MXPA01012525A - Procedimientos e instalacion para la recuperacion y la purificacion del etileno producido por pirolisis de hidrocarburos, y los gases obtenidos por este procedimiento. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para la recuperacion con gran rendimiento del etileno y de hidrocarburos mas pesados, a partir del gas producido por la pirolisis de los hidrocarburos (1), en la cual los productos liquidos (12-15, 23) que resultan de la condensacion fraccionada del gas del fraccionamiento termico (1) para la recuperacion de casi todo el etileno, alimenta una columna de destilacion (C1), el desetanizador tiene diferentes niveles intermedios, en la cima de la cual, el vapor (31) del destilado de la columna es tratado directamente en un reactor de hidrogenacion de acetileno (R1), el efluente no contiene casi mas acetileno y es separado por una columna de destilacion (C2) llamada desmetanizadora, en un producto final (43) enriquecido con etileno y con etano, mientras que el producto del domo (44) es reciclado por compresion o tratado para una recuperacion ulterior del etileno.

Description

PROCEDIMIENTOS E INSTALACION PARA LA RECUPERACION Y LA PURIFICACION DEL ETILENO PRODUCIDO POR PIROLISIS DE HIDROCARBUROS, Y LOS GASES OBTENIDOS POR ESTE PROCEDIMIENTO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona de manera general y de acuerdo a un primero de sus aspectos, con la industria química y en particular con uri método de recuperación de alto rendimiento y de purificación de etileno, así como otros productos procedentes de un gas producido por pirólisis de hidrocarburos. Esta invención se relaciona igualmente con una instalación y los equipos destinados a aplicar este método a una escala industrial.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION ' Un gran número de obras y de patentes que tratan de la producción, la recuperación y la purificación de las olefinas, muestra su importancia industrial y los problemas encontrados en el curso de la aplicación de diferentes procedimientos. Recientemente, la capacidad de producción de las unidades de ¦ etileno, ha alcanzado e incluso sobrepasado la cifra de un millón de toneladas por año, para una sola línea, lo que necesita un nuevo método para la concepción del procedimiento, equipos y el control de la unidad. En los sistemas de recuperación y de purificación, especialmente para el etileno, la eliminación del acetileno constituye un elemento clave de la purificación. Debido a su volatilidad relativa con respecto al etileno y al etano, no pueden separarse por destilación. En la práctica industrial, solo hay dos procedimientos aplicados: absorción del acetileno por un solvente y la hidrogenación del etileno y del etano. El primer método pone en juego un solvente que es habitualmente la ?,?-dimetilformamida (DMF) o la N-metilpirrolidona (NMP) , lo que permite recuperar de preferencia el acetileno bajo forma disuelta. El segundo método, que corresponde a una hidrogenación catalítica, se realiza generalmente ya sea por un tratamiento de la totalidad del gas emitido por el fraccionamiento catalítico antes de la separación del hidrógeno contenido en él, o ya. sea por un tratamiento separado de cortes que contienen los hidrocarburos de C2, después de agregar hidrógeno suficientemente puro para transformar todo el acetileno en etileno y en etano. Estos dos tipos de hidrogenación utilizan catalizadores a base de paladio que tienen diferentes formulaciones.

La etapa de hidrogenación del acetileno ha sido igualmente el objeto de numerosas obras e invenciones que tratan el sistema de catalizador y formulaciones de catalizador y exponen los inconvenientes específicos ligados a cada una de las tecnologías de hidrogenación. Así, en el caso del tratamiento de la totalidad del gas del fraccionamiento térmico emitido de la pirólisis de hidrocarburos en un reactor de hidrogenación, se puede producir una reacción de aceleración que corresponde a una aceleración de la cinética de la reacción de transformación del acetileno en etileno (y también de las reacciones secundarias indeseables) debido a un aumento importante de la temperatura del catalizador conjuntamente con' la presencia de un gran exceso de hidrógeno (50 a 100 veces la cantidad requerida por la estequiometrí ) .'. El etileno puede entonces transformarse en etano y provocar así un fuerte aumento de la temperatura, lo que obliga a despresurizar inmediatamente del reactor para evitar una explosión. En el caso del tratamiento de corte C2 solo, puede producirse una polimerización del acetileno y una desactivación progresiva del catalizador, "debido a la gran concentración de hidrocarburos insaturados del corte a tratar, lo que exige proceder a una regeneración a un reemplazo periódico de la carga del catalizador. Generalmente, se instala un reactor de reserva con el fin de no interrumpir la producción. Además, debe utilizarse una corriente de hidrógeno purificada para la reacción, y estos dos aspectos tienden a aumentar las inversiones para los equipos de reserva o los equipos que sirven únicamente para el objetivo descrito. La presente invención palia los inconvenientes respectivos de las técnicas anteriores conocidas, por la purificación de la fracción rica en etileno "a una etapa intermediaria del procedimiento.

