PT96428B - Processo para a separacao criogenica melhorada de misturas gasosas e aparelho para a sua realizacao - Google Patents

Processo para a separacao criogenica melhorada de misturas gasosas e aparelho para a sua realizacao Download PDF

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Description

MEMÓRIA.....descritiva
REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS 0 presente pedido estã relacionado com o podido dos Estados Unidos, NS Série 07/333 214 depositado em de 1989, referente a separação Criogénica de Misturas
ANTECEDENTES DO.....INVENTO presente invento refere-se a processos de melhoramento do fraccionamento a frio de gases leves» Em particular,, o invento refere-se a um processo novo e melhorado para a recuperação de eteno (etileno) dos gases de cracking (cisão) ou semelhantes, misturado com metano, etano e outros componentes que requeiram refrigeração a baixa temperatura. Mais particularmente, o Invento refere-se ao processo de utilização de secções de fraccionamento a baixa temperatura ou deflegmadores, ligadas em série e de diversos desmetanadores, para efectuar a separação.
A tecnologia criogénica tem sido empregue em larga escala para a recuperação de componentes hidrocarbonetos gasosos, tais como alcanos e alcenos C-^-C^, a partir de diversas fontes, incluindo gás natural, petróleo de refinaria, carvão e outros combustíveis fósseis. A separação de eteno de elevada pureza doe outros componentes gasosos, de correntes efluentes do “cracking d© hidrocarbonetos, tornou-se uma das principais fontes do matéria prima química para a indústria dos plásticos. 0 eteno de grau polimérico, contendo usualmente menos do que 1 por cento do outros materiais, pode ser obtido a partir de numerosas correntes de processos industriais. 0 cracking térmico e o hidro-cracking de hidrocarbonetos são largamente empregues na refinação do petróleo e na utilização de gãs C2* húmido, condensável a partir do gás natural ou semelhante. Os hidrocarbonetos de baixo custo são tipicamente submetidos a cracking a temperatura elevada para originar diversos produtos valiosos, tais como gasolina de pirólise, olefinas de baixo peso molecular e LPG, em conjunto com os subprodutos metano e hidrogénio. As técnicas de separação convencionais, realizadas à temperatura e pressão ambiente ou próximas da ambiente, permitem recuperar diversos componentes efluentes do cracking, por processos sequenciais de liquefação.
de Patente de Abril
Gasosas.
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-¾ destilação, sorção, etc. No entanto, a separação de metano © hidrogénio dos hidrocarbonetos alífãticos 02 +3 mais valiosos, especlalmente eteno e etano, requer equipamento e energia de processo relativamente dispendiosos.
A rectificação em vários andares e os dispositivos eriogénicos de refrigeração em série, foram jã descritos em muitas publicações, especlalmente no Perry’s Chemical Engineering Handbook (Sã Edição) e noutros tratados sobre técnicas de destilação. As aplicações comerciais recentes têm empregue unidades de rectificação do tipo deflegmador em dispositivos de refrigeração em série e como meios de condensação eim refluxo, na desmetanação de misturas gasosas. As unidades típicas de rectificação encontram-se descritas nas, Patentes dos Estados Unidos NQs 2 582 068 (Roberts)s 4 002 042, 4 270 940, 4 519 826, 4 732 598 (Rowles et. al.) e 4 657 571 (Gatti), que são aqui Incorporadas como referência. As unidades típicas de desmetanação da arte anterior requeriam uma grande quantidade de refrigerante de temperatura ultra-reduzida e materiais de construção especiais, para proporcionar a separação adequada de misturas binárias C^~C2 ou de composições mais complexas. Tal como é referido por Kaiser et al. em H.y.d.roçar.bon............E.roces§ln,g.,
Nov. 1988, pg. 57-61, uma unidade de separação de etileno melhorada, com mais eficiência, pode utilizar diversas torres de desmetanação. A recuperação de pelo menos 95? por cento de eteno é desejável, requerendo essencialmente a dispositivos de condensação refrigeraçâo total da fracção C nos em série que alimentam as torres de destilação +
É sabido que os componentes mais pesados Cg , tais como propileno, podem ser removidos numa unidade inicial de remoção de etano; no entanto, este expediente pode revelai—se menos eficiente do que a técnica de separação preferida, empregue no presente Invento.
SUMARIO.....DO.....IN.V£.NTO
Constitui um dos objectivos do presente invento proporcionar um processo de fraccionamento a frio para separação de gases leves a baixa temperatura, processo esse que é energetIcamente
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eficaz e que conduz a poupança de investimento de capital em equipamento críogénico»
Outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo de produção de eteno purificado» a partir de um efluente gasoso de hidrocarbonetos de craeking„
Ainda outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo melhorado para a separação e recuperação de hidrocarbonetos C2„ de um gás de alimentação compreendendo metano» etano e eteno e possivelmente outros componentes como hidrogénio e quantidades reduzidas de componentes
Ainda outro objectivo do presente invento é proporcionar urn sistema eficaz de fraccíonamento a frio» constituído por uma diversidade de secções de fraccíonamento» ou deflegmadores» dispostas em série» em combinação com desmetanadores» dispostos em série» ern que o segundo de cada dois desmetanadores é operado em condições de pressão reduzida.,
Para este fim» foi agora conseguida uma nova técnica criogénica melhorada para a separação e recuperação de hidrocarbonetos □2^ de um gás de alimentação compreendendo metano» eteno e etano» podendo também incluir hidrogénio e quantidades reduzidas de componentes C^4'» caracterizada por as correntes gasosas pressurizadas» frias» serem separadas numa diversidade de zonas de rectifícação com refrigeração» preferivelmente unidades deflegmadoras. Numa configuração possível» cada uma das unidades deflegmadoras estã ligada operativamente para acumular o líquido condensado» rico em C2» nos tambores inferiores do deflegmador por escoamento gravítico a partir dos permutadores de calor da zona superior do deflegmador» 0 presente invento proporciona métodos e meios paras introduzir um gás de alimentação seco numa zona de deflegmação primária» possuindo uma pluralidade ds unidades deflegmadoras» ligadas em série e sequencialmente mais frias» para separação do gás de alimentação numa corrente gasosa primária rica em metano» recuperada a baixa temperatura» e numa corrente líquida de condensado primária» rica em componentes
hidrocarbonetos e contendo uma quantidade reduzida de metano; passar pelo menos uma corrente líquida de condensado primárias resultante da zona de deflegmação primária., para fraccionadores para desmetanação, ligados em série, empregando-se uma temperatura críogénica moderadamente baixa numa primeira unidade de fraccíonamento para desmetanação, de forma a remover a maior parte do metano da corrente líquida de condensado, primária, na primeira corrente vapor da cabeça do primeiro desmetanador e recuperar uma primeira corrente liquida C2 + cio fundo do desmetanador, substancialmente isenta de metano, e separar adicionalmente pelo menos uma porção da corrente de vapor da cabeça do primeiro desmetanador numa unidade final de fraccíonamento para desmetanação a temperatura ultra-baixa para recuperar produto líquido de hidrocarboneto C2 ,rico em eteno, e uma corrente de vapor da cabeça do desmetanador final a temperatura ultra-reduzida; métodos e meios estes que tornam baixos os requisitos energéticos para a refrigeração utilizada na separação dos hidrocarbonetos C2 +, do metano e dos outros componentes mais leves»
