PT93233B - Dispositivo e processo para a reducao do derramamento de liquido, e processo de aquilacao de olefinas usando o referido dispositivo - Google Patents
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Description
MEMORIA DESCRITIVA presente invento refere-se, de uma maneira geral, a um processo e a um dispositivo para manusear fluidos. Num seu aspecto refere-se a um dispositivo para manusear fluidos num processo de alquilação· Num seu outro aspecto refere-se a um processo para reduzir o derramamento de material ácido no caso de uma fuga no processo de alquilação·
Antecedentes da invenção
É prática comum na indústria de petróleos produzir combustíveis para motores com elevado índice de octano, alquilan do uma isoparafina com uma olefina na presença de um catalisa dor que é, de preferência, o ácido fluorídrico líquido ou o fluoreto de hidrogénio (HF). Este processo é normalmente conhecido por processo de alquilação HF ou, simplesmente, por processo de alquilação· 0 efluente do reactor de alquilação, contendo hidrocarbonetos e ácido, é usualmente transferido pa ra um vaso sedimentador, de um modo geral, disposto verticalmente, num ponto intermédio ao longo do comprimento do vaso sedimentador. No vaso sedimentador, separa-se uma fase de hi· drocarbonetos de uma fase ácida, com a fase de hidrocarbonetos contida na parte superior do vaso sedimentador e a fase ácida contida na parte inferior do vaso sedimentador. Deste modo, forma-se uma interface líquido-líquido no interior do vaso se dimentador. Oomo aqui se refere, a interface líquido-líquido está localizada num ponto ao longo do comprimento do vaso sedimentador, onde a concentração de ácido do material no vaso sedimentador, é maior, numa quantidade predeterminada, do que a concentração do ácido no produto alquilado fornecido ao sedimentador proveniente do reactor. A fase de hidrocarboneto é fraccionada para separar os hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulição do produto alquilado, enquanto que a fase ácida é arrefecida e reciclada para o reactor de alquilação para ser usada novamente no processo de alquilação· Quando nece_s sário, o catalisador ácido pode ser retirado do sistema para purificação· 0 catalisador ácido purificado e, quando necesrio, ácido fresco adicional são de novo admitidos no reactor de alquilação·
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-3E conhecido que empregando dois ou mais reactores de alquilação e fazendo passar correntes individuais de produto al_ quilado para um vaso sedimentada?comum formando-se assim uma fase comum de catalisador ácido na parte inferior do vaso sedimentador comum, se aumenta a economia de um processo de alquilação. 0 catalisador ácido é então retirado da fase comum e transferido, em correntes individuais, para os reactores de alquilação respectivos. Embora um sistema de alquilação empregando múltiplos reactores e uma fase de catalisador ácido comum seja eficaz para a redução dos custos de equipamento, man. tendo uma proporção desejada de hidrocarbonetos/catalisador pa ra cada um dos reactores, e seja também eficaz para o aumento da produção de materiais com pontos de ebulição na gama dos da gasolina de alta qualidade, o sistema apresenta certos inconve nientes no que se refere à segurança. For exemplo, com uma fa se de ácido comum, uma fuga num dos reactores pode resultar num derramamento de toda a fase de catalisador que abastece os múltiplos reactores.
Os sistemas de manuseamento de fluidos de catalisadores ácidos, associados aos processos de alquilação, são concebidos, tendo em conta proporcionar um sistema de manuseamento de flui, dos sem fuga. Contudo, de modo a proporcionar uma maior segurança e desejável reduzir, tanto quanto possível, o derramamen to que ocorreria no caso de uma fuga afectando o catalisador ácido líquido·
Deste modo um objectivo do presente invento consiste em aumentar a segurança na operação de um processo de alquilação.
Um outro objectivo do presente invento consiste em aumentar a segurança de um processo de refinação de petróleo e do dispositivo aí empregue.
