BRPI0823027B1

BRPI0823027B1 - Método de resfriamento, método para a produção de olefinas e refrigerante binário estendido

Info

Publication number: BRPI0823027B1
Application number: BRPI0823027-7A
Authority: BR
Inventors: Charles Sumner
Original assignee: Lummus Technology Inc
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2020-09-01
Also published as: BRPI0823027A2; CN102216710A; ES2632130T3; EP2326899A2; WO2010016815A3; CN102216710B; JP5481480B2; KR101310456B1; US20160282043A1; WO2010016815A2; MY180003A; JP2012503753A; MX2011001335A; CA2731560A1; EP2326899B1; US9909804B2; CA2731560C; KR20110038164A; US20110146342A1

Abstract

método de utilizando sistema de refrigeração binário estendido é revelado um método de resfriamento utilizando um sistema de refrigerante binário estendido contendo metano e um hidrocarboneto c3 tal como propileno e/ou propano. o refrigerante binário estendido a partir de uma descarga final de compressor é separado em uma fração de vapor rica em metano e ao menos uma fração líquida rica em c3 de modo a prover diversas temperaturas e níveis de refrigeração em diversos estágios de troca de calor. o método e o sistema de refrigeração correspondente podem ser utilizados em ínstalações utilizando desmetanizadores de baixa pressão ou de alta pressão.

Description

ANTECEDENTES

As modalidades aqui reveladas pertencem ao sistema de refrigeração e métodos de refrigeração.

Instalações de etileno requerem refrigeração para separar os produtos desejados a partir do efluente de aquecedor de craqueio. Tipicamente, são usados sistemas de refrigeração de separação de propileno e etileno. Frequentemente, particularmente em sistemas utilizando desmetanizadores de baixa pressão onde são exigidas temperaturas inferiores, um sistema de refrigeração de metano, separado, também é empregado. Assim, três sistemas de refrigeração, separados, são exigidos, em cascata, a partir da temperatura mais baixa até a temperatura mais alta. Três sistemas de compressor e acionador completos com tambores de sucção, trocadores separados, tubulação, etc. são usados.

São conhecidos sistemas de refrigerante misto. Nesses sistemas, múltiplos refrigerantes são utilizados em um único sistema de refrigeração para prover refrigeração abrangendo uma ampla faixa de temperaturas, possibilitando que um sistema de refrigeração misto substitua múltiplos sistemas de refrigeração em cascata de componentes puros. Esses sistemas são caracterizados por misturas de componentes com números de átomos de carbono sequenciais. Esses sistemas de refrigeração mistos têm uso difundido nas instalações de gás natural de liquido de carga base.

A aplicação de um sistema de refrigeração, misto, binário, para projeto de fábrica de etileno é revelado na Patente dos Estados Unidos 5.979.177 no qual o refrigerante é uma mistura de carbono (número de átomos de carbono 1) e etileno ou etano (número de átomos de carbono 2). Um sistema de refrigeração binário normalmente opera com uma composição fixa em determinadas condições de temperatura e pressão. Contudo, tal sistema de refrigeração binário é limitado na faixa de temperatura na qual o sistema pode ser operado e, portanto, deve ser cascateado em oposição a um sistema de refrigeração de propileno, separado, que proporciona a refrigeração na faixa de temperatura de -40°C e mais quente. Portanto, são exigidos dois sistemas separados de refrigeração.

A Patente dos Estados Unidos 6.637.237 ensina o uso de um único sistema de refrigeração para todas as exigências de refrigeração de uma fábrica de etileno. O refrigerante usado é uma mistura de metano, etileno e propileno (números de átomos de carbono 1, 2 e 3) . O sistema é capaz de fornecer refrigeração em niveis de temperatura a partir de abaixo de 140°C até próximo ao nivel de temperatura ambiente.

A Patente dos Estados Unidos 6.705.113 ensina o uso de um único sistema de refrigeração, outra vez com três componentes, utilizando uma configuração de processo diferente da Patente dos Estados Unidos 6.637.237. Contudo, a Patente dos Estados Unidos 6.637.237 assim como a Patente 6.705.113 requerem três componentes para suprir as taxas de refrigeração exigidas nos niveis de temperatura exigidos. Utilizar três componentes significa que a composição em qualquer temperatura e pressão determinada do sistema não corresponde a uma composição única, mas, mais propriamente, a uma faixa de composições. Assim, a composição da mistura de refrigerante em qualquer ponto determinado no sistema pode variar. Embora essa variação seja pequena e não prejudique consideravelmente o desempenho do sistema de refrigeração, pode ser preferível operar um sistema que não tenha variação de composição de refrigerante em uma determinada temperatura e pressão para mais facilmente ajustar as mudanças nas condições de operação da fábrica de etileno.

SUMÁRIO

Um objetivo das modalidades aqui reveladas é o de prover um sistema de refrigeração simplificado, único utilizando uma mistura de metano com hidrocarboneto C3 como um refrigerante binário. Como esse refrigerante binário não é uma mistura continua de hidrocarbonetos de número de átomos de carbono, mas mais propriamente tem apenas componentes de hidrocarbonetos Cl e C3, esse sistema é referido como um refrigerante binário estendido. Esse sistema binário estendido pode ser usado para substituir os sistemas de refrigeração de propileno, etileno e metano, separados, associados a um processo de recuperação utilizando um desmetanizador de baixa pressão, ou os sistemas de refrigeração binários e terciários utilizando hidrocarbonetos com números de átomos de carbono consecutivos. Um uso para o sistema é em uma fábrica de olefina.

Uma modalidade é um método compreendendo resfriar um gás de alimentação utilizando refrigerante binário estendido contendo uma mistura de metano e um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano, o refrigerante binário estendido sendo comprimido em um compressor de múltiplos estágios tendo um primeiro estágio e um último estágio com uma descarga do último estágio contendo ao menos 60% em mol do hidrocarboneto C3, e sendo dividido em um fluxo de refrigerante liquido e um fluxo de refrigerante gasoso após a compressão.

O hidrocarboneto C3 preferivelmente é propileno. A descarga de último estágio contém tipicamente ao menos 70% em mol de propileno e algumas vezes ao menos 75% em mol de propileno. Em alguns casos, a descarga de último estágio contém 10-40% em mol de metano e 60-90% em mol de hidrocarboneto C3.

Frequentemente, ao menos 90% em peso do hidrocarboneto C3 são constituídos de propileno com o restante sendo propano. Tipicamente, o refrigerante binário estendido contém de 15-25% em mol de metano e 75-85% em mol de propileno, e algumas vezes 18-22% em mol de metano e 78-82% em mol de propileno. Em muitos casos, o gás de alimentação contém uma olefina e o método compreende remover a olefina a partir do gás de alimentação resfriado mediante fracionamento.

