérmico de craqueamento, etc. Por exemplo, a produção de coque em uma unidade de FCC convencional sobre resíduos de gasóleo de vácuo pode estar na faixa de aproximadamente 4,5 - 5,5% em peso. O calor produzido a partir da combustão completa pode ser suficiente para suprir a carga de calor do reator. Contudo, em uma unidade FCC de resíduo, como o insumo contém grandes quantidades de precursores de coque com quantidades superiores de coque Conradson e anéis aromáticos, a formação de coque pode ser significativamente aumentada, o que por sua vez aumenta a temperatura do regenerador a partir de aproximadamente 650°C - 860°C nas unidades FCC convencionais até aproximadamente 720°C - 250°C nos craqueadores de resíduo. Controle das Condições de Operação e Variáveis. Em um aspecto, a invenção tem como objetivo "otimizar a produção de propileno", o que significa "maximizar a produção de propileno no custo mínimo de produção". A conversão de hidrocarboneto em uma unidade FCC pode ser uma

função complicada de muitas variáveis. Por exemplo, craqueamento excessivo de gasolina para GLP e gás seco pode ocorrer devido a um aumento no tempo de permanência no reator. Abordagens disponíveis para compensar qualquer craqueamento excessivo potencial incluem acrescentar vapor

adicional do riser para diminuir a pressão parcial de hidrocarboneto para craqueamento mais seletivo, reduzir a pressão do reator, aumentar a taxa de reciclagem para diminuir o tempo de permanência, reduzir a disponibilidade

1 5 dos sítios de craqueamento catalítico mediante diminuição

da proporção de catalisador/óleo, e mediante combinações das condições anteriormente mencionadas.

As variáveis descritas acima geralmente não são otimizadas para maximizar a conversão de propileno nas unidades FCC existentes. Níveis ótimos de conversão

correspondem a uma determinada taxa de alimentação, qualidade de alimentação, conjunto de objetivos de processamento, e catalisador em outras limitações de unidade (por exemplo, capacidade de compressor de gás úmido, capacidade de fracionamento, capacidade de soprador

de ar, temperatura do reator, temperatura do regenerador, circulação de catalisador). Portanto, o operador de FCC precisa ajustar diversas variáveis ao mesmo tempo. Se o nível de conversão ótimo for encontrado, apenas então pode o operador trabalhar o catalisador adequado e talvez

remodelar as propriedades do catalisador para remover as limitações de operação para mudar a operação para um nível de conversão ótimo mais elevado. Contudo, há ausência de equipamento de processo de automação adequado que possa ser facilmente utilizado para otimizar tal desempenho.

Monitoração de Desempenho Online. Malhas de controle reguladoras servem como a base da hierarquia da automação da instalação. 0 pessoal de engenharia de controle e manutenção luta para sustentar o desempenho dos itens de conversão. Problemas de confiabilidade de equipamento e tecnologia, controladores de negócios da instalação que mudam, e um número menor de recursos especializados para monitorar e manter esses itens são todos citados como problemas comuns. Os resultados incluem impactos negativos na qualidade, consumo de energia, desgaste e quebra de equipamento, capacidade de produção da instalação, e finalmente, rentabilidade. A monitoração do desempenho proporcionará ferramentas para (1) comparação do desempenho de controle atual com os padrões da indústria, (2) identificar e priorizar os problemas para focalizar os recursos de manutenção, (3) analisar e diagnosticar os problemas com informes online e offline, (4), melhorar o desempenho de controle com um conjunto completo de ferramentas para controladores avançados e reguladores, e (5) monitorar para sustentar os aperfeiçoamentos com informe abrangente, automatizado. Ferramentas tais como Matrikon's ProcessDoctor, Honeywell's LoopScout, ou Yukogawa's MD Diagnostics são exemplos que proporcionam tais funcionalidades.

Pacote de Modelagem e Otimização. Software avançado para aperfeiçoar a capacidade de produção e controle dos processos contínuos que tem perturbações incipientes pode ser usado para otimizar a unidade de FCC. Tais pacotes de software oferecem controle automático em relação aos processos contínuos que são difíceis de controlar por intermédio de técnicas convencionais de automação. Há muitos processos que estão sujeitos às perturbações cujo início é muito rápido para que controle manual ou automático convencional possa reagir. 0 uso de pacotes de modelagem e otimização resulta em capacidade de produção aumentada e utilização reduzida de energia através de controle superior durante operação normal, e também por evitar e diminuir os problemas de processo que podem paralisar o processo. Ele também requer menos intervenção manual a partir dos operadores humanos responsáveis pelo processo, de modo que eles podem concentrar sua atenção em atividades de controle de produção de nível mais alta. Os processos de certas modalidades da presente invenção podem utilizar um pacote de software, tal como, por exemplo, Umetric's SIMCA Pll e ferramentas de otimização em Matlab pela Math Works Inc.

Muitos dos pacotes mencionados acima proporcionam rotina de otimização que é definida como minimização das funções matemáticas que incluem a representação do processo e custos de produto e energia.

Detecção de Condições de Operação e Seleção de Modelo de Processo. Em uma modalidade específica da presente invenção, o sistema pode usar vários sinais de sensor para determinar as condições de operação e selecionar o modelo de processo que represente melhor as operações atuais. 0 modelo pode ser selecionado a partir de uma lista de modelos de processo previamente desenvolvidos. 0 modelo selecionado pode ser então usado no algoritmo de otimização para calcular as configurações ótimas do processo.

Em uma modalidade específica, um sistema e método para injetar catalisador fresco em uma unidade de FCC são providos. Em uma modalidade, um sistema para injetar catalisador em uma unidade de FCC inclui ao menos um equipamento de injeção de catalisador para prover catalisador a uma unidade de FCC, ao menos um sensor adaptado para prover informação sobre a composição de um fluxo de produto produzido na unidade de craqueamento de 5 catalisador fluido, e um controlador acoplado ao sensor,

para controlar as adições de catalisador fresco feitas pelo sistema de injeção de catalisador em resposta à métrica provida pelo sensor.

Em outra modalidade um método para injetar uma quantidade determinada de catalisador a partir de um

sistema de injeção de catalisador em uma unidade de FCC projetada para maximizar as produções de olefina é provido o qual inclui as etapas de fornecer o catalisador a um sistema de injeção de catalisador para dentro de uma unidade de craqueamento catalítico fluido, detectar uma

saída na unidade de craqueamento catalítico fluido, e automaticamente ajustar a quantidade de catalisador dispensado em resposta a pelo menos uma métrica detectada.

