PT691393E - Processo de secagem de uma mistura gasosa ou liquida por meio de um adsorvedor composto por alumina e por um peneiro molecular - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
“PROCESSO DE SECAGEM DE UMA MISTURA GASOSA OU LÍQUIDA POR MEIO DE UM ADSORVEDOR COMPOSTO POR ALUMINA E POR UM PENEIRO MOLECULAR*’
Os processos de eliminação da água de gases industriais ou de uma mistura . de hidrocarbonetos gasosos ou líquidos por passagem destes últimos através de adsorventes são conhecidos.
Os peneiros moleculares são particularmente utilizados para tais processos. No entanto, os peneiros moleculares deterioram-se rapidamente devido à presença de água dita insolúvel, ou seja líquida, nos gases ou líquidos a secar. Com efeito, aquela conduz a uma perda de rendimento por eliminação da água e a um envelhecimento acelerado dos peneiros.
Para evitar isso, é conhecido proteger os peneiros moleculares por uma camada de alumina, de gel de sílica ou de carvão activado que tem por papel adsorver a água líquida. As combinações das camadas de alumina e dos peneiros moleculares permitem prolongar a duração de vida do peneiro e assegurar uma boa secagem dos gases ou líquidos.
Todavia, faz-se sentir ainda a necessidade de um aumento da duração de vida destes peneiros moleculares e da sua eficácia em adsorção. O objectivo da invenção é propor um processo de eliminação da água de gases industriais ou de uma mistura de hidrocarbonetos gasosos ou líquidos por meio de um adsorvente composto pela combinação de camadas de peneiros moleculares e de alumina a fim de se obter um rendimento de eliminação da água satisfatório ao mesmo tempo que se reduz de maneira considerável o envelhecimento do adsorvente. ?
O objecto da invenção é propor um processo de secagem de uma mistura gasosa ou líquida por passagem da referida mistura num adsorvedor, caracterizado pelo facto de a zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor comportar uma zona a montante de alumma e uma zona a jusante de peneiro molecular.
Outras características da invenção aparecerão no decurso da leitura da descrição e dos exemplos não limitativos. A invenção refere-se em primeiro lugar a um processo de secagem de uma mistura gasosa ou líquida por passagem da referida mistura num adsorvedor, caracterizado pelo facto de a zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor comportar uma zona a montante de alumina e uma zona a jusante de peneiro molecular.
Mais precisamente, este processo diz respeito à eliminação de misturas gasosas ou líquidas. A composição dessa mistura pode ser muito variada. Podem-se citar em especial os gases industriais ou as misturas de hidrocarbonetos gasosos ou líquidos. Os gases a secar podem ser, por exemplo, os gases naturais de tipo metano, etano, ..., ou gases associados, obtidos quando da separação líquido/gás das fracções de petróleo, os gases que resultam do craqueamento por vapor, ou do craqueamento catalítico por fluido (FCC), os gases industriais, tais como os gases puros: N:, O?, Ar, ..., os gases de instalações de fabricação de coque ou os gases que resultam dos processos tais como a reformação catalítica, o hidrocraqueamento, etc.. Os líquidos a secar podem ser condensados de gases naturais de tipo C02, ar líquido ou GPL (gás de petróleo liquefeito) tais como o propano e o butano, por exemplo.
Estas misturas podem ser insaturadas, saturadas ou sobressaturadas de água. O processo utiliza o principio de separação da água de gases ou líquidos que 3 a contêm por adsorção daquela sobre camadas de aluminas e de peneiros moleculares. O processo consiste em introduzir os gases ou líquidos a secar num adsorvedor onde eles vão encontrar sucessivamente uma camada de alumina e uma camada de peneiro molecular. A introdução dos gases ou líquidos pode também realizar-se pela parte de cima ou pela parte de baixo do adsorvedor desde que os gases ou líquidos passem inicialmente na camada de alumina e em seguida somente na camada de peneiro molecular.
Na realização do processo, a alumina adsorve a água sob a forma gasosa mas também essencialmente a água sob forma líquida, enquanto que o peneiro molecular só adsorv e água gasosa.