Uma modalidade adicional é um método para resfriar um refrigerante binário estendido compreendendo: (a) comprimir uma mistura compreendendo 10-40% em mol de metano e 60-90% em mol de pelo menos um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano em um compressor para produzir um vapor de refrigerante binário estendido, (b) resfriar o vapor de refrigerante binário estendido para condensar uma porção do mesmo e prover um fluxo de refrigerante binário, rico em metano volátil e um fluxo de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3 liquido, e (c) empregar o fluxo de refrigerante binário rico em metano e o fluxo de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3 para realizar o resfriamento, e (d) retornar o fluxo de refrigerante binário rico em metano e o fluxo de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3 ao compressor.

Algumas vezes, em (c) o fluxo de refrigerante binário rico em metano e o fluxo de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3 esfriam um gás de carga compreendendo hidrogênio, metano e etileno. O gás de carga tipicamente é usado para produzir etileno.

Ainda outra modalidade é um método para ser usado na produção de olefinas a partir de um gás de carga contendo hidrogênio, metano, etileno e opcionalmente incluindo outros hidrocarbonetos C2 e mais pesados, em que o gás de carga é resfriado por intermédio de um sistema de refrigeração tendo uma série de trocadores de calor. O gás de carga é resfriado em um método compreendendo: (a) comprimir um vapor de refrigerante binário estendido compreendendo uma mistura de metano e um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano em um compressor de múltiplos estágios tendo um primeiro estágio e um último estágio com uma descarga de último estágio; (b) resfriar para condensar uma porção do vapor de refrigerante binário estendido a partir da descarga de último estágio para formar um vapor de refrigerante binário estendido remanescente e um fluxo de refrigerante pesado tendo uma percentagem maior de propileno do que a mistura selecionada; (c) separar o fluxo de refrigerante pesado a partir do vapor de refrigerante binário estendido remanescente em um separador; (d) resfriar para condensar ao menos uma porção do vapor de refrigerante binário estendido remanescente a partir do separador para formar um fluxo de refrigerante leve; (e) colocar o fluxo de refrigerante pesado e o fluxo de refrigerante leve em contato de troca de calor com eles próprios e um com o outro e com o gás de carga na série de trocadores de calor pelo que o gás de carga é resfriado, o fluxo de refrigerante pesado é resfriado e, então, aquecido e vaporizado, e o sistema de refrigerante leve é primeiramente resfriado e ao menos parcialmente condensado e então vaporizado; e (f) retornar o fluxo de refrigerante leve e o fluxo de refrigerante pesado para o compressor.

Uma porção do fluxo de refrigerante pesado obtido em (c) preferivelmente é usado para resfriamento em (d). O fluxo de refrigerante leve pode ser parcialmente condensado pelo fluxo de refrigerante pesado e adicionalmente condensado através de auto-refrigeração. Em alguns casos, o compressor inclui um estágio intermediário. O método algumas vezes inclui ainda usar o fluxo de refrigerante pesado para resfriamento de ao menos um de um fracionador de etileno, um condensador desetanizador e um condensador despropanizador.

A composição de propileno na descarga de último estágio do compressor frequentemente é maior do que 50% em mol. A composição de propileno no fluxo de refrigerante liquido pesado algumas vezes é superior a 90% em mol. Em alguns casos, o método para resfriamento é utilizado para aumentar a capacidade total de refrigeração de uma fábrica de olefina existente empregando um sistema de refrigeração em cascata tendo sistemas separados de refrigeração de propileno e etileno.

Em alguns casos, o método inclui usar o fluxo de liquido leve para prover trabalho de refrigeração adicional. Em certos casos, o vapor de refrigerante leve, em baixa pressão, é injetado no fluxo de refrigerante liquido entrando em um condensador de fracionador de etileno, a jusante de uma válvula regulando o fluxo da corrente de refrigerante liquido para dentro do condensador de fracionador de etileno. Opcionalmente, o trabalho de refrigeração direta do refrigerante binário estendido é diminuído pela troca de calor entre uma reciclagem de etano para um aquecedor de craqueio que é produzido na parte inferior da torre de fracionamento, após queda de pressão, e um vapor superior bruto fluindo a partir do topo da torre de fracionamento. Em outra modalidade, a taxa de refrigeração direta do refrigerante binário estendido é reduzida pela troca de calor entre uma reciclagem de etano para um aquecedor de craqueio que é produzido na parte inferior da torre de fracionamento, após queda de pressão, e o refrigerante fluindo para o condensador de fracionador de etileno.

Em alguns casos, a primeira torre de separação de hidrocarboneto leve é um despropanizador, e a despropanização é dividida em duas torres, com uma delas em pressão superior. Algumas vezes o vapor do topo da torre de pressão superior é ao menos parcialmente condensado em um intercambiador de calor para prover refluxo para a torre de alta pressão.

Em uma modalidade, o método compreende ainda a etapa de desetanizar o gás de carga, em que nenhum condensador de desetanizador é provido e o refluxo para o desetanizador é retirado próximo a uma bandeja de alimentação onde a parte superior bruta do desetanizador entra na torre de fracionamento. O gás de carga tipicamente é derivado de gases residuais de refinaria, da hidrogenação catalítica de propano, ou do craqueio a vapor de hidrocarbonetos.

Uma modalidade adicional é um refrigerante binário estendido compreendendo uma mistura de metano e um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano, o refrigerante binário estendido contendo 10-40% em mol de metano, 60-90% em mol de ao menos um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano. O refrigerante contém não mais do que aproximadamente 2% em mol de hidrogênio, com a percentagem total em mol de metano, hidrocarboneto C3 e hidrogênio sendo de 100%. Normalmente, o refrigerante binário estendido pode prover refrigeração dentro da faixa de temperaturas de aproximadamente -136°C a aproximadamente 25°C.

Os objetivos, arranjo e vantagens do sistema de refrigeração e métodos serão evidentes a partir da descrição a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um diagrama de fluxo esquemático de uma primeira modalidade de um sistema de refrigeração que é particularmente aplicável quando capacidade de refrigeração adicional é exigida devido a uma expansão da capacidade de produção da fábrica de olefina.

A Figura 2 é um diagrama de fluxo esquemático de uma aplicação geral do conceito de refrigeração binária estendida que é aplicável a um modelo de fábrica de olefina novo ou a uma grande expansão de uma fábrica de olefina exigindo um aumento de fornecimento de refrigeração significativo.

A Figura 3 é um diagrama esquemático de fluxo, o qual mostra alguns dos conceitos de troca de calor utilizados na modalidade da Figura 2.

A Figura 4 é um diagrama esquemático de fluxo, o qual ilustra conceitos adicionais de troca de calor, que podem ser usados com uma alternativa para certos conceitos mostrados nas Figuras 2 e 3.

