BRPI0609364A2 - processo para hidroisomerização de ligação dupla de butenos - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA HIDROISOMERIZAçãO DE LIGAçãO DUPLA DE BUTENOS. A presente invenção refere-se a um processo para conversão preferencial em 2-buteno de uma corrente contendo compostos de C4 incluindo 1 -buteno e 2-buteno. O processo envolve mistura da corrente de C4 com uma primeira corrente de hidrogênio para formar uma corrente de alimentação, hidroisomerização da corrente de alimentação na presença de um primeiro catalisador de hidroisomerização, a fim de converter pelo menos uma porção de 1 -buteno em 2-buteno, pelo que, produzindo um efluente de hidroisomerização, passagem do efluente de hidroisomerização através de uma coluna de fracionamento, para formar uma corrente da parte superior compreendendo isobutano e isobutileno e uma corrente da parte inferior compreendendo 2-buteno, retirada de uma corrente de reciclo da coluna de fracionamento em uma localização acima do ponto de alimentação onde a razão em peso de 1-buteno em 2-buteno é alta e combinação da corrente de reciclo com pelo menos uma dentre a corrente de C4 e a corrente de alimentação a montante do catalisador de hidroisomerização. Também é revelado um aparelho correspondente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA HIDROISOMERIZAÇÃO DE LIGAÇÃO DUPLA DE BUTENOS".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se à hidroisomerização de ligaçãodupla de olefinas C4.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

Em muitos processos é desejável a obtenção da isomerizaçãode ligações duplas dentro de uma dada molécula. A isomerização de ligaçãodupla é o movimento da posição da ligação dupla dentro de uma moléculasem alteração da estrutura da molécula. Isso é diferente da isomerização emesqueleto, onde a estrutura muda (mais tipicamente representando a interalteração entre a forma iso e a forma normal). A isomerização em esqueletoprossegue por um mecanismo completamente diferente daquele da isomerização de ligação dupla. A isomerização em esqueleto ocorre tipicamente empregando um catalisador ácido promovido.

Existem dois tipos básicos de isomerização de ligação dupla, asaber, hidroisomerização e não hidroisomerização. A primeira emprega pequenas quantidades de hidrogênio sobre catalisadores de metal nobre (tais como, Pt ou Pd) e ocorre em temperaturas moderadas, enquanto a última é isenta de hidrogênio e emprega tipicamente catalisadores de oxido de metal básico em temperaturas mais altas.

A hidroisomerização de ligação dupla em temperaturas moderadas é a mais usada para maximizar a olefina interior (2-tueno, por exemplo, em oposição a 1-buteno) uma vez que o equilíbrio termodinâmico favorece a olefina interior em temperaturas mais baixas. Essa tecnologia é empregadaquando existe uma reação que favorece a olefina interior em relação à alfaolefina. A etilenolise de 2-buteno para fabricar propileno é uma tal reação. Areação de etilenolise (metátese) é 2-buteno + etileno -> 2 propilenos. Etilenoe 1-buteno não reagem. Quando em uma mistura de olefinas C4 normais, 2-buteno puder se maximizado, então a reação em propileno será maximizada.

É bem sabido que as reações de hidroisomerização de ligaçãodupla ocorrem simultaneamente com as reações de hidrogenação. Em mui-tas aplicações comerciais, uma carga com moléculas altamente insaturadas(acetilênicos e/ou dienos) é processada sobre um leito fixo de catalisador demetal nobre suportado, na presença de hidrogênio. Por exemplo, a reaçãode butadieno sobre os catalisadores de metal nobre pode ser resumida naseqüência de reação mostrada abaixo:

C4H6 +H2 1-C4H8 +H2 •> C4H10

1000 10

2-C4H8

A reação de hidrogenação primária de butadieno mais hidrogê-nio forma 1 -buteno. Ela prossegue rapidamente sobre os catalisadores (ra-zão relativa equivalente a 1.000). Na presença de hidrogênio, duas reaçõesocorrem com 1 -buteno. Uma é a hidroisomerização de 2-buteno (razão rela-tiva de 100). Essa reação requer a presença de hidrogênio para prosseguir,porém não consome hidrogênio. A outra reação é hidrogenação em butanonormal (razão relativa de 10). A reação final é a hidrogenação de 2-butenodiretamente em butano normal. Essa é a reação mais lenta (razão relativa de1) e essencialmente pode ser abandonada. Sob condições normais sobre oscatalisadores de metal nobre, é esperado que a seletividade da conversãode 1-buteno seja de 90% para 2-buteno e 10% para n-butano. O último re-presenta uma perda de olefinas e é indesejável.

As reações de hidroisomerização e hidrogenação são conheci-das por serem realizadas em reatores de leito fixo. A Patente US número3.531.545 descreve um processo e método para isomerização de ligaçãodupla consistindo na mistura de uma corrente de hidrocarboneto contendo 1-olefinas e pelo menos um composto contendo enxofre com hidrogênio, a-quecimento da corrente de hidrocarboneto/hidrogênio misturados em tempe-raturas de reação, contatando a corrente com um catalisador de metal nobree então recuperando as 2-olefinas como um produto. O processo descritonessa patente utiliza enxofre como um aditivo para reduzir a tendência a hi-drogenação do catalisador e assim aumentar a hidroisomerização. Enxofremostrou estar presente tanto na alimentação, adicionado à alimentação ouadicionado à corrente de hidrogênio.

É conhecido o emprego de uma torre de fracionamento de hidro-carboneto em combinação com um reator de hidrogenação de leito fixo. Na Patente US número 6.072.091, é usada uma coluna de destilação em combinação com pelo menos uma zona de reação de hidrogenação. A zona dereação de hidrogenação está associada à seção de retificação da coluna dedestilação. Mais especificamente, os hidrocarbonetos são removidos da seção de retificação da coluna para hidrogenar pelo menos uma porção doshidrocarbonetos acetilênicos e diolefínicos contidos lá. O efluente da zona dereação é então reintroduzido na seção de retificação da coluna de destilação.

É conhecida a realização de uma reação de hidroisomerizaçãodentro de uma torre de destilação catalítica. Na Patente US número5.087.780 (Arganbright), é descrito um processo para isomerização de butenos em uma corrente de hidrocarboneto C4 mista. Uma corrente contendo 1-buteno, 2-buteno e pequenas quantidades de butadieno é alimentada a umatorre de destilação catalítica contendo um catalisador de Pd. Uma pequenaquantidade de hidrogênio é também alimentada à torre. O 1-buteno, estandoentre os mais voláteis dos C4s, tem movimento ascendente, enquanto 2-buteno, sendo menos volátil, tende a um movimento descendente na torre.

O catalisador está localizado na zona com concentrações maiores de 2-butenoe ocorre a hidroisomerização de 2-buteno em 1-buteno. 2-buteno residual naparte inferior pode ser reciclado para a torre. Se isobutileno for parte de umamistura de alimentação, ele também terá movimento ascendente com o 1-buteno.

Na Patente US número 6.242.661 é revelado um processo paraseparação de isobutileno dos butenos normais. Esse processo também emprega um processo de destilação catalítica incorporando a reação de hidroi-somerização. Uma mistura de butenos normais e isobutilenos é alimentada àtorre, juntamente com uma quantidade pequena de hidrogênio. A torre contém um catalisador de Pd localizado dentro das estruturas de destilação dentro da torre. Nesse processo, o catalisador está localizado na seção superiorda torre em múltiplos leitos catalíticos. Conforme o fracionamento ocorre, oisobutileno tem movimento ascendente. 1-Buteno (também um componentevolátil) tende a mover com isobutileno. Uma vez que o sistema não empregaum catalisador de isomerização em esqueleto, o isobutileno tem movimentonão afetado através da torre. Contudo, a hidroisomerização ocorre nas regiões de 1 -buteno alto e 1 -buteno é convertido em 2-buteno. Esse 2-buteno é menos volátil e tem movimento ascendente em relação a torre. Desse modo,isobutileno relativamente puro é obtido na parte superior, uma vez que 1-buteno é reagido e tem movimento ascendente como o 2-buteno.

