MX2011001335A

MX2011001335A - Metodo de enfriamiento que emplea un sistema binario extendido de refrigeracion.

Info

Publication number: MX2011001335A
Application number: MX2011001335A
Authority: MX
Inventors: Charles Sumner
Original assignee: Lummus Technology Inc
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2011-04-26
Also published as: BRPI0823027A2; CN102216710A; ES2632130T3; EP2326899A2; WO2010016815A3; CN102216710B; JP5481480B2; KR101310456B1; BRPI0823027B1; US20160282043A1; WO2010016815A2; MY180003A; JP2012503753A; CA2731560A1; EP2326899B1; US9909804B2; CA2731560C; KR20110038164A; US20110146342A1

Abstract

Se describe un método para enfriar el uso de un sistema de refrigerante binario extendido que contiene metano y un hidrocarburo C3 tal como propileno y/o propano. El refrigerante binario extendido de una descarga final del compresor se separa en una fracción de vapor rico en metano y por lo menos una fracción líquida rica en C3, de modo que se proporcionan varias temperaturas y niveles de refrigeración en varias etapas de intercambio de calor. El método y el sistema de refrigeración correspondiente pueden utilizarse en las plantas que emplean desmetanizadores de baja o alta presión.

Description

MÉTODO DE ENFRIAMIENTO QUE EMPLEA UN SISTEMA BINARIO EXTENDIDO DE REFRIGERACIÓN Antecedentes Las modalidades aquí descritas pertenecen a sistemas de refrigeración y métodos de refrigeración.

Las plantas de étileno requieren de la refrigeración para separar los productos deseados a partir del efluente del horno de craqueo. Típicamente, se usan sistemas separados de refrigeración de etileno y propileno. A menudo se utiliza también un sistema separado de refrigeración de metano, de manera particular en sistemas que usan, desmetanizadores de baja presión donde se requieren temperaturas bajas. De tal modo, se requieren tres sistemas separados de refrigeración, colocados en cascada desde la temperatura más baja hasta la más alta. Se emplean tres sistemas completos de compresor e impulsor con tambores de succión, intercambiadores separados, tuberías, etc.

Conocidos son los sistemas de refrigerante mezclado. En tales sistemas, se usan varios refrigerantes en un sistema único de refrigeración para proveer una refrigeración que cubra un amplio rango de temperaturas, permitiendo que un sistema mezclado de refrigeración reemplace a varios sistemas de refrigeración en cascada de componente puro. Estos sistemas se caracterizan por las mezclas de componentes con números o cantidades secuenciales de átomos de carbono. Estos sistemas de refrigeración mezclada han encontrado un nicho amplio en las plantas de gas natural líquido como carga base.

La aplicación de un sistema binario de refrigeración mezclada en el diseño de una planta de etileno se describe en la Patente de E.U. no. 5,979,177, en la cual el refrigerante es una mezcla de metano (carbono número 1) y ya sea etileno o etano (carbono número 2) . Un sistema de refrigeración binaria opera usualmente con una composición fija bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. No obstante, tal sistema binario de refrigeración está limitado en el rango de temperaturas dentro del cual puede ser operado el sistema y, por lo tanto, debe ser colocado en cascada contra un sistema separado de refrigeración de propileno que proporcione la refrigeración dentro de un rango de temperaturas desde -40 °C hasta temperaturas mayores. Por consiguiente, se requieren dos sistemas separados de refrigeración.

La Patente de E.U. no. 6,637,237 muestra el uso de un sistema único de refrigeración para todos los requerimientos de refrigeración de una planta de etileno. El refrigerante usado es una mezcla de metano, etileno y propileno (carbonos número 1, 2 y 3) . El sistema es capaz de suministrar la refrigeración a niveles de temperatura por debajo de -140 °C hasta cercanos al nivel de la temperatura ambiente.

La Patente de E.U. no. 6,705,113 muestra el uso de un sistema único de refrigeración, de nuevo con tres componentes, utilizando una configuración de proceso diferente a la Patente de E.U. 6,637,237. Sin embargo, tanto la Patente de E.U. no. 6,637,237, como la Patente de E.U. no. 6,705,113, necesitan tres componentes para suministrar las capacidades operativas de refrigeración requeridas en los niveles requeridos de temperatura. El uso de los tres componentes significa que la composición, en cualquier temperatura y presión dada del sistema, no corresponde a una composición única, sino a un rango de composiciones. De tal modo, la composición de la mezcla refrigerante en cualquier punto dado del sistema puede variar. Aunque dicha variación es pequeña y no se opone de manera apreciable al desempeño del sistema de refrigeración, puede preferirse operar un sistema que no tenga variación de la composición refrigerante a cierta temperatura y presión para ajustar más fácilmente los cambios en las condiciones .de operación de la planta de etileno.

Resumen Un objetivo de las modalidades aquí descritas . es proporcionar un sistema único de refrigeración simplificado que utilice una mezcla de metano con un hidrocarburo C3 como refrigerante binario. Ya que este sistema binario no es una mezcla de hidrocarburos de números consecutivos de carbono, sino que tiene solamente componentes de hidrocarburos Cl y C3 , este sistema, es referido como un refrigerante binario extendido. Este sistema binario extendido puede ser usado para reemplazar los sistemas separados de propileno, etileno y metano asociados con un proceso de recuperación que emplea un desmetanizador de baja presión, o a los sistemas binarios o terciarios de refrigeración que emplean hidrocarburos con números consecutivos de carbono. Un uso para el sistema es una planta de olefinas .

Una modalidad es un método que incluye enfriar un gas de carga usando un refrigerante binario extendido que contiene una mezcla de metano e hidrocarburo C3 seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, estando comprimido el refrigerante binario extendido dentro de un compresor de etapas múltiples con una primera etapa y una última etapa que incluye una descarga de la última etapa que contiene por lo menos 60% molar de hidrocarburo . C3 , y se divide en un · flujo líquido enfriador y un flujo gaseoso enfriador después de la compresión.

Preferentemente, el hidrocarburo C3 es propileno. La descarga de la última etapa contiene típicamente por lo menos 70% molar de propileno y algunas veces por lo menos 75% molar de propileno. En algunos casos, la descarga de la última etapa contiene de 10 a 40% molar de metano y de 60 a 90% molar del hidrocarburo C3.

A menudo, por lo menos 90% del peso del hidrocarburo C3 es propileno, con el porcentaje restante de propano. Comúnmente, el refrigerante binario extendido contiene de 15 a 20% molar de metano y de 75 a 85% molar de propileno, y algunas veces de 18 a 22% molar de metano y de 78 a 82% molar de propileno. En muchos casos, el gas de carga contiene una olefina y el método incluye remover la olefina a partir del gas de carga enfriado mediante fraccionamiento.

Una modalidad adicional es un método de enfriamiento con un refrigerante binario extendido que incluye: a) comprimir, en un compresor, una mezcla que incluye de 10 a 40% molar de metano y de 60 a 90% molar de por lo menos un hidrocarburo C3 , seleccionado a partir del grupo que consiste en propileno y propano, para producir un vapor de refrigerante binario extendido, b) enfriar el vapor del refrigerante binario extendido para condensar una porción de este y proporcionar un flujo vaporoso de refrigerante binario rico en metano y un flujo liquido de refrigerante rico en hidrocarburo C3, c) emplear el flujo de refrigerante binario rico en metano y el flujo de refrigerante binario rico en hidrocarburo C3 para llevar a cabo el enfriamiento, y d) regresar el flujo de refrigerante binario rico en metano y el flujo de refrigerante rico en hidrocarburo C3 al compresor.

