BRPI1013350B1

BRPI1013350B1 - Método para recuperar compostos de hidrocarboneto e um aparelho de recuperação de hidrocarboneto a partir de um subproduto gasoso

Info

Publication number: BRPI1013350B1
Application number: BRPI1013350-0A
Authority: BR
Inventors: Tasaka Kazuhiko
Original assignee: Japan Oil, Gas And Metals National Corporation
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2018-05-15
Also published as: EP2402417B8; EP2402417B1; CA2751540A1; US20110313065A1; US8729142B2; ZA201105995B; AU2010219245A1; BRPI1013350A8; CN102333845B; BRPI1013350A2; EP2402417A4; MY158532A; JP2010202676A; AU2010219245B2; CA2751540C; EP2402417A1; US20140250946A1; JP5367411B2; US9513051B2; EA020351B1

Description

(54) Título: MÉTODO PARA RECUPERAR COMPOSTOS DE HIDROCARBONETO E UM APARELHO DE RECUPERAÇÃO DE HIDROCARBONETO A PARTIR DE UM SUBPRODUTO GASOSO (51) Int.CI.: C10G 2/00 (30) Prioridade Unionista: 27/02/2009 JP 2009-046150 (73) Titular(es): JAPAN OIL, GAS AND METALS NATIONAL CORPORATION. JX NIPPON OIL & ENERGY CORPORATION. INPEX CORPORATION. JAPAN PETROLEUM EXPLORATION CO., LTD.. COSMO OIL CO., LTD.. NIPPON STEEL ENGINEERING CO., LTD.

(72) Inventor(es): KAZUHIKO TASAKA

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA RECUPERAR COMPOSTOS DE HIDROCARBONETO E UM APARELHO DE RECUPERAÇÃO DE HIDROCARBONETO A PARTIR DE UM SUBPRODUTO GASOSO.

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método para recuperar compostos de hidrocarboneto e um aparelho de recuperação de hidrocarboneto que recupera compostos de hidrocarboneto a partir de subprodutos gasosos gerados no processo de sintetização de hidrocarbonetos líquidos por uma reação de síntese de Fisher-Tropsch .

Reivindica-se prioridade para o Pedido de Patente Japonês n° 2009-046150, depositado em 27 de fevereiro de 2009, cujo conteúdo está ora incorporado por referência.

Técnica Antecedente

Como um dos métodos para sintetização de combustíveis líquidos de um gás natural, um GTL (Gás para Líquidos; uma técnica de síntese de combustível líquido para reformar um gás natural na sintetização de um gás de síntese contendo um gás monóxido de carbono (CO) e um gás hidrogênio (H₂) como componentes principais sintetizando compostos de hidrocarboneto (síntese de hidrocarbonetos de FT) usando este gás de síntese como um gás fonte pela reação de síntese de Fischer-Tropsch (a seguir referido como reação de síntese de FT) e posterior hidrogenação e destilação fracionada dos compostos de hidrocarboneto para produzir produtos de combustível líquido, como nafta (gasolina bruta) um querosene, um gasóleo, e uma cera foi desenvolvido recentemente.

Visto que os produtos de combustível líquido usando os hidrocarbonetos da síntese de FT como uma fonte de estoque têm um alto teor de parafina, e raramente incluem um componente de enxofre, por exemplo, como mostrado no documento de Patente 1, os produtos de combustível líquido atraem a atenção como combustíveis ambientalmente seguros.

Entrementes, num reator de síntese de FT que realiza a reação de síntese de FT, são produzidos hidrocarbonetos da síntese de FT pesados

2/22 com um número de carbono comparativamente alto. Além disso, hidrocarbonetos de síntese de FT leves com um número de carbono comparativamente baixo são gerados involuntariamente. Os hidrocarbonetos da síntese de FT leves são descartados como subprodutos gasosos juntamente com o gás fonte não reagido, de uma parte superior do reator de síntese Ft.

Junto com o dióxido de carbono, um vapor, gás fonte não reagido (gás monóxido de carbono e gás hidrogênio) e compostos de hidrocarboneto com um número de carbono de 2 ou menos, os compostos de hidrocarboneto com um número de carbono = 3 ou mais que podem ser obtidos como produtos (a seguir referidos como hidrocarbonetos de FT leves) estão inclusos nos subprodutos gasosos.

Assim, de modo convencional, os subprodutos gasosos são resfriados a fim de liquefazer os hidrocarbonetos de FT leves e a seguir estes hidrocarbonetos de FT leves são separados dos outros componentes gasosos por um separador gás-líquido.

Lista de Citação

Documento de Patente

Documento de Patente 1 - Publicação de Patente Japonesa não Examinada n° 2004-323626 Sumário da Invenção

Problema Técnico

Entrementes, no separador de gás-líquido supracitado, os hidrocarbonetos de FT leves que podem ser obtidos como produtos, também estão inclusos nos componentes de gás separados dependendo do equilíbrio gás-líquido. Como resultado, quando a proporção de hidrocarbonetos de FT leves inclusos no outro componente de gás aumenta, a eficiência da produção dos produtos de combustível líquido pode ficar reduzida.

No presente, resfriando-se os subprodutos gasosos no separador gás-líquido para cerca de 10°C, é possível liquefazer uma parte considerável dos hidrocarbonetos de FT leves e separar os hidrocarbonetos de FT leves dos outros componentes gasosos. Contudo, é necessário propiciar um refrigerador extra, e assim sendo, a construção de uma instalação torna-se

3/22 complicada. Como resultado, o custo de produção dos produtos de combustível-líquido aumenta.

A presente invenção foi idealizada em virtude das circunstâncias supracitadas, e o objetivo da mesma é proporcionar um método para recuperação de compostos de hidrocarboneto e aparelhos de recuperação dos compostos de hidrocarboneto, capaz de recuperar de modo eficiente os hidrocarbonetos de FT leves dos subprodutos gasosos gerados na reação de síntese de FT melhorando a eficiência de produção dos hidrocarbonetos de síntese de FT sem o uso de um refrigerador extra.

Solução para o Problema

De modo a solucionar o problema citado e conseguir esse objetivo, a presente invenção sugere os métodos e aparelhos a seguir.