Todos os processos acima produzem uma corrente que é concentrada em 2-buteno. Na reação de etilenólise (metátese) de 2-buteno para formar propileno, sabe-se que o isobutileno não é um componente de alimentação desejado. Isobutileno e etileno não reagirão. Isobutileno e 2-buteno reagirão para formar propileno e 2-metil-2-buteno. Essa reação possui um efeito negativo na seletividade de propileno da reação de etilenólise enão é desejável. Assim, na maioria dos casos, é preferível remover o isobutileno de uma corrente de 2-buteno antes da reação com etileno.

É conhecido o emprego de um desisobutilenizador de destilaçãocatalítica (CD-DelB) para preparar uma corrente de 2-buteno para um reatorde metátese (etilenólise). De modo semelhante à Patente US número6.242.661 referida acima, um CD-DelB removerá isobutileno na parte superior enquanto maximizando o fluxo de 2-buteno fora da parte inferior, conforme o 1 -buteno é hidromerizado para formar 2-buteno. A torre conterá, tipicamente, estruturas alternadas de catalisador e fracionamento acima do ponto de alimentação e estruturas de fracionamento abaixo do ponto de alimentação. De modo geral, existem cerca de quatro seções catalíticas natorre. Hidrogênio é adicionado abaixo do ponto de alimentação, a fim de queesteja suficientemente disperso, quando alcançar o ponto de alimentação.

O CD-DelB nesse emprego realiza duas funções. Ela hidroisomeriza o 1-buteno em 2-buteno para aperfeiçoar a recuperação de 2-buteno e maximizar a produção de propileno e também hidrogena as pequenasquantidades restantes de butadieno após a hidrogenação seletiva, de modoa reduzir o teor de butadieno, que é um veneno para o catalisador de metá-tese. Em uma torre CD-DelB, o isobutano e isobutileno são os componentesmais voláteis e tendem a ascender na torre. O 2-buteno e o n-butano são osmenos voláteis e tendem descender. O 1-buteno e butadieno possuem vola-tilidade intermediária e ascenderão ou descenderão dependendo da opera-ção da torre. Se a torre for projetada de modo que o 1-buteno ascenda, eleentrará em contato a seção catalítica e será hidroisomerizado em 2-butenoao limite do equilíbrio de 1-buteno/2-buteno na torre. O 2-buteno formado dahidroisomerização de 1-buteno tende a mover descendentemente e o 1-buteno remanescente continua a mover ascendentemente. As seções defracionamento da torre separam 2-buteno de 1 -buteno.

O butadieno que entra no CD-DelB é ligeiramente menos volátilque 1-buteno. Algum buteno tem movimento ascendente onde ele é hidro-genado sobre o catalisador. O produto primário da hidrogenação é 1-buteno.

Contudo, uma porção do butadieno que tem movimento ascendente é "com-pletamente" hidrogenada em n-butano. Isto constitui em uma perda de n-butenos e assim uma perda de alimentação para uma unidade de metátese.Uma parte do butadieno tem movimento descendente com o produto primá-rio 2-buteno. Esse butadieno não é reagido, uma vez que ele não entra emcontato com o catalisador. O butadieno pode estar presente em níveis nãomais que muito baixos nas partes inferiores, se o 2-butadieno for alimentadoa uma unidade de metátese.

A Patente US número 6.420.619 é dirigida a um processo ondesão empregadas ambas uma unidade de destilação cataiítica-hidrogenaçãode "extremidade traseira" e uma torre desisobutilenizadora de destilação ca-talítica. Esse conceito substitui as unidades de hidrogenação seletivas deleito fixo, normalmente associadas aos sistemas de fracionamento da plantade etileno. Existem unidades de leito fixo tipicamente separadas para as fra-ções de C3, C4 e C5 para remover os acetilênicos e diolefinas em níveis in-feriores antes do processamento adicional. O sistema da Patente US núme-ro 6.420.619 emprega uma carga de alimentação de hidrocarboneto C3 a C6de um craqueador a vapor ou unidade FCC. Na seção CDHydro de "extre-midade traseira", as torres de destilação catalíticas são empregadas parahidrogenar acetilênicos e diolefinas na corrente incluindo butadieno, metilacetileno e propadieno e produzem uma corrente de produto de propileno.

As partes inferiores da torre produzem uma corrente C4+ que é então enviada a um sistema de fracionamento que inclui um desbutanizador. A corrente da parte superior de C4 de um desbutanizador é direcionada para um CD-DelB onde ocorre a hidroisomerização. Além da alimentação de C4 ao desbutanizador, existe um reciclo C5+ do sistema de fracionamento a jusante seguindo a unidade de metátese.

Três vantagens do sistema revelado na Patente US número 6.420.619 são:

1. reciclo da corrente C5+ a partir da unidade de metátese permite uma conversão de reciclo maior de butenos, uma vez que o sistema convencional emprega um arrasto lateral de C4 do despropilenizador que se destinada ao reciclo de 2-buteno não convertido de volta para o reator de metátese,

2. a remoção das partes pesadas impede a formação na corrente de reciclo, e

3. um catalisador pode ser empregado no desbutanizador podendo também ser usado para remover seletivamente quaisquer traços de butadieno.

Uma desvantagem de um sistema CD-DelB convencional é quegrandes quantidades de catalisador devem ser usadas. Outra desvantagem,conforme indicado cima, é que a fim de saturar o butadieno, a torre de fracionamento deve ser projetada para impulsionar o butadieno para acima sobre o catalisador. Isso resulta em uma torre grande e cara, com refluxo muitoalto. Uma terceira desvantagem é que, quando a parte inferior da torre forusada como uma corrente de alimentação para a unidade de metátese, serápreciso que a quantidade de isobutileno na parte inferior seja pequena, pelo que, resultando em custos de operação muito altos para reebulição e condensação.

Uma alternativa ao CD-DelB para obtenção de uma corrente dealimentação de 2-buteno é um sistema que emprega uma unidade de hidroi-somerização de leito fixo à montante de uma unidade de hidrogenação sele-tiva. A unidade de hidrogenação seletiva primeiro remove o butadieno paraabaixar os níveis. Então a corrente de alimentação de C4 efluente é alimen-tada ao segundo reator de leito fixo e hidrogênio é introduzido. Na unidadede leito fixo o 1-buteno na corrente hidroisomeriza em 2-buteno e a pequenaquantidade de butadieno que permanece reage. O efluente então vai para atorre de fracionamento convencional onde o isobutileno e o isobutano sãoseparados na parte superior e o 2-buteno segue para a parte inferior ondeentra em um tambor de desengajamento onde qualquer excesso de hidrogê-nio é ventilado. O restante da parte inferior é usado para a unidade de meta-tese. Esse processo requer menos catalisador que a unidade CD-DelB emrazão das forças de acionamento maiores para o leito fixo. A torre de fracio-namento pode se projetada para permitir que mais isobutileno passe para osefluentes da parte inferior, assim economizando na operação e no capital,uma vez que uma torre menor pode ser usada. A desvantagem do sistemade leito fixo é que a quantidade de n-butenos recuperados é ligeiramenteinferior em relação ao uso de CD-DelB.

A Patente US número 6.686.510 se refere à produção de isobuti-leno e propileno de alta pureza a partir de frações de hidrocarboneto possu-indo quatro átomos de carbono. O processo revelado nesse documentocompreende três estágios sucessivos, a saber: 1) a hidrogenação seletiva debutadieno com isomerização de 1-buteno em 2-buteno até o equilíbrio ter-modinâmico; 2) a separação por destilação em uma fração superior conten-do isobutileno e uma fração inferior contendo 2-buteno e butano, e 3) a me-tatese da fração de 2-buteno com etileno para produzir propileno.

Assim, vários sistemas são conhecidos para preparação de cor-rentes de 2-buteno para uso como correntes de alimentação para uma uni-dade de metátese. Seria útil o desenvolvimento de um método e aparelhopara a hidroisomerização seletiva de 1 -buteno em 2-buteno que possui efici-ência aperfeiçoada em relação aos sistemas conhecidos anteriormente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOÉ provido um processo para hidroisomerização de ligação duplapara aumento da seletividade de 2-buteno sobre 1-buteno. O processo au-menta o rendimento de 2-bütenos de uma dada corrente de alimentação deC4 e produz uma corrente de 2-buteno contendo uma concentração menorde butadieno, pelo que resultando em menos fuligem do catalisador a mon-tante durante um processo subsequente, tal como metátese.