Algunas veces, en c) , el flujo de refrigerante rico en metano y el flujo de refrigerante rico en hidrocarburo C3 enfrían un gas de carga que incluye hidrógeno, metano y etileno. El gas de carga se usa típicamente para producir etileno.

Todavía otra modalidad es un método para ser usado en la producción de olefinas a partir de un gas de carga que contiene hidrógeno, metano, etileno y, opcionalmente, incluye hidrocarburos C2 y otros más pesados , en el cual el gas de carga es enfriado mediante un sistema de refrigeración con una serie de intercambiadores de calor. El gas de carga es enfriado con un método que incluye: a) comprimir un vapor de refrigerante binario extendido que comprende una mezcla de metano y un hidrocarburo C3 seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, en un compresor de etapas múltiples con una primera etapa y una última etapa, incluyendo una descarga de la última etapa; b) enfriar hasta la condensación una porción del vapor del refrigerante binario extendido a partir de la descarga de la última etapa para formar un vapor remanente del . refrigerante binario extendido y un flujo de refrigerante pesado con un mayor porcentaje de propileno que aquel de la mezcla seleccionada; c) separar el flujo de refrigerante pesado del vapor remanente del refrigerante binario extendido en un separador; d) enfriar hasta la condensación la última porción del vapor remanente del refrigerante binario extendido a partir del separador para formar un flujo de refrigerante ligero; e) transportar el flujo de refrigerante pesado y el flujo de refrigerante ligero para tener un intercambio de calor por contacto entre ellos mismos, además de con el gas de carga, en la serie de intercambiadores de calor donde el gas de carga es enfriado, el flujo de refrigerante pesado es enfriado y calentado y vaporizado entonces, y el flujo de refrigerante ligero es enfriado primero y condensado por lo menos parcialmente y vaporizado entonces; y (f) regresar el flujo de refrigerante ligero y el flujo de refrigerante pesado hacia el compresor.

Una porción del flujo pesado de refrigerante obtenido en c) es usado preferentemente para el enfriamiento en b) . El flujo de refrigerante ligero puede ser condensado parcialmente por medio del flujo del refrigerante pesado y condensado adicionalmente a través de la auto-refrigeración. En algunos casos, el compresor incluye un nivel intermedio. Algunas veces, el método incluye adicionalmente el uso del flujo de refrigerante pesado para enfriar por lo menos alguno de un fraccionador de etileno, o un condensador desetanizador , o un condensador despropanizador .

A menudo, la composición de propileno en la descarga de la última etapa del compresor es mayor al 50% molar. Algunas veces, la composición de propileno en el flujo de refrigerante pesado líquido es mayor al 80% molar. En algunos casos, el método para el enfriamiento es utilizado para incrementar la capacidad total de refrigeración de una planta existente de olefinas, empleando un sistema de refrigeración en cascada con sistemas separados de refrigeración de propileno y etileno.

En algunos casos, el método incluye usar el flujo liquido ligero para proporcionar una capacidad adicional de refrigeración. En ciertos casos, el vapor de refrigerante ligero, a baja presión, es inyectado en el flujo de refrigerante liquido al entrar a un condensador fraccionador de etileno, a la salida de un flujo de una válvula reguladora del flujo de refrigerante líquido hacia el condensador fraccionador de etileno. Opci'onalmente, la capacidad de refrigeración directa del refrigerante binario extendido se decrementa por el intercambio de calor entre el reciclaje del etano, respecto a un calentador de craqueo, que se produce en el fondo de la torre de fraccionamiento, después de la disminución de la presión, y del flujo de un vapor en bruto excedente desde la parte superior de la torre de fraccionamiento. En otra modalidad, la capacidad de refrigeración directa del refrigerante binario extendido disminuye mediante el intercambio de calor entre un reciclaje de etano respecto a un calentador de craqueo, que se produce en el fondo de la torre de fraccionamiento, después de la disminución de la presión, y flujo del refrigerante hacia el condensador del fraccionador de etileno.

En algunos casos, la primera torre de separación del hidrocarburo ligero es un despropanizador, y la despropanización se divide en dos torres, con una a mayor presión. Algunas veces el vapor excedente de la torre con mayor presión se condensa por lo menos parcialmente en un interrehervidor para proveer un reflujo para la torre de alta presión.

En una modalidad, el método incluye adicionalmente el paso de desmetanizar el gas de carga, con lo cual no se proporciona el condensador desetanizador y el reflujo para el desetanizador se retira cerca de una bandeja de alimentación donde la carga excedente en bruto del desetanizador ingresa á la torre de fraccionamiento. El gas de carga típicamente se deriva a partir de la. refinación de los gases liberados/ de la hidrogenación catalítica del propano, o del craqueo con vapor de los hidrocarburos ¿ Una modalidad adicional es un refrigerante binario extendido que incluye una mezcla de metano y un hidrocarburo C3 seleccionado a partir del grupo que consiste en propileno y propano, el refrigerante extendido binario que contiene de 10 a 40% molar de metano, de' 60 a 90% molar de por lo menos un hidrocarburo C3 , seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano. El refrigerante contiene no más de - alrededor de 2% molar de hidrógeno, con el porcentaje molar total de metano, hidrocarburo C3 e hidrógeno siendo el 100%.

Usualmente, el refrigerante binario extendido puede proporcionar la refrigeración dentro de un rango de temperatura de alrededor de -136 °C hasta alrededor de 25 °C.

Los objetivos, arreglos y ventajas del sistema y los métodos de refrigeración serán aparentes a partir de la siguiente descripción.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de una primera modalidad de un sistema de refrigeración que es particularmente aplicable cuando se requiere una capacidad adicional de refrigeración debido a una expansión de la capacidad de producción de una planta de olefinas .

La Figura 2 es un diagrama de flujo esquemático de aplicación general del concepto de refrigeración binaria extendida que es aplicable a un nuevo diseño de una planta de olefinas o a una expansión mayor de una planta de olefinas que requiere un incremento significativo del suministro de refrigeración.

La Figura 3 es un diagrama de flujo esquemático que muestra algunos de los conceptos de intercambio de calor utilizados en la modalidad de la Figura 2.

La Figura 4 es un diagrama de flujo esquemático, donde se ilustran los conceptos adicionales de intercambio de calor, los cuales pueden ser usados como una alternativa a ciertos conceptos mostrados en las Figuras 2 y 3.

La Figura 5 representa otra modalidad que es particularmente aplicable cuando la capacidad de refrigeración adicional se requiere debido a una expansión de la producción de una planta de olefinas .

La Figura 6 es un diagrama de flujo esquemático que muestra otra modalidad de un sistema de refrigeración binaria extendida que puede ser usado en una nueva planta de olefinas o en una expansión mayor de una planta de olefinas existente.