Uma corrente rica em metano pode ser obtida passando a corrente de vapor da cabeça do desmetanador final para uma unidade final de fracccionamento ou deflegmador, para obter uma corrente líquida final, de refluxo, para reciclar para uma porção de topo do fraccionador para desmetanação final e uma corrente final de vapor da cabeça do deflegmador, substancialmente isenta de hidrocarbonetos z
aparelho para separação críogénica, melhorado, pelo processo do presente invento, foi projectado para recuperar um primeiro componente gasoso de maior ponto de ebulição de um segundo componente gasoso de menor ponto de ebulição, numa mistura de alimentação do processo, compreendendo para este fims uma fonte de arrefecimento primária, refrigerante de temperatura moderadamente baixa e refrigerante de temperatura ultra-baixa; uma série de dispositivos de refrígeração, em sequência, incluindo uma unidade primária de fraccíonamento ou deflegmador ligada operativamente numa relação de escoamento em série a, pelo rneft
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nos, uma unidade adicional de fraccíonamento ou deflegmador, sendo uma corrente gasosa, pressurizada, fria, separada na série de unidades de fraccíonamento ou deflegmadores, possuindo cada uma das unidades de fraccíonamento ou deflegmadores, meios para acumular líquido condensado, rico em componentes de maior ponto de ebulição, num tambor inferior do deflegmador, condensado este resultante de um permutador de calor, situado na porção superior do def legmador, no qual o gãs que flui em sentido ascendente é parcialmente condensado para formar um líquido de refluxo em contacto directo com o gãs que flui em sentido ascendente, para proporcionar uma corrente condensada de líquido mais frio que flui em sentido descendente, enriquecendo assim o líquido condensado do def legmador, comi componentes de maior ponto de ebulição; meios para alimentação da matéria prima pressurizada do deflegmador primário para arrefecimento em série, para separar a mistura de alimentação numa corrente gasosa primária rica em componentes de menor ponto de ebulição e numa corrente líquida de condensado primária , rica em componentes de maior ponto de ebulição e contendo quantidades reduzidas de componentes de menor ponto de ebulição., processo do presente invento proporciona meios de tratamento de fluídos para passar a corrente de líquido condensado primária., da unidade de deflegmação primária para o sistema de fraccíonamento para desmetanação a temperatura baixa, para recuperar os componentes condensados de menor ponto de ebulição, do líquido condensado. 0 sistema de fraccíonamento para, desmetanação possuí uma primeira zona de fraccíonamento para desmetanação, incluindo um primeiro meio condensador de refluxo ligado operativamente à fonte de refrigerante de temperatura moderadamente baixa, para recuperar uma porção principal dos componentes de menor ponto de ebulição, da corrente líquida de condensado primária, numa primeira corrente do fundo da unidade de fracccionamento para desmetanação, substancialmente isenta de componentes de menor ponto de ebulição. 0 sistema de fraccioriamento para desmetanação compreende também uma segunda zona de fraccíonamento para desmetanação, ligada operativamente à fonte de refrigerante de temperatura ultra-baixa, para recuperar
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696-201 ~7~ uma corrente líquida de produto., constituída essencialmente por componentes de maior ponto de ebulição e uma segunda corrente de vapor, da cabeça da unidade de fraccionamento para desmetanaçâo, a temperatura ultra-baixa., Vantajosamente, o sistema é equipado com meios para passagem de uma corrente líquida intermédia de condensado de, pelo menos, uma unidade de deflegmação subsequente, para um aridar intermédio da segunda tona de fraccionamento para desmetanaçâo, ligada a uma unidade de deflegmaçâo final que recebe a corrente de vapor da cabeça do segundo fraccionador para desmetanaçâo, incluindo meios permutadores de calor a temperatura ultra baixa, para obter uma corrente liquida, final, de refluxo para reciclagem para uma porção superior da segunda tona de fraccionamento para desmetanaçâo e uma corrente de vapor, da cabeça do deflegmador, final, substancialmente isenta de componentes de maior ponto de ebulição.,
Para aumentar a eficiência energética, este sistema inclui, preferivelmente, meios para efectuar o contacto de pelo menos uma porção da referida corrente vapor da cabeça, do primeiro fraccionador para desmetanaçâo, numa relação de permuta de calor, com uma corrente líquida intermédia, reduzindo, assim, os requisitos para refrigeração a temperatura ultra-baixa , para o segundo meio condensador de refluxo- Isto pode ser efectuado, providenciando uma unidade de contacto directo das correntes em contra-corrente, ligada operativamente entre as zonas primária e secundária de fraccionamento para desmetanaçâo, sendo o líquido resultante da zona de contacto em contra corrente, dirigido para um andar inferior da zona secundaria de fracionamento para desmetanaçâo e o vapor resultante da zona de contacto líquido-gãs, situada entre as duas zonas de fraccionamento, dirigido para um andar superior da zona secundária Além disso, o processo do presente invento é particularmente eficiente quando a zona secundária de fraccionamento para desmetanaçâo é operada em condições de pressão reduzida, isto é, abaixo de cerca de 160 psia. 0 sistema é equipado com meios para redução da pressão nas linhas que conduzem os diversos componentes do processo para o segundo desmetanador- 0 desmetana71 870
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dor a baixa pressão actua particularmente bem no sistema, quando a fracção da cabeça do último andar do deflegmador, é tratada para separar o hidrogénio dos líquidos que são conduzidos para o tabuleiro do segundo desmetanador, para servirem como refluxo» Adicionalmente, o hidrogénio resultante da cabeça do último deflegmador da série,, proporciona força motriz,, por meio de dispositivos de expansão, para actuar os compressores do sistema»
DESCRIÇÃO.....DOS.....DESENHOS
A FIGURA 1 representa um diagrama esquemático do processo, revelando a disposição das operações unitárias para uma insta. lação típica de processamento de hidrocarbonetos utilizando cracking e fraccionamento a frio, para a produção de eteno»
A FIGURA 2 representa um diagrama detalhado de processo e equipamento, mostrando uma serie de dispositivos de refrigeração e um sistema duplo de fraccionamento para desmetanação, utilizando deflegmadores»
A FIGURA 3 representa um diagrama detalhado de processo e equipamento, mostrando uma série de dispositvos de refrigeração,, utilizando deflegmação e um sistema duplo de fraccionamento para desmetanação, em que o desmetanador secundário é operado a pressão reduzida»
J
DESCRIÇÃO.....DAS.....CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS .
Na descrição que se segue, utilizam-se unidades do sistema métrico e partes em peso salvo indicação em contrário e as misturas gasosas são por vezes expressas em mole ou percentagem molar» A temperatura é expressa em graus Celsius C°C), Fahrenheit (F) ou Kelvin (K)» No processo de separação de componentes gasosos sâ0 referências às fontes de ref rigerantes,, progressivamente mais frios, de temperatura moderadamente baixa e de temperatura ultra-baixa, temperaturas essas que se entende estarem, geralmente, na. gama de cerca de 235 a 290 K e menos do que cerca de 235 K, respectivamente» Apesar de se utilizarem pelo menos três serpentinas de refrigeração diferentes, nas concretizações preferidas, a.s refinarias maiores ten tro destas gamas
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-9poderão possuir quatro - oito serpentinas d© temperatura ou sobrepondo-se a estas.,
Matéria.....prima.....para separação criogénica processo do presente invento é útil, para separar, princípálmente, misturas gasosas contendo grandes quantidades de eteno (etileno), etano e metano» Geralmente existem quantidades significativas de hidrogénio nos hidrocarbonetos gasosos de cracking, juntamente com quantidades reduzidas de hidrocarbonetos Cg*, azoto, dióxido de carbono e aceteno» 0 componente acetileno pode ser removido antes ou após as operações criogénicas; no entanto, é vantajoso hidrogenar cataliticamente uma corrente C2 à qual foi removido o etano para converter o acetileno, antes do fraccionamento final do produto etileno» Os efluentes do cracking da parafina , ou o gás de saída (offgas) de petróleo, são usualmente pré-tratados para remover quaisquer gases ácidos e seguidamente secos sobre peneiros moleculares absorvedores de água, até um ponto de orvalho de cerca de 145 K, para preparar a mistura de matéria prima criogéníca. Uma matéria prima gasosa típica compreende gás de cracking contendo cerca de 10 a 50 por cento molar de eteno, 5 a 20 por cento de etano, 10 a 40 por cento de metano, .10 a 40 por cento de hidrogénio e até 10 por cento de hidrocarbonetos
Ss»*
Numa concretização preferida, a matéria prima constituída por gás de cracking comprimido seco, à temperatura ambiente ou inferior e a uma pressão de processo de pelo menos 2500 kPa (350 psig), preferivelmente cerca de 3700 kPa (37,1 kgf/cm2, 520 psig) é separada numa série de dispositivos de refrigeração, sob condições criogénicas, em diversas correntes líquidas e em correntes gasosas metano/hidrogénio» A corrente mais valiosa compreendendo eteno é recuperada com um grau de pureza elevado, adequado para uso em polimerização convencional»
Com referência à FIGURA 1, apresenta-se num diagrama esquemático um sistema de separação criogénica, para recuperação de eteno purificado, de uma matéria prima constituída por hi71 870
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drocarborietos gasosos., Uma unidade convencional de cracking de hidrocarbonetos» 10» converte a alimentação fresca» tal como etano» propano» nafta ou matéria mais pesada» 12 e opcionalmente,, hidrocarbonetos reciclados 13» para proporcionar uma corrente efluente de hidrocarbonetos de cracking» 0 efluente da unidade de cracking é separado por técnicas convencionais na unidade de separação 15» para proporcionar produtos líquidos 15L.» gases de petróleo C3-C4, 15P, © uma corrente de gás de cracking» leve» 158» constituída principalmente por metano» eteno e etano» com quantidades variáveis de hidrogénio» acetileno e componentes Cg*» 0 gás de cracking» leve» é levado à pressão de processo por meio do compressor 16 e arrefecido abaixo da temperatura ambiente por meio dos permutadoras de calor 17» 18» sendo o líquido separado no tambor 25 e alimentado ao desmetanador 30» pela corrente 25L» 0 vapor torna-se matéria prima para a separação oriogénica» como aqui se descreve» ή corrente vapor 25V é dirigida» através do meio permutador de calor 19» onde é arrefecida e parcialmente condensada» para o tambor 20,. 0 vapor é removido do tambor 20 numa corrente 20V e é adioíonalmente arrefecido e paroialmente condensado no permutador 21» 0 efluente resultante» 22» é ainda separado no tambor 24» 0 vapor efluente» 24» é removido como a corrente rica em metano e hidrogénio» 24V»
Os líquidos dos tambores 25» 20 e 24» são alimentados ao desmetanador 3Ó» pelas correntes 25L» 20L e 24L» respectivamente» Emprega-se uma temperatura oriogénica ultra-baixa no permutador de calor 31» para refrigerar o efluente da cabeça da zona de fraooionamento para desmetanação 30» para recuperar metano das correntes de líquido condensado 25L» 20L e 24L numa corrente vapor de cabeça do desmetanador 32 e para recuperar uma corrente líquida 30L, do fundo do desmetanador» rica em etano» eteno e materiais mais pesados e substancialmente isenta de metano» A corrente de vapor da cabeça do desmetanador» é arrefecida com o refrigerante de temperatura ultra-baixa» tal como é proporcionado por uma serpentina de refrigeração de etileno» para proporcionar o líquido de refluxo 30R» para reci71 870
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11— clagem para uma porção de topo da zona de desmetanaçâo o0
A pureza desejada para um produto eteno é» então,, alcançada por f raccionamento adicional da corrente líquida C^~* s, 30L» do fundo da zona de desmetanaçâo 30, numa torre de fraccionamento para remoção de eteno 40» para remover os hidrocarbonetos Cg e mais pesados» numa corrente Cg+» 4QL» e proporcionar uma corrente de eteno bruto 40V» etileno puro © recuperado a partir d© uma torre de separação de produto C9, 50» através da corrente da cabeça 50V., por fraccionamento da corrente de eteno bruto» 40V» para obter um produto constituído por eteno purificado. A corrente constituída por etano» do fundo» SOL» pode ser reciclada para a unidade de cracking 10» juntamente com a corrente Cg”*’ ^°·-» com recuperação de energia térmica por permuta de calor indírecta com matéria prima moderadamente arrefecida» nos permutadores 17» 18 e/ou 19R»
Opcionalmente» uma porção ou a totalidade da corrente de cabeça rica em metano» 24V» é enviada através da linha 24F» para uma unidade de recuperação de hidrogénio» não apresentada» utilizada como gãs combustível» etc» Em certos sistemas de separação» emprega-se uma unidade inicial de remoção de etano» na operação de pre-separação 15» para remover os componentes mais pesados antes da entrada na série de dispositivos de refrigeração criogénica» Nesta configuração» uma corrente líquida opcional 25A» do refrigerador primário» proporciona um líquido rico em etano e eteno para reciclagem para o topo da torre inicial de remoção de etano» como refluxo» Esta técnica permite a eliminação de uma unidade de remoção de etano a jusante» tal como a unidade 40» de forma que a corrente de fundo do desmetanador primário» 30L pode ser enviada para o separador de produto» 50»
Outra característica opcional da configuração do processo é a unidade de hidrogenação de acetileno» 60» ligada para receber pelo menos uma corrente rica em eteno» contendo acetileno não recuperado» que pode reagir cataliticamente com hidrogénio»
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-12antes do fraccionamento final do produto eteno»