A invenção em uma forma preferida é um processo para a con-versão preferencial em 2-buteno de uma corrente de C4 contendo 1 -butenoe 2-buteno, compreendendo mistura da corrente de C4 com uma primeiracorrente de hidrogênio para formar uma corrente de alimentação, hidroiso-merização da corrente de alimentação na presença de um primeiro catalisa-dor de hidroisomerização, a fim de converter pelo menos uma porção de 1-buteno em 2-buteno, pelo que, produzindo um efluente de hidroisomeriza-ção, passagem do efluente de hidroisomerização através de uma coluna defracionamento para formar uma corrente da parte superior compreendendoisobutano e isobutileno e uma corrente da parte inferior compreendendo 2-buteno, retirando uma corrente de reciclo da coluna de fracionamento em umlocal acima do ponto de alimentação, onde a razão em peso de 1-butenopara 2-buteno é alta e combinando a corrente de reciclo com pelo menosuma da corrente de C4 e a corrente de alimentação a montante do catalisa-dor de hidroisomerização. A retirada preferivelmente aconteceria em umaelevação na coluna, na qual a concentração de 1-buteno estaria a um máxi-mo, se a etapa de retirada a corrente de reciclo fosse eliminada.

Em uma concretização preferida, a corrente de alimentaçãocompreende adicionalmente butadieno e o método adicional compreendehidrogenação da corrente de alimentação a montante do reator de hidroiso-merização para reduzir o teor de butadieno da corrente de C4 para não maisque cerca 1% em peso. A corrente de reciclo é preferivelmente misturadacom a corrente de alimentação após a corrente de alimentação ter sido hi-drogenada.

Em outra forma, o processo compreende, adicionalmente, mistu-ra da corrente da parte inferior com um reagente de metátese apropriadopara formar uma corrente de alimentação de metátese e alimentando a cor-rente de alimentação de metátese a um reator de metátese e reagindo 2-buteno com o reagente de metátese para formar um produto de metátese.Geralmente, o reagente de metátese compreende etileno e o produto de me-tátese compreende propileno.

Algumas vezes, a corrente de alimentação inclui adicionalmenteC5 e/ou componentes mais pesados e o método compreende adicionalmen-te, remoção de C5 e/ou componente mais pesados do efluente de hidroiso-merização antes do fracionamento. Em alguns casos, a corrente da parteinferior ou a corrente de alimentação de metátese é purificada antes da cor-rente de alimentação de metátese ser remetida ao reator de metátese.

Em uma concretização, uma segunda corrente de hidrogênio éalimentada ao reator de hidroisomerização em uma localização a jusante doponto de alimentação da primeira corrente de hidrogênio. Em alguns casos,uma terceira corrente de hidrogênio é alimentada à coluna de fracionamentoem um local a jusante do ponto de alimentação da segunda corrente de hi-drogênio. Um, duas ou todas as três correntes de hidrogênio podem opcionale adicionalmente conter monóxido de carbono.

Em outra forma, o método compreende, adicionalmente, a etapade separação do produto de metátese dos componentes mais pesados paraformar uma corrente de componente pesada e combinação da corrente decomponente pesada com o efluente de hidroisomerização.

De modo geral, a corrente a montante e a corrente a jusantecontêm, cada uma, pequenas quantidades de 1-buteno. Em alguns casos, arazão de fluxo de 1 -buteno na corrente a montante é maior que a razão defluxo de 1-buteno na corrente a jusante. Em outros casos, a razão de fluxode 1-buteno na corrente a jusante é maior que a razão de fluxo de 1-butenona corrente a montante. O catalisador de hidroisomerização no reator dehidroisomerização de leito fixado freqüentemente compreende um metal dogrupo VIII em um suporte. Um aditivo de ouro, prata e/ou metais alcalinospode também ser incluído.

Outra concretização é um aparelho para conversão preferencialem 2-buteno de uma corrente de alimentação contendo hidrogênio e com-postos de C4, incluindo 1-buteno e 2-buteno. O aparelho compreende umreator de hidroisomerização configurado para conter um catalisador de hi-droisomerização para conversão de pelo menos uma porção de 1-buteno nacorrente de alimentação em 2-buteno, uma coluna de fracionamento paraseparação da corrente de alimentação hidroisomerizada em uma corrente amontante compreendendo isobutano e isobutileno e uma corrente a jusantecompreendendo 2-buteno, úm arrasto lateral próximo à parte superior dacoluna de fracionamento, para remover uma corrente de reciclo e uma en-trada de reciclo para combinação da corrente de reciclo com a corrente dealimentação a montante do catalisador de hidroisomerização.

A invenção compreende, consequentemente, as várias etapas ea relação de uma ou mais de tais etapas entre si e o aparelho possuindo ascaracterísticas, propriedades e relação dos elementos exemplificados narevelação detalhada a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um desenho esquemático de uma primeira concreti-zação, onde uma corrente de 2-buteno é produzida.

A figura 2 é um desenho esquemático de uma segunda concreti-zação, onde uma corrente de 2-buteno é produzida com compostos C5+sendo removidos antes do fracionamento dos compostos de C4.

A figura 3 é um desenho esquemático de uma concretização,onde uma corrente de 2-buteno é produzida e usada como a corrente dealimentação em uma reação de metátese.

A figura 4 é um desenho esquemático de outra concretização, naqual uma corrente de 2-buteno é produzida e usada como a corrente de ali-mentação em uma reação de metátese.

A figura 5 é um gráfico mostrando a conversão e perfis de seleti-vidade para hidroisomerização de 1 -buteno em 2-buteno.

A figura 6 é um gráfico mostrando a razão de 1 -butenos para 2-butenos em uma torre desisobutilenizadora que está a montante de um rea-tor de leito fixo.A figura 7 é um gráfico mostrando a força de acionamento nosvários estágios em uma torre desisobutilenizadora que não possui um arras-to lateral para remoção de 2-butenos próximo à parte superior da coluna.

A figura 8 é um gráfico mostrando o teor de 1 -buteno nos váriosestágios de uma torre desisobutilenizadora quando não existe arrasto lateralda parte superior da coluna e quando os arrastos laterais das várias razõesde fluxo são empregados.

Descrição Detalhada da Invenção

A invenção prove um aparelho e método para obtenção de ren-dimentos aperfeiçoados de 2-buteno de uma corrente de C4 quando compa-rada às técnicas conhecidas anteriormente. De acordo com a invenção, umreator de hidroisomerização de leito fixo é empregado em conjunto com umatorre desisobutilenizadora. Um arrasto lateral é removido da torre em um lo-cal onde a força de acionamento para a reação de hidroisomerização em 2-bteno é alta e esse arrasto lateral é reciclado para o reator de hidroisomeri-zação de leito fixo.

Com referência aos desenhos e primeiro à figura 1 são mostra-dos um aparelho e processo para produção de uma corrente de 2-buteno deuma corrente de C4. A corrente de C4 contém 1 -buteno e 2-buteno e tipica-mente também contém butadieno e butano. Essa corrente freqüentementetambém contém algum C5 e materiais de peso molecular mais alto. O pro-cesso total é denominado como 10. Uma corrente de C4, que é designadacomo 12, é combinada com uma corrente de reciclo 18, para formar umacorrente 20, que é alimentada a um reator de hidroisomerização de leito fixo22. Uma corrente de alimentação de C4 típica ao reator 22 contém 2-50 par-tes em peso de 1 -buteno, 2-50 partes em peso de 2-buteno, 2-50 partes empeso de isobutileno, 2-50 partes em peso de isobutano, 2-50 partes em pesode n-butano e 0-1 parte em peso de butadieno, as partes totais em pesosendo de 100. Em qualquer caso, butadieno não representa mais do que1.500 pppm. O hidrogênio na corrente 16 é alimentado diretamente ao reatorde hidroisomerização 22 ou é combinado com correntes 12 e 18 para formara corrente 20. No reator de hidroisomerização 22, 1-buteno é hidroisomeri-zado em 2-buteno. Pressões de reator típicas são de 200-3000 kPa e geral-mente de 500-18000 kPa. As temperaturas típicas da entrada do reator sãode -193,15 a -12,15°C e geralmente de -153,15 a -193,15°C. Hidrogênio eoutros não condensáveis são ventilados da corrente de efluente do reator 24para a corrente 25. Qualquer catalisador de hidroisomerização apropriadopode ser empregado. Exemplos de tais catalisadores são metais nobres (Pd)suportados em alumina. Os aditivos aos metais incluindo Ag, Au, etc. podemser suados para modificar a características de reação. O restante do efluentedo reator, na corrente 26, é alimentado a uma torre desisobutilenizadora 36.