A Figura 5 ilustra outra modalidade que é particularmente aplicável quando capacidade de refrigeração adicional é exigida devido à expansão da produção de fábrica de olefina.

A Figura 6 é um diagrama esquemático de fluxo mostrando outra modalidade de um sistema de refrigeração binário estendido que pode ser usada em uma fábrica de olefina nova ou uma grande expansão de uma fábrica de olefina existente.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

As modalidades reveladas envolvem a separação do refrigerante binário estendido a partir da descarga do estágio final de um compressor em ao menos um vapor enriquecido em teor de metano e ao menos um liquido enriquecido em concentração de propileno de modo a prover temperaturas e niveis variáveis de refrigeração em diversos estágios de troca de calor. Pode ser vantajoso resfriar e parcialmente condensar o vapor separado na descarga de compressor para prover um segundo vapor enriquecido adicionalmente em concentração de metano. O sistema binário estendido não apenas pode ser usado na fábrica de etileno empregando um desmetanizador de baixa pressão, como também pode ser aplicado em uma fábrica de etileno com um desmetanizador de alta pressão, em cujo caso o sistema binário tipicamente forneceria apenas refrigeração em niveis de temperatura de propileno e etileno. Isto é, o sistema forneceria niveis de temperatura de refrigeração a partir de logo abaixo da temperatura ambiente até aproximadamente -100°C com nenhuma refrigeração fornecida diretamente em temperaturas inferiores pelo sistema de refrigeração. O sistema de refrigeração binário estendido também pode ser usado pra fornecer refrigeração para recuperar etileno a partir dos gases residuais de refinaria. Além disso, o sistema pode ser usado para fornecer refrigeração para recuperar propileno e subproduto de etileno produzido pela desidrogenação catalítica de propano para formar produto principalmente de propileno. 0 sistema é aplicável a qualquer processo onde a faixa de temperatura para trabalhos de refrigeração é a partir da temperatura ambiente até -136°C.

O método será descrito em conexão com uma fábrica de olefina que é principalmente para a produção de etileno e propileno. Em alguns casos, um gás de pirólise é primeiramente processado para remover metano e hidrogênio e então processado adicionalmente para produzir e separar olefinas selecionadas. A separação dos gases em uma fábrica de etileno através da condensação e fracionamento em temperaturas criogênicas requer refrigeração através de uma ampla faixa de temperaturas. O custo de capital envolvido no sistema de refrigeração de uma fábrica de etileno pode ser uma parte significativa do custo total da fábrica. Portanto, economias de capital para o sistema de refrigeração podem reduzir significativamente o custo total da fábrica.

Conforme aqui usado, "refrigerante binário estendido" se refere a um sistema de refrigerante que inclui dois hidrocarbonetos com números de átomos de carbono que diferem em ao menos dois e também não inclui o hidrocarboneto intermediário. Por exemplo, um refrigerante binário estendido contendo metano (um hidrocarboneto Cl) e propileno e/ou propano (hidrocarbonetos C3) não contém etileno ou etano (hidrocarbonetos C2) .

Instalações de etileno com desmetanizadores de alta pressão operam em pressões superiores a 400 psi com uma temperatura do topo tipicamente na faixa de -85°C a -100°C. A refrigeração de etileno em aproximadamente -100°C até - 102°C é usada tipicamente para resfriar os vapores brutos do topo do desmetanizador, para produzir refluxo. Uma fábrica de etileno projetada com um desmetanizador de baixa pressão que opera abaixo de aproximadamente 350 psi e geralmente na faixa de 50 a 100 psi e com temperaturas na parte superior na faixa de -110°C a -140°C requer niveis de temperatura de metano de refrigeração para gerar refluxo. As vantagens do desmetanizador de baixa pressão são: exigência inferior de energia total da fábrica e custo inferior de capital total da fábrica enquanto a desvantagem é a temperatura de refrigeração inferior exigida e, portanto, a necessidade de um sistema de refrigeração de metano além dos sistemas de refrigeração de etileno e propileno. A separação de C3 requer temperaturas variando a partir da temperatura ambiente até -30°C. Isso representa a faixa superior da faixa de temperatura binária estendida.

O refrigerante binário estendido compreende uma mistura de metano com propileno e/ou propano. Dependendo da fonte da carga de metano e composição, uma pequena quantidade de hidrogênio também pode estar presente. A concentração de metano e de propileno pode variar dependendo do insumo de craqueio da fábrica de etileno, da severidade de craqueio e da pressão de sequência de resfriamento entre outras considerações, mas geralmente estará na faixa de 10 a 30% em mol de metano e 70 a 90% em mol de propileno conforme medido na descarga do compressor. Uma composição tipica para uma fábrica de olefina com um desmetanizador de baixa pressão seria de aproximadamente 2 0% em mol de metano e aproximadamente 8 0% em mol de propileno. O uso do refrigerante binário estendido único provê todas as cargas e temperaturas de refrigeração exigidas para uma fábrica de etileno enquanto obviando a necessidade de dois ou três sistemas separados de refrigerante. O refrigerante normalmente circula em um sistema de circuito fechado.

O propósito das modalidades reveladas é o de prover a refrigeração necessária para separar hidrogênio e metano a partir do gás de carga e prover a alimentação para o desmetanizador. Opcionalmente, os métodos proporcionam algumas ou todas as outras exigências de refrigeração da fábrica inteira.

Antes de descrever o sistema de refrigeração binário estendida, o fluxo do gás de carga através do sistema será descrito com exemplos de temperaturas especificas sendo incluidos com a finalidade apenas de ilustração.

A Figura 1 ilustra um modelo de sistema de refrigeração binário aperfeiçoado útil para adicionar capacidade de refrigeração incremental a uma fábrica de produção de olefina existente que está sendo aumentada em capacidade. A alimentação de sequência de resfriamento 16 ou gás de carga; que é o gás de carga de pirólise condicionado conforme exigido e resfriado; está tipicamente em uma temperatura de aproximadamente 15°C a 20°C e uma pressão de aproximadamente 280 a 500 psi, e é tipicamente uma corrente de vapor. Nos modelos que empregam ambos, secador de hidrocarboneto a vapor e liquido, a carga para o conjunto de resfriamento é uma mistura de vapor-liquido em combinação. Essa corrente contém hidrogênio, metano, e C2 e componentes mais pesados incluindo etileno e propileno. A carga de sequência de resfriamento 16 é progressivamente resfriada pelo sistema de refrigeração nos trocadores de calor 18, 19, 20 e 21 com separações apropriadas sendo feitas para produzir cargas de desmetanizador.

Além da alimentação de sequência de resfriamento 16 e das correntes de refrigerante binário, há diversas correntes de fábrica de etileno em diversas temperaturas que também passam através dos trocadores de calor para recuperação de frio, tal como corrente 13.