Ou seja, um método da presente invenção é para recuperar compostos de hidrocarboneto a partir de subprodutos gasosos gerados na reação de síntese de Fisher-Tropsch.

O método inclui uma etapa de pressurização em que os subprodutos gasosos são pressurizados, uma etapa de refrigeração em que os subprodutos gasosos pressurizados são resfriados para liquefazer os compostos de hidrocarboneto nos subprodutos gasosos e uma etapa de separação em que os compostos de hidrocarboneto liquefeitos na etapa de refrigeração são separados do resto dos subprodutos gasosos.

No método de recuperação de compostos de hidrocarboneto da presente invenção, a etapa de pressurização em que os subprodutos gasosos são pressurizados é propiciada a montante da etapa de refrigeração, e assim, os subprodutos gasosos pressurizados são resfriados. Sendo assim, é possível liquefazer os hidrocarbonetos de FT leves, sem resfriar os subprodutos gasosos excessivamente. Portanto os hidrocarbonetos de FT leves podem ser liquefeitos sem o uso de um refrigerador extra e similar, e os hidrocarbonetos de FT leves liquefeitos podem ser separados do restante dos subprodutos gasosos na etapa de separação. Como resultado, os compostos de hidrocarboneto líquidos como os hidrocarbonetos de FT leves podem ser eficientemente recuperados dos subprodutos gasosos na reação de sín4/22 tese de FT.

O método para recuperar os compostos de hidrocarboneto da presente invenção pode incluir ainda uma etapa de reciclagem em que pelo menos uma parte dos subprodutos gasosos restantes é reciclada para um reator de síntese de FT como um gás fonte para a reação de síntese de Fisher-Tropsch.

O restante dos subprodutos gasosos inclui um gás fonte que não contribuiu para uma reação no reator de síntese de FT, ou seja, um gás monóxido de carbono (CO) e um gás hidrogênio (H₂). Assim, reciclando-se o restante dos subprodutos gasosos para o reator de síntese de FT, o gás monóxido de carbono (CO) e gás hidrogênio no restante dos subprodutos gasosos podem ser reutilizados como um gás fonte. Como resultando, é possível reduzir o custo de produção dos produtos de combustível líquido.

No método para a recuperação de compostos de hidrocarboneto da presente invenção, a etapa de reciclagem pode incluir uma etapa de ajuste da pressão na qual a pressão da parte dos subprodutos gasosos restantes é ajustada para a pressão em um orifício de entrada do gás fonte do reator de síntese de FT.

Portanto, é possível determinar livremente a pressão dos subprodutos gasosos pressurizados. Ou seja, na etapa de pressurização, é possível pressurizar os subprodutos gasosos para a pressão excedente àquela no orifício de entrada de alimentação do reator de síntese de FT. Como resultado, a taxa de recuperação dos hidrocarbonetos de FT leves pode ser significativamente incrementada.

Um aparelho de recuperação de hidrocarboneto da presente invenção destina-se à recuperação de compostos de hidrocarboneto de subprodutos gasosos descarregados de um reator de síntese de FT sintetizando os compostos de hidrocarboneto pela reação de síntese de Fisher-Tropsch. O aparelho de recuperação de hidrocarboneto inclui um dispositivo de pressurização que pressuriza os subprodutos gasosos descarregados do reator de síntese de FT, um refrigerador que resfria os subprodutos gasosos pressurizados para liquefazer os compostos de hidrocarboneto nos subprodutos

5/22 gasosos e um separador gás-líquido que separa os compostos de hidrocarboneto liquefeitos pelo refrigerador dos subprodutos gasosos restantes.

No aparelho de recuperação de hidrocarboneto da presente invenção, os subprodutos gasosos são pressurizados pelo dispositivo de pressurização, e a seguir os subprodutos gasosos pressurizados são resfriados pelo refrigerador para liquefazer os compostos de hidrocarboneto. A seguir, os compostos de hidrocarboneto liquefeitos são recuperados pelo separador gás-líquido. Como resultando os hidrocarbonetos de FT leves podem ser recuperados eficientemente dos subprodutos gasosos, sem uso de um refrigerador extra.

O aparelho de recuperação de hidrocarboneto da presente invenção pode incluir ainda uma linha de reciclo para introduzir pelo menos uma parte dos subprodutos gasosos restantes para um orifício de entrada de alimentação do reator de síntese de FT.

Além disso, a linha de reciclagem pode ser proporcionada com um ajuste de pressão para o ajuste da pressão dos subprodutos gasosos restantes.

Efeitos Vantajosos da Invenção

De acordo com a presente invenção é possível proporcionar um método para recuperação dos compostos de hidrocarboneto e aparelho de recuperação de hidrocarboneto capaz de recuperar eficientemente os hidrocarbonetos de FT leves a partir dos subprodutos gasosos gerados na reação de síntese de de FT, e melhorar a eficiência da produção dos hidrocarbonetos de síntese de FT, sem uso de um refrigerador extra.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando a configuração global de um sistema de sintetização de hidrocarboneto para o qual um método de recuperação de compostos de hidrocarboneto e aparelho de recuperação de hidrocarboneto a partir dos subprodutos gasosos de acordo com uma modalidade da presente invenção são usados.

A figura 2 é uma vista explicativa mostrando a periferia do aparelho de recuperação de hidrocarboneto a partir dos subprodutos gasosos de

6/22 acordo com a modalidade da presente invenção.

A figura 3 é um fluxograma mostrando o método de recuperar compostos de hidrocarboneto a partir dos subprodutos gasosos de acordo com a modalidade da presente invenção.

Descrição das Modalidades

A seguir, será descrita uma modalidade preferida da presente invenção com referência aos desenhos anexos.

Primeiramente, a configuração geral e processo de um sistema de sintetização de combustível líquido (sistema de reação da síntese de hidrocarboneto) para o qual é usaado um método para recuperar um composto de hidrocarboneto a partir de subprodutos gasosos e um aparelho de recuperação de hidrocarboneto a partir de subprodutos gasosos que constituem a presente modalidade serão descritos com referência à figura 1.