Temperaturas de torre típicas são de -193,15 a -53,15 e geralmente de -173,15 a -113,15. Pressões de reator típicas são de 200-1200 kPa e geral-mente de 300-800 kPa. A corrente a jusante 38 da torre desisobutilenizadora36 contém isobutileno e isobutano. Pequenas quantidades de 1 -buteno e 2-buteno tipicamente estão incluídas na corrente a jusante 38. A corrente ajusante 40 contém a maioria de 2-buteno.

De acordo com a invenção, uma porção do líquido é removidada extremidade superior 37 da coluna em um arrasto lateral superior 39. Oarrasto lateral 39 preferivelmente constitui a corrente de reciclo 18, que écombinada com a corrente de alimentação 12 conforme é indicado acima,pelo que, provendo conversão adicional do 1-buteno presente na corrente 18no reator de hidroisomerização 22. Como resultado do arrasto lateral 39, aconcretização da figura 1 utiliza significativamente menos catalisador que oprocesso CD-DelB convencional. Adicionalmente, a concretização da figura1 converte mais do 1-buteno originário da corrente 12 de alimentação de C4em 2-buteno, comparado ao sistema convencional empregando um leito fixoe torre de fracionamento, onde nenhum arrasto lateral é empregado.

O arrasto lateral 39 preferivelmente é posicionado em elevaçãona torre desisobutilenizadora 36, onde a concentração de 1-buteno seria amaior se nenhum arrasto lateral fosse incluído. Tipicamente, isto está próxi-mo da parte superior da coluna. Para determinar a elevação apropriada parao arrasto lateral em um sistema específico, o ponto de força de direciona-mento máximo para a reação de hidroisomerização é determinado em con-dições nas quais a coluna é ajustada para operar. A reação entre 1-buteno e2-buteno pode ser representada pela equação (1) onde B1 é 1-buteno, B2 é2-buteno, Kbi é a reação k para B1 a B2 e Kb2 é a ração k para B2 a B1.

<formula>formula see original document page 14</formula>

A razão de reação é a reação k vezes a concentração do rea-gente. A razão de reação k's , o coeficiente de equilíbrio Keq, é igual à razãode kbi para kb2. A razão do desaparecimento de B1 através de hidroisomeri-zação de B1 para B2 é:

Razão = kbi[B1] + kb2[B2}

onde [B1] e [B2] são as porcentagens molares de 1 e 2 buteno, respectiva-mente. A força de acionamento para reação de 1-buteno pode ser definidapela divisão de ambos os lados por -kb1 o que resulta no que se segue:Força de acionamento = [B1] - [B2]/Keq

Esse fator de força de acionamento pode ser colocado em gráfi-co como uma função da posição na torre de um sistema específico e é atécnica preferida para localizar o ponto ótimo para localização do arrastolateral.

Com referência em seguida à figura 2, é mostrada outra concre-tização para produção de uma corrente de 2-buteno de uma corrente de ali-mentação de C4, onde um arrasto lateral é removido da torre do desisobuti-lenizador. Nessa concretização, quaisquer compostos C5+ na alimentaçãoou compostos de enxofre mais pesados na alimentação são removidos amontante da torre do desisobutilenizador. Adicionalmente, a produção debutanos durante a reação de hidroisomerização é minimizada por empregode correntes de alimentação de hidrogênio múltiplas e/ou a inclusão de pe-quenas quantidades de monóxido de carbono em uma ou mais das corren-tes de hidrogênio. Os inventores verificaram surpreendentemente que COatua como um inibidor para reações de hidrogenação de butenos em buta-nos, enquanto permitindo que reações de hidroisomerização de ligação du-pla continuem. Em razão da alimentação de hidrogênio ou mistura de hidro-gênio/CO em locais múltiplos ao longo de um reator de leito fixo, o butadienona alimentação é hidrogenado em butenos, enquanto ao mesmo tempo ahidrogenação de butenos em butanos é minimizada. É observado que o usode uma ou mais correntes contendo H2 e CO pode também ser empregadona concretização mostrada na figura 1. O sistema mostrado na figura 2 édesignado como 110. Uma corrente de alimentação de C4, que é designadacomo 112, é combinada com uma corrente de reciclo 118 para formar umacorrente 120, que é alimentada ao reator de hidroisomerização de leito fixo122. O hidrogênio na corrente 116 é alimentado diretamente ao reator dehidroisomerização 122 ou é combinado com correntes 112 e 118 para for-mar uma corrente 120. Monóxido de carbono é opcionalmente incluído como hidrogênio na corrente 116. O hidrogênio e/ou monóxido de carbono op-cionalmente também pode ser injetado ao reator 122 em um segundo localaproximadamente a meio caminho ao longo do comprimento do reator 122na corrente 121. No reator de hidroisomerização 122, 1-buteno é hidroiso-merizado em 2-buteno, formando a corrente de efluente de reator 124. Ohidrogênio e outros não condensáveis são ventilados da corrente de efluentedo reator 124 na corrente 125.

O efluente de reator restante na corrente 120 é alimentado auma primeira torre de fracionamento 130. Na primeira torre de fracionamento130, os compostos de C4 são removidos da parte superior na corrente 132 ecompostos de C5+ são removidos das partes inferiores na corrente 134. Umleito catalítico de hidrogenação 131, também conhecido como um "leito deproteção" hidrogena o restante dos butadienos para formar butenos.

A corrente 132 é subseqüentemente alimentada a uma torre de-sisobutilenizadora 136. A corrente a montante 138 da torre desisobutileniza-dora 136 contém isobutileno e isobutano, e pequenas quantidades de 1-buteno e 2-buteno. A corrente a jusante 140 contém a maior parte de 2-buteno. Na extremidade superior 137 da torre desisobutilenizadora 136, exis-te uma elevação na qual as concentrações de 1-buteno estão a um máximo,se nenhum arrasto lateral for usado. Um arrasto lateral a montante 139 éposicionado nessa elevação. O arrasto lateral 139 forma a corrente de reci-cio líquido 118 que é combinação com a corrente de alimentação 112 con-forme é indicado acima. A localização do arrasto lateral 139 preferivelmenteé selecionada da mesma maneira como na concretização da figura 1, isto é,a elevação na qual a razão de 1 -buteno em 2-buteno está a um máximo senenhum arrasto lateral for realizado.

A figura 3 ilustra um sistema 210 para produção de propileno deuma corrente de C4 212. A corrente de C4 212 é combinada com uma cor-rente de reciclo 218 para formar a corrente 220, que é alimentada a um rea-tor de hidroisomerização de leito fixo 222. O hidrogênio na corrente 216 écombinado com as correntes 212 e 218 para formar uma corrente 220 oupode ser alimentado diretamente ao reator 222. O monoxido de carbono op-cionalmente é incluído no hidrogênio na corrente 216. Hidrogênio e opcio-nalmente também o monoxido de carbono podem ser injetados no reator 222em uma segunda localização, aproximadamente uma terço do caminho aolongo do comprimento do reator 222 na corrente 221 e em uma terceira loca-lização ao redor de dois terços do caminho ao longo do reator 222 na corren-te 223. Se múltiplos pontos de injeção forem usados, o volume do hidrogênioe monoxido de carbono opcional introduzido na corrente 216 será reduzido,de modo que o volume total do hidrogênio e de CO não seja superior ao ne-cessário para obter o resultado desejado. O vantagem da divisão de hidro-gênio em três pontos de alimentação diferentes é reduzir a produção de bu-tanos no reator 222. A vantagem da inclusão de monoxido de carbono nascorrentes 216, 221 e/ou 223 é inibir as reações de hidrogenação enquantopermitindo que as reações de hidroisomerização aconteçam.