Com referência agora à Figura 1, o processo de craqueamento catalítico proposto pode ser opcionalmente

equipado com vários sistemas de controle ("Controle de Processo"). Adicionalmente, os processos FCC podem ser equipados com todas ou algumas das seguintes características, quando consideradas necessárias conforme descrito.

Os sinais a partir de uma unidade de FCC são introduzidos em um Sistema de Controle Distribuído ("DOS"), um sistema de controle de processo que utiliza uma rede para interconectar sensores, controladores, terminais de operadores e ativadores. Um DCS inclui um computador e tem

interconexão com outros sistemas.

Controle Preditivo de Modelo ("MPC") é um método avançado de controle de processo que aperfeiçoa o controle de realimentação padrão mediante predição de como um processo tal como destilação reagirá às entradas tal como entrada de calor. Isso significa que se pode basear muito menos em realimentação uma vez que os efeitos das entradas serão derivados de modelos matemáticos empíricos. A realimentação pode ser usada para corrigir imprecisões de modelo. 0 controlador se baseia em um modelo empirico de um processo obtido por intermédio de testes de instalação para predizer o comportamento futuro de variáveis dependentes de um sistema dinâmico com base em respostas passadas das variáveis independentes. Frequentemente o controlador se baseia em modelos lineares do processo.

Os principais fornecedores comerciais de software MPC incluem o AspenTech (DMCt), Honeywell (RMPCT) e Shell Global Solutions (SMOC; Shell Global Solutions inc: Carel van Bylandtlaan 23, 2596 HP, The Hague, Holanda).

Monitoração de desempenho de Malha de Controle ("CLMP"). A monitoração de desempenho permite (1) comparar o desempenho de controle atual com os padrões da indústria, (2) identificar e priorizar os problemas para focalizar os recursos de manutenção, (3) analisar e diagnosticar problemas com informes online e offline, (4) aperfeiçoar o desempenho de controle com um conjunto completo de ferramentas para ambos os controladores, reguladores e avançados, e (5) monitorar para sustentar os aperfeiçoamentos com informe automatizado abrangente. Ferramentas exemplares tais como Matrikon's ProcessDoctor (disponível através de Matrikon's localizado em 10405 Jasper Avenue, Edmonton, Alberta, Canadá), Honeywell's Profit Expert (disponível através da Honeywell International Inc., 101 Columbia Road, Morristown, NJ 07962), ou Yukogawa's MD Diagnostic (Yukogawa, Musashinoshi, Tóquio, Japão) e Aspentech's (Aspen Technology, Inc., Tem Canal Park, Cambridge, Massachusetts) AspenWatch proporcionam tais funcionalidades.

Detecção das condições de operação e Seleção do Modelo de Processo ("SPM"). Esse sistema usa sinais de sensor no processo para determinar as condições de operação tal como taxa de alimentação atual, composição de alimentação, e temperatura ambiente para selecionar o modelo de processo que representa melhor a operação atual. Esse modelo de processo selecionado pode ser então usado no algoritmo de otimização para calcular as configurações ótimas do processo. As ferramentas podem ser desenvolvidas em Matlab (Mathworks Inc., 3 Apple Hill Drive, Natick, MA 01760-2098), código Visual Basic ou outra linguagem de programação de software.

Otimização em Tempo Real e Otimização Dinâmica ("RTO"). A otimização dos sistemas de processo industrial é uma forma de ajustar as variáveis de controle de processo para achar as condições de reação que obtém a mais alta produção de propileno com custo minimo ou outro resultado possível. Normalmente, muitas respostas conflitantes devem ser otimizadas simultaneamente. Na ausência de abordagens sistemáticas, a otimização pode ser feita por "tentativas" ou mediante mudança de uma variável de controle em um momento enquanto mantendo o restante constante. Tais métodos geralmente não são eficientes na descoberta do ótimo verdadeiro. Normalmente, as técnicas de otimização envolvem o desenvolvimento de modelos rigorosos de processo. Esses modelos matemáticos podem incluir reações quimicas e equações termodinâmicas. Ferramentas exemplares tais como PAS Inc.'s (16055 Space Center Blvd., Houston, TX 77062, USA) NOVA proporcionam tais funcionalidades. Os modelos podem ser validados contra os dados de operação da instalação para verificar se o modelo representa com exatidão o comportamento da instalação. Esses modelos são dinâmicos no sentido de que eles modelam o tempo de mudança das variáveis do processo.

Tecnologia de Gerenciamento de Energia ("PMS").

5 PMS equilibra as exigências de energia com o fornecimento

de energia disponível, e assim previne perturbações das operações, ou até mesmo blecautes. Além disso, a PMS pode habilitar melhor controle dos custos de energia, segurança otimizada e a diminuição de impactos ambientais. ABB Ltd, (Affolternstrasse 44 P.O. Box 8131, CH-8050 Zurique, Suíça)

acredita-se ser um provedor de tal tecnologia.

Tecnologia de Barramento de Campo ("FFS"). Os sinais de campo usados na instrumentação de processo foram padronizados, permitindo que os sistemas de controle e os dispositivos de campo a partir de uma variedade de

fornecedores possam ser interconectados utilizando sinais analógicos padrão de 4 a 20 mA. O padrão FOUNDATION fieldbus™ desenvolvido pela Fieldbus Foundation™ constitui o próximo nível de padronização e é projetado para atender às necessidades modernas. Além de ter interconectividade

equivalente àquela disponível utilizando os sinais analógicos de 4 a 20 mA em uma rede de campo convencional, FOUNDATION fieldbus™ permite que múltiplos dispositivos sejam conectados a um único FOUNDATION fieldbus™, permite a comunicação interativa de vários tipos de informação, e

habilita a distribuição no campo de funções inteligentes incluindo autodiagnósticos e funcionalidade de controle. 0 foco está em sua capacidade de transmitir vários tipos de informação além dos sinais de campo e distribuir inteligência para os dispositivos de campo distribuídos.

Essas características permitem a monitoração remota, autodiagnóstico em tempo real, e manutenção proativa de dispositivos de campo, assim como gerenciamento de recursos da instalação utilizando comunicação de campo. Isso pode reduzir grandemente os custos de sistemas de instrumentação operantes. Emerson Corporate, (P.O. Box 4100, 8000 West Florissant Avenue, St. Louis, Missouri) é um provedor 5 exemplar dessas tecnologias.

Lucro de Unidade FCC e Cálculo de Custo de Energia ("FUPEC") incluem cálculos que permitem o uso de vários dados de processo, tal como, por exemplo, vapor de FCC, catalisador, eletricidade e custos de produto a serem monitorados e/ou calculados, desse modo permitindo a

monitoração em tempo real do custo em dólar por unidade de produtos gerados pela unidade FCC.