Como visto na figura 1, o sistema de sintetização de combustível líquido (sistema de reação de síntese de hidrocarboneto) 1 de acordo com a presente modalidade é uma instalação em planta que realiza o processo GTL o qual converte uma carga de hidrocarboneto como um gás natural em combustíveis líquidos. O sistema de sintetização de combustível líquido 1 inclui uma unidade de produção de gás de síntese 3, uma unidade de síntese de FT 5 e uma unidade de aprimoramento 7.

A unidade de produção de gás de síntese 3 reforma um gás natural, que é uma carga de hidrocarboneto na produção de um gás de síntese (um gás fonte) incluindo um gás monóxido de carbono e um gás hidrogênio.

A unidade de síntese de FT 5 sintetiza hidrocarbonetos líquidos do gás de síntese produzido (como um gás fonte) pela reação de síntese Fischer-Tropsch (a seguir referido como reação de síntese de FT);

A unidade de aprimoramento 7 hidrogena e realiza a destilação fracionada dos hidrocarbonetos líquidos sintetizados pela reação de síntese de FT para produzir produtos de combustível líquido (como nafta, querosene, gasóleo, cera, etc.). A seguir serão descritos os componentes dessas respectivas unidades.

A unidade de produção do gás de síntese 3 inclui, principalmen7/22 te, um reator de dessulfurização 10, um reformador 12, um boiler para aquecimento de resíduos 14, separadores gás-líquido 16 e 18 uma unidade de remoção de CO₂ 20 e um separador de hidrogênio 26.

O reator de dessulfurização 10 é composto de, por exemplo, um hidrodessulfurizador que remove os componentes de enxofre de um gás natural que é um gás fonte.

O reformador 12 reforma o gás natural fornecido do reator de dessulfurização 10- para produzir um gás de síntese (um gás de carga) incluindo um gás monóxido de carbono e um gás hidrogênio (H₂) como os principais componentes.

O boiler de aquecimento residual 14 recupera o calor residual do gás de síntese produzido no reformador 12 gerando um vapor de alta pressão.

O separador gás-líquido 16 separa a água aquecida pela troca de calor com o gás de síntese no boiler de aquecimento residual 14 em um gás (vapor de alta pressão) e um líquido.

O separador gás-líquido 18 remove os componentes condensados do gás de síntese resfriado no boiler de aquecimento residual 14 e fornece um componente de gás para a unidade de remoção de CO₂ 20.

A unidade de remoção de CO₂ 20 possui uma torre de absorção 22 que remove gás dióxido de carbono usando um absorvente do gás de síntese fornecido pelo separador gás-líquido 18 e uma torre de regeneração 24 que retira o gás dióxido de carbono do absorvente incluindo o gás dióxido de carbono e regenera o absorvente.

O separador de hidrogênio 26 separa uma parte do gás hidrogênio incluso no gás de síntese do qual o gás dióxido de carbono foi separado na unidade de remoção de CO₂. Deve-se entender que, a unidade de remoção de CO₂ 20 supra não é necessariamente proporcionada, dependendo das circunstancias.

A unidade de síntese de FT 5 inclui, principalmente, por exemplo, um reator de coluna de bolha 30, um separador gás-líquido 34, um separador 36, um aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 que é a a8/22 tual modalidade e um primeiro fracionador 40.

O reator de coluna de bolhas 30, que é um exemplo de um reator que sintetiza hidrocarboneto líquido de um gás de síntese (um gás) funciona como um reator de síntese de FT que sintetiza hidrocarbonetos líquidos do gás de síntese pela reação de síntese de FT. O reator de coluna de bolhas 30 inclui, por exemplo, um reator do tipo leito de lama da coluna de bolhas, em que uma lama tendo partículas de catalisador sólidas suspensas nos hidrocarbonetos líquidos (produto da reação de síntese de FT) fica encerrada dentro de um reservatório do tipo coluna. O reator de coluna de bolha 30 faz com que o gás monóxido doe carbono e o gás hidrogênio no gás de síntese produzido na unidade de produção de gás de síntese supra 3, reajam entre si para sintetizar hidrocarbonetos líquidos.

O separador gás-líquido 34 separa a água circulada e aquecida por meio de um tubo de transferência de calor 32 colocado no reator de coluna de bolhas 30 em um vapor (vapor de pressão média) e um líquido.

O separador 36 separa os hidrocarbonetos líquidos e partículas de catalisador na lama contida no interior do reator de coluna de bolhas 30.

O aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 está em conexão com o topo do reator de coluna de bolhas 30, resfria subprodutos gasosos descartados, e recupera os hidrocarbonetos (hidrocarbonetos de FT leves) com um número de carbono de 3 ou mais.

O primeiro fracionador 40 realiza a destilação fracionada dos hidrocarbonetos líquidos fornecidos a partir do reator de coluna de bolhas 30 via separador 36 e o aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101.

A unidade de aprimoramento 7 inclui, por exemplo, um reator de hidrocraqueamento da fração de cera 50, um reator de tratamento hídrico de destilado mediano 52, um reator de hidrotratamento da fração nafta 54, separadores gás-líquido 56, 58 e 60, um segundo fracionador 70 e um estabilizador de gás nafta 72.

O reator de hidrocraqueamento da fração de cera 50 é ligado ao fundo do primeiro fracionador 40 e tem um separador gás-líquido 56 proporcionado à jusante do mesmo.

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O reator de hidrotratamento de destilado mediano 52 está ligado a uma parte mediana do primeiro fracionador 40 e tem um separador gáslíquido 58 proposto a jusante do mesmo.

O reator de tratamento hídrico da fração nafta 54 está ligado ao topo do primeiro fracionador 40 e tem o separador gás-líquido 60 fornecido a jusante do mesmo.

O segundo fracionador 70 realiza a destilação fracionada dos hidrocarbonetos líquidos fornecidos dos separadores gás-líquido 56 e 58.

O estabilizador de nafta 72 retifica ainda os hidrocarbonetos líquidos da fração nafta fornecidos a partir do separador gás-líquido 60 e o segundo fracionador 70 para descarregar um componente leve como um gás de descarte e separar e recuperar um componente pesado como um produto de nafta.

A seguir, será descrito um processo (processo GTL) de sintetização de combustíveis líquidos a partir de um gás natural pelo sistema de sintetização de combustível líquido 1 configurado como acima.