Quando uma injeção simples de corrente de H2/CO misturada éempregada, como é ilustrado na figura 1, o CO e H2 preferivelmente são in-jetados em um ponto simples a montante do reator de hidroisomerização.Nesse caso, a razão de CO para H2 está entre 0,1% e 3% em uma base mo-lar, mais preferivelmente 0,1-0,5% e é tipicamente de 0,2-0,4% em uma ba-se molar. Quando múltiplas injeções são usadas, conforme descrito nas figu-ras 2 e 3, hidrogênio preferivelmente é fornecido a cada ponto de alimenta-ção de um modo, tal que, o volume total do catalisador no reator de hidroi-somerização esteja em um estado ativo. A razão de CO para H2 em cadaponto de injeção preferível, porém não necessariamente, é o mesmo comoem outros pontos de injeção. É também possível ter-se uma das correntescontendo apenas hidrogênio.

No reator de hidroisomerização 222, 1 -buteno é hidromerizadoem 2-buteno. A corrente efluente do reator 224 é ventilada para remover hi-drogênio e outros não condensáveis na corrente 225 e é então combinadacom uma corrente de reciclo de metátese 227 para formar uma corrente 226,que é alimentada a uma torre desisobutilenizadora 236. Acima do ponto dealimentação na torre desisobutilenizadora 236, na extremidade superior 237da torre desisobutilenizadora, existe uma elevação na qual as concentraçõesde 1-buteno estão a um máximo, se nenhum arrasto lateral for incluído. Umaarrasto lateral superior 239 é posicionado nessa localização, formando a cor-rente de reciclo 218. A corrente de reciclo 218 é combinada com a correntede alimentação 212 e entra no reator de hidroisomerização 222 como indi-cado acima. A corrente a montante 238 da torre desisobutilenizadora 236contém isobutileno e isobutano e pequenas quantidades de 1-buteno e 2-buteno. A corrente a jusante 240 contém a maior parte de 2-buteno. Preferi-velmente, o teor de butadieno da corrente 240 é inferior a 50 partes por mi-lhão com base no peso e, mais preferivelmente, menos de 10 partes por mi-lhão com base no peso, uma vez que butadieno é um veneno para os catali-sadores de metátese. A corrente 240 opcionalmente é purificada em um oumais leitos de proteção 243. Uma corrente de alimentação de etileno 242 écombinada com a corrente a montante 240 para formar uma corrente de ali-mentação de reator de metátese 244. Essa corrente entra no reator de metá-tese 246, onde 2-buteno e etileno reagem para formar uma corrente de pro-duto de metátese 248.

A corrente de produto de metátese 248 contém propileno, bute-nos e hidrocarbonetos C5+. O propileno é separado dos hidrocarbonetosmais pesados no separador 250 e é removido como o produto na corrente252. Os hidrocarbonetos C4, C5 e mais pesados são reciclados na correntede reciclo de metátese 227 e são combinados com a corrente 224 para for-mar a corrente 226.

A figura 4 ilustra um sistema 310 para produção de propileno apartir de uma corrente de C4. Uma corrente de alimentação de C4 312 épassada através de uma unidade de hidrogenação seletiva 313 que hidroge-na butadieno, produzindo uma corrente de alimentação de C4 de butadienoinferior 314. Uma corrente de hidrogênio 316 e uma corrente de reciclo 318são combinadas com a corrente 314 para formar a corrente 320. A corrente320 é alimentada a um reator de hidroisomerização de leito fixo 322 onde 1 -buteno é hidroisomerizado em 2-buteno. A alimentação dividida do hidrogê-nio ao reator de hidroisomerização e a inclusão de monóxido de carbonocom o hidrogênio podem ser empregadas nessa concretização, bem comoquaisquer concretizações das figuras 1 -4.

A corrente de efluente do reator 324 é ventilada para removerhidrogênio e outros não condensáveis na corrente 325 e o restante é combi-nado com a corrente de reciclo de metátese 327 para formar a corrente 326,que é alimentada a uma torre de fracionamento 330. Na torre de fraciona-mento 330, os compostos de C4 são removidos da parte superior na corren-te 332 e compostos de C5+ são removidos como partes inferiores na corren-te 334. Um leito catalítico de hidrogenação 331, também conhecido como"leito de proteção" hidrogena o restante dos butadienos para formar butenos.

A corrente 332 é subseqüentemente alimentada a uma torre de-sisobutilenizadora 336. Acima do ponto de alimentação na torre desisobuti-lenizadora 336, na extremidade superior 337 da torre desisobutilenizadora336, próximo ou no local onde as concentrações de 1-buteno e butadienoestão em seu máximo, um arrasto lateral a montante 339 é posicionado, oarrasto lateral 339 formando a corrente de reciclo 318. A corrente de reciclo318 é combinada com a corrente de alimentação 312 e entra no reator dehidroisomerização 322. A corrente a montante 338 da torre desisobutileniza-dora 336 contém isobutileno e isobutano e pequenas quantidades de 1-buteno e 2-buteno. A corrente a montante 340 contém o 2-buteno. A corren-te 340 opcionalmente é purificada em um ou mais leitos de proteção 343.Uma corrente de alimentação de etileno 342 é combinada com a corrente amontante 340 para formar uma corrente de alimentação de reator de metá-tese 344. Essa corrente entra no reator de metátese 346, onde 2-buteno eetileno reagem para formar uma corrente de produto de metátese 348.

A corrente de produto de metátese 348 contém propileno, bute-nos e hidrocarbonetos C5+. O propileno é separado dos hidrocarbonetosmais pesados no separador 350 e é removido com o produto na corrente352. Os hidrocarbonetos mais pesados C4 e C5 são reciclados na corrente327 e são combinados com a alimentação do desbutanizador a partir da cor-rente 324 (geralmente após ventilação) na corrente 326.

A remoção de um arrasto lateral e reciclagem do arrasto lateralde volta para o reator de hidroisomerização prove várias vantagens de pro-cessamento. Primeiro, por remoção de 1-buteno da parte superior da torredesisobutilenizadora e reciclagem do mesmo para o reator de hidroisomeri-zação, uma razão mais baixa de conversão de 1-buteno em 2-buteno podeser empregada no reator de hidroisomerização, pelo que, resultando emuma razão mais baixa de conversão de butenos em butanos. Como resulta-do, mais butenos saem da torre desisobutilenizadora, resultando em umarazão mais alta de produção de propileno para uma dada quantidade de ali-mentação de CA, quando o sistema é seguido por uma reação de metátese.

Em segundo, por remoção do butadieno em uma corrente de reciclo, umaconcentração menor de butadieno será encontrada na corrente da parte infe-rior. Essa redução no butadieno por sua vez reduz a fuligem do catalisadorde metátese no reator de metátese. Em terceiro lugar, a corrente de reciclofaz com que uma proporção maior de 1 -buteno seja reciclada ao invés deser removida na parte superior da torre de fracionamento com o isobutileno eisobutano. Isso resulta em uma quantidade maior de 1 -buteno sendo conver-tida em 2-buteno no processo total.

A invenção é especificamente útil para processamento de cor-rentes de C4 de craqueador de corrente e correntes de C4 de refinaria. Tipi-camente, as correntes de vapor de C4 de craqueador contêm quantidadesapreciáveis de butadieno e portanto requerem a inclusão de uma unidade dehidrogenação seletiva para converter butadieno em butenos. As correntes deC4 de refinaria possuem um teor de butadieno baixo que pode ser proces-sado dentro da unidade de hidroisomerização e assim a inclusão de umaunidade de hidrogenação seletiva não é necessária. A inclusão de um fra-cionador a montante da torre desisobutilenizadora prove a remoção de mate-riais pesados que entram no sistema juntamente com os C4s. As correntesde C4 da refinaria freqüentemente contêm compostos de enxofre mais pe-sados incluindo dissulfeto de dimetila (DMDS) e dissulfeto de dietila (DEDS),ambos podendo ser removidos por uma primeira torre de fracionamento,conforme é mostrado nas figuras 2 e 4.

EXEMPLOS

Os exemplos mostram várias opções de processamento parauma corrente de alimentação de C4 simples possuindo a composição mos-trada abaixo na Tabela 1. Embora qualquer tipo de corrente de C4 possa serusado na invenção, tais correntes tipicamente são geradas de uma correntede C4 de craqueador de vapor, uma corrente de C4 de uma unidade FCC ouuma mistura das duas.