Na FIGURA 2 apresenta-se uma série de dispositivos de refrigeração melhorada, usando diversos deflegmadores, em disposição sequencial, em combinação com um sistema de f raccionamento para desmetanação em várias zonas, Nesta concretização empregam-se diversas fontes de refrigerantes de baixa temperatura» Uma vez gue os fluidos de refrigeração adequados se encontram facilmente numa refinaria típica, a serpentina de refrigeração externa a temperatura moderadamente reduzida é em sistema de propileno (CgR) em circuito fechado, que possui uma temperatura de refrigeração até cerca de 235 K ¢-37^)» É económico usar o refrigerante C^R na serpentina, devido aos requisitos relativamente baixos de energia para compressão, condensação e evaporação deste refrigerante e devido, também, aos materiais de construção que podem ser empregues no equipamento» 0 aço de carbono vulgar pode ser empregue na construção da coluna primária para desmetanação e equipamento de refluxo relacionado, que constitui a maior operação unitária num subsistema duplo de desmetanação, de acordo com o presente invento. 0 refrigerante C^R é uma fonte de energia, conveniente, para a re-evaporaçâo das correntes de fundo nas zonas, primária e secundária de desmetanação, sendo o propileno relativamente mais frio recuperado da unidade de re-evaporação secundária» Em contraste, a serpentina de refrigeração externa a temperatura ultra-baixa, preferida, é um sistema de etileno (C2R) em circuito fechado, que apresenta uma temperatura de refrigeração de até 172 K (-150oF), requerendo uma unidade de condensação a temperatura muito baixa e ligas dispendiosas de Cr-Ni para materiais de construção de segurança, a esta temperatura ultra-baixa» Segregando a temperatura e os requisitos de material para a desmetanação, secundária, a temperatura ultra-baixa, a operação unitária mais dispendiosa é mantida como a mais pequena, em escala, conseguindo-se assim uma economia significativa no custo global da separação criogénica. Os andares iniciais da série de dispositivos de refrigeração deflegmadores podem usar sistemas fechados de refrigeração convencionais, sendo o produto etileno frio, ou o etano frio, vantajosamente em permuta na unidade de rectificação
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-13separado do produto eteno, passado de calor com matéria prima gasosa, primária para recuperação de calor»
Oom referência à FIGURA 2, a matéria-prima comprimida, seca, é passada, à pressão de processo (3700 KPa) através de uma série de permutadores de calor 117, 118 e introduzida na série de dispositivos de refrigeração, As unidades de rectificação ligadas em série, 120, .124, .126, .128 possuem, cada uma, uma porção inferior respectiva, tambor 120D, .1240 e uma porção superior, permutador de calor 120R, 124R, etc, A série de dispositivos de refrigeração preferida inclui pelo menos duas unidades de rectificação intermédias para condensar parcialmente a primeira e segunda, progressivamente mais frias, correntes líquidas intermédias, do vapor efluente da porção superior da unidade primária de rectificação 120V, antes da unidade final de rectificação em série, 128, É vantajoso fraccionar a primeira corrente líquida intermédia, 124L, na zona primária de desmetanaçâo, 130 e seguidamente, fraccionar uma segunda corrente líquida intermédia 126L na segunda zona de desmetanaçâo, 134, Uma torre de contacto líquido-gás, intermédia, 133, tal como uma coluna de enchimento, proporciona as operações de permuta de calor e transferência de massa entre a corrente líquida intermédia 126L e o vapor de cabeça do desmetanador primário, 132, em contra-corrente para proporcionar uma corrente líquida enriquecida em etileno, 133L, que é passada para um andar intermédio da torre secundária de desmetanaçâo 134, onde ainda é, adicionalmente, removido metano, A corrente vapor enriquecida em metano, 133V, é passada através do permutador a temperatura ultra-baixa, 133H, para pré-refrigeração antes do fraccionamento nos andares superiores da torre 134, Opcionalmente, a função de permuta de calor proporcionada pela unidade 133, pode ser proporcionada por permuta indirecta das correntes gasosa e líquida, A entrada mais fria na zona secundária de desmetanaçâo reduz o trabalho do seu condensador.
Em adição à condensação a temperatura ultra-baixa do
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vapor 134V no permutador 136, para proporcionar a corrente de refluxo secundária do desmetanador, 138R, uma unidade de deflegmação 138, condensa qualquer etileno residual, para proporcionar um efluente da cabeça do desmetanador 138V, que é combinado com o metano e hidroqénio da corrente 128V e passada, em relação de permuta de calor com as correntes dos dispositivos de refrigeração em serie nos deflegmadores intermédios 126R e 124R. 0 eteno é recuperado do condensado da série dos dispositivos de refrigeração final, .128L passando-o para um andar superior do desmetanador secundário 134, após passagem, como refrigerante suplementar, na porção rectifiçadora da unidade 138, Uma corrente líquida C9, relativamente pura, 134L é recuperada do sistema de fraccionamento, consistindo essencialmente ern eteno e etano em proporção molar de cerca de 3:1 a 8:1, preferivelmente pelo menos 7 moles de eteno por mole de etano. Devido ao seu elevado teor em eteno, esta corrente pode ser purificada com maior economia numa coluna mais pequena de separação de produtos C^. Encontrando-se essencialmente isenta de propano ou qualquer outro componente de maior ponto de ebulição, a corrente rica em eteno 134L pode ser desviada do passo convencional de remoção de etano e ser enviada directamente para a torre final de fraccionamento de produto., Mantendo duas correntes de alimentação separadas para a torre de produto eteno, o seu tamanho & requisitos de utilização são significativamente reduzidos em comparação com as unidades de fraccionamento convencionais com apenas uma corrente de alimentação. Estas unidades convencionais d© fraccionamento de produto são tipicamente os maiores consumidores de energia de refrigeração nas instalações modernas de recuperação de olefinas.
Podem realizai—se numerosas modificações ao sistema dentro do âmbito do presente invento. Por exemplo, pode empregar-se construção unificada, para abrigar a totalidade da função de desmetanação por refrigeração em série, numa única torre de destilação de andares múltiplos. Esta técnica é adaptável para reajustar instalações criogénicas existentes ou instalações construídas de raiz. São desejáveis unidades montadas em
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-15suportes, para certos locais de instalação»
Um balanço material para o processo da FIQURA 2 é apresentado na tabela seguinte» Todas as unidades são baseadas em condições de fluxo contínuo em estado estacionário e as quantidades relativas dos componentes em cada corrente são baseadas em 100 mol de eteno na matéria prima primária» Os requisitos energéticos das maiores operações unitárias são também representados;, pela entalpia das correntes»
Balanço cis Massa
Corrente NQ» 115 130R 122 120V
TempeC »1» JJ -34,4 -18,3 $ 4
Pressão (psi) 528 454 523 520
Entalpia (kl) 13,1574 1,8640 1,1385 9,1517
Vapor frac.tnol» 1,0 0 0 1,0
Caudais (mol)
Total 299,15 9,16 65,69 233,45
Hidrogénio (H2) 79,02 0,23 0,67 78,34
Metano (CH^) 62,85 1,48 4,64 58,20
Aceteno 1,3 0,69 0,48 0,81
eteno (C-gH^) 100,0 5,94 27,36 72,63
Etano (C2H6) 32,4 1,64 12,63 19,79
Propino (CgH4) 0,45 0 0,43 0,22
Propileno (CgH^) 12,8 0,58 10,53 2,30
Propano (C^Hg) 5,8 0 5,02 0,77
1,3-Butadieno (C^H^) 2,0 0 1,98 0,16
7.1 '870
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-~16”
1-Buteno (C^Hg) 0 , 66 0 0,65 0,58
1-Butano (C^H^q) 0,11 0 0,11 0,12
1-Penteno (CjH^q) 0,58 0 0,58 0
Benzeno (C6H6) 0,52 0 0,51 0,12
Tolueno (C7H8) 0,45 0 0,45 0
1-Hexeno (CgH·^) 0,14 0 0,14 0
C°2 0,54 0 0 0,53
Corrente NQ. 124L 126L 128V 12.8.R
Temp*C “39,7 -77,6 -126,1 99,4
Pressão (psi) 522 520 513 422
Entalpia (kl, MM) 1,5477 3,7769 3,8740 1,4765
Vapor frac.mol 0 0 1,0 0
Caudais.....(mol)
Total 36,35 24,14 115,24 7,72
Hidrogénio 1,11 0,31 76,80 0,12
Metano 9,28 6,12 37,81 4,98
Aceteno 0,74 0,69 0 0,11
eteno 53,89 16,09 0,83 2,57
Etano 18,20 1,54 0,11 0,48
Propino 0,22 0 0 0
Propileno 2,29 0,11 0,11 0
Propano 0,77 0 0 0
1,3-Butadieno 0,16 0 0 0
1-Buteno 0,46 0 0,11 0
l~Butano 0,11 0 0 0
l-Penteno 0 0 0 0
Benzeno 0 0 0,11 0
Tolueno 0 0 0 0
1-Hexano 0 0 0 0
CO2 0 0 0,53 0
Corrente NS. 132 133L 138V 133V
Temp°C -34,4 -36,2 -99,6 -47,4
Pressão (psi) 454 452 442 452
Entalpia (kl, MM) 1,3104 0,6201 0,9426 1,0665
Vapor frac. mol 1,0 0 1,0 1,0
71. 870
096-201.