Em certas modalidades, os processos podem ser automaticamente monitorados e ajustados quando necessário. A monitoração de desempenho do processo de conversão de

craqueamento catalítico fluido severo elevado proposto pode prover ferramentas para: (a) comparar o desempenho de controle atual com os padrões desejados; (b) analisar e diagnosticar problemas com monitoração e controle online; (c) melhorar desempenho de controle com um conjunto

completo de controladores avançados e ferramentas; (d) monitorar para sustentar os aperfeiçoamentos com informe abrangente, automatizado; e (e) monitorar remotamente utilizando múltiplas unidades de detecção e fazer ajustes em injeções de catalisador e outras condições de operação

para as saidas de sistema enquanto reduzindo a dependência em interações humanas tais como monitoração e mudanças manuais para o programa de injeção de catalisador e outras variáveis de processo. Tais sistemas podem ser construídos mediante muitos representantes comerciais, tais como

aqueles identificados acima, e podem ser integrados na unidade FCC. Em certas modalidades os sistemas de monitoração podem incluir sensores que podem ser posicionados por toda a unidade FCC para monitorar as características de alimentação e de produto e as condições de reação. Em certas modalidades, os sensores podem se comunicar com o sistema de controle DCS por intermédio de conexões cabeadas com o sistema. Em certas outras modalidades, os sensores podem ser configurados para se comunicar com o sistema de controle DCS por intermédio de meio de comunicação RFID ou sem fio. Desse modo, conforme mostrado na Figura 3, embora a unidade DCS não seja mostrada como sendo cabeada com válvulas ou sensores de controle de fluxo presentes na unidade FCC, entende-se que a DCS é acoplada operativamente à unidade FCC.

Com referência agora à Figura 2, é mostrada uma ilustração esquemática geral de um exemplo de uma unidade de craqueamento catalítico fluido ("FCC"). Em certas modalidades, a unidade de craqueamento catalítico fluido pode incluir uma zona de reação do tipo fluxo ascendente.

O processo de FCC descrito aqui pode aumentar a produção de olefinas leves, incluindo propileno, utilizando um reator de riser (fluxo ascendente) para um recipiente de separação-remoção individual e um catalisador de craqueamento compreendendo componentes de zeólito seletivo de formato, de poros grandes e de poros médios, conforme demonstrado nas Figuras 3 e 4.

A Figura 3 mostra uma operação exemplar de uma unidade FCC a qual pode ser integrada com um sistema DCS ("Controle de Processo") com o objetivo de otimizar a produção de propileno. A operação da unidade FCC integrada com o sistema DCS é provida conforme a seguir.

Insumo de gasóleo ou líquido, tal como, por exemplo, nafta ou óleo de hidrocarboneto pode ser carregado na zona de misturação 7 por intermédio da linha 10. 0 Controle de Processo (DCS) 30 mostrado nas Figuras 3 e 4 pode ser integrado com a unidade FCC e usado para desenvolver modelo de controle de processo. O insumo fluindo através da linha 10 é monitorado e controlado pelo DCS 30 e válvula de controle de fluxo 40, significando que 5 a estratégia de otimização e controle mudará o valor desse

objetivo de fluxo para permitir mais alimentação à unidade FCC, desde que limitações de processo, tal como, por exemplo, aberturas de válvula, pressão, e limites de temperatura sejam respeitadas, e desde que as especificações de produto de FCC sejam satisfeitas. A

alimentação 10 é misturada com o catalisador regenerado fornecido a partir da tremonha de catalisador 6 para a zona de misturação 7 por intermédio da linha 17. A quantidade de catalisador injetado na zona de misturação 7 é controlada utilizando uma válvula controladora de fluxo 41. O fluxo do

catalisador através da linha 17 e controlador de fluxo 41 pode ser otimizado utilizando modelos de processo desenvolvidos da unidade FCC e uma estratégia de otimização projetada para (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) aperfeiçoar a qualidade de produto FCC, e

(c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Os modelos de processo podem ser desenvolvidos utilizando-se dados operacionais assim como experimentos e testes nas instalações reais. Os modelos utilizam uma relação matemática entre variáveis manipuladas (variáveis

que os operadores podem mudar no processo) e variáveis controladas (variáveis de processo que mudarão com base nas mudanças nas variáveis manipuladas).

A mistura cai no sentido para baixo da zona de reação 1, onde a reação de craqueamento do óleo de

hidrocarbonetos ocorre sob elevadas temperaturas de reação e em curto tempo de contato. Então, a mistura do catalisador gasto, insumo não-reagido, e produtos a partir da zona de reação 1, entram na zona de separação de gássólido 2 localizada sob a zona de reação I. Em certas modalidades, a zona de separação de gás-sólido 2 pode ser um dispositivo do tipo ciclone. 0 catalisador usado é separado, na zona de separação 12, a partir dos produtos craqueados e do óleo de alimentação não-reagido. 0 catalisador pode ser então enviado para a zona de remoção 3 através do percurso 9. Gases de hidrocarboneto separados da maior parte do catalisador usado podem ser enviados para um separador secundário 8 por intermédio da linha 26, onde o restante do catalisador usado pode ser separado do gás de sintese. Gases de hidrocarboneto são então enviados para uma seção de recuperação de produto.

Em certas modalidades, um ciclone é preferido para uso como o separador secundário 8. 0 catalisador separado pelo separador secundário 8 é dirigido para a zona de remoção 3 por intermédio da linha 23 onde hidrocarbonetos pesados adsorvidos no catalisador podem ser removidos com um gás de remoção o qual é introduzido na zona de remoção por intermédio da linha 11. 0 fluxo do gás de remoção é controlado pela válvula de controle de fluxo 42. 0 fluxo do gás de remoção através da linha 11 pode ser controlado e otimizado em uma estratégia de controle para obter o seguinte (a) minimizar custo de energia e de catalisador que é uma função da desativação de catalisador,

(b) aperfeiçoar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

0 vapor produzido em uma caldeira, ou um gás inerte tal como nitrogênio, pressurizado em um compressor, pode ser usado como o gás de remoção. 0 vapor ou o gás inerte usado na zona de remoção pode ser pressurizado ou aquecido até um valor otimizado calculado utilizando-se os modelos de processo para (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) aperfeiçoar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Para condições de remoção, em certas modalidades, uma temperatura de remoção de 500°C a 640°C e um tempo de permanência de catalisador de 1 a 10 minutos é preferida.

Os valores da temperatura de remoção e permanência podem ser controlados e otimizados utilizando-se modelos de processo para conseguir (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) aperfeiçoar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Vapores de produtos craqueados e óleo de alimentação não-reagido, removidos do catalisador usado na zona de remoção 3, são retirados através da linha 12 localizada no topo da zona de remoção, junto com o gás de remoção. Esses gases são então enviados para uma seção de

recuperação de produto (não mostrada), ou alternativamente para o separador secundário 8 por intermédio da linha 12 . A válvula de controle de fluxo 43 controla o fluxo dos gases na linha 12.