SUMARIO DE LA INVENCION Asi, la invención se relaciona de acuerdo con uno de sus aspectos, con un procedimiento de fraccionamiento de un gas sensiblemente anhidro emitido por la pirólisis de hidrocarburos que contienen hidrógenos e hidrocarburos, especialmente hidrocarburos de Ci a C3, incluyendo el etileno, propileno y acetileno, en al menos una corriente enriquecida con hidrógeno y/o metano, al menos una corriente enriquecida con etileno y empobrecida con acetileno, y al menos una corriente enriquecida con propileno, que comprende las etapas en donde: a) se enfría y se licúa progresivamente el gas emitido de la pirólisis de los hidrocarburos bajo presión por el paso en una serie de zonas de intercambio de calor cada vez más frías, se separa del gas de la pirólisis al menos un condensado después del paso en cada una de las zonas de intercambio de calor, al menos uno de los condensados está enriquecido con propileno y al menos otro condensado está enriquecido con etileno y con etano y que concentran la solución una proporción menor de hidrógeno, de metano y de acetileno, y se recolecta el gas residual, rico en hidrógeno, b) se evapora al menos en parte, por disminución de la presión, el condensado enriquecido con etileno y etano y el condensado enriquecido con propileno y se les calienta, independientemente o no,' en-' al menos una de las zonas de intercambio de calor por intercambio térmico con los fluidos a enfriarse, incluyendo al menos el gas emitido de la pirólisis, para proporcionar respectivamente una fracción al menos parcialmente evaporada emitida de la expansión y del calentamiento de la fracción enriquecida con etileno y con metano, y una fracción al menos parcialmente evaporada emitida de la expansión y del calentamiento de la fracción enriquecida con propileno, de manera que se proporciona al menos una parte del frío necesario para el enfriamiento y la licuefacción progresiva de al menos dicho gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos al momento de su paso en dicha zona sucesiva de intercambio de calor, c) se introducen las fracciones al menos parcialmente evaporadas emitidas de la etapa (b) en una parte de una columna de destilación llamada desetanizadora, el condensado al menos parcialmente evaporado enriquecido con etileno y con etano es admitido en un punto de la parte de la columna de destilación llamada desetanizadora más elevada que el condensado al menos parcialmente evaporado enriquecido en 'propileno, la parte de la columna de destilación llamada desetanizadora funciona en condiciones de temperatura y presión que permiten separar, en una parte superior, una primer corriente de domo gaseosa enriquecida con etileno y con etano que concentra, en proporción menor, el acetileno, hidrógeno y metano, y en una parte inferior, una primer corriente de fondo líquida enriquecida en propileno, la cual es recolectada, d) se envía la primer corriente del domo gaseosa enriquecida con etileno y con etano que proviene de la etapa (c) en una zona de eliminación del acetileno por extracción con un solvente y/o por hidrogenación selectiva del acetileno por medio del hidrógeno contenido en la primer corriente del domo, gaseosa, para proporcionar una corriente esencialmente exenta de acetileno, y e) se enfria y se fracciona, en una.' parte de una columna de destilación llamada desmetanizadora, la corriente gaseosa esencialmente exenta de acetileno emitido de la etapa (d) en una segunda fracción gaseosa del domo, enriquecida con hidrógeno y/o metano, que es recolectada, y una segunda fracción liquida del fondo, enriquecida con etileno y con etano y esencialmente exenta de acetileno, que también es recolectada. El gas de carga está generalmente esencialmente exento de agua con el fin de prevenir los depósitos de hielo en los circuitos a baja temperatura. Asi, un contenido de agua inferior a 10 ppm en volumen, de preferencia inferior a 1 ppm, es deseable. De acuerdo con uno de estos aspectos, el procedimiento de acuerdo con la invención puede aplicare la corriente de gas emitida de la pirólisis de hidrocarburos a una presión de 15.3-51 kg/cm2 (15-50 bares), de preferencia 28.56-38.76 kg/cm2 (28-38 bares), y la zona de destilación llamada desetanizadóra puede estar a una presión de 10.2-30.6 kg/cm2 (10-30 bares), de preferencia 14.28-24.48 kg/cm2 (14-24 bares), más baja que la presión del gas de pirólisis.