Caudais (mol)
Total 33,66 30,1 27,16 27,69
Hidrogénio 1,79 0,79 2,22 2,02
Metano 13,85 5,05 24,92 14,92
Aceteno 0,13 0,17 0 0,30
eteno 15,05 21,05 0,18 10,08
Etano 2,83 3,75 0 0,62
Propino 0 0 0 0
Propileno 0,35 0,47 0 0
Propano 0 0 0 0
1,3-Butadieno 0 0 0 0
,1-Buteno 0 0 0 0
1-Butano 0 0 0 0
l~Penteno 0 0 0 0
(continuação da Tabela)
Benzeno 0 0 0 0
Toiueno 0 0 0 0
l-Hexano 0 0 0 0
CO^
Corrente NS. 154L 134V 138R 130L
Temp°C -9,9 -95,3 -97,8 6,4
Pressão (psi) 449 442 442 462
Entalpia (kl, MM) 0,9075 2,2154 0,8987 2,7137
Vapor frac. mol. 0 1,0 0 0
Caudais (mol)
Total 38,36 63,49 36,3 118,38
Hidrogénio 0 2,40 0,18 0
Metano 0,37 60,38 35,46 0,69
Aceteno 0,20 0 0 1,10
eteno 33,69 0,70 0,68 66,20
Etano 4,42 0,47 0,47 28,00
Propino 0 0 0 0,45
Propileno 0,47 0 0 12,83
Propano 0 0 0 5,80
1,3-Butadieno 0 0 0 2,00
1-Buteno 0 0 0 0,65
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l~Butano 0 0 0 0,11
1-Penteno 0 0 0 0,58
Benzeno 0 0 0 0,52
Tolueno 0 0 0 0,45
1-Hexano 0 0 0 . 0,14
co2 0 0 0 0
sistema da FIGURA 3 compreende um absorvedor de gás de cracking, 220 e três deflegmadores, 224, 226 e 228., um desmetanador primário 230, um desmetanador secundário de baixa pressão, 234 e válvulas 229, 237, 236 e 251 para reduzir a pressão nas linhas do sistema que conduzem ao desmetanador secundário de baixa pressão 234„ As válvulas 229, 237, 231 e 251 são válvulas convencionais como as bem conhecidas válvulas de estrangulamento» sistema da FIGURA 3 incluí também um circuito de separação de hidrogénio que proporciona refluxo para o desmetanador secundário de baixa pressão, 234» Em alternativa, a unidade de expansão 276 pode proporcionar refrigeração para o desmetanador secundário de baixa pressão 234, e o líquido do tambor de hidrogénio 250 pode ser empregue num permutador de calor (não apresentado), para arrefecer a corrente 248, 0 circuito de separação de hidrogénio é constituído por tambores de hidrogénio 250 e 260, com linhas de ligação,. Adicionalmente, o compressor 272 e as turbinas de expansão 270 e 276 estão incluídas no sistema e são movidos essencialmente pelo excesso de vapor do terceiro deflegmador»
No processo de separação da FIGURA 3, uma matéria prima comprimida, seca, linha 200, tal como o vapor de uma unidade de remoção de propano» não apresentada (a -15’C, 510 psia), é alimentada para uma primeira unidade de rectíf icação ou . absorve·dor de gás de cracking, 220» 0 vapor efluente passa, através da corrente 205 (-23,3^0 502 psia), desde o absorvedor de gás de cracking 220, através de uma série de perrnutadores de calor 217, 218 e de um condensador, para urn tambor 2.19, para originar a corrente vapor 215, a ~37,2OC, 500 psia- 0 líquido da primeira unidade de rectíficação, 220, é alimentado ao sis71 870
696-201 tema de duzida na
fraccionamento» A corrente 215 é, seguidamente, introsérie de dispositivos de refrigeração» As unidades de rectificação ligadas em série deflegmadores 224, 226 e 228, são o mesmo que os deflegmadores 124, 126 e 128 e cada uma tem uma porção inferior de tambor 2240, 2260 e 2280 e uma porção superior de rectificação, permutador de calor 224R, 2.26R e 228R, respectivamente»
Na série de dispositivos de refrigeração, as correntes gasosas pressurizadas frias, são arrefecidas e parcialmente condensadas em unidades de rectificação dispostas em série (deflegmadores) , encontrando-se cada uma dessas unidades de rectificação ligada operativamente para acumular o líquido condensado numa porção inferior acumuladora de líquido, por escoamento sobre a acção da gravidade, desde uma porção superior da. unidade vertical de rectificação, através da qual o gás da porção inferior de acumulação passa em sentido ascendente para a permuta de contacto directo gás-líquido na referida porção de rectificação,, sendo assim o gás rico em metano, que flui em sentido ascendente, parcialmente condensado na porção de rectificação referida, com líquido frio em refluxo, em contacto directo com a corrente gasosa ascendente, para proporcionar uma corrente condensada de líquido frio que flui em sentido descendente, enriquecendo assim gradualmente o líquido condensado em componentes etileno e etano»
A corrente líquida, linha 224L (-22,7°C, 499 psía), emergente do fundo da segunda unidade de rectificação, 224, é purificada para remover qualquer metano residual, dirigindo a coi— rente 224L para o sistema de fraccionamento» A corrente 224L é primeiro fraccionada na zona de remoção de metano a temperatura moderadamente baixa, 250, que opera a uma pressão compreendida na gama de cerca d© 485 psia» 0 processo contempla também a possibilidade de dirigir uma corrente líquida efluente, 202, de uma zona de remoção de propano (não apresentada), combinada com uma corrente líquida 206, da primeira secção de rectificação, absorvedor de gás de cracking, 220, como corrente de alimentação, 208, para uma porção inferior da zona de
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remoção d© metano a temperatura moderadamente baixa» 230..