Tabela 1:

<table>table see original document page 20</column></row><table>

O metano é metano solúvel de uma unidade de hidrogenaçãoseletiva a montante, onde o butadieno foi reduzido de aproximadamente45.000 pppm na alimentação para 1.300 pppm no efluente. O hidrogêniopara aquela reação contém alguma quantidade de metano. Como resultadoda etapa de hidrogenação seletiva, os 2-butenos totais possuem 26,63% empeso e o 1 -buteno possui 11,63% em peso. Isso resulta em uma razão de 2-buteno para 1-buteno de 2,29. Isso está longe da razão de equilíbrio de hi-droisomerização na temperatura do reator de hidroisomerização nominal de60°C. A 60°C, a razão de equilíbrio de 2-buteno para 1-buteno é de 21,6. Ohidrogênio usado nos exemplos consiste em uma mistura de 95% em pesode hidrogênio e 5% em peso de metano, com um peso molecular de 2,11.

No reator de hidroisomerização de leito fixo, o 1-buteno é reagi-do para formar 2-buteno e o butadieno restante é hidrogenado para 1-buteno. Existe também reação de 1-buteno na alimentação (e/ou formado debutadieno) para n-butano. A seletividade é definida como aquela porção de1 -buteno convertida que é convertida em n-butano. Nesse exemplo específi-co, a mistura de equilíbrio de 1-buteno e 2-buteno resultaria na conversão de84,9% de 1-buteno. Observe que a conversão completa não pode ser obtidaem uma etapa simples devido à limitação do equilíbrio.

A figura 5 mostra a conversão/seletividade para reação da cor-rente de C4 em relação a um reator de hidroisomerização contendo um cata-lisador de Pd suportado. A figura 5 mostra o desempenho quando se utilizauma alimentação de hidrogênio pura, simples e o aperfeiçoamento que poderesultar do uso de quantidades menores de CO com hidrogênio injetado empontos múltiplos de alimentação no reator de hidroisomerização. Quando umponto de injeção de hidrogênio simples é empregado em um reator de hi-droisomerização de 3,05 m de comprimento x 1,37 m de diâmetro interno, aconversão no 1-buteno é de 65% com uma seletividade para n-buteno de6,7%. A seletividade para buteno é definida como o butano total produzido,dividido pelo 1-buteno convertido. Conforme descrito acima, sob condiçõesnormais, o butano é formado simultaneamente conforme o 1-buteno é hidroi-somerizado em 2-buteno. Quando duas alimentações de hidrogênio/CO sãoempregadas, a razão da reação é ligeiramente suprimida e a seletividadepara butano é reduzida. Um reator de hidroisomerização de 4,57 m de com-primento x 1,37 m de diâmetro interno contendo mais catalisador é empre-gado e a conversão é aperfeiçoada para 79% com 5,4% de seletividade paran-butano. Para a carga de alimentação mostarda e para a temperatura doreator, a conversão de equilíbrio (sem hidrogenação) é de 84,9%.

É importante definir a localização apropriada para o arrasto late-ral. A localização preferivelmente é o ponto de força de acionamento máximapara a reação de hidroisomerização. Essa localização é definida por consi-deração dos perfis da composição da torre usando apenas um leito fixo (semarrasto lateral). O perfil da composição sobre a torre para o Exemplo 2 comum arrasto lateral de 0 é mostrado na figura 6. A figura 6 mostra a razão de2-buteno para 1-buteno. Conforme pode ser visto, para a maior parte da tor-re, a razão está abaixo do equilíbrio, indicando reação favorável em potenci-al de 1-buteno em 2-buteno.

A figura 7 mostra a "força de acionamento" conforme definidaacima. Conforme pode ser visto, as localizações em potencial para remoçãode um arrasto lateral estão entre os estágios 9 e 29 com localização ótimano estágio 18. Essa localização variará dependendo das especificidades dacarga de alimentação e condições de operação de fracionamento. Contudo,é desejável que a localização esteja no ou próxima ao ponto de força de a-cionamento ótima com localizações preferidas possuindo forças de aciona-mento de pelo menos 85% da máxima e geralmente pelo menos 90% damáxima, conforme definido pelo perfil da composição sem arrasto lateral. Afigura 8 mostra o impacto da razão de arrasto na composição de 1 -buteno nacoluna de fracionamento. Um arrasto lateral maior resulta em uma concen-tração de 1-buteno menor na parte superior da coluna.

Exemplo 1 (Comparativo) - Torre CD-DelB Convencional

Uma simulação computadorizada sofisticada foi realizada, ondeas correntes de alimentação possuindo a composição mostrada acima foramenviadas para três torres CD-DelB convencionais diferentes. Um total de1,27 kg/s de buteno está na alimentação. Além disso, existem 2,80 kg/s de2-buteno e 0,15 kg/s de butadieno. A primeira torre, Torre 1A, consistiu em94 estágios de equilíbrio e uma razão de refluxo de 4,5 (refluxo para alimen-tação). Essa torre continha 10.696,16 kg de catalisador em 57,82 m3 de es-truturas de destilação catalítica. Isso representa uma velocidade espacialaproximada de 2,3 peso do catalisador por peso de 1 -buteno alimentados àtorre. O restante da torre foi preenchido com enchimento de fracionamentode alta eficiência. Hidrogênio foi adicionado abaixo dos leitos de catalisadore abaixo da alimentação para fornecer a hidrogenação necessária de buta-dieno e hidroisomerização de 1-buteno. A segunda torre, Torre 1B, consistiuem 129 estágios de equilíbrio e tinha uma razão de refluxo de 4,5 (refluxopara alimentação). Os trinta e cinco estágios adicionais ajudaram a obter amelhor separação. Essa torre também continha 10.696,16 kg de catalisadorem 57,82 m3 de estruturas. O restante da torre foi preenchido com enchi-mento de fracionamento de alta eficiência. Hidrogênio foi adicionado parafornecer a hidrogenação necessária de butadieno e hidroisomerização de 1-buteno. A terceira torre, designada como Torre 1C, consistia em 94 estágiosde equilíbrio e operou em uma razão de refluxo de 6,20 (refluxo para alimentação). O refluxo maior aperfeiçoou o fracionamento, porém requereu maisoperações (reebulição e taxa de condensação). Essa torre também continha10.696,16 kg de catalisador em 57,82 m3 de estruturas. O restante da torrefoi preenchido com enchimento de fracionamento de alta eficiência. Hidrogê-nio foi adicionado para fornecer a hidrogenação necessária de butadieno ehidroisomerização de 1-buteno.

Em uma torre CD-DelB da técnica anterior, fracionamento e hi-droisomerização prosseguiram em paralelo. Em relação aos vários estágios,o 1-buteno reage para formar 2-buteno enquanto simultaneamente, o 2-buteno se move a jusante por fracionamento e o 1-buteno se move a mon-tante por fracionamento. Assim, conforme a estrutura se move a montanteatravés da torre, a mistura de reação se move continuamente para fora doequilíbrio por fracionamento e do equilíbrio da torre através da reação. A fimde obter uma conversão alta, vários estágios de reação são necessários pa-ra satisfazer os vários estágios de fracionamento. Isso resulta em uma gran-de quantidade de catalisador. Essa seqüência ocorre em todas três torres.

Em todas as três torres, a carga de alimentação é conformemostrada na Tabela 1. Existe uma quantidade considerável de 1 -buteno ebutadieno na alimentação. É o objetivo do projeto produzir uma corrente daparte inferior contendo uma fração alta de 2-buteno e quantidade mínima debutadieno. Conforme discutido acima, o 1 -buteno tende a se elevar na torree o butadieno tende a se mover para baixo. Isso impacta o desempenho datorre, pelo que as condições de fracionamento devem ser variadas para ob-ter uma mistura com baixo teor de butadieno.