De acuerdo con uno de estos aspectos, el procedimiento de acuerdo con la invención puede aplicar los condensados evaporados introducidos en la parte de la columna de destilación llamada desetanizadora, que contienen el hidrógeno disuelto en una proporción tal que la primer corriente del domo gaseosa concentra del 2 al 10%, de preferencia del 4 a 5% en moles, de hidrógeno, y la etapa (d) puede aplicarse por la hidrogenación selectiva esencialmente del etileno del acetileno contenido en la primer corriente del domo gaseosa, por medio del hidrógeno contenido en dicha primer corriente el domo gaseosa de la etapa (c), la temperatura de la zona de hidrogenación está comprendida entre 0 y 160°C incluidos. De acuerdo con uno de sus aspectos, el procedimiento de acuerdo con la invención puede aplicar el hidrógeno disuelto en los condensados'"' evaporados introducidos en la parte de la columna de destilación llamada desetanizadora, de manera que es el único hidrógeno utilizado para la hidrogenación efectuada en la etapa (d) . De acuerdo con uno de sus aspectos, el procedimiento de acuerdo con la invención puede aplicarse enviando en la parte alta del desetanizador d "la etapa (c) dos o tres condensados obtenidos después del paso sucesivo del gas de la pirólisis respectivamente en dos o tres últimas zonas de intercambio de calor de la etapa (a) , considerando que la primer zona de intercambio de calor es aquélla que es la primera en estar en contacto con el gas de pirólisis. El gas de pirólisis puede ser, por ejemplo un gas de pirólisis de nafta o un gas de pirólisis de etano. De acuerdo con uno de los aspectos del procedimiento de acuerdo con la invención, la segunda fracción gaseosa del domo emitida del desmetanizador puede ser depurada por destilación para > recuperar el etileno y el etano. De acuerdo con uno de los aspectos del procedimiento de acuerdo con la invención, el gas de pirólisis puede ser un gas de pirólisis de etano o una mezcla de etano/propano y la segunda fracción gaseosa del domo emitido del desmetanizador puede estar mezclada con el gas de pirólisis sin recuperación de etileno', para un tratamiento novedoso en mezcla con el gas dé pirólisis de la etapa (a) . De acuerdo con uno de los aspectos del procedimiento de acuerdo con la invención, el contenido de hidrógeno de la primer corriente del domo gaseosa, emitida del desetanizador puede ser aumentado por la adición de hidrógeno que proviene del domo de un separador de un fluido, este fluido proviene de la refrigeración en una zona de intercambio de calor del fluido residual gaseoso, que proviene de la refrigeración en las zonas de intercambio de calor sucesivas del gas de pirólisis. De acuerdo con uno de los aspectos del procedimiento de acuerdo con la invención, se recicla una parte de la segunda fracción liquida del fondo, que proviene del desmetanizador hacia el desetanizador, de manera de reducir la concentración de acetileno de la primer corriente del domo, gaseosa, emitida el desetanizador. De acuerdo con uno de los aspectos del procedimiento de acuerdo con la invención, la etapa (d) puede aplicarse por la extracción del acetileno por medio de un solvente. De acuerdo con uno de los aspectos del procedimiento de acuerdo con la invención, la concentración de monóxido de carbono contenido en la primer corriente del domo, gaseosa, puede tener un efecto moderador sobre la velocidad de la reacción catalizada en la zona de eliminación del acetileno. · De acuerdo con otro de sus aspectos, la presente invención se relaciona con una instalación de fraccionamiento de un gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos que concentra el hidrógeno y los 'L hidrocarburo, especialmente los hidrocarburos de Ci a C3, incluyendo el etileno, propileno y acetileno, en al menos una corriente enriquecida en hidrógeno y/o metano, al menos una corriente enriquecida en etileno y empobrecida con acetileno, y al menos una corriente enriquecida con propileno, que comprende: a) medios para enfriar y licuar progresivamente el gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos bajo presión, por el paso en una serie de zonas dé-' intercambio de calor cada vez más frios, y medios para separar el gas de pirólisis al menos en un condensado después del paso en cada una de las zonas de intercambio de calor, al menos uno de los condensados está enriquecido con propileno y al menos otro condensado está enriquecido con etileno, y etano, y concentrando en solución una proporción menor de hidrógeno, de metano y de acetileno, y medios para recolectar el gas no condensado residual rico en hidrógeno. "' b) medios para evaporar al menos en parte, por disminución de la presión, el condensador enriquecido con etileno y con etano y el condensado enriquecido con propileno y medios para calentar independientemente en al menos una de las zonas de intercambio de calor, por el intercambio térmico con los fluidos a enfriarse, para proporcionar respectivamente una fracción al menos parcialmente evaporada emitida por la expansión y el calentamiento de la fracción enriquecida pon' ..etileno y con etano, y una fracción al menos parcialmente evaporada emitida de la expansión y el calentamiento de la fracción enriquecida con propileno, de manera que se proporciona al menos una parte del frío necesario para el enfriamiento y la licuefacción progresiva de al menos el gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos al momento de su paso sucesivo en las zonas de intercambio de calor, c) medios para introducir las fracciones al menos parcialmente evaporadas emitidas de lá etapa (b) en una parte de una columna de destilación llamada desetanizadora, el condensado al menos parcialmente evaporado enriquecido con etileno y con etano es admitido en una parte de la columna de destilación más elevado que el condensado al menos parcialmente evapora enriquecido con propileno, la parte de la columna de destilación funciona en condiciones de temperatura y presión que permiten separar, en una parte superior, uña primer corriente de domo gaseosa enriquecida con etileno y etano que concentra, en proporción menor, acetileno, hidrógeno y metano, y en una parte inferior, una primer corriente de fondo liquida enriquecida con propileno que es recolectada, d) medios para transportar o enviar a la primer corriente de domo gaseosa enriquecida con etileno y etano que proviene de la etapa (c) , en una zona de eliminación de acetileno por la extracción con un solvente y/o por la hidrogenación selectiva del acetileno por medio del hidrógeno contenido en la primer corriente de domo gaseosa, para proporcionar una corriente esencialmente exenta de acetileno, y e) medios para enfriar y fraccionar, en una parte de una columna de destilación llamada desmetanizadora, la corriente gaseosa esencialmente exenta de acetileno emitida por la etapa (d) , en una segunda fracción gaseosa de domo, enriquecida con hidrógeno y/o metano, que es recolectada, y una segunda fracción liquida de fondo, enriquecida con "etileno y etano esencialmente exenta de acetileno, que es igualmente recolectada.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se describe en lo que se refiere a los esquemas adjuntos y que muestran dos modalidades de la invención a modo de ilustración de una manera no limitante. En los esquemas: ' ^ La figura 1 muestra el esquema del principio del tratamiento de un gas emitido de la pirólisis del etano/propano y/o del gas de petróleo licuado (GPL) ; La figura 2 muestra el mismo tratamiento aplicado al gas emitido de la pirólisis de la nafta y de hidrocarburos más pesados. Para la Figura 1, el número 1 designa la linea de limitación del gas de pirólisis suficientemente seco (por ejemplo menos de 10 ppm de agua) a una presión elegida de acuerdo con la presión del hidrógeno requerida (por ejemplo de 15.3 a 51 kg/cm2 (15 a .50 báres) , de preferencia entre 28.56 y 38.76 kg/cm2 (28 y 38 bares)). La composición típica de un gas obtenido por fraccionamiento térmico del etano figura en la tabla siguiente (en % molar) : Este gas es enfriado en el intereambiador de calor 2 de flujos múltiples y en el intereambiador 3 respectivamente, por el intercambio de calor con los gases enfriados producidos por la evaporación de los condensados mencionados anteriormente y por la evaporación del propileno que circula en un circuito de enfriamiento clásico en circuito cerrado. El gas parcialmente condensado alimenta el separador 4 a una temperatura comprimida de preferencia entre -30 y -40°C. El gas 5 recolectado en el domo del separador 4 es enfriado más, en el intercambiador de calor J'de flujos múltiples 6, por lo gases enfriados producidos por la evaporación de los condensados mencionados anteriormente, y más por el producto 43, que el es corte que proviene del fondo del desmetanizador C2. El gas parcialmente condensado en el intercambiador 6 alimenta a continuación el separador 7 a una temperatura comprendida de preferencia entre -45 y -55 °C. El gas 8 recolectado en el domo del separador 7, es enfriado en los intercambiadores de calor 9 y 10, respectivamente por los gases enfriados, como anteriormente y por la evaporación del etileno que circula en un ciclo de enfriamiento en circuito cerrado. El gas parcialmente condensado alimenta al separador 11 a una temperatura comprendida de preferencia entre -65 y -75°C. El liquido que sale del separador 11 es dividido de preferencia en dos partes, el producto 12 y el producto 13, previamente descomprimido respectivamente en las válvulas 12A y 13A. . : El producto 12 se hace ^circular a contracorriente del gas de alimentación a través de los intercambiadores de calor 9, 6 y 2 y alimenta la sección alta de la columna de destilación Cl. El producto 12 es parcialmente evaporado antes de alimentar la columna Cl llamada desetanizadora por su papel que es esencialmente el de separar el etano, el etileno y los hidrocarburos más ligeros en el domo, y el propileno y las fracciones más pesadas en el fondo de la columna. El producto liquido 14 que proviene del separador 7 es descomprimido en la válvula 14A y se hace circular a contracorriente del gas de alimentación en el intercambiador de calor 6, se mezcla con el producto 15 descomprimido en la válvula 15A emitido del fondo del separador 4, después se hace circular a contracorriente del gas de pirólisis en el intercambiador de calor 2. A continuación se evapora haciéndolo circular en el intercambiador de flujos múltiples 16. El producto que calienta dicho intercambiador puede ser propileno que proviene de un ciclo de circuito cerrado o cualquier otro fluido caliente apropiado. El producto que sale 17 contiene esencialmente los hidrocarburos de C3 y los hidrocarburos más pesados contenidos en el gas de alimentación 1, con la excepción de aquellos contenidos en los productos 12 y 13 y que alimentan la columna Cl a nivel de su sección media. En una variante, los productos 14 y 15 son envji/ados de manera separada a la columna Cl. La columna de destilación Cl está dotada de un rehervidor calentado por un fluido caliente en un intercambiador de calor REB1, que es por ejemplo ya sea agua caliente del procedimiento o vapor a baja presión en función de la temperatura, comprendido de preferencia entre 60 y 80°C, unido por su parte a la composición del fondo de la columna. La presión de servicio de la columna Cl está comprendida de preferencia de entre 14.23 y 24.48 kgf/cm2 (14 y 24 bares) . ••i' El producto 18 trasegado del fondo de la columna Cl puede ser tratado de manera clásica para recuperar el propileno en una unidad no representada situada corriente abajo del procedimiento. La corriente gaseosa 19 que proviene del separador 11 es enfriada más en un intercambiador de calor 20 por el gas a baja temperatura como se explica posteriormente, y en el intercambiador de calor 21 por la evaporación del etileno que proviene de un ciclo de enfriamiento en circuito cerrado. El gas parcialmente condensado 22 es obtenido a una temperatura comprendida entre -90 y -100 °C, alimenta el separador de etileno 22 en una parte baja 22C. El producto liquido 23 recolectado al pie del separador de etileno 22, es descomprimido en la válvula 23A, calentado por el gas de alimentación en el intercambiador de calor 20, se mezcla eventualmente con el producto 13 que sale del separador 11 y que ha sido descomprimido en la válvula 13A, y es nuevamente calentado y parcialmente evaporado en los intercambiadores de calor 9 y 6. El producto resultante 25 es el reflujo de la columna Cl . El procedimiento y los equipos descritos que representan las primeras características notables de la invención, en la cual: La columna Cl que es un desetanizador no tiene necesidad de un sistema de condensación en el domo y de equipos a los que están ligados. El producto del domo de la columna Cl es un corte Cl que contiene una cierta cantidad de metano y de hidrógeno disuelto en los condensados que provienen de los separadores 4, 7, 11 y 22. Esta cantidad es más escasa que en las columnas equivalentes de los procedimientos conocidos anteriormente y determina una ventaja de costos suplementaria.