A corrente de fundo do desmetanador a damente baixa 230» representada pela linha peia) é uma corrente rica em etano e pode» dirigida para uma zona de remoção de etano para purificação» temperatura modera230L (16,7°C, 485 opcíonalmente, ser (não apresentada) vapor que emerge da segunda unidade de rectificação» 224» representado como linha 224V (~65°C, 495 psia), é dirigido para uma porção inferior da terceira unidade de rectificação» 2.26» para fraccionamento adicional» A corrente líquida de fundo 226L (™67,8°C!( 494 psia), efluente da terceira unidade de rectificação 226» é então dirigida» através de um permutador de calor 225» para uma porção superior de uma torre de contacto líquido-gás» 233» tal como uma coluna de enchimento» onde (agora a ~81,7°C, 489 psia» apesar da torre de contacto poder ser operada a baixa pressão) é posto em contacto em contra-corrente com 232 (-32,2*0, 483 psia)» corrente esta que é, opcionalmente, pré-arrefecida a ~65°C num permutador de calor 235» A corrente liquida enriquecida em eteno, 233L (~70,6°C, 475 psia)» efluente do fundo da torre de contacto, 233, é passada através de uma válvula, 236, para formar a corrente 236L (-87,2°C, 155 psia) e dirigida para um andar intermédio do ctesmetanador final a temperatura ultra-baixa e a baixa pressão, 234, e a corrente vapor 233V (-84,4*0, 473 psia) é passada através da válvula 237 para formar uma corrente 237V (-95,6*0, 152 psia) que é dirigida para um andar intermédio» superior do desmetanador 234»
A corrente vapor 226V (-81,6’C, 490 psia), efluente da terceira unidade de rectificação 226 passa» para rectificação adicional, para uma porção inferior da unidade final de rectificação 228» A corrente líquida de fundo, 228L (-108,3*0, 487 psia), é passada através de uma válvula 229A para formar uma corrente 229L (-115*0, 150 psia), a qual é então dirigida para uma porção superior do desmetanador a baixa pressão, 234» 0 desmetanador final a baixa pressão, 234, separa o metano e
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hidrogénio residuais das correntes de alimentação ricas em eteno 236L, 237V, 229L e 250L- A corrente de fundo 234L (-50*0, 155 psia) é retirada, passada opcionalmente em permuta de calor Indirecta com a segunda unidade de rectifícação 224, para proporcionar uma corrente de produto rica em eteno, 235 (-42,8*0,120 psia)Como o fraccionamento no desmetanador final 234L é efectuado a baixa pressão, preferivelmente menos do que cerca de 175 psia, mais pref erivelmerite menos de cerca de 160 psia, são necessários menos refrigerante externo e substancialmente menos andares de fraccionamento, do que quando se emprega um desmetanador final a pressão elevada, como apresentado na FIGURA 2 oomo unidade 134- Conseguem-se também economias de capital, eliminando o circuito de condensação de cabeça, representado pela unidade de deflegmaçâo 138, na FIGURA 2.
A corrente vapor 238V (-125,6*0, 147 psia), efluente da unidade final de rectifícação 228, rica em metano e hidrogénio, é paroialmente condensada num permutador de calor 245 e separada no tambor de hidrogénio 250- A corrente líquida 250L é passada, através da válvula 251 (-143,4*0, .150 psia) e dirigida, então, para a porção superior do desmetanador secundário a baixa pressão, 234, como refluxo e para remoção de qualquer eteno residualA corrente vapor 250V (-161,7*0, 475 psia) é arrefecida adicionalmente no permutador de calor 255 e separada no tambor de hidrogénio, 260, numa corrente vapor 26QV que é passada através do permutador de calor 255, para efluir (-147,2*0, 470 psia) rica em hidrogénio, sendo removida como corrente de produto hidrogénio, 237, após passagem opcional através dos permutadores de calor 280 e 281- A corrente líquida 260L (-162*0, 78 psia) que emerge do tambor 260 é rica em metano e é passada através dos permutadores de calor 280 e 281 para recuperação como gás combustível Opcionalmente, uma porção da corrente vapor 228V, dirigida
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pela válvula 229 e pela corrente 229 (-73,3°C, 475 psia) e a corrente vapor 234V (-124,4OC, 147 psia), efluente do desmetanador final 234, são expandidas num turbo—expansor em dois andares, 270 e 276, passando a corrente 229V por ambos os andares e a corrente 234 apenas pelo segundo andar 276« A corrente combinada, 278 é descarregada do segundo andar de expansão, 276,, a -152OC, 47 psia e é passada através do permutador de calor 245 e seguidamente re-comprimida no compressor 272 e combinada com a corrente rica em metano, 260L., para formar a corrente de produto gás combustível 238«
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Claims (42)

  1. R.....Ε.....I.....V.....X.....N.....D.....X.....C.....A.....Ç.....Õ.....E.....3
    1 - Processo de separação criogénioa para a recuperação de hidrocarbonetos a partir de uma corrente d© alimentação de hidrocarbonetos compreendendo metano, eteno e etano, processo caracterizado por compreender:
    (a) a introdução da referida corrente de alimentação de hidrocarbonetos numa zona de deflegmaçâo, a temperaturas criogé™ nicas;
    (b) a deflegmaçâo da referida corrente de alimentação de hidrocarbonetos numa corrente gasosa primária rica em metano e numa corrente de condensado líquido, primária, rica em componentes hidrocarboneto 02 + e contendo uma quantidade reduzida de metano;
    (c) a passagem da referida corrente líquida de condensado primária para uma unidade de desmetanaçâo primária a temperatura criogénioa moderadamente baixa e a separação da referida corrente líquida de condensado, primária, numa corrente de fundo líquida contendo C2 + e numa corrente de vapor de cabeça, rica em metano intermédia; e (d) a separação adicional da referida corrente de vapor de cabeça, intermédia, rica em metano, da unidade primária de desmetanaçâo a temperatura criogénioa moderadamente baixa, numa unidade de desmetanaçâo final a temperatura ultra baixa, operando abaixo de cerca de 175 psia, para recuperar uma primeira corrente líquida de produto hidrocarboneto rica em eteno e uma corrente de vapor, a temperatura ultra-baixa do desmetanador final, sendo assim baixos os requisitos de energia total de refrigeração, para a separação dos hidrocarbonetos C2 + em componentes C2 e mais leves,
  2. 2 - Processo de separação criogénioa de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida unidade de desmetanaçâo a temperatura ultra-baixa operar abaixo de cerca d©
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    160 psia»
  3. 3 - Processo de separação oriogénica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida corrente de alimentação de hidrocarbonetos ser seca..
  4. 4 - Processo de separação oriogénica de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida corrente de alimentação de hidrocarbonetos compreender um efluente do cracking (cisão) de hidrocarbonetos gasosos» compreendendo de cerca de 10 a cerca de 50 por cento em moles de eteno» de cerca de 5 a cerca de 20 por cento em moles de etano» de cerca de 10 a cerca de 40 por cento em moles de metano e até cerca de 10 por cento em moles de hidrocarbonetos Cg»
  5. 5 - Processo de separação oriogénica de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida corrente de alimentação de hidrocarbonetos ser comprimida até uma pressão de processo de cerca de 2500 kPa a oeroa de 3700 kPa, antes do passo (a)»
  6. 6 - Processo de separação oriogénica de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida corrente d© alimentação de hidrocarbonetos ser previamente refrigerada em pelo menos um permutador de calor, antes do passo (a)..
  7. 7 - Processo de separação oriogénica de acordo com a reivindicação 1» caracterizado por a referida zona de deflegmaçâo compreender pelo menos dois deflegmadores ligados em série»
  8. 8 - Processo de separação oriogénica de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por incluir o passo de:
    (b) (i) deflegmar adicionalmente a referida corrente gasosa primária» rica em metano» do passo (b), num segundo deflegmador para produzir uma corrente líquida de condensado secundária ® uma corrente gasosa rica em metano» secundária»
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  9. 9 - Processo cie separação criogénica de acordo com a reivindicação 8» caracterizado por o passo (d) compreender também &. realização de uma separação adicional da corrente líquida de condensado secundária do passo (b)(í) na referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa.
  10. 10 - processo de separação criogénica de acordo com a reivindicação 8» caracterizado por o passo (d) compreender,·;
    (d)(i) o contacto da referida corrente vapor da cabeça rica em metano» intermediária» proveniente da unidade de desmetanação primária de temperatura criogénica rncderadamente baixa» com a corrente líquida de condensado secundária proveniente do segundo deflegmador, numa zona de contacto líquido-gas em contracorrente; e (d)(ií) a alimentação da corrente líquida esgotada em metano» proveniente da referida zona de contacto liquido-gás em contracorrente, a unia porção inferior do desmetanador final a temperatura ultra-baixa» e a alimentação do vapor enriquecido em metano» proveniente da referida zona de contacto liquido-gás em contracorrente» a uma porção superior do referido desmetanador final a temperatura ultra-baixa; sendo a referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa operada a uma pressão inferior a cerca de 160 psía; para recuperar uma corrente liquida de produto hidrocarboneto rico em eteno e uma corrente de vapor a temperatura ultra-baixa do desmetanador final.