Descripción de las Modalidades Preferidas Las modalidades descritas implican la separación del refrigerante binario extendido a partir de la descarga de la etapa final de un compresor en, por lo menos, un vapor enriquecido en contenido de metano y un líquido enriquecido en concentración de propileno, de modo que proporcione temperaturas y niveles variables de refrigeración en diversas etapas de intercambio de calor. Puede ser benéfico enfriar y condensar parcialmente el vapor separado en la carga del compresor para proporcionar un segundo vapor enriquecido adicionalmente en concentración de metano. El sistema binario extendido no puede ser usado sólo en una planta de etileno que haga uso de un desmetanizador a baja presión, sino también puede ser aplicado a una planta de etileno con un desmetanizador a alta presión, en cuyo caso el sistema binario suministraría típicamente solo la refrigeración a niveles de temperatura de propileno y etileno. Esto es, el sistema suministraría los niveles de temperatura de refrigeración a partir de una temperatura justo por debajo de la temperatura ambiente hasta aproximadamente 100 °C, sin una refrigeración suministrada de manera directa a bajas temperaturas por medio del sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración binario extendido también puede ser usado para proporcionar la refrigeración para recuperar el etileno a partir de gases residuales de refinería. Adicionalmente, el sistema puede ser usado para suministrar la refrigeración para recuperar el propileno y el etileno subproducido mediante la dehidrogenación catalítica del propano y formar mayormente un producto de propileno. El sistema es aplicable a cualquier proceso donde el rango de temperaturas, para funciones de refrigeración, va de la temperatura ambiente a alrededor de -136 °C.

El método será descrito en conexión con una planta de definas que es principalmente para la producción de etileno y propileno. En algunos casos, un gas de pirólisis es procesado primeramente para retirar el metano e hidrógeno y para ser procesado entonces adicionalmente para producir y separar las olefinas seleccionadas . La separación de los gases en una planta de etileno mediante la condensación y fraccionamiento a temperaturas criogénicas requiere la refrigeración en un rango amplio de temperaturas . El costo implicado en el sistema de refrigeración de una planta de etileno puede ser una parte significativa del costo total de la planta. Por lo tanto, los ahorros de capital para el sistema de refrigeración pueden reducir de manera importante el costo total de la planta.

Del modo usado aquí, el "refrigerante binario extendido" se refiere a un sistema refrigerante que incluye dos hidrocarburos con números de carbono que difieren en por lo menos 2 átomos y no incluyen el hidrocarburo intermedio. Por ejemplo, un refrigerante binario extendido que contiene metano (un hidrocarburo Cl) y propileno ylo propano (hidrocarburos C3) no contienen etileno o etano (hidrocarburos C2 ) .

Las plantas de etileno con desmetanizadores a alta presión operan a presiones mayores a 2.76 MPa (400 psi) con una temperatura excedente comúnmente dentro del rango de -85 °C a -100 °C. La refrigeración de etileno en aproximadamente -100 °C a -102 °C se usa comúnmente para enfriar los vapores excedentes en bruto del desmetanizador para producir el reflujo. Una planta de etileno diseñada con un desmetanizador a baja presión que opera por debajo de alrededor de 2.41 MPa (350 psi) y generalmente dentro del rango de 0.345 a 1.034 MPa (de 50 a 150 psi), con temperaturas excedentes dentro del rango de -110°C a -140 °C, requiere niveles de refrigeración de la temperatura del metano para generar el reflujo. Las ventajas del desmetanizador a baja presión son el menor requerimiento de energía total de la planta y el menor costo total de la planta, mientras la desventaja es la menor temperatura de refrigeración requerida y, por lo tanto, la necesidad de un sistema de refrigeración de metano adicional a los sistemas de refrigeración de propileno y etileno. La separación de los C3 s requiere temperaturas que varían dentro del rango de la temperatura ambiente hasta -30 °C . Esto representa el rango superior del rango de la temperatura binaria extendida.

El refrigerante binario extendido consta de una mezcla de metano con propileno y/o propano. Dependiendo de la fuente de la carga de metano y de la recuperación, también puede estar presente una pequeña cantidad de hidrógeno. La concentración de metano y propileno puede variar dependiendo de la carga de alimentación del craqueo de la planta de etileno, la severidad del craqueo y la presión del tren para enfriamiento, entre otras consideraciones, pero generalmente se encuentra en el rango de 10 a 30% molar de metano y de 70 a 90% molar de propileno al ser medidos en la descarga del compresor. Una composición típica para una planta de olefinas con un desmetanizador a baja presión sería de alrededor de 20% molar de metano y alrededor de 80% molar de propileno. El uso de un único refrigerante binario extendido proporciona todas las cargas de refrigeración y las temperaturas requeridas para una planta de etileno mientras se obvia la necesidad de dos ó tres sistemas de refrigerantes separados. El refrigerante circula usualmente en un sistema de bucle cerrado .

El propósito de las modalidades descritas es proporcionar la refrigeración necesaria para separar el hidrógeno y el metano a partir del gas de carga y proporcionar la carga para el desmetanizador . Opcionalmente, los métodos proporcionan algunos o todos los requerimientos de refrigeración de toda la planta.

Antes de describir al sistema de refrigeración binaria extendida, el flujo del gas de carga a través del sistema será descrito incluyendo los ejemplos de las temperaturas' específicas solamente con propósitos de ilustración.

La Figura 1 representa un diseño del sistema de refrigeración binaria extendida útil para añadir la capacidad incremental de refrigeración a una planta existente de producción de olefinas que ha sido aumentada en capacidad. La carga del tren para enfriamiento 16 o gas de carga, que es el gas de carga de pirólisis condicionado y enfriado como se requiere, se encuentra típicamente a una temperatura de alrededor de 15 °C a 20 °C y a una presión de alrededor de 2 a 3 . 5 MPa (aproximadamente de 280 a 500 psi), y es un flujo de vapor comúnmente. En los diseños que emplean secadores de hidrocarburos, tanto de vapor como líquidos, la carga del tren para enfriamiento es de una combinación de una mezcla de vapor y líquido. Este flujo contiene hidrógeno, metano y C2, y componentes más pesados que incluyen etileno y propileno. La carga del tren para enfriamiento 16 se enfría de manera progresiva por medio del sistema de refrigeración, en los intercambiadores de calor 18, 19, 20 y 21, con separaciones apropiadas hechas para producir las cargas del desmetanizador .

Además de la carga del tren para enfriamiento 16 y los flujos del refrigerante binario, existen varios flujos de la planta de etileno a varias temperaturas, las cuales también pasan a través de los .intercambiadores de calor para recuperar una baja temperatura, tal como el flujo 13.

El sistema mostrado en la Figura 1 utiliza dos etapas de compresión para producir la refrigeración a partir de una disminución de la temperatura ambiente de alrededor de -136 °C. Este diseño es complementario a un sistema de refrigeración existente, ya sea una refrigeración en cascada clásica de propileno y etileno, sistemas de refrigeración de etileno y metano, o un sistema de refrigeración mixta. El diseño representado proporciona sólo la refrigeración para la carga de enfriamiento y desmetanización y no suministra la refrigeración fraccionaria para la separación del C2 y C3.