O sistema mostrado na Figura 1 utiliza dois estágios de compressão para produzir refrigeração a partir da temperatura ambiente descendentemente até aproximadamente menos 136°C. Esse modelo é complementar a um sistema de refrigeração existente, quer seja uma cascata clássica de refrigeração de propileno e etileno, uma cascata clássica de sistemas de refrigeração de propileno, etileno e metano, ou um sistema de refrigeração mista. O modelo conforme ilustrado provê apenas refrigeração para esfriamento de carga e desmetanização e não proporciona refrigeração de fracionamento para separações de C2 e C3.

A alimentação de sequência de esfriamento 16 é esfriada nos trocadores 18 e 19, e parcialmente condensada e então separada em uma corrente de vapor 22 e em uma corrente liquida 24 em um separador 26. A corrente liquida 24 flui para o desmetanizador. A corrente de vapor 22 flui para o trocador de calor 20 onde ela é esfriada e parcialmente condensada e então separada em uma corrente de vapor 28 e uma corrente de liquido 30 em um separador 32. A corrente de liquido 30 flui então para o desmetanizador como a corrente de liquido de temperatura intermediária. A corrente de vapor 28 flui então para o trocador de calor 21 onde ela é resfriada e parcialmente condensada e separada em uma corrente de vapor 34 e uma corrente de liquido 36 no separador 38. A corrente de liquido 36 é a carga mais fria do desmetanizador. A corrente de vapor 34 é adicionalmente resfriada (não mostrado na Figura 1) e então separada em uma corrente rica em hidrogênio 40 e uma corrente rica em metano 42 em um separador 44 e então retornada à rede de trocador de calor de sistema de refrigeração binário dos trocadores 21, 20, 19, 18 e 17, respectivamente, para recuperação de frio.

A corrente de descarga de compressor binário estendido 1, saindo do compressor de refrigeração binário estendido 50, normalmente contém ao menos 50% em mol de hidrocarboneto C3, com o restante sendo metano. Em alguns casos, a corrente 1 contém de 60-90% em mol de propileno (ou propano) e 10-40% em mol de composição de metano. Quando a composição de metano para o sistema de compressor é retirada a partir do produto de vapor do topo liquido de desmetanizador sem processamento adicional, algum hidrogênio é contido e o teor de metano é reduzido em uma pequena quantidade, por exemplo, aproximadamente 0,5% em mol, na descarga do compressor com um teor de hidrogênio de 0,5% em mol. Observar que é possível, e algumas vezes desejável reduzir o teor de hidrogênio, por exemplo, mediante ventilação controlada no sistema de refrigeração.

A corrente 10 é resfriada mediante água ou ar, preferivelmente água de resfriamento, no trocador de calor 52 e parcialmente condensada e então separada em um tambor de separador 54 em uma corrente de vapor 2 e uma corrente de liquido 3. A corrente de vapor 2, enriquecida em metano, é retirada do tambor de separação 54 e então resfriada eventualmente totalmente ou na maior parte condensada em trocador 17 a 21 e separadas, se necessário, no tambor de separador 56. A corrente de refrigerante leve condensada 4, é então reduzida através de uma válvula de controle 81 e opcionalmente qualquer vapor não condensado 5 é resfriado mediante expansão em uma baixa pressão utilizando uma válvula de controle opcional 82. O controlador de temperatura 91 ajusta a saida de pressão a partir da válvula de controle 81. A válvula 82 proporciona a queda de pressão necessária para misturar a corrente 5 com o vapor de descarga a partir da válvula de controle 81. Mediante aumento ou queda da pressão de descarga a partir da válvula de controle 81, a temperatura de entrada no trocador 21 é aumentada ou reduzida para prover o resfriamento exigido para a corrente 28 e garantir fluxo de alimentação de liquido mais frio para o desmetanizador por intermédio da corrente 36. Em uma modalidade, a temperatura da corrente 6, que é uma combinação de vapores 4 e 5, após queda de pressão é de aproximadamente -136°C.

Similarmente um controlador de temperatura 92 na corrente de vapor 28 saindo do tambor 32 é usada para reduzir uma porção da corrente de vapor 8 através de uma válvula de controle 83 para ser misturada na corrente de refrigerante leve reaquecida parcialmente, combinada 6 para prover esfriamento para condensar os hidrocarbonetos para formar a corrente de alimentação de desmetanizador de temperatura intermediária 30.

O controlador de temperatura 93 na corrente de vapor 22 saindo do separador 26 similarmente reduz alguma corrente de vapor 10 para ser misturada com a corrente parcialmente reaquecida 9 através de uma válvula de controle 84 para prover o esfriamento para formar a corrente de liquido de carga de desmetanizador mais quente 24 .

As correntes 8 e 10 são formadas mediante esfriamento da corrente 2 através de permuta nos permutadores 19 e 20. A composição dessas correntes não é alterada quando a corrente 2 esfria para formar as correntes 8, 10 e 15. O vapor e o liquido a partir do separador 56 são outra vez combinados e se tornam parte das correntes 6, 9 e 13.

A corrente de liquido pesado 3, saindo do tambor de separador 54 provê parte da refrigeração para esfriamento da carga de sequência de esfriamento 16 no trocador 18 e também esfria e parcialmente condensa a corrente de refrigerante leve 2 nos trocadores 17 e 18. A corrente 3 saindo do tambor de separador 54 é esfriada no trocador de calor 17 mediante reaquecimento de correntes de processo e mediante redução de uma porção do refrigerante pesado esfriado da corrente 3 para uma pressão inferior como corrente 11. Um controlador de temperatura 94 na porção remanescente da corrente 13, isto é, corrente 12, reduz a corrente 11 através de uma válvula de controle 85. A corrente 11 é vaporizada no trocador 17, é encaminhada ao tambor 77, e então flui para a sucção de segundo estágio do compressor 50. O restante da corrente de refrigerante pesado, corrente de liquido 12, é adicionalmente esfriado no trocador 18. Ela é então reduzida para a pressão de refrigerante mais baixa, através da válvula de controle 86, proporcionando esfriamento adicional e, então, é misturada com a corrente de refrigerante leve 13 para formar a corrente 14. A corrente de refrigerante leve 13 é o refrigerante leve total e é composto de correntes 6, 8 e 10. A misturação de corrente 12 com a corrente 13 diminui a temperatura da corrente 12 além daquela obtida pela redução da pressão. A corrente 14 é então outra vez aquecida no trocador 18 e flui para o tambor de sucção de compressão de primeiro estágio 7 6 e então para o compressor 50 como o fluxo de sucção de primeiro estágio.