Conforme mostrado na tabela 2, na Torre 1A houve fraciona-mento insuficiente para obter uma recuperação alta de n-butenos na parteinferior, conforme desejado para um processo de metátese. Uma vez que aalimentação para a torre não é reagida, a razão de produto no espaço sus-penso precisou ser aumentada para mover o butadieno para cima da torreassim sobre o catalisador de hidrogenação/hidroisomerização. Isso foi ne-cessário para reduzir o butadieno no efluente para 10 ppm. Com o fluxomaior de produto no espaço suspenso 2-buteno significativo foi perdido noespaço suspenso. A recuperação foi de 76,1% da alimentação, como n-butenos na parte inferior quando satisfazendo um nível de butadieno baixono produto da parte inferior. Também é importante observar que, quando obutadieno deve ser tracionado para o espaço suspenso, ocorre uma quanti-dade maior de hidrogenação em uma seletividade maior para butano. Isso éindesejável.

Na Torre 1B, vários estágios de fracionamento (129 versus 94)foram usados para aperfeiçoar a recuperação. A recuperação aumentou pa-ra 91%. Essa opção precisou de mais capital na torre de fracionamento.

A torre 1C empregou refluxo para aperfeiçoar o desempenho defracionamento. Nesse caso, uma razão de refluxo maior (6,2 versus 4,5) foiempregada. Isso aperfeiçoou a recuperação para 93,8%. Contudo, essa op-ção requereu mais custo de capital devido ao tráfego mais alto na torre sen-do necessário um diâmetro de torre maior. Adicionalmente, o requisito deenergia foi maior devido às taxas de caldeira e condensador maiores.Tabela 2

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Exemplo 2 - Arrasto Lateral da Torre Desisobutilenizadora

Uma simulação computadorizada sofisticada foi realizada, naqual uma corrente de alimentação possuindo a mesma composição das cor-rentes de alimentação usadas no Exemplo Comparativo 1, foi enviada parauma unidade de hidroisomerização de leito fixo de 3,5 m de comprimento x1,37 m de diâmetro interno. Conforme descrito acima, esse reator usou umaalimentação de hidrogênio simples e tinha uma conversão de 1-buteno de66%. Seguindo-se o leito fixo, o efluente fluiu para uma torre de fraciona-mento para separar o isobutileno e isobutano de 2-buteno e n-butano. A tor-re seguindo-se o leito fixo consistia em 94 estágios teóricos com uma razãode refluxo de 4,5. O reator simulado era um leito fixo com 6,7% de seletivi-dade de 1 -buteno para butano. As taxas da caldeira e condensador foramequivalentes aquelas da Torre CD-DelB 1A no Exemplo Comparativo 1, umavez que eles são estabelecidas pela razão de refluxo. O processo resultouem uma conversão de 66% de 1 -buteno (Exemplo Comparativo 2). Os resul-tados são mostrados na Tabela 3. Isso representa o desempenho do leitofixo da técnica anterior mais o sistema de fracionamento. Um total de 90,3%de butenos normais (1- e 2-butenos) são recuperados no produto da parteinferior.

O processo acima foi repetido com a exceção de que um arrastolateral foi removido da torre de fracionamento no estágio 18, em uma quanti-dade de 1,259 kg/s (Exemplo 2A) ou 2,519 kg/s (Exemplos 2B-2C). Os resul-tados são mostrados na Tabela 3. Um arrasto lateral de 1,259 kg/s resultouem um aumento na quantidade de recuperação de n-buteno (incluindo 2-buteno) nas partes inferiores a partir de 90,33% a 93,87%. Esse é o resulta-do da conversão de 1-buteno maior que se tornou possível pelo reciclo doarrasto lateral. Um arrasto lateral de 2,519 kg/s resultou em uma recupera-ção de n-buteno nas partes inferiores de 96,73% (Exemplo 2B). Contudo, oteor de isobutileno na parte inferior foi também relativamente alto em17,87%. Para os dois casos possuindo um arrasto lateral de 2,519 kg/s adiferença é a quantidade de do produto destilado que é obtida. Quanto a tor-re foi ajustada para ter um teor de 2,73% de isobutileno nas partes inferiores,a porcentagem de alimentação de n-buteno nas partes inferiores foi de92,55% (Exemplo 2C). A razão de produto destilado (espaço suspenso) con-trola a quantidade de isobutileno e butadieno que está no produto da parteinferior. A fim de obter uma quantidade inferior de isobutileno no produto daparte inferior, existem várias operações. Um fluxo de produto destilado maiorpode ser obtido, mais estágios podem ser empregados, ou mais refluxo podeser usado. Todas são opções comercialmente úteis. Para esse exemplo,presume-se que a torre de fracionamento permaneça com os mesmos 94estágios teóricos e uma razão de refluxo fixa de 4,5. É importante observarque em todos os casos, o butadieno é inferior aquele obtido sob condiçõessemelhantes para CD-DeIB. Esse é o resultado da conversão de butadienono reator de hidroisomerização a montante da torre de fracionamento.

Para todos os casos, a quantidade de catalisador necessáriopara todos os casos de leito fixo é consideravelmente reduzida daquela ne-cessária para a CD-DeIB. Conforme descrito, aquele sistema utiliza umaquantidade alta de catalisador em razão da natureza de sua seqüência dereação dentro da torre.

Tabela 3

<table>table see original document page 27</column></row><table>Exemplo 3 - Arrasto lateral da Torre Desisobutilenizadora Com-binado com Divisão da Alimentação de Hidrogênio e CO no Reator de Hi-droisomerização

O procedimento do Exemplo Comparativo 2 foi repetido com aexceção de que uma alimentação combinada de hidrogênio e CO foi adicio-nada em dois locais diferentes ao longo do comprimento do reator de hidroi-somerização e o reator simulado era um leito fixo com 5,4% de saturação de1-buteno.

Esse caso permite desempenho aperfeiçoado em relação ao

Exemplo Comparativo 2. A recuperação é maior em condições de fraciona-mento equivalentes. Os volumes catalíticos são maiores refletindo a ativida-de ligeiramente reduzida porém seletivamente maior devido ao uso de CO.O uso de duas correntes de H2/CO aumenta a recuperação para 93,8% (E-xemplo 3) de 90,3 (Exemplo 2) como um resultado de perdas menores debutenos em n-butano (seletividade aperfeiçoada). Embora esse Exemplorequeira mais catalisador que o Exemplo Comparativo 2, ambos os ExemploComparativo 2 e Exemplo 3 requerem quantidades catalíticas substancial-mente menores que os casos CD-DelB do Exemplo Comparativo 1.

O procedimento do Exemplo 3 foi repetido com a exceção deque um arrasto lateral foi adicionado ao estágio 18 em uma quantidade de1,259 kg/s. Esse arrasto lateral foi misturado com a corrente de alimentaçãode C4 e reinjetado ao reator de hidroisomerização. O uso do arrasto lateralaumento a porcentagem de recuperação de n-butenos na parte inferior apartir de 93,82% (Exemplo 3) para 96,21% (Exemplo 3A).

O procedimento do Exemplo 3A foi repetido com a exceção deque o arrasto lateral no estágio 18 foi aumentado para uma quantidade de2,519 kg/s. Esse arrasto lateral foi misturado com corrente de alimentaçãode C4 e reinjetado no reator de hidroisomerização. O uso do arrasto lateralaumentado incrementou a porcentagem de recuperação de n-butenos naparte inferior a partir de 96,21 % (Exemplo 3A) para 97,72% (Exemplo 3B).Observe que sob especificações idênticas de operação de torre (Exemplos3, 3A e 3B), o Exemplo 3B resultou em um incremento em isobutileno naparte inferior aumentando para mais de 17%. Em alguns casos, isso é inde-sejável para processamento a jusante.

O procedimento do Exemplo 3B foi repetido com a exceção deque um arrasto lateral foi adicionado no estágio 18, em uma quantidade de2,519 kg/s e a torre foi ajustada para ter 2,85% em peso de teor de isobutile-no na parte inferior. O arrasto lateral foi misturado com a corrente de alimen-tação de C4 e reinjetado no reator de hidroisomerização. Em aproximada-mente o mesmo isobutileno no produto da parte inferior, o uso do arrastolateral aumentou a porcentagem de recuperação de n-butenos na parte infe-rior de 93,82% (Exemplo 3A) para 95,08% (Exemplo 3C). Observe, contudo,que aumentando o fluxo de produto no espaço suspenso para recuperarmais isobutileno no espaço suspenso, a recuperação líquida de n-butenosno produto da parte inferior sofre queda de 97,72% para 95,08%. Os resul-

Tabela 4

<table>table see original document page 29</column></row><table>Tabela 4 (Continuação)

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Conforme pode ser visto, o uso de um arrasto lateral resultou emrecuperação de n-buteno maior que nos casos com um leito fixo apenas,seguido por uma torre convencional sem arrasto lateral (Exemplo Compara-tivo 2) ou um CD-DelB sozinho (Exemplo 1). Em todos os casos, os custosdo catalisador para as opções de leito fixo são menores que para o CD-DelB.