Um gás natural (cujo componente principal é CH₄) como uma fonte de hidrocarboneto é fornecido ao sistema de sintetização de combustível líquido 1 a partir de uma fonte de suprimento de gás natural externo (não mostrado), como um campo de gás natural ou uma instalação de gás natural. A unidade de produção de gás de síntese supra 3 reforma este gás natural para produzir o gás de síntese (gás misto incluindo um gás monóxido de carbono e um gás hidrogênio como os componentes principais).

Primeiramente, o gás natural supra é fornecido ao reator de dessulfurização 10 junto com o gás hidrogênio separado pelo separador de hidrogênio 26. O reator de dessulfurização 10 converte os componentes de enxofre inclusos no gás natural em sulfeto de hidrogênio por ação de um catalisador de hidrodessulfurização usado o gás hidrogênio e adsorve e remove o sulfeto de hidrogênio produzido, por exemplo, ZnO.

O gás natural dessulfurizado é fornecido ao reformador 12 após o gás dióxido de carbono (CO₂) fornecido a partir de uma fonte de suprimento de dióxido de carbono (não mostrado) e o vapor gerado no boiler de a10/22 quecimento residual 14 serem misturados juntos. O reformador 12 reforma um gás natural mediante uso de um dióxido de carbono e um vapor para produzir gás de síntese de alta temperatura incluindo um gás monóxido de carbono e um gás hidrogênio como os componentes principais, pelo método de reforma de vapor e gás dióxido de carbono.

O gás de síntese a alta temperatura (por exemplo, 900°C, 2,0 MPaG) produzido no reformador 12, deste modo, é fornecido ao boiler de aquecimento de resíduos 14, e é resfriado (por exemplo, para 400°C) pela troca de calor com a água que circula através do boiler de aquecimento de resíduo 14, recuperando assim, o calor dissipado.

O gás de síntese resfriado no boiler de aquecimento de resíduo 14 é fornecido para a torre de absorção 22 da unidade de remoção de CO₂20, ou o reator de coluna de bolhas 30, após os componentes condensados serem separados e removidos no separador gás-líquido 18. A torre de absorção 22 absorve o gás dióxido de carbono incluso no gás de síntese com o absorvente contido para separar o gás dióxido de carbono do gás de síntese. O absorvente incluindo o gás dióxido de carbono dentro desta torre de absorção 22 é introduzido para a torre de regeneração 24, o absorvente incluindo o gás dióxido de carbono é aquecido e submetido a tratamento de remoção com, por exemplo, um vapor, e o gás dióxido de carbono resultante difundido é liberado para o reformador 12 da torre de regeneração 24, e é reutilizado para a reação de reforma supra.

O gás de síntese produzido na unidade de produção de gás de síntese 3 deste modo é fornecido ao reator de coluna de bolhas 30 da unidade de síntese de FT supra 5. Neste ponto, a relação da composição do gás de síntese fornecido ao reator de coluna de bolhas 30 é ajustada para uma relação de composição (por exemplo, H₂:CO = 2:1 (relação molar) adequada para a reação de síntese de FT.

Adicionalmente o separador de hidrogênio 26 separa o gás hidrogênio incluso no gás de síntese por adsorção e dessorção (PSA hidrogênio) usando um diferencial de pressão. Este gás hidrogênio separado é continuamente fornecido de um retentor de gás (não mostrado) via um com11/22 pressor (não mostrado) a vários dispositivos de reação que utilizam hidrogênio (por exemplo, o reator de dessulfurização 10, o reator de hidrocraqueamento da fração cera 50, o reator de tratamento hídrico do destilado mediano 52, do reator de tratamento hídrico da fração nafta 54, e assim por diante) que realiza as reações predeterminadas utilizando o gás hidrogênio dentro do sistema de sintetização líquido-combustível 1.

A seguir, a unidade de síntese de FT 5 supra sintetiza hidrocarbonetos líquidos pela reação de síntese de FT a partir do gás de síntese produzido na unidade de produção de gás de síntese 3.

O gás de síntese produzido na unidade de produção de gás de síntese supra 3 flui para o fundo do reator de coluna de bolhas 30, e elevase através da lama encerrada no reator de coluna de bolhas 30. Neste ponto, dentro do reator de coluna de bolhas 30, o gás monóxido de carbono e o gás hidrogênio que estão inclusos η o gás de síntese reagem entre si pela reação de síntese de FT supracitada produzindo assim, os compostos de hidrocarboneto.

Os compostos de hidrocarboneto líquidos sintetizados no reator de coluna de bolhas 30 são introduzidos no separador 36 junto com as partículas de catalisador como uma lama.

O separador 36 separa a lama em um componente sólido, como partículas de catalisador e um componente líquido incluindo compostos de hidrocarboneto líquidos. Uma parte do componente sólido separado, tal como partículas de catalisador separadas, é retornada ao reator de coluna de bolhas 30 e um componente líquido é fornecido ao primeiro fracionador 40.

Adicionalmente, subprodutos gasosos incluindo o gás de síntese não reagido (gás de alimentação) e os compostos de hidrocarboneto gasosos gerados são descarregados a partir do topo do reator de coluna de bolhas 30, e são fornecidos ao aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 que é a presente modalidade. O aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 resfria os subprodutos gasosos para separar hidrocarboneto líquido condensado (hidrocarbonetos de FT leves) e introduz os compostos de hidrocarboneto líquidos no primeiro fracionador 40. Entrementes, os subprodu12/22 tos gasosos restantes separados dos compostos de hidrocarboneto líquidos no aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 incluem o gás de síntese não reagido (CO e H₂) e os compostos de hidrocarboneto com um número de carbono de 2 ou menos como os componentes principais, e os subprodutos gasosos restantes são introduzidos ao fundo do reator de coluna de bolhas 30 novamente, e são reutilizados para a reação de síntese de FT. Adicionalmente, uma parte dos subprodutos gasosos restantes que não foram reutilizados na reação de síntese de FT é descarregada como um gás de descarte, e é usada como gás de combustível sendo recuperado como um equivalente de combustível para LPG (Gás de Petróleo Liquefeito) ou então é reutilizado como alimentação do reformador 12 da unidade de produção de gás de síntese.