  11. 11 - Processo de separação criogénica de acordo com a reivindicação 10» caracterizado por a referida zona de contacto liquido-gás em contracorrente» compreender uma coluna de enchimento.
  12. 12 - Processo de separação criogénica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida zona de deflegmação compreender dois ou mais deflegmadoras ligados em série.
    Processo de separação criogénica de acordo com a
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    696—201 reivíndicação 12, caracterizado por incluir os passos de:
    (b)(í) deflegmação adicional da referida corrente gasosa rica em metano, primária, do passo (b), num segundo deflegmador para produzir uma corrente líquida de condensado secundária, e uma corrente gasosa rica em metano, secundária; e (b)(íi) deflegmação adicional da referida corrente gasosa rica em metano, secundária, do passo (b)(i), num terceiro deflegmador para produzir uma terceira corrente líquida de condensado e uma terceira corrente gasosa rica em metano.
  13. 14 ~ Processo de separação criogénica de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o passo (d) compreender também a realização de uma separação adicional da corrente líquida de condensado secundária do segundo deflegmador e da terceira corrente líquida de condensado do terceiro deflegmador na referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa.
  14. 15 - Processo de separação criogénica de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o passo (d) compreender:
    (d)(i) o contacto da referida corrente de vapor d® cabeça, rica em metano, intermediária, da unidade de desmetanação primária a temperatura moderadamente baixa, com a referida corrente líquida de condensado secundária do segundo deflegmador, numa zona de contacto líquido-gás em contracorrente;
    (d)(ii) a alimentação da corrente líquida esgotada em metano proveniente da referida zona de contacto líquido-gás em contracorrente, a uma porção inferior do desmetanador final a temperatura ultra-baixa e a alimentação da corrente de vapor enriquecida em rnetano que provém da referida zona de contacto líquido-gás em contracorrente, a uma porção superior do referido desmetanador final a temperatura ultra-baixa; e (d)(iii) a alimentação da terceira corrente líquida de
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    696-201 condensado ao referido desmetanador final a temperatura ultra-baixa, num ponto acima do ponto de alimentação da referida corrente vapor enriquecida em metano resultante»
  15. 16 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a referida zona de contacto líquido-gás em contracorrente compreender uma coluna de enchimento»
  16. 17 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender o passo adicional cie separação da. terceira corrente gasosa rica em metano, numa quarta corrente de vapor de cabeça e numa quarta corrente líquida, cio fundo e a alimentação da quarta corrente líquida de fundo ao desmetanador final a temperatura ultra-baixa»
  17. 18 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 17 caracterizado por compreender o passo adicional de expansão de uma porção da terceira corrente gasosa rica em metano, proveniente do terceiro deflegmador numa turbina de expansão»
  18. 19 - Processo de separação críogénica de acordo ccm a reivindicação 18, caracterizado por compreender o passo adicional de expansão da corrente de vapor a temperatura ultra-baixa do desmetanador final, numa turbina de expansão»
  19. 20 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a temperatura e pressão no primeiro deflegmador serem de -37^8 e 500 psia; a temperatura e pressão no segundo deflegmador serem de cerca de -65X e 495 psia; a temperatura e pressão no terceiro deflegmador serem de cerca de -98°8 e 480 psia; a temperatura e pressão no desmetanador primário, a temperatura críogénica moderadamente baixa, serem de cerca de ~·42°8 e 500 psia; a temperatura e pressão no desmetanador final a temperatura críogénica ultra-baixa serem de cerca de -1010C e 150 psia; a temperatura e pressão na zona de contacto líquido-gás em contracorrente serem
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    -28de cerca de -65 °C e 475 psia; a temperatura e pressão no tambor de separação a jusante do terceiro deflegmador, serem de cerca de -143^0 e 480 psia; a temperatura e pressão no tambor de separação de gãs final, serem de cerca de; -162”0 e 475 psía; a temperatura e pressão da terceira corrente gasosa rica em metano, proveniente do terceiro deflegmador ã entrada da turbina de expansão, serem de cerca de -73^0 e 475 psia; e a temperatura e pressão na linha de produto metano, serem de cerca de 1O0C e 70 psia»
  20. 21 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender os passos adicionais de?
    (e) fraccíonamento adicional da corrente líquida de fundo de C2+, resultante da unidade de desmetanação primária a temperatura críogénica moderadamente baixa, para remover o etano e hidrocarbonetos mais pesados e proporcionar uma segunda corrente rica em eteno; e (f) fraccíonamento da referida segunda corrente de produto rica em eteno e da primeira corrente de produto rica em eteno, proveniente da unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa, para se obter um produto de eteno substancialment© pu ro.
  21. 22 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura críogénica primária variar entre 236 K e cerca de 270 K, a temperatura críogénica moderadamente baixa variar entre 197 e cerca de 235 K e a temperatura críogénica ultra baixa variar entre cerca de 172 e cerca de 196 K«
  22. 23 - Processo de separação críogénica de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por se empregar um sistema em circuito fechado de recirculação de propileno como refrigerante a temperatura moderadamente baixa e um sistema em circuito fechado de recirculação de etileno, como refrigerante a temperatura ultra -baixa.