Em resumo, as comparações nas mesmas condições de fracio-namento (94 bandejas teóricas e razão de refluxo = 4,5) são:Tabela 5

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algum aperfeiçoamento possível com estágios aumentados e/ou refluxo algum aperfeiçoamento possível com estágios aumentados e/ou refluxo pode aperfeiçoar para 93% com estágios aumentados (35 mais) ou refluxo (38% mais) pode aumentar para 98%, se permitido que isobuti-leno aumente na parte inferior ou uso de estágios aumentados e/ou refluxo

Conforme será aparente aos versados na arte, vários aspectos e funções descritos acima e outros ou alternativasdos mesmos podem ser desejavelmente combinados em muitos outros sistemas ou aplicações diferentes. Adicionalmente, vá-rias alternativas, modificações, variações ou aperfeiçoamentos não previstos ou não antecipados podem ser subseqüentementerealizados pelos versados na arte, os quais são englobados pelas reivindicações que se seguem.

Claims (22)

1. Processo para conversão preferencial em 2-buteno de umacorrente de C4 contendo 1 -buteno e 2-buteno, compreendendo:mistura da corrente de C4 com uma primeira corrente de hidro-gênio para formar uma corrente de alimentação,hidroisomerização da corrente de alimentação na presença deum catalisador de hidroisomerização, a fim de converter pelo menos umaporção do 1 -buteno em 2-buteno, pelo que produzindo um efluente de hi-droisomerização,passagem do efluente de hidroisomerização através de uma co-luna de fracionamento para formar uma corrente da parte superior compre-endendo isobutano e isobutileno e uma corrente da parte inferior compreen-dendo 2-buteno,retirada de uma corrente de reciclo da coluna de fracionamentoem uma localização acima do ponto de alimentação, onde a razão em pesode 1 -buteo em 2-buteno é alta, ecombinando a corrente de reciclo com pelo menos uma correntede C4 e a corrente de alimentação a montante do catalisador de hidroisome-rização.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde a corrente deC4 compreende adicionalmente butadieno, compreendendo adicionalmentehidrogenação da corrente de C4 antes ou durante mistura da corrente de C4com a primeira corrente de hidrogênio para reduzir o teor de butadieno dacorrente de C4 para não mais de cerca de 1% em peso.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, onde a corrente dereciclo é misturada com a corrente de C4 após hidrogenação.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde a corrente dereciclo é retirada na elevação da coluna na qual a concentração de 1-butenoestaria a um máximo, se nenhuma corrente de reciclo fosse retirada.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, compreendendoadicionalmente mistura da corrente da parte inferior com um reagente demetátese apropriado para formar uma corrente de alimentação de metátese,e alimentação da corrente de alimentação de metátese a um reator de metá-tese e reagindo o 2-buteno com o reagente de metátese para formar umproduto de metátese.

6. Processo de acordo com a reivindicação 2, compreendendoadicionalmente, mistura da corrente da parte inferior com um reagente demetátese apropriado para formar uma corrente de alimentação de metátese,e alimentação da corrente de alimentação de metátese a um reator de metá-tese e reação de 2-buteno com o reagente de metátese para formar um pro-duto de metátese.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5, onde o reagentede metátese compreende etileno e o produto de metátese compreende pro-pileno.

8. Processo de acordo com a reivindicação 3, onde a corrente deC4 inclui C5 e/ou componentes mais pesados, compreendendo adicional-mente remoção de C5 e/ou componentes mais pesados do efluente de hi-droisomerização, antes de passar o efluente de hidroisomerização atravésda coluna de fracionamento.

9. Processo de acordo com a reivindicação 5, compreendendoadicionalmente purificação de uma dentre corrente da parte inferior e corren-te de alimentação de metátese, antes da alimentação da corrente de alimen-tação de metátese ao reator de metátese.

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, compreendendoadicionalmente alimentação de uma segunda corrente de hidrogênio ao rea-tor de hidroisomerização em um local a jusante do ponto de alimentação daprimeira corrente de hidrogênio.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, compreendendoadicionalmente alimentação de uma terceira corrente de hidrogênio ao reatorde hidroisomerização em um local a jusante do ponto de alimentação da se-gunda corrente de hidrogênio.

12. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde a primeiracorrente de hidrogênio compreende, adicionalmente, monóxido de carbono.

13. Processo de acordo com a reivindicação 10, onde pelo me-nos uma das primeira e segunda correntes de hidrogênio compreende adi-cionalmente monóxido de carbono.

14. Processo de acordo com a reivindicação 11, onde pelo menos uma das primeira, segunda e terceira correntes de hidrogênio compreende monóxido de carbono.

15. Processo de acordo com a reivindicação 5, onde a primeiracorrente de hidrogênio compreende adicionalmente monóxido de carbono.

16. Processo de acordo com a reivindicação 5, compreendendoadicionalmente separação do produto de metátese dos componentes maispesados e combinação da corrente de componente pesado com o efluentede hidroisomerização.

17. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde a correntede reciclo é retirada na elevação da coluna de fracionamento, onde a forçade acionamento para a hidroisomerização de 1-buteno em 2-buteno seria depelo menos 85% da força de acionamento máxima dentro da coluna, se nenhuma corrente de reciclo fosse retirada.

18. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde a correntede reciclo é retirada na elevação da coluna de fracionamento, onde a forçade acionamento para a hidroisomerização de 1-buteno em 2-buteno seria depelo menos 90% da força de acionamento máxima dentro da coluna, se nenhuma corrente de reciclo fosse retirada.

19. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde o catalisador de hidroisomerização no reator de hidroisomerização de leito fixo compreende um metal do grupo VIII em um suporte.

20. Processo de acordo com a reivindicação 19, onde o catalisador de hidroisomerização inclui um aditivo selecionado do grupo consistindo em ouro, prata e metais alcalinos.

21. Processo para produção de propileno de uma corrente de C4contendo butadieno, 1 -buteno e 2-buteno, compreendendo:mistura da corrente de C4 com uma primeira corrente de hidrogênio para hidrogenar butadieno e formar uma corrente de alimentação possuindo um teor de butadieno de não mais de cerca de 1% em peso,hidroisomerização da corrente de alimentação na presença deum catalisador de hidroisomerização, a fim de converter pelo menos umaporção do 1-buteno em 2-buteno, pelo que, produzindo um efluente de hi-droisomerização,passagem do efluente de hidroisomerização através de uma co-luna de fracionamento para formar uma corrente da parte superior compre-endendo isobutano e isobutileno e uma corrente da parte inferior compreen-dendo 2-buteno,retirada da corrente de reciclo da coluna de fracionamento emuma localização na coluna onde a razão em peso de 1-buteno para 2-butenoestá a um máximo,combinação da corrente de reciclo com pelo menos uma dentrecorrente de C4 e a corrente de alimentação a montante do catalisador dehidroisomerização,mistura da corrente da parte inferior com etileno para formaruma corrente de alimentação de metátese, ealimentação da corrente de alimentação de metátese a um rea-tor de metátese e reação de 2-buteno com o etileno para formar propileno.

22. Aparelho para a conversão preferencial em 2-buteno de umacorrente de alimentação contendo hidrogênio e compostos de C4 incluindo 1-buteno e 2-buteno, compreendendo:um reator de hidroisomerização configurado para conter um ca-talisador de hidroisomerização para conversão de pelo menos uma porçãodo 1 -buteno na corrente de alimentação em 2-buteno,uma coluna de fracionamento para separação da corrente dealimentação hidroisomerizada em uma corrente da parte superior compreendendo isobutano e isobutileno e uma corrente da parte inferior compreendendo 2-buteno,um arrasto lateral próximo à parte superior da coluna de fracionamento para remoção de uma corrente de reciclo, euma entrada de reciclo para combinar a corrente de reciclo coma corrente de alimentação a jusante do catalisador de hidroisomerização.