O processo mostrado na Figura 1 utiliza um único compressor e um refrigerante composto essencialmente de metano e propileno para prover refrigeração a partir de logo abaixo da temperatura ambiente até uma temperatura de aproximadamente -136°C. Isso está além da faixa de qualquer sistema binário utilizando números de átomos de carbono consecutivos. Conforme indicado acima, a Figura 1 ilustra um sistema para a expansão de uma escalação de olefina. Apenas uma porção das demandas de refrigeração da fábrica de olefina é atendida com essa configuração.

A Figura 2 ilustra um sistema de refrigeração binário estendido para uma fábrica de olefina completa. Todas as exigências de refrigeração do processo associado a um modelo de sistema de separação de fábrica de olefina, seja uma fábrica completamente nova ou uma expansão, podem ser supridas por essa configuração. A Figura 2 descreve um modelo de fábrica de olefina utilizando um despropanizador de extremidade frontal como o primeiro sistema de destilação de separação de hidrocarboneto leve. Contudo, o conceito de refrigeração binária estendida também pode ser utilizado para suprir as exigências de refrigeração de uma fábrica de olefina com um desmetanizador ou desetanizador como o primeiro sistema de torre de separação hidrocarboneto leve, assim como outros conceitos de destilação e fracionamento que separarão e purificarão os produtos de um craqueador a vapor carregando uma carga de hidrocarboneto e produzindo produtos craqueados a partir do mesmo.

A corrente de vapor 101, saindo do compressor 150 é esfriada por intermédio de um meio de resfriamento de temperatura ambiente tal como água ou ar de resfriamento, preferivelmente água de resfriamento, em um trocador de calor 152 até quase a temperatura ambiente. A corrente mista de vapor e liquido flui então para o tambor de separador 154 onde ela é separada em corrente de vapor 102 e corrente de liquido 103. Em uma modalidade, a corrente de vapor 101 tem uma composição de aproximadamente 10-40% em mol de metano, ou aproximadamente 20-30% em mol de metano, e aproximadamente 60-90% em mol de propileno, ou aproximadamente 70-80% em mol de propileno. A composição depende do insumo para os aquecedores de craqueio a vapor e das condições sob as quais o hidrocarboneto é craqueado, e também depende de se quaisquer correntes adicionais contendo olefina estão fluindo para fábrica de olefina para recuperação de produtos. Além disso, embora o refrigerante seja principalmente uma mistura binária de metano e propileno, é reconhecido que algum hidrogênio pode estar contido como consequência da fonte da carga e composição de metano e algum propano pode estar contido como uma consequência da fonte e composição de propileno para o sistema de refrigeração binário aperfeiçoado.

Em alguns casos, a corrente de vapor 102 saindo do separador 154 tem uma concentração nominal de metano de 52- 55% em mol para um craqueador de nafta tipico em relações em peso de propileno/etileno de 0,50 a 0,55 saindo do aquecedor de craqueio. Para insumos de hidrocarbonetos mais leves e severidades de craqueio de aquecedor de craqueio superiores, a concentração de metano pode aumentar até 65% em mol. Para insumos mais pesados craqueados em severidades inferiores a concentração de metano algumas vezes pode diminuir para 45% em mol.

A corrente de liquido 103 saindo do separador 154 algumas vezes tem uma concentração nominal de propileno de 80 a 90% em mol. Com condições variáveis de processo, a concentração de propileno pode ser tão baixa quanto 70-75% em mol e tão alta quanto 92% em mol.

Uma porção da corrente de liquido 103, vapor 104, é esfriada no trocador de calor 117, tipicamente de um modelo de trocador de alumínio soldado ou de núcleo. O esfriamento é provido por reaquecimentos de processo conforme disponíveis incluindo corrente de processo 106 e deixando uma porção da corrente esfriada 104 como corrente 111, através da válvula de controle 181, com redução subsequente em pressão e temperatura, e utilizando essa corrente para prover esfriamento para as correntes 102 e 104 e para esfriar outras cargas de processo, conforme exigido, incluindo corrente 123. Essa corrente vaporizada 111 flui então para um tambor de descarga de segundo estágio de compressor 177.

O restante da corrente 104, após remoção da corrente 111, é corrente 112, e essa corrente é esfriada no trocador 118. Saindo do trocador 118, a corrente esfriada 119 é passada através da válvula 182, resultando em uma redução em pressão e temperatura e então flui de volta para o trocador 118 para ser vaporizada e reaquecida antes de fluir para um tambor de sucção de segundo estágio de compressor 176. O esfriamento também é provido mediante reaquecimentos de processo conforme disponível, tal como corrente 125. A refrigeração provida é utilizada para esfriar correntes de processo, conforme exigido, tal como corrente 127, e para esfriar corrente 102.

A corrente de vapor 102 tendo sido esfriada e parcialmente condensada nos trocadores 117 e 118 é adicionalmente esfriada e totalmente ou na maior parte condensada mediante esfriamento consecutivo nos trocadores 119, 120 e 121. O esfriamento no trocador de calor 119 é provido mediante reaquecimentos de processo quando disponível, tal como em corrente 128, e reduzindo uma primeira porção da corrente esfriada 102, como corrente 110, através da válvula 183, com redução de pressão para quase pressão de sucção do compressor de refrigeração binária estendida 150. A porção restante da correte 102 é correte 107, e após passar através do trocador de calor 120, uma porção dessa corrente é reduzida como corrente 108 através da válvula de controle 184. A porção restante da corrente 107 é corrente 115, e essa corrente é esfriada no trocador de calor 121. A corrente 115 após sair do trocador 121 é reduzida através da válvula 185, reduzindo a pressão e a temperatura. Essa corrente agora representa a temperatura mais fria do sistema. Como com o sistema na Figura 1, ela é usada para gerar a carga de desmetanizador mais fria mediante corrente de esfriamento 128 para formar corrente de liquido 136. Essa corrente parcialmente reaquecida 115 é então combinada com a corrente 108 para formar a corrente 109. Os controladores de temperatura não são mostrados na Figura 2 nas correntes 122, 128 e 134 que ajustam as válvulas de redução 183, 184 e 185 para garantir a formação das cargas de desmetanizador 130 e 124.

O vapor 109 é parcialmente reaquecido no trocador de calor 120 utilizando reaquecimentos de processo, quando disponível, incluindo a corrente 133, e combinada com a corrente 110, com a corrente combinada 113 sendo reaquecida no trocador de calor 119. A refrigeração provida é utilizada para esfriar e parcialmente condensar a carga de sequência de esfriamento 116 que então sai do trocador 119 e flui para o tambor de separador 12 6. Uma corrente de liquido 124 é separada e flui para o desmetanizador. A corrente de vapor 122 saindo do separador 126 flui para o trocador de calor 120 onde ela é esfriada e parcialmente condensada e então flui para o tambor de separador 132. No tambor 132, a corrente 122 é separada em uma corrente de liquido 130 e uma corrente de vapor 128. A corrente de liquido 130 flui para o desmetanizador como a carga de temperatura intermediária.