Um outro objectivo do presente invento consiste em propor cionar um dispositivo e um processo para a redução do derramamento do catalisador ácido, no caso de uma ruptura no sistema de manuseamento do catalisador ácido associado a um processo de alquilação·
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-4SUMÁRIO DÃ INVENÇÃO
De acordo com um aspecto do presente invento, são proporcionadas múltiplas câmaras no fundo de um vaso sedimentador de ácido comum,para conterem catalisador ácido· 0 número de cama ras proporcionado corresponde, pelo menos, ao número de reacto res respectivos que fornecem produto alquilado ao vaso sedimen^ tador comum. São também proporcionadas correntes de retorno de ácido, separadas, para cada um dos reactores, de modo a que uma fuga num dos reactores ou no seu arrefecedor de ácido asso_ ciado resulte no derramamento de líquido de não mais do que a quantidade de catalisador ácido na câmara do vaso sedimentador comum associada a esse reactor.
De acordo com outro aspecto da invenção, o vaso sedimenta dor comum opera com ambas as fases líquida e gasosa,de hidrocarbonetos,, a pressões baixas, de modo que a velocidade de fuga resultante da fuga de um reactor, seja minimizada.'
Numa concretização preferida da invenção, um vaso sedimejn tador comum está munido, pelo menos, com uma chicana prolongan do-se, parede a parede, no fundo do vaso sedimentador comum, e elevando-se até um ponto próximo, ou acima, da interface entre o catalisador ácidó líquido e a fase de hidrocarbonetos líquida, no vaso sedimentador comum. A chicana divide a parte infe rior do vaso sedimentador em duas ou mais câmaras e impede a comunicação líquida entre as quantidades de catalisador ácido líquido, que estão contidas no interior das câmaras e que são recicladas para os reactores respectivos. Para cada câmara no fundo do vaso sedimentador comum é proporcionada uma saída separada para retorno do catalisador ácido para o reactor respec_ tivo e arrefecedor associado·
Quando o nível de catalisador ácido baixa numa câmara, djs vido à fuga ou a derramamento, o hidrocarboneto líquido da fase de hidrocarboneto correspondentemente mais baixa, situada por cima,compensa o volume de ácido perdido e proporciona assim um vedante de líquido para o catalisador ácido numa câmara sem fuga· Pode também injectar-se outro material menos denso e de maior ponto de ebulição do que o catalisador ácido para
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-5compensar ο derrame de catalisador acido e proporcionar o vedante líquido.
Numa concretização preferida do presente invento, usam-se quatro reactores tendo, cada um, um arrefecedor associado.
Dois reactores tubulares verticais estão posicionados em dois lados opostos de um vaso sedimentador orientado verticalmente. As correntes de produto alquilado dos dois reactores, num dos lados do sedimentador, são combinadas na elevação da entrada do sedimentador, ou acima da mesma, e entram no sedimentador numa corrente combinada. De modo similar o produto alquilado dos dois reactores no outro lado do vaso sedimentador é combi. nado e entra no vaso como uma só corrente. São proporcionadas quatro correntes separadas para retorno do catalisador ácido, do sedimentador para os quatro reactores verticais cor respondentes, passando pelos quatro arrefecedores de catalisa dor ácido correspondentes.
Objectivos e vantagens adicionais da invenção serão evidenciados a partir da seguinte descrição detalhada da concretização preferida da invenção como se ilustra pelos desenhos, em que:
A Fig· 1 é um alçado em diagrama dos reactores de um vaso sedimentador e de arrefecedores numa disposição apropriada para realizar a invenção.
A Fig· 2 é um alçado lateral ao longo das linhas 2-2 da Fig · 1 · /
A Fig. 3 e um alçado lateral tirado ao longo das linhas
3-3 da Fig. 1.