A seguir, o primeiro fracionador 40 destila de forma fracionada os compostos de hidrocarboneto líquidos, os quais são fornecidos do reator de coluna de bolhas 30 via o separador 36 e o aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 conforme descrito supra, para uma fração nafta (cujo ponto de ebulição é menor do que cerca de 150°C) um destilado mediano equivalente a um querosene e um gasóleo (cujo ponto de ebulição excede cerca de 350°C).

Os compostos de hidrocarboneto líquidos como a fração de cera (principalmente C₂i ou maior) retirados do fundo do primeiro fracionador 40 são levados para a fração de cera (reator de hidrocraqueamento 50, os compostos de hidrocarboneto líquidos como o destilado médio (principalmente Cn a C₂₀) retirados da parte média do primeiro fracionador 40 são levados para o reator de tratamento hídrico do destilado médio 52, e os compostos de hidrocarboneto líquidos como a fração de nafta (principalmente C₅ a C-ιο) retirados do topo do primeiro fracionador 40 são levados para o reator de tratamento hídrico da fração de nafta 54.

O reator de hidrocraqueamento da fração de cera 50 realiza o hidrocraqueamento dos compostos de hidrocarboneto líquidos como a fração de cera (aproximadamente C₂i ou mais) que foi retirada do fundo do primeiro fracionador 40, usando o gás hidrogênio fornecido do separador de

13/22 hidrogênio supra 26, para reduzir o número de carbono para C₂o ou menos. Nesta reação de hidrocraqueamento, os compostos de hidrocarboneto com um pequeno número de carbono são produzidos por divagem de ligações CC dos compostos de hidrocarboneto com um grande número de carbono, usando um catalisador e calor. Um produto incluindo os compostos de hidrocarboneto líquidos que passaram por hidrocraqueamento neste reator de hidrocraqueamento da fração de cera 50 é separado em um gás e um líquido no separador gás-líquido 56, os compostos de hidrocarboneto líquidos dos quais são levados para o segundo fracionador 70 e o componente de gás do qual (inclusive um gás hidrogênio) é levado para o reator de tratamento hídrico do destilado médio 52 e o reator de tratamento hídrico da fração nafta 54.

O reator de tratamento hídrico do destilado mediano 52 realiza o tratamento hídrico dos compostos de hidrocarboneto líquidos como o destilado médio com um número de carbono mediano (aproximadamente Cu a C₂o), que foram retirados da parte mediana do primeiro fracionador 40, mediante uso do gás hidrogênio fornecido pelo separador de hidrogênio 26 via reator de hidrocraqueamento da fração de cera 50. Neste hidrotratamento, prossegue-se com a hidrogenação de olefinas que são geradas como subprodutos na reação de síntese de FT, a conversão dos compostos contendo oxigênio, tais como alcoóis, que também são subprodutos na reação de síntese de FT, em parafinas pela reação hidróxi-desóxi, e hidroisomerização de parafinas normais em isoparafinas.

Um produto incluindo o composto de hidrocarboneto líquido de tratamento hídrico é separado em um gás e um líquido no separador gáslíquido 58, compostos de hidrocarboneto líquidos os quais são levados para o segundo fracionador 70, e o componente de gás dos quais (incluindo um gás hidrogênio) é reutilizado nas reações de hidrogenação supracitadas.

A fração de nafta do reator de tratamento hídrico 54 realiza o tratamento hídrico dos compostos de hidrocarboneto líquidos quando a fração nafta com um número de carbono baixo (aproximadamente Cio ou menos) que foram retirados do topo do primeiro fracionador 40, usando-se o gás hi14/22 drogênio fornecido do separador de hidrogênio 26 via o reator de hidrocraqueamento da fração de cera 50. Um produto incluindo os compostos de hidrocarboneto líquidos de tratamento hídrico é separado em um gás e um líquido no separador gás-líquido 60, os compostos de hidrocarbonetos líquidos dos quais são levados para o estabilizador de nafta 72 e o componente de gás do qual (incluindo um gás hidrogênio) é reutilizado para a reação de hidrogenação supra.

A seguir, o segundo fracionador 70 realiza a destilação fracionada dos compostos de hidrocarboneto líquidos que são fornecidos do reator de hidrocraqueamento da fração cera 50 e o reator 52 de tratamento hídrico do destilado médio como acima descrito, em compostos de hidrocarboneto com um número de carbono de Cw ou menos (cujo ponto de ebulição é menor do que cerca de 150°C) um querosene (cujo ponto de ebulição é de cerca de 150 a 250 °C), um gasóleo (cujo ponto de ebulição é cerca de 250 a 350°C) e uma fração de cera não craqueada (cujo ponto de ebulição é maior do que 350°C) do reator de hidrocraqueamento da fração de cera 56. A fração cera não craqueada é obtida do fundo do segundo fracionador 70, sendo reciclada à montante do reator de hidrocraqueamento da fração cera 50. Um querosene e um gasóleo são retirados da parte média do segundo fracionador 70. Entrementes os compostos de hidrocarboneto de C₁₀ ou menos são retirados do topo do segundo fracionador 70 e são fornecidos ao estabilizador de nafta 72.

Além disso, o estabilizador de nafta 72 destila os compostos de hidrocarboneto de C₁₀ ou menos, que foram fornecidos a partir do reator de tratamento hídrico da fração de nafta supra 54 e segundo fracionador 70, e portanto, se obtém nafta (C₅ a C₁₀) como um produto. A seguir um produto nafta de alta pureza é retirado do fundo do estabilizador de nafta 72. Entrementes, um gás ozonizado diferente dos produtos-alvo, incluindo compostos de hidrocarboneto com um número de carbono igual ou menor do que um número predeterminado como componente principal, é descarregado do topo do estabilizador de nafta 72. Este gás ozonizado é usado com um gás combustível ou é recuperado como um equivalente de combustível para

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LPG.

O processo (processo GTL) do sistema de sintetização e combustível líquido 1 foi descrito até aqui. Pelo processo GTL atribuído um gás natural é convertido em combustíveis líquidos como um nafta de alta pureza (C₅ a Cw), um querosene (Cn a C₁₅) e um gasóleo (C-i6 a C₂o)ç

A seguir a configuração e operação da periferia do aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 que constitui a presente modalidade serão descritas em detalhes com referência às figuras 2 e 3.