A corrente de vapor 128 sai do tambor de separador 132 e flui para o trocador de calor 121 onde ela é adicionalmente esfriada e parcialmente condensada. Saindo do trocador de calor 121 a corrente é separada em uma corrente de liquido 136 e uma corrente de vapor 134 em um tambor de separador 138. A corrente de liquido 136 flui para o desmetanizador como a carga mais fria. A corrente de vapor 134 é processada adicionalmente para separação em correntes ricas em hidrogênio e ricas em metano. O esfriamento da corrente 28 é provido por reaquecimentos de processo quando disponível, incluindo corrente 131, e por redução de pressão da corrente 115 através da válvula 185 e reaquecimento e parcialmente vaporização no trocador 121.

Nesse modelo, nenhum condensador de parte superior de desmetanizador é provido quando a corrente 136 é esfriada até uma temperatura suficiente baixa de tal modo que o refluxo não é exigido. Assim, o desmetanizador é uma coluna de extração. Essa modalidade também pode ser configurada para possibilitar o esfriamento do vapor bruto do topo de desmetanizador para prover refluxo como uma abordagem alternativa de projeto de processo.

A corrente de liquido 105 é retirada da corrente 103 e é reduzida em pressão através da válvula de controle 186 para prover esfriamento para o condensador de despropanizador de baixa pressão 142. Após a vaporização, a corrente 105 é então combinada com a corrente vaporizada 112 como corrente 114. Essa corrente é combinada com a corrente 168 como corrente 169 e flui para um tambor de sucção de segundo estágio de compressor de refrigeração binária estendida 176.

O vapor de descarga de segundo estágio 153 a partir do compressor 150 é esfriado pela água de resfriamento no trocador 140 e então combinado com a corrente vaporizada 111 como corrente 154 antes de fluir para o tambor de descarga de segundo estágio de refrigeração binária estendida 177. A corrente 156 sai do tambor 177, e uma porção dessa corrente, corrente 158, retorna ao compressor de refrigeração binário estendido 150 como o fluxo de sucção de terceiro estágio. A porção restante 160 flui primeiramente para o intercambiador de fracionador de etileno 162 e então para o intercambiador lateral de fracionador de etileno 164 onde ele é na maior parte, mas não totalmente condensado antes de fluir para o tambor de separador 166.

A corrente de vapor 168 saindo do tambor de separação 166 é combinada com a corrente reaquecida 114 e flui para o tambor de sucção de segundo estágio de compressor de refrigeração binária estendida 176. A corrente de vapor 170 saindo do tambor 176 é o fluxo de sucção de segundo estágio para o compressor 150.

A corrente de liquido 172 saindo do tambor 166 é aquecida no trocador de calor 175 e é então reduzida através da válvula 187 para quase a pressão de sucção da sucção de primeiro estágio do compressor de refrigeração binária estendida. A corrente expandida é então combinada para a corrente 113 para formar a corrente 174, a qual é uma corrente mista de vapor e liquido. A corrente reaquecida de concentração superior de metano 113, quando injetada na corrente expandida 172 diminui adicionalmente a temperatura da corrente expandida combinada 174. A corrente 174 flui então para o condensador do topo de fracionador de etileno 178 e é vaporizada proporcionando esfriamento para condensar o refluxo para possibilitar a separação de etileno do tipo polimero a partir do etano. Devido à injeção de corrente 113 na corrente 172, a pressão da corrente 174 pode ser superior enquanto mantendo um diferencial de temperatura econômico no trocador 175. Quando a corrente vaporizada 174 flui para o tambor 179 e então subsequentemente se torna o fluxo de sucção para o compressor de refrigeração binária estendida 150, uma pressão superior diminui a energia exigida pelo compressor de refrigeração 150.

O modelo de processo ilustrado na Figura 2 utiliza alguns conceitos de troca de calor que facilitam o equilíbrio de fluxos de vapor e liquido no compressor de refrigeração binária estendida. A reciclagem de etano a partir da parte inferior do fracionador de etileno é reduzida para quase a pressão de entrada dos aquecedores de craqueio e é então vaporizada no trocador 175, localizado na parte superior do fracionador de etileno, reduzindo o trabalho do trocador 178 e esfriando o refrigerante 172 fluindo para o trocador 178. O uso de uma remoção de vapor 160 a partir do segundo estágio do compressor de refrigeração binária estendida 150 permite flexibilidade adicional de calor de processo permitindo assim que o sistema tenha uma faixa mais ampla de serviços para prover refrigeração para uma unidade de olefina nova ou grande expansão em comparação com uma expansão menor como na Figura 2.

Na Figura 3, o sistema fracionador de C2 separa a alimentação bruta 202 a partir do desetanizador 204, em um produto de etileno 206, uma reciclagem de etano 204 e uma corrente de refluxo 210. A corrente de reciclagem de etano 208 é passada através da válvula 281, reduzida para quase pressão de entrada do aquecedor de craqueio, e então passa através do trocador de calor 212. No trocador de calor 212, a corrente 172' a partir do tambor 166 (Figura 2) é esfriada antes de passar através da válvula 214 (187') e para o trocador de calor 216 (178', Figura 2). O sub- resfriamento que ocorre no trocador de calor 212 reduz a taxa de fluxo exigida da corrente 172' exigida para o trabalho de condensador de fracionador de C2 em 216 (178').

A Figura 3 ilustra também a relação do desetanizador 2 04/f racionador de C2 218. De forma significativa, não há condensador de parte superior para a corrente de parte superior 222 a partir do desetanizador. O refluxo para o desetanizador 204 é fornecido pela corrente 210 retirada do fracionador de C2 em um ponto em ou exatamente abaixo daquele da carga bruta a partir do desetanizador 204, corrente 222, entra no fracionador de C2 218. A corrente 219 é esfriada no trocador de calor 216 e enviada ao tambor 232. Uma porção da corrente 219 a partir do tambor 232 retorna ao topo do fracionador como corrente 230 e o restante é removido como produto de etileno na corrente 206. A integração do desetanizador 204 e fracionador de C2 218 dessa maneira pode facilitar o projeto e operação do sistema de refrigeração binária estendida.