La presión de la columna Cl puede ser elegida en un intervalo que permite obtener una baja temperatura de fondo y evitar los fenómenos conocidos de ensuciamiento sensibles a la temperatura. 1 Regresando ahora hacia el separador 22, el gas 24, emitido del domo de la parte baja 22C del separador 22, es enfriado más en el intercambiador de calor 26 a una temperatura generalmente inferior a -120°C. El gas 24, enfriado y parcialmente condensado, es reintroducido como producto 24C en el separador 22 en su parte alta 22D, sobremontando la parte baja 22C. La fracción condensada separada de la parte alta 22D del separador 22 es introducida en un canal 24A provisto de una pantalla hidráulica, después se introduce éh el domo de la parte baja 22C. La fracción gaseosa 27 emitida e "la cabeza de la parte alta 22D del separador 22 está compuesta de una mezcla de hidrógeno, de metano, de óxido de carbono y trazas de etileno. El producto 27 es calentado en los intercambiadores de calor 26 y 20 antes de ser descomprimido en la turbina 28. El producto 30, que sale de la turbina 28, es calentado por el gas de alimentación en la serie completa de intercambiadores 26, 20, 9, 6, 2 y 16 antes de ser comprimido en la máquina 29, que está enganchado a la turbina 28. El producto 30A es descargado del procedimiento. El destilado del domo de la columna Cl, el producto 31, es calentado en el intercambiador de calor 32 carga/efluente y en el calentador 33 antes de entrar en el reactor catalítico Rl. El papel de este reactor es de hidrogenar selectivamente la pequeña cantidad de acetileno, generalmente menos del 1% en mol, y de transformarla en etileno y en etano. Este sistema de catalizador está basado en un tipo conocido, ^por ejemplo a base de paladio, y no necesita una descripción complementaria. La temperatura es por ejemplo de 0 a 160°C. La segunda característica notable de la invención, comparada con una técnica equivalente conocida, es el hecho de que la hidrogenación se realiza sobre una mezcla de gas que contiene ya suficientemente hidrógeno y además tres compuestos de hidrocarburos del corte C2, el etileno, el etano y el acetileno, para terminar la reacción en las condiciones moderadas y seguras. No es necesario agregar hidrógeno puro. La composición tipica del producto 31 figura en la tabla posterior: H2 CO CH4 C2H, C2H¾ C2HZ c.+ TOTAL % en mol 4,70 0, 04 4,86 57,10 32,40 0,80 0, 10 100, 00 Las ventajas con respecto a la práctica de la técnica anterior son las siguientes: Un caudal en volumen total menos elevado, donde un volumen de catalizador reducido, debido a la presencia de una proporción escasa de hidrógeno solamente, por ejemplo de 4 a 5% en mol de hidrógeno (más generalmente de 2 a 10%), comparada con 30-40% en los sistemas tradicionales. Una explotación más segura debido a la disminución del riesgo de la reacción de aceleración en el caso de una hidrogenación del etileno no controlada con carácter isotérmico. No es necesario utilizar una adición complementaria de hidrógeno purificado para alimentar el reactor. Las venenos del catalizador son eliminados en partes por la condensación y el fraccionamiento del corte C2 en el desetanizador. La cantidad escasa dé monóxido de carbono presente en la mezcla a hidrogenarse tiene un efecto moderador benéfico sobre la conducta de la hidrogenación, puesto que permite limitar la frecuencia y la rapidez de reacciones de aceleración eventuales.