A Fig. 4 é uma perspectiva da secção transversal ao longo da linha 4-4 da Fig. 1.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA
Na descrição seguinte, as partes que aparecem em mais do que uma figura dos desenhos serão referenciadas pela mesma referência numérica em cada uma das figuras dos desenhos em que as mesmas aparecem. Sm relação aos desenhos, e, em particular às Figs. 1, 2 e 3, os quatro reactores tubulares, prolongando-se verticalmente, aqui designados por reactores tubulares ver
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-6ticais, são Indicados pelos números de referência 10, 11, 12 e 13 e estão em comunicação aberta nos topos com um vaso sedimentador 14, em geral disposto verticalmente, através das condutas 16, 17, 18 e 19· 0 vaso sedimentador 14 define uma zona de separação, prolongando-se verticalmente, possuindo no seu interior, uma parte inferior, uma parte superior e uma parte intermédia. 0 vaso sedimentador 14 proporciona os meios para separar uma mistura contendo um líquido mais pesado e um líquido mais leve. 0 efluente alquilado que sai dos reactores 10, 11, 12 e 13 é introduzido na parte inferior do sedimentador 14, conjuntamente com o catalisador ácido, através das cor) dutas 16, 17, 18 e 19· Embora nas Figs. 1-4 estejam ilustrados quatro reactores, na prática da invenção pode-se usar qual_ quer número de reactores.
As extremidades inferiores dos reactores tubulares verticais 10, 11, 12 e 13 estão em comunicação aberta com os arrefje cedores 20, 21, 22 e 23 respectivamente. A alimentação de hidrocarboneto é proporcionada pela conduta 24, aos arrefecedores 20, 21, 22 e 23, conjuntamente com ácido fresco adicional com o qual se mistura catalisador ácido reciclado ou reutiliza do,arrefecido,para formar uma mistura de hidrocarbonetos e de catalisador ácido· A mistura de hidrocarboneto e de catalisador ácido é dispersa no sentido ascendente com grande velocida de, através dos arrefecedores 2o, 21, 22 e 23 e das entradas correspondentes, nos reactores tubulares verticais 10, 11, 12 e 13, respectivamente.
No fundo do vaso sedimentador comum 14, são proporcionadas condutas de saída, 26, 27, 28 e 29, prolongando-se, no seri tido descendente, do vaso sedimentador 14, para a retirada do catalisador ácido líquido para recirculação· Asrcondutas 26, 27, 28 e 29 estão ligadas nas suas extremidades inferiores aos arref ecedores 20, 21, 22 e 23, respectivamente, através de cori dutas correspondentes 30, 31» 32 e 33· Num ponto Intermédio ao longo do vaso sedimentador 14 é proporcionada uma conduta de saída 34 para a remoção do produto de hidrocarboneto líquido separado.
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-ΊEm operação, uma mistura de alimentação de hidrocarboneto líquido compreendendo uma mistura de um agente alquilante, tal como uma olefina de baixo ponto de ebulição, p.e., butileno, e um hidrocarboneto alquilável, tal como uma isoparafina de baixo ponto de ebulição, p.e., isobutano, é introduzida, através da conduta 24, conjuntamente com o catalisador ácido fresco de compensação. Λ mistura de alimentação é dispersa, a alta velo cidade, nas câmaras dos arrefecedores 20, 21, 22 e 23» que con^ têm catalisador ácido líquido arrefecido, induzindo, assim, a circulação do catalisador ácido na mistura de alimentação de hidrocarbonetos, devido à diferença de densidade entre o ácido sedimentado 38,âo sedimentador 14 e o catalisador ácido fresco de compensação disperso na alimentação de hidrocarboneto· Des, te modo, o catalisador é incorporado na alimentação pela acção do fluxo da mistura de alimentação líquida de hidrocarbonetos. A mistura de alimentação líquida e o catalisador ácido arrefecido, reciclado, passam através dos reactores lo, 11, 12 e 13, em fluxo de co-corrente, resultando na formação de material de hidrocarboneto mais pesado ou alquilado, de maior índice de octano, como é bem conhecido na arte.
efluente da reacção contendo produto alquilado (p. e. produto de hidrocarboneto), catalisador e o hidrocarboneto da alimentação não reagido, passa dos reactores 10, 11, 12 e 13 e entra no vaso sedimentador 14 através das condutas 16, 17, e 19· No interior do vaso sedimentador 14, o efluente dos reactores 10, 11, 12 e 13 separa-se numa fase líquida ácida inferior e numa fase líquida de hidrocarbonetos superior. Contudo, de acordo com o invento o vaso sedimentador é operado, de preferência, com ambas as fases de hidrocarboneto, líquida e gasosa, como se ilustra na Fig. 1.