A Figura 3 ilustra também um intercambiador de calor 220. A carga para esse intercambiador de calor é tirada do fracionador C2 218 em um ponto na torre abaixo do ponto de entrada da corrente de alimentação 222 e acima da retirada da corrente 225 para o intercambiador de calor inferior 224. A corrente bruta do topo 228 a partir do despropanizador é resfriada e parcialmente condensada no intercambiador de calor 220. Mediante integração com o fracionador de C2 dessa maneira, a carga para o trocador 142 (Figura 2) é reduzida. Isso proporciona flexibilidade para o sistema e reduz o fluxo de corrente 105, retirado a partir da corrente de refrigerante liquido pesado 103 e reciclado para o segundo estágio de compressão. Isso por sua vez reduz as exigências de energia para o compressor 150. A corrente 228 a partir do intercambiador 220 é uma mistura de vapor e liquido e é enviada a um tambor para separação do produto de vapor a partir do refluxo. A corrente 228 adicionalmente pode ser resfriada em outros trocadores antes dessa separação de vapor/liquido para satisfazer operação normal ou para exigências de partida ou ambos.

A Figura 4 ilustra uma variação da configuração de processo da Figura 3. Nessa configuração, a corrente 308, a reciclagem de etano retirada da parte inferior do fracionador de C2 318, é reduzida através da válvula 330 para quase a pressão de entrada de aquecedor de craqueio e é então passada para um trocador de calor 316 onde a reciclagem de C2 é vaporizada mediante condensação parcial da corrente 319 saindo do topo da torre 318. O fluxo de corrente 172'' a partir do tambor 366 é reduzido quando o trabalho exigido do trocador 312 é reduzido pelo trabalho do trocador 316. Conforme pode ser visto na Figura 2, a redução desse fluxo (172 na Figura 2) reduz o vapor liquido retirado da descarga de segundo estágio como corrente 152. Isso reduz o fluxo total do refrigerante binário através do sistema e energia exigida para o compressor 150.

Cargas liquidas de refrigeração e consumo de energia são reduzidos utilizando os conceitos de troca de calor nas Figuras 3 e 4. Os conceitos têm a vantagem adicional de facilitar o projeto de processo e a operação do compressor de refrigeração binária estendida mediante diminuição dos fluxos brutos do sistema de refrigeração binária estendida e assim diminuindo as exigências de equilíbrio de cargas de vapor e liquido no sistema e especificamente no compressor.

A Figura 5 ilustra uma alternativa para o esquema da Figura 1. No esquema de processo da Figura 5, a corrente de vapor 402 e a corrente de liquido 403 saem do tambor de separador 454. A descarga de compressor final 401 pode ser resfriada ainda mais pela troca de calor mediante remoção de uma porção da corrente de liquido pesado 403 como corrente 406, reduzindo a pressão desse líquido retirado através da válvula 481, e troca de calor com a corrente parcialmente esfriada 401 no trocador de calor 408, que está à jusante a partir do trocador de água de resfriamento 452. Como resultado dessa configuração, a temperatura da corrente resfriada 401 entrando no tambor 454 é inferior à temperatura da corrente 401 quando ela sai do trocador de água de resfriamento 452. A corrente vaporizada 406 saindo do trocador 408 combinada com a corrente 411 para formar a corrente 412 que é encaminhada para o tambor de sucção de segundo estágio 476 e entra no compressor 450 na segunda sucção. A corrente de líquido restante 404 a partir do separador 454 é transportada através do trocador de calor 417. A vantagem dessa configuração alternativa é que o fluxo total saindo do compressor 450 é superior e a pressão é inferior no processo mostrado na Figura 1 para obter o mesmo grau de refrigeração de processo a partir do sistema combinado. O fluxo em volume é assim aumentado bastante e isso pode ser vantajoso quando o fluxo volumétrico de descarga do compressor é relativamente baixo e resultaria em um modelo de compressor centrífugo ineficiente.

A Figura 6 ilustra uma alternativa para o esquema de processo da Figura 2 onde a corrente de descarga final 501 a partir do compressor 550 é esfriada, separada no tambor 554 em corrente de líquido 503 e corrente de vapor 502. Esfriamento adicional da corrente 501 é efetuado mediante remoção de uma porção da corrente de líquido pesado 503 como corrente 506, reduzindo a pressão desse líquido retirado através da válvula 581, e permutando calor com a corrente 501 (após ela ter saído do trocador de água de resfriamento 552) no trocador 508, de tal modo que a temperatura da corrente resfriada 501 entrando no tambor 554 é inferior à temperatura da corrente 501 saindo do trocador de água de resfriamento 552. A corrente 506 é então combinada com a corrente 511 para formar a corrente 507, a qual é encaminhada para o tambor de descarga de segundo estágio 577 como parte da corrente 554, e uma porção da mesma entra no compressor 550 na corrente 513 na sucção de terceiro estágio. O restante da corrente 554 saindo do tambor 577 forma a corrente 514, a qual combina com as correntes 505 e 512 para formar a carga para o segundo estágio do compressor 550 na corrente 570 após proporcionar taxas de processo para o intercambiador de calor de fracionador de etileno e intercambiador de calor lateral de fracionador de etileno. A corrente de liquido restante 504 a partir do separador 554 é transportada através do trocador de calor 517. A vantagem dessa configuração alternativa é que o fluxo total saindo do compressor 550 é superior e a pressão é inferior a do esquema da Figura 2. O fluxo em volume é assim aumentado bastante e isso pode ser vantajoso quando o fluxo volumétrico de descarga do compressor é de outro modo pequeno para prover um modelo de compressor eficiente. Esse fluxo superior está em uma pressão superior do que a do processo mostrado na Figura 5 que é exigido para dois estágios de compressão em vez de três como na Figura 2. A corrente de reciclagem 506 é finalmente encaminhada para o tambor de descarga de segundo estágio (sucção de terceiro estágio) .

Exemplo

Foi conduzida a simulação de processo computadorizada na qual um refrigerante binário estendido formado a partir de 18 mols% de metano e 80,5% em mol de propileno (contendo também 0,5% em mol de gás de hidrogênio) foi usado como 5 refrigerante no processo ilustrado na Figura 1. As pressões e composições da corrente de refrigerante leve 2, corrente de refrigerante pesado 3, e os estágios de sucção do compressor são mostrados na Tabela 1 abaixo. O refrigerante binário estendido provido de forma bem-sucedida para refrigeração em uma escalação de etileno tendo um desmetanizador de baixa pressão, também pode ser usada em uma fábrica empregando um desmetanizador de alta pressão.