El efluente del reactor Rl que no contiene prácticamente más acetileno, es enfriado en el intercambiador de calor 34, después se pasa por el intercambiador de calor de carga/efluentes 32, y el secador de protección 35 que contiene un deshidratante, por ejemplo un tamiz molecular (zeolita), o similar, para proporcionar un gas seco 36. El producto 36 que contiene el hidrógeno residual y el metano, y además de etileno y etano, se enfria en el rehervidor REB2 de la columna C2 y el subenfriador 37 utilizando el propileno que proviene de un ciclo de refrigeración en circuito cerrado. El producto parcialmente condensado 38 alimenta el separador 39. El gas 40 recolectado en el domo del separador 39 es enfriado más en los intercambiadores de calor' 6 y 41, respectivamente, con los gases enfriados en el intercambiador de flujo múltiple 6 y con el etileno vaporizado que proviene de un ciclo de refrigeración en circuito cerrado en el reenfriador 41, y alimenta la parte alta de la columna C2. El liquido 42 que proviene del fondo del separador 39 alimenta la zona media de la columna C2. La columna C2 llamada desmetanizador, funciona a una presión de 10.2 y 16.32 kgf cm2" " ( 10 a 16 bares), separa los compuestos más ligeros que el etileno en el domo, y deja los hidrocarburos de C2 purificados en producto del fondo 43. El destilado 44 emitido del domo 'de la columna C2, es enviado a los intercambiadores de calor 9, 6, 2 y 16, para ser calentado y puede ser reciclado finalmente hacia el sistema de compresión del gas fuera del campo de aplicación de esta invención. El producto de fondo 43 rico en etileno, es descomprimido en la válvula 43A, calentado y parcialmente vaporizado en el intercambiador 6 y puede alimentar una columna de purificación de etileno del tipo clásico, no representada. Según esta descripción, la tecnologia preferida para eliminar el acetileno es la hidrogenación realizada sobre el producto 31, puesto que el acetileno es transformado en etileno y en etano que son productos que se evaporan mejor. Pero, si uno desea conservar el acetileno, un sistema de extracción por solvente puede ser aplicado al producto 31, lo que reemplazará el circuito entero del reactor de hidrogenación con los equipos Rl, 32, 33, 34 y 35. Esto constituye otra ventaja comparada con los procedimientos que utilizan la hidrogenación del acetileno en todo el gas del fraccionamiento térmico, lo que necesita una modificación para adaptar un sistema de extracción por solvente.