Num ponto 36 no vaso sedimentador 14 forma-se uma interface líquido-líquido- A interface ocorre num nível entre a fase ácida, pesada, inferior, 38, © a fase de hidrocarboneto mais leve 4θ· Como aqui se refere considera-se que a interfa ce é o ponto, ao longo da altura da câmara do vaso sedimentador comum 14, no qual a concentração de ácido do material
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-8sedimentai)na parte inferior do vaso sedimentador 14 é igual ou maior,, por uma quantidade predeterminada, do que a concentração de ácido no material efluente do reactor, fornecida ao vaso sedimentador comum 14 através das condutas 17 e 19·
Gomo se ilustra muito claramente na Fig. 4, a parte inferior do vaso sedimentador comum 14 está munida de chicanas 50 e 52 que dividem a parte inferior do vaso 14 em quatro câmaras 54, 56’ 58 e 60· Gomo se ilustra muito claramente nas Figs.
1, 2 e 3, as chicanas 5θ e 52 prolongam-se do fundo do vaso S£ dimentador 14, pelo menos’, até próximo do nível da interface 36. Assim, o catalisador ácido fornecido ao vaso sedimentador 14, a partir de um par de reactores tubulares verticais num dos lados do vaso sedimentador 14, e que desce, na sua maior parte, ao longo das paredes do sedimentador 14 é, na sua maior parte, reciclado ao par de reactores tubulares verticais, respectivo ·
Uma unidade de alquilação, tal como a apresentada nos desenhos, pode ser operada de modo a que o nível da interface 3θ seja diferente nas várias câmaras 54, 5^, 58 e βθ· Deste modo, as chicanas 50, 52 podem prolongar-se verticalmente até próximo do nível da interface numa das câmaras enquanto numa câmara adjacente se prolongam, significativamente, acima do nível da interface. Assim, as chicanas 50, 52 podem ter qualquer altura desejada e podem prolongar-se, significativamente, na zona de sedimentação do hidrocarboneto se necessário· 0 requisito para as chicanas 50 e 52 é o de que elas se prolonguem até uma altura suficiente para assegurar que as câmaras 54, 56» 5^ θ 60 contenham, substancialmente, todo 0 catalisador ácido na parte inferior do vaso sedimentador 140 catalisador ácido é retirado das câmaras 54, 56, 58 e 60 através das saídas 62, 64, 66 e 68, respectivamente, como se ilustra na Fig. 4, saídas essas que são proporcionadas no fundo do vaso sedimentador comum 14 e que estão ligadas em comunicação para permitir o fluxo de fluido através das condu tas 28, 26, 27 e 29 respectivamente, e o catalisador ácido é reciclado para os reactores tubulares verticais através dos arrefecedores e das condutas de interligação·
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A invenção não está dependente das condições específicas da reacção, ou dos reagentes, uma vez que estes são convencio nais e bem conhecidos na arte. Como se afirmou anteriormente, é, contudo, desejável operar o sedimentador comum 14 com uma quantidade de líquido inferior à sua capacidade e a baixa pre£ são, de modo a minimizar a velocidade de derramento no caso de uma ruptura.