Claims

1. Método de resfriamento caracterizadopelo fato de compreender o resfriamento de um gás de carga (16; 116) utilizando um refrigerante binário estendido contendo uma mistura de 10-40% em mol de metano, 60-90% em mol de um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano, e não mais do que 2% em mol de hidrogênio, a percentagem total em mol de metano, hidrocarboneto C3 e hidrogênio sendo de 100%, o referido refrigerante binário estendido sendo comprimido em um compressor de múltiplos estágios (50; 150) que tem um primeiro estágio e um último estágio para prover uma corrente de descarga de último estágio (1; 101) contendo ao menos 60% em mol de hidrocarboneto C3, e sendo dividido em uma corrente de refrigerante liquido (3; 103) e uma corrente de refrigerante gasoso (2; 102) após compressão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o hidrocarboneto C3 é propileno.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que ao menos 90% em peso do referido hidrocarboneto C3 é propileno.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a corrente de descarga de último estágio (1; 101) contém 15-25% em mol de metano e 75-85% em mol de propileno.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o gás de carga (16; 116) contém uma olefina e o método compreende remover a olefina do gás de carga (16; 116) resfriado mediante fracionamento.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que a olefina é etileno.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o gás de carga (16; 116) inclui ainda hidrogênio e metano.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizadopelo fato de que a corrente de descarga de último estágio (1; 101) contém 10-40% em mol de metano e 60-90% em mol de hidrocarboneto C3.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, quando dependente da reivindicação 1, caracterizadopor o método compreender ainda: (a) resfriar a corrente de descarga de último estágio (1; 101) para condensar uma sua porção, dividir a corrente de descarga de último estágio resfriada (1; 101) provendo uma corrente de refrigerante binário rico em metano, vaporoso, como corrente de refrigerante gasoso (2; 102) e uma corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, como corrente de refrigerante liquido (3; 103) , (b) empregar a corrente de refrigerante binário rico em metano, vaporoso, e a corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, para efetuar o resfriamento, e (c) retornar a corrente de refrigerante binário rico em metano, vaporoso, e a corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, ao compressor de múltiplos estágios (50; 150).

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o gás de carga (16; 116) compreende hidrogênio, metano e etileno.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o gás de carga (16; 116) é usado para produzir etileno.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 9, caracterizadopelo fato de que o refrigerante binário estendido pode prover refrigeração dentro da faixa de temperaturas de -136°C a 25°C.

13. Método para a produção de olefinas compreendendo o método de resfriamento de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que: (a) o gás de carga (16; 116) é resfriado por intermédio de um sistema de refrigeração que tem uma série de trocadores de calor (17-21; 117-121); (b) a corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, é dividida da corrente de refrigerante binário rico em metano, vaporoso, em um separador (54; 154); (c) ao menos uma porção da corrente de refrigerante binário rico em metano, vaporoso, a partir do separador (54; 154) é condensada por intermédio de resfriamento para formar uma corrente de refrigerante leve condensada (4); (d) a corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, e a corrente de refrigerante leve condensada (4) são postas em contato de troca de calor com eles próprios e uns com os outros e com o gás de carga (16; 116) na série de trocadores de calor (17-21; 117-121) pelo que o gás de carga (16; 116) é resfriado, a corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, é resfriada e então aquecida e vaporizada, e a corrente de refrigerante binário rico em metano, vaporoso, é primeiramente resfriada e ao menos parcialmente condensada e então vaporizada; e (e) retornar a corrente de refrigerante leve condensada (4) e a corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, ao compressor (50; 150).

14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o resfriamento para condensar ao menos uma porção da corrente de descarga de último estágio (1; 101) compreende resfriamento com água de resfriamento.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que uma porção da corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, obtida em (b) é usada para resfriamento para condensar ao menos uma porção da corrente de descarga de último estágio (1; 101) .

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a corrente de refrigerante leve condensada (4) é parcialmente condensada pela corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, e é adicionalmente condensada através de auto-refrigeração.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o compressor (150) inclui ainda um estágio intermediário.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopor incluir ainda o uso de uma porção da corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, para resfriamento de pelo menos um de um intercambiador de calor de fracionador de etileno, um condensador de desetanizador e um condensador de despropanizador.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o teor de propileno na corrente de descarga de último estágio (1; 101) é superior a 50% em mol.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que o método de resfriamento é utilizado para aumentar a capacidade de refrigeração total de uma fábrica de olefina existente empregando um sistema de refrigeração em cascata que tem sistemas de refrigeração de propileno e etileno, separados.

21. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopor incluir ainda o uso da corrente de refrigerante binário rico em hidrocarboneto C3, liquido, formada em (e) para prover taxa de refrigeração adicional.

22. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a corrente de refrigerante leve vaporizada (113), em baixa pressão, é injetada na corrente de refrigerante liquido (172) entrando em um condensador de fracionador de etileno (178) a jusante de uma válvula (187) regulando o fluxo da corrente de refrigerante liquido (172) para o condensador de fracionador de etileno (178; 218) .

23. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a taxa de refrigeração direta do refrigerante binário estendido é diminuída pela troca de calor entre uma reciclagem de etano (208) para um aquecedor de craqueio produzido na parte inferior da torre de fracionamento (218), após queda de pressão, e um vapor total de topo a partir do topo da torre de fracionamento (218) .

24. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a taxa de refrigeração direta do refrigerante binário estendido é diminuída pela troca de calor entre uma reciclagem de etano (208) para um aquecedor de craqueio que é produzida na parte inferior da torre de fracionamento (218), após queda de pressão, e o refrigerante fluindo para o condensador de fracionador de etileno (178; 218).

25. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a primeira torre de separação de hidrocarboneto leve é um despropanizador compreendendo duas torres em pressões diferentes, e o vapor de topo da torre de pressão superior é ao menos parcialmente condensado em um intercambiador de calor para prover refluxo para a torre de pressão superior.

26. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopor compreender ainda a etapa de desetanizar o gás de carga em que nenhum condensador de desetanizador é provido e refluxo para o desetanizador é extraido próximo a uma bandeja de alimentação onde o vapor de topo total do desetanizador entra na torre de fracionamento.

27. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a corrente de descarga de último estágio (l;101) compreende não mais do que 1% em mol de hidrogênio.

28. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a corrente de descarga de último estágio (1; 101) tem não mais do que 10% em mol de propano.

29. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que o refrigerante binário estendido é configurado para aumentar a capacidade de refrigeração total de uma fábrica de olefina existente mediante substituição de um sistema de refrigeração em cascata que tem sistemas de refrigeração de propileno e etileno, separados.

30. Refrigerante binário estendido caracterizadopor compreender uma mistura de metano e hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano, o refrigerante binário estendido contendo 10-40% em mol de metano, 60-90% em mol de ao menos um hidrocarboneto C3 selecionado do grupo consistindo em propileno e propano, e não mais do que 2% em mol de hidrogênio, a percentagem total em mol de metano, hidrocarboneto C3 e hidrogênio sendo de 100%.

31. Refrigerante binário estendido, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de que o hidrocarboneto C3 é propileno.

32. Refrigerante binário estendido, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de que o refrigerante pode prover refrigeração dentro da faixa de temperaturas de -136°C a 25°C.

33. Refrigerante binário estendido, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de que o refrigerante contém 15-25% em mol de metano e 75-85% em mol de propileno.