O catalisador removido usado é transferido para a

zona de regeneração 4 através de um controlador de nível típico pela linha 22. O fluxo para a zona de regeneração 4 pode ser controlado pela válvula controladora de fluxo 44. Catalisador fresco pode ser injetado no sistema por intermédio da linha 13, a qual pode incluir uma válvula

controladora de fluxo (não mostrada). O controlador de fluxo pode ser controlado e otimizado para (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) melhorar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade de FCC.

A velocidade de gás superficial na zona de remoção 3 pode ser mantida dentro da faixa de 0,05 a 0,4 m/s, para manter o leito fluidificado na zona de remoção em uma fase de bolhas. Como a velocidade do gás é relativamente baixa dentro da zona de fase de bolhas, o consumo do gás de remoção pode ser minimizado. Além disso, a faixa de pressão operacional da linha 13 pode ser ampla, durante a condição de fase de bolhas, devido à elevada

densidade de leito e, portanto, o transporte de partícula de catalisador a partir da zona de remoção 3 para a zona de regeneração 4 pode ser facilitado. Bandejas perfuradas ou outras estruturas internas podem ser usadas na zona de remoção 3 para melhorar a eficiência de remoção entre o gás

de remoção e o catalisador. A zona de regeneração 4 é composta de uma coluna no formato de cone conectada no topo a uma linha vertical 5 (um regenerador do riser). 0 catalisador usado é regenerado com um gás de combustão (tipicamente um gás contendo oxigênio tal como ar) o qual

pode ser alimentado à zona de regeneração 4 através da linha 14.

A regeneração é realizada mediante queima parcial ou completa, sob condições fluidifiçadas, dos materiais carbonáceos (coque) produzidos pelas reações de

craqueamento e hidrocarbonetos pesados os quais foram adsorvidos no catalisador usado.

0 tempo de permanência do catalisador na zona de regeneração 4 pode estar na faixa de 1 a 5 minutos, e a velocidade de gás superficial pode estar preferivelmente na

faixa de 0,4 a 1,2 m/s. A estratégia de controle e otimização usada na tecnologia de automação pode ser usada para calcular valores ótimos para o tempo de permanência de catalisador e velocidade de gás superficial. Isso pode ser feito mediante análise dos dados operacionais da unidade de

FCC ou dos dados obtidos a partir dos testes de processo de FCC e detectando valores ótimos para tempo de permanência e velocidade de gás superficial para conseguir o seguinte: (a) minimizar o custo de energia e do catalisador; (b) maximizar a qualidade do produto de propileno; e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Após regeneração do catalisador usado na zona de regeneração 4, o catalisador regenerado na porção superior do leito fluidificado de fase turbulenta é transferido para um regenerador do tipo riser 5. 0 catalisador regenerado a partir do regenerador do tipo riser 5 é transportado para a tremonha de catalisador 6, localizado em cima do regenerador do tipo riser. A tremonha de catalisador 6 funciona como um separador de gás-sólido, onde os gases de combustão que contêm os subprodutos da combustão de coque podem ser separados do catalisador regenerado e removidos através do separador secundário 15 por intermédio da linha 25. A linha 25 pode incluir uma válvula controladora de fluxo 46. 0 separador secundário é fornecido por intermédio da linha 27. 0 catalisador é retornado à tremonha de catalisador 6 a partir do separador secundário 15 por intermédio da linha 24. Em certas modalidades, o separador secundário 15 pode ser um ciclone.

Uma porção do catalisador regenerado na tremonha de catalisador 6 pode ser retornada à zona de regeneração 4 através de uma linha de desvio 16 equipada com a válvula controladora de fluxo 45. Esse controlador de fluxo 45 pode ser submetido ao controle e otimização para conseguir (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) aperfeiçoar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Uma porção do produto de FCC pode ser tirada da linha 19 e/ou linha 12 e retornada à zona de misturação 7 por intermédio de uma linha de desvio 20, a qual pode ser equipada com uma válvula controladora de fluxo 47. Esse produto reciclado através da linha 20 e controlador de fluxo 47 pode ser submetido ao controle e otimização para se conseguir (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) aperfeiçoar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Conforme descrito acima, o catalisador de FCC

circula no equipamento através de uma zona de reação 1, uma zona de separação de gás-sólido 2, uma zona de remoção 3, uma zona de regeneração 4, um regenerador do tipo riser 5, uma tremonha de catalisador 6, e uma zona de misturação 7. Outra modalidade inclui um método para injetar

o(s) catalisador(es) a partir de um sistema de injeção de catalisador para dentro de uma unidade de FCC projetada para maximizar as produções de olefina que inclui as etapas de dispensar o catalisador para um sistema de injeção de catalisador para dentro da unidade de craqueamento

catalítico fluido, detectar uma saída na unidade de craqueamento catalítico fluido, e automaticamente ajustar a quantidade de catalisador dispensado em resposta a pelo menos uma resposta detectada 18 e utilizando os modelos de processo desenvolvidos anteriormente assim como as

computações a partir da rotina de otimização para conseguir o seguinte: (a) minimizar o custo de energia e de catalisador; (b) maximizar a concentração de propileno; e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Além disso, um ou mais sensores podem ser

colocados em linha para monitorar as partículas de catalisador e prover medição online de várias condições e propriedades de reação desejadas, incluindo, mas não limitadas a: temperatura de reação, pressão de reação, taxas de fluxo, tamanho de partícula de catalisador,

composição química de fluxos de fluido, temperaturas e pressões da zona de regeneração. Entende-se que os sensores podem ser colocados vantajosamente por todo o sistema de FCC, conforme desejado, para se obter certas condições de reação ou propriedades de reação desejadas. Os sensores podem ser operativamente vinculados à estratégia de controle para desenvolver modelos de processo ligando, por 5 exemplo, o tamanho de partículas com as variáveis restantes

de processo. O sinal gerado com relação às várias propriedades pode ser usado para otimizar a dosagem de catalisador e gás de remoção para otimizar a produção de olefinas.