Por razões de brevidade, o equipamento auxiliar convencio nal, tal como bombas, condutas de alimentação adicionais, permutadores de calor adicionais, medidores sistema de controlo etc·, não foi incluído na descrição anterior porque não desempenha qualquer papel na descrição da invenção·
A invenção, á assim genericamente aplicável a líquidos pe_ sados contidos num vaso sedimentador. Podem-se fazer várias modificações da invenção, tais como proporcionar câmaras adicionais para conterem o catalisador ácido, em face da descrição anterior e das reivindicações seguintes. Estas variações e modificações estão abrangidas pelo campo da invenção tal como a seguir se reivindica.
Claims (8)
- -REIVINDICAÇÕES1-. - Dispositivo caracterizado por compreender:um vaso prolongando-se verticalmente definindo uma zona de separação com uma parte inferior, uma parte intermédia e uma parte superior, para separar uma mistura contendo um líquido mais pesado e um líquido mais leve;meios para introduzir uma mistura, contendo um líquido mais pesado e um líquido mais leve, na zona de separação, para formar uma interface líquido-líquido na referida zona de separação, a referida interface formando-se num nível compreendido entre o referi, do líquido mais pesado e o referido líquido mais leve, e no qual o referido líquido mais pesado está contido na referida parte inferior da referida zona de separação; e meios dispostos no interior do referido vaso para dividir a referida parte inferior da zona de separação numa pluralidade de câmaras, para conter, pelo menos, a maior parte do referido líquido mais pesado, e onde uma fuga associada a uma da referida pluralidade de câmaras não afectará o nível do fluido mais pesado numa câmara sem fuga
- 2§. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracteri. zado por os referidos meios de divisão compreenderem:uma chicana prolongando-se verticalmente do fundo da referida parte inferior da referida zona de separação para uma posição próxima da referida interface.
- 3- · - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meios de divisão compreenderem:uma chicana prolongando-se verticalmente do fundo da referida parte inferior da referida zona de separação para o interior da referida parte intermédia da referida,zona de separação·
- 4- . - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, para o ferido líquido mais pesado, compreendendo um catalisador de fluoreto de hidrogénio líquido e para o referido líquido mais leve, compreendendo um produto de hidrocarboneto líquido, caracterizado por os referidos meios para introdução da referida mistura na referida zona de separação compreenderem:70 59552 405-ΡΤ-113?/--/ //C' _i..· c337':~ reactores tubulares verticais para alquilação de olefinas com isoparafinas na presença de um catalisador de fluoreto de hidrogénio; e meios para fazer passar o efluente do reactor, compreender) do catalisador de fluoreto de hidrogénio líquido e produto de hidrocarboneto líquido, dos referidos reactores tubulares verticais para a referida zona de separação5-, - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, para o re ferido líquido mais pesado, compreendendo um catalisador de fluoreto de hidrogénio líquido, e para o referido líquido mais leve, compreendendo um produto de hidrocarboneto líquido, caracterizado por os referidos meios para introdução da referida mistura na referida zona de separação compreenderem:uma pluralidade de reactores tubulares verticais para a reacção de olefinas com isoparafinas na presença de um catalisador de fluoreto de hidrogénio; e meios para fazer passar o efluente da reacção, compreendendo catalisador de fluoreto de hidrogénio líquido e produto de hi drocarboneto líquido, da referida pluralidade de reactores tubulares verticais para o interior da referida zona de separação.- Dispositivo de acordo com a reivindicação 5’ caracterizado por compreender adicionalmente:meios associados a cada uma da referida pluralidade de câmaras para retirar o catalisador de fluoreto de hidrogénio líquido de oada uma da referida pluralidade de câmaras; e meios para reciclagem do catalisador de fluoreto de hidrog£ nio líquido, retirado de cada uma da referida pluralidade de câmaras, para um dos referidos reactores tubulares verticais, correspondente.