El tren de carga para enfriamiento 16, es enfriado en los intercambiadores 18 y 19 , condensado parcialmente y separado entonces en un flujo de vapor 22 y un flujo líquido 24 en un separador 26 . El flujo líquido 24 fluye hacia el desmetanizador . El flujo de vapor 22 fluye hacia el intercambiador de calor 20 donde es enfriado y condensado parcialmente y separado entonces en un flujo de vapor 28 y un flujo líquido 30 en un separador 32 . El flujo líquido 30 fluye entonces hacia el desmetanizador como el flujo líquido de temperatura intermedia. El flujo de vapor 28 fluye entonces hacia el intercambiador de calor 21 donde es enfriado y condensado parcialmente y separado en un flujo de vapor 34 y un flujo líquido 36 en un separador 38 . El flujo líquido 36 es la carga más fría del desmetanizador. El flujo de vapor 34 es enfriado adicionalmente (lo cual no es mostrado en la Figura 1 ) , es separado entonces en un flujo rico en hidrógeno 40 y un flujo rico en metano 42 en un separador 44 , y es regresado entonces hacia la red de intercambio de calor del sistema binario de refrigeración de los intercambiadores 21 , 20 , 19 , 18 y 17 , respectivamente, para recuperar el frío .

El flujo de descarga del compresor binario extendido 1 , saliendo del compresor de refrigeración binaria extendida 50 , contiene usualmente por lo menos 50% molar de hidrocarburo C3 , siendo de metano el porcentaje restante. En algunos casos, el flujo 1 contiene una composición con 60 a 90% molar de propileno (o propano) y con 10 a 40% molar de metano. Mientras el metano recuperado del sistema del compresor es retirado a partir del producto de vapor excedente neto del desmetanizador sin un procesamiento adicional, algo de hidrógeno es mantenido y el contenido de metano es reducido en una cantidad pequeña, por ejemplo, alrededor de 0 . 5% molar, en la descarga del compresor con un 0 . 5% molar de contenido de hidrógeno. Nótese que es posible, y deseable algunas veces, reducir el contenido de hidrocarburo. Por ejemplo, mediante la ventilación controlada- en el sistema de refrigeración .

El flujo 1 es enfriado mediante agua o aire, preferentemente agua de enfriamiento, en el intercambiador de calor 52 , condensado parcialmente y separado entonces en un tambor separador 54 en un flujo de vapor 2 , y un flujo líquido 3 . El flujo de vapor 2 , enriquecido en metano, es retirado del tambor separador 54 y enfriado entonces, y eventualmente todo o la mayoría de este es condensado en los intercambiadores 17 mediante 21 y es separado, de ser necesario, en el tambor separador 56 . El flujo de refrigerante ligero condensado 4 se hace descender entonces a través de una válvula de control 81 y opcionalmente cualquier vapor no condensado 5 es^ enfriado por expansión hasta una baja presión usando una válvula opcional de control 82 . El controlador de temperatura 91 ajusta la salida de presión de . la- válvula de control 81 . La válvula 82 proporciona la -caída de presión necesaria para mezclar el flujo 5 con el vapor de descarga de la válvula de control 81 . Al elevar o disminuir la presión de descarga de la válvula de control 81 , la temperatura que ingresa al intercambiador 21 es elevada o disminuida para proveer el flujo 28 de enfriamiento requerido · y asegurar el flujo más frío de la carga líquida para el desmetanizador por medio del flujo 36 . En una modalidad, la temperatura del flujo 6 , el cual es una combinación de los flujos 4 y 5 , después de la disminución de presión, es de alrededor de - 136 °C .

De manera similar, un controlador · de temperatura 92 sobre el flujo de vapor 28 saliendo del tambor 32 es usado para hacer descender una porción del flujo de vapor 8 a través de una válvula de control 83 para mezclarse con el flujo de refrigerante ligero 6 recalentado parcialmente combinado para proporcionar el enfriamiento para condensar los hidrocarburos para formar el flujo . de carga del desmetanizador 30 a temperatura intermedia.

Un controlador de temperatura 93 sobre el flujo de vapor 22 saliendo del separador 26 hace descender de manera similar una parte del flujo de vapor 10 para mezclarse con el flujo 9 parcialmente recalentado a través de una válvula de control 84 para proporcionar el enfriamiento para formar el flujo más templado de carga líquido 24 del desmetanizador.

Los flujos 8 y 10 se forman mediante el enfriamiento del flujo 2 a través del intercambio en los intercambiadores 19 y 20 . La composición de estos flujos no se modifica mientras el flujo 2 se enfría para formar los flujos 8 , 10 y 15 . Tanto el vapor como el líquido a partir del separador 56 se recombinan y se hacen parte de los flujos 6 , 9 y 13 ·.

El flujo líquido pesado 3 , saliendo del tambor separador 54 , proporciona una parte de la refrigeración para el enfriamiento de la carga del tren de enfriamiento 16 en el intercambiador 18 y también enfría y condensa parcialmente el flujo de refrigerante ligero 2 en los intercambiadores 17 y 18 . El flujo 3 saliendo del tambor separador 54 es enfriado en el intercambiador de calor 17 al recalentar los flujos del proceso y haciendo descender una porción del refrigerante pesado enfriado del flujo 3 hasta una presión más baja, para ser el flujo 11. Un controlador de temperatura 94 sobre la porción remanente del flujo 13 , es decir, el flujo 12 , se hace descender como el flujo 11 a través de una válvula de control 85 . El flujo 11 es vaporizado en el intercambiador 17 , es enrutado hacia el tambor 77 , y fluye entonces hacia la succión de la segunda etapa de compresión 50 . El balance del flujo de refrigerante pesado, el flujo líquido 12 ,. es enfriado entonces en el intercambiador 18 . Es hecho descender entonces hasta la presión más baja del refrigerante a través de la válvula de control '86 , suministrando enfriamiento adicional y mezclándose entonces con el flujo refrigerante líquido 13 para formar el flujo 14. El flujo refrigerante líquido 13 es el refrigerante líquido total y compuesto de los flujos 6, 8 y 10. La mezcla del flujo 12 con el flujo 13 disminuye la temperatura del flujo 12 más allá de la que se consigue al reducir la presión. El flujo 14 es recalentado entonces en el intercambiador 18 y fluye hacia el tambor de succión 76 de la primera etapa de compresión y entonces hacia el compresor 50, para ser el flujo de succión de la primera etapa.

El proceso mostrado en la Figura 1 utiliza un compresor único y un refrigerante compuesto esencialmente de metano y propileno para proveer la refrigeración comenzando justo debajo de la temperatura ambiente hasta llegar a una temperatura de alrededor de -136 °C . Esto se encuentra más allá del rango de cualquier sistema binario que utilice números consecutivos de carbono. Como se indica más adelante, la Figura 1 representa un sistema para la expansión de una planta de olefinas . Sólo una porción de la refrigeración demanda que la planta de definas cumpla con esta configuración .

La Figura 2 representa un sistema de refrigeración binario extendido para una planta completa de olefinas . Todos los requerimientos de refrigeración del proceso, asociados con un diseño del sistema de separación de la planta de definas, tanto una planta completamente nueva como una expansión, pueden suministrarse con esta configuración. La Figura 2 describe un diseño de la planta de olefinas que hace uso de un despropanizador en la parte frontal como el primer sistema de destilación para la separación del hidrocarburo ligero. No obstante, el concepto de la refrigeración binaria extendida también puede ser usado para suministrar los requerimientos de refrigeración de una planta de olefinas con un desmetanizador o un desetanizador como el primer sistema de torre de separación del hidrocarburo ligero, además de usar otros conceptos de destilación o fraccionamiento que separarán y purificarán los productos de un craqueador con vapor alimentando una carga de hidrocarburo y produciendo productos craqueados a partir de estos.