No processo de acordo com a invenção, é essencial que a alumina e o peneiro molecular sejam introduzidos nas condições precisadas. É preciso, por um lado, que a alumina não esteja situada na zona de transferência de massa de adsorção da água do adsorvedor. A noção de zona de transferência de massa, aqui utilizada, corresponde à noção clássica de zona de transferência de massa no domínio técnico das adsorções sobre leitos, ou seja que ela se define como a porção do adsorvedor na qual a concentração de adsorvido, aqui a água, sobre o adsorvente varia desde a concentração nula até à concentração de adsorção máxima no equilíbrio Esta zona de transferência de massa é geralmente de comprimento constante e desloca-se no decurso do ciclo de adsorção a partir da entrada do adsorvedor até à sua saida (no sentido de introdução dos gases ou líquidos).
Muito precisamente, a zona de transferência de massa define-se, na presente invenção, como sendo a zona de transferência de massa tomada no momento em que 4 4
a água atravessa a saída do adsorvedor, ou seja o momento em que a capacidade de adsorção do adsorvente é saturada e o ciclo terminado.
Por outro lado, é preciso que a alumina seja colocada na zona dita a montante da zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor e o peneiro molecular na zona dita a jusante da referida zona de equilíbrio do adsorvedor. A zona a montante, que comporta alumma, corresponde à parte da zona de equilíbrio que é a primeira em contacto com os gases ou líquidos a secar, e a zona a jusante, que comporta peneiro molecular, corresponde à parte da zona de equilíbrio que é a última em contacto com a mistura gasosa ou líquida a secar. A zona de equilíbrio corresponde, por sua vez, à noção clássica de zona de equilíbrio do domínio técnico das adsorções sobre leitos. Ela define-se, portanto, como a porção do adsorvedor na qual a concentração de adsorvido, aqui a água, sobre o mesmo adsorvente é constante. O comprimento desta zona de equilíbrio aumenta no decurso do ciclo de adsorção.
No quadro da invenção, a zona de equilíbrio define-se também como sendo a zona de equilíbrio tomada no momento em que a água atravessa a saída do adsorvedor, ou seja no momento em que a capacidade de adsorção do adsorvente é saturada e o ciclo terminado, e portanto no mesmo momento em que a zona de transferência de massa é definida.
De uma maneira prática a zona de transferência de massa define-se a partir de isotérmicas de adsorção dos adsorventes utilizados para uma pressão e uma temperatura fixadas e coeficientes de difusão interna e externa dos adsorvidos nos adsorventes, determina-se a zona de equilíbrio a partir das isotérmicas de adsorção dos adsorventes utilizados à temperatura e pressão fixadas. 5 5
De uma maneira geral, na zona de equilíbrio do adsorvedor, a razão do volume de alumina e do peneiro molecular (Q), é no máximo de 0,95.
Neste caso, e em toda a descrição, os volumes de alumina e de peneiro molecular correspondem aos volumes determinados no momento da carga do adsorvedor.
De uma maneira preferencial, na zona de equilíbrio do adsorvedor, a razão do volume de alumina para o de alumina e peneiro molecular (Q) encontra-se compreendida entre 0,05 e 0,95, de maneira ainda mais preferencial, esta razão encontra-se compreendida entre 0,05 e 0,8, e mais preferencialmente entre 0,2 e 0,8, em função dos modos de realização.
No em que a mistura gasosa ou líquida se encontra sobre-saturada ou saturada com água e de acordo com um primeiro modo de realização, a razão do volume de alumina para o de alumina e peneiro molecular na zona de equilíbrio de adsorção da água (Q) encontra-se de preferência compreendida entre 0,5 e 0,8. Uma tal razão de volumes permitirá eliminar eficazmente a água. Considera-se que uma mistura gasosa se encontra sobre-saturada com água quando ela contém, a uma temperatura e uma pressão dadas, água em fase gasosa e em fase líquida; e que uma mistura líquida se encontra sobre-saturada com água quando contiver água miscível e água não miscível com os constituintes do líquido.
De acordo com o segundo modo de realização, que corresponde ao caso em que a mistura gasosa líquida se encontra sub-saturada ou saturada com água, a razão do volume da alumina para o da alumina e do peneiro molecular na zona de equilíbrio e de adsorção de água (Q) encontra-se compreendida de preferência entre 0,05 e 0,30. Uma mistura gasosa encontra-se sub-saturada com água a uma 6 6
temperatura e a uma pressão dadas quando ela contiver uma quantidade de água gasosa inferior à que corresponde à saturação, correspondendo a referida saturação à solubilidade máxima da água na mistura gasosa a uma temperatura e a uma pressão dadas. Uma mistura líquida encontra-se sub-saturada com água a uma temperatura dada quando ela contiver uma quantidade de água miscível inferior à da saturação correspondendo a saturação à solubilidade máxima da água na mistura líquida a uma temperatura dada.