Este aparelho de recuperação de hidrocarboneto 101 inclui um primeiro separador gás-líquido 102 que separa os subprodutos descarregados do tipo do reator de coluna de bolhas (reator de síntese de FT) 30 em um componente líquido e subprodutos gasosos, um dispositivo de pressurização 103 que pressuriza os subprodutos gasosos separados pelo primeiro separador gás-líquido 102 a partir do subproduto, um refrigerador 104 que resfria os subprodutos gasosos pressurizados e um segundo separador gáslíquido 105 que separa os subprodutos gasosos resfriados em um componente líquido e subprodutos gasosos restantes e uma linha de reciclagem 106 que recicla os subprodutos gasosos restantes separados dos subprodutos gasosos resfriados no segundo separados gás líquido 105 para uma entrada de alimentação 30A do reator de coluna de bolhas 30 como um gás de alimentação. Além disso, a linha de reciclagem 106 é obtida com um ajustador de pressão 107 para o ajuste da pressão dos subprodutos gasosos restantes reciclados.

Primeiro, os subprodutos na reação de síntese de FT são descarregados a partir do topo do reator de coluna de bolhas 30 (uma etapa de descarga de subproduto S1). Esses subprodutos, após passar por um trocador de calor 30B proporcionado a montante da entrada de alimentação 30A do reator de coluna de bolhas 30, são introdúzidos ao primeiro separador gás-líquido 102 onde um componente líquido (água e compostos de hidrocarboneto líquidos) e subprodutos gasosos são separados (uma primeira etapa de separação S2). A água e os compostos de hidrocarboneto líquidos que foram separados no primeiro separador gás-líquido 102 são recupera16/22 dos via linhas de recuperação 108 e 109, respectivamente.

Entrementes, os hidrocarbonetos de FT pesados escoando como um líquido do reator de coluna de bolha 30 são introduzidos ao separador supracitado 36.

Aqui, a temperatura T1 dos subprodutos gasosos na etapa de descarga de subproduto S1 é ajustada para 200°C <T1<280°C, e a pressão P1 é ajustada para 1,5 MPa<P1<5,0 MPa.

Esses subprodutos gasosos a partir dos quais foi separado um componente líquido no primeiro separador gás-líquido 102 são pressurizados pelo dispositivo pressurizador 103 (uma etapa de pressurização S3).

Nesta etapa de pressurização S3, é preferível elevar a pressão de modo que a pressão P3 dos subprodutos gasosos satisfaça P1+0,5 MPa<P3<P1+5,0 MPa com relação à pressão P1 dos subprodutos descartados do topo do reator de coluna de bolhas 30.

Os subprodutos gasosos pressurizados deste modo são refrigerados pelo refrigerador 104 (uma etapa de refrigeração S4). A temperatura T4 dos subprodutos gasosos é ajustada em 10°C^T4<50°C por esta etapa de refrigeração S4. Além disso, este refrigerador 104 não tem um mecanismo de refrigeração extraordinário, porém é um trocador de calor que utiliza água industriai. Adicionalmente a temperatura T4 é determinada pela temperatura da água industrial obtida nas circunstancias em que a presente invenção é implementada.

Os subprodutos gasosos resfriados são introduzidos no segundo separador gás-líquido 105 e o componente líquido (água e compostos de hidrocarboneto líquidos) é separado a partir dos subprodutos gasosos (uma segunda etapa de separação S5). Neste segundo separador gás-líquido 105, a despressurização não é realizada de modo a manter-se um estado de equilíbrio gás-líquido na etapa de refrigeração S4. Ainda, a água e os compostos de hidrocarboneto líquidos (hidrocarbonetos de FT leves) que foram separados neste segundo separador gás-líquido 105 são recuperados via linhas de recuperação 108 e 109, respectivamente.

Entrementes, os subprodutos gasosos restantes que foram se17/22 parados no segundo separador gás-líquido 105 incluem os gases de síntese não reagidos (CO e H2) e compostos de hidrocarboneto com um número de carbono de 2 ou menos como os componentes principais, e uma parte dos subprodutos gasosos restantes é reciclada para a entrada de alimentação 30A do reator de coluna de bolhas 30, via linha de reciclagem 106 como um gás de alimentação (uma etapa de reciclagem S6). Adicionalmente, os subprodutos gasosos restantes que não foram reciclados para a reação de síntese de FT são introduzidos em uma instalação de combustão externa (não mostrada) como um gás de exaustão (um gás de combustão) sendo aí queimados e descarregados para a atmosfera.

Neste ponto, a pressão dos subprodutos gasosos restantes que foram reciclados é ajustada para a pressão na entrada da alimentação P7 pelo ajustador de pressão 107 proposto na linha de reciclagem 106 (uma etapa de ajuste da pressão S7). De modo específico, a pressão na entrada da alimentação P7, é ajustada em 1,5MPa<P7<5,0 MPa, e o restante dos subprodutos gasosos pressurizados pelo dispositivo de pressurização 103 é despressurizado pelo adaptador de pressão 107.

Deste modo, os compostos de hidrocarboneto com um número de carbono de 3 ou mais (hidrocarbonetos de FT leves) são recuperados a partir dos subprodutos gasosos que foram gerados no reator de coluna de bolha 30.

De acordo com 0 dispositivo de recuperação de hidrocarboneto 101 a partir dos subprodutos gasosos e o método para recuperar os compostos de hidrocarboneto usando este dispositivo de recuperação de hidrocarboneto 101, que constitui a presente modalidade com a configuração supracitada, visto a etapa de pressurização S3 em que os subprodutos gasosos são pressurizados é dada a montante da etapa de refrigeração S4, os hidrocarbonetos de FT leves podem ser liquefeitos e recuperados, sem o resfriamento excessivo dos subprodutos gasosos na etapa de refrigeração S4. Portanto, é desnecessário o uso de um refrigerador extra, podendo ser suprimido um custo para a recuperação dos hidrocarbonetos de FT leves a partir dos subprodutos gasosos.