Insumo pré-aquecido tal como óleo de

hidrocarboneto, gasóleo de vácuo ou nafta, pode ser carregado na zona de misturação 7 por intermédio da linha 01, a qual é controlada pelo orifício de entrada de válvula 40. O fluxo de alimentação através desse orifício de entrada é uma variável de controle. A estratégia de

controle e otimização mudará o valor desse objetivo de fluxo para permitir mais alimentação à unidade de FCC desde que limitações de processo, tais como aberturas de válvula, limites de pressão e temperatura, sejam respeitados e as especificações de produto de FCC sejam satisfeitas. Essa

alimentação 10 pode ser misturada com o catalisador regenerado a partir da tremonha de catalisador 6 na zona de misturação 7. A quantidade de catalisador injetado na zona de misturação 7 pode ser controlada utilizando-se um controlador de fluxo 17. O fluxo do catalisador pode ser

otimizado utilizando-se modelos de processo, desenvolvidos da unidade de FCC e uma estratégia de otimização projetada para (a) minimizar o custo de energia e de catalisador, (b) aperfeiçoar a qualidade de produto de FCC, e (c) aumentar a capacidade de produção da unidade.

Outro benefício do controle de processo avançado, conforme destacado, é que as técnicas que monitoram a saída sob diferentes condições de operação, registram uma 15

"impressão digital" das operações normais. O sistema pode então detectar qualquer desvio a partir da impressão digital, e um banco de dados de impressões digitais pode ser gerado e usado para predizer o que está acontecendo com a máquina. Dados históricos podem ser usados para testar um sistema preditivo que pode prover aviso antecipado do potencial de falha do equipamento na unidade de FCC. A abordagem pode detectar alguns problemas antes deles surgirem utilizando monitoração convencional.

Exemplos comparativos para demonstrar o benefício do uso de Controle e Monitoração de Processo Avançados, são discutidos abaixo. Utilizando o sistema de experimentação e dados reportado na Publicação de Pedido de Patente Publicado dos Estados Unidos US 2002/0195373 Al, publicado em 2 6 de dezembro de 2002, cujo conteúdo é aqui incorporado mediante referência, Caso A, o qual representa a técnica anterior, foi conduzido sem ferramentas de Controle e Monitoração de Processo, avançadas. As condições de experimentação citadas e os resultados são providos abaixo:

Alimentação:

Catalisador:

Temperatura de zona de 600°C reação:

Pressão de reação:

Proporção de catalisador 15,5 peso/peso para óleo:

Tempo de contato:

Temperatura de 720°C

catalisador de zona de regeneração:

Resultados do Caso A:

Gasóleo de vácuo leve Àrabe

Hidrodessulfurizado

HARM0REX(CCIC)

1, 0 kg/cm2 G

0,4 segundos Conversão (em % em 95,6% peso)

Rendimento de (em %

em peso):

Gás seco 4,1

Propileno 18,2

Butenos 22,5

Gasolina 42,5

LCO+ 4,4

Coque 1, 0

0 Caso B, também provido no pedido de patente anteriormente mencionado e conduzido sem quaisquer ferramentas de Controle e Monitoração de Processo avançadas, também foi conduzido. 0 Caso B difere do Caso A conforme a seguir:

Temperatura de saída da 600°C zona de reação

Pressão parcial de 65 Kg/cm2 G

hidrogênio

Proporção de 14,9 peso/peso

catalisador/óleo Resultados do Caso B:

Conversão (em % em 86,3% (Exemplo comparativo peso): 2)

Rendimento de (em % em peso):

Gás seco 3,8

Propileno 11,3

Butenos 15,0

Gasolina 4 8,7

LCO+ 13,7 Coque 2,7

O Caso C foi conduzido de acordo com a revelação e os ensinamentos contidos aqui e inclui aplicação de ferramentas avançadas de Controle e Monitoração de Processo.

Os resultados do Caso C incluem:

Conversão (em % em 97,6% (Exemplo com APC) peso):

Rendimento de (em % em peso):

Gás seco 4,2

Propileno 18,7

Butenos 22,95

Gasolina 41,65

LCO+ 4,3

Coque 0,98

Os benefícios do uso de ferramentas de monitoração e automação, conforme apresentado no Caso C, incluem, mas não são limitados aos seguintes. Como pode ser visto no Caso A e Caso B, a taxa de conversão variou de

86,3% a 95,6%, e o rendimento de propileno variou de 11,3 a 18,7, representando aproximadamente uma variação de 11% na taxa de conversão e aproximadamente uma variação de 65% no rendimento de propileno mediante mudança das condições de operação, principalmente a proporção de catalisador para

óleo e a temperatura do reator. Isso mostra um elevado potencial para aperfeiçoamentos urilizando estratégias de controle avançado e de monitoração online propostas na presente invenção.

Os aumentos a seguir são apenas algumas das vantagens obtidas por intermédio de controle avançado: aumento na capacidade de produção da unidade em pelo menos 3%; e redução na variabilidade da qualidade de produto em pelo menos 10%.

0 exemplo acima demonstra que a conversão e os

rendimentos desejados do produto de propileno podem ser otimizados com entrada mínima de energia com o benefício de controle de processo avançado. Nesse caso específico as ferramentas de monitoração e controle, avançadas aperfeiçoaram o rendimento em aproximadamente 2%,

aumentaram a capacidade de produção do processo, reduziram a variabilidade de produção em 10% e a redução de energia em 3% em relação ao caso básico.

Em um aspecto específico, um processo para o craqueamento catalítico fluido de óleo de petróleo é

provido. 0 processo compreende as etapas de: (a) manter de 55 a 95% em peso de um catalisador de craqueamento de base contendo um zeólito do tipo-Y estável, com menos do que 0,6% em peso de óxido de metal de terra-rara, e de 5 a 40% em peso de um aditivo contendo um zeólito seletivo de

formato e aproximadamente 10% em peso de sítio externo ativado contendo fósforo, calculado como P2O5 com base na quantidade total de zeólito seletivo de olefina; (b) reagir a mistura a 500°C a 650°C por uma duração na faixa de 0,05 a 1,2 segundos em um equipamento de craqueamento catalítico

fluido do tipo fluxo descendente tendo uma zona de regeneração, uma zona de separação e uma zona de remoção; (c) controlar os catalisadores frescos por intermédio de um controle de processo; (d) separar uma parte dos fluxos de produto e reciclar uma parte do material não-convertido

misturado com o fluxo de alimentação; (e) monitorar continuamente online os dados de caracterização de alimentação e produtos, e condições de operação; (f) desenvolver modelos de processo com base nas observações obtidas na etapa (e); (g) comparar o desempenho do processo por intermédio de predição de modelo; e (h) ajustar as condições de operação para otimizar o rendimento da 5 produção de propileno utilizando o modelo na etapa (g).