El flujo de vapor 101, saliendo del compresor 150, es enfriado por un medio de enfriamiento a temperatura ambiente, tal como agua o aire de enfriamiento, siendo preferible el agua de enfriamiento, en un intercambiador de calor 152 hasta una temperatura cercana al ambiente. El flujo mezclado de vapor y líquido fluye entonces hacia el tambor separador 154 donde se separa en el flujo de vapor 102 y el flujo líquido 103. En una modalidad, el flujo de vapor 101 tiene una composición de alrededor de 10 a 40% molar de metano, o alrededor de 20 a 30% molar de metano, y alrededor de 60 a 90% molar de propileno, o alrededor de 70 a 80% molar de propileno. La composición depende de la carga de alimentación hacia los calentadores de craqueo con vapor y las condiciones bajo las cuales se craquea el hidrocarburo, y también depende de que fluyendo algunos flujos adicionales que contienen olefina hacia la planta de olefinas para la recuperación de los productos. Además, se reconoce que una parte del hidrógeno puede estar contenido como consecuencia de la fuente de la carga de metano y de la recuperación, y algo del propano puede estar contenido como consecuencia de la fuente de carga de propileno y la recuperación para el sistema mejorado de refrigeración binaria.

En algunos casos, el flujo de vapor 102 saliendo del separador 154 tiene una concentración nominal de metano de 52 a 55% molar para un craqueador de nafta típico, con proporciones de propileno a etileno de 0.50 a 0.55 del peso, saliendo del calentador de craqueo. Para cargas de alimentación de hidrocarburo más ligero y una mayor severidad de craqueo del calentador de craqueo, la concentración de metano puede elevarse hasta 65% molar. Para las cargas de alimentación más pesadas craqueadas a menores severidades, la concentración de metano puede disminuir algunas veces hasta 45% molar.

El flujo líquido 103 saliendo del separador 154 tiene algunas veces una concentración nominal de propileno de 80 a 90% molar. Con condiciones variantes del proceso, la concentración de propileno puede ser tan baja como 70 a 75% molar y tan alta como 92% molar.

Una porción del flujo líquido 103, el flujo 104, es enfriado en el intercambiador de calor 117, comúnmente con un diseño de intercambiador de aluminio soldado o de una sola pieza. El enfriamiento es provisto por recalentamientos, del proceso al estar disponibles, incluyendo el flujo 106 del proceso, y al, hacer descender una porción del flujo 104 enfriado como el flujo 111, a través de la válvula de control 181, con la reducción subsecuente en la presión y la temperatura, y usando este flujo para proporcionar el enfriamiento para los flujos 102 y 104 y para enfriar otras cargas del proceso, como se requiera, incluyendo el flujo 123. Este flujo vaporizado 111 fluye entonces hacia un tambor de descarga de la segunda etapa del compresor 177.

El balance del flujo 104, después de retirar el flujo 111, es el flujo 112, y este flujo es enfriado en el intercambiador 118. A la salida del intercambiador 118, el flujo 119 enfriado es descendido a través de la válvula 182, resultando en una reducción en la presión y temperatura y fluyendo entonces de regreso al intercambiador 118 para ser vaporizado y recalentado antes de fluir hacia un tambor de succión de la segunda etapa del compresor 176. El enfriamiento también es provisto por recalentamientos del proceso al estar disponibles, tal como el flujo 125., La refrigeración provista es utilizada para enfriar los flujos del proceso, como se requiera, tal como el flujo 127 , y para enfriar el flujo 102 .

El flujo de vapor 102 , habiendo sido enfriado y condensado parcialmente en los intercambiadores 117 y 118 , es enfriado adicionalmente y condensado total o mayormente mediante el enfriamiento consecutivo en los intercambiadores 119 , 120 , y 121 . El enfriamiento en el intercambiador de calor 119 es provisto por recalentamientos del proceso al estar disponibles, tal como en el flujo 129 , y al hacer descender una primera porción del flujo 102 enfriado, como el flujo 110 , a través de la válvula 183 , con la reducción de la presión hasta encontrarse cerca de la presión de succión del compresor de refrigeración binaria extendida 150 . La porción remanente del flujo 102 es el flujo 107 y, después de pasar a través del intercambiador de calor 120 , una porción de este flujo se hace descender como el flujo. 108 , a través de la válvula de control 184 . La porción remanente del flujo 107 es el flujo 115 , y este flujo es enfriado en el intercambiador de calor 121 . El flujo 115 , después de salir del intercambiador 121 , es descendido a través de la válvula' 185 , reduciendo tanto la presión como la temperatura. Este flujo representa ahora la temperatura más fría del sistema. Al igual que con el sistema en la Figura 1 , este es usado para generar la carga más fría del desmetanizador al enfriar el flujo 128 para formar el flujo líquido 136 . Este flujo 115 parcialmente recalentado es combinado entonces con el flujo 108 para formar el flujo 109 . En la Figura 2 no se muestran los controladores de temperatura sobre los flujos 122 , 128 y 134 que ajustan las válvulas de descenso 183 , 184 y 185 para asegurar la formación de las cargas del desmetanizador 130 y 124 .

El flujo 109 es recalentado parcialmente en el intercambiador de calor 120 usando recalentamientos del proceso, al estar disponibles, incluyendo el flujo 133 , y es combinado con el flujo 110 , con el flujo 113 combinado siendo recalentado en el intercambiador de calor 119. La refrigeración provista es utilizada para enfriar y condensar parcialmente la carga del tren para enfriamiento 116 que sale entonces del intercambiador 119 y fluye hacia el tambor separador 126 . Un flujo líquido 124 es separado y fluye hacia el desmetanizador. El flujo de vapor 122 saliendo del separador 126 fluye hacia el intercambiador de calor 120 donde es enfriado y condensado parcialmente y fluye entonces hacia el tambor separador 132 . En el tambor 132 , el flujo 122 es separado en un flujo líquido 130 y un flujo de vapor 128 . El flujo líquido 130 fluye hacia el desmetanizador como la carga de temperatura intermedia.

El flujo de vapor 128 sale del tambor separador 132 y fluye hacia el intercambiador de calor 121 donde es enfriado adicionalmente y condensado parcialmente. Saliendo del intercambiador de calor 121 el flujo es separado en un flujo líquido 136 y en un flujo de vapor 134 en un tambor separador 138 . El flujo líquido 136 fluye hacia el desmetanizador como la carga más fría. El flujo de vapor 134 es procesado adicionalmente para separarlo en un flujo rico en hidrógeno y un flujo rico en metano. El enfriamiento del flujo 128 es provisto por los recalentamientos del proceso cuando están disponibles, incluyendo el flujo 131 , y mediante la disminución de la presión del flujo 115 a través de la válvula 185 y el recalentamiento y la vaporización parcial en el intercambiador 121 .

En este diseño no se suministra un condensador excedente desmetanizador, ya que el flujo 136 es enfriado hasta una temperatura suficientemente baja tal que el reflujo no es requerido. De tal modo, el desmetanizador es una columna de extracción. Esta modalidad también puede configurarse para permitir el enfriamiento del vapor en bruto excesivo del desmetanizador para proporcionar el reflujo como un acercamiento alternativo al diseño del proceso.