Para la Figura 2, el número 1 designa la linea de alimentación del gas de fraccionamiento térmico que tiene una composición típica indicada aquí posteriormente, % en mol, tal que es producido por pirólisis de la nafta o de una carga similar. a descripción es muy similar a aquélla de la Figura 1, y por lo tanto es suficiente definir los datos que son sensiblemente diferentes con respecto a los precedentes. El gas número 1 enfriado en los intercambiadores de calor 2 y 3, alimenta el separador 4 a una temperatura generalmente comprendida entre menor 15°C y menos 30°C. El gas 5 es enfriado más en el intercambiador de flujos múltiples 6 a una temperatura comprendida entre menos 20 y menos 35°C. El gas circula por un número limita de zonas de contacto en contracorriente del líquido condensado en el intercambiador de calor 54, que forma parte integrante de la columna de absorción 7, y es enfriado por el etileno evaporado que proviene de un ciclo de enfriamiento en circuito cerrado. Una variante no indicada en la Figura 2, pero fácilmente descrita por un experto en la materia, consiste de bombear una parte del liquido emitido del separador 11, descrito posteriormente, hacia la cima de la columna de absorción 7, para generar en esta columna un producto liquido a contracorriente, que permanece en el campo de aplicación de esta invención. El gas 8, recolectado en el domo de al columna de absorción 7, contiene solamente pequeñas cantidades de hidrocarburos de C3, y de hidrocarburos más pesados, es enfriada a continuación en los intercambiadores de calor 9 y 20 antes de alimentar el separador 11. El producto liquido es dividido en dos partes: el producto 12 es parcialmente evaporado en los intercambiadores de calor 9, 6 y 2, y alimenta a continuación la columna Cl a una altura intermedia, el producto 13 está asociado con el producto frío que proviene del intercambiador 20 y es calentado en los intercambiadores de calor 9' y 6 antes de alimentar a lo alto de la columna cl . El producto liquido 14 que proviene de la columna de absorción 7 es igualmente calentado en los intercambiadores de calor 6, 2 y 16 y alimenta la columna Cl en posición intermedia. La columna de destilación Cl es recalentada por un fluido caliente que circula en un rehervidor REB1, fluido que puede ser agua caliente del procedimiento o del vapor a baja presión, o una combinación dé los dos utilizando igualmente un rehervidor secundario (no indicado, pero familiar para el experto en la- materia) . El residuo 18, recolectado al pie de la columna de destilación Cl, es tratado para recuperar el etileno y otros productos de valor, en las unidades corriente abajo no representadas. El producto gaseosos 19 que proviene del separador 11 es enfriado en el intercambiador de calor 20 por gas a baja temperatura y en el intercambiactor 21 por el etileno evaporado que proviene de un ciclo de enfriamiento en circuito cerrado. El gas parcialmente condensado 22B alimenta el separador 22 a una temperatura de -90 a -100QC. El producto liquido 23 emitido del separador 22, descomprimido en la válvula 23A es calentado por el gas de alimentación en el intercambiador de calor 20, se mezcla con el producto 13 que proviene del separador 11 y se descomprime previamente en la válvula 13A. Regresando ahora al separador 22, .· el gas del domo 24 es enfriado en el intercambiador 26 a una temperatura generalmente comprendida entre -110 y -120°C para proporcionar una fracción 24C que alimenta el separador 22A. La parte alta del separador 22A recibe el líquido reciclado 50 después de descomprimirlo en la válvula 50A y que proviene de la división en dos flujos del líquido bombeado del separador 48. El separador 48 es alimentado el mismo por el destilado 46 del rectificador de metano 45, enfriado previamente a una temperatura generalmente comprendida entre -115 y -130°C en el intercambiador de calor 47. La fracción del domo gaseoso 52 emitida del separador 48 es calentada sucesivamente por los interqambiadores 47, 26, 20, 9, 6, 2 y 16, después del recolectado. La fracción del pie de líquido emitido del separador 48 es bombeada por una bomba 49. Una parte del fluido emitido de la bomba 49 es enviado en un' conducto 51 que comprende una válvula, hacia lo alto del separador 45. El gas del domo 27, emitido del separador 22A, es una mezcla de hidrógeno, de metano, de óxido de carbono y de trazas de etileno. Este producto es calentado en la serie completa de intercambiadores de calor con flujo múltiple descrita anteriormente y deja el circuito bajo una forma de hidrógeno bruto. Si es necesario, el producto 27 puede ser purificado para obtener el hidrógeno al 95% en un sistema ' del tipo de Joule Thompson antes de abandonar el límite de esta parte del procedimiento. Además, una parte del producto 27 puede mezclarse con la fracción 31 antes del paso en el recalentador 33, de manera que se aumente, cuando sea necesario, la concentración de hidrógeno en vista de la hidrogenación del acetileno en el reactor Rl. El producto liquido 24A descomprimido en la válvula 24B es calentado en el intercambiador de calor 26, después se mezcla con el producto 23 que proviene del separador 22 después se descomprime en la válvula 23A. El producto resultante 53 es calentado en el intercambiador 20 por el gas de alimentación, después se mezcla con el producto 13 antes de ser calentado y parcialmente evaporado en los intercambiadores de calor 9 y 6. El producto resultante 25 es el reflujo para la columna Cl. Como se describe anteriormente, la columna Cl constituye la primera característica notable dé la invención. La descripción del tratamiento del producto 31 a partir del destilado del domo de la columna Cl, es en todos los puntos similar a aquélla dada para la Figura 1, y por lo tanto no se repite aquí. Debe hacerse notar que este tratamiento constituye la segunda característica notable de la invención. La composición típica del producto 31 figura en la tabla siguiente en % en mol: Las ventajas con respecto a la práctica pasada son similares a aquellas que son descritas anteriormente. El producto 36, que contiene el hidrógeno residual, el monóxido de carbono y el metano, y además del etileno y del etano, es tratado de una manera similar a la descripción de la Figura 1, y se detalla en la Figura 2. Debido a la cantidad más grande de metano presente en el destilado del domo 44 de la columna C2, este producto es tratado en una columna de rectificación de metano 45, cuyo principio es conocido por el experto en la materia. Asi, el producto 44 gaseoso emitido del domo de la columna de desmetanización C2 es introducido en el rectificador 45 después del enfriamiento y condensación parcial en un intercambiador " 63, por evaporación del etileno que proviene de . un ciclo de enfriamiento en circuito cerrado. La fracción liquida recolectada al pie del rectificador 45 es enfriada por la bomba 55 para proporcionar un liquido 56. Este último es separado en un primer flujo 58 que es enfriado en el intercambiador 26 para proporcionar el flujo 59, y en un segundo flujo que es descomprimido en una válvula 57 para a continuación ser mezclado con la fracción 40, después del enfriamiento en los intercambiadores térmicos 6 y 41. El tratamiento del producto del .fondo de la columna Cl es similar a aquel dado en la descripción detallada de la Figura 1. El flujo 59 es refrigerado en el intercambiador térmico 47, después es separado en: un primer fluido 60A, que pasa una válvula 60 para a continuación ser calentado en el intercambiador 47 para proporcionar un fluido 62, y/? un segundo fluido, que pasan en una válvula 61 que es dado a continuación con el fluido 60 después del calentamiento de este último en el intercambiador 47, para proporcionar el fluido 62. Este último fluido 62 es entonces calentado en la sucesión de intercambiadores térmicos 26, 20, 9, 6, 2 y 16 y es, en esta modalidad preferida, finalmente reciclado hacia el sistema de compresión del gas fuera del campo de aplicación de esta invención. La eliminación del acetileno del producto 31 puede realizarse por absorción y extracción por un solvente en lugar de la hidrogenación sin abandonar el campo de aplicación de la presente invención.