As aluminas utilizadas no processo de acordo com a invenção são, de uma maneira geral, resultantes da desidratação rápida de pelo menos um hidróxido de alumínio tal como a baierite, a hidrargilite ou gibsite, a nordstrandite e/ou pelo menos um oxi-hidróxido de alumínio tal como a boemite, a pseudoboemite e a diáspora. Elas podem ser resultantes, em particular, do processo descrito na patente de invenção FR 1 108011. Podem igualmente utilizar-se geles de alumina.
As aluminas especiais Sphéralite® 501A e C, 505A e CR comercializadas por Procatalyse são convenientes para este tipo de processo. E possível utilizar quaisquer tipos de peneiros moleculares adaptados à secagem de misturas gasosas ou líquidas. Estes peneiros podem compreender em particular zeolites. Utilizar-se-á de preferência zeolites escolhidas de entre o grupo compreende as zeolites A e X. De maneira ainda mais preferencial, utilizar-se-ão peneiros moleculares compostos por zeolite posta em forma por intermédio de um ligante que pode ser uma argila (caulinite, bentonite. montmorilonite, atalpulgite, ...), uma alumina (gel de alumina ou alumina resultante da desidratação rápida de hidróxidos ou de oxi-hidróxidos de alumínio), uma mistura de sílica e de alumina amorfa, um gel de sílica, ou ainda óxido de titânio. 7 7
A natureza da camada de peneiro molecular e o tamanho dos peneiros moleculares na zona de transferência de massa e na zona de equilíbrio podem ser diferentes. Por exemplo, se o peneiro se apresentar sob a forma de extrudidos, os seus diâmetros podem variar conforme eles se encontrem na zona de transferência de massa ou na zona de equilíbrio de adsorção da água. O processo necessita da utilização de pelo menos um adsorvedor carregado nas proporções e pelos produtos definidos anteriormente. A unidade que utiliza o processo pode ser constituída por diversos adsorvedores que funcionam em série ou em paralelo, funcionando alguns deles em modo de adsorção enquanto que os outros funcionam em modo de regeneração. A invenção diz igualmente respeito a um processo de secagem de uma mistura líquida ou gasosa tal como definida anteriormente na qual a mistura compreende ainda HC1 e caracteriza-se pelo facto de a zona de adsorção da água do adsorvedor ser precedida, no sentido de passagem da mistura no adsorvedor, por uma zona à base de alumina que permite eliminar o HC1 contido na mistura. O processo de secagem de acordo com a presente invenção pode pois ser combinado de uma maneira mais geral com processos de eliminação de compostos diferentes da água, tais como por exemplo HC1. Neste caso, introduz-se a mistura gasosa ou líquida da qual se pretende eliminar a água e o HC1 num adsorvedor que compreende uma primeira zona de adsorção de HC1 e de alumina e uma segunda zona de adsorção da água que utiliza o processo de acordo com a invenção, ou seja uma zona de adsorção da água cuja a zona de equilíbrio comporta uma zona a montante de alumina e uma zona a jusante dé peneiro molecular. A primeira zona de adsorção do HC1 é constituída de uma maneira geral por 8 /
uma alumina do mesmo tipo das citadas anteriormente e preferivelmente dopadas com um metal alcalino-terroso. A invenção refere-se igualmente a um processo de secagem de uma mistura líquida ou gasosa tal como definido anteriormente no qual a mistura compreende ainda H2S e caractenzado pelo facto de a zona de adsorção da água do adsorvedor ser seguida, no sentido de passagem da mistura no adsorvedor, por uma zona à base de peneiro molecular que permite eliminar o H2S contido na mistura.
Neste caso, introduz-se a mistura gasosa ou líquida da qual se pretende eliminar a água e o H2S num adsorvedor que compreende uma primeira zona de adsorção da água que utiliza o processo de acordo com a invenção, ou seja uma zona de adsorção da água cuja a zona de equilíbrio comporta uma zona a montante de alumina e uma zona a jusante de peneiro molecular, e uma segunda zona de adsorção de H2S à base de peneiro molecular. A segunda zona de adsorção do H2S é em geral à base de peneiros moleculares do tipo dos citados anteriormente, e trata-se de preferência de peneiros moleculares do tipo 5A.
Finalmente, a invenção refere-se a um processo de secagem de uma mistura líquida ou gasosa tal como definida anteriormente, no qual a mistura compreende ainda HC1 e H2S e caractenzado pelo facto de a zona de adsorção da água do adsorvedor ser precedida, no sentido de passagem da mistura no adsorvedor, por uma zona à base de alumina que permite eliminar o HC1 contido na mistura, e seguida por uma zona à base de peneiro molecular que permite eliminar o H2S contido na mistura. A título de exemplos, dào-se a seguir alguns elementos sobre as condições de
9 funcionamento dos adsorvedores, entendendo-se que o especialista na matéria adaptará, se necessário, estas condições em função do tipo de mistura gasosa ou líquida tratada. A velocidade superficial da mistura gasosa no adsorvedor encontra-se compreendida entre 1 e 20 m/min e a da mistura líquida entre 0,1 e 2 m/min. A pressão no seio do adsorvedor encontra-se compreendida entre 0,8 bar (600 mm Hg) e 150 bar. A temperatura no seio do adsorvedor encontra-se compreendida entre -40 e 100°C.
Logo que adsorção se encontra terminada, regenera-se o adsorvedor por introdução de um fluido elevando a temperatura e/ou por redução da pressão parcial. A temperatura pode encontrar-se compreendida entre 0 e 350°C e a pressão de regeneração (PG) entre 1 e 120 bar. No caso de redução da pressão parcial, a despressunsação é no máximo de 4 bar/min.
Os exemplos segumtes ilustram a invenção, sem limitar, no entanto, o seu alcance. EXEMPLOS 1 A 14
Em todos os exemplos 1 a 14, o gás tratado é gás natural cuja composição em volume é a seguinte:
Azoto 1,3% O o 3,0% Metano 75,3% Etano 11,6% Propano 4,6% 10
Tsobutano 1,2% N-butano 1,4% Isopentano 0,4% N-nentano 0,4% N-hexano 0,1% N-heptano 0,1% H2S 10 ppm em volume . variando o seu teor em água de 1000 ppm a 1450 ppm em volume.
Em todos os exemplos, as condições operatórias de adsorção são as sesuintes:
Pressão 46,0 bar Temperatura 30°C Tempo de adsorção 24 horas Caudal por secador 30 m3/h [Nm3/h] Sentido do fluxo de baixo para cima E as condições operatórias de regeneração são as seguintes:
Tipo de gás gás natural seco Pressão de regeneração 40 ou 15 bar Sentido dõ fluxo de cima para baixo Temperatura 260°C Tempo de aquecimento 4 h Tempo de arrefecimento 4 h
Caudal de gás 4 m3/h [Nm3/h] A unidade é constituída por três adsorvedores que funcionam em paralelo dos quais dois adsorvem enquanto o terceiro dessorve. O fluido que circula de baixo para cima, encontra, na parte de baixo da coluna a zona de equilíbrio formada na sua camada inferior ou zona a montante de uma camada de alumina e na sua camada superior ou zona a jusante uma camada de peneiro molecular, e encontra-se, por cima da zona de equilíbrio de adsorção da água, a zona de transferência de massa de adsorção de água formada unicamente por peneiro molecular.
Os adsorvedores são colunas com um diâmetro interno igual a 70 mm. A alumina utilizada na zona de equilíbrio é a alumina Sphéralite® 501 A, comercializada por Procatalyse, trata-se de uma alumina activada que se apresenta sob a forma de bolas com 2 a 5 mm de diâmetro. O peneiro molecular utilizado na zona de equilíbrio é uma zeolite sob a forma de extrudidos com um diâmetro igual a 3,2 mm e o da zona de transferência de massa uma zeolite sob a forma de extrudidos com um diâmetro igual a 1,6 mm. Trata-se nos dois casos de peneiros moleculares 4ANG comercializados por Procatalyse. - EXEMPLOS 1 a 4 O gás natural a tratar encontra-se em sub-saturação de água e compreende 1000 ppm de água em volume. PÕem-se em paralelo os factores de envelhecimento (F) de duas unidades que funcionam de acordo com o processo da invenção, uma com uma razão do volume de alumina para o volume de alumina e do peneiro molecular, na zona de equilíbrio de adsorção da água, Q de 0,107, a outra de 0,152, com os factores de envelhecimento de uma unidade constituída unicamente, na sua zona de equilíbrio 12 da adsorção da água, por peneiro molecular (Q = 0) e por uma unidade constituída unicamente, na sua zona de equilíbrio da adsorção da água, por alumina (Q = 1). O factor de envelhecimento é a razão da capacidade real de adsorção da água do sistema de adsorvente ao cabo de x regenerações sobre a capacidade real de adsorção da água do sistema de adsorvente novo, ou seja ao cabo de uma regeneração
Mais precisamente, os ad sorve dores de acordo com a invenção têm a composição seguinte:
Quadro 1
Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo comparativo 3 Exemplo comparativo 4 Massa e volume na unidade Q = 0.107 Massa e volume na unidade 0 = 0.152 Massa e volume na unidade 0= 1 Massa e volume na unidade Q = 0 Zona de equilíbrio de adsorção da água alumina 0.61 0.85 1 5.61 01 activada 474 g 685 g 4450 g 0g peneiro 5.01 4.751 01 5,61 molecular 3500 g 3300 g r·*- 00 Zona de equilíbrio da massa de adsorção da água peneiro 1 1 1 1 1 1 1 1 molecular 700 g _Mi_ 700 g 700 g
Em função do número de regenerações dos adsorvedores, medem-se os factores de envelhecimento (F) das unidades de razão Q = 0,107 e 0,152 que funcionam sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar e comparam-se com os factores de envelhecimento (F) das unidades de razão Q = 0 e 1 que funcionam sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar.
Mediram-se factores idênticos para as unidades de razão Q = 0,107 e 0,152. Obtiveram-se os resultados seguintes: QUA. 2
Quadro 2
Exemplos 1 e 2 Exemplo comparativo 1 Exemplo comparativo 4 Número de regeneração por adsorvedor F para as unidades Q = 0.107 e 0.152 PG = 40 bar F para a unidade Q= * PG = 40 bar F para a unidade Q = 0 PG = 40 bar 1 l l 1 10 0.96 0.92 0.88 100 0.90 0.88 0.78 200 0.88 0.80 0.69 500 0.85 0.75 0.60 700 0.84 0.60 0.52 1000 0.80 0.50 0.48
As concentrações de água dos gases à saída dos adsorvedores de Q = 0,107 e 0,152 e dos adsorvedores de Q = 0 e 1 são equivalentes e inferiores a 0,1 ppm em volume. - EXEMPLOS 5 a 7 O gás natural a tratar compreende 1150 ppm de água em volume. Põem-se em paralelo os factores de envelhecimento de duas unidades que funcionam de acordo com o processo da invenção, uma com a razão do volume de alumma para o volume de alumma e de peneiro molecular da zona de equilíbrio de adsorção da água Q de 0,141, a outra de 0,25, com os factores de envelhecimento de uma unidade constituída, na sua zona de equilíbrio de adsorção da água, unicamente por peneiro molecular, portanto de razão Q = 0.
Mais precisamente, os adsorvedores de acordo com a invenção têm a composição seguinte: QUA. 3
Quadro 3
Exemplo 5 Exemplo 6 Exemplo comparativo 7 Massa e volume na Massa e volume na Massa e volume na unidade unidade unidade O-0.141 Q = 0.25 0=0 Zona de equilíbrio de adsorçào da água alumina 0.91 1.61 01 activada 714 g 1270 g 0g peneiro 1 1 4.81 6.41 molecular 3800 g 3325 g 4450 g Zona de equilíbrio da massa de adsorçào da agua peneiro 1 1 1 1 1 1 molecular 700 g 700 g 700 g
Em função do número de regenerações dos adsorvedores, medem-se os factores de envelhecimento (F) das unidades de razão Q = 0,142 e 0,25 que funcionam sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar e comparam-se com os factores de envelhecimento (F) da unidade de razão Q = 0 que funciona sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar ou de 15 bar.
Mediram-se factores idênticos para as unidades de razão Q = 0,142 e 0,25. Obtêm-se os resultados seguintes:
Quadro 4
Exemplos 5 e 6 Exemplo comparativo 7 Exemplo comparativo 7 Número de regeneração por adsorvedor F para as unidades 0 = 0.141 e 0.25 PG = 40 bar F para a unidade Q = 0 PG = 40 bar F para a unidade Q = 0 PG = 15 bar 1 1 1 1 10 0.96 0.91 0.93 100 0.90 0.86 0.88 200 0.88 0.78 0.82 500 0.85 i 0.70 0.75 700 0.84 | 0.55 0.65 1000 0.80 | 0.40 0.45
Constata-se que o envelhecimento dos adsorvedores de razão Q - 0,142 e 0,25 é menos acentuado que o do adsorvedor de razão Q = 0. mesmo se este último for regenerado sob uma PG de 15 bar que limita o envelhecimento do adsorvedor em 15 relação a um funcionamento a PG = 40 bar.
As concentrações de água dos gases à saída dos adsorvedores de Q = 0,141 e 0,25 e do adsorvedor de Q = 0 são equivalentes e inferiores a 0,1 ppm em volume. - EXEMPLOS 8 a 10 O gás natural a tratar compreende 1260 ppm de água em volume. PÕem-se em paralelo os factores de envelhecimento de duas unidades que funcionam de acordo com o processo da invenção, uma com uma razão do volume de alumma para o volume de alumina e peneiro molecular na zona de equilíbrio de adsorção da água (Q) de 0,292, a outra de 0,5, com os factores de envelhecimento de uma unidade constituída, na sua zona de equilíbrio de adsorção da água, unicamente por peneiro molecular, portanto de razão Q = 0.
Mais precisamente, os adsorvedores de acordo com a invenção têm a composição seguinte:
Quadro 5
Exemplo 8 Exemplo 9 Exemplo comparativo 10 Massa e volume na Massa e volume na Massa e volume na unidade unidade unidade Q = 0.292 0 = 0.5 0=0 Zona de equilíbrio alumina 2.1 1 3.61 0 1 activada 1660 g 2850 g Fg peneiro 5.1 1 3,61 7.21 molecular 3519.¾ 2480 g 4970 g Zona de transferência de massa peneiro 1 1 1 1 1 1 molecular 700 g 700 g 700 g
Em função do número de regenerações dos adsorvedores, medem-se os factores de envelhecimento (F) das unidades de razão Q = 0,296 e 0,5 que funcionam sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar e comparam-se com os factores de envelhecimento (F) da unidade de razão Q = 0 que funciona sob uma 16 pressão de regeneração (PG) de 40 bar ou de 15 bar.
Mediram-se factores idênticos para as unidades de razão Q = 0,292 e 0,5.
Obtêm-se os resultados seguintes:
Quadro 6
Exemplos 8 e 9 Exemplo comparativo 10 Exemplo comparativo 10 Número de regeneração por adsorvedor F das unidades Q = 0.292 e 0.5 PG = 40 bar F da unidade Q = 0 PG = 40 bar F da unidade Q = () PG = 15 bar 1 1 1 1 10 0.97 0.88 0.90 100 0.92 0.72 0.76 200 0.88 0.52 0.56 500 0.85 0.42 0.45 700 0.84 0.35 0.39 1000 0.80 0.15 0.20
Constata-se que o envelhecimento dos adsorvedores de razão Q = 0,296 e 0,5 é menos acentuado que o do adsorvedor de razão Q = 0, mesmo se este último for regenerado sob uma PG de 15 bar que limita o envelhecimento do adsorvedor em relação ao funcionamento a PG = 40 bar.
As concentrações de água dos gases à saída dos adsorvedores de Q = 0,296 e 0,5 e do adsorvedor Q = 0 são equivalentes e inferiores a 0,1 ppm em volume. - EXEMPLOS 11 a 14 O gás natural a tratar encontra-se em sobressaturação e compreende 1450 ppm de água em volume. Põem-se em paralelo os factores de envelhecimento de duas unidades que funcionam de acordo com o processo da invenção, uma com uma razão do volume de alumina para o volume de alumma e de peneiro molecular na zona de equilíbrio de 0,5, a outra de 0,8, com os factores de envelhecimento de uma unidade constituída, na sua zona de equilíbrio de adsorção da água, unicamente por peneiro 17 molecular, portanto de razão Q = 0, e por uma unidade constituída, na sua zona de equilíbrio da adsorção da água, unicamente por alumina, portanto de razão Q = 1.
Mais precisamente, os adsorvedores de acordo com a invenção têm a composição seguinte:
Quadro 7
Exemplo 11 Exemplo 12 Exemplo comparativo 13 Exemplo comparativo 14 Massa e volume na unidade Q = 0.5 Massa e volume na unidade 0 = 0.8 Massa e volume na unidade O = o Massa e volume na unidade 0=1 Zona de equilíbrio de adsorção da água alumina 4.181 6.681 01 8.36 1 activada 3300 g 5280 g °g 6600 ,g peneiro 4.181 1,681 8.36 1 0 1 molecular 2880 g 1180 g 5770 g O.g Zona de equilíbrio da massa de adsorção da água peneiro 11 1 1 1 1 1 1 molecular 700 g 700 g 700 g 700 g
Em função do número de regenerações dos adsorvedores, medem-se os factores de envelhecimento (F) das unidades de razão Q = 0,5 e 0,8 que funcionam sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar e comparam-se com os factores de envelhecimento (F) da unidade de razão Q = 1 que funciona sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar e com os factores de envelhecimento (F) da unidade de razão Q = 0 que funcionam sob uma pressão de regeneração (PG) de 40 bar ou 15 bar.
Medem-se factores idênticos para as unidades de razão Q = 0,5 e 0,8.
Obtêm-se os resultados seguintes: QUA. 8 18
Quadro 8
Exemplos 11 e 12 Exemplo Exemplo Exemplo comparativo 13 comparativo 14 comparativo 13 Número de F para as unidades F para a unidade F para a unidade F para a unidade regeneração por Q = 0.5 e 0.8 Q = 0 O II o Q = 0 adsorvedor PG = 40 bar PG = 40 bar PG = 40 bar PG = 15 bar 1 1 1 1 1 10 0.96 0.70 0.90 0.75 100 0.90 0.40 0.80 0.50 200 0.88 0.30 0.70 0.25 500 0.85 0.10 0.65 0.15 700 0.84 0 0.57 0.05 1000 0.80 0 0.50 0
As concentrações de água dos gases à saída dos adsorvedores de Q = 0,5 e 0,8 e dos adsorvedores de Q = 0 e 1 são equivalentes e inferiores a 0,1 ppm em volume. -EXEMPLOS 15 A 17 O gás tratado é um gás rico em hidrogénio cuja composição em moles é a seguinte: H: 80 Metano 10 Etano 6 Hidrocarbonetos cujo número deC é superior a 3 4 Este gás compreende igualmente água, HC1 e H2S nas proporções seguintes água 1000 ppm em volume HC1 20 ppm em volume H2S 10 ppm em volume Neste exemplo as condições operatórias de adsorção são as seguintes:
Pressão .. 10 bar i 19 a
25°C
Temperatura
Tempo de adsorção 12 h
Caudal 50 m3/h [NmVh]
Sentido do fluxo de baixo para cima e as condições operatórias da regeneração são as seguintes:
Tipo de gás gás seco rico em hidrogénio
Pressão de regeneração 9,5 bar
Sentido do fluxo de baixo para cima
Temperatura 260°C
Tempo de aquecimento 6 h
Tempo de arrefecimento 5,5 h 5 m3/h [Nm3/h]
Caudal de gás A unidade é constituída por dois adsorvedores que funcionam em paralelo dos quais um adsorve enquanto o segundo dessorve. <
Os adsorvedores são colunas com um diâmetro igual a 1400 mm. Põem-se em paralelo o factor de envelhecimento de uma unidade que funciona de acordo com o processo da invenção com uma razão do volume de alumina para o volume de alumina e de peneiro molecular na zona de equilíbrio de adsorção da água de 0,2 com os factores de envelhecimento de unidades constituídas unicamente por peneiro molecular, portanto de razão Q = 0 ou unicamente por alumina, portanto de razão Q = 1.
Mais precisamente, as unidades apresentam as composições seguintes: QUA. 9 20
Quadro 9
Exemplo 15 Exemplo comparativo 16 Exemplo comparativo 17 ! Q=o.2 0 = 0 Q = i Massa e tipo de adsorvente Massa e tipo de adsorvente Massa e tipo de adsorvente Zona de adsorção do HC1 alumina 5000 g 0g 5000 g activada tipo SAS 357 tipo SAS 357 peneiro molecular 0g 5000 g tipo 4 ANG 0g Zona de equilíbrio de adsorção da água alumina 500 g 0g 2500 g activada tipo SAS 357 tipo SAS 357 peneiro molecular 2000 g tipo 4 ANG 2500 g tipo 4 .ANG 0g Zona de transferência da massa da água alumina 0g 0g 500 g activada tipo SAS 357 peneiro molecular 500 g tipo 4 ANG 500 g tipo 4 ANG ()g Zona de adsorção de H2S alumina 0g 0g 1900 g activada tipo SAS 357 peneiro molecular 1900 g tipo 5 AS 1900 g tipo 4 ANG 0g A alumina SAS 357 comercializada por Procatalyse é constituída por bolas de alumina dopada com sódio com um diâmetro compreendido entre 2 e 5 mm. O peneiro molecular 4ANG comercializado por Procatalyse é uma zeolite 4 A, que se apresenta sob a forma de extrudidos com um diâmetro igual a 1,6 mm. O peneiro molecular 5AS comercializado por Procatalyse é uma zeolite 5A que se apresenta sob a forma de extrudidos com um diâmetro igual a 1,6 mm.
Em função do número de regenerações dos adsorvedores, medem-se os factores de envelhecimento (F) das unidades. QUA. 10
Quadro 10 Número de regenerações por adsorvedor Factor de envelhecimento unidade Q = 0.2 Factor de envelhecimento unidade Q = 0 Factor de envelhecimento unidade Q = 1 1 1 1 1 10 0.97 0.90 0.93 100 0.91 0.70 0.85 200 0.88 0.60 0.7 500 0.8 0.40 0.6 700 0.75 0.20 0.5 1000 0.67 0 0.3 A saída do adsorvedor cujo Q é igual a 0,2, o teor do gás em água é de 0,2 ppm em volume, em HC1 de 0,1 ppm em volume e em H2S de 0,1 ppm de volume.
Lisboa, 25 de Setembro de 2000
Claims (12)
- REIVINDICAÇÕES 1. Processo de secagem de uma mistura gasosa ou líquida por passagem da referida mistura num adsorvedor, caracterizado pelo facto de a zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor comportar uma zona a montante de alumina e uma zona a jusante de peneiro molecular.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, na zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor, a razão do volume de alumina para o de alumina e peneiro molecular ser no máximo igual a 0,95.
- 3. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, na zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor, a razão do volume da alumina para o da alumina e peneiro molecular se encontrar compreendida entre 0,05 e 0,95.
- 4. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a mistura gasosa ou líquida ser sobressaturada ou saturada com água e a razão do volume da alumina para o da alumina e de peneiro molecular, na zona de equilíbrio, se encontrar compreendida entre 0,5 e 0,8.
- 5. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de a mistura gasosa ou líquida se encontrar subsaturada ou saturada com água e a razão do volume da alumina para o da alumina e de peneiro molecular, na zona de equilíbrio, se encontrar compreendida entre 0,05 e 0,30.
- 6. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a alumina utilizada ser resultante da desidratação rápida de hidróxidos ou de oxi-hidróxidos de alumínio.
- 7. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de os peneiros moleculares utilizados compreenderem pelo menos uma zeolite escolhida de entre o grupo que compreende as zeolites A e X.
- 8. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a velocidade superficial da mistura gasosa no adsorvedor se encontrar compreendida entre I e 20 m/mmuto e a da mistura líquida entre 0,1 e 2 m/minuto.
- 9. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a temperatura no seio do adsorvedor se encontrar compreendida entre 0 e 90°C.
- 10. Processo de secagem de acordo com uma das reivindicações anteriores de uma mistura líquida ou gasosa que compreende ainda HC1, caracterizado pelo facto de a zona de adsorção da água do adsorvedor ser precedida, no sentido de passagem da mistura no adsorvedor, por uma zona à base de alumina que permite eliminar o HC1 contido na mistura.
- 11. Processo de secagem de acordo com uma das reivindicações 1 a 10 de uma mistura líquida ou gasosa que compreende ainda H2S, caracterizado pelo facto de a zona de adsorção da água do adsorvedor ser seguida, no sentido de passagem da mistura no adsorvedor, por uma zona à base de peneiro molecular que permite eliminar o H2S contido na mistura.
- 12. Processo de secagem de acordo com uma das reivindicações 1 a 10 de uma mistura líquida ou gasosa que compreende ainda H2S e HC1, caracterizado pelo facto de a zona de adsorção da água do adsorvedor ser precedida, no sentido de passagem da mistura no adsorvedor, por uma zona à base de alumina que permite eliminar o HC1 contido na mistura, e seguida por uma zona à base de peneiro >r- 3 molecular que permite eliminar o H^S contido na mistura. Lisboa, 25 de Setembro de 2000RESUMO “PROCESSO DE SECAGEM DE UMA MISTURA GASOSA OU LÍQUIDA POR MEIO DE UM ADSORVEDOR COMPOSTO POR ALUMINA E POR UM PENEIRO MOLECULAR” A invenção diz respeito a um processo de secagem de uma mistura gasosa ou líquida mediante passagem da referida mistura num adsorvedor, caracterizado pelo facto de a zona de equilíbrio de adsorção da água do adsorvedor comportar uma zona a montante de alumina e uma zona a jusante de peneiro molecular. Lisboa, 25 de Setembro de 2000
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