El flujo líquido 105 es retirado del flujo 103 y es descendido en presión a través de la válvula de control 186 para proporcionar el enfriamiento para el condensador del despropanizador a baja presión 142 . Después de la vaporización, el flujo 105 es combinado entonces con el flujo 112 vaporizado como el flujo 114. Este flujo es combinado con el flujo 168 como el flujo 169 y fluye hacia un tambor de succión 176 de la segunda etapa del compresor de refrigeración binaria extendida.

El vapor de descarga de la segunda etapa 153 del compresor 150 es enfriado mediante agua de enfriamiento en el intercambiador 140 y combinado entonces con el flujo vaporizado 111 como el flujo 154 antes de fluir hacia el tambor de descarga 177 de la segunda etapa de la refrigeración binaria extendida. El flujo 156 sale del tambor 177, y una porción de este flujo, el flujo 158, regresa al compresor de refrigeración binaria extendida 150 como el flujo de succión de la tercera etapa. La porción remanente 160 fluye primero hacia el rehervidor fraccionador de etileno 162 y entonces hacia el rehervidor lateral fraccionador de etileno 164 donde se condensa la mayor parte, no totalmente, antes de fluir hacia el tambor separador 166.

El flujo de vapor 168 saliendo del tambor separador 166 es combinado con el flujo recalentado 114 y fluye hacia el tambor de succión 176 de la segunda etapa del compresor de refrigeración binaria extendida. El flujo de vapor 170 saliendo del tambor 176 es el flujo de succión de la segunda etapa hacia el compresor 150.

El flujo líquido 172 saliendo del tambor 166 es calentado en el intercambiador de calor 175 y se hace descender entonces a través de la válvula 187 hasta encontrarse cerca de la presión de succión de la succión de la primera etapa del compresor de refrigeración binaria extendida. El flujo expandido es combinado entonces con el flujo 113 para formar el flujo 174 , el cual es un flujo mezclado de vapor y liquido. El flujo recalentado con mayor concentración de metano 113 , al ser inyectado en el flujo expandido 172 , disminuye adicionalmente la temperatura del flujo expandido combinado 174 . El flujo 174 fluye entonces hacia el condensador excedente del fraccionador de etileno 178 y se vaporiza para proporcionar él enfriamiento para condensar el reflujo y permitir la separación del polímero con grado de etileno a partir de etano. Debido a la inyección del flujo 113 en el flujo 172 , la presión del flujo 174 puede ser mayor mientras se mantiene un diferencial económico de temperatura en el intercambiador 175 . Mientras el flujo vaporizado 174 fluye hacia el tambor 179 , y se convierte subsecuentemente entonces en el flujo de succión hacia el compresor de refrigeración binaria extendida 150 , una mayor presión disminuye la energía requerida por el compresor de refrigeración 150 .

El diseño del proceso representado en la Figura 2 utiliza algunos conceptos de intercambio de calor que facilitan el balance del flujo de vapor y líquido en el compresor de refrigeración binaria extendida. El reciclaje de etano al fondo del fraccionador de etileno se hace descender hasta encontrarse cerca de la presión ' de entrada de los calentadores de craqueo y se vaporiza entonces en un intercambiador 175, localizado en la parte superior del fraccionador de etileno, reduciendo la capacidad del intercambiador 178 y enfriando el refrigerante 172 que fluye hacia el intercambiador 178. Al retirar el vapor en 160 del la segunda etapa del compresor de refrigeración binaria extendida 150 permite la flexibilidad adicional del calor del proceso para permitir de tal modo el sistema para tener un rango más amplio de capacidades para proporcionar la refrigeración de una nueva unidad de olefinas o una expansión mayor cuando se compara con una expansión menor como se muestra en la Figura 2.

En la Figura 3, el sistema fraccionador del C2 separa la carga en bruto 202 de un desetanizador 204, en un producto de etileno 206, un reciclaje de etano 208 y un flujo de reflujo 210. El flujo de reciclaje de etano 208 se hace pasar a través, de la válvula 281, haciéndole descender hasta encontrarse cerca de la presión de entrada del calentador de craqueo, y se hace pasar entonces a través del intercarnbiador de calor 212. En el intercambiador de calor 212, el flujo 172' del tambor 166 (Figura 2) es enfriando antes de pasar a través de la válvula 214 (187') y hacia el intercambiador de calor 216 (178' de la Figura 2) . El sub-enfriamiento que ocurre en el intercambiador de calor 212 reduce la tasa requerida de flujo del flujo 172' necesaria para la operación del condensador fraccionador del C2 en 216 (178').

La Figura 3 también representa la relación del desetanizador 204 con el fraccionador del C2 218. De manera importante, no existe condensador excedente para el flujo excedente 222 a partir del desetanizador. El reflujo para el desetanizador 204 es suministrado mediante el flujo 210 retirado del fraccionador del C2 en un punto o justo por debajo del punto en donde la carga en bruto del desetanizador 204, el flujo 222, ingresa al fraccionador del C2 218. El flujo 219 es enfriado en el intercambiador de calor 216 y enviado al tambor 232. Una porción del flujo 219 del tambor 232 regresa a la parte superior del fraccionador como el flujo 230 y el resto es removido como producto de etileno en el flujo 206. La integración del desetanizador 204 y del fraccionador de C2 218 de esta manera puede facilitar el diseño y la operación del sistema de refrigeración binaria extendida .

La Figura 3 también representa un interrehervidor 220.

La carga para este interrehervidor es retirada del fraccionador del C2 218 en un punto en la torre por debajo del punto de entrada del flujo de carga 222 y por encima del punto de retiro del flujo 225 al fondo del rehervidor, 224. El flujo excedente en bruto 226 del despropanizador es enfriado y condensado parcialmente en el interrehervidor 220. Al integrarse con el fraccionador del C2 de tal manera, se reduce la carga para el intercambiador 142 (Figura 2) . Esto suministra la flexibilidad del sistema y reduce el flujo del flujo 105 retirado del flujo de refrigerante líquido pesado 103 y reciclado hacia la segunda etapa de compresión. Esto en cambio reduce los requerimientos de energía del compresor 150. El flujo 228 del interrehervidor 220 es una mezcla de vapor y líquido y es enviado hacia un tambor para la separación del vapor producto del reflujo. El flujo 228 puede ser enfriado adicionalmente en otros intercambiadores antes de esta separación del vapor-líquido, ya sea para satisfacer la operación normal, los requerimientos de inicio, o ambos.

La Figura 4 representa una variación de la configuración del proceso de la Figura 3. En esta configuración, el flujo 308, el reciclaje del etano retirado del fondo del fraccionador del C2 318, se hace descender a través de la válvula 330 hasta encontrarse cerca de la presión de entrada del calentador de craqueo y se hace pasar entonces hacia un intercambiador de calor 316 donde el reciclaje del C2 es vaporizado mediante el flujo condensado parcialmente 319 que sale de la parte superior de la torre 318. El flujo del flujo 172'' del tambor 366 es reducido mientras la capacidad requerida del intercambiador 312 es reducida por la capacidad del intercambiador 316. Como puede verse en la Figura 2 , reducir este flujo ( 172 en la Figura 2 ) disminuye el retiro del vapor neto de la descarga de la segunda etapa como el flujo 153 . Esto reduce el flujo total del refrigerante binario mediante el sistema y la energía requerida para el compresor 150 .