Uma característica adicional do processo é que a temperatura de saída da zona de reação pode ser superior a 500°C. Outra característica do processo é que o tempo de contato de hidrocarbonetos na zona de reação pode estar na faixa de 0,05 a 1,5 segundos. Uma característica adicional

do processo é que a composição de insumo, composição do produto e condições de operação podem ser monitoradas e utilizadas para desenvolver modelo de processo que é então usado para maximizar o rendimento do propileno. Ainda outra característica do processo é que o equipamento de

craqueamento catalítico fluido pode ser operado com a proporção de catalisador/óleo de 10 a 42 peso/peso. Uma característica adicional do processo é que o teor de óxido de metal de terra-rara no catalisador de craqueamento de base pode ser inferior a 0,6% em peso. Outra característica

do processo é que o teor de óxido de metal de terra-rara no catalisador de craqueamento de base pode ser inferior a

0,08% em peso. Uma característica adicional do processo é que o teor de zeólito no catalisador de craqueamento de base pode estar na faixa de 5 a 55% em peso e ZSM-5 é um

aditivo. Ainda outra característica do processo é que o óleo de petróleo pode incluir um óleo selecionado do grupo consistindo em nafta, óleo cru, óleo desasfaltado, gasóleo de vácuo, gasóleo, resíduos de petróleo, e produtos hidrotratados correspondentes, e suas misturas.

Em outro aspecto, um processo para produzir pelo menos um produto de olefina leve é provido. O processo inclui as etapas de: (a) contatar um insumo que inclui uma mistura de hidrocarboneto em uma temperatura superior a 525°C e uma pressão de 1 a 5 atmosferas; (b) misturar o catalisador de craqueamento em que o catalisador compreende um catalisador de zeólito ZSM-5 o qual contém de 0,5 a 10% em peso de fósforo e de 0,1 a 10% em peso de um metal promotor; e (c) manter as condições do reator online orientadas por um controlador de processo projetado para otimizar a produção de propileno.

Uma característica adicional do processo é que múltiplos equipamentos de detecção podem analisar online a composição do produto e do insumo. Outra característica do processo é que as condições ótimas de processamento podem ser determinadas por intermédio de modelos de processo e rotinas de otimização.

Em um aspecto adicional, um processo para o craqueamento catalítico fluido de óleo de petróleo é provido, em que o óleo de petróleo é composto de nafta. O processo inclui as etapas de: (a) contatar o óleo com uma mistura de catalisador de craqueamento; (b) reagir a mistura na etapa (a) em um de equipamento de craqueamento catalítico fluido tendo uma zona de regeneração, uma zona de separação e uma zona de remoção, temperatura na faixa de 525°C a 650°C, a proporção de catalisador/óleo está na faixa de 10 a 42 peso/peso, e o tempo de contato de hidrocarbonetos na zona de reação está na faixa de 0,05 a 1,2 segundos; (c) monitorar a taxa de alimentação de catalisador fresco na mistura, dados de caracterização de produto e alimentação, assim como dados das condições de processo de operação; (d) utilizar os dados para desenvolver modelos de processo e rotinas de otimização controladas para diferentes regimes de operação; (e) ajustar e modificar os modelos através do uso de dados de processos históricos com um objetivo de maximizar o rendimento da produção de propileno em um custo minimo de operação; e (f) separar, recuperar, e reciclar ao menos uma porção do material craqueado de nafta mais leve misturado com a alimentação, na qual ela é cataliticamente craqueada 5 em produtos compreendendo propileno adicional, com o

objetivo de maximizar o rendimento da produção de propileno em um custo mínimo de operação.

Uma característica adicional do processo é que a composição de estoque de alimentação, composição de produto e condições de operação podem ser monitoradas ou utilizadas

para desenvolver modelo estatístico o qual pode ser então usado para maximizar o rendimento de propileno. Outra característica do processo é que a extensão de reciclagem do material não-convert ido em (f) pode ser estimado pelo modelo de processo em (d).

Em ainda outro aspecto, é provido um processo para o craqueamento catalítico fluido de óleo de petróleo, em que o óleo de petróleo é composto de óleo pesado de petróleo. O processo inclui as etapas de: (a) contatar o óleo de petróleo com misturas de catalisador consistindo em

um catalisador de craqueamento de base contendo um zeólito do tipo-Y estável e de óxido de metal de terra-rara, e um aditivo contendo um zeólito seletivo de formato; (b) contatar a mistura em um equipamento de craqueamento catalítico fluido tendo uma zona de regeneração, uma zona

de separação e uma zona de remoção; (c) aquecer a mistura sob condições em que a temperatura de saída da zona de reação está na faixa de 500°C a 650°C; (b) remotamente monitorar online em que a taxa de catalisador de alimentação, óleo de alimentação e rendimento de produto e

dados de caracterização como uma função das condições de processo de operação para usar os dados recebidos para desenvolver modelos de controle de processo para diferentes regimes de operação; (e) refinar os modelos através do uso dos dados obtidos a partir de testes de processo em que os testes de processo incluem desviar a condição de processo normal para desenvolver dados de processo resultantes com a finalidade de maximizar o rendimento da produção de propileno em um custo mínimo de operação; (f) separar, recuperar e reciclar ao menos uma porção do material nãocraqueado o qual é misturado com óleo de alimentação que é então craqueado cataliticamente em produtos compreendendo propileno adicional; e (g) prover o processo com um sistema para injetar catalisador que inclui ao menos um equipamento de injeção de catalisador e ao menos um sensor adaptado para permitir a determinação da composição do fluxo de produto de propileno produzido na unidade de craqueamento de catalisador de fluido, e um controlador acoplado ao sensor, para controlar o sistema de injeção de catalisador em resposta ao provido pelo sensor e utilizar os modelos de processo e computações a partir da rotina de otimização para conseguir minimizar os custos de energia e catalisador enquanto maximizando a qualidade de produto de FCC e a capacidade de produção.

Em ainda outro aspecto, um processo para o craqueamento catalítico fluido de um óleo de fração pesada é provido, o qual inclui as etapas de contatar o óleo com uma mistura de catalisador consistindo em 60 a 95% em peso de um catalisador de craqueamento de base contendo um zeólito do tipo-Y estável e menos do que 0,5% em peso de óxido de metal de terra-rara, e de 5 a 40% em peso de um aditivo contendo um zeólito seletivo de formato, o contato ocorrendo em um equipamento de craqueamento catalítico fluido tendo uma zona de regeneração, uma zona de reação do tipo fluxo descendente, uma zona de separação e uma zona de remoção, e sob condições em que a temperatura de saída da zona de reação está na faixa de 580°C a 630°C, a proporção de catalisador/óleo está na faixa de 10 a 45 peso/peso, e o tempo de contato de hidrocarbonetos na zona de reação está na faixa de 0,1 a 1,5 segundos em que a taxa de alimentação 5 de catalisador fresco, a taxa de óleo de alimentação e os

dados de caracterização de produto como funções das condições do processo de operação são remotamente monitoradas online e os dados resultantes são usados para desenvolver diferentes modelos de processo para diferentes regimes de operação. O processo inclui as etapas de: (a)

validar os modelos mediante testes de processo com um objetivo de maximizar o rendimento da produção de propileno em um custo de operação mínimo; (b) separar, recuperar e reciclar ao menos uma porção do material não-convertido misturado com alimentação que é então cataliticamente

craqueado em produtos compreendendo propileno adicional;