18/22

Adicionalmente, na etapa de reciclagem S6 da presente modalidade, o restante dos subprodutos gasosos separados no segundo separador gás-líquido 105 é reciclado para a entrada de alimentação 30A do reator de coluna de bolhas 30 via linha de reciclagem 106 como um gás de alimentação. Assim, é possível reutilizar o gás de alimentação não reagido (um gás monóxido de carbono e um gás hidrogênio) descarregado do reator de coluna de bolhas 30.

Adicionalmente, a presente modalidade é provida com a etapa de ajuste da pressão S7 em que a pressão dos subprodutos gasosos restantes reciclados é ajustada para aquela da entrada de gás de alimentação 30A pelo adaptador de pressão 107 equipado na linha de reciclagem 106. Daí é possível determinar a pressão dos subprodutos gasosos pressurizados livremente. OU seja, é possível pressurizar os subprodutos gasosos para a pressão que excede aquela na entrada de alimentação 30A, P7, na etapa de pressurização S3. Como resultando, é possível melhorar significativamente a taxa de recuperação dos hidrocarbonetos de FT leves a partir dos subprodutos gasosos descarregados do topo do reator de coluna de bolhas 30.

Adicionalmente, visto que o primeiro separador gás-líquido 102 (a primeira etapa de separação S32) é proposto a montante do refrigerador 104 (a etapa de refrigeração S4), caso um componente líquido (água e compostos de hidrocarboneto com um número de carbono relativamente grande) seja incluído no subproduto descarregado do topo do reator de coluna de bolhas 30, o primeiro separador gás-líquido 102 (a primeira etapa de separação S2) pode recuperar o componente líquido antecipadamente.

Além disso, na presente modalidade a pressão P3 dos subprodutos gasosos é elevada usando o dispositivo de pressurização 103 na etapa de pressurização S3, de modo a ter-se P3>P1+0,5 MPa com relação à pressão P1 dos subprodutos descarregados do reator de coluna de bolhas 30. Assim, os hidrocarbonetos de FT leves podem ser eficientemente recuperados pela refrigeração dos subprodutos gasosos em cerca de, por exemplo, 10 a 50°C na etapa de refrigeração S4.

Adicionalmente, a pressão P3 dos subprodutos gasosos é ele19/22 vada usando-se o dispositivo de pressurização 103 na etapa de pressurização S3 de modo a ficar P3<P1+5,0 MPa com relação à pressão P1 dos subprodutos descarregados do reator de coluna de bolhas 30. Assim é possível usar um dispositivo de pressurização comum e uma subida nos custos que acompanham a recuperação dos hidrocarbonetos de FT leves pode ser eliminada. Além disso, visto que um dispositivo de pressurização maior é necessário caso P3>P1+5,0 MPa , este não é preferível.

Embora a modalidade da presente invenção tenha sido descrita até aqui em detalhes com referência aos desenhos, as configurações concretas não estão limitadas à modalidade e a presente invenção inclui também alterações no desenho, que não se afastam do espírito da presente invenção.

Por exemplo, embora o caso onde o primeiro separador gáslíquido e o segundo separador gás-líquido foram propostos, a presente invenção não está limitada a este fato, e o número de separadores gás-líquido pode ser de um, e três ou mais separadores gás-líquido.

Adicionalmente, embora o caso em que o dispositivo de pressurização está disposto à jusante do primeiro separador gás-líquido tenha sido descrito, a presente invenção não está limitada a esta configuração, sendo que muitas disposições podem ser adotadas, desde que seja proposto a montante do refrigerador.

Além disso, as configurações da unidade de produção de gás de síntese 3, unidade de síntese de FT 5, e unidade de aperfeiçoamento 7 não estão limitadas às descritas na presente modalidade, podendo ser adotadas quaisquer configurações arbitrárias em que os subprodutos gasosos são introduzidos ao dispositivo de recuperação do composto de hidrocarboneto.

Os resultados de um experimento de confirmação realizado para confirmação dos efeitos da presente invenção serão descritos a seguir. Como exemplos convencionais os subprodutos gasosos descarregados do topo de um reator de coluna de bolhas foram resfriados, enquanto se mantém a pressão na descarga, P1 (= 3MPa) sendo separados em um componente líquido consistindo em água e compostos de hidrocarboneto líquidos, e o

20/22 restante dos subprodutos gasosos no separador gás-líquido. A seguir, os exemplos convencionais 1 a 3 foram adotados em que as temperaturas dos subprodutos gasosos no separador gás-líquido foram alteradas de 20°C para 30°C, e 45°C, respectivamente.

Como exemplos da presente invenção a pressão dos subprodutos gasosos descarregado do topo de um reator de coluna de bolhas foi elevada de modo a ficar mais altas do que a pressão na descarga, P1 (=3 MPa) pelo dispositivo de pressurização. Após o que os subprodutos gasosos foram resfriados e foram separados em um componente líquido consistindo em água e compostos de hidrocarboneto líquidos e subprodutos gasosos restantes em um separador gás-líquido. Os exemplos 1 a 9 da presente invenção foram adotados para que as pressões e temperaturas dos subprodutos gasosos restantes fossem ajustadas no separador gás-líquido.

Ainda, foram medidas as proporções de recuperação dos com15 postos de hidrocarboneto recuperados no separador gás-líquido, e as proporções residuais dos compostos de hidrocarboneto com um número de carbono de 3 ou mais, inclusos nos subprodutos gasosos restantes separados no separador gás-líquido. Além disso, a proporção recuperada e proporção residual em cada um dos exemplos 1 a 9 da presente invenção foram expressas na proporção aumento-redução com base na proporção de referência (± 0%), que é a proporção de recuperação e proporção residual no exemplo convencional realizado à mesma temperatura daquela no referido exemplo da presente invenção. Os resultados são mostrados na tabela 1.