Las cargas netas de refrigeración y el consumo de energía se reducen usando los conceptos de intercambio de calor en las Figuras 3 y 4 . Los conceptos tienen la ventaja adicional de facilitar el diseño del proceso y la operación del compresor de refrigeración binaria extendida al decrementar el flujo bruto del sistema de refrigeración binaria extendida y disminuir de tal modo los requerimientos del balance de las cargas de vapor y líquido en el sistema y específicamente en el compresor.

La Figura 5 representa una alternativa al esquema de la Figura 1 . En el esquema del proceso de la Figura 5 , el flujo de vapor 402 y el flujo líquido 403 salen del tambor separador 454 . La descarga final del compresor 401 puede enfriarse adicionalmente mediante el intercambio de calor al retirar una porción del flujo líquido pesado 403 como el flujo 406 , reduciendo la presión de este líquido retirado a través de la válvula 481 , e intercambiando el calor con el flujo 401 parcialmente enfriado en el intercambiador de calor 408 , el cual es la salida del intercambiador enfriador de agua 452 . Como resultado de esta configuración, la tempratura del flujo enfriado 402 que ingresa al tambor 454 es menor que la temperatura del flujo 401 cuando sale del intercambiador enfriador de agua 452 . El flujo vaporizado 406 saliendo- del intercambiador 408 se combina con el flujo 411 para formar el flujo 412 , se enruta hacia el tambor de succión de la segunda etapa 476 e ingresa al compresor 450 en la segunda succión. El flujo líquido remanente 404 del separador 454 se transporta a través del intercambiador de calor 417. La ventaja de esta configuración alternativa es que el flujo total que sale del compresor 450 es mayor y la presión es menor que en el proceso mostrado en la Figura 1 para lograr el mismo grado de refrigeración del proceso a partir del sistema combinado. El volumen del flujo aumenta grandemente de tal modo y es.to puede ser benéfico cuando el flujo volumétrico de descarga del compresor es relativamente bajo y resultaría en un diseño de compresor centrífugo ineficiente.

La Figura 6 representa una alternativa para el esquema del proceso de la Figura 2 donde se enfría el flujo final de descarga 501 del compresor 550 , separado en el tambor 554 en el flujo líquido 503 y el flujo de vapor 502 . El enfriamiento adicional del flujo 501 es efectuado al retirar una porción del flujo líquido pesado 503 como el flujo 506 , reduciendo la presión de este líquido retirado a través de la válvula 581 , e intercambiando el calor con el flujo 501 (después de que ha dejado el intercambiador enfriador de agua 552 ) en el intercambiador 508 , tal que la temperatura del flujo enfriado 501 que ingresa al tambor 554 es menor que la temperatura del flujo 501 que sale del intercambiador enfriador de agua 552 . El flujo 506 es combinado entonces con el flujo 511 para formar el flujo . 507 , el cual es enrutado hacia el tambor de descarga de la segunda etapa 577 como parte del, flujo 554 , y una porción del este ingresa al compresor 550 en el flujo 513 en la succión de la tercera etapa. El resto del flujo 554 saliendo del tambor 577 forma el flujo 514 , el cual se combina con los flujo 505 y 512 para formar la carga de la segunda etapa del compresor 550 en el flujo 570 después de proporcionar las capacidades del proceso para el rehervidor fraccionador de etileno y el rehervidor lateral fraccionador de etileno. El flujo líquido remanente 504 del separador 554 es transportado a través del intercambiador de calor 517. La ventaja de esta configuración alternativa es que el flujo total que sale del compresor 550 es mayor y la presión es menor que en el esquema de la Figura 2 . De tal modo, el flujo de volumen incrementa grandemente y esto puede ser benéfico cuando el flujo volumétrico de la descarga del compresor es muy pequeño para proveer un diseño eficiente de compresor de otro modo. Este flujo mayor se encuentra a una presión más elevada que aquel del proceso mostrado en la Figura 5 que requiere dos etapas de compresión en lugar de tres como se requiere en la Figura 2 . El flujo de reciclaje, 506 se enruta por último hacia el tambor de descarga de la segunda etapa (tercera etapa de succión) .

Ejemplo Se condujo una simulación computarizada del proceso, en la cual, se formó un refrigerante binario extendido, a partir de 19% molar de metano y 80.5% molar de propileno (conteniendo también 0.5% molar de hidrógeno gaseoso) que fue usado como el refrigerante en el proceso representado en la Figura 1. Las presiones y composiciones del flujo de refrigerante ligero 2, del flujo de refrigerante pesado 3, y de las etapas de succión del compresor se muestran en la Tabla 1 a continuación. El refrigerante binario extendido fue provisto exitosamente para la refrigeración en una planta de etileno con un desmetanizador a baja presión, y también puede ser usado en una planta que emplea un desmetanizador a alta presión .

Tabla 1 Flujo de Flujo de Flujo Succión de Succión descarga refrigerefrigela primera de la del rante rante etapa del segunda compresión ligero pesado compresor fase (1) (2) (3) (14) (11) % molar % molar % molar % molar % molar <500 H2 0.5 1.4 <500 ppm 1.2 ppm CH4 19.0 41.2 7.4 36.7 7.4 C3H6 80.5 57.4 92.6 62.1 92.6 MW 36.9 30.8 40.1 32.1 40.1 Presión 410 405 405 42 149 (psia)

Claims

Reivindicaciones

1. Un método que incluye enfriar un gas de carga usando un refrigerante binario extendido que contiene una mezcla de metano y un hidrocarburo C3 seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, siendo comprimido dicho refrigerante binario extendido en un compresor de- etapas múltiples, con una primera etapa y una última etapa, con una descarga de última etapa que contiene por lo menos 60% molar del hidrocarburo C3, y siendo dividido en un flujo líquido enfriador y un flujo gaseosos enfriador después de la compresión.

2. Un método en conformdiad con la reivindicación 1 , donde dicho hidrocarburo C3 es propileno.

3. Un método en conformdiad con la reivindicación 2, donde por lo menos el 90% del peso de dicho hidrocarburo C3 es propileno.

4. Un método en conformdiad con la reivindicación 1 , donde dicha descarga de la última etapa contiene de 10 a 40% molar de metano y de 60 a 90% molar de hidrocarburo C3.

5. Un método en conformdiad con la reivindicación 2, donde dicha descarga de la última fase contiene de 15 a 25% molar de metano y de 75 a 85% molar de propileno.

6. Un método en conformdiad con la reivindicación 2, donde dicho refrigerante binario extendido contiene de 18 a 22% molar de metano y de 72 a 82% molar de propileno.

7. Un método en conformdiad con la reivindicación 1, donde el refrigerante binario extendido puede proveer la refrigeración dentro de rango de temperaturas desde alrededor de -136 °C hasta alrededor de 25 °C.

8. Un método en conformdiad con la reivindicación 1, donde dicho gas de carga contiene una olefina y el método comprende la remoción de dicha olefina a partir de dicho gas de carga enfriado por fraccionamiento .

9. Un método en conformdiad con la reivindicación 8, donde dicha olefina es etileno.

10. Un método en conformdiad con la reivindicación 8, donde dicho gas de carga incluye adicionalmente hidrógeno y metano .

11. Un método en conformdiad con la reivindicación 8, donde dicha descarga de la última fase contiene de 10 a 40% molar de metano y de 60 a 90% molar de hidrocarburo C3.