(c) em que a reciclagem é otimizada através do uso do modelo de processo; e (d) equipar o processo com um sistema para injetar catalisador fresco que inclui ao menos um equipamento de injeção de catalisador e ao menos um sensor

adaptado para determinar a composição de um fluxo de olefina produzido na unidade de craqueamento de catalisador fluido, e um controlador acoplado ao sensor, para controlar as adições feitas pelo sistema de injeção de catalisador em resposta à métrica provida pelo sensor com o objetivo de

maximizar o rendimento da produção de propileno em um custo mínimo de operação.

Uma característica adicional do processo é que o óleo de fração pesada pode incluir um óleo selecionado do grupo consistindo em óleo cru pesado, óleo desasfaltado,

gasóleo de vácuo, resíduos de petróleo, e os produtos hidrotratados correspondentes, e suas misturas.

Em um aspecto adicional, um processo para o craqueamento catalítico fluido de óleo de petróleo é provido, em que o óleo de petróleo é composto de gasóleo de petróleo ou óleo pesado. 0 processo inclui as etapas de (a) contatar o óleo com uma mistura de catalisador consistindo em um catalisador de craqueamento de base contendo um zeólito do tipo Y estável e um óxido de metal de terrarara, e um aditivo contendo um zeólito seletivo de formato;

(b) introduzir a mistura para contato em um equipamento de craqueamento catalítico fluido tendo uma zona de regeneração, uma zona de separação e uma zona de remoção;

(c) craquear a mistura sob condições em que a temperatura de saída da zona de reação está na faixa de 500°C a 650°C;

(d) monitorar online e em tempo real remotamente a taxa de alimentação, os dados de caracterização de produto e alimentação como uma função das condições de processo de operação e usar os dados resultantes para desenvolver modelos de processo estatístico para diferentes regimes de operação; e (e) refinar o uso de dados de processos históricos com um objetivo de maximizar o rendimento da produção de propileno em um custo mínimo de operação.

Uma característica adicional do processo é que ao menos uma porção do material craqueado não-convertido pode ser reciclada a qual é finalmente craqueada cataliticamente em produtos compreendendo propileno adicional. Outra característica do processo é que o processo pode ser provido com um sistema para injetar catalisador o qual inclui um equipamento de sistema de injeção de catalisador e ao menos um sensor adaptado para prover um indicativo da composição de um fluxo de produto produzido na unidade de craqueamento de catalisador, e um modelo de processo acoplado ao sensor, para controlar as adições feitas pelo sistema de injeção de catalisador em resposta à resposta provida pelo modelo de processo de otimização. Uma característica adicional do processo é que o óleo de petróleo pode incluir um óleo selecionado do grupo consistindo em nafta, óleo cru, óleo desasfaltado, gasóleo de vácuo, resíduos de petróleo, e os produtos hídrotratados 5 correspondentes, e suas misturas.

Em outro aspecto, a presente invenção se refere a um processo para o craqueamento catalítico fluido de óleos de fração pesada. 0 processo inclui as etapas de: (a) alimentar os óleos de fração pesada a uma entrada de zona de reação de fluxo descendente para trazer os óleos de

fração pesada para contato com um catalisador regenerado, com o craqueamento catalítico sendo realizado sob condições de um tempo de contato sob condições de um tempo de contato de 0,1 a 3,0 segundos, uma temperatura de saída de zona de reação superior a 500°C e uma proporção de catalisador/óleo

de 10 a 50 peso/peso para obter uma mistura de produto craqueado, material não-reagido e catalisador usado, e separar o catalisador usado a partir da mistura; remover o hidrocarboneto a partir do catalisador em uma zona de remoção, obtendo o catalisador regenerado em uma zona de

regeneração, e reciclar o catalisador regenerado na entrada da zona de reação; (b) craquear a mistura sob condições em que a temperatura de saída da zona de reação está na faixa de 500°C a 650°C; (c) monitorar online e em tempo real remotamente a taxa de alimentação, dados de caracterização

de alimentação e produto como uma função das condições do processo de operação e usar os dados resultantes para desenvolver modelos de processo para diferentes regimes de operação; (d) refinar através do uso de dados de processos históricos com o objetivo de maximizar o rendimento da

produção de propileno em um custo mínimo de operação; (e) reciclar pelo menos uma porção do material craqueado nãoconvertido misturado com a alimentação que é finalmente craqueada cataliticamente em produtos compreendendo propileno adicional; (f) prover o processo com um sistema para injetar catalisador o qual inclui ao menos um equipamento de injeção de catalisador e ao menos um sensor 5 adaptado para prover uma composição de um fluxo de produto

gerado na unidade de craqueamento de catalisador, e um controlador acoplado ao sensor, para controlar o sistema de injeção de catalisador fresco em resposta à métrica provida pelo sensor, em que a abertura da válvula de controle de fluxo de adição de catalisador é determinada pelo sinal que

é calculado em uma malha de controle DCS com o objetivo de otimizar a produção de propileno.

Uma característica adicional do processo é que o óleo de petróleo pode incluir um óleo selecionado do grupo consistindo em nafta, óleo cru, óleo desasfaltado, gasóleo

de vácuo, resíduos de petróleo, e os produtos hidrotratados correspondentes, e suas misturas.