La presente invención es ilustrada y descrita siguiendo las modalidades preferidas, pero debe comprenderse que los cambios y las modificaciones pueden efectuarse por el experto en la materia sin salirse del campo de aplicación de la presente invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Claims (14)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones .

1. El procedimiento de fraccionamiento de un gas sensiblemente anhidro emitido de la pirólisis de hidrocarburos, que concentra hidrógeno e hidrocarburos, especialmente los hidrocarburos de Ci a C3, que incluye el etileno, propileno y acetileno, en al menos una corriente enriquecida en hidrógeno y/o metanoj a al menos una corriente enriquecida en etileno y empobrecida en acetileno y al menos una corriente enriquecida con propileno, caracterizado porque: a) se enfria y se licúa progresivamente dicho gas emitido de la pirólisis de los hidrocarburos bajo presión por el paso en una serie de zonas de intercambio de calor, cada vez más frías, se separa dichO'':gas de la pirólisis en al menos un condensado después -del paso en cada una de las zonas de intercambio de calor, al menos uno de los condensados está enriquecido con propileno y al menos otro condensado está enriquecido con etileno y con etano y concentra la solución una proporción menor de hidrógeno, de metano y de acetileno, y se recolecta el gas residual, rico en hidrógeno, b) se evapora al menos en parte, por disminución de la presión, el condensado enriquecido con etileno y etano y el condensado enriquecido con propileno y se les calienta independientemente o no en' al -menos una de dichas zonas de intercambio de calor, por- intercambio térmico con los fluidos a enfriarse, incluyendo al menos el gas emitido de la pirólisis, para proporcionar respectivamente una fracción al menos parcialmente evaporada emitida de la expansión y el calentamiento de la fracción enriquecida con etileno y con etano, y una fracción al menos parcialmente evaporada emitida de la expansión y del calentamiento de la fracción enriquecida con propileno, de manera que se proporciona' al menos una parte del frió necesario para el enfriamiento y la licuefacción progresiva de al menos dicho gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos al momento de su paso en dicha zona sucesiva de intercambio de calor, c) se introducen las fracciones al menos parcialmente evaporadas emitidas de la etapa (b) en una parte de una columna de destilación llamada (Cl) desetanizadora, el condensado . al menos parcialmente evaporado enriquecido en etileno y en etano es admitida en un punto de dicha parte de la columna de" destilación (Cl) más elevada que el condensado al menos parcialmente evaporado enriquecido en propileno, dicha parte de la columna de destilación (Cl) funciona en condiciones de temperatura y presión que permiten separar, en una parte superior, una primer corriente de domo gaseosa enriquecida con etileno y con etano y que concentra, en proporción menor, acetileno, hidrógeno y metano, y en una parte inferior, una primer corriente de fondo liquida enriquecida con propileno, que es recolectada, d) se envia la primer corriente del domo gaseosa enriquecida con etileno y con etano que proviene de la etapa (c) en una zona de eliminación de acetileno (Rl) por extracción con un solvente y/o por hidrogenación selectiva del acetileno por medio del hidrógeno contenido en la primer corriente del domo gaseosa, para proporcionar una corriente esencialmente exenta de acetileno, y e) se enfria y se fracciona, en una parte de una columna de destilación llamada desmetanizadora (C2), la corriente gaseosa esencialmente exenta de acetileno emitida de la etapa (d) en una segunda fracción gaseosa del domo, enriquecida con hidrógeno y/o metano, que es recolectada, y una segunda fracción liquida del fondo, enriquecida con etileno y con etano y esencialmente exenta de acetileno, que también es recolectada.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la' corriente del gas emitida de la pirólisis de hidrocarburos es a una presión de 15.3-51 kg/cm2 (15-50 bares), de preferencia 28.56-38.76 kg/cm2 (28-38 bares), y en que la zona de destilación (Cl) está a una presión de 10.2-30.6 kg/cm2 (10-30 bares), de preferencia 14.28-24.48 kg/cm2 (14-24 bares), más baja que la presión del gas de pirólisis.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque los condensados evaporados introducidos en la parte de la columna de destilación (CÍ), llamada desetanizadora, contiene el hidrógeno disuelto en una proporción tal que la primer corriente de domo gaseosa concentra del 2 al 10%, de preferencia del 4 a 5% en moles, de hidrógeno, y la etapa (d) se aplica por la hidrogenación selectiva esencialmente en etileno del acetileno contenido en la primer corriente de domo gaseosa, por medio del hidrógeno contenido en la primer corriente el domo gaseosa de la etapa (c), ta temperatura de la zona de hidrogenación está comprendida entre 0 y 160°C incluidos.

4. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el hidrógeno disuelto en los condensados evaporados introducidos en la parte de la columna de destilación (Cl) llamada desetanizadora, es el único hidrógeno utilizado para la hidrogenación efectuada en la etapa (d) .

5. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, · caracterizado porque se envía en la parte alta del desetanizador (Cl) de la etapa (c), dos o tres condensados obtenidos después del paso sucesivo del gas de la pirólisis respectivamente en dos o tres zonas de intercambio de calor de la etapa (a) , considerando que la primer zona de intercambio de calor es aquélla que es la primera en estar en contacto con el. gas de pirólisis.

6. El procedimiento de conformidaV con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado " 3 porque la segunda fracción gaseosa del domo/ emitida del desmetanizador es depurada por destilación para recuperar el etileno y el etano.

7. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el gas de pirólisis es un gas de pirólisis de etano o de una mezcla de etano/propano y en que la segunda fracción gaseosa del domo -emitida del desmetanizador, está mezclada con el gas de la pirólisis, sin recuperación de etileno, para un tratamiento nuevo en mezcla con el gas de la pirólisis en la etapa (a) .

8. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido de hidrógeno de la primer corriente de domo gaseosa, emitida del desetanizador, se aumenta por la adición de hidrógeno que proviene del domo de un separador, de un fluido parcialmente condensado, el fluido proviene de la refrigeración en una zona de intercambio de calor del fluido residual gaseoso, que proviene de la refrigeración en las zonas de intercambio de calor sucesivas del gas de pirólisis.

9. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se recicla una parte de la segunda fracción liquida del fondo que proviene del desmetariizador, hacia el desetanizador, de manera que se reduce la concentración de acetileno de la primer corriente de domo gaseosa, emitida del desetanizador.

10. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la etapa (d) se aplica por extracción del acetileno por medio de un solvente.

11. El procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones ' anteriores, caracterizado porque la concentración de monóxido de carbono contenida en la primer corriente de domo gaseosa, tiene un efecto moderador sobre la velocidad de la reacción catalizada en la zona de eliminación del acetileno (Rl) .

12. Gases enriquecidos con hidrógeno y/o metano y/o hidrocarburos superiores obtenidos por el procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

13. El producto enriquecido con etileno obtenido por el procedimiento de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. instalación de fraccionamiento de un gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos que concentra el hidrógeno y los hidrocarburo, especialmente los hidrocarburos de Ci a C3, incluyendo el etileno, propileno y acetileno, en al menos una corriente enriquecida en hidrógeno y/o metano, al menos una corriente enriquecida en etileno y empobrecida con acetileno, y al menos una corriente enriquecida con propileno, caracterizada porque contiene: a) medios para enfriar y licuar progresivamente el gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos bajo presión, por el paso en una serie de zonas de intercambio de calor cada vez más frios, y medios para separar el gas de pirólisis al menos en un condensado después del paso en cada una de las zonas de intercambio de calor, al menos uno de los condensados está enriquecido con propileno y al menos otro condensado está enriquecido con etileno, y etanof y concentrando en solución una proporción menor de hidrógeno, de metano y de acetileno, y medios para recolectar el gas no condensado residual rico en hidrógeno. b) medios para evaporar al menos en parte, por disminución de la presión, el condensador enriquecido con etileno y con etano y el condensado enriquecido con propileno y medios para calentar independientemente en al menos una de las zonas de intercambio de calor, por el intercambio térmico con los fluidos a enfriarse, para proporcionar respectivamente una fracción al menos parcialmente evaporada emitida por la expansión y el calentamiento de la fracción enriquecida con etileno y con etano, y una fracción al menos parcialmente evaporada emitida de la expansión y el calentamiento dé la fracción enriquecida con propileno, de manera que se proporciona al menos una parte del frío necesario para el enfriamiento y la licuefacción progresiva de al menos el gas emitido de la pirólisis de hidrocarburos al momento de su paso sucesivo en las zonas de intercambio de calor, c) medios para introducir las fracciones al menos parcialmente evaporadas emitidas de la' etapa (b) en una parte de una columna de destilación llamada desetanizadora, el condensado al menos parcialmente evaporado enriquecido con etileno y con etano es admitido en una parte de la columna de destilación más elevado que el condensado al menos parcialmente evapora enriquecido con propileno, la parte de la columna de destilación funciona en condiciones de temperatura y presión que permiten separar, en una parte superior, una primer corriente de domo gaseosa enriquecida con etileno y etano que concentra, en proporción menor, acetileno, hidrógeno y metano, y en una parte inferior, una primer corriente de fondo liquida enriquecida con propileno que es recolectada, d) medios para transportar o enviar a la primer corriente de domo gaseosa enriquecida con etileno y etano que proviene de la etapa (c), en una zona de eliminación de acetileno por la extracción con un solvente y/o por la hidrogenación selectiva del acetileno por medio del hidrógeno contenido en la primer corriente de domo gaseosa, para proporcionar una corriente esencialmente exenta de acetileno, y e) medios paira enfriar y fraccionar, en una parte de una columna de destilación llamada desmetanizadora, la corriente gaseosa esencialmente exenta de acetileno emitida por la etapa (d) , en una segunda fracción gaseosa de domo, enriquecida con hidrógeno y/o metano, que es recolectada, y una segunda fracción liquida de fondo, enriquecida con etileno y etano esencialmente exenta de acetileno, que es igualmente recolectada.