12. Un método para enfriar con un refrigerante binario extendido que incluye: (a) comprimir una mezcla que incluye de 10 a 40% molar de metano y de 60 a 90% molar de por lo menos un hidrocarburo C3 seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, en un compresor de etapas múltiples para producir un vapor refrigerante binario extendido, (b) enfriar dicho vapor refrigerante extendido binario para condensar una porción de este y proporcionar un flujo vaporoso refrigerante binario rico en metano y. un flujo líquido de refrigerante binario rico en hidrocarburo C3 , (c) emplear dicho flujo refrigerante binario rico en metano y dicho flujo refrigerante binario rico en hidrocarburo C3 para llevar a cabo el enfriado, y (d) regresar dicho flujo refrigerante binario rico en metano y dicho flujo refrigerante binario rico en hidrocarburo C3 a dicho compresor de etapas múltiples.

13. Un método en conformdiad con la reivindicación 12, donde dicho flujo refrigerante binario rico en metano y dicho flujo refrigerante binario rico en hidrocarburo C3 enfrían un gas de carga que incluye hidrógeno, metano y etileno.

1 . Un método en conformdiad con la reivindicación 13 , donde dicho gas de carga es usado para producir etileno.

15. Un método en conformdiad con la reivindicación 12, donde el refrigerante binario extendido puede proveer la refrigeración dentro del rango de temperatura desde alrededor de -136 °C hasta 25 °C.

16. En un método para la producción de olefinas a partir de un gas de carga que contiene hidrógeno, metano y etileno, donde dicho gas de carga es enfriado por medio de un sistema de refrigeración con una serie de intercambiadores de calor, incluyendo un método para enfriar dicho gas de carga lo siguiente: (a) comprimir un vapor refrigerante binario extendido que contiene metano y un hidrocarburo C3 seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, en un compresor de etapas múltiples con- una primera etapa y una última etapa, con una descarga de última etapa; (b) enfriar hasta condensar una porción de dicho vapor refrigerante binario extendido a partir de dicha descarga de última etapa para formar un vapor refrigerante binario extendido remanente y un flujo de refrigerante pesado con un mayor porcentaje de propileno que dicha mezcla seleccionada; (c) separar dicho flujo de refrigerante pesado de dicho vapor refrigerante binario extendido remanente en un separador; (d) enfriar hasta condensar por lo menos una porción de dicho vapor refrigerante binario extendido remanente a partir de dicho separador para formar un flujo refrigerante líquido; (e) transportar dicho flujo de refrigerante pesado y dicho flujo de refrigerante ligero para tener contacto entre sí y consigo mismos y con dicho gas de carga en dicha serie de intercambiadores de calor, donde dicho gas de carga es enfriado, dicho flujo de refrigerante pesado es enfriado y entonces calentado y vaporizado, y dicho flujo de refrigerante ligero es primero enfriado y condensado por lo menos parcialmente y vaporizado entonces; y (f) regresar dicho flujo de refrigerante líquido y dicho flujo de refrigerante pesado a dicho compresor.

17. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde dicho enfriamiento hasta la condensación de por lo menos una porción de dicho vapor refrigerante binario incluye el enfriamiento con agua de enfriamiento.

18. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde una porción de dicho flujo de refrigerante pesado obtenido en (c) es usado para el enfriamiento en (b) .

19. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde dicho flujo de refrigerante ligero es condensado parcialmente por dicho flujo de refrigerante pesado y se condensa adicionalmente a través de la auto-refrigeración.

20. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde el compresor incluye adicionalmente una etapa intermedia.

21. Un método en conformdiad con la reivindicación 20, incluyendo adicionalmente el uso de una porción de dicho flujo de refrigerante pesado para enfriar por lo menos uno de un rehervidor fraccionador de etileno, un condensador desetanizador y un condensador despropanizador .

22. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde el contenido de propileno en dicha descarga de última etapa es mayor al 50% molar.

23. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde el contenido de propileno en dicho flujo de refrigerante líquido es mayor al 80% molar:

24. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde el refrigerante binario extendido puede proveer la refrigeración dentro del rango de temperatura desde alrededor de -136 °C hasta alrededor de 25 °C.

25. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde dicho método para el enfriamiento es utilizado para incrementar la capacidad total de refrigeración de una planta existente de olefinas que emplea un sistema de refrigeración en cascada con sistemas separados de refrigeración de propileno y etileno.

26. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, incluye adicionalmente el uso del flujo líquido formado en (f) para proveer la capacidad de refrigeración adicional.

27. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde el vapor de refrigerante líquido, a baja presión, se inyecta en el flujo de refrigerante líquido que ingresa a un condensador fraccionador de etilenó a la salida de una válvula que regula el flujo de dicho flujo refrigerante líquido en dicho condensador fraccionador de etileno.

28. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde la capacidad directa de refrigeración de dicho refrigerante binario extendido disminuye por el intercambio de calor entre un reciclaje de etano respecto a un calentador de craqueo producido al fondo de dicha torre de fraccionamiento, después del decremento de la presión, y un vapor excedente en bruto que fluye desde la parte superior de dicha torre de fraccionamiento.

29. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde la capacidad directa de refrigeración de dicho refrigerante binario extendido disminuye por el intercambio de calor entre un reciclaje de etano respecto a un calentador de craqueo que se produce al fondo de dicha torre de fraccionamiento, después del decremento de la presión, y dicho refrigerante fluye hacia el condensador fraccionador de etileno .

30. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde la primera torre de separación de hidrocarburo ligero es un despropanizador que incluye dos torres a diferentes presiones, y el .vapor excedente de la torre de mayor presión es condensado por lo menos parcialmente en un interrehervidor para proporcionar el reflujo para la torre de mayor presión.

31. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, que incluye adicionalmente el paso de desetanizar dicho gas de carga donde no se provee el condensador desetanizador y el reflujo hacia dicho desetanizador es retirado en un punto cerca de una bandeja de carga, donde un excedente en bruto del desetanizador ingresa a dicha torre de fraccionamiento.

32. Un método en conformdiad con la reivindicación 16, donde dicho vapor refrigerante binario extendido saliendo del compresor incluye no más de 1% molar de hidrógeno.

33.. Un método en conformdiad con la reivindicación , 16 , donde dicho vapor refrigerante binario extendido saliendo de dicho compresor tiene no más de 10% molar de propano.

34. Un método en conformdiad con la reivindicación 20, donde dicho refrigerante binario extendido se configura para incrementar la capacidad total de refrigeración de una planta existente de olefinas al reemplazar un sistema de refrigeración en cascada con sistemas separados de refrigeración de etileno y propileno.

35. Un refrigerante viario extendido que incluye una mezcla de metano y un hidrocarburo C3 seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, conteniendo el refrigerante binario extendido de 10 a 40% molar de metano, de 60 a 90% molar de por lo menos un hidrocarburo C3 , seleccionado del grupo que consiste en propileno y propano, y no más de alrededor de 2% molar de hidrógeno, siendo el porcentaje molar total de metano, de hidrocarburo C3 y de hidrogeno el 100%.

36. El refrigerante binario extendido de la reivindicación 35, donde el hidrocarburo C3 es propileno.

37. El refrigerante binario extendido de la reivindicación 35, donde el refrigerante puede proveer la refrigeración dentro del rango de temperatura de alrededor de -136 °C hasta alrededor de 25 °C .

38. El refrigerante binario extendido de la reivindicación 35, donde dicho refrigerante contiene de 15 a 25% molar de metano y de 75 a 85% molar de propileno.