- 7ã· - Processo para redução do derramamento, de líquido de uma parte inferior de uma zona de separação prolongando-se verticalmente tendo uma parte superior, uma parte inferior e uma parte intermédia, que no caso da ocorrência de uma fuga derramaria líqui do da referida parte inferior da referida zona de separação, carac terizado por compreender os passos de:70 59532 405-ΡΤ permitir a separação de uma mistura,contendo um líquido mais pesado e um líquido mais leve,na referida zona de separação» formando-se uma interface líquido-líquido, na referida zona separação entre o referido líquido mais pesado e o referido líquido mais leve, e dividir a referida parte inferior da referida zona de separação numa pluralidade de câmaras contendo, pelo menos, a maior parte do referido líquido mais pesado, onde uma fuga associada a uma da referida pluralidade de câmaras não afectará o nível do líquido nas câmaras sem fuga.
- 8?. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por os referidos passos de divisão da referida parte inferior compreenderem:a instalação de uma chicana, a referida chicana prolongando-se verticalmente do fundo da referida parte inferior da referida zona de separação para uma posição próxima da referida interface líquido-líquido·
- 9-. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por os referidos passos de divisão da referida parte inferior compreenderem:a instalação de uma chicana, a referida chicana prolongando-se verticalmente do fundo da referida parte inferior da referida zona de separação para o interior da referida parte intermédia da referida zona de separação·105. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o líquido mais pesado compreender um catalisador de fluoreto de hidrogénio líquido e por o referido líquido mais leve compre ender um produto de hidrocarboneto líquido· ll®. - processo para melhorar a segurança de operação de um processo de alquilação para alquilar olefinas com isoparafinas, na presença de um catalisador de fluoreto de hidrogénio, o referido processo de alquilação utilizando uma pluralidade de reactores tubulares verticais com arrefecedores associados, um vaso de sedimentação comum,definindo uma zona de separação prolongando-se verticalmente com uma parte inferior, uma parte intermédia, e uma par te superior, e a mistura de catalisador ácido líquido e o produto7ο 59532 405-ΡΤ-13de hidrocarboneto líquido sendo formada na referida pluralidade de reactores tubulares verticais e separada no referido vaso sedimentador comum, o referido processo sendo caracterizado por compreender os seguintes passos:dividir a referida parte inferior da referida zona de separação numa pluralidade de câmaras onde uma fuga associada a uma das referidas câmaras não afectará o nível do líquido numa câmara sem fuga;introduzir uma mistura de um catalisador ácido líquido e de um produto de hidrocarboneto líquido,formada na referida pluralidade de reactores tubulares verticais, na referida zona de separa Ção;permitir a separação do referido catalisador ácido e do ref^e rido produto de hidrocarboneto líquido na referida zona de separa ção onde se forma uma interface líquido-líquido,na referida zona de separação,num nível entre o referido catalisador ácido líquido e o referido produto de hidrocarboneto líquido, e onde a maior parte do referido catalisador ácido líquido está contido na referida pluralidade de câmaras da referida parte inferior da referida zona de separação; e operar o referido vaso sedimentada?comum com uma quantidade de líquido inferior à sua capacidade quando cheio de modo a formar uma fase gasosa de hidrocarbonetos na referida parte superior da referida zona de separação·
- 12s, - Processo de alquilação caracterizado por a quantidade de catalisador ácido líquido requerida para manter uma proporção desejável do catalisador ácido líquido/produto de hidrocarboneto líquido numa pluralidade de reactores de alquilação, estar contida na parte inferior de um vaso sedimentador comum,operativamente ligado à referida pluralidade de reactores de alquilação, e ainda também por compreender:a divisão da parte inferior do referido vaso sedimentador comum numa pluralidade de câmaras contendo uma quantidade desejável de catalisador acido líquido,.de modo a que uma fuga afectando o catalisador ácido líquido,associado a um da pluralidade de reacto70 595 52 4-05-ΡΤ-14res de alquilação, nao derrame mais do que a quantidade de catalisador ácido liquido contida numa da referida pluralidade de câ maras e não afecte o nível de catalisador ácido líquido em nenhu ma das outras da referida pluralidade de câmaras.Lisboa, 22. FEV. 1950
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