Em ainda outro aspecto, um processo para o craqueamento catalítico fluido de óleos de fração pesada é provido. O processo inclui as etapas de: (a) alimentar os

óleos de fração pesada a uma entrada de zona de reação de fluxo descendente para colocar os óleos de fração pesada em contato com um catalisador regenerado, com o craqueamento catalítico sendo realizado sob condição de um tempo de contato de 0,1 a 3,0 segundos, uma temperatura de saída da

zona de reação superior a 500°C e uma proporção de catalisador/óleo de 10 a 50 peso/peso para obter uma mistura de produto craqueado, material não-reagido e catalisador usado, e separar o catalisador usado a partir da mistura; remover o hidrocarboneto a partir do

catalisador em uma zona de remoção, obter o catalisador regenerado em uma zona de regeneração, e reciclar o catalisador regenerado na entrada da zona de reação; (b) craquear a mistura sob condições em que a temperatura de saida da zona de reação está na faixa de 500°C a 650°C; (c) monitorar online e em tempo real remotamente a taxa de alimentação, dados de caracterização de produto e 5 alimentação como uma função das condições do processo de

operação e usar os dados resultantes como modelos de processo de desenvolvimento para diferentes regimes de operação; (d) refinar o modelo através do uso de dados de processos históricos e testes de instalações com um objetivo de maximizar o rendimento da produção de propileno

em um custo mínimo de operação; (e) reciclar ao menos uma porção do material craqueado não-convertido misturado com alimentação a qual é finalmente craqueada cataliticamente em produtos compreendendo propileno adicional; (f) prover o processo com um sistema para injetar catalisador que inclui

ao menos um equipamento de injeção de catalisador e ao menos um sensor adaptado para prover um indicativo da composição de um fluxo de produto produzido na unidade de craqueamento de catalisador, e um controlador acoplado ao sensor, para controlar as adições feitas pelo sistema de

injeção de catalisador em resposta à métrica provida pelo sensor; e (g) otimizar as variáveis de processo de craqueamento fluido para maximizar a qualidade de olefina e o fluxo de alimentação através do uso de estratégia de controle avançado e um sensor online o qual é usado para

analisar o produto FCCU em que o controle avançado utiliza uma ou mais variáveis detectadas, posições do ativador assim como modelos de processo e variáveis econômicas incluindo custo de alimentação da unidade, produtos intermediários, custo da unidade de vapor, custo de

catalisador e outros parâmetros relacionados ao custo de operação.

Uma característica adicional do processo é que o óleo de petróleo pode incluir um óleo selecionado do grupo consistindo em nafta, óleo cru, óleo desasfaltado, gasóleo de vácuo, resíduos de petróleo, e produtos hidrotratados correspondentes, e suas misturas. Outra característica do 5 processo é que um sensor de tamanho de partícula pode ser

provido para monitorar o tamanho do catalisador usado FCC online para prover medição online, em que o sinal é vinculado à estratégia de controle para desenvolver modelos de processo vinculando esse tamanho de partícula às variáveis de processo restantes. Uma característica adicional do

processo é que o sinal de tamanho das partículas pode ser usado para otimizar a dosagem de catalisador e gás de remoção para otimizar a produção de olefinas.

Tendo descrito a invenção com referência às composições específicas, teorias de eficácia, etc., será

evidente para aqueles versados na técnica que não se pretende que a invenção seja limitada por tais modalidades ou mecanismos ilustrativos, e que modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo ou espírito da invenção, conforme definidos pelas reivindicações anexas. Pretende-se

que tais modificações e variações óbvias sejam incluídas no escopo da presente invenção conforme definido nas reivindicações anexas. As reivindicações têm o propósito de abranger as etapas e os componentes reivindicados em qualquer seqüência que seja eficaz para atender os

objetivos pretendidos, a menos que o contexto indique especificamente o contrário. Os exemplos específicos de processo aqui revelados devem ser considerados como principalmente ilustrativos. Várias alterações além daquelas descritas sem dúvida alguma ocorrerão àqueles

versados na técnica; e tais alterações devem ser entendidas como formando parte dessa invenção à medida que abrangidas pelo espírito e escopo das reivindicações.

Claims

1. Processo para craqueamento catalítico fluido de insumo de óleo de petróleo, compreendendo: contatar o insumo de óleo com uma mistura de catalisador de craqueamento, a mistura de catalisador de craqueamento compreendendo: 55 a 95% em peso de um catalisador de craqueamento de base compreendendo um zeólito do tipo Y estável e menos do que 0, 6% em peso de óxido de metal de terrarara, 5 a 45% em peso de um aditivo compreendendo um zeólito seletivo de formato, e até 10% em peso de um composto contendo fósforo; reagir a mistura de catalisador de craqueamento e insumo de óleo em uma zona de reação de um equipamento de craqueamento catalítico fluido mantido em uma temperatura entre 500°C e 650°C e um tempo de contato de aproximadamente 0,05 a 3,0 segundos, para obter uma mistura de fluxo de produto, insumo de óleo não-reagido e catalisador usado; em que a adição de insumo de óleo e catalisador à zona de reação é controlada por um controle de processo; e separar e coletar o fluxo de produto a partir do catalisador usado e insumo de óleo não-reagido; em que o controle de processo compreende as etapas de: monitorar continuamente os dados de alimentação, dados de caracterização de produtos e condições de operação; desenvolver modelos de processo com base nos dados de alimentação, dados de caracterização de produtos e condições de operação monitoradas; comparar o desempenho de processo com os modelos de processo; e ajustar as condições de operação para otimizar o rendimento da produção de propileno.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o equipamento de craqueamento catalitico fluido é um reator de craqueamento catalítico fluido do tipo fluxo descendente.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o equipamento de craqueamento catalítico fluido compreende ainda uma zona de regeneração, uma zona de separação e uma zona de remoção.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, em que a zona de separação compreende um separador de ciclone.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, em que o equipamento de craqueamento catalítico fluido compreende ainda um separador secundário acoplado à zona de separação.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 3, em que o equipamento de craqueamento catalítico fluido compreende ainda uma tremonha de catalisador para fornecer catalisador fresco à zona de reação.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda reciclar o insumo de óleo não-reagido para a zona de reação.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda regenerar o catalisador usado em uma zona de regeneração.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que ao menos uma porção do fluxo de produto é reciclada para a zona de reação.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que a temperatura de saída da zona de reação é superior a 500 0C.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o tempo de contato do catalisador e do insumo de óleo de petróleo na zona de reação está entre 0,1 e 1,5 segundos.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o tempo de contato do catalisador e do insumo de óleo de petróleo na zona de reação está entre 0,2 e 0,9 segundos.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que a composição de insumo, composição de produto e condições de operação podem ser monitoradas e utilizadas para desenvolver modelo de processo que é então usado para maximizar o rendimento de propileno.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que a proporção de catalisador/óleo no equipamento de craqueamento catalítico fluido está entre 10 e 50 peso/peso.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o teor de óxido de metal de terra-rara no catalisador de craqueamento de base é inferior a 0,08% em peso.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o aditivo é ZSM-5.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que o insumo de óleo de petróleo é selecionado do grupo consistindo em um óleo selecionado do grupo consistindo em nafta, óleo cru, óleo desasfaltado, gasóleo de vácuo, gasóleo, resíduos de petróleo, produtos de óleo de petróleo hidrotratado, e suas misturas.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que a reação da mistura de catalisador de craqueamento insumo de óleo ocorre em uma pressão entre 1 e atmos feras.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 1, que o catalisador de craqueamento de base compreende 0, por cento em peso de um metal promotor.