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    -2924 - Aparelho para efectuar a separação criogénica de uma corrente de alimentação de hidrocarbonetos compreendendo metano, etano e etileno, caracterizado por compreender» (a) rneios para a deflegmação da corrente de alimentação de hidrocarbonetos;
    (b) meios para a desmetanação do líquido dos meios de deflegmaçao da corrente de alimentação de hidrocarbonetos, compreendendo:
    (i) uma unidade de desmatanação primária a temperatura criogénica moderadamente baixa, ligada em série a (ii) uma unidade de desmetanação final a temperatu ra ultra-baixa, operada abaixo de cerca de 160 psía; e (c) meios para alimentação de uma corrente líquida de condensado primária proveniente dos referidos meios de deflegmação, para os referidos meios para desmetanação»
  23. 25 - Aparelho de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por os referidos meios de deflegmaçao da corrente de alimentação de hidrocarbonetos compreenderem pelo menos dois deflegmadores ligados em série»
  24. 26 - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por compreender ainda, um meio para a alimentação de uma segunda corrente líquida de condensado proveniente do segundo deflegmador, à referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa»
  25. 27 - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por compreender ainda, um meio para o contacto em contracoí— rente de uma segunda corrente líquida de condensado proveniente do segundo deflegmador, com uma 'corrente de vapor, da cabeça proveniente do referido desmetanador primário a temperatura
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    -30criogénica moderadamente baixa e um meio para ligar operativamente o referido meio de contacto em contracorrente à referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa»
  26. 28 - Aparelho de acordo oom a reivindicação 27, caracterizado por os referidos meios de deflegmação da corrente de alimentação de hidrocarbonetos compreenderem três deflegmadores ligados em série»
  27. 29 - Aparelho de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por compreender ainda um meio para a alimentação de uma terceira corrente líquida de condensado, proveniente do terceiro deflegmador a uma porção superior da referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa»
  28. 30 - Aparelho de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por compreender ainda um meio para a separação de hidrogénio e metano ligados operativamente a uma terceira corrente de vapor, da cabeça, proveniente do terceiro deflegmador referido»
  29. 31 - Aparelho de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por compreender ainda, um meio para alimentação de uma corrente líquida, proveniente do referido meio dé separação de hidrogénio e metano, à referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa»
  30. 32 - Aparelho de acordo com a reivindicação 31, caracterizado por compreender ainda, um meio para a expansão de uma porção da terceira corrente de vapor da cabeça»
  31. 33 - Aparelho de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda, um meio para a expansão de uma corrente vapor a temperatura ultra-baixa do desmetanador final proveniente da referida unidade de desmetanação final a temperatura ultra-baixa»
  32. 34 - Aparelho de acordo com a reivindicação 27, caracterizado por os referidos meios para ligar operativamente os referidos
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    696-201 meios de contacto em contracorrente à referida unidade de desmetanaçâo final a temperatura ultra-baixa» compreenderem ainda uiti meio para redução da pressão»
  33. 35 - Aparelho de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por os referidos meios para alimentar uma terceira corrente líquida de condensado, proveniente do terceiro deflegmador a uma porção superior da referida unidade de desmetanaçâo final a temperatura ultra-baixa» compreenderem ainda um meio para redução da pressão»
  34. 36 - Aparelho de acordo com a reivindicação 31, caracterizado por os referidos meios para alimentar uma corrente líquida» proveniente do referido meio de separação de hidrogénio e metano à referida unidade de desmetanaçâo final a temperatura ultra-baixa» compreender ainda um meio para redução da pressão»
  35. 37 - Processo de separação criogénica para recuperação de hidrocarbonetos C2+ de um gãs de alimentação de hidrocarbonetos cindidos, compreendendo metano, eteno e etano, no qual as correntes gasosas, pressurizadas, frias, são separadas numa pluralidade de unidades de deflegmação» encontrando-se cada uma dessas unidades de deflegmação ligada operativamente para acumular o líquido condensado num tambor de deflegmação inferior» por escoamento por gravidade, desde um permutador de calor do deflegmador superior, compreendendo uma pluralidade de passagens de permuta de calor» índírecta» dispostas verticalmente, através das quais o gãs do tambor inferior passa, em sentido ascendente, para ser arrefecido com fluído refrigerante por permuta de calor indirecta, nas referidas passagens de permuta de calor, sendo o gãs ascendente parcíalmente condensado nas superfícies verticais das referidas passagens de modo a formar um líquido de refluxo» em contacto directo com a corrente gasosa ascendente, de forma a proporcionar uma corrente condensada de líquido mais frio, que flui em sentido descendente, enriquecendo» portanto» gradualmente, o líquido condensado do deflegmador em componentes hidrocarboneto C2+» caracterizado por compreender os passos de
    71 870 696—201 introdução de um gás de alimentação seco numa zona.de deflegmação primária possuindo uma pluralidade de unidades de deflegmação ligadas em série, com temperaturas sucessívamente mais frias, para separação do gás de alimentação numa corrente primária de gás rico em metano, recuperado a baixa temperatura, e em pelo menos uma corrente líquida de condensado primária rica em componentes hidrocarboneto C2 + e contendo uma quantidade reduzida de metano;
    passagem de, pelo menos, uma corrente liquida de condensado primária, proveniente de zona de deflegmação primária, para fraccionadores de desmetanação ligados em série, empregando-se uma temperatura críogéníca moderadamente baixa numa primeira unidade fraccíonadora de desmetaçâo, para recuperar substancialmente todo o metano da corrente líquida de condensado primária numa primeira corrente de vapor da cabeça do desmetanador e para recuperar uma primeira corrente líquida do fundo do desmetanador constituída por substancialmente livre de metano; e separação adicional de pelo menos uma porção da corrente de vapor, da cabeça, do primeiro desmetanador, numa unidade de fraccionamento do desmetanador final a temperatura ultra-baixa, operando a uma pressão inferior a cerca de 160 psia; para recuperar uma corrente de produto bruto liquida, rica em eteno e constituída predominantemente por hidrocarbonetos C2 e uma corrente de vapor da cabeça a temperatura ultra baixa do desmetanador final, substancialmente livre de hidrocarbonetos p + '•2
  36. 38 - Processo de aoordo oom a reivindicação 37, caracterizado por- compreender ainda uma unidade de contacto de correntes directo em contracorrente, ligada operatívamente entre as zonas primária e secundária de desmetanação, sendo o líquido proveniente da referida zona de contacto em contracorrente dirigido para um andar inferior da zona secundária de desmetanação e o vapor proveniente da referida zona de contacto em contracorrente, dirigido para um andar superior da zona secundária de desmetanação
    71 870 696-201 “33-
  37. 39 - Processo de acordo com a reivindicação 38, caracterizado por as referidas unidades de rectificação ligadas ern série, incluírem pelo menos uma unidade de rectificação intermediária, para a condensação parcial de uma corrente líquida intermediária, proveniente do vapor da cabeça da unidade de rectificação primária antes da unidade de rectificação final da série; e o contacto directo de pelo menos uma porção da primeira corrente de vapor da cabeça do desmetanador, com a corrente líquida intermediária referida, numa zona de contacto em contracorrente, ligada operativamente entre as zonas primária e secundária de desmetanação, sendo o vapor enriquecido em metano, proveniente da zona de contacto em contracorrente referida, dirigido para uma porção superior da zona secundária de desmetanação»
  38. 40 - Processo de acordo com a reivindicação 39, caracterizado por as referidas unidades de rectificação ligadas em série, incluírem duas unidades de rectificação intermediárias, para condensar parcialmente as primeira e segunda correntes líquidas intermediárias sucessivamente mais frias, respectivamente, do vapor da cabeça da unidade primária de rectificação, antes de uma unidade de rectificação final da série;
    fraccionamento da primeira corrente líquida intermediária na zona primária de desmetanação; e fraccionamento da segunda corrente liquida intermediária na zona secundária de desmetanação a baixa pressão»
  39. 41 - Processo de acordo com a reivindicação 40, caracterizado por compreender o passo de contacto de pelo menos uma porção da referida primeira corrente de vapor, da. cabeça, do desmetanador, com a referida segunda corrente líquida intermediária, numa zona de contacto em contracorrente ligada operativamente entre as zonas primária e secundária de desmetanação, sendo o líquido rico em eteno, proveniente da. referida zona d® contacto em contracoí—
    71 870 696-201
    -34rente, dirigido para uma porção superior da zona secundária de desmetanação a baixa pressão.,
  40. 42 - Processo de acordo com a reivindicação 41, caracterizado por o referido refrigerante de temperatura moderadamente baixa ser mantido a uma temperatura de cerca de 235 K a 290 K e o refrigerante de temperatura ultra-baixa ser mantido abaixo de 235 K„
  41. 43 - Processo de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por o refrigerante d© temperatura moderadamente baixa pressurizado, ser condensado num ciclo de refrígeração, ern relação de
    -' permuta de calor com uma unidade primária de desmetanação constituída por uma caldeira', para aí aquecer as corrente de fundo liquidas metanadas.,
  42. 44 - Processo de acordo com a reivindicação 43, caracterizado por incluir uma fonte de refrigerante primário, a temperatura moderadamente baixa, em circuito fechado, constituído essencialmente por propileno e uma segunda fonte, em circuito fechado, de refrigerante a temperatura ultra-baixa constituída essencialmente por etileno»
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