Tabela 1

	Temperatura	Pressão	Proporção recuperada*¹	Proporção residual*²
Exemplo 1 convencional	20°C	3,0 MPa	proporção de referência	proporção de referência
Exemplo 1 da Invenção	3,5 MPa	+2,39%	-1,32%
Exemplo 2 da invenção	4,5 MPa	+5,71%	-3,16%
Exemplo 3 da invenção	5,5 MPa	+7,64%	-4,23%
Exemplo con-		3,0 MPa	proporção de	proporção de

21/22

	Temperatura	Pressão	Proporção recuperada*¹	Proporção residual*²
vencional 2	30°C		referência	referência
Exemplo 4 da invenção	3,5 MPa	+2,69%	-1,23%
Exemplo 5 da invenção	4,5 MPa	+6,46%	-2,94%
Exemplo 6 da invenção		5,5 MPa	+8,70%	-3,96%
Exemplo convencional 3	45°C	3,0 MPa	proporção de referência	proporção de referência
Exemplo 7 da invenção	3,5 MPa	+2,95%	-1,01%
Exemplo 8 da invenção	4,5 MPa	+7,23%	-2,47%
Exemplo 9 da invenção	5,5 MPa	+9,895	-3,37%

*1 = proporção recuperada: proporção recuperada de compostos de hidrocarboneto líquidos a partir dos subprodutos gasosos *2 = proporção residual: proporção residual de compostos de hidrocarboneto com um número doe carbono de 3 ou mais inclusos nos sub5 produtos gasosos restantes.

Nas respectivas condições de temperatura, confirmou-se que, quanto maior for a pressão dos subprodutos gasosos no separador gáslíquido, maior será a proporção de recuperação dos compostos de hidrocarboneto líquidos e menor a proporção residual dos compostos de hidrocarbo10 neto com um número de carbono de 3 ou mais nos subprodutos gasosos restantes. Ou seja, confirmou-se que a eficiência de recuperação dos compostos de hidrocarboneto é significantemente melhor pelo resfriamento num estado em que a pressão é elevada.

Aplicabilidade Industrial

De acordo com um método para recuperação de compostos de hidrocarboneto e dispositivo de recuperação de hidrocarboneto da presente invenção, sem um refrigerador extra, os hidrocarbonetos de FT leves podem ser eficientemente recuperados dos subprodutos gasosos na reação de síntese de FT, e a eficiência de produção dos hidrocarbonetos de síntese de FT

22/22 pode ser melhorada.

Descrição dos Numerais de Referência = REATOR DE COLUNA DE BOLHAS (UM REATOR DE SÍNTESE DE HIDROCARBONETO DO TIPO COLUNA DE BOLHA

101 = APARELHO DE RECUPERAÇÃO DO COMPOSTO DE

HIDROCARBONETO

103 = DISPOSITIVO DE PRESSURIZAÇÃO

104 = REFRIGERADOR

105 = SEGUNDO SEPARADOR VAPOR-LÍQUIDO (SEPARA10 DOR DE VAPOR-LÍQUIDO)

106 = LINHA DE RECICLAGEM

107 = ADAPTADOR DE PRESSÃO

1/2

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para recuperar compostos de hidrocarboneto a partir de um subproduto gasoso gerado na reação de síntese de Fischer-Tropsch (FT), caracterizado pelo fato de que compreende:

uma etapa de descarregamento em que os subprodutos gasosos são descarregados a partir de um reator de síntese FT;

uma etapa de troca de calor em que os subprodutos gasosos descarregados a partir do reator de síntese FT são resfriados por troca de calor com subprodutos gasosos reciclados;

uma etapa de pressurização em que os subprodutos gasosos resfriados na etapa de troca de calor são pressurizados;

uma etapa de refrigeração em que os subprodutos gasosos pressurizados são resfriados para liquefazer os compostos de hidrocarboneto nos subprodutos gasosos;

uma etapa de separação em que os compostos de hidrocarboneto liquefeitos na etapa de resfriamento são separados dos subprodutos gasosos restantes, e uma etapa de reciclagem em que pelo menos uma parte dos subprodutos gasosos restantes é reciclada para o reator de síntese de FT como um gás de alimentação para a reação de síntese de Fisher-Tropsch, em que parte dos subprodutos gasosos restantes reciclada para o reator de síntese de FT também serve como os subprodutos gasosos reciclados na etapa de troca de calor para refrigeração dos subprodutos gasosos descarregados do reator de síntese de FT.
2. Método para recuperar compostos de hidrocarboneto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de reciclagem compreende uma etapa de ajuste da pressão na qual a pressão da parte dos subprodutos gasosos restantes é ajustada para a pressão em uma entrada de gás de alimentação do reator de síntese de FT.
3. Aparelho de recuperação de hidrocarboneto para recuperar compostos de hidrocarboneto a partir de um subproduto gasoso descarregado de um reator de síntese de FT para produzir compostos de hidrocarbone16/02/2018, pág. 12/17

2/2 to pela reação de síntese de Fisher-Tropsch, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende:

um trocador de calor proporcionado a montante de uma entrada de gás de alimentação do reator de síntese de FT;

um primeiro separador gás-líquido configurado para separar os primeiros subprodutos gasosos descarregados a partir do topo do reator de síntese de FT em um componente líquido e segundos subprodutos gasosos;

um dispositivo de pressurização que pressuriza os subprodutos gasosos de modo que um valor de pressão P3 dos segundos subprodutos gasosos pressurizados satisfaçam P1+0,5 MPa < P3 < P1+5,0 MPa em relação a um valor de pressão P1 dos primeiros subprodutos gasosos;

um refrigerador que resfria os subprodutos gasosos pressurizados para liquefazer os compostos de hidrocarboneto nos subprodutos gasosos;

um separador gás-líquido que separa os compostos de hidrocarboneto liquefeitos pelo refrigerador a partir dos subprodutos gasosos restantes; e uma linha de reciclagem para introduzir pelo menos uma parte dos subprodutos gasosos restantes que é separada do componente líquido dos segundos subprodutos gasosos no segundo separador gás-líquido na entrada de gás de alimentação do reator de síntese de FT através do trocador de calor como um gás de alimentação, em que, os primeiros subprodutos gasosos descarregados do topo do reator de síntese de FT são passados pelo trocador de calor e são introduzidos na separação gás-líquido, e a linha de reciclagem é fornecida com um ajuste de pressão para o ajuste da pressão dos subprodutos gasosos restantes para a pressão interna da entrada de alimentação.

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1/3 [FIG 1]

2/3 [FIG 2]

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3/3